Le cosiddette Oxygen Minimum Zones sono aree marine in cui l’ossigeno disciolto si riduce drasticamente, alterando gli equilibri degli ecosistemi oceanici. Un fenomeno naturale oggi accelerato dal riscaldamento globale e dalle attività umane, con effetti sulla biodiversità marina, sulle risorse ittiche e persino sul clima. Ne parliamo con Sandro Carniel, dirigente di ricerca dell’Istituto di scienze polari del Cnr
Gli oceani stanno lentamente perdendo ossigeno. Non si tratta di un fenomeno improvviso o facilmente percepibile, ma di un cambiamento progressivo che interessa vaste aree marine del pianeta e che gli scienziati osservano con crescente attenzione. In alcune regioni, infatti, la concentrazione di ossigeno disciolto nelle acque raggiunge livelli molto bassi, tali da mettere sotto pressione numerose forme di vita marina. Sono le cosiddette “Zone minime di ossigeno” (Omz, Oxygen Minimum Zones), ambienti estremi che rappresentano uno dei segnali più evidenti delle trasformazioni in corso nel sistema oceano-clima, come chiarisce Sandro Carniel dell’Istituto di scienze polari (Isp) del Cnr: “Non si tratta di vere e proprie ‘zone morte’, ma di ambienti estremamente selettivi, dove molte specie aerobiche – che dipendono da livelli adeguati di ossigeno – faticano a sopravvivere o sono costrette a spostarsi verso aree più ossigenate”.
Le Omz si trovano soprattutto nelle fasce intermedie della colonna d’acqua e sono particolarmente estese nell’Oceano Pacifico orientale e nell’Oceano Indiano, soprattutto nel Mar Arabico e nel Golfo del Bengala. Fenomeni di deossigenazione e ipossia, seppur con caratteristiche differenti rispetto alle Omz oceaniche, si osservano anche in bacini semi-chiusi come il Mar Baltico e il Mar Nero e, in forma più variabile, nel Mediterraneo. Alla base della loro formazione vi è un delicato equilibrio tra processi fisici, biologici e chimici. “Quando lo strato superficiale dell’oceano si scalda, diventa più leggero e tende a mescolarsi meno con le acque profonde. Questo limita il trasporto di ossigeno verso gli strati intermedi e profondi. A ciò si aggiunge il ruolo della materia organica prodotta in superficie: fitoplancton e altri detriti organici, affondando, vengono degradati da batteri e microrganismi che consumano ossigeno durante i processi di decomposizione”, aggiunge il ricercatore
Il fenomeno è particolarmente intenso nelle aree di “upwelling”, dove acque profonde ricche di nutrienti e spesso già relativamente povere di ossigeno risalgono in superficie alimentando una forte produttività biologica. Più biomassa significa anche una maggiore quantità di materiale organico che precipita verso il basso, aumentando ulteriormente il consumo di ossigeno. “Le Omz si sviluppano quando la richiesta di ossigeno supera la capacità dell’oceano di rifornirlo”, sintetizza l’esperto.
Meccanismo di formazione delle Omz
Sebbene le Zone minime di ossigeno esistano da tempi geologici, negli ultimi decenni si osserva una loro progressiva espansione; dagli anni Sessanta gli oceani mostrano infatti una diminuzione dell’ossigeno disciolto negli strati intermedi, accompagnata da un ampliamento sia verticale sia orizzontale di queste aree. Il cambiamento climatico gioca un ruolo centrale in questa accelerazione. L’aumento delle temperature riduce infatti la solubilità dell’ossigeno nell’acqua marina e rafforza la stratificazione della colonna d’acqua, ostacolando ulteriormente la ventilazione delle profondità. A influenzare il fenomeno contribuiscono anche le variazioni della circolazione oceanica e oscillazioni climatiche naturali come El Niño e La Niña.
Alle dinamiche climatiche globali si aggiungono poi gli effetti diretti delle attività umane. “L’apporto eccessivo di nutrienti provenienti da agricoltura intensiva, scarichi urbani e industriali favorisce la proliferazione biologica nelle aree costiere. Quando questa biomassa si degrada, aumenta il consumo di ossigeno nelle acque di fondo. In bacini semi-chiusi e fortemente influenzati dagli apporti continentali, come il Baltico, il fenomeno può diventare particolarmente evidente”, osserva Carniel.
Le conseguenze sugli ecosistemi marini sono significative. La diminuzione dell’ossigeno provoca una sorta di “compressione” degli habitat: molte specie tendono a migrare verso strati più superficiali o verso zone meglio ossigenate, riducendo lo spazio vitale disponibile. Le specie più sensibili possono diminuire drasticamente o scomparire localmente, mentre organismi più tolleranti alle basse concentrazioni di ossigeno tendono a prevalere. Questo squilibrio modifica le reti trofiche marine e può avere ricadute importanti anche sulle risorse ittiche e sulla biodiversità. Ma gli effetti non si fermano agli ecosistemi. Le Omz influenzano infatti anche i cicli biogeochimici del carbonio e dell’azoto, con possibili ripercussioni sul clima globale.
In condizioni di scarso ossigeno, alcuni processi microbici possono aumentare la produzione e il rilascio di protossido di azoto (N₂O), un gas serra molto potente. “Le Omz non sono soltanto una conseguenza del cambiamento climatico, ma possono diventare anche un meccanismo di retroazione capace di influenzare ulteriormente la composizione dell’atmosfera”, sottolinea il ricercatore.
Nonostante il quadro desti preoccupazione, il fenomeno non è necessariamente irreversibile. Le Zone minime di ossigeno sono sistemi dinamici che possono espandersi o contrarsi anche su scala stagionale o interannuale. Tuttavia, il loro recupero richiede tempi lunghi e dipende soprattutto dalla capacità di ridurre le principali cause che ne alimentano la crescita. “La priorità resta la mitigazione del cambiamento climatico attraverso la riduzione delle emissioni di gas serra. Parallelamente, è necessario limitare l’apporto di nutrienti nei mari, migliorando la gestione dei fertilizzanti agricoli, il trattamento delle acque reflue e il controllo degli scarichi industriali”, osserva Carniel.
Fondamentale sarà inoltre rafforzare il monitoraggio continuo del sistema oceano-clima, soprattutto nelle aree più vulnerabili. «Le Omz sono strettamente collegate alla circolazione globale e rispondono anche a connessioni climatiche a distanza, che coinvolgono regioni tropicali e polari. Comprendere questi meccanismi è essenziale per prevedere l’evoluzione futura degli oceani e dei loro ecosistemi”, conclude l’esperto.
