The plankton paradox (il paradosso del plancton)

Diatomee marine osservate al microscopio. Imagecredit: Wikimedia Commons

Sembra il titolo di un episodio della divertentissima serie televisiva Big Bang Theory, ma il paradosso del plancton in oceanologia descrive la paradossale situazione in cui una serie limitata di risorse (luce e sostanze nutrienti) provoca lo sviluppo di una gamma molto più ampia di microorganismi acquatici.

Il paradosso è in palese contraddizione con il principio di esclusione competitiva (o principio di Gause), che afferma che se due specie coesistono in un medesimo ambiente, ciò avviene in ragione del fatto che esse presentano nicchie ecologiche separate. Qualora, però, le due specie presentino nicchie sovrapposte, allorà una delle due specie prenderà il sopravvento sull’altra fino ad eliminarla. La grande biodiversità del fitoplancton per tutti i livelli filogenetici invece è in contrasto con la gamma limitata di risorse per cui sono in concorrenza una con l’altra (come ad esempio nitrati, fosfati, acido silicico, ferro).

Il paradosso venne originariamente descritto dal limnologo G. Evelyn Hutchinson, che propose fattori quali i gradienti verticali della luce o della turbolenza acquatica, il commensalismo o la simbiosi, la predazione differenziale o la mutazione costante delle condizioni ambientali, i quali offrono tutti alcune delle probabili soluzioni esplicative del fenomeno. Di recente inoltre, una ricerca ha aggiunto ulteriori spiegazioni plausibili, come le fluttuazioni ambientali, la nutrizione selettiva in base alle dimensioni e l’eterogeneità spazio-temporale (che non è propriamente fantascientifica…). Più in generale, alcuni ricercatori suggeriscono che i fattori ecologici e ambientali interagiscono continuamente in modo che l’habitat del plancton non raggiunge mai un equilibrio per il quale viene favorita solo una singola specie.

Diagramma della "CLAW hypothesis" (Charlson et al., 1987)

Diagramma della "anti-CLAW hypothesis" (Lovelock, 2006)

Questo paradosso fa da corollario all’ipotesi CLAW (the CLAW hypothesis, proposta da Robert Charlson, James Lovelock, Meinrat Andreae e Stephen Warren, e prende il suo acronimo dalla prima lettera dei loro cognomi), la quale propone un ciclo di feedback che si instaura tra gli ecosistemi dell’oceano e il clima terrestre. L’ipotesi propone l’influenza che un particolare fitoplancton produttore di un fattore limitante dell’effetto serra (il DMS, o solfuro dimetile –  (CH3)2S) esercita sui cambiamenti climatici, come una risorsa  che agisce sull’effetto stabilizzante della temperatura della atmosfera terrestre, contenendone il surriscaldamento. Anche se l’ipotesi di CLAW ha trovato qualche conferma da successivi studi, è rimasta controversa. Infatti lo stesso Lovelock diventa un suo detrattore pubblicando un’altra ipotesi che sostiene l’esatto contrario (The Anti-CLAW hypothesis), ovvero che sia l’aumento delle temperature a provocare la diminuzione del DMS, tramite la diminuzione dei principi nutritivi e di conseguenza la popolazione di plancton.  La questione è decisamente più complessa di come l’ho descritta, ma risulta evidente anche a un profano come me, che si riduce sostanzialmente a un gioco di causa ed effetto, il famoso quesito dell’uovo e della gallina, che probabilmente non ha una sola soluzione e comprende entrambe le ipotesi (esisterà mai la teoria del “tutto” anche nell’ambito delle interazioni tra clima e biosfera?).

Ecco come il plancton, notoriamente una componente importantissima degli ecosistemi acquatici e base eletta di una catena alimentare che ci vede alle ultime posizioni, ricopre un ruolo fondamentale anche negli equilibri geologici che influenzano il clima (per meglio dire, sono soggetti ambiguamente passivi!) e forse questo motivo sarà alla base dell’ennesimo allarmismo sull’estinzione del fitoplancton. La pubblicazione, a mio avviso poco circostanziata, di uno studio su Nature, il quale sostiene che i microscopici organismi vegetali che vivono in sospensione nelle acque del mare stanno diminuendo al ritmo medio dell’1% annuo, e che si sarebbero ridotti del 40% dal 1950, dà licenza giornalistica per infondere un panico a dir poco gratuito: ad esempio l’Examiner titola il suo articolo “La spirale della morte degli oceani“, ma pullulano altre centinaia di cubitali simili che, indovinate un po’, attribuiscono la causa al famigerato Global Warming.

Alcuni differenti dischi di Secchi. Imagecredit: Wikimedia Commons

Perché dico che è poco circostanziato? Perché la ricerca, al fine di trarre vantaggio da oltre un secolo di rilevazioni, si avvale di un rilievo a dir poco aleatorio: il disco di Secchi. Questo strumento inventato nel 1865 da Pietro Angelo Secchi è un disco che si usa per misurare la torbidità dell’acqua: viene immerso e quando non si riesce più a vederlo si misura la relativa profondità. E’ facile comprendere quanto sia inaccurato soprattutto quando le stesse metodiche affermano esplicitamente:

Per le misure della trasparenza è opportuno, vista l’empiricità del metodo stesso, far eseguire le misurazioni sempre allo stesso operatore.

Come ho detto sono un emerito profano, ma voglio sperare che questa ricerca, di cui per leggere i dettagli è necessario sborsare ben 32 $, sia basata su qualcosa di ben più solido che l’arida statistica dei rilievi eseguiti con il disco di Secchi degli ultimi cento anni, che fra l’altro rileva solo uno dei numerosi parametri correlati con la concentrazione di plancton, come descrive il comunicato stampa della Dalhousie University sul rapporto del dottorando Daniel Boyce e dei co-autori Marlon Lewis (oceanografo) e Boris Worm (biologo marino) .

Ne seguono alcuni commenti (qui uno pubblicato proprio su Science) che ritengono il modello proposto dalla ricerca come “poco robusto”, ma ecco che una recente ricerca della paleobiologa Elisabetta Erba dell’Università Statale di Milano in collaborazione con altri ricercatori dell’Università di Zurigo, dimostra come la vita microscopica nell’oceano è perfettamente in grado di adattarsi e tenere testa ai numerosi fenomeni ambientali che la minaccia,  come la progressiva acidificazione oceanica, il riscaldamento globale e l’eutrofizzazione”, secondo l’analisi dei resti fossili delle alghe unicellulari planctoniche risalenti a 120 milioni di anni fa.

Quello che preoccupa forse, sono le differenze nelle tempistiche tra i tempi geologici e i cambiamenti repentini di questi ultimi decenni, ma anche l’estrema ignoranza (checché se ne dica) dei misteriosi meccanismi che stanno alla base delle interazioni tra il clima e la vita sul nostro pianeta, ancora troppo complessi per essere contenuti dagli attuali modelli generati dal computer, limitati per definizione.

E adesso spero di non essere bollato come un (perfido) negazionista… credo solo di aver espresso un certo scetticismo su alcune affermazioni che hanno già decretato la “condanna” a causa di una “giustizia” fin troppo sommaria.

Rimando la questione ai posteri (sempre che riescano a presentarsi!)

Fonti: Wikipedia, SciAm, Nature

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