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NITROX- Nitrogen regeneration under changing oxygen conditions

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Uno studio rivela la capacità dei batteri che fissano l’azoto di contrastare la deossigenazione dell’acqua

Da quando sono stati recentemente individuati in acque profonde a basso contenuto di ossigeno, si è ipotizzato che i batteri che fissano l’azoto svolgano un ruolo nel processo di deossigenazione dell’acqua, una delle numerose conseguenze dei cambiamenti climatici. Un recente studio non solo ha confermato il loro ruolo attivo nel processo, ma ne ha anche chiarito la funzione mitigatrice, piuttosto che aggravante.

Cambiamento climatico e Ambiente

La deossigenazione degli oceani è una conseguenza dei cambiamenti climatici ampiamente discussa; parimenti importante, comunque, è l’evoluzione del bilancio dell’azoto. Da un lato, l’azoto è contenuto all’interno di escrementi, fertilizzanti e combustibili fossili e, alla fine, finisce nei fiumi e negli oceani e alimenta le alghe, facendole morire e affondare e privando l’acqua del suo ossigeno. Dall’altro, tuttavia, l’azoto alimenta il fitoplancton, rendendolo un elemento essenziale della catena alimentare degli oceani. La dott.ssa Carolin Löscher, professoressa assistente presso la University of Southern Denmark e coordinatrice del progetto NITROX (Nitrogen regeneration under changing oxygen conditions), ritiene che lo studio dei pochi batteri in grado di fissare il diazoto (N2) sia uno degli strumenti fondamentali per comprendere l’evoluzione degli oceani: «Le nostre conoscenze su questi batteri, sul loro contributo al bilancio dell’azoto dell’oceano e sul modo in cui alimentano le alghe mediante le risorse di azoto sono tuttora alquanto limitate». Sebbene la ricerca tradizionale considerasse che questi fissatori dell’azoto si trovassero esclusivamente in acque superficiali, prive di nutrienti, nel 2014 in Perù la dott.ssa Löscher trovò prove della loro presenza anche in acque più profonde, povere di ossigeno. «Ipotizzavo che la fissazione dell’azoto svolgesse un ruolo importante nel controllo del tasso di deossigenazione delle acque in zone a ossigeno minimo. (OMZ). Ciò implicherebbe che qualsiasi cosa controlli la fissazione dell’azoto in queste acque controllerebbe probabilmente la deossigenazione degli oceani nel suo complesso», spiega la coordinatrice. La dott.ssa Löscher si è proposta di verificare questa ipotesi attraverso lo sviluppo del progetto NITROX. Il suo obiettivo era individuare quali sono i microbi coinvolti nella fissazione dell’azoto nelle zone a ossigeno minimo mediante l’impiego di appositi metodi di genetica molecolare, calcolarne la misura e approfondirne il processo di regolazione e di risposta alla perdita di ossigeno. «La nostra scoperta più importante, forse, è stata una regolazione negativa tra la fissazione dell’azoto, la produzione primaria da parte di alghe e cianobatteri e la loro decomposizione a seguito della loro morte e allontanamento dalle acque superficiali», spiega la dott.ssa Löscher. «Questo significa che le condizioni di povertà di ossigeno favoriscono la fissazione dell’azoto, consentendo a propria volta la crescita delle alghe e provocando la deossigenazione». Questo processo, in via di principio, causerebbe una continua espansione delle acque povere di ossigeno. Ma non è così, come NITROX ha dimostrato: l’estrema anossia determinata dalla generazione di acido solfidrico blocca effettivamente la fissazione dell’azoto e, oltre a ciò, la sua stessa produzione. «Come risultato, non viene più prodotto ed esportato alcun materiale organico e il consumo di ossigeno nelle acque più profonde diminuisce. Questa è la prima prova di un ciclo di feedback guidato da batteri che riesce a contrastare una delle conseguenze dei cambiamenti climatici, vale a dire la deossigenazione degli oceani», afferma con entusiasmo la dott.ssa Löscher. L’esistenza di un tale meccanismo, in grado di contrastare i cambiamenti climatici, rappresenta una reale rivoluzione e dimostra ancora una volta la capacità del pianeta di autoregolarsi. Sebbene non escluda gli effetti dei cambiamenti climatici ad opera dell’uomo, la dott.ssa Löscher crede si tratti di un meccanismo illuminante. Nonostante il progetto NITROX sia giunto al termine, la dott.ssa Löscher intende dare un seguito alle proprie ricerche concentrandosi su altre regioni OMZ. «Sono interessata a verificare la possibilità che questo sia un fenomeno globale o generale. Inoltre, ho trovato indicazioni che suggeriscono l’esistenza di due ulteriori circuiti di feedback microbici in grado di mitigare l’espansione OMZ, e proporrò un progetto su larga scala, sotto forma di sovvenzione di avviamento CER, incentrato sulla potenza combinata di questi circuiti di feedback», conclude.

Parole chiave

NITROX, alghe, azoto, deossigenazione, cambiamenti climatici, batteri, fissatori dell’azoto, azoto molecolare

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