Oceani e ossigeno: alla scoperta del polmone blu del pianeta

Da dove viene l’ossigeno? Oceani o terraferma?

Non solo le terre emerse, ma anche gli oceani sono un’importante fonte di ossigeno!

La produzione e la distribuzione dell’ossigeno sul nostro pianeta sono guidate dal ciclo omonimo, un ciclo biogeochimico che ne descrive e ne regola le dinamiche. La quasi totalità di questo elemento (oltre al 99%) è presente in forma minerale all’interno della litosfera (mantello e crosta terrestre) e quindi non biodisponibile.

Come è noto da tempo, il principale processo responsabile della produzione di ossigeno all’interno dell’ atmosfera è la fotosintesi, operata da differenti organismi che popolano il nostro pianeta.

Quali sono questi organismi? Dove vivono?

Riserve di ossigeno e falsi miti

Le piante terrestri non sono gli unici organismi in grado di produrre ossigeno tramite la fotosintesi, come a volte si è portati erroneamente a pensare, e non ne costituiscono nemmeno la principale fonte del pianeta.

Un falso mito è rappresentato dalla foresta Amazzonica, più volte declamata come il “polmone verde del pianeta”. Nonostante svolga comunque un ruolo cruciale in termini di biodiversità e regolazione del clima, essa non rappresenta una grande riserva di ossigeno: la sua produzione globale varia dallo 0% al 6%.

L’ossigeno prodotto viene infatti quasi totalmente consumato dagli stessi viventi presenti nell’area (piante comprese) e dal processo di degradazione della materia organica, portando ad un bilancio netto prossimo allo zero. Insomma, il contributo della foresta Amazzonica alla sua immissione nell’atmosfera è pressocchè nullo.

Allora qual’è la principale fonte di ossigeno del pianeta? La principale sorgente è rappresentata dagli oceani! Si stima, infatti, che il 50%-70% della produzione globale di ossigeno sia da attribuire proprio a questi giganti blu, o meglio, da alcuni dei suoi abitanti.

Chi produce l’ossigeno negli oceani?

Sappiamo ora che gli oceani rappresentano la fonte principale di ossigeno, ma chi lo produce? Il responsabile è il fitoplancton (Fig. 1), gruppo eterogeneo di organismi fotoautotrofi in grado di produrre ossigeno tramite il processo di fotosintesi. I principali rappresentanti sono cianobatteri, diatomee, dinoflagellati, alghe verdi e coccolitofori.

Immagine al microscopio ottico di diversi organismi che compongono il fitoplancton
Figura 1 – Immagine al microscopio ottico di diversi organismi che compongono il fitoplancton [Fonte: www.wikimedia.org].

Diatomee e cianobatteri sono sicuramente i produttori principali. Fra questi ultimi spicca il genere Prochlorococcus, probabilmente gli organismi fotosintetici più abbondanti sul pianeta. Questi batteri producono fino al 20% dell’ossigeno presente nella biosfera, anche se esistono stime maggiori. Inoltre, assieme ai batteri del genere Synechococcus, questi cianobatteri svolgono un ruolo fondamentale nel sequestro di anidride carbonica in quanto sono fra i principali responsabili della sua fissazione in ambiente marino.

Consumo di ossigeno

Come avviene per la terre emerse, la quasi totalità dell’ossigeno prodotto dagli oceani è consumato dalla vita marina tramite la respirazione e la decomposizione della materia organica.

Sia che si parli di foreste che di oceani, la produzione complessiva di ossigeno giornaliera è quasi pari a zero e solo una minima percentuale (0,3-0,5%) è immessa nell’atmosfera. I suoi livelli di produzione eguagliano quindi i livelli del suo consumo.

Da dove proviene il 21% di ossigeno di cui è composta l’atmosfera? Altro non è che l’ossigeno prodotto dai primi organismi fotosintetici (probabilmente cianobatteri) già a partire da 3,5 miliardi di anni fa. All’epoca il suo conosumo era nettamente inferiore alla sua produzione, in quanto non vi erano forme di vita in grado di respirarlo, e i livelli di decomposizione della materia organica non eguagliavano quelli attuali. L’ossigeno venne quindi prima assorbito dalla superficie terrestre reagendo coi suoi elementi ed il suo eccesso andò a formare lo strato di ozono. Fu da questo momento, circa 850 milioni di anni fa, che l’ossigeno comincia ad accumularsi nell’atmosfera raggiungento i livelli odierni.

L’ossigeno è quindi destinato ad esaurirsi o i suoi livelli resteranno stabili nel tempo?

Limiti e prospettive: perchè è importante tutelare gli oceani

Il modello produzione-consumo di ossigeno è attualmente in equilibrio e, se le condizioni sul pianeta dovessero rimanere stabili, lo sarà per molto tempo. Esistono però minacce che affliggono i nostri oceani (e non solo), minacce a cui far fronte per evitare un preoccupante calo dei livelli di ossigeno nell’atmosfera.

Una di queste è rappresentata dalle fioriture algali (Fig. 2). Trattandosi di una repetina e massiva crescita di organismi, quando questi muoiono il relativo processo di decomposizione consuma più ossigeno di quanto possa essere rimpiazzato, sbilanciando così l’equilibrio produzione-consumo a favore del consumo. Questo causa la formazione di aree ipossiche o anossiche (anche dette dead zones), ovvero caratterizzate da una scarsa o assente concentrazione di ossigeno, in cui la maggior parte della vita marina sarebbe insostenibile.

Immagine satellitare di fioritura algale intorno all'isola svedese di Gotland nel Mar Baltico
Figura 2 – Immagine satellitare di fioritura algale intorno all’isola svedese di Gotland nel Mar Baltico [Fonte: www.wikimedia.org].

Gli oceani rivestono quindi un ruolo cruciale nel mantenimento dell’equilibrio produzione-consumo di ossigeno, considerando anche che occupano il 70% della superficie del nostro pianeta. Alla luce di questo, la loro tutela ed il loro mantenimento sono di vitale importanza per garantire la sostenibilità della vita come la conosciamo ora sulla terra.

Bibliografia

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Francesco Raimondi

Intraprendo la carriera di biologo presso l'Università di Bologna conseguendo la laurea magistrale in Biodiversità ed Evoluzione. Proseguo gli studi specializzandomi nel settore ambientale tramite il Master di II livello " Caratterizzazione e risanamento di siti contaminati" presso Cà Foscari Challenge School. Attualmente lavoro come specialista in microbiologia presso un laboratorio di analisi ambientali a Bologna e faccio parte del comitato scientifico di Wildlife Initiative, associazione attiva nel campo del conservazione.

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