Il profilo BGC-Argo rivela cambiamenti nei cicli azoto-carbonio in una zona a basso ossigeno

Perché contano le zone oceaniche nascoste

Ben al di sotto della superficie si estendono vaste masse d'acqua quasi prive di ossigeno. Queste regioni povere di ossigeno controllano silenziosamente quanto azoto essenziale per la vita e quanto carbonio che riscalda il clima si muovono attraverso il mare e ritornano in atmosfera. Questo studio segue un profilo robotico nel Pacifico tropicale orientale per quasi tre anni, rivelando che la chimica in questi strati nascosti è molto più variabile di quanto si pensasse. Il lavoro mostra come le pulsazioni di vita marina in superficie, i vortici e i microrganismi microscopici rimodellino insieme l'equilibrio di azoto e carbonio dell'oceano nel tempo.

Un robot alla deriva in un mare a basso ossigeno

I ricercatori hanno dispiegato un profilo autonomo Biogeochemical Argo nel Pacifico tropicale orientale, una regione nota per una spessa zona a basso ossigeno. Il profilo è sceso e risalito ripetutamente nella colonna d'acqua registrando ossigeno, nitrato, nitrito, pH e particelle ricche di carbonio organico. Per quasi tre anni ha attraversato condizioni di La Niña, neutralità e un forte El Niño. Durante tutto questo periodo, una fascia a profondità intermedia da circa 100 fino a oltre 800 metri è rimasta estremamente povera di ossigeno, confermando che questa regione funziona come un punto caldo a lunga durata per la perdita di azoto.

Un segnale chimico che sfuma nell'oscurità

All'interno di questa fascia a basso ossigeno, il team si è concentrato sul nitrito, una forma di azoto a breve vita che compare e scompare mentre i microrganismi respirano nitrato e altri composti al posto dell'ossigeno. All'inizio della serie c'era uno strato pronunciato dove il nitrito si accumulava, segno che i microrganismi trasformavano attivamente nitrato in nitrito più rapidamente di quanto venisse consumato. Nel 2023 e 2024, tuttavia, i livelli di nitrito sono calati costantemente, talvolta al di sotto del limite di rilevamento. Allo stesso tempo il pH è diminuito e gli orizzonti di saturazione del carbonato si sono spostati, indicando una maggiore produzione di anidride carbonica e una variazione della capacità di tamponamento dell'acqua. Questi cambiamenti si sono verificati su un'ampia area: un secondo profilo nelle vicinanze ha registrato lo stesso declino del nitrito, suggerendo uno spostamento regionale piuttosto che un'anomalia locale.

Fioriture in superficie e vortici

I sensori del profilo hanno anche rivelato ampie oscillazioni del fitoplancton e delle particelle organiche vicino alla superficie. Fioriture stagionali e un periodo particolarmente produttivo alla fine dell'estate 2022 hanno caricato l'oceano superiore di materia organica. Gli eddy — grandi masse d'acqua in rotazione — hanno periodicamente sollevato acque profonde ricche di nutrienti verso la luce, alimentando queste fioriture e aumentando clorofilla e carbonio organico particellare. Questi eventi non solo hanno potenziato la vita in superficie ma hanno anche modificato la composizione chimica delle acque che affondano nella zona a basso ossigeno, cambiando la quantità di “cibo” disponibile per i microrganismi che guidano la perdita di azoto e il rilascio di carbonio nell'oscurità.

I percorsi microbici si riorganizzano nel tempo

Per decifrare quali processi microbici fossero più attivi, i ricercatori hanno usato un modello di bilancio stechiometrico che collega i cambiamenti in nitrato, nitrito, anidride carbonica e alcalinità. L'analisi ha mostrato che un passaggio — la riduzione del nitrato a nitrito — ha dominato le trasformazioni dell'azoto in tutte le condizioni. Tuttavia altri percorsi sono cambiati con la profondità e col tempo. Quando il nitrito era abbondante, l'ossidazione del nitrito e la riduzione del nitrato erano particolarmente intense. Durante l'episodio ad alto contenuto di carbonio organico, denitrificazione e anammox — che trasformano l'azoto fissato in gas azoto inerte — sono state stimolate, mentre l'ossidazione del nitrito si è indebolita. In condizioni successive a basso nitrito, la denitrificazione è diventata più importante, indicando condizioni più riducenti che favoriscono la rimozione completa dell'azoto dal sistema e la produzione di gas serra come il protossido di azoto.

Cosa significa per un oceano che cambia

Questo lungo e dettagliato registro mostra che le zone a basso ossigeno non sono “zone morte” tranquille e stabili, ma ambienti dinamici in cui i percorsi dell'azoto e del carbonio si riorganizzano continuamente. Le variazioni nella produttività del plancton, nella fornitura di materia organica e nel mescolamento fisico dovuto agli eddy possono far pendere l'equilibrio tra mantenere l'azoto disponibile per la vita marina e perderlo verso l'atmosfera, alterando anche quanto anidride carbonica queste acque immagazzinano o rilasciano. Poiché si prevede che le regioni a basso ossigeno si espandano con il cambiamento climatico, boe autonome e strumenti simili saranno essenziali per monitorare queste trasformazioni nascoste e per migliorare le previsioni su come potrebbero evolvere la chimica oceanica, la produttività e le emissioni di gas serra.

Citazione: Bif, M.B., Kelly, C., Altabet, M.A. et al. BGC-Argo float reveals shifts in nitrogen-carbon cycling in an oxygen-deficient zone. Commun Earth Environ 7, 294 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03410-5

Parole chiave: zone a basso ossigeno, ciclo marino dell'azoto, boe biogeochimiche Argo, ciclo del carbonio oceanico, Pacifico tropicale orientale