Eccesso di CO2 nel passato geologico: risposte del biota a cambiamenti globali di caldo estremo e acidificazione degli oceani

L'incontrollato utilizzo di combustibili fossili ha introdotto un notevole stress ambientale a cui gli organismi attuali devono forzatamente sopravvivere. L'influenza della CO2 sul riscaldamento globale e sulla chimica degli oceani è dunque un argomento di estrema attualità. Le complesse relazioni tra pCO2, cambiamenti ambientali e climatici e acidificazione degli oceani non sono ancora del tutto comprese e impediscono di fare delle corrette predizioni delle risposte degli ecosistemi nell'immediato futuro.
La grossa lacuna di comunicazione esistente tra gli scienziati che si occupano dell'ambiente alla scala da giornaliera a decennale e i geologi che studiano i paleoambienti in termini di migliaia-milioni di anni, ha impedito finora la piena comprensione dei comportamenti degli ecosistemi. Capire il Sistema Terra ad una scala più lunga di quella umana è cruciale perchè l'attività antropogenica è in grado di determinare cambiamenti ambientali molto più importanti rispetto a quelli normalmente risultanti dai processi geologici.
L'oceano è il più grande ed antico ecosistema sulla Terra; il riscaldamento globale e l'acidificazione costituiscono dunque una minaccia per la diversità biologica e gli habitat pelagici e neritici. Il nostro pianeta ha sperimentato condizioni critiche simili alle attuali più volte nel corso del Fanerozoico e il record geologico permette di analizzare in dettaglio gli intervalli di tempo in cui l'atmosfera e gli oceani sono stati soggetti a livelli di pCO2 confrontabili, o più elevati, rispetto ai valori stimati per il prossimo futuro.
La nostra ricerca coordinata è finalizzata ad analizzare la risposta degli ecosistemi pelagici e neritici alle perturbazioni ambientali associate alla rapida immissione di CO2 e, in particolare, a studiare episodi di riscaldamento globale e acidificazione degli oceani del passato: la biodiversità e la storia evolutiva degli organismi calcificatori sono infatti strettamente legate alle variazioni ambientali del Paleozoico-Mesozoico-Cenozoico. Abbiamo selezionato alcuni casi in cui si hanno evidenze geologiche di eccesso di CO2 e cambiamenti climatici che hanno prodotto variazioni del biota marino. Analizzeremo i seguenti intervalli: (1) LIMITE PERMIANO-TRIASSICO (253-251 Ma); (2) OAE del TOARCIANO (183-182 Ma); (3) OAE1a dell'APTIANO INF: (120-119 Ma); (4) OAE 2 del CENOMANIANO SOMMITALE (94-93 Ma); (5) GLI IPERTERMALI PALEOGENICI: (5a) PETM (~55.7 Ma); (5b) ETM2 (~53.7 Ma); ETM3 (~52.4 Ma); (5c) EECO (ca. 51-53 Ma) e post-EECO. Per tutti questi intervalli vi sono chiare evidenze di eccesso di CO2 e cambiamenti ambientali, ma le conseguenze sugli organismi calcificatori non sono ancora del tutto chiare.
Per discernere i vari effetti dell'azione congiunta di diversi fattori ambientali, utilizzeremo numerosi parametri paleontologici, sedimentologici e geochimici. L'analisi integrata dei carbonati pelagici e di mare basso è mirata a capire la risposta degli organismi calcificatori al riscaldamento e all'acidificazione degli oceani in ambiente pelagico e neritico. Per meglio comprendere le relazioni tra ambiente pelagico e di piattaforma verranno applicati recenti schemi bio-chemo-magnetostratigrafici e ciclocronologie ad alta risoluzione. L'analisi ciclostratigrafica di successioni paleogeniche complete e continue produrrà dati significativi per il completamento della Astronomical Time Scale del Paleogene. Gli obiettivi principali della ricerca proposta sono: 1) datare e quantificare la risposta del plancton calcareo e degli organismi carbonatici di mare basso ai cambiamenti globali e in particolare all'acidificazione; 2) quantificare i tassi evolutivi negli organismi calcificatori planctonici e bentonici in momenti di perturbazione climatica; 3) verificare il sincronismo/diacronismo delle risposte; 4) discriminare tra morfologie adattative, malformazioni e cambiamenti evolutivi; 5) datare ad alta risoluzione le variazioni ambientali per stimare le coincidenze (o sfasamenti) temporali tra evoluzione biotica e cambiamenti climatici. Inoltre ci proponiamo di modellare: a) la risposta specie-specifica agli episodi di eccesso di CO2, acidificazione oceanica e condizioni climatiche estreme, b) il funzionamento dell'ecosistema oceanico durante la perturbazione, c) le variazioni durante le fasi di recupero, soprattutto dopo il picco di acidificazione. L'obiettivo di base della ricerca è verificare se cause diverse possono aver sollecitato risposte analoghe in tempi differenti; ciò permetterà di validare le predizioni dei cambiamenti futuri.

Principal Investigators:

• ELISABETTA ERBA

Financing institution:

MINISTERO DELL'ISTRUZIONE E DEL MERITO

Type:

PRIN10-11 - PRIN bando 2010-11

Project leader:

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI MILANO

Year:

2010

Duration:

36

Status:

Closed