Extreme conditions and ecosystem disruptions of the relationships between phytoplankton, seagrass and macroalgal communities in the Indian River Lagoon, Florida, USA, 1997-2024
Questo studio documenta come gli eventi climatici estremi nella Indian River Lagoon, specificamente la ondata di freddo del 2010 e il periodo degli uragani del 2017-18, abbiano innescato cascate di interruzioni ecosistemiche che hanno alterato fondamentalmente l'equilibrio tra le comunità di fitoplancton, praterie di fanerogame marine e macroalghe nel periodo 1997–2024.
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Le lagune costiere sono corpi d'acqua poco profondi e riparati dove l'oceano incontra la terraferma, agendo come vivai per i pesci e filtri per l'ambiente. In questi ecosistemi, la vita dipende da un delicato equilibrio tra tre tipi principali di piante: alghe microscopiche che galleggiano nell'acqua, erbe radicate nella sabbia e alghe più grandi che fluttuano o crescono sul fondo. Questi gruppi competono per le stesse risorse, principalmente la luce solare e i nutrienti come l'azoto e il fosforo. Quando l'acqua è limpida e i livelli di nutrienti sono moderati, le erbe e le alghe solitamente prosperano, formando la base della rete alimentare. Tuttavia, quando troppi nutrienti entrano in acqua, le alghe microscopiche galleggianti possono moltiplicarsi rapidamente, rendendo l'acqua verde o marrone e bloccando la luce solare necessaria alle piante sul fondo. Questo cambiamento può far collassare l'intero ecosistema, ma gli scienziati si sono spesso chiesti se eventi meteorologici estremi e improvvisi possano innescare questi cambiamenti con la stessa velocità dell'accumulo lento dell'inquinamento.
Per ventotto anni, i ricercatori hanno osservato l'Indian River Lagoon in Florida, un tratto d'acqua lungo e stretto che corre lungo la costa orientale dello stato. Questo sistema è unico perché è molto poco profondo e ha poche connessioni con l'oceano aperto, il che significa che l'acqua rimane ferma in posizione per mesi alla volta. Questo movimento lento permette ai nutrienti di accumularsi e alle alghe di crescere se le condizioni sono favorevoli. Un team di scienziati, guidato da ricercatori dell'Università della Florida e del Distretto di Gestione delle Acque del fiume St. Johns, ha monitorato per quasi tre decenni la salute di questa laguna. Hanno misurato la temperatura, la salinità e la limpidezza dell'acqua, hanno contato i diversi tipi di alghe e hanno mappato la copertura di praterie di alghe e alghe marine in otto località specifiche. Il loro obiettivo era capire come il equilibrio tra queste diverse comunità vegetali cambiasse nel tempo e cosa causasse tali cambiamenti.
Lo studio ha rivelato che la laguna non è cambiata gradualmente. Al contrario, ha subito due drastici cambiamenti nella sua composizione biologica, ciascuno innescato da un evento meteorologico estremo. Il primo grande punto di svolta si è verificato intorno al 2010 e al 2011. Durante quegli inverni, la regione ha sofferto di temperature insolitamente fredde, con l'acqua che scendeva vicino allo zero per periodi prolungati. Questa ondata di freddo ha ucciso una quantità significativa di vita marina, inclusi pesci e piante, sia nell'acqua che nelle foreste di mangrovie circostanti. Mentre questa materia organica morta si decomponeva, ha rilasciato un massiccio impulso di nutrienti nell'acqua. Questo improvviso afflusso di cibo, combinato con l'acqua a movimento lento, ha alimentato un'esplosione di decennio di alghe microscopiche.
Per dieci anni, dal 2011 al 2020, la laguna è stata dominata da queste minuscole piante galleggianti. L'acqua è diventata così densa di alghe che la luce solare poteva a malapena penetrare la superficie. I ricercatori hanno scoperto che la limpidezza dell'acqua è scesa così tanto che la prateria di alghe, che ha bisogno di luce intensa per sopravvivere, non poteva crescere. Le praterie di alghe, che erano state la caratteristica dominante della laguna per decenni, sono appassite e sono scomparse da vaste aree. Le alghe galleggianti erano per lo più di tipi molto piccoli, incluse specie di marea bruna che prosperavano in queste condizioni ricche di nutrienti e di scarsa luminosità. Questo periodo ha rappresentato un completo ribaltamento dell'ecosistema: le piante che vivono sul fondo sono state sostituite da un tappeto galleggiante di vita microscopica.
Il secondo grande cambiamento è iniziato intorno al 2021, guidato da un altro tipo di tempo estremo: una serie di potenti uragani. Queste tempeste hanno portato forti piogge e venti intensi, che hanno lavato via i rimanenti strati spessi di alghe e hanno rimescolato l'acqua. Man mano che l'acqua si è chiarificata, le praterie di alghe hanno iniziato un lento ritorno in alcune aree. Tuttavia, la laguna non è semplicemente tornata al suo stato precedente. In molti luoghi, un diverso tipo di alga, una macroalga bentonica nota come Caulerpa, ha preso il sopravvento sullo spazio vuoto sul fondo. Questa alga è molto aggressiva e può crescere rapidamente negli habitat sabbiosi aperti lasciati dalla morte delle praterie di alghe. Mentre le praterie di alghe hanno iniziato a recuperare nelle parti meridionali della laguna, le sezioni settentrionali hanno visto un massiccio aumento di questa alga Caulerpa, che ora copre il fondo in densi tappeti.
I ricercatori hanno utilizzato modelli informatici avanzati per confermare che questi cambiamenti non fossero casuali. Hanno scoperto che le temperature fredde del 2010 sono state il driver primario che ha dato il via al decennio di fioriture algali, mentre gli uragani del 2017 e del 2022 hanno aiutato a pulire l'acqua e hanno permesso alle alghe di colonizzare lo spazio appena reso disponibile. Lo studio suggerisce che l'ecosistema si trova ora in un nuovo stato, dove l'equilibrio tra alghe galleggianti, praterie di alghe e alghe è diverso da quello che era prima del 2010. Il recupero delle praterie di alghe non è garantito; in alcune aree, la veloce crescita delle alghe sta superando le praterie nella competizione per lo spazio.
Questo record a lungo termine mostra che gli ecosistemi costieri non stanno solo scivolando lentamente verso un nuovo normale a causa dell'inquinamento o del cambiamento climatico. Possono essere scossi in uno stato completamente diverso da singoli eventi estremi. Gli inverni freddi e gli uragani hanno agito come pulsanti di reset, ma non hanno resettato il sistema a come era prima. Invece, hanno spinto la laguna in una nuova configurazione in cui le relazioni tra le piante sono fondamentalmente cambiate. Le scoperte evidenziano che, sebbene ridurre l'inquinamento sia essenziale, l'aumento della frequenza degli eventi meteorologici estremi pone una minaccia nuova e imprevedibile alla stabilità di questi vitali habitat costieri. Il futuro dell'Indian River Lagoon dipenderà da come queste comunità vegetali in competizione risponderanno al prossimo evento estremo, che si tratti di un'ondata di freddo, di una tempesta o di un periodo di calore intenso.
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