Le fioriture di cianobatteri hanno indotto la precipitazione del carbonato di calcio e la dissoluzione della silice in una laguna subtropicale, Florida Bay, USA

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 4071 (2023) Citare questo articolo

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Negli ultimi decenni, le fioriture annuali di cianobatteri nella Baia della Florida hanno mostrato modelli spaziali e temporali coerenti con i cambiamenti di alcalinità e di silicio disciolto nell’acqua. All'inizio dell'estate, i fiori si sviluppavano nella baia centro-settentrionale e si diffondevano verso sud in autunno. Le fioriture hanno attirato il carbonio inorganico disciolto e aumentato il pH dell'acqua, provocando la precipitazione in situ del carbonato di calcio. Le concentrazioni di silicio disciolto in queste acque erano minime in primavera (20–60 µM), aumentavano durante l'estate e raggiungevano un massimo annuale (100–200 µM) durante la fine dell'estate. In questo studio è stata osservata per la prima volta la dissoluzione della silice a causa del pH elevato nell'acqua di fioritura. Durante il picco delle fioriture, la dissoluzione della silice nella Florida Bay variava da 0,9 × 107 a 6,9 × 107 mol al mese durante il periodo di studio, a seconda dell'entità delle fioriture di cianobatteri in un dato anno. Le precipitazioni simultanee di carbonato di calcio nella regione della fioritura dei cianobatteri sono comprese tra 0,9 × 108 e 2,6 × 108 mol al mese. Si stima che il 30-70% dell’assorbimento di CO2 atmosferico nelle acque di fioritura sia stato fatto precipitare come minerale di carbonato di calcio e che il resto dell’afflusso di CO2 sia stato utilizzato per la produzione di biomassa.

Negli ultimi decenni, si sono verificate fioriture di cianobatteri in tutto il mondo, dai laghi e fiumi d'acqua dolce alle acque degli estuari e alle lagune costiere1,2,3,4,5. Le frequenti fioriture di cianobatteri in tutto il mondo hanno attirato l'attenzione scientifica e pubblica, come nel Mar Baltico nel nord Europa, nella laguna di Bolmon nel sud della Francia, nel Mar Caspio nell'Asia occidentale, nel Lago Vittoria in Africa, nel Lago Erie nel Nord America, nel Lago Taihu in Cina, e il lago Kasumigaura in Giappone6,7,8,9,10,11,12. La proliferazione e l’espansione dei cianobatteri spesso forma fioriture algali dannose che producono tossine, alterano la rete alimentare e generano ipossia negli ecosistemi acquatici6,7,8,9,10,11,12. Non solo influiscono sulla salute dell’ecosistema, ma rappresentano anche una seria minaccia alla disponibilità e alla sostenibilità delle nostre risorse di acqua dolce e salmastra13,14,15. Molti studi si sono concentrati sulle condizioni ambientali che innescano la fioritura dei cianobatteri, tra cui l’eutrofizzazione, il carico di nutrienti e l’elevata temperatura dell’acqua16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26. Studi recenti hanno dimostrato che la fioritura dei cianobatteri non solo assorbe CO2 dall’aria, ma rilascia anche nell’aria un altro gas serra, il metano27.

Florida Bay si trova all'estremità meridionale della penisola della Florida, negli Stati Uniti, ed è separata dall'Oceano Atlantico da una catena di isole di 180 miglia chiamata Florida Keys. È una delle lagune costiere più grandi del mondo con una superficie di circa 2000 km2. Dal 1991, la Florida Bay ha registrato fioriture persistenti di cianobatteri. Le fioriture di cianobatteri nella Florida Bay hanno mostrato schemi spaziali e temporali simili ogni anno28,29,30,31. Molti studi hanno documentato lo sviluppo di fioriture annuali di cianobatteri nella Florida Bay nella tarda primavera o all'inizio dell'estate. È stato dimostrato che la baia centro-settentrionale presentava un'elevata frequenza e intensità di fioriture con biovolumi cellulari dei cianobatteri Synechococcus regolarmente superiori a 107 µm3 ml−1 (Fig. 1)29. Un'elevata concentrazione di cianobatteri si è diffusa nella baia centro-meridionale durante l'autunno. Questo modello di trasporto ha coinciso con l’inizio dei fronti freddi stagionali in autunno. Durante la stagione autunnale, il fronte freddo ha portato un forte vento da nord o nord-ovest che può spingere l'acqua carica di fioriture dalla baia centro-settentrionale a quella centro-meridionale29. I modelli simili osservati di variazione della salinità in queste due regioni hanno sostenuto il vento stagionale come forza trainante nella circolazione dell'acqua nella regione centrale della Florida Bay32.

Posizioni di 40 stazioni di campionamento nella Florida Bay. La progressione stagionale della fioritura dei cianobatteri è indicata dalla freccia e dalle linee di contorno: estate in linea continua e autunno in linea tratteggiata (secondo Phlips et al.29).