Schiudere una conchiglia per svelare i segreti del clima Understand article

Tradotto da Francesca Nuzzo. Le conchiglie sono molto più di semplici oggetti carini: aiutano gli scienziati a ricostruire i climi del passato.

Le conchiglie – corazza protettiva dei molluschi marini – hanno molto in comune con gli alberi. Quando i molluschi crescono, i loro gusci si sviluppano di pari passo, generando un motivo simile agli anelli degli alberi. Per le conchiglie, tali anelli sono detti strie di accrescimento e forniscono informazioni sull’ambiente nel quale l’organismo si è sviluppato. Inoltre, i molluschi, come gli alberi, possono vivere a lungo, fornendo tracce del clima per un ampio lasso di tempo.

La vongola oceanica (Arctica islandica), ad esempio, può vivere fino a 500 anni. I bivalvi, in generale, hanno popolato gli oceani da oltre 500 milioni di anni e si sono fossilizzati nella roccia sedimentaria.

Bernd Schöne esamina una
conchiglia con una lente di
ingrandimento

Immagine per gentile cortesia
di Bernd Schöne

Bernd Schöne, paleontologo dell’università di Mainz, in Germania, é specializzato in sclerocronologia del mollusco (o studio degli anelli del guscio), disciplina relativamente giovane che applica metodi simili a quelli usati per lo studio degli anelli di accrescimento degli alberi. Bernd studia le conchiglie da 15 anni e le definisce “un archivio climatico unico”. “Il loro sviluppo, spiega, varia a seconda delle condizioni ambientali come temperatura, disponibilità di nutrienti ed acqua”. “Studiandole possiamo avere un’idea delle condizioni climatiche dei tempi passati.”

Ricostruire il cambiamento ambientale

Come denti ed ossa, le conchiglie sono costituite da un materiale composito di carbonato di calcio (CaCO3) e grandi molecole organiche (polimeri), come le proteine. Il carbonato di calcio è la sostanza organica che si accumula nella nostra lavatrice e nel nostro bollitore elettrico sottoforma di calcare. Nelle conchiglie, è presente come calcite o aragonite e dà vita a dei cristalli che i molluschi modellano ed assemblano insieme a polimeri organici. Crescendo, i molluschi bivalvi depositano, sulle loro conchiglie, strati di carbonato di calcio misti a polimeri.

Tuttavia, l’accrescimento della conchiglia non è continuo. “Quando i molluschi, spiega Bernd, sono sottoposti a quantità limitate di cibo, cambiamenti di temperatura o della qualità dell’acqua, le conchiglie rallentano il loro sviluppo, producendo una striatura”. “Quando le condizioni migliorano, la crescita della conchiglia riprende”. Il risultato è un motivo regolare di striature (dovute ad un rallentamento dello sviluppo) ed anelli di accrescimento (determinati da una crescita rapida), che può essere usata come calendario per ricostruire e datare un cambiamento climatico. Ad esempio, nota la data di decesso di un mollusco, gli scienziati possono risalire alla data delle altre striature.

Struttura del carbonato di
calcio

Immagine gentilmente
concessa da Nicola Graf

Un altro modo per dedurre un cambiamento climatico dalle conchiglie è l’analisi della loro composizione chimica. L’ossigeno ha tre forme (isotopi): ossigeno-16, ossigeno-17 ed ossigeno-18, a seconda del numero di neutroni nel nucleo. Nell’acqua fredda, la proporzione di ossigeno-18 rispetto all’ ossigeno-16 è maggiore rispetto all’acqua calda e l’ossigeno-18 viene meglio incorporato nelle conchiglie rispetto all’ossigeno-16. Quindi, analizzando il rapporto degli isotopi dell’ossigeno in una conchiglia, si può determinare com’era la temperatura dell’acqua quando la conchiglia si è sviluppata.

Ma come possono gli scienziati determinare quando ciò avvenne? Contando il numero degli accrescimenti e delle striature, proprio come l’età di un albero può essere misurata contando i suoi anelli. Tuttavia, le conchiglie hanno un vantaggio rispetto agli alberi: formano anelli quotidiani e non annuali. Ciò può fornire un quadro più dettagliato delle condizioni ambientali che hanno influenzato la loro crescita. Inoltre, siccome i diversi esemplari di una stessa specie, registrano le condizioni ambientali nello stesso modo, i singoli dati possono essere combinati creando una sequenza temporale degli eventi climatici. Tale calendario non solo può aiutare a rendere altre testimonianze ambientali più accurate ma anche estendersi in tempi antecedenti l’inizio del monitoraggio climatico da parte dell’uomo.

Usando le conchiglie come fonte di dati, Bernd e la sua squadra hanno potuto ricostruire il clima del Nord Atlantico degli utlimi 500 anni. Più precisamente, hanno scoperto che il Mare del Nord si è riscaldato di un grado centigrado negli ultimi 150 anni. Più in generale, Bernd ha usato gli esemplari di Arctica islandica per misurare come i livelli di anidride carbonica e le temperature negli oceani sono mutati migliaia di anni fa, scoprendo chiare evidenze di eventi climatici estremi, come la Piccola Era Glaciale (1300-1850), e variazioni in fenomeni ricorrenti come El Niño.

Cosa riserva il futuro per i molluschi?

Esemplare di conchiglia
Clinocardium nuttallii, con
striature di crescita
chiaramente visibili, indicanti
un’ età pari a tre anni

Immagine per gentile
concessione di
www.asnailsodyssey.com

I molluschi possono aiutarci a ricostruire il clima passato, ma che dire riguardo al prevedere l’evoluzione dei cambiamenti climatici? Le previsioni climatiche, sottolinea Bernd, sono oggetto dei climatologi, ma lo studio dello sviluppo delle conchiglie del passato potrebbe aiutare a predire come i cambiamenti climatici presenti e futuri potrebbero condizionare gli animali con guscio. Poichè la crescita della conchiglia dipende da specifiche condizioni ambientali, Bernd precise che cambiamenti climatici “potrebbero avere un effetto negativo sulla capacità degli animali di costruire i loro gusci”.

Ad esempio. Bernd e i suoi colleghi hanno trovato una correlazione tra la crescita del guscio e la temperature dell’acqua. “Ogni specie si è adattata ad uno specifico intervallo di temperature: il metabolismo degli animali funziona al meglio all’interno di tale fascia”, spiega. “Se le temperature sono al di sopra o inferiori a quell’ intervallo, la crescita dei loro gusci si arresta.

L’acidificazione degli oceani – diminuizione del pH oceanico causata dall’anidride carbonica disciolta proveniente dall’atmosfera è un’ ulteriore variabile che potrebbe influenzare i molluschi. “Il valore del pH è attualmente tra 7.9-8”, spiega Bernd. Nel prossimo secolo, potrebbe calare da 0.1 a 0.3 unità”. Se tale tendenza continuasse per parecchi secoli, l’acqua diventerà sempre più acida, e alcune specie potrebbero avere difficoltà nel formare I gusci. “Ciò non vuol dire necessariamente che questi animali si estingueranno”, dice Bernd. “È troppo presto per affermarlo in quanto gli studi sull’effetto del cambiamento del pH sui molluschi sono ancora rari e in qualche modo contradditori.” I cambiamenti climatici potrebbero, però, favorire alcune specie su altre.

Sebbene i molluschi siano molto sensibili a mutazioni del loro ambiente, si sono adattati a tutti i principali ambienti della Terra (marino, d’acqua dolce, terrestre) e sono per il momento il secondo gruppo piú numero tra gli inverterbrati. Alcuni vivono persino in ambienti atipicamente acidi, come aree oceaninche vulcaniche, e potrebbero fungere da indizio su come mitigare l’effetto dell’acidificazione oceanica in futuro.

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Resources

  • Controlla il sito Tara expedition per attività da svolgere in classe per spiegare le diverse proprietà fisico-chimica degli oceani.
  • L’ international agreement sul clima raggiunto durante il COP21 (Dicembre 2015) potrebbe avere un effetto sull’attuale acidificazione oceanica.

Author(s)

Anne Korn è un divulgatore scientifico, giornalista freelance e blogger. Scrive riguardo a scienza, politica, diritti civili e cultura. Puoi trovarla su Twitter: @morethanannie.


Review

Questo articolo aiuta gli studenti a comprendere che i molluschi, come ogni essere vivente, sono sistemi aperti che interagiscono costantemente con l’ambiente circostante. Ció spiega come i gusci dei molluschi si sono formati e come questo può essere utilizzato nella ricerca climatica (per capirne cause e consequenze). In secondo luogo, possono usare questo articolo come spunto per discutere sulle interazioni tra le zone della Terra (biosfera, geosfera, idrosfera ed atmosfera). Altri potenziali argomenti di discussione potrebbero essere:

  • Come quest’area di ricerca esemplifica l’interazione tra Biosfera-Geosfera-Idrosfera-Atmosfera?
  • Considerando il cambiamento climatico attuale, prevedere il rapporto ossigeno 16/18 nell’oceano. Argomentare il vostro ragionamento.
  • “Sembra che i molluschi dureranno nel tempo, nonostante i cambiamenti climatici”. Discutere questa frase secondo il punto di vista evoluzionistico di Charles Darwin.

Betina Lopes, Portogallo




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