Gli archivi geologici delle perturbazioni ambientali del passato offrono l’opportunità di quantificare e modellare le reazioni del biota e il funzionamento degli ecosistemi a fronte di cambiamenti climatici associati a incremento di gas-serra. Le successioni depositatesi durante il Cretacico sono considerate un analogo dei cambiamenti globali in atto per decifrare le interazioni dinamiche tra eccesso di CO2, riscaldamento, ciclo idrologico, connessioni continenti-oceano e potenziali ripercussioni sulle capacità di adattamento degli organismi. Su questi temi è interessante un articolo recentemente pubblicato su PNAS da Kennedy & Wagner (Mass Extinction of Marine Life in Oceans During Prehistoric Times Offers Warning for Future), focalizzato in particolare sulle conseguenze nelle zone costiere depauperate in ossigeno (“zone morte”) dove ci potrebbero essere grandi morie di organismi incapaci di sopravvivere a perturbazioni ambientali estreme.
I dati derivano da carote recuperate durante una spedizione dell’Ocean Drilling Program nel Sud Atlantico (Sito 959), in prossimità del margine africano equatoriale dove sedimenti nerastri ricchi in materia organica (TOC oscillante tra 3 e 15%) sono stati campionati in grandissimo dettaglio, con una risoluzione temporale di 100-1000 anni. L’intervallo investigato rappresenta una parte dell’Evento Anossico Oceanico 3 del Santoniano (~ 85 milioni di anni fa), durante il quale il livello di anossia al fondo e la quantità-qualità del materiale terrigeno riciclato dalle terre emerse nell’oceano sono variati ciclicamente in risposta a deboli variazioni climatiche indotte dai parametri orbitali terrestri.
Il lavoro mostra che il TOC varia in modo sistematico e ricorrente indicando una rapida risposta ritmica (secolare) a piccole variazioni nell’insolazione solare, in grado di alterare il delicato equilibrio tra clima, nutrienti, ossigenazione e biota marino.
I dati mineralogici delle argille co-variano con quelli relativi a condizioni di redox nella colonna d’acqua: i picchi di materia organica (TOC), controllati dalla deossigenazione al fondo, coincidono con quelli della smectite, mentre le variazioni ritmiche dell’illite sono sistematicamente sfasate. La presenza della smectite fornisce proprietà mineralogiche favorevoli alla conservazione del carbonio organico e la sua abbondanza è funzione di condizioni climatiche specifiche che legano l’alterazione meteorica alla produzione e seppellimento della materia organica attraverso il riciclo di nutrienti esportati dai continenti negli oceani via trasporto fluviale.
Poiché la smectite viene prodotta come alterazione dei suoli a seguito di variazioni climatiche stagionali, piccole fluttuazioni climatiche sui continenti (spostamenti verso condizioni di clima effetto-serra) sono potenzialmente in grado di scatenare eventi significativi di seppellimento di materia organica nelle zone costiere con un’amplificazione della perturbazione climatica iniziale. Infatti, un incremento di materia organica sedimentata e il conseguente sequestro di CO2 causa un feedback negativo per il riscaldamento globale. L’entità dell’impatto sul clima a scala regionale o globale dipende dall’estensione areale della zona costiera soggetta a nutrificazione, incremento di produttività primaria, consumo di ossigeno e seppellimento di materia organica in condizioni anossiche.
Il caso studiato da Kennedy & Wagner indicherebbe che piccole variazioni dell’insolazione solare possono spostare la zona di convergenza intertropicale causando un aumento della piovosità nell’Africa tropicale con conseguente erosione dei suoli e produzione di grandi quantità di smectite. La smectite detritica immessa dai fiumi nell’oceano avrebbe favorito l’accumulo di materia organica in condizioni di massima espansione della zona di minimo dell’ossigeno conseguente a fertilizzazione e stratificazione delle masse d’acqua equatoriali, particolarmente calde nel Cretacico a causa delle condizioni di clima effetto-serra. I dati raccolti a livello millimetrico implicano tassi di cambiamento molto rapidi, su scala decadale, con superamento ritmico di condizioni ambientali soglia determinate dalla coincidenza di deposizione di smectite e anossia causate dal forzante climatico.
Il riscaldamento climatico attuale starebbe già innescando un’espansione (sia in profondità che lateralmente) della zona di minimo dell’ossigeno in vaste aree costiere delle basse latitudini, in modo simile a quanto ricostruito per il Bacino Ivoriano durante il Santoniano.
Kennedy & Wagner sottolineano che, contrariamente a quanto avvenuto durante gli eventi anossici del Cretacico, oggi non si assiste a un eccesso di seppellimento di materia organica; tuttavia enfatizzano la possibilità che il riscaldamento attuale potrebbe far espandere sensibilmente le zone ipossiche delle basse latitudini dove la sedimentazione è caratterizzata da forte immissione di smectite dalle aree continentali. Questi ecosistemi potrebbero dunque superare le condizioni ambientali soglia in analogia a quanto ricostruito per il Sito 959: l’espansione delle zone di minimo dell’ossigeno, considerate “zone morte” potrebbe innescare la moria di massa degli organismi marini.
L’intervallo analizzato da Kennedy & Wagner è stato originariamente identificato come l’Evento Anossico Oceanico 3 (Jenkyns 1980), ma l’ingente deposizione di argilliti nerastre ricche in materia organica è limitata al Sud Atlantico rendendo quindi l’anossia un fenomeno regionale, presumibilmente legato alla particolare configurazione geografico-oceanografica del Cretacico Superiore.
I dati presentati da Kennedy & Wagner non documentano variazioni nel contenuto paleontologico che possano suggerire moria di massa negli oceani durante condizioni di clima effetto-serra legato a eccesso di CO2, con drastica diminuzione dell’ossigeno nella colonna d’acqua e conseguenti condizioni paleoecologiche insostenibili per gli animali marini. L’avvertimento di Kennedy & Wagner (Science daily) circa la possibile catastrofe nell’imminente futuro a causa della crescente CO2 atmosferica che renderebbe insostenibile l’ecosistema marino per la maggior parte degli organismi e per molte specie terrestri incluso l’uomo, è del tutto ingiustificato dai dati presentati.
Il pregio del lavoro consiste nel dimostrare come il record geologico può fornire informazioni precise dei processi naturali operanti a scale temporali anche rapidissime: la complessa sequenza di feedback positivi e negativi susseguenti a variazioni di CO2 e forzanti climatici può dirci come il sistema-Terra reagisce agli squilibri per trovare soluzioni naturali finalizzate alla mitigazione dell’effetto-serra. Come indicato da altri studi di successioni cretaciche, gli organismi sono stati in grado di adattarsi alle perturbazioni ambientali, anche estreme, senza evidenze di morie di massa ed in alcuni casi con innovazioni evolutive (= speciazioni). Certamente Kennedy & Wagner hanno ragione nel dire che imparare a decodificare cause ed effetti dei cambiamenti ambientali fossilizzati nelle successioni sedimentarie è essenziale per capire i processi che stanno cambiando il nostro pianeta e fare previsioni più attendibili degli scenari futuri. Tuttavia è essenziale integrare i dati (micro)paleontologici, spesso trascurati, unici testimoni delle capacità di reazione e dell’evoluzione degli organismi alle perturbazioni ambientali.
