Impatti ambientali sull'integrità strutturale dei rodoliti britannici

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13473 (2023) Citare questo articolo

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Le alghe coralline formano habitat complessi che sono punti caldi della biodiversità. Studi sperimentali suggeriscono che il cambiamento climatico ridurrà l’integrità strutturale delle alghe coralline. Questi esperimenti, tuttavia, mancano di informazioni sulla variabilità morfologica locale e su quanti cambiamenti strutturali sarebbero necessari per minacciare la formazione dell’habitat. Qui, utilizzando la modellazione agli elementi finiti, valutiamo la variabilità nella struttura cellulare e nella composizione chimica dello scheletro carbonatico di quattro specie di alghe coralline provenienti dalla Gran Bretagna in campioni contemporanei e storici raccolti negli ultimi 130 anni. Le proprietà cellulari e minerali sono molto variabili all'interno delle specie, tra i siti e nel tempo, con cellule strutturalmente più deboli nelle specie meridionali e nel materiale contemporaneo rispetto ai taxa settentrionali e al materiale storico. Tuttavia, le differenze temporali nella forza erano inferiori alle differenze spaziali. Il nostro lavoro supporta esperimenti a lungo termine che mostrano il potenziale di adattamento di questo gruppo. I nostri risultati suggeriscono che il futuro cambiamento climatico di origine antropica potrebbe portare alla perdita di complessità dell’habitat nel sud e all’espansione di specie meridionali strutturalmente più deboli nei siti settentrionali.

Le alghe coralline sono macroalghe rosse calcificate (Rhodophyta) riconosciute come importanti formatori di habitat nei mari della piattaforma marittima a latitudini medio-alte1. Precipitano calcite ad alto contenuto di Mg, il polimorfo più solubile del carbonato di calcio2, all'interno delle loro pareti cellulari, rendendo questi organismi vulnerabili all'acidificazione dell'oceano in corso e potenziale futura. Studi sperimentali hanno dimostrato gli impatti negativi del riscaldamento e dell’aumento delle condizioni di CO2 sulle dimensioni delle cellule3, sulla geochimica4 e sui legami molecolari5. I cambiamenti nella composizione chimica, nella crescita e nella calcificazione sono controlli importanti sull'integrità strutturale e sulla formazione dell'habitat, poiché cellule più grandi e pareti più sottili portano a scheletri più deboli3,5,6. Pertanto, qualsiasi potenziale indebolimento dell'integrità strutturale dello scheletro può portare a una maggiore frammentazione e comportare una perdita della funzione dell'ecosistema che forma l'habitat.

I rodoliti, forme di alghe coralline a vita libera, sono importanti formatori di habitat e protetti dalla legislazione dell'UE (Direttiva 92/43/CEE del Consiglio) con molte aree speciali di conservazione (ZSC) nel Regno Unito che si concentrano sui letti generati dai rodoliti. Pertanto, i cambiamenti nella struttura interna dei rodoliti hanno implicazioni per la composizione e l'integrità degli habitat che si formano. La maggior parte degli studi sulla risposta delle alghe coralline a livelli elevati di CO2 sono stati a breve termine, ma il modo in cui un singolo organismo risponde a lungo termine può essere molto diverso3,7. Esperimenti su scale temporali più lunghe suggeriscono che le riduzioni a breve termine della calcificazione in risposta ai cambiamenti ambientali nelle alghe coralline possono essere invertite7,8, e quindi evidenziano la plasticità morfologica delle alghe coralline per rispondere e acclimatarsi ai cambiamenti nell'ambiente locale7,9,10, 11. Di conseguenza, è stato suggerito che le alghe coralline siano più suscettibili ai tassi di acidificazione degli oceani rispetto alla magnitudo 5. Anche le alghe coralline hanno dimostrato di essere in grado di adattarsi per tollerare livelli di pH più bassi dopo l'esposizione multigenerazionale12. Queste risposte combinate potrebbero consentire ai rodoliti di continuare a crescere in condizioni difficili e potenzialmente mantenere la loro funzione di formatori di habitat. Pertanto, studi sul campo a lungo termine che incorporino gli effetti dell’acclimatazione e dell’adattamento possono fornire informazioni su come verranno influenzate l’integrità strutturale e la funzione dell’habitat.

All'interno di un dato letto di rodoliti si possono trovare molteplici specie di alghe coralline, che contribuiscono alla formazione dell'habitat13. Pertanto, le risposte specie-specifiche ai cambiamenti climatici potrebbero comportare l’estirpazione o la migrazione che porta alla creazione di nuove nicchie. Nelle alghe coralline crostose, le risposte dipendenti dalla morfologia all'acidificazione dell'oceano hanno portato a cambiamenti nelle capacità competitive14. Pertanto, le risposte specie-specifiche dovranno essere prese in considerazione quando si prevedono le risposte future ai cambiamenti climatici e ai cambiamenti dinamici della comunità15.