CICLI DI MILANKOVIĆ, BIOLOGIA E CAMBIAMENTI CLIMATICI

Nei coccoliti l’eccentricità dell’orbita terrestre

Dalla rivoluzione del nostro pianeta attorno al Sole all’evoluzione biologica del fitoplancton e, forse, alla climatologia. È la catena multidisciplinare di correlazioni presa in esame in uno studio, guidato da un team di ricercatori del Cnrs francese e pubblicato oggi su Nature, basato sull’analisi di quasi nove milioni di microscopici fossili marini

     01/12/2021
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I coccolitofori, un importante costituente del plancton, si sono evoluti seguendo il ritmo dell’eccentricità orbitale della Terra. Crediti: Luc Beaufort / Cnrs / Cerege

I coccolitofori, a guardarli ingranditi come nell’immagine qui a fianco, sembrano curiose perle hi-tech. Il loro aspetto steampunk ricorda in qualche modo gli scafandri del 19esimo secolo. E in effetti qualche affinità, con perle e scafandri, ce l’hanno: sono minuscoli microrganismi marini – fitoplancton, alghe unicellulari – rivestiti da un esoscheletro calcareo, la coccosfera. Dunque il soggetto ideale per uno studio di confine fra biologia evoluzionistica e geologia. E forse anche di climatologia e astronomia, a leggere l’articolo pubblicato oggi su Nature da un team guidato da Luc Beaufort e Clara Bolton del Cnrs francese. Analizzando attentamente le variazioni nel tempo della morfologia di milioni di coccoliti – le scaglie di carbonato di calcio che formano le coccosfere, appunto – “carotati” dal fondo degli oceani, i ricercatori sono riusciti a rintracciare una ciclicità ascrivibile, suggeriscono nello studio, ai cambiamenti dell’eccentricità dell’orbita terrestre.

I parametri orbitali del nostro pianeta sono soggetti a numerose variazioni periodiche, i cosiddetti cicli di Milanković. Fanno parte di questi cicli la precessione orbitale (con un periodo di circa 25771,5 anni), la variazione dell’inclinazione assiale (con un periodo di circa 41mila anni) e, appunto, l’eccentricità orbitale: quest’ultima misura quanto l’orbita della rivoluzione terrestre attorno al Sole si discosta o meno da un’orbita circolare (in quest’epoca è molto prossima alla minima eccentricità, dunque è molto circolare), e varia seguendo un ciclo di circa 100mila anni.

Tutte variazioni che, com’è facile intuire, hanno un impatto – più o meno marcato – sulle stagioni, sul clima globale e, a cascata, su molti altri fenomeni. Non c’era però fino a oggi alcuna prova di un loro effetto sull’evoluzione. Ed è esattamente ciò che Beaufort, Bolton e colleghi potrebbero essere riusciti a trovare.

La biodiversità dei coccolitofori e la loro produzione collettiva di calcare si sono evolute sotto l’influenza dell’eccentricità orbitale della Terra, che determina l’intensità delle variazioni stagionali vicino all’equatore. Crediti: Luc Beaufort / Cnrs / Cerege

Combinando tecniche di microscopia automatizzata e algoritmi d’intelligenza artificiale, hanno misurato le dimensioni e classificato la forma di oltre nove milioni di coccoliti raccolti in numerosi siti nel fondo dell’oceano a varie profondità, mettendo così insieme informazioni provenienti da depositi fossili rappresentativi di un intervallo di circa 2,8 milioni di anni. Ciò che è emerso dall’analisi statistica dei dati così ottenuti è che le dimensioni e la forma dei coccoliti hanno subito variazioni lungo cicli con periodicità di 100mila e 400mila anni. Variazioni correlate, secondo gli autori dello studio, proprio a quelle dell’eccentricità dell’orbita terrestre.

Ma in che modo il fatto che la distanza della Terra dal Sole, nel corso dell’anno, vari molto (orbita eccentrica) o poco (orbita circolare) può avere un impatto sulla vita di questi microscopici esseri al punto da innescare meccanismi evolutivi che, nel corso delle generazioni, conducano a variarne l’aspetto? Quando l’orbita terrestre è più circolare, come avviene oggi, le regioni equatoriali mostrano variazioni stagionali molto lievi, favorendo dunque le specie meno specializzate, che possono arrivare dominare tutti gli oceani. Al contrario, quando l’eccentricità aumenta e le stagioni più pronunciate appaiono vicino all’equatore, i coccolitofori si diversificano in molte specie specializzate, ma collettivamente producono meno calcare, spiegano i ricercatori.

A questo proposito va sottolineato che, a causa della loro abbondanza e distribuzione globale, a questi organismi va ascritta grosso modo la metà del calcare (carbonato di calcio, in parte composto da carbonio) prodotto negli oceani. Dunque hanno un ruolo fondamentale nel ciclo del carbonio e nel determinare la chimica degli oceani. Una fra le ipotesi avanzate nello studio è infatti che il ciclo dell’eccentricità dell’orbita terrestre, attraverso i suoi effetti sull’evoluzione del fitoplancton, abbia contribuito – nei periodi più caldi, dunque escludendo le ere glaciali – alla periodicità di circa 405mila anni osservata nel ciclo globale del carbonio. Non sarebbe quindi stato il cambiamento climatico globale a dettare l’evoluzione delle microalghe, ma in determinati periodi forse è avvenuto proprio il contrario. Come però sottolineano gli autori, questo effetto “di ritorno” dei coccolitofori sul clima è per ora solo un’ipotesi, tutta da confermare.

Per saperne di più:

Guarda l’animazione della Nasa sul ciclo dell’eccentricità dell’orbita terrestre: