Ormai tutti abbiamo visto l'immagine dell'orso polare, la sua presenza dominante è diminuita dall'isolamento su un frammento amaramente piccolo di ghiaccio, circondato da un mare di cobalto che non dovrebbe essere lì. Come espressione simbolica di rapidi cambiamenti climatici, è innegabilmente irresistibile.
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Ma se vuoi davvero capire meglio cosa sta succedendo nell'Artico e nel Subartico, devi invece ammirare un organismo molto più umile e non familiare dell'orso polare: le alghe coralline del genere Clathromorphum .
Non sono alghe come si pensa in genere, come qualcosa di piuttosto viscido e verde che galleggia sulla spiaggia o su uno stagno. Le coralline sono alghe rosse che hanno gusci duri di carbonato di calcio attorno a ogni cellula e crescono in tutto il mondo. Le alghe coralline del genere Clathromorphum sono specifiche per le alte latitudini e le fredde acque dell'Artico e del Subartico e hanno storie di fondamentale importanza da raccontare sul loro oceano e su come è cambiato nel corso dei secoli.
Gli scienziati affermano di essere anche un archivio chiave di informazioni. Questo perché le alghe crescono in strati distinti anno dopo anno, registrando diligentemente l'ambiente circostante nel processo.
"Esistono altri archivi marini nell'Artico, come i nuclei di sedimenti di acque profonde e i bivalvi di breve durata, ma le alghe coralline sono gli unici archivi che registrano condizioni superficiali a risoluzioni stagionali per centinaia di anni", afferma Jochen Halfar, professore associato di geologia presso l'Università di Toronto e scienziato leader nel suo gruppo di ricerca Paleoclimate e Paleoecologia. “Abbiamo alcuni archivi terrestri, ad esempio carote di ghiaccio di ghiacciai e calotte glaciali. Ma questo non è il clima marino, e le alghe rosse ora per la prima volta ci permettono di ricostruire il clima marino delle alte latitudini anno dopo anno nel passato. ”
Le alghe coralline crescono su substrato duro, coprendo massi e altre strutture come una specie di moquette a guscio duro e sfoggiando il colore di una tuta in tweed Dolores Umbridge. (Maggie D. Johnson, NMNH) 
Clathromorphum è diventato di particolare interesse per gli scienziati a causa di dove vive e della sua capacità di prosperare per un tempo molto, molto lungo, potenzialmente migliaia di anni. (Nick Caloyianis) 
Poiché sono piante, fotosintetizzano la luce solare per crescere e, man mano che crescono, le alghe coralline sviluppano una rigida struttura scheletrica di carbonato di calcio che si accumula nel tempo. (Walter Adey) Fino a che punto in passato è stato al centro della carriera di Walter Adey, ricercatore emerito e curatore del Museo Nazionale di Storia Naturale di Smithsonian. Un campione di 1.200 anni di alghe coralline che Adey e il suo team hanno raccolto al largo della costa di Labrador nel 2013 è uno dei centinaia di esemplari di museo raramente esposti in mostra nella mostra "Oggetti di meraviglia", che aprirà il 10 marzo 2017. mostra esamina il ruolo fondamentale che le collezioni museali svolgono nella ricerca scientifica della conoscenza.
Ad ogni modo, Adey è il padre fondatore dello studio sulle coralline, dopo aver raccolto esemplari e sondare i loro segreti da quando è arrivato alla Smithsonian Institution nel 1964 (si è ritirato proprio l'anno scorso, anche se ciò non significa che il suo studio sulle coralline sia rallentato ). In gran parte attraverso i suoi sforzi, raccogliendo dall'Artico attraverso i tropici spesso su navi che egli stesso ha costruito o riparato, nella collezione del museo sono ospitati circa 100.000 campioni di coralline di varie specie.
Clathromorphum, tuttavia, è diventato di particolare interesse per gli scienziati a causa del luogo in cui vive e della sua capacità di prosperare molto, molto a lungo - potenzialmente migliaia di anni - mentre archivia le informazioni sul clima man mano che cresce.
"Le barriere coralline ai tropici sono state utilizzate per determinare gli ambienti del passato", afferma Adey. “Ma nell'Artico non ci sono barriere coralline di acque poco profonde. Esistono coralli estremamente profondi, ma questi sono molto diversi dai generi e dalle specie della barriera corallina tropicale e hanno avuto un ruolo molto limitato nel determinare la storia passata dell'Artico. Quindi le uniche vere fonti di invecchiamento e datazione del clima passato, in particolare la temperatura, sono coralline, e questo è relativamente nuovo. "
Le alghe coralline crescono su substrato duro, coprendo massi e altre strutture come una specie di moquette a guscio duro e sfoggiando il colore di una tuta in tweed Dolores Umbridge.
Poiché sono piante, fotosintetizzano la luce solare per crescere e, man mano che crescono, sviluppano una rigida struttura scheletrica di carbonato di calcio che si accumula nel tempo. Come gli alberi sulla terra ferma, documentano la loro crescita in anelli o strati: "alberi del mare", li chiama Halfar. Poiché crescono di più quando hanno più luce, gli scienziati possono stimare annualmente la copertura del ghiaccio marino in base allo spessore dell'anello o dello strato di ogni anno.
Walter Adey (al centro) con i sub Thew Suskiewicz (a sinistra) e Mike Fox mostrano un esemplare di alghe coralline da 17 libbre trovato al largo dell'isola di Kingitok, Labrador. (David Belanger) "Se si confronta un anno in cui il ghiaccio marino si sta rompendo molto presto nella stagione, quando le alghe hanno ricevuto più luce e sono state in grado di crescere di più, rispetto ad altri anni in cui il ghiaccio marino ha coperto più e più a lungo, possiamo calibrare quanto tempo ci fu ghiaccio marino durante un anno specifico in base alla larghezza di questi strati ", dice Halfar.
Gli scienziati stanno confermando questi dati con immagini satellitari prese dagli anni '70 che mostrano la copertura del ghiaccio marino. Poiché tali valori sono calibrati, afferma Halfar, i ricercatori possono utilizzare le alghe per analizzare la copertura del ghiaccio marino molto prima che fossero disponibili le immagini satellitari. Fornire questo insieme di dati a lungo termine è un ruolo di fondamentale importanza che le alghe svolgono nel tentativo di comprendere meglio gli effetti dei cambiamenti climatici causati dall'uomo nell'Artico e nel Subartico.
"Non abbiamo altro modo di ricostruire le condizioni degli oceani di superficie nell'Artico con una risoluzione annuale nelle ultime centinaia di anni", afferma Halfar. “Abbiamo pochissimi dati osservativi dall'Artico perché non ci sono state molte persone che vivono lì, misurando in molti luoghi. Quindi gran parte proviene da dati satellitari, e solo dagli anni '70. "
Queste enormi lacune nei dati prima che fossero disponibili le immagini satellitari sono significative a causa della natura ciclica dei modelli climatici. Ad esempio, l'oscillazione multidecadale dell'Atlantico - che influenza la temperatura della superficie del mare e può influenzare la stagione degli uragani nell'Atlantico, la siccità in Nord America, le nevicate nelle Alpi e le precipitazioni nel Sahel africano, tra le altre ripercussioni lontane - opera su un 50 a Cronologia di 70 anni nell'Atlantico settentrionale ad alta latitudine.
"Quindi puoi immaginare, se hai 45 anni di buoni dati di osservazione [dai satelliti], stai catturando solo mezzo ciclo", dice Halfar. "Dobbiamo mettere il clima dell'Artico in una prospettiva a più lungo termine al fine di comprendere appieno il sistema climatico e anche proiettare i cambiamenti climatici nel futuro."
Le condizioni superficiali sono solo una parte della storia raccontata dai corallini, tuttavia, e poiché gli scienziati stanno mettendo in campo le nuove tecnologie, sono in grado di porre ancora più domande.
"Solo la parte superiore è tessuto vivente, ma costruisce questa massa che ha registrato cambiamenti nell'ambiente per tutta la sua vita", afferma Branwen Williams, assistente professore di scienze ambientali presso il Dipartimento di scienze WM Keck di Claremont McKenna, Pitzer e Scripps college. “Le sostanze chimiche che formano nei loro scheletri cambiano a seconda di ciò che accade nell'ambiente circostante. Concentrano più magnesio nei loro scheletri quando la temperatura è più calda e meno quando fa più freddo. ”
Analizzando il contenuto di magnesio negli strati, gli scienziati possono ottenere dati sulla temperatura dell'acqua fino a un periodo di sei mesi, ad esempio dalla primavera, quando l'acqua si riscalda, all'inverno. L'analisi del bario può aiutare a determinare la salinità. E ai margini della ricerca corallina, Williams e un collega stanno usando isotopi di boro per aiutare a determinare il pH, un altro componente fondamentale nella chimica dell'acqua.
Nel frattempo, Adey e il suo collega post-dottorato, Merinda Nash dall'Australia, stanno usando la strumentazione ad alta tecnologia del dipartimento di mineralogia del Museo per dimostrare che le pareti cellulari calcificate dei corallini sono straordinariamente complesse, con molti tipi di minerali carbonatici e microstrutture su scala nanometrica . Queste nuove informazioni aiuteranno a mettere a punto gli archivi dei climatologi.
Mentre questo lavoro di laboratorio continua ad espandere la nostra comprensione di quanto i corallini possono dirci, trovare e raccogliere Clathromorphum rimane un compito difficile e ad alta intensità di lavoro, che richiede ai subacquei di lavorare a temperature gelide dell'acqua.
Il lavoro iniziale di Adey con i corallini stava stabilendo la diversità mondiale. E decenni fa, è stato in grado di mostrare enormi scogliere caraibiche di coralline che avevano fino a 3.000 anni, limitate solo dal livello del mare. Man mano che le domande sul cambiamento climatico diventavano più urgenti, in particolare nell'Artico, la sua attenzione iniziò a spostarsi verso la ricerca di campioni di Clathromorphum che risalgono a centinaia, se non migliaia, di anni.
In tre spedizioni tra il 2011 e il 2013, Adey e il suo team di studenti laureati hanno coperto gran parte della costa del Labrador, cercando non solo di trovare gli esemplari più antichi di Clathromorphum che potevano, ma anche di analizzare quali condizioni ambientali fornivano il miglior habitat alle alghe per crescere senza essere schiacciato dal ghiaccio, annoiato dalle vongole o altrimenti compromesso da fattori naturali.
Hanno trovato campioni risalenti a circa 1800 anni fa in ambienti specializzati in cui i corallini potrebbero invecchiare molto perché gli organismi noiosi non potevano sopravvivere. Sono stati anche in grado di mappare un tipo di substrato in cui gli scienziati potevano aspettarsi di trovare molte più alghe in tutto l'Artico nelle spedizioni future.
Halfar, ad esempio, l'estate scorsa ha viaggiato dalla Groenlandia al passaggio a nord-ovest alla ricerca di Clathromorphum . Il suo obiettivo è trovare campioni fino a 200 anni in quante più posizioni possibili in tutto l'Artico per creare un ampio set di dati prima dell'inizio della Rivoluzione industriale, quando l'impronta di carbonio umana ha iniziato a crescere drammaticamente.
"Ciò che sembra possibile ora è essere in grado di creare una rete di ricostruzioni climatiche risalenti a circa 150 anni fa, e anche questo è un grande passo avanti rispetto al semplice lavoro sulle osservazioni satellitari degli anni '70", afferma. “Ogni regione è diversa in termini di perdita di ghiaccio marino. Questa vasta rete attraverso l'Artico ci permetterà di esaminare dettagliatamente la perdita di ghiaccio marino all'interno di ciascuna area. "
" Objects of Wonder: From the Collections of the National Museum of Natural History" è in mostra dal 10 marzo 2017 al 2019.
