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Che cos’è l’acidificazione degli oceani?

Chimica, cause e conseguenze

Per acidificazione degli oceani si intende la riduzione del pH oceanico e l’alterazione della chimica dei carbonati, in seguito all’addizione di biossido di carbonio (o anidride carbonica, o CO2) alle acque marine[1]. Anche noto come l’altro problema della CO2, l’acidificazione degli oceani è un processo che avviene sotto i nostri occhi, giorno per giorno, fin dagli albori della Rivoluzione Industriale.

La CO2 è infatti tristemente famosa per i suoi elevati livelli in atmosfera e per il conseguente incremento dell’effetto serra; essa è tuttavia anche coinvolta in questo fenomeno, meno conosciuto, riguardante i nostri mari[1]. Ma in cosa consiste esattamente il processo di acidificazione? Quali ripercussioni può avere sulle nostre vite e sull’ambiente marino? Facciamo un passo alla volta.

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Chimica dell’acidificazione degli oceani

Il pH è una misura dell’acidità di un gas o di un liquido, espressa come concentrazione di ioni idrogeno (H+). All’aumentare della concentrazione di H+, dunque, aumenta l’acidità del fluido (nel nostro caso, l’acqua di mare) e diminuisce il valore di pH. Una soluzione è considerata acida quando ha valori di pH minori di 7. Al contrario, una sostanza con valori di pH maggiori è considerata basica. Se la soluzione ha invece pH uguale a 7, sarà detta neutra.

Esempi di soluzioni tipicamente acide sono il succo degli agrumi e l’aceto: una caratteristica che li accomuna è il sapore aspro e la capacità di far virare una cartina tornasole verso il rosso. Sostanze definite basiche sono invece ammoniaca e bicarbonato, che fanno virare al blu la cartina tornasole. Una sostanza neutra è infine l’acqua distillata, priva di sali minerali o di altre sostanze disciolte[6]. I nostri oceani, al valore attuale di pH di 8,1, sono dunque considerati leggermente basici[3].

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L’anidride carbonica è dispersa in atmosfera sotto forma di gas, ma può anche sciogliersi in acqua. Si stima infatti che 1/4 della CO2 emessa intorno a noi finisca nei grandi bacini idrici del pianeta: si tratta di ben 26 milioni di tonnellate assorbite ogni giorno[1]! È così che, a partire dalla Rivoluzione Industriale, il pH delle acque marine è passato da 8,2 ad 8,1 unità… Un dato che rappresenta un incremento di acidità oceanica del 30%[1].

Reazioni principali

Ma in cosa consiste esattamente l’acidificazione degli oceani? In breve, il biossido di carbonio reagisce con l’acqua e forma acido carbonico (H2CO3), che in grande quantità finisce per abbassare il pH del bacino idrico, in quanto determina l’aumento della concentrazione di ioni H+ (di seguito in grassetto). Si tratta di una semplice stringa di reazioni chimiche, che si può scrivere in questo modo:

CO2(atm) ↔ CO2(acq) + H2O ↔ H2CO3H++ HCO3↔ 2H++ CO32-

Alterare l’equilibrio chimico delle nostre acque implica dunque, in questo caso, un aumento della concentrazione di CO2 in soluzione e la diminuzione del pH nella risorsa idrica. Questo significa mettere in pericolo tutte le forme viventi che vi abitano e che si sono sviluppate in un ecosistema con caratteristiche chimiche più o meno omogenee da migliaia di anni. Si tratta di un dato preoccupante per l’ambiente e… per noi[1-3]! Vediamo perché.

Cause dell’acidificazione degli oceani

L’anidride carbonica responsabile dell’acidificazione marina proviene dall’aria che respiriamo[1]. Ma c’è sempre stata? In parte, sì. La CO2 era normalmente presente nella nostra atmosfera già in epoca preindustriale, ad una concentrazione media di 280ppm (parti per milione). Nel frattempo è aumentata a causa dell’uomo, fino ad arrivare a circa 384ppm nel 2007. Come? A causa del consumo massivo di combustibili fossili e della deforestazione, attualmente in atto in diverse parti del mondo[1].

È infatti ormai noto che uno dei gravi problemi del consumo di combustibili fossili (come petrolio, benzine, carbone e legno) è il rilascio di anidride carbonica in atmosfera: solo il 25% di questo gas verrà assorbito da piante e vegetali terrestri. La deforestazione, inoltre, è attualmente la causa del 20% della COin eccesso presente in atmosfera, dato che le piante sono ottime stoccatrici di carbonio (lo incamerano nei loro tessuti tramite la fotosintesi): se vengono tagliate o bruciate, le piante non possono più svolgere questo servizio[3, 5]. In pratica, oggi nell’aria che ci circonda è presente molta più CO2 di quanta ce ne sia mai stata negli ultimi 800 000 anni[1]!

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Mappa dei valori di pH della superficie degli oceani nel 1994
Mappa dei valori di pH della superficie degli oceani nel 1994. A destra la legenda. A sinistra leggiamo i valori di longitudine, in basso di latitudine. Si tratta di valori medi, e che variano da regione a regione in base a vari fattori ambientali. Fonte: (5).

Conseguenze dell’acidificazione degli oceani

All’aumentare della CO2 in acqua, dunque, succedono diverse cose. Aumenta la concentrazione di acido carbonico (H2CO3) e si abbassa il pH dell’acqua: ciò significa che aumentano gli ioni H+. L’aumento di ioni H+ fa diminuire, infine, la concentrazione di ioni carbonato (CO32-).

Ma perché tutto questo dovrebbe rappresentare un problema per gli ecosistemi marini? Perché molti organismi acquatici si servono proprio degli ioni carbonato (CO32-) per costruire il proprio guscio, o altri elementi rigidi, tramite il processo biologico di calcificazione[1-3]! Fitoplancton, zooplancton, alghe coralline, coralli, echinodermi (gruppo a cui appartengono stelle e ricci di mare) e molluschi si servono, infatti, di due minerali del carbonato di calcio (CaCO3) per la costruzione delle proprie parti dure: ovvero di calcite e aragonite.

La calcificazione è proprio legata anche al pH: se l’acqua risulta troppo acida (a una determinata pressione e temperatura), gusci e strutture similari si dissolvono o non si formano affatto[1]. In termini pratici, moltissime forme di vita possono andare incontro a ridotti tassi di crescita, di sviluppo e di calcificazione, nonché ad una ridotta possibilità di sopravvivenza[4].

Conseguenze per gli organismi marini

L’acidificazione degli oceani mette quindi a rischio vari gruppi tassonomici: alcuni, come molluschi e coralli delle regioni tropicali, sono più sensibili al cambiamento. Altri meno, come nel caso degli echinodermi. L’esatto impatto su ciascun taxon è ancora in fase di verifica. Questo perché entrano in gioco contemporaneamente, come spesso accade in natura, molti fattori diversi. Temperatura, grado di salinità e grado di rimescolamento dell’acqua sono solo alcune delle variabili da considerare per valutare le conseguenze effettive dell’abbassamento di pH degli oceani[1, 4].

Alcuni organismi fotosintetici traggono addirittura beneficio da questo processo di acidificazione: è il caso delle diatomee, microscopiche alghe appartenenti al fitoplancton. La maggior disponibilità di CO2 in acqua pare infatti aumentare la loro capacità di svolgere fotosintesi, in determinate condizioni ambientali[1, 4].

La scomparsa o l’improvviso aumento di alcune forme di vita può sbilanciare l’intero ecosistema marino, generando fenomeni di estinzione o di sovrappopolamento in tutti i gruppi tassonomici direttamente collegati. Basti pensare all’eventuale scomparsa delle barriere coralline: significherebbe perdita di habitat e di risorse trofiche per moltissime specie di pesci e di microrganismi!

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Conseguenze per l’uomo

L’acidificazione degli oceani è un fenomeno chimico che impatta anche sulle nostre vite. Gli organismi marini sensibili alle variazioni di pH, infatti, potrebbero riprodursi e prosperare con sempre maggiore difficoltà in futuro, con una netta diminuzione del cibo disponibile nei nostri mercati[2].

Non si tratta solo delle specie che noi consumiamo direttamente, come ostriche o cozze, ma anche di quelle che sono fonte di nutrimento per altri pesci. Basti pensare al caso degli pteropodi, potenziali vittime dell’acidificazione: si tratta di lumache di mare assai gradite ai salmoni nordamericani, dei quali noi ci nutriamo regolarmente[1, 2, 4]. In breve, il settore ittico sarebbe gravemente danneggiato dalla scomparsa di molluschi bivalvi, molluschi gasteropodi, zooplancton e così via: si tratta di organismi che costituiscono, soprattutto in certe aree del pianeta, una primaria fonte di cibo per noi o per i pesci che consumiamo abitualmente.

Esiste la possibilità di ripercussioni negative anche su ecosistemi ed organismi costieri, in prossimità di mari ed oceani: i possibili effetti dell’acidificazione oceanica sono attualmente in approfondimento proprio verso questa direzione[1, 2, 4].

Soluzioni e scenari futuri

Attualmente, l’unica soluzione praticabile per fermare l’acidificazione degli oceani è quella di diminuire drasticamente le emissioni di CO2: ci sono convenzioni internazionali, come l’Accordo di Parigi del 2015, che si occupano proprio di attuare questo obiettivo[2]. La decisione presa in tale occasione è stata: limitare il riscaldamento globale entro 1,5°C di aumento di temperatura. Come? Investendo 100 miliardi di dollari l’anno, dal 2020 al 2025, nei Paesi più sviluppati. Questo budget dovrebbe essere utilizzato per diminuire le emissioni di gas serra (quindi anche di CO2) nei 190 Paesi aderenti. Sono previsti ulteriori investimenti, ancora da stabilire in dettaglio, dal 2025 in poi[7].

Si tratta però di cambiare radicalmente il nostro stile di vita e di produttività: dunque, una soluzione a lungo termine. Ipotizzando di implementare correttamente l’Accordo di Parigi, infatti, ci vorranno centinaia di anni perché le acque del pianeta tornino allo stato preindustriale[2]!

Conclusione

La storia della Terra ha visto susseguirsi numerosi cicli di migliaia di anni tra un periodo glaciale e l’altro, durante i quali le concentrazioni di CO2 atmosferica hanno continuato ad oscillare tra 180 e 290ppm (parti per milione): si tratta di valori assai inferiori a quelli attuali. Inoltre, non esistono prove geologiche a sostegno dell’ipotesi che un netto cambiamento nel sistema dei carbonati oceanici sia già avvenuto in passato. Siamo dunque di fronte ad una situazione nuova ed incerta, per noi e per la Terra[1].

Continuando con le emissioni di anidride carbonica al regime attuale, nel 2100 gli oceani si abbasseranno ancora di 0,43 unità di pH, un valore che sarebbe meglio evitare. Gli effetti di una simile variazione, come accennato, sono ancora parzialmente sconosciuti e tuttavia ci riguardano da vicino. L’interconnessione esistente tra ecosistemi, catene alimentari acquatiche e terrestri ci ricorda, ancora una volta, che nulla di ciò che accade in natura è estraneo alla nostra vita quotidiana[2].

Referenze

  1. Doney, S.C., et al. (2009). Ocean Acidification: The Other CO2 Problem. Annual Review of Marine Science 1:169-192.
  2. Eds. Euzen, A., Gaill, F., Lacroix, D., Cury, P. (2017). The Ocean revealed. CNRS Editions 66-67.
  3. https://sos.noaa.gov/datasets/ocean-acidification-saturation-state/
  4. Kroeker, K. J., et al. (2013). Impacts of ocean acidification on marine organisms: quantifying sensitivities and interaction with warming. Global Change Biology 19, 1884-1896.
  5. The Royal Society (2005). Ocean acidification due to increasing atmospheric carbon dioxide.
  6. Atkins, P., Jones, L. (1999). Fondamenti di Chimica. Seconda Edizione, Zanichelli.
  7. https://ec.europa.eu/clima/policies/international/negotiations/paris_it

Immagine di copertina del Pacific Marin Environmental Laboratory, NOAA.

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