La cacca di pinguino può aiutare a preservare il clima antartico

Nuove ricerche mostrano che il pinguino guano in Antartide è un’importante fonte di particelle di aerosol di ammoniaca che aiutano a guidare la formazione e la persistenza di nuvole basse, che raffreddano il clima riflettendo un po ‘di luce solare in arrivo nello spazio.

I risultati rafforzano la crescente consapevolezza che l’intricata rete di vita della Terra svolge un ruolo significativo nel modellare il clima planetario. Anche ai piccoli livelli misurati, le particelle di ammoniaca del guano interagiscono con aerosol a base di zolfo dalle alghe oceaniche per avviare una reazione a catena chimica che forma miliardi di piccole particelle che fungono da nuclei per le goccioline di vapore acqueo.

Le basse nuvole marine che spesso coprono grandi tratti dell’Oceano Antartico in Antartide sono un jolly nel sistema climatico perché gli scienziati non capiscono appieno come reagiranno al riscaldamento causato dall’uomo dell’atmosfera e degli oceani. Un recente studio ha suggerito che il grande aumento della temperatura globale annuale durante il 2023 e il 2024 che è continuato a quest’anno è stato causato in parte da una riduzione di quella copertura nuvolosa.

“Sono costantemente sorpreso dalla profondità di come un piccolo cambiamento influisce su tutto il resto”, ha dichiarato Matthew Boyer, coautore del nuovo studio e uno scienziato atmosferico presso l’Istituto dell’Università di Helsinki per la ricerca sul sistema atmosferico e terrestre. “Ciò dimostra davvero che esiste una profonda connessione tra i processi ecosistemici e il clima. E davvero, è la sinergia tra ciò che provengono dagli oceani, dalle specie produttrici di zolfo e quindi dall’ammoniaca proveniente dai pinguini.”

Sopravvissuti al clima

I pinguini acquatici si sono evoluti da uccelli volanti circa 60 milioni di anni fa, poco dopo l’età dei dinosauri, e hanno persistito attraverso cicli multipli, lenti e naturali di ghiaccio e epoche interglaciali più calde, sopravvivendo agli estremi climatici e dalle tasche a elaborazioni a elaborazioni in tela e per le nuove ecologiche per l’Università di Canterbury di Canterbury, in Cancurro, in Canterburone, con le nuove ecologiche a Canterbury di Canterbury, in ceroe in tela e canotta per il culburia e il canoro.

Uno studio del 2018 che ha analizzato i resti di un’antica “super colonia” degli uccelli suggerisce che potrebbe esserci stata una finestra climatica “ottimale del pinguino” tra circa 4.000 e 2000 anni fa, almeno per alcune specie in alcune parti dell’Antartide, ha detto. Varie specie di pinguini si sono adattate a diverse nicchie di habitat e questo dovrà affrontare impatti diversi causati dal riscaldamento causato dall’uomo, ha detto.

Foster-Dyer ha recentemente condotto ricerche sui pinguini intorno al mare di Ross e ha affermato che i cambiamenti climatici potrebbero aprire più aree per i pinguini adélie di travatura del terreno, che non si riproducono sul ghiaccio come altre specie.

“Ci sono prove che tutta questa area aveva molte più colonie … che potrebbero essere ripopolate in futuro”, ha detto. È anche più ottimista di alcuni scienziati sul futuro dei pinguini imperativi, la più grande specie del gruppo, ha aggiunto.

“Si riproducono su ghiaccio veloce e ci sono molte pubblicazioni che escono su come le popolazioni potrebbero essere in calo e il loro habitat è enormemente minacciato”, ha detto. “Ma hanno vissuto così tanti diversi cicli del clima, quindi penso che siano più adattabili di quanto le persone attualmente danno loro credito.”

In totale, circa 20 milioni di coppie riproduttori di pinguini nidificano in vaste colonie in tutto il continente congelato. Alcune delle più grandi colonie, con un massimo di 1 milione di coppie di riproduttori, possono coprire diverse miglia quadrate. Non ci sono stime solide per la quantità totale di guano prodotto ogni anno dagli uccelli senza volo, ma alcuni studi hanno scoperto che le singole colonie possono produrre diverse centinaia di tonnellate. Diverse nuove colonie di pinguino sono state scoperte di recente quando i loro escrementi sono stati individuati in immagini satellitari dettagliate.

Alcune colonie di pinguini sono cresciute di recente mentre altre sembrano ridurre, ma in generale il loro habitat è considerato minacciato dal riscaldamento e dal cambiamento delle condizioni del ghiaccio, che colpisce le loro forniture alimentari. La velocità del riscaldamento causato dall’uomo, per il quale non vi è alcun precedente nei registri paleoclimati, può esacerbare la minaccia per i pinguini, che si evolvono lentamente rispetto a molte altre specie, ha detto Foster-Dyer.

“Tutto sta cambiando a un ritmo così rapido, è davvero difficile dire molto su qualsiasi cosa”, ha detto.

Ricerche recenti hanno dimostrato come altri tipi di vita marina siano importanti anche per il sistema climatico globale. I nutrienti degli escrementi di uccelli aiutano a fertilizzare le fioriture di plancton produttore di ossigeno e enormi sciami di pesce che vivono negli strati medi del ciclo oceanico carbonio verticalmente attraverso l’acqua, depositandolo in uno strato di sedimenti generalmente stabile sul fondo del mare.

Misurazioni difficili

Boyer ha affermato che la nuova ricerca è iniziata come progetto di follow -up per altri studi sulla chimica atmosferica nella stessa area, vicino alla base argentina di Marambio su un’isola lungo la penisola antartica. Le osservazioni di altre squadre hanno suggerito che potrebbe valere la pena provare specificamente a guardare l’ammoniaca, ha detto.

Boyer e gli altri scienziati hanno creato attrezzature specializzate per misurare la concentrazione di ammoniaca in aria da gennaio a marzo 2023. Hanno scoperto che, quando il vento soffiava dalla direzione di una colonia di circa 60.000 pinguini di Adélie di distanza, la concentrazione di ammoniaca aumentava fino a 13,5 parti per mion, al massimo di 1.000 più in alto rispetto alla lettura di sfondo. Anche dopo che i pinguini emigrarono dall’area verso la fine di febbraio, la concentrazione di ammoniaca era ancora più di 100 volte più alta del livello di fondo.

“Abbiamo uno strumento che utilizziamo nello studio per darci la chimica dei gas mentre stanno effettivamente raggruppati insieme”, ha detto.

“In generale, l’ammoniaca nell’atmosfera non è ben misurata perché è davvero difficile da misurare, soprattutto se si desidera misurare una sensibilità molto elevata, se hai basse concentrazioni come in Antartide”, ha detto.

Venti profumati dal pinguino

L’obiettivo era determinare da dove provenga l’ammoniaca, compresa il test di un’ipotesi precedente che la superficie dell’oceano potesse essere la fonte, ha detto.

Ma le dimensioni delle colonie del pinguino le hanno rese la fonte più probabile.

“È noto che gli uccelli marini emettono ammoniaca. Puoi annusarli. Gli uccelli puzzano”, ha detto. “Ma non sapevamo quanto ci fosse. Quindi quello che abbiamo fatto con questo studio è stato quello di quantificare l’ammoniaca e quantificare il suo impatto sul processo di formazione del cloud.”

Gli scienziati hanno dovuto aspettare che il vento soffiasse dalla colonia di pinguini verso la stazione di ricerca.

“Se siamo fortunati, il vento soffia da quella direzione e non dalla direzione del generatore di energia”, ha detto. “E siamo stati abbastanza fortunati che abbiamo avuto un evento specifico in cui i venti della colonia di pinguini hanno persistito abbastanza a lungo da essere effettivamente in grado di tracciare la crescita delle particelle. Potresti essere lì per un anno e potrebbe non accadere.”

L’ammoniaca del guano non forma le particelle ma sovralimenta il processo che lo fa, ha detto Boyer.

“È davvero il dimetil solfuro del fitoplancton che emana lo zolfo”, ha detto. “L’ammoniaca migliora il tasso di formazione delle particelle. Senza ammoniaca, l’acido solforico può formare nuove particelle, ma con l’ammoniaca, è 1.000 volte più veloce, e talvolta anche di più, quindi stiamo parlando fino a quattro ordini di grandezza più velocemente a causa del guano.”

Questo è importante in Antartide in particolare perché non ci sono molte altre fonti di particelle, come l’inquinamento o le emissioni dagli alberi, ha aggiunto.

“Quindi la forza della fonte è importante in termini di effetto climatico nel tempo”, ha detto. “E se la fonte cambia, cambierà l’effetto climatico.”

Ci vorranno ulteriori ricerche per determinare se Penguin Guano ha un effetto di raffreddamento netto sul clima. Ma in generale, ha detto, se le particelle trasportano in mare e contribuiscono alla formazione delle nuvole, avranno un effetto di raffreddamento.

“Ciò che è anche interessante”, ha detto, “è che se le nuvole sono sulle superfici del ghiaccio, potrebbe effettivamente portare al riscaldamento perché le nuvole sono meno riflessive del ghiaccio sottostante.” In tal caso, le nuvole potrebbero effettivamente ridurre la quantità di calore che il ghiaccio più luminoso rifletterebbe altrimenti lontano dal pianeta. Lo studio non ha cercato di misurare quell’effetto, ma potrebbe essere un argomento importante per la ricerca futura, ha aggiunto.

L’effetto guano indugia anche dopo che gli uccelli hanno lasciato le aree di riproduzione. Un mese dopo la loro scomparsa, Boyer ha detto che i livelli di ammoniaca in aria erano ancora 1.000 volte più alti della linea di base.

“L’emissione di ammoniaca è un processo dipendente dalla temperatura, quindi è probabile che una volta che arriva l’inverno, l’ammoniaca si congela”, ha detto. “Ma anche prima che i pinguini tornino, vorrei ipotizzare che mentre la temperatura si riscalda, il guano inizia a emettere di nuovo l’ammoniaca. E i pinguini si muovono intorno alla costa, quindi è possibile che stiano solo fertilizzando un’intera costa con ammoniaca.”