I biocostruttori del Mare di Ross ed il cambiamento climatico: ecosistemi unici ed oasi di biodiversità da monitorare e proteggere

Piante e animali marini che creano architetture sommerse (biocostruzioni) svolgono un ruolo chiave nel promuovere la biodiversità, la complessità degli habitat e nel mantenimento dei processi ecosistemici. Strutturalmente complesse, le biocostruzioni marine sono caratterizzate da elevata densità e grande ricchezza di specie di macro-invertebrati ad esse associate. Tuttavia, date le caratteristiche degli organismi marini calcificanti che le edificano, le biocostruzioni sono vulnerabili ai fattori climatici, potenzialmente responsabili delle variazioni delle risposte fisiologiche e strutturali degli edificatori e, di conseguenza, della composizione della comunità associata, della sua diversità, struttura trofica e produttività. Pertanto, le biocostruzioni sono considerate ecosistemi marini vulnerabili (EMV) e rappresentano un sistema modello ideale per monitorare gli effetti del cambiamento climatico. La loro conoscenza e monitoraggio risultano dunque di particolare importanza nelle regioni polari, dove il cambiamento climatico si sta manifestando molto rapidamente attraverso un progressivo riscaldamento dell’aria e dell’oceano, e dove i livelli di saturazione del carbonato di calcio stanno diminuendo in modo preoccupante. Gli organismi calcificanti che vivono vicino ai loro limiti estremi nel Mare di Ross saranno in grado di adattarsi alle condizioni ambientali in rapida evoluzione associati al cambiamento climatico? Comprendere la vulnerabilità e il grado di sensibilità dei biocostruttori calcificanti antartici al cambiamento climatico è sfida importante per la ricerca polare, ma non solo. 

Per raggiungere i quattro principali obiettivi sopra indicati, nei due anni e 6 mesi (proroga COVID) di progetto, sono stati pianificati e raggiunti diversi sotto-obiettivi (SO), di seguito riportati.

SO.1. Creazione di un dataset attraverso l’acquisizione ed organizzazione dei dati disponibili- accessibili on line- sulla composizione e distribuzione degli habitat bentonici dei banchi offshore (200- 600 m di profondità) del RSRMPA, ottenuti durante le precedenti campagne italiane, neozelandesi e di altri istituti nell’area, per definire i siti di indagine durante la campagna;

SO.2. Pianificazione ed integrazione del lavoro di BIOROSS con gli altri progetti partecipanti al Ross Sea Voyage 2023 attraverso il contributo alla stesura della proposta di progetto, coordinata dal NIWA e sottomessa al Governo neozelandese, per l’utilizzo del R/V Tangaroa per la missione antartica 2023;

SO.3. Esplorazione dei banchi offshore, target del progetto BIOROSS e localizzati nella parte nord-est del RSRMPA durante il Ross Sea Voyage 2023;

SO.4. Acquisizione di video e foto degli habitat dei banchi utilizzando una combinazione di sistemi di acquisizione di immagini ad alta risoluzione presenti a bordo del Tangaroa;

SO.5. Acquisizione di dati fisico-chimici lungo la colonna d’acqua, con CTD e sonda Pro-Oceanus, e prelievo di campioni di acqua, lungo la colonna e in corrispondenza del sito, tramite rosette per le successive analisi chimiche dell’acqua;

SO.6. Prelievo di campioni dei taxa target del progetto utilizzando ROV e benne nei siti di studio;

SO.7. Prelievo di campioni di sedimento per caratterizzazione geologica dei banchi offshore;

SO.8. Aggiornamento del dataset (SO.1) attraverso visite e consultazione di dataset museali e osservazioni di campioni di collezioni (alghe corallinacee e briozoi) italiane e neozelandesi;

SO.9. Determinazione tassonomiche dei principali taxa caratterizzanti i banchi offshore (briozoi, coralli, spugne, e alghe corallinacee);

SO.10. Caratterizzazioni morfologiche, geochimiche e isotopiche su specie scelte di biocostruttori calcificanti per lo studio dei meccanismi di biomineralizzazione; 

SO.11. Creazione di mappe georeferenziate delle biocostruzioni presenti nei banchi offshore a nord-est del RSRMPA come baseline per la conservazione di questi EMV. 

Considerato lo sforzo internazionale che il progetto ha richiesto, sia economico che logistico, il lavoro di tutte le UR è volto a massimizzare i risultati scientifici ottenuti, che saranno condivisi con il NIWA ed altri istituti stranieri coinvolti nelle diverse fasi analitiche del progetto. Data la quantità di dati (ambientali, video) ed il materiale (campioni biologici e sedimenti) raccolti durante tutto il progetto BIOROSS, verranno prodotti risultati ed outputs (dataset, mappe, pubblicazioni scientifiche e divulgative) ben oltre la data di fine del progetto ed in numero superiore rispetto a quanto pianificato. Di seguito si riportano i principali risultati che, ad oggi, sono stati raggiunti e/o che sono in corso di svolgimento (fasi analitiche).

R1. Creazione di un dataset sui biocostruttori marini dei banchi dell’AMP Mare di Ross (200-600 m di profondità). 

R2. Design e realizzazione del ROV “Sea Dragon”. 

R3. Pianificazione e partecipazione alla campagna Antartica per la raccolta dati progetto BIOROSS sul Tangaroa- Ross Sea Voyage 2023. 

R4. Verifica ed implementazione del dataset attraverso analisi campioni museali post Ross Sea Voyage 2023.

R5. Caratterizzazione generale dei banchi dell’RSRMPA (nord-est) investigati da BIOROSS.

R6. Determinazione dei taxa biocostruttori caratterizzanti gli EMV dei banchi del Mare di Ross (nord-est).

R7. Caratterizzazione geologica e dei sedimenti.

R8. Caratterizzazione dei parametri fisico-chimici della colonna d'acqua. In collaborazione con NIWA.

R9. Studio dei meccanismi di biomineralizzazione degli organismi target per determinare i principali fattori di controllo della calcificazione, in un’ottica di cambiamento climatico, aumento della temperatura e diminuzione dello stato di saturazione

R10. Creazione di mappe georeferenziate e di vulnerabilità dei banchi dell’AMP del Mare di Ross.

R 11. Disseminazione e formazione.

Articoli scientifici:

Report: Mountjoy J. et al (20023). 2023 Ross Sea Antarctic Voyage. TAN2023 Voyage Report, pp. 223

Kolzenburg, R. and Lombardi, C., 2024. Past, Present and Future of Marine Bioconstructors of the Ross Sea, Antarctica. Diversity (in prep.). PNRA: 90%

Kolzenburg, R., Canese, S., Montagna, P., Mazzoli, C., Bordone, A., Basanti, M., Delbono, I., Ferretti, P., Bertolino, M., Reboa, A. and Lombardi, C., 2024. Deep continental shelf habitats of the Ross Sea Antarctica. Limnology and Oceanography (in prep.). PNRA: 75%

Articolo divulgativo: Trotter, J., McCulloch, M., Montagna, P., 2023. How does the Southern Ocean help protect our planet? Futurum, https://doi.org/10.33424/FUTURUM409

Proceedings:

• Lombardi C., Kolzenburg R. et al. (2023) IceClimalizers and Bioross projects: on going and future challenges of Antarctic Research. PNRA Meeting, 5^th December, Rome.
• Gerard, N., Kolzenburg, R., Lombardi, C. (2023). BIOROSS - Bryozoans from the Ross Sea under Climate Change – preliminary results of the BIOROSS Project. Larwood Meeting (Vien, 8^th December 2023)- Annual Bryozoological meeting
• Kolzenburg, R., Bertolino, M., Canese, S., Ferretti, P., Mazzoli, C., Montagna, P., Lombardi, C. (2023). BIOROSS - Bioconstructional Organisms from The Ross Sea Under Climate Change. 7^th International Coralline Algae Meeting
• Kolzenburg, R., Bertolino, M., Canese, S., Ferretti, P., Gordon, D., Kuklinski, P., Mazzoli, C., Montagna, P., Smith, A., Lombardi, C. (2023). BIOROSS - Bioconstructional Organisms from The Ross Sea Under Climate Change. AustraLarwood XI (Dunedin, 12^th February 2023)
• Kolzenburg, R., Bertolino, M., Canese, S., Ferretti, P., Mazzoli, C., Montagna, P., Lombardi, C. (2022). BIOROSS - Bioconstructional Organisms from The Ross Sea Under Climate Change. BES Annual Meeting
• Kolzenburg, R., Bertolino, M., Canese, S., Ferretti, P., Mazzoli, C., Montagna, P., Lombardi, C. (2022). BIOROSS - Bioconstructional Organisms from The Ross Sea Under Climate Change. 10th SCAR Open Science Conference
• Kolzenburg, R., Bertolino, M., Canese, S., Ferretti, P., Mazzoli, C., Montagna, P., Lombardi, C. (2022). Bioconstructional Organisms from The Ross Sea Under Climate Change. SCAR Life Sciences Meeting