Le acque della Corrente del Golfo e del fiume Lena si sono rivelate barriere che separano le popolazioni di plancton artico

Gli animali marini solitamente si disperdono facilmente, trasportati dalle correnti. Un nuovo studio condotto da scienziati russi, utilizzando come esempio il mollusco pteropode planctonico Limacina helicina, dimostra che esistono anche barriere non evidenti alla loro dispersione. La Limacina helicina abita tutti i mari artici, ma l'analisi genetica ha dimostrato che è in realtà divisa in tre popolazioni isolate, localizzate nella metà occidentale e orientale dell'Artico e nel Mar Bianco. La popolazione del Mar Bianco è separata dal resto dalle acque calde della Corrente del Golfo, e la barriera tra le popolazioni occidentale e orientale corre lungo il confine tra il Mare di Laptev e il Mare della Siberia Orientale ed è formata dalle acque dolci del fiume Lena. Inoltre, l'analisi genetica ha rivelato la turbolenta storia della Limacina helicina durante l'era glaciale. Questi molluschi sopravvissero alle glaciazioni negli oceani Atlantico e Pacifico e, con lo scioglimento dei ghiacci, popolarono l'Artico da entrambi i lati.

Nessuna singola specie animale o vegetale ha popolato l'intera superficie terrestre. Ogni specie ha il suo habitat, il luogo in cui si trova. La biogeografia studia gli habitat degli animali e i fattori che li determinano. Uno dei principali fattori è costituito dalle barriere geografiche che impediscono agli animali di insediarsi. Ad esempio, è difficile per gli animali terrestri raggiungere un'isola lontana o un continente isolato, ed è difficile per i pesci spostarsi da un lago all'altro se non sono collegati da fiumi. Pertanto, si formano faune uniche, come l'Australia o il lago Bajkal, la maggior parte delle quali non si trova in nessun altro luogo.

Ma potrebbero esistere barriere di questo tipo all'insediamento in mare aperto? La maggior parte degli animali marini è in grado di nuotare nella colonna d'acqua almeno allo stadio larvale e le correnti possono trasportarli molto lontano. Pertanto, nell'oceano, gli animali spesso popolano l'intera fascia climatica a loro adatta. Ad esempio, la comune stella marina Asterias rubens abita le coste dell'Oceano Atlantico e dei suoi mari, dal Mar Nero al Mar Bianco e dalla Florida alla Groenlandia. Tuttavia, anche per gli animali che nuotano bene in mare potrebbero esserci barriere invisibili, come dimostrato da un nuovo lavoro congiunto di scienziati dell'Istituto di Oceanologia dell'Accademia Russa delle Scienze e dell'Università Statale di Mosca.

L'eroe del nostro articolo è il mollusco pteropode Limacina helicina . Questa piccola creatura viola scuro (fino a 10 millimetri) nuota sbattendo due pinne a forma di ali. Queste pinne sono una modificazione della zampa, l'organo di movimento standard dei molluschi. Per il battito delle sue pinne alari, Limacina era chiamata "farfalla di mare" e per il suo colore scuro "diavolo di mare". Limacina filtra l'acqua, raccogliendo microalghe, che sono la base della sua dieta. Preferisce acque fredde con una temperatura non superiore a 5 gradi Celsius e si trova al meglio nelle acque ghiacciate ai margini del ghiaccio artico. Abita tutti i mari artici, così come la parte settentrionale dell'Oceano Pacifico (il Mare di Okhotsk e il Mare di Bering, il Golfo dell'Alaska ). Limacina può raggiungere numeri enormi ed è una parte importante della dieta di un'ampia varietà di animali, dai piccoli pesci alle balene. Le conchiglie di Limacina affondano sul fondale oceanico dopo la morte dei loro ospiti, portando con sé l'anidride carbonica legata sotto forma di carbonato; per questo motivo, le limacine svolgono un ruolo significativo nell'assorbimento dell'anidride carbonica da parte dell'oceano.

Il lavoro in discussione includeva un'analisi genetica dei limacini raccolti in tutto il settore russo dell'Artico, dalla Terra di Francesco Giuseppe al Mare della Siberia Orientale. Sono stati inoltre utilizzati dati di colleghi di diversi paesi sui limacini provenienti dalle coste di Spitsbergen, Alaska e Oceano Pacifico. Il confronto delle sequenze geniche COI di 834 individui ha mostrato che non esiste una, ma tre popolazioni geneticamente isolate di limacini nell'Artico. Una popolazione vive nei mari dell'Artico occidentale: i mari di Barents, Kara e Laptev. Un'altra vive più a est, nei mari della Siberia Orientale, dei Ciukci e di Beaufort. La terza popolazione è isolata nel Mar Bianco. Perché i limacini di popolazioni diverse non si mescolano, sebbene le correnti possano trasportarli attraverso l'Artico? Quali barriere ne limitano la dispersione?

I limacini sono esigenti riguardo ai parametri dell'acqua, in particolare temperatura e salinità. Preferiscono l'acqua fredda, non più calda di 4-5 gradi, con una salinità oceanica normale del 3,4%, e muoiono quando la desalinizzazione è inferiore al 2,8%. Sono proprio la temperatura e la salinità a creare barriere tra le popolazioni. Il Mare di Laptev è influenzato da un potente flusso di acqua dolce proveniente dal fiume Lena. I primi 20-25 metri d'acqua nel Mare di Laptev vengono desalinizzati dalla Lena fino a raggiungere il 2% di sale e anche meno. I limacini evitano tale desalinizzazione e si spingono a profondità dove la salinità è normale per loro. Ma gli stretti di Sannikov e Dmitry Laptev, che collegano il Mare di Laptev con il Mare della Siberia Orientale, sono poco profondi: le profondità al loro interno non superano i 18 metri e sono pieni di acqua desalinizzata, insormontabile per i limacini. E più a nord, dove termina il flusso rinfrescante della Lena, le acque del Mare di Laptev vengono trasportate verso nord dalla Corrente Transartica , sotto la calotta glaciale, e i pesci che vi rimangono intrappolati finiranno sulle coste del Canada e della Groenlandia, non della Ciukotka. In precedenza, una simile barriera d'acqua dolce era nota solo per l'Atlantico tropicale: il flusso d'acqua dolce dalla foce del Rio delle Amazzoni divide le popolazioni di pesci di barriera in settentrionali e meridionali.

La seconda barriera blocca la popolazione di limacina del Mar Bianco, ed è anch'essa legata alle proprietà dell'acqua. Solo che queste non sono le acque dolci della Lena, bensì le acque calde della Corrente del Golfo. La parte meridionale del Mare di Barents, a causa della Corrente del Golfo, è troppo calda per i limacina (oltre i 6 gradi), e non vi vivono. I limacina del Mare di Barents si trovano solo nella metà settentrionale, a nord del cosiddetto "fronte polare", la linea in cui si incontrano le acque calde della Corrente del Golfo e le fredde acque artiche. Pertanto, non possono entrare in contatto con i limacina del Mar Bianco.

La fauna artica moderna ha una storia turbolenta. In tempi relativamente recenti, 15.000 anni fa, al culmine della glaciazione, tutti o quasi tutti i mari artici erano coperti di ghiaccio tutto l'anno, lo Stretto di Bering si prosciugò e il Mar Bianco ghiacciò fino al fondo, cessando di essere un mare. Gli animali che oggi abitano l'Artico devono essere sopravvissuti alla glaciazione da qualche parte più a sud e poi essere migrati verso nord seguendo il ritiro dei ghiacciai. Gli abitanti della colonna d'acqua, come la limacina studiata in questo lavoro, potrebbero essere sopravvissuti alla glaciazione negli oceani Pacifico e Atlantico. In base alla somiglianza delle loro sequenze geniche COI , la limacina è divisa in tre cluster, o aplogruppi : H1, H2 e H3. H1 vive in quasi tutto l'Artico, ad eccezione del Mar Bianco, e anche nell'Oceano Pacifico. H2 è limitato ai mari di Barents, Kara e Laptev. H3 abita il Mar Bianco. Le distanze genetiche tra questi aplogruppi indicano che H1 e H2 si sono separati circa 32±12 mila anni fa, ovvero durante l'ultima glaciazione. Probabilmente, l'aplogruppo H1 è sopravvissuto all'era glaciale nell'Oceano Pacifico, dove si trova oggi, e H2 nell'Atlantico, da dove è migrato verso i mari di Barents, Kara e Laptev con lo scioglimento dei ghiacci.

È interessante notare che l'aplogruppo H3 del Mar Bianco ha origine dall'aplogruppo H1 del Pacifico e non dall'aplogruppo H2, che sopravvisse alla glaciazione nell'Atlantico. L'epoca di separazione di H1 e H3 è stimata a 20±10 mila anni fa. Sebbene il Mar Bianco sia più vicino all'Oceano Atlantico che al Pacifico, i dati genetici indicano che i Limacini popolarono il Mar Bianco dall'Oceano Pacifico. Forse, quando i ghiacciai si ritirarono, la striscia di mare lungo la costa siberiana si scongelarono per prima, e un ghiacciaio continuo rimase tra la Groenlandia e la Scandinavia, e questo permise agli animali marini di penetrare attraverso lo Stretto di Bering nell'Artico e di viaggiare verso ovest fino al Mar Bianco. Tracce del popolamento del Mar Bianco dall'Oceano Pacifico sono già state riscontrate per pesci (aringa) e molluschi di fondale ( Macoma ), e ora vediamo che specie planctoniche popolarono il Mar Bianco lungo la stessa rotta.

Dopo aver "volato" sopra l'Artico, le farfalle di mare si sono ritrovate intrappolate nel Mar Bianco. Da un lato, questo ha garantito la formazione di una popolazione unica, dall'altro, l'isolamento del Mar Bianco è fortemente influenzato dai cambiamenti climatici e dall'aumento delle temperature dell'acqua nell'Atlantico e nel Mare di Barents. In futuro, questo isolamento non farà che aumentare, isolando ulteriormente il gruppo del Mar Bianco dalle sue controparti artiche a nord del fronte polare del Mare di Barents e potrebbe persino minacciare la loro esistenza nel Mar Bianco. Come in un barattolo di vetro, il diavolo di mare vive nel Mar Bianco: un microcosmo a sé stante, che potrebbe scomparire con l'ulteriore riscaldamento globale.

Questa storia dimostra che anche nel vasto oceano esistono confini invisibili. Barriere di temperatura, salinità e correnti possono essere impenetrabili come i continenti. Il plancton, trasportato dalle correnti, si muove lungo autostrade oceaniche tra barriere che stiamo solo iniziando a comprendere.

Fonte: Galina A. Abyzova, Tatiana V. Neretina, Mikhail A. Nikitin, Anna O. Shapkina, Alexander L. Vereshchaka. Autostrade e barriere marine: uno studio di caso sulla filogeografia di Limacina helicina attraverso i mari della piattaforma artica siberiana // Diversity . 2025. DOI: 10.3390/d17080522.

Michail Nikitin