HYDROTHERMAL VENTS - prima parte -

Nel libro The Ecological Theater and the Evolutionary Play, del 1965, Yale Evelyn teorizzò l'esistenza di organismi che avrebbero potuto vivere grazie al calore della terra. Ma fino al 1977 nessun biologo osservò mai una comunità del genere.
Nel mare profondo, la densità di organismi marini, con poche eccezioni, è molto bassa e gli organismi raggiungono dimensioni minime. La loro crescita è lenta, la pressione è elevata, l'acqua è fredda e densa, manca luce, per cui gli organismi dipendono per sopravvivere da quello che "piove" dall'alto, ossia dalla superfice.
Nel febbraio - marzo 1977 due scienziati, Corliss ed Edmond, entrambi geologi marini, stavano andando alla ricerca di rocce basaltiche da campionare, lungo la dorsale delle Galàpagos a 2.600 metri di profondità. Durante una manovra del braccio meccanico del batiscafo Alvin, videro due grandi anemoni di mare. Ma oltre, l'acqua, illuminata dai fari dell'Alvin, sembrava tremolare, come quando l'aria in lontananza, tremola sull'asfalto nei giorni caldi e afosi: "Fu così che arrivammo in vista di uno scenario incredibile. La formazione basaltica tipica degli assi delle dorsali è proprio molto squallida: monotoni campi di cuscini scuri tagliati da faglie e da spaccature, per metri quadrati non si trova un solo organismo. Eppure qui, vi era una vera e propria oasi. Scogliere di mitili e distese di bivalvi giganti ci apparvero nel tremolio dell'acqua insieme a granchi, anemoni di mare e ghiozzi. Le restanti cinque ore del tempo dedicato alla ricerca furono frenetiche [...] Lavorammo finché l'energia disponibile per le apparecchiature si esaurì"
Quel giorno furono osservate specie mai viste prima. Vermi tubicoli alti due metri e bivalvi giganti da 30 cm. Ma subito si palesò una domanda. In un deserto le oasi esistono grazie alla presenza di acqua. Qui in fondo al mare, cosa permette a queste oasi di esistere? Quale è l'ingrediente mancante che equivale all'acqua delle oasi dei deserti terrestri? La risposta a questa domanda giunse anni dopo, quando si comincio a capire l'ecologia delle sorgenti idrotermali profonde e la fisiologia degli organismi che vi vivono. Trattasi di organismi non solo termofili ma anche chemiosintetici.

LE BLACK SMOKER E LE WHITE SMOKER

Le sorgenti idrotermali profonde sono state classificate in diversi modi. Le white smokers sono le cosidette "fumarole - o fumaiole - bianche". Mentre le black somkers sono le "fumarole nere". Queste ultime emettono acqua surriscaldata, tanto che la temperatura può superare i 400 °C . Ma non si tratta di vapore, perchè la pressione elevata non permette il passaggio dell'acqua dallo stato liquido a quello di vapore. L'incontro di quest'acqua surriscaldata con quella dell'ambiente circostante, a temperature prossime ai due gradi (valore medio), determina un brusco abbassamento della temperatura stessa e l'immediata precipitazione dei solfuri di ferro, che colorano di nero, appunto, la nube di acqua tremolante. Sono state misurate le concentrazioni di alcuni degli elementi contenuti all'interno delle fumaiole nere. Nel caso di quelle del Pacifico (E), è emersa una percentuale di zinco pari al 28%, di ferro al 43% e di rame al 6%. Le nubi nere di queste fumaiole hanno rivelato, grazie alle fotografie ad alta definizione, essere popolate da sciami di anfipodi. Le fumaiole nere possono superare l'altezza di 5 metri. Si trovano tutte lungo la dorsale atlantica, a profondità medie di 3.800 m. Quindi sono dislocate a profondità maggiori rispetto a quelle del Pacifico. Alcune di queste strutture sono state prelevate dal fondo marino e sono state sezionate. Si trattava di camini spenti, privi di attività idrotermale e di qualsiasi comunità animale. La sezionatura ha permesso anche di evidenziare la natua dei depositi attorno alla fumaiola. Le fumaiole "giovani" sono ricche di anidridi (anhydride matrix, composte da zinco, rame, ferro e solfuri misti di rame e ferro). Le fumaiole mature sono invece leggermente diverse. Oltre alle pareti di anhydride matrix, troviamo solfuri di magnesio, silicio e potassio. Le pareti sono spesso porose e l'acqua fuoriesce da qualsiasi punto della parete stessa della fumarola.

Le fumarole bianche sono invece caraterizzate da emissioni di acque a temperature inferiori, comprese tra i 100 e i 300 °C. L'acqua che fuoriesce può essere limpida ma, più spesso, appare bianca e densa; infatti i solfuri di ferro e silice sono scarsi, mentre abbondano i solfuri di bario (BaSO4), responsabili della colorazione biancastra.
Esistono poi tipologie di fumarole con caratteristiche intermedie tra le black e le white smokers. Queste ultime possono poi evolversi in fumarole nere. Infatti l'acqua delle white smokers fuoriesce dalla bocca principale a temperatura più bassa perchè l'acqua di mare penetrando atraverso il fondale, raffredda l'acqua che risale dalla sorgente. Nel tempo, grazie alla deposizione di solfuri e altri minerali, il condotto di risalita può isolarsi dall'ambiente circostante e quindi viene meno il raffreddamento dell'acqua, che fuoriesce a maggior temperatura, determinando così l'evoluzione della fumarola.

GENESI DELLE HYDROTHERMAL VENTS

Per capire come nasce un camino idrotermale (o fumaiolo, o ancora sorgente idrotermale), occorono un po' di nozioni di oceanografia. In un prossimo articolo approfondiremo alcuni concetti che ora vedremo, tuttavia è indispensabile sin da subito sapere cosa sia una dorsale oceanica. Lungo le dorsali oceaniche si ha fuoriuscita di magma basaltico che crea continuamente nuova crosta oceanica. Per esempio, la dorsale medio-atlantica corre quasi ininterrottamente da sud verso nord. La formazione di nuova crosta oceanica comporta lo spostamento dei fondali oceanici, che poi si insinuano sotto le placche continentali. Per questo, il continente americano si allontana pian piano da quello europeo. L'attività vulcanica delle dorsali, comporta ovviamente la risalita del magma che si insinua tra le fessure della crosta neoformata, e riscalda l'acqua che poi fuoriesce attraverso le sorgenti sottomarine. Man mano che il fondale si allontana dalla dorsale, l'attività idrotermale viene meno, l'acqua non si risalda più e la sorgente si esaurisce. Questo determina la morte dell'intera comunità che si era insediata nel corso degli anni.

Nella figura sottostante, sono riportate in nero le principali dorsali oceaniche, i numeri indicano le principali sorgenti idrotermali conosciute. Nella tabella sottostante l'immagine, si può poi risalire alla fauna dominante delle sorgenti indicate nella prima colonna di sinistra. Alcune specie tipiche sono descritte nella parte quarta.

Le principali sorgenti idrotermali. Fonte: Handbook of deep-sea hydrothermal vent fauna [modificato].

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• HYDROTHERMAL VENTS Parte III
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BIBLIOGRAFIA

• Daniel Desbruyères, Michel Segonzac - Handbook of deep-sea hydrothermal vent fauna.
• Cindy Van Dover - The ecology of deep-sea hydrothermal vents. Princeton University Press.