IMPATTO DELLE ATTIVITA' MINERARIE IN AMBIENTE PROFONDO SU VIRUS, PROCARIOTI E MICROEUCARIOTI BENTONICI E SUI CICLI BIOGEOCHIMICI

Il rapido aumento della popolazione globale e lo sviluppo socio-economico hanno portato ad un incremento nella domanda di risorse minerarie. Nelle profondità oceaniche sono custoditi metalli di elevato interesse economico come Mn, Cu e Co sottoforma di concrezioni minerarie chiamate “noduli polimetallici”. I noduli hanno un enorme potenziale per lo sviluppo commerciale (es. batterie ricaricabili); tuttavia va considerato anche il ruolo che queste strutture rivestono per gli organismi sessili e per il mantenimento dell’eterogeneità di questi habitat. Una delle aree oceaniche più ricche di noduli è localizzata nel Pacifico equatoriale, tra 4000-5500 metri di profondità, ed è conosciuta come “Clarion-Clipperton Zone” (CCZ) caratterizzata da un’estensione di 5000 km2 con una densità media di noduli di 15 kg/m2. Questa tesi è stata condotta nell’ambito di un progetto internazionale del “Joint Programming Initiative Healthy and Productive Seas and Oceans (JPI-Oceans)” nella CCZ dove è stata simulata una attività estrattiva di noduli polimetallici attraverso il primo prototipo industriale, chiamato Patania II. Lo scopo della presente tesi è quello di investigare, attraverso diverse analisi, l’impatto che future attività di mining potrebbero avere sullo stato trofico e sulle componenti microbiche bentoniche. In particolare, sono state svolte le seguenti analisi: i) quantità e composizione della materia organica sedimentata (in termini di proteine, carboidrati, lipidi e pigmenti), ii) abbondanza e biomassa procariotica nel primo centimetro di sedimento, iii) attività enzimatiche extracellulari e turnover-time nei sedimenti, iv) abbondanza e produzione virale nel primo centimetro di sedimento, v) diversità microeucariotica. L’impatto del collettore è stato testato su due aree delle quali una in concessione alla Germania e l’altra al Belgio. Prima dell’impatto le due aree mostravano differenze significative nel contenuto e nella composizione della sostanza organica sedimentata, nelle attività enzimatiche extracellulari e nelle comunità microbiche. Tali risultati sono supportati da studi precedenti i quali hanno evidenziato che la CCZ è soggetta a differenze spaziali nel flusso di carbonio al fondo in cui l’area tedesca è soggetta ad un maggiore apporto rispetto a quella belga. In seguito all’azione di Patania II le due aree mostrano una diminuzione nel contenuto della materia organica in tutti gli strati analizzati, con una diminuzione più severa nel contenuto di fitopigmenti. Questi risultati, dunque, indicano che l’effetto meccanico delle attività minerarie condotte da Patania II portano ad un “impoverimento trofico” non solo nello strato più superficiale del sedimento ma anche fino a 5 cm di profondità. Oltre a ciò, è stata osservata una diminuzione delle attività enzimatiche extracellulari e dell’abbondanza dei procarioti bentonici a seguito dell’impatto di Patania. La componente dei microeucarioti bentonici mostrava anch’essa delle variazioni nella composizione dei taxa dominanti prima e dopo l’impatto. Questi risultati supportano l’ipotesi secondo la quale l’impatto dato dal passaggio di Patania II è quello di causare uno shift di taxa microeucarioti probabilmente connesso alla ri-sospensione dei sedimenti e/o alla mortalità di alcuni di essi. In conclusione, i risultati di questa tesi evidenziano che l’estrazione mineraria da ambienti profondi può determinare importanti cambiamenti su componenti bentoniche di grande rilevanza nella trofodinamica e nei cicli biogeochimici di tali ecosistemi, con potenziali effetti a cascata sul loro funzionamento complessivo.