Abstract
Descrizione, finalità e risultati attesi Il progetto ha utilizzato un approccio paleobiologico per ricostruire e confrontare le risposte degli organismi marini al riscaldamento globale dal Paleozoico all’Olocene. La ricerca ha riguardato gruppi calcificanti con ampia documentazione fossile: nannoplancton calcareo, foraminiferi planctonici e bentonici, coralli, brachiopodi e bivalvi. Sono stati analizzati intervalli climatici del passato come analoghi del riscaldamento contemporaneo: il massimo termico di fine Permiano, gli Eventi Anossici Oceanici 2 e 3 del Cretaceo, l’Optimum Climatico dell’Eocene inferiore, il riscaldamento dell’Oligocene superiore, il Periodo Caldo del medio Piacenziano e l’Optimum Climatico dell’Olocene. Le tre unità operative hanno integrato dati paleontologici, stratigrafici, morfometrici, microstrutturali, geochimici e paleoecologici. Le finalità erano quantificare variazioni di abbondanza, diversità, dimensione, crescita, biomineralizzazione, struttura delle comunità e interazioni biologiche; confrontare le risposte di organismi planctonici e bentonici; individuare soglie di vulnerabilità, selettività dell’estinzione e caratteri associati a resilienza o sensibilità. Il risultato atteso era un quadro comparativo capace di distinguere gli effetti della temperatura da quelli dei nutrienti, dell’ossigenazione, della velocità del cambiamento e delle pressioni antropiche, fornendo riferimenti quantitativi per valutare i rischi per la biodiversità marina.
Risultati raggiunti
Il progetto ha raggiunto gli obiettivi scientifici previsti e ha prodotto dati coerenti sulle risposte degli ecosistemi marini a diversi episodi di riscaldamento. Non esiste una risposta biologica unica alla temperatura: resilienza, vulnerabilità e recupero dipendono dai caratteri ecologici e fisiologici, dallo stadio vitale, dal contesto ambientale, dalla rapidità del cambiamento e da altri fattori di stress. Molti organismi bentonici e, in alcuni casi, il plancton calcareo mostrano stabilità o un rapido recupero; perturbazioni rapide, carenza di ossigeno, variazioni dei nutrienti e pressioni antropiche possono però causare riorganizzazioni profonde e la semplificazione delle interazioni biologiche degli ecosistemi. Per il tardo Permiano, le analisi su brachiopodi dell’Iran hanno ricostruito le variazioni stagionali durante il raffreddamento del Wuchiapingiano inferiore e il successivo ritorno a condizioni più calde. Non sono emerse variazioni rilevanti nella microstruttura della conchiglia, nelle dimensioni, nei tassi di crescita o nella diversità, né una soglia termica associata alla scomparsa di specie. Il ricambio da comunità dominate da strofomenati a comunità dominate da rinconellati sembra legato soprattutto ai flussi di nutrienti, il che indica plasticità fenotipica e tolleranza climatica. Le curve globali mostrano inoltre che il passaggio dalla glaciazione tardo-paleozoica al clima caldo di fine Permiano non ridusse direttamente la diversità dei brachiopodi e che l’estinzione finale fu improvvisa. Per l’Evento Anossico Oceanico 2, lo studio di Eprolithus floralis nella sezione di Eastbourne ha riconosciuto due morfotipi e una prevalenza della forma piccola e arrotondata durante la perturbazione. La diminuzione dimensionale coincide con l’attività vulcanica del Plateau Caraibico, responsabile di immissioni di CO₂ e riscaldamento, e documenta una riorganizzazione adattativa del fitoplancton calcareo. I foraminiferi mostrano forti differenze regionali: alle basse e medie latitudini si osservano minore stratificazione, maggiore apporto di nutrienti e riossigenazione del fondo; alle alte latitudini maggiore produttività e carenza di ossigeno. Le dimensioni dei foraminiferi bentonici restano relativamente stabili, mentre lievi riduzioni interessano le specie planctoniche specializzate. Nel complesso, il plancton calcareo mantenne una notevole resilienza e recuperò rapidamente dallo stress. L’Evento Anossico Oceanico 3 non mostra né una fertilizzazione globale né un segnale termico uniforme: i nutrienti furono controllati soprattutto dalle condizioni locali, mentre gli aumenti di Marthasterites e Micula indicano variazioni sovraregionali della stratificazione e del deflusso continentale. I nuovi dati hanno contribuito alla revisione della biozonazione a nannofossili del Cretaceo per successioni di basse e medie paleolatitudini. I database PalEoCoral e PalEoCoralTraits mostrano che i coralli costruttori mantennero un'elevata diversità durante il clima caldo del Paleogene inferiore e recuperarono rapidamente dopo il Massimo Termico Paleocene-Eocene. La costruzione delle scogliere fu però più vulnerabile: il volume dei reef crollò durante il massimo termico e recuperò soltanto nel tardo Eocene. I coralli possono quindi persistere in climi caldi senza conservare la stessa capacità di edificare scogliere. Sono stati riconosciuti rifugi mesofotici e una relativa stabilità della “fabbrica carbonatica” durante riscaldamenti moderati, mentre gli impatti maggiori compaiono con eventi estremi o stress multipli. Le analisi geochimiche indicano un controllo fisiologico della calcificazione già evoluto precocemente negli Scleractinia. Nel nannoplancton dell’intervallo Eocene medio–Oligocene superiore, la dimensione di Reticulofenestra daviesii appare più legata ai nutrienti che alla temperatura. Le successioni del Piacenziano hanno restituito comunità di molluschi di acque basse diversificate: nella sezione di Rio Stramonte sono stati studiati circa 3.500 esemplari di oltre 100 taxa. Il riscaldamento moderato non ridusse la biodiversità e, insieme a un maggiore apporto di nutrienti, favorì comunità floride e individui di grandi dimensioni. Le analisi di crescita, mineralogia e microstruttura su pectinidi e glicimeridi hanno individuato conchiglie ben conservate, idonee alle analisi isotopiche e al confronto tra taxa a crescita lenta e rapida. I dati dell’Adriatico settentrionale evidenziano invece la sensibilità degli stadi giovanili di Chamelea gallina: durante l’Optimum Climatico dell’Olocene la crescita lineare era inferiore e la maturità sessuale veniva raggiunta circa tre mesi più tardi rispetto a quella delle popolazioni moderne. Le ricostruzioni documentano una marcata riduzione delle interazioni ecologiche, fino a circa cinque volte per i rapporti predatore-preda e dieci volte per quelli parassita-ospite negli ultimi millenni. Questi cambiamenti e gli effetti delle attività umane sul record fossile recente indicano una progressiva semplificazione dell’ecosistema macrobentonico adriatico e mostrano come le pressioni antropiche possano sovrapporsi al segnale climatico. Il progetto ha prodotto 20 pubblicazioni peer-reviewed in accesso aperto, con ulteriori manoscritti sottoposti o in preparazione, e 45 comunicazioni a congressi nazionali e internazionali. Ha inoltre promosso un numero speciale sulla resilienza dei biocalcificatori, sessioni scientifiche presso l’EGU, seminari, attività didattiche e iniziative di divulgazione. Dati e metadati sono stati resi disponibili in repository quali Zenodo, Dataverse UNIMI, Dryad e Mendeley Data, favorendo la trasparenza, la riproducibilità e la conservazione a lungo termine. Le attività sono state svolte nel rispetto del principio “Do No Significant Harm”, senza alterazioni permanenti degli ecosistemi, e secondo i principi di Open Science, pari opportunità e non discriminazione. Sono stati coinvolti cinque ricercatori a inizio carriera, tra dottorandi e post-doc, oltre a due giovani collaboratrici con formazione in analisi quantitativa, integrazione dei dati e comunicazione scientifica. Nel complesso, i risultati forniscono basi quantitative per riconoscere resilienza, vulnerabilità e possibili soglie ecologiche e confermano il valore degli archivi fossili per interpretare il futuro degli ecosistemi marini. Il progetto ha ricevuto il sostegno finanziario dell’Unione europea – NextGenerationEU nell’ambito del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, Missione 4 “Istruzione e ricerca”, Componente 2, Investimento 1.1, Fondo per il Programma Nazionale di Ricerca e Progetti di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN 2022).Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Daniele Scarponi
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali
Coordinatore:
Università degli Studi di MILANO(Italy)
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 67.845,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio
28/09/2023
Data di fine:
28/02/2026
