Infiltrazione fredda

Una fuoriuscita fredda (talvolta chiamata sfiato freddo ) è un’area del fondale oceanico in cui si verifica l’infiltrazione di fluidi ricchi di idrogeno solforato , metano e altri idrocarburi , spesso sotto forma di una pozza di salamoia . Freddo non significa che la temperatura dell’infiltrazione sia inferiore a quella dell’acqua di mare circostante; al contrario, la sua temperatura è spesso leggermente più alta. ^[1] Il “freddo” è relativo alle condizioni molto calde (almeno 60 °C o 140 °F) di una bocca idrotermale . Le fuoriuscite fredde costituiscono un bioma che supporta diverse specie endemiche .

Le infiltrazioni fredde sviluppano una topografia unica nel tempo, dove le reazioni tra metano e acqua di mare creano formazioni rocciose carbonatiche e barriere coralline . Queste reazioni possono anche dipendere dall’attività batterica. L’ikaite , un carbonato di calcio idrato , può essere associato all’ossidazione del metano nelle infiltrazioni fredde.

I tipi di infiltrazioni fredde possono essere distinti in base alla profondità, in infiltrazioni fredde superficiali e in infiltrazioni fredde profonde. ^[2] Le infiltrazioni fredde possono anche essere distinte in dettaglio, come segue:

• perdite di petrolio /gas ^[2]
• perdite di gas: ^[2] perdite di metano
• perdite di idrati di gas ^[2]
• infiltrazioni di salamoia ^[2] si formano nelle pozze di salamoia
• segni di vaiolo ^[2]
• vulcani di fango ^[2]

Le infiltrazioni fredde si verificano su fessure sul fondale marino causate dall’attività tettonica . Petrolio e metano “filtrano” fuori da quelle fessure, vengono diffusi dai sedimenti ed emergono su un’area di diverse centinaia di metri di larghezza. ^[3]

Metano ( CH
₄) è il componente principale del gas naturale . ^[3] Ma oltre a essere un’importante fonte di energia per gli esseri umani, il metano costituisce anche la base di un ecosistema di infiltrazioni fredde . ^[3] La biota delle infiltrazioni fredde al di sotto dei 200 m (660 piedi) in genere mostra una specializzazione sistematica e una dipendenza dalla chemioautotrofia molto maggiori rispetto a quelle delle profondità della piattaforma. ^[4] I sedimenti delle infiltrazioni di acque profonde sono altamente eterogenei. ^[4] Sostengono diversi processi geochimici e microbici che si riflettono in un complesso mosaico di habitat abitati da una miscela di fauna specializzata ( eterotrofica e associata a simbionti ) e di fondo. ^[4]

La ricerca biologica sulle sorgenti fredde e sulle sorgenti idrotermali si è concentrata principalmente sulla microbiologia e sui principali macroinvertebrati che prosperano grazie ai microrganismi chemiosintetici . ^[2] Sono state condotte molte meno ricerche sulla frazione bentonica più piccola delle dimensioni della meiofauna (<1 mm). ^[2]

Il passaggio ordinato di una composizione di comunità da un insieme di specie all’altro è chiamato successione ecologica . ^[3]

Il primo tipo di organismo a trarre vantaggio da questa fonte di energia delle profondità marine sono i batteri . ^[3] Aggregandosi in tappeti batterici nelle infiltrazioni fredde, questi batteri metabolizzano metano e idrogeno solforato (un altro gas che emerge dalle infiltrazioni) per produrre energia. ^[3] Questo processo di ottenimento di energia da sostanze chimiche è noto come chemiosintesi . ^[3]

Durante questa fase iniziale, quando il metano è relativamente abbondante, si formano anche densi banchi di cozze vicino alle infiltrazioni fredde. ^[3] Composti principalmente da specie del genere Bathymodiolus , questi mitili non consumano direttamente cibo; ^[3] Invece, sono nutriti da batteri simbiotici che producono anche energia dal metano, simili ai loro parenti che formano stuoie. ^[3] I bivalvi chemiosintetici sono costituenti importanti della fauna delle infiltrazioni fredde e sono rappresentati in tale contesto da cinque famiglie: Solemyidae , Lucinidae , Vesicomyidae , Thyasiridae e Mytilidae . ^[5]

Questa attività microbica produce carbonato di calcio , che si deposita sul fondale marino e forma uno strato di roccia. ^[3] Durante un periodo che dura fino a diversi decenni, queste formazioni rocciose attraggono i vermi tubicoli siboglinidi , che si depositano e crescono insieme alle cozze. ^[3] Come le cozze, i vermi tubicoli dipendono dai batteri chemiosintetici (in questo caso, un tipo che ha bisogno di idrogeno solforato invece che di metano) per sopravvivere. ^[3] Fedele a qualsiasi relazione simbiotica, un verme tubicolo provvede anche ai suoi batteri appropriandosi di idrogeno solforato dall’ambiente. ^[3] Il solfuro non proviene solo dall’acqua, ma viene anche estratto dal sedimento attraverso un esteso sistema di “radici” che un “cespuglio” di vermi tubicoli stabilisce nel substrato duro e carbonatico. ^[3] Un cespuglio di vermi tubicoli può contenere centinaia di singoli vermi, che possono crescere un metro o più sopra il sedimento. ^[3]

Le infiltrazioni fredde non durano indefinitamente. Man mano che il tasso di infiltrazione di gas diminuisce lentamente, le cozze dalla vita più breve e affamate di metano (o più precisamente, i loro simbionti batterici affamati di metano) iniziano a morire. ^[3] A questo stadio, i vermi tubicoli diventano l’organismo dominante in una comunità di infiltrazioni. ^[3] Finché c’è del solfuro nel sedimento, i vermi tubicoli che estraggono solfuro possono persistere. ^[3] Si stima che gli individui di una specie di verme tubicolo Lamellibrachia luymesi vivano per oltre 250 anni in tali condizioni. ^[3]

Gli organismi che vivono nelle sorgenti fredde hanno un grande impatto sul ciclo del carbonio e sul clima. Gli organismi chemiosintetici, in particolare gli organismi metanogeni (che consumano metano), impediscono al metano che fuoriesce da sotto il fondale marino di essere rilasciato nell’acqua soprastante. Poiché il metano è un gas serra così potente, il rilascio di metano potrebbe causare il riscaldamento globale quando i serbatoi di idrati di gas si destabilizzano. ^[7] Il consumo di metano da parte della vita aerobica e anaerobica del fondale marino è chiamato “filtro bentonico”. ^[8] La prima parte di questo filtro sono i batteri anaerobici e gli archei sotto il fondale marino che consumano metano attraverso l’ ossidazione anaerobica del metano (AOM). ^[8] Se il flusso di metano che scorre attraverso il sedimento è troppo grande e i batteri anaerobici e gli archei consumano la massima quantità di metano, allora il metano in eccesso viene consumato da batteri aerobici che galleggiano liberamente o simbiotici sopra il sedimento sul fondale marino. I batteri simbiotici sono stati trovati in organismi come vermi tubolari e vongole che vivono in sorgenti fredde; questi organismi forniscono ossigeno ai batteri aerobici poiché i batteri forniscono energia che ottengono dal consumo di metano. Comprendere quanto sia efficiente il filtro bentonico può aiutare a prevedere quanto metano fuoriesce dal fondale marino nelle sorgenti fredde ed entra nella colonna d’acqua e infine nell’atmosfera. Gli studi hanno dimostrato che il 50-90% del metano viene consumato nelle sorgenti fredde con tappeti batterici. Le aree con letti di vongole hanno meno del 15% di metano in fuga. ^[7] L’efficienza è determinata da una serie di fattori. Lo strato bentonico è più efficiente con un basso flusso di metano e l’efficienza diminuisce con l’aumento del flusso di metano o della velocità del flusso. ^[8] La richiesta di ossigeno per gli ecosistemi delle sorgenti fredde è molto più elevata rispetto ad altri ecosistemi bentonici, quindi se l’acqua di fondo non ha abbastanza ossigeno, l’efficienza dei microbi aerobici nella rimozione del metano è ridotta. ^[7] Il filtro bentonico non può influenzare il metano che non viaggia attraverso il sedimento. Il metano può bypassare il filtro bentonico se bolle in superficie o viaggia attraverso crepe e fessure nel sedimento. ^[7] Questi organismi sono l’unico pozzo biologico di metano nell’oceano. ^[8]

Le sorgenti fredde e le sorgenti idrotermali degli oceani profondi sono comunità che non dipendono dalla fotosintesi per la produzione di cibo ed energia. ^[2] Questi sistemi sono in gran parte guidati dall’energia derivata dalla chemiosintesi . ^[2] Entrambi i sistemi condividono caratteristiche comuni come la presenza di composti chimici ridotti ( H2S e idrocarbonati ), ipossia locale o persino anossia , un’elevata abbondanza e attività metabolica delle popolazioni batteriche e la produzione di materiale organico autoctono da parte di batteri chemioautotrofi . ^[2] Sia le sorgenti idrotermali che le sorgenti _fredde mostrano livelli molto elevati di biomassa metazoica in associazione con una bassa diversità locale. ^[2] Ciò è spiegato dalla presenza di dense aggregazioni di specie fondatrici e animali epizootici che vivono all’interno di queste aggregazioni. ^[2] I confronti a livello di comunità rivelano che la macrofauna delle sorgenti, delle sorgenti e delle cadute organiche è molto distinta in termini di composizione a livello di famiglia, sebbene condivida molti taxa dominanti tra habitat altamente solfurici. ^[4]

Tuttavia, le sorgenti idrotermali e le sorgenti fredde differiscono anche in molti modi. Rispetto alle più stabili sorgenti fredde, le sorgenti sono caratterizzate da temperature localmente elevate, temperature fortemente fluttuanti, pH, concentrazioni di solfuro e ossigeno, spesso assenza di sedimenti, un’età relativamente giovane e condizioni spesso imprevedibili, come la crescita e il declino dei fluidi delle sorgenti o eruzioni vulcaniche. ^[2] A differenza delle sorgenti idrotermali, che sono ambienti volatili ed effimeri , le sorgenti fredde emettono a un ritmo lento e affidabile. Probabilmente a causa delle temperature più fredde e della stabilità, molti organismi delle sorgenti fredde sono molto più longevi di quelli che abitano le sorgenti idrotermali.

Infine, quando le infiltrazioni fredde diventano inattive, anche i vermi tubicoli iniziano a scomparire, liberando la strada ai coralli per stabilirsi sul substrato carbonatico ora esposto. ^[3] I coralli non dipendono dagli idrocarburi che fuoriescono dal fondale marino. ^[3] Studi sulla Lophelia pertusa suggeriscono che traggono il loro nutrimento principalmente dalla superficie dell’oceano. ^[3] La chemiosintesi gioca solo un ruolo molto piccolo, se non nullo, nel loro insediamento e nella loro crescita. ^[3] Mentre i coralli di acque profonde non sembrano essere organismi basati sulla chemiosintesi, gli organismi chemiosintetici che li precedono consentono l’esistenza dei coralli. ^[3] Questa ipotesi sull’insediamento delle barriere coralline di acque profonde è chiamata teoria idraulica. ^[9] [10]

Le infiltrazioni fredde furono scoperte nel 1983 da Charles Paull e colleghi sulla scarpata della Florida nel Golfo del Messico a una profondità di 3.200 metri (10.500 piedi). ^[11] Da allora, le infiltrazioni sono state scoperte in molte altre parti degli oceani del mondo. La maggior parte è stata raggruppata in cinque province biogeografiche : Golfo del Messico, Atlantico, Mediterraneo, Pacifico orientale e Pacifico occidentale, ^[12] ma le infiltrazioni fredde sono note anche sotto la piattaforma di ghiaccio in Antartide , ^[13] nell’Oceano Artico , nel Mare del Nord , nello Skagerrak , nel Kattegat , nel Golfo della California , nel Mar Rosso , nell’Oceano Indiano , al largo dell’Australia meridionale e nell’entroterra del Mar Caspio . ^[14] Nel Pacifico nord-occidentale , nel 2015 è stata scoperta una fuoriuscita fredda chiamata Pythia’s Oasis. ^[15] Con la recente scoperta di una fuoriuscita di metano nell’Oceano Antartico , ^[16] le fuoriuscite fredde sono ora note in tutti i principali oceani. ^[4] Le fuoriuscite fredde sono comuni lungo i margini continentali in aree di elevata produttività primaria e attività tettonica, dove la deformazione e la compattazione della crosta determinano emissioni di fluido ricco di metano. ^[4] Le fuoriuscite fredde sono distribuite in modo discontinuo e si verificano più frequentemente vicino ai margini oceanici da profondità intertidali a adonali . ^[4] In Cile, le fuoriuscite fredde sono note dalla zona intertidale, ^[17] nel Kattegat, le fuoriuscite di metano sono note come “barriere coralline gorgoglianti” e si trovano in genere a profondità di 0-30 m (0-100 piedi), ^[18] e al largo della California settentrionale, possono essere trovate a profondità ridotte fino a 35-55 m (115-180 piedi). ^[14] La maggior parte delle sorgenti fredde si trovano considerevolmente più in profondità, ben oltre la portata delle normali immersioni subacquee , e la comunità di sorgenti più profonda conosciuta si trova nella fossa del Giappone a una profondità di 7.326 m (24.035 piedi). ^[19]

Oltre alle infiltrazioni fredde esistenti oggi, i resti fossili di antichi sistemi di infiltrazione sono stati trovati in diverse parti del mondo. Alcuni di questi si trovano molto all’interno, in luoghi un tempo coperti da oceani preistorici . ^[14] [20]

Le comunità chemiosintetiche del Golfo del Messico sono state ampiamente studiate a partire dagli anni ’90, e le comunità scoperte per la prima volta sul pendio superiore sono probabilmente le comunità di filtrazione meglio comprese al mondo. La storia della scoperta di questi straordinari animali è avvenuta a partire dagli anni ’80. Ogni scoperta importante è stata inaspettata, dalle prime comunità di sorgenti idrotermali in qualsiasi parte del mondo alle prime comunità di filtrazione fredda nel Golfo del Messico . ^[21]

Le comunità furono scoperte nel Golfo del Messico orientale nel 1983 utilizzando il sommergibile con equipaggio DSV Alvin , durante una crociera di indagine sul fondale della scarpata della Florida in aree di infiltrazione di salamoia “fredda”, dove scoprirono inaspettatamente vermi tubicoli e cozze (Paull et al., 1984). ^[21] Due gruppi scoprirono fortuitamente comunità chemiosintetiche nel Golfo del Messico centrale contemporaneamente nel novembre 1984. Durante le indagini della Texas A&M University per determinare gli effetti delle infiltrazioni di petrolio sull’ecologia bentonica (fino a questa indagine, tutti gli effetti delle infiltrazioni di petrolio erano considerati dannosi), le reti a strascico recuperarono inaspettatamente vaste raccolte di organismi chemiosintetici, tra cui vermi tubicoli e vongole (Kennicutt et al., 1985). Nello stesso periodo, LGL Ecological Research Associates stava conducendo una crociera di ricerca come parte dello studio pluriennale MMS Northern Gulf of Mexico Continental Slope Study (Gallaway et al., 1988). La fotografia del fondale (elaborata a bordo della nave) ha prodotto immagini nitide di comunità chemiosintetiche di vongole vescicomiidi , per coincidenza nello stesso modo della prima scoperta con slitta fotografica nel Pacifico nel 1977. La fotografia durante la stessa crociera LGL/MMS ha anche documentato comunità di vermi tubicoli in situ nel Golfo del Messico centrale per la prima volta (non elaborata fino a dopo la crociera; Boland, 1986) prima delle indagini iniziali sommergibili e delle descrizioni di prima mano di Bush Hill ( 27°47′02″N 91°30′31″W ) nel 1986 (Rosman et al., 1987a; MacDonald et al., 1989b). Il sito è stato preso di mira da zone di “wipeout” acustico o mancanza di struttura del substrato causata da idrocarburi infiltrati. Ciò è stato determinato utilizzando un sistema di pinger acustico durante la stessa crociera sulla R/V Edwin Link (quella vecchia, solo 113 piedi (34 m)), che utilizzava uno dei sommergibili Johnson Sea Link . Il sito è caratterizzato da densi accumuli di vermi tubicoli e cozze, nonché da affioramenti carbonatici esposti con numerose colonie di gorgonie e coralli Lophelia . Bush Hill è diventato uno dei siti chemiosintetici più studiati al mondo. ^[21]

Esiste una chiara relazione tra le scoperte di idrocarburi note a grande profondità nel pendio del Golfo e le comunità chemiosintetiche, le infiltrazioni di idrocarburi e i minerali autigenici, compresi i carbonati sul fondale marino (Sassen et al., 1993a e b). Mentre i serbatoi di idrocarburi sono ampie aree a diversi chilometri sotto il Golfo, le comunità chemiosintetiche si trovano in aree isolate con sottili strati di sedimenti spessi solo pochi metri. ^[21]

Il versante settentrionale del Golfo del Messico comprende una sezione stratigrafica spessa più di 10 km (6 mi) ed è stata profondamente influenzata dal movimento del sale . Le rocce sorgenti mesozoiche dal Giurassico superiore al Cretaceo superiore generano petrolio nella maggior parte dei campi del versante del Golfo (Sassen et al., 1993a e b). I condotti di migrazione forniscono nuovi materiali idrocarburici attraverso una scala verticale di 6-8 km (4-5 mi) verso la superficie. Le espressioni superficiali della migrazione degli idrocarburi sono chiamate infiltrazioni. Le prove geologiche dimostrano che le infiltrazioni di idrocarburi e salamoia persistono in aree spazialmente distinte per migliaia di anni. ^[21]

La scala temporale per la migrazione di petrolio e gas dai sistemi di origine è su scala di milioni di anni (Sassen, 1997). Le infiltrazioni dalle fonti di idrocarburi attraverso faglie verso la superficie tendono a diffondersi attraverso i sedimenti sovrastanti, gli affioramenti carbonatici e i depositi di idrati , quindi le corrispondenti comunità di infiltrazioni di idrocarburi tendono a essere più grandi (alcune centinaia di metri di larghezza) rispetto alle comunità chemiosintetiche trovate intorno alle sorgenti idrotermali del Pacifico orientale (MacDonald, 1992). ^[21] Ci sono grandi differenze nelle concentrazioni di idrocarburi nei siti di infiltrazione. Roberts (2001) ha presentato uno spettro di risposte attese in una varietà di condizioni di portata che variano da infiltrazioni molto lente a sfiati rapidi. ^[21] [22] I siti di infiltrazioni molto lente non supportano comunità chemiosintetiche complesse; piuttosto, di solito supportano solo semplici stuoie microbiche ( Beggiatoa sp.). ^[21]

Nell’ambiente del pendio superiore, i substrati duri risultanti dalla precipitazione carbonatica possono avere comunità associate di animali non chemiosintetici, tra cui una varietà di cnidari sessili come coralli e anemoni di mare . All’estremità del flusso rapido dello spettro, i sedimenti fluidizzati generalmente accompagnano gli idrocarburi e i fluidi di formazione che arrivano sul fondale marino. Ne risultano vulcani di fango e flussi di fango . Da qualche parte tra questi due membri finali esistono le condizioni che supportano comunità densamente popolate e diversificate di organismi chemiosintetici (stuoie microbiche, vermi tubolari siboglinidi , cozze batimodioline , vongole lucinidi e vescicomiidi e organismi associati). Queste aree sono frequentemente associate a depositi di idrati di gas superficiali o prossimi alla superficie . Hanno anche aree localizzate di fondale marino litificato, generalmente carbonati autigenici ma a volte sono presenti minerali più esotici come la barite . ^[21]

La natura diffusa delle comunità chemiosintetiche del Golfo del Messico è stata documentata per la prima volta durante le indagini su contratto del Geological and Environmental Research Group (GERG) della Texas A&M University per l’Offshore Operators Committee (Brooks et al., 1986). ^[21] Questa indagine rimane la più diffusa e completa, sebbene da allora siano state documentate numerose comunità aggiuntive. ^[21] L’esplorazione industriale per le riserve energetiche nel Golfo del Messico ha anche documentato numerose nuove comunità attraverso un’ampia gamma di profondità, tra cui la più profonda occorrenza conosciuta nel Golfo del Messico centrale nel blocco 818 di Alaminos Canyon a una profondità di 2.750 m (9.022 piedi). ^[21] La presenza di organismi chemiosintetici dipendenti da infiltrazioni di idrocarburi è stata documentata in profondità d’acqua basse fino a 290 m (951 piedi) (Roberts et al., 1990) e profonde fino a 2.744 m (9.003 piedi). ^[21] Questa gamma di profondità colloca specificatamente le comunità chemiosintetiche nella regione delle acque profonde del Golfo del Messico, che è definita come profondità dell’acqua superiori a 305 m (1.000 piedi). ^[21]

Le comunità chemiosintetiche non si trovano sulla piattaforma continentale , sebbene appaiano nei registri fossili in acque meno profonde di 200 m (656 piedi). ^[21] Una teoria che spiega questo è che la pressione di predazione è variata sostanzialmente nel periodo di tempo coinvolto (Callender e Powell 1999). ^[21] [23] Ora si sa che esistono più di 50 comunità in 43 blocchi della piattaforma continentale esterna (OCS). ^[21] Sebbene non sia stato condotto un sondaggio sistematico per identificare tutte le comunità chemiosintetiche nel Golfo del Messico, ci sono prove che indicano che potrebbero esistere molte più comunità di questo tipo. ^[21] I limiti di profondità delle scoperte riflettono probabilmente i limiti dell’esplorazione (mancanza di sommergibili in grado di raggiungere profondità superiori a 1.000 m (3.281 piedi)). ^[21]

MacDonald et al. (1993 e 1996) hanno analizzato immagini di telerilevamento dallo spazio che rivelano la presenza di chiazze di petrolio nel Golfo del Messico centro-settentrionale. ^{[21] [24] [25]} I risultati hanno confermato un’estesa infiltrazione naturale di petrolio nel Golfo del Messico, soprattutto in profondità d’acqua superiori a 1.000 m (3.281 piedi). ^[21] Sono state documentate in totale altre 58 potenziali posizioni in cui le fonti del fondale marino erano in grado di produrre chiazze di petrolio perenni (MacDonald et al., 1996). ^[21] I tassi di infiltrazione stimati variavano da 4 bbl/d (0,64 m ³ /d) a 70 bbl/d (11 m ³ /d) rispetto a meno di 0,1 bbl/d (0,016 m ³ /d) per gli scarichi delle navi (entrambi normalizzati per 1.000 mi ² (640.000 ac)). ^[21] Questa evidenza aumenta considerevolmente l’area in cui ci si può aspettare la presenza di comunità chemiosintetiche dipendenti dall’infiltrazione di idrocarburi. ^[21]

Le aggregazioni più dense di organismi chemiosintetici sono state trovate a profondità d’acqua di circa 500 m (1.640 piedi) e più profonde. ^[21] La più nota di queste comunità è stata chiamata Bush Hill dagli investigatori che per primi l’hanno descritta (MacDonald et al., 1989b). ^[21] Si tratta di una comunità sorprendentemente grande e densa di vermi tubolari chemiosintetici e cozze in un sito di infiltrazione naturale di petrolio e gas su un diapiro salino nel Green Canyon Block 185. Il sito di infiltrazione è una piccola collinetta che si eleva di circa 40 m (131 piedi) sopra il fondale marino circostante a circa 580 m (1.903 piedi) di profondità d’acqua. ^[21]

Secondo Sassen (1997) il ruolo degli idrati nelle comunità chemiosintetiche è stato ampiamente sottovalutato. ^[21] L’alterazione biologica degli idrati di gas congelati è stata scoperta per la prima volta durante lo studio MMS intitolato “Stabilità e cambiamento nelle comunità chemiosintetiche del Golfo del Messico”. ^[26] Si ipotizza (MacDonald, 1998b) che la dinamica dell’alterazione degli idrati potrebbe svolgere un ruolo importante come meccanismo di regolazione del rilascio di gas idrocarburici per alimentare i processi biogeochimici e potrebbe anche svolgere un ruolo sostanziale nella stabilità della comunità. Si ritiene che le escursioni registrate della temperatura dell’acqua di fondo di diversi gradi in alcune aree come il sito di Bush Hill (4-5 °C a 500 m (1.640 piedi) di profondità) determinino la dissociazione degli idrati, con conseguente aumento dei flussi di gas (MacDonald et al., 1994). Sebbene non sia così distruttivo come il vulcanismo nei siti di sfiato delle dorsali medio-oceaniche , la dinamica della formazione e del movimento degli idrati superficiali influenzerà chiaramente gli animali sessili che formano parte della barriera di infiltrazione. Esiste il potenziale di un evento catastrofico in cui un intero strato di idrati superficiali potrebbe staccarsi dal fondale e influenzare notevolmente le comunità locali di fauna chemiosintetica. ^[21] A profondità maggiori (>1.000 m, >3.281 piedi), la temperatura dell’acqua del fondale è più fredda (di circa 3 °C) e subisce meno fluttuazioni. La formazione di idrati più stabili e probabilmente più profondi influenza il flusso di gas idrocarburici leggeri verso la superficie del sedimento, influenzando così la morfologia superficiale e le caratteristiche delle comunità chemiosintetiche. All’interno di comunità complesse come Bush Hill, il petrolio sembra meno importante di quanto si pensasse in precedenza (MacDonald, 1998b). ^[21]

Attraverso studi tafonomici (assemblaggi di conchiglie morte) e l’interpretazione della composizione dell’assemblaggio di filtrazione da carote, Powell et al. (1998) hanno riferito che, nel complesso, le comunità di filtrazione erano persistenti per periodi di 500-1.000 anni e probabilmente per tutto il Pleistocene ^{[ dubbio – discussione ] . Alcuni siti hanno mantenuto} un habitat ottimale su scale temporali geologiche . Powell ha riportato prove di comunità di cozze e vongole che persistevano negli stessi siti per 500-4.000 anni. Powell ha anche scoperto che sia la composizione delle specie che la stratificazione trofica delle comunità di filtrazione di idrocarburi tendono a essere abbastanza costanti nel tempo, con variazioni temporali solo nell’abbondanza numerica. Ha trovato pochi casi in cui il tipo di comunità è cambiato (da comunità di cozze a comunità di vongole, ad esempio) o è scomparso completamente. Non è stata osservata una successione faunistica . Sorprendentemente, quando si è verificato il recupero dopo un evento distruttivo passato, le stesse specie chemiosintetiche hanno rioccupato un sito. C’erano poche prove di eventi di sepoltura catastrofici, ma due casi sono stati trovati nelle comunità di cozze nel Green Canyon Block 234. L’osservazione più notevole riportata da Powell (1995) è stata l’unicità di ogni sito di comunità chemiosintetica. ^[21]

La precipitazione di carbonati autigenici e altri eventi geologici altereranno senza dubbio i modelli di infiltrazione superficiale per periodi di molti anni, sebbene attraverso l’osservazione diretta, non siano stati osservati cambiamenti nella distribuzione o nella composizione della fauna chemiosintetica in sette siti di studio separati (MacDonald et al., 1995). Un periodo leggermente più lungo (19 anni) può essere menzionato nel caso di Bush Hill, la prima comunità del Golfo del Messico centrale descritta in situ nel 1986. Non sono state osservate morie di massa o cambiamenti su larga scala nella composizione della fauna (ad eccezione delle raccolte per scopi scientifici) nei 19 anni di storia della ricerca in questo sito. ^[21]

Tutte le comunità chemiosintetiche si trovano in profondità d’acqua oltre l’effetto di forti tempeste, compresi gli uragani, e non ci sarebbe stata alcuna alterazione di queste comunità causata dalle tempeste di superficie, compresi gli uragani . ^[21]

MacDonald et al. (1990) hanno descritto quattro tipi generali di comunità. Si tratta di comunità dominate da vermi tubolari vestimentiferi ( Lamellibrachia cf barhami ed Escarpia spp.), mitili mitilidi (Seep Mytilid Ia, Ib e III e altri), vongole vesicomiidi ( Vesicomya cordata e Calyptogena ponderosa ) e vongole lucinidi o tiasiridi infaunali ( Lucinoma sp. o Thyasira sp.). I tappeti batterici sono presenti in tutti i siti visitati fino ad oggi. Questi gruppi faunistici tendono a mostrare caratteristiche distintive in termini di come si aggregano, dimensioni delle aggregazioni, proprietà geologiche e chimiche degli habitat in cui si verificano e, in una certa misura, la fauna eterotrofica che si verifica con loro. Molte delle specie trovate in queste comunità di cold seep nel Golfo del Messico sono nuove per la scienza e rimangono non descritte . ^[21]

I singoli vermi tubolari lamellibrachidi , i più lunghi dei due taxa rinvenuti nelle sorgenti, possono raggiungere lunghezze di 3 m (10 piedi) e vivere centinaia di anni (Fisher et al., 1997; Bergquist et al., 2000). I tassi di crescita determinati dai vermi tubolari marcati recuperati sono stati variabili, spaziando da nessuna crescita di 13 individui misurati in un anno a una crescita massima di 9,6 cm/anno (3,8 pollici/anno) in un individuo di Lamellibrachia (MacDonald, 2002). Il tasso di crescita medio è stato di 2,19 cm/anno (0,86 pollici/anno) per le specie simili a Escarpia e di 2,92 cm/anno (1,15 pollici/anno) per i lamellibrachidi. Questi sono tassi di crescita più lenti di quelli dei loro parenti delle sorgenti idrotermali , ma gli individui di Lamellibrachia possono raggiungere lunghezze 2-3 volte superiori a quelle delle specie di sorgenti idrotermali più grandi conosciute. ^[21] Individui di Lamellibrachia sp. di lunghezza superiore a 3 m (10 piedi) sono stati raccolti in diverse occasioni, rappresentando età probabili superiori a 400 anni (Fisher, 1995). La deposizione delle uova del verme tubolare vestimentifero non è stagionale e il reclutamento è episodico. ^[21]

I vermi tubicoli sono maschi o femmine. Una recente scoperta indica che la deposizione delle uova di Lamellibrachia femmina sembra aver prodotto un’associazione unica con il grande bivalve Acesta bullisi , che vive permanentemente attaccato all’apertura anteriore del tubo del verme tubicolo e si nutre del rilascio periodico delle uova (Järnegren et al., 2005). Questa stretta associazione tra i bivalvi e i vermi tubicoli è stata scoperta nel 1984 (Boland, 1986) ma non è stata completamente spiegata. Praticamente tutti gli individui maturi di Acesta si trovano su vermi tubicoli femmine piuttosto che maschi. Questa prova e altri esperimenti di Järnegren et al. (2005) sembrano aver risolto questo mistero. ^[21]

Sono stati segnalati tassi di crescita per cozze metanotrofiche in siti di infiltrazione fredda (Fisher, 1995). ^[21] I tassi di crescita generali sono stati trovati relativamente alti. I tassi di crescita delle cozze adulte erano simili a quelli delle cozze provenienti da un ambiente litoraneo a temperature simili. Fisher ha anche scoperto che le cozze giovanili in infiltrazioni di idrocarburi inizialmente crescono rapidamente, ma il tasso di crescita diminuisce notevolmente negli adulti; raggiungono le dimensioni riproduttive molto rapidamente. Sia gli individui che le comunità sembrano essere molto longevi. Queste cozze dipendenti dal metano hanno rigorosi requisiti chimici che le legano alle aree di infiltrazione più attive nel Golfo del Messico. Come risultato dei loro rapidi tassi di crescita, la ricolonizzazione delle cozze di un sito di infiltrazione disturbato potrebbe verificarsi relativamente rapidamente. Ci sono alcune prove che le cozze hanno anche un certo requisito di un substrato duro e potrebbero aumentare di numero se sul fondale marino viene aumentato il substrato adatto (Fisher, 1995). Due specie associate si trovano sempre associate ai banchi di cozze, il gasteropode Bathynerita naticoidea e un piccolo gamberetto Alvinocarid , il che suggerisce che queste specie endemiche hanno eccellenti capacità di dispersione e possono tollerare un’ampia gamma di condizioni (MacDonald, 2002). ^[21]

A differenza dei letti di cozze, i letti di vongole chemiosintetiche possono persistere come fenomeno di superficie visiva per un periodo prolungato senza l’apporto di nuovi individui viventi a causa dei bassi tassi di dissoluzione e dei bassi tassi di sedimentazione. La maggior parte dei letti di vongole studiati da Powell (1995) erano inattivi. Raramente si incontravano individui viventi. Powell ha riferito che in un arco di tempo di 50 anni, le estinzioni locali e la ricolonizzazione dovrebbero essere graduali ed estremamente rare. In contrasto con questi letti inattivi, la prima comunità scoperta nel Golfo del Messico centrale era composta da numerose vongole che aravano attivamente. Le immagini ottenute di questa comunità sono state utilizzate per sviluppare i rapporti lunghezza/frequenza e vivi/morti, nonché modelli spaziali (Rosman et al., 1987a). ^[21]

Sono evidenti anche estesi tappeti batterici di batteri liberi in tutti i siti di infiltrazione di idrocarburi. Questi batteri possono competere con la fauna principale per le fonti di energia di solfuro e metano e possono anche contribuire in modo sostanziale alla produzione complessiva (MacDonald, 1998b). I tappeti bianchi e non pigmentati sono stati trovati essere una specie di batteri autotrofi dello zolfo Beggiatoa , e i tappeti arancioni possedevano un metabolismo non chemiosintetico non identificato (MacDonald, 1998b). ^[21]

Le specie eterotrofe nei siti di infiltrazione sono una miscela di specie uniche per le infiltrazioni (in particolare molluschi e invertebrati crostacei ) e quelle che sono una componente normale dell’ambiente circostante. Carney (1993) ha segnalato per primo un potenziale squilibrio che potrebbe verificarsi a seguito di un’interruzione cronica. A causa di modelli di reclutamento sporadici, i predatori potrebbero ottenere un vantaggio, con conseguenti stermini nelle popolazioni locali di banchi di cozze. È chiaro che i sistemi di infiltrazione interagiscono con la fauna di fondo, ma rimangono prove contrastanti su quale grado di predazione diretta su alcuni componenti specifici della comunità come i vermi tubicoli si verifichi (MacDonald, 2002). I risultati più sorprendenti di questo recente lavoro sono il motivo per cui le specie di fondo non utilizzano la produzione di infiltrazione più di quanto sembri evidente. Infatti, i consumatori associati alle infiltrazioni come i granchi galatheidi e i gasteropodi neriti avevano firme isotopiche, indicando che la loro dieta era una miscela di infiltrazione e produzione di fondo. In alcuni siti, gli invertebrati endemici delle infiltrazioni che ci si sarebbe aspettato ricavassero gran parte, se non tutta, della loro dieta dalla produzione di infiltrazioni, in realtà consumavano fino al 50 percento della loro dieta dall’ambiente di fondo. ^[21]

Le comunità di cold-seep nell’Oceano Atlantico occidentale sono state descritte anche da alcune immersioni su vulcani di fango e diapiri tra 1.000 e 5.000 m (3.300-16.400 piedi) di profondità nell’area del prisma di accrezione delle Barbados e dal diapiro di Blake Ridge al largo della Carolina del Nord . Più di recente, le comunità di seep sono state scoperte nell’Atlantico orientale, su un gigantesco cluster di pockmark nel Golfo di Guinea vicino al canale profondo del Congo , e anche su altri pockmark del margine del Congo, del margine del Gabon e del margine della Nigeria e nel Golfo di Cadice . ^[12]

La presenza di biota chemiosimbiontica nei vasti campi vulcanici di fango del Golfo di Cadice è stata segnalata per la prima volta nel 2003. ^[27] I bivalvi chemiosimbiontici raccolti dai vulcani di fango del Golfo di Cadice sono stati esaminati nel 2011. ^[5]

Le infiltrazioni fredde sono note anche nell’Oceano Atlantico settentrionale, ^[2] arrivando persino nell’Oceano Artico, al largo del Canada e della Norvegia . ^[14]

Un ampio campionamento faunistico è stato condotto da 400 e 3.300 m (1.300–10.800 piedi) nella cintura equatoriale atlantica dal Golfo del Messico al Golfo di Guinea, incluso il prisma di accrezione delle Barbados, il diapiro di Blake Ridge e nell’Atlantico orientale dai margini del Congo e del Gabon e dal margine della Nigeria recentemente esplorato durante il progetto ChEss del censimento della vita marina . Dei 72 taxa identificati a livello di specie, un totale di 9 specie o complessi di specie sono identificati come anfi-atlantici. ^[12]

La struttura della comunità megafaunale della fascia equatoriale atlantica è influenzata principalmente dalla profondità piuttosto che dalla distanza geografica. I bivalvi Bathymodiolinae (all’interno di Mytilidae ) specie o complessi di specie sono i più diffusi nell’Atlantico. Il complesso Bathymodiolus boomerang si trova nel sito della scarpata della Florida, nel diapir di Blake Ridge, nel prisma di Barbados e nel sito di Regab del Congo. Il complesso Bathymodiolus childressi è anche ampiamente distribuito lungo la fascia equatoriale atlantica dal Golfo del Messico fino al margine nigeriano, sebbene non nei siti di Regab o Blake Ridge. Il polinoide commensale Branchipolynoe seepensis è noto nel Golfo del Messico, nel Golfo di Guinea e a Barbados. Altre specie con distribuzione che si estende dall’Atlantico orientale a quello occidentale sono: il gasteropode Cordesia provannoides , il gamberetto Alvinocaris muricola , i galateidi Munidopsis geyeri e Munidopsis livida , e probabilmente l’oloturide Chiridota heheva . ^[12]

Sono state trovate infiltrazioni fredde anche nel ventaglio di profondità amazzonico . Profili sismici ad alta risoluzione vicino al bordo della piattaforma mostrano prove di frane superficiali e faglie di 20-50 m (66-164 piedi) nel sottosuolo e concentrazioni (circa 500 m ² o 5.400 piedi quadrati) di gas metano. Diversi studi (ad esempio, Amazon Shelf Study— AMASEDS , LEPLAC , REMAC , GLORIA, Ocean Drilling Program ) indicano che ci sono prove di infiltrazioni di gas sul pendio al largo del ventaglio amazzonico in base all’incidenza di riflessioni simulanti il ​​fondo (BSR), vulcani di fango, pockmark, gas nei sedimenti e occorrenze di idrocarburi più profonde. L’esistenza di metano a profondità relativamente basse e vaste aree di idrati di gas sono state mappate in questa regione. Inoltre, sono stati segnalati camini di gas e pozzi esplorativi hanno scoperto accumuli di gas sub-commerciali e pockmark lungo i piani di faglia. Una solida conoscenza geologica e geofisica del bacino del Foz do Amazonas è già disponibile e utilizzata dalle compagnie energetiche. ^[28]

In futuro, sarà necessario studiare l’ esplorazione di nuove aree, come i potenziali siti di infiltrazione al largo della costa orientale degli Stati Uniti e del conoide laurenziano , dove sono note comunità chemiosintetiche a profondità superiori ai 3.500 m (11.500 piedi), e siti più superficiali nel Golfo di Guinea. ^{[12] [ necessario chiarimento ]}

La prima prova biologica di ambienti ridotti nel Mar Mediterraneo è stata la presenza di gusci di bivalvi Lucinidae e Vesicomyidae prelevati sulla sommità del vulcano di fango Napoli ( 33°43′52″N 24°40′52″E ; “Napoli” è solo il nome di un monte sottomarino. Si trova a sud di Creta), situato a 1.900 m di profondità sulla dorsale mediterranea nella zona di subduzione della placca africana . A ciò è seguita la descrizione di una nuova specie di bivalvi Lucinidae, Lucinoma kazani , associata a batteri endosimbionti . Nel Mediterraneo sud-orientale, sono state trovate anche comunità di policheti e bivalvi associate a sorgenti fredde e carbonati vicino all’Egitto e alla Striscia di Gaza a profondità di 500-800 m, ma non è stata raccolta fauna vivente. Le prime osservazioni in situ di vaste comunità chemiosintetiche viventi nel Mar Mediterraneo orientale hanno stimolato la cooperazione tra biologi, geochimici e geologi. Durante le immersioni subacquee , comunità comprendenti grandi campi di piccoli bivalvi (vivi e morti), grandi vermi tubolari siboglinidi , isolati o che formano dense aggregazioni, grandi spugne e fauna endemica associata sono state osservate in vari habitat di infiltrazioni fredde associati a croste carbonatiche a 1.700-2.000 m di profondità. Sono stati esplorati per primi due campi di vulcani di fango, uno lungo la dorsale mediterranea, dove la maggior parte di essi era parzialmente (vulcani di fango di Napoli, Milano) o totalmente (vulcani di fango di Urania, Maidstone) interessata da salamoie , e l’altro sui tumuli di Anaximander a sud della Turchia . Quest’ultima area comprende il grande vulcano di fango di Amsterdam, che è interessato da recenti colate di fango , e i più piccoli vulcani di fango di Kazan o Kula. Sono stati campionati idrati di gas nei vulcani di fango di Amsterdam e Kazan, e sono stati registrati alti livelli di metano sopra il fondale marino. Diverse province del conoide marino profondo del Nilo sono state esplorate di recente. Tra queste vi sono la molto attiva infiltrazione di salamoia denominata Caldera di Menes nella provincia orientale tra 2.500 m e 3.000 m, i pockmark nell’area centrale lungo i pendii medi e inferiori, e i vulcani di fango della provincia orientale, così come uno nel pendio centrale superiore ( area North Alex ) a 500 m di profondità. ^[29]

Durante queste prime immersioni esplorative, sono stati campionati e identificati taxa portatori di simbionti simili a quelli osservati nei campi di fango di Olimpi e Anaximander. Questa somiglianza non è sorprendente, poiché la maggior parte di questi taxa è stata originariamente descritta tramite dragaggio nel conoide del Nilo. ^[29] Fino a cinque specie di bivalvi che ospitavano simbionti batterici hanno colonizzato questi ambienti ricchi di metano e solfuri. Una nuova specie di polichete Siboglinidae , Lamellibrachia anaximandri , il verme tubicolo che colonizza le fredde infiltrazioni dalla dorsale mediterranea al conoide del Nilo, è stata appena descritta nel 2010. ^[29] [30] Inoltre, lo studio delle simbiosi ha rivelato associazioni con batteri chemioautotrofi, ossidanti dello zolfo nei bivalvi Vesicomyidae e Lucinidae e vermi tubicoli Siboglinidae, e ha evidenziato l’eccezionale diversità di batteri che vivono in simbiosi con piccoli Mytilidae. Le infiltrazioni del Mediterraneo sembrano rappresentare un habitat ricco caratterizzato dalla ricchezza di specie di megafauna (ad esempio, gasteropodi ) o dalle dimensioni eccezionali di alcune specie come spugne ( Rhizaxinella pyrifera ) e granchi ( Chaceon mediterraneus ), rispetto alle loro controparti di base. Ciò contrasta con la bassa abbondanza e diversità di macro e megafauna del profondo Mediterraneo orientale . Le comunità di infiltrazioni nel Mediterraneo che includono specie chemiosintetiche endemiche e fauna associata differiscono dalle altre comunità di infiltrazioni note al mondo a livello di specie ma anche per l’assenza dei generi di bivalvi di grandi dimensioni Calyptogena o Bathymodiolus . L’isolamento delle infiltrazioni del Mediterraneo dall’Oceano Atlantico dopo la crisi messiniana ha portato allo sviluppo di comunità uniche, che probabilmente differiscono per composizione e struttura da quelle nell’Oceano Atlantico. Ulteriori spedizioni hanno coinvolto il campionamento quantitativo di habitat in diverse aree, dalla dorsale mediterranea al ventaglio di profondità del Nilo orientale. ^[29] Le infiltrazioni fredde scoperte nel Mar di Marmara nel 2008 ^[31] hanno anche rivelato comunità basate sulla chemiosintesi che hanno mostrato una notevole somiglianza con la fauna simbiontica delle infiltrazioni fredde del Mediterraneo orientale. ^[29]

Nella fossa del Makran , una zona di subduzione lungo il margine nord-orientale del Golfo dell’Oman adiacente alla costa sud-occidentale del Pakistan e alla costa sud-orientale dell’Iran , la compressione di un cuneo di accrezione ha portato alla formazione di infiltrazioni fredde e vulcani di fango. ^[32]

L’alluminio nativo è stato segnalato anche nelle infiltrazioni fredde nel versante continentale nord-orientale del Mar Cinese Meridionale e Chen et al. (2011) ^[33] hanno proposto una teoria della sua origine come risultante dalla riduzione del tetraidrossialuminato Al(OH) ₄ ⁻ ad alluminio metallico da parte dei batteri . ^[33]

Comunità chemiosintetiche attorno al Giappone ^[34]

Infiltrazione fredda	Trincea delle Curili-Kamchatka – Trincea del Giappone Mar del Giappone Baia di Sagami Baia di Suruga Trogolo di Nankai Baia di Kagoshima Fossa delle Ryukyu
Sfiato idrotermale	Isole Izu – Isole Bonin Isole Marianne Trogolo di Okinawa
Caduta di balene	Baia di Sagami Al largo di Capo Nomamisaki ( Mar Cinese Orientale ) Monte sottomarino Tori-shima (Isole Izu)

Le comunità di acque profonde attorno al Giappone sono principalmente oggetto di ricerca da parte dell’Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia marina-terrestre (JAMSTEC). DSV Shinkai 6500 , Kaikō e altri gruppi hanno scoperto molti siti.

Le comunità di infiltrazioni di metano in Giappone sono distribuite lungo le aree di convergenza delle placche a causa dell’attività tettonica che le accompagna . Molte infiltrazioni sono state trovate nella fossa del Giappone , nella fossa di Nankai , nella fossa delle Ryukyu , nella baia di Sagami , nella baia di Suruga e nel Mar del Giappone . ^[35]

I membri delle comunità di sorgenti fredde sono simili ad altre regioni in termini di famiglia o genere, come Polycheata, Lamellibrachia, Bivalavia, Solemyidae, Bathymodiolus in Mytilidae, Thyasiridae, Calyptogena in Vesicomyidae e così via. ^[34] Molte delle specie delle sorgenti fredde del Giappone sono endemiche . ^[35]

Nella baia di Kagoshima, ci sono infiltrazioni di gas metano chiamate “tagiri” (bollenti). Lamellibrachia satsuma vive lì intorno. La profondità di questo sito è di soli 80 m, che è il punto più basso in cui si sa che vivono i Siboglinidae. L. satsuma può essere tenuto in un acquario per un lungo periodo a 1 atm. Due acquari in Giappone stanno tenendo ed esponendo L. satsuma . È in fase di sviluppo un metodo di osservazione per introdurlo in un tubo di vinile trasparente. ^[36]

DSV Shinkai 6500 ha scoperto comunità di vongole vescicomiidi nell’arco delle Marianne meridionali . Esse dipendono dal metano, che ha origine nella serpentinite . Altre comunità chemiosintetiche dipenderebbero da sostanze organiche di origine idrocarburica nella crosta, ma queste comunità dipendono dal metano che ha origine da sostanze inorganiche del mantello. ^[37] [38]

Nel 2011, l’area attorno alla Fossa del Giappone ha subito il terremoto di Tōhoku . Ci sono crepe, infiltrazioni di metano e tappeti batterici che sono stati probabilmente creati dal terremoto. ^[39] [40]

Al largo della costa continentale della Nuova Zelanda , l’instabilità della piattaforma è aumentata in alcune località da infiltrazioni fredde di fluidi ricchi di metano che allo stesso modo supportano faune chemiosintetiche e concrezioni carbonatiche. ^{[41] [42] [43] [44]} Gli animali dominanti sono i vermi tubicoli della famiglia Siboglinidae e i bivalvi delle famiglie Vesicomyidae e Mytilidae ( Bathymodiolus ). Molte delle sue specie sembrano essere endemiche. La pesca a strascico di fondale ha gravemente danneggiato le comunità di infiltrazioni fredde e quegli ecosistemi sono minacciati. Le infiltrazioni fredde si trovano a profondità fino a 2.000 m e la complessità topografica e chimica degli habitat non è ancora stata mappata ^{[ quando? ]} . È probabile che la scala della scoperta di nuove specie in questi ecosistemi poco studiati o inesplorati sia elevata. ^[44] [41]

Nelle profondità marine, il progetto COMARGE ha studiato i modelli di biodiversità lungo e attraverso il margine cileno attraverso una complessità di ecosistemi come le fuoriuscite di metano e le zone minime di ossigeno , segnalando che tale eterogeneità dell’habitat può influenzare i modelli di biodiversità della fauna locale. ^{[28] [45] [46] [47]} La ​​fauna delle fuoriuscite comprende bivalvi delle famiglie Lucinidae , Thyasiridae , Solemyidae ( Acharax sp.) e Vesicomyidae ( Calyptogena gallardoi ) e policheti ( Lamellibrachia sp. e altre due specie di policheti). ^[46] Inoltre, in questi sedimenti morbidi ridotti al di sotto della zona minima di ossigeno al largo del margine cileno, è stata trovata una comunità microbica diversificata composta da una varietà di grandi procarioti (principalmente grandi “mega batteri” filamentosi multicellulari dei generi Thioploca e Beggiatoa , e di “macrobatteri” che includono una diversità di fenotipi), protisti (ciliati, flagellati e foraminiferi), così come piccoli metazoi (principalmente nematodi e policheti). ^[28] [48] Gallardo et al. (2007) ^[48] sostengono che il probabile metabolismo chemiolitotrofico della maggior parte di questi mega- e macrobatteri offre una spiegazione alternativa ai reperti fossili , in particolare a quelli di ovvia origine non litorale, suggerendo che le ipotesi tradizionali sull’origine cianobatterica di alcuni fossili potrebbero dover essere riviste. ^[28]

Le infiltrazioni fredde ( pockmark ) sono note anche a profondità di 130 m nello stretto di Ecate , nella Columbia Britannica , in Canada. ^[49] È stata trovata lì una fauna non ovvia (anche questa non ovvia per le infiltrazioni fredde) con queste specie dominanti: la lumaca di mare Fusitriton oregonensis , l’anemone Metridium giganteum , le spugne incrostanti e il bivalve Solemya reidi . ^[49]

Le infiltrazioni fredde con comunità chemiosintetiche lungo la costa pacifica degli Stati Uniti si verificano nel Monterey Canyon , appena al largo della baia di Monterey , in California, su un vulcano di fango . ^[50] Sono state trovate, ad esempio, le vongole Calyptogena Calyptogena kilmeri e Calyptogena pacifica ^[51] e il foraminifero Spiroplectammina biformis . ^[52]

• mappa delle sorgenti fredde nella baia di Monterey

Inoltre, sono state scoperte delle infiltrazioni al largo della California meridionale, nelle zone di confine interne della California, lungo diversi sistemi di faglie, tra cui la faglia di San Clemente, ^[53] la faglia di San Pedro, ^[54] e la faglia di San Diego Trough . ^[55] Il flusso di fluido nelle infiltrazioni lungo le faglie di San Pedro e San Diego Trough sembra controllato da curve di contenimento localizzate nelle faglie. ^[55]

La prima fuoriuscita fredda dall’Oceano Antartico è stata segnalata nel 2005. ^[16] Le relativamente poche indagini nelle profondità marine dell’Antartide hanno mostrato la presenza di habitat di acque profonde, tra cui sorgenti idrotermali , fuoriuscite fredde e vulcani di fango . ^[56] A parte le crociere del Progetto per la biodiversità delle profondità marine bentoniche antartico (ANDEEP), poco lavoro è stato fatto nelle profondità marine. ^[56] Ci sono altre specie in attesa di essere descritte. ^[56]

Con l’esperienza continua, in particolare sulla scarpata continentale superiore nel Golfo del Messico, la previsione di successo della presenza di comunità di vermi tubicoli continua a migliorare; tuttavia, le comunità chemiosintetiche non possono essere rilevate in modo affidabile direttamente utilizzando tecniche geofisiche . Le infiltrazioni di idrocarburi che consentono l’esistenza di comunità chemiosintetiche ( bacino di Guaymas ) modificano le caratteristiche geologiche in modi che possono essere rilevati da remoto, ma le scale temporali delle infiltrazioni attive concomitanti e la presenza di comunità viventi sono sempre incerte. Queste note modifiche dei sedimenti includono (1) precipitazione di carbonato autigenico sotto forma di micronoduli, noduli o masse rocciose; (2) formazione di idrati di gas ; (3) modifica della composizione dei sedimenti tramite concentrazione di resti di organismi chemiosintetici duri (come frammenti e strati di conchiglie); (4) formazione di bolle di gas interstiziali o idrocarburi; e (5) formazione di depressioni o pockmark tramite espulsione di gas. Queste caratteristiche danno origine ad effetti acustici come zone di cancellazione (nessun eco), fondali duri (echi fortemente riflettenti), punti luminosi (strati con riflessione migliorata) o strati riverberanti (Behrens, 1988; Roberts e Neurauter, 1990). Le potenziali posizioni per la maggior parte dei tipi di comunità possono essere determinate tramite un’attenta interpretazione di queste varie modifiche geofisiche, ma fino ad oggi il processo rimane imperfetto e la conferma delle comunità viventi richiede tecniche visive dirette. ^[21]

Depositi di cold seep si trovano in tutto il record geologico del Fanerozoico , specialmente nel tardo Mesozoico e nel Cenozoico . Esempi notevoli si possono trovare nel Permiano del Tibet, ^[57] nel Cretaceo di Hokkaido , ^[58] nel Paleogene di Honshu , ^[59] nel Neogene dell’Italia settentrionale , ^[60] e nel Pleistocene della California . ^[61] Questi cold seep fossili sono caratterizzati da una topografia a tumulo (dove conservati), carbonati grossolanamente cristallini e abbondanti molluschi e brachiopodi .

Le principali minacce che gli ecosistemi delle infiltrazioni fredde e le loro comunità devono affrontare oggi sono i rifiuti del fondale marino, i contaminanti chimici e il cambiamento climatico. I rifiuti del fondale marino alterano l’habitat fornendo substrato duro dove prima non era disponibile o ricoprendo i sedimenti, inibendo così lo scambio di gas e interferendo con gli organismi sul fondale marino. Gli studi sui rifiuti marini nel Mediterraneo includono indagini sui detriti del fondale marino sulla piattaforma continentale, sul pendio e sulla pianura batiale. ^[62] [63] Nella maggior parte degli studi, gli articoli di plastica rappresentavano gran parte dei detriti, a volte fino al 90% o più del totale, a causa del loro uso onnipresente e della scarsa degradabilità.

Anche armi e bombe sono state abbandonate in mare e il loro scarico in acque libere contribuisce alla contaminazione del fondale marino. Un’altra grave minaccia per la fauna bentonica è la presenza di attrezzi da pesca persi, come reti e palangari, che contribuiscono alla pesca fantasma e possono danneggiare ecosistemi fragili come i coralli di acqua fredda.

Contaminanti chimici come inquinanti organici persistenti , metalli tossici (ad esempio, Hg, Cd, Pb, Ni), composti radioattivi, pesticidi, erbicidi e prodotti farmaceutici si accumulano anche nei sedimenti delle profondità marine. ^[64] La topografia (come i canyon) e l’idrografia (come gli eventi a cascata) svolgono un ruolo importante nel trasporto e nell’accumulo di queste sostanze chimiche dalla costa e dalla piattaforma ai bacini profondi, influenzando la fauna locale. Studi recenti hanno rilevato la presenza di livelli significativi di diossine nel gambero commerciale Aristeus antennatus ^[65] e livelli significativi di inquinanti organici persistenti nei cefalopodi mesopelagici e batipelagici. ^[66]

I processi guidati dal clima e il cambiamento climatico influenzeranno la frequenza e l’intensità della cascata, con effetti sconosciuti sulla fauna bentonica. Un altro potenziale effetto del cambiamento climatico è correlato al trasporto di energia dalle acque superficiali al fondale marino. ^[67] La ​​produzione primaria cambierà negli strati superficiali in base all’esposizione al sole, alla temperatura dell’acqua, alla maggiore stratificazione delle masse d’acqua e ad altri effetti, e ciò influenzerà la catena alimentare fino al fondale marino profondo, che sarà soggetto a differenze in termini di quantità, qualità e tempistica dell’apporto di materia organica. Man mano che la pesca commerciale si sposta in acque più profonde, tutti questi effetti influenzeranno le comunità e le popolazioni di organismi nelle infiltrazioni fredde e nel mare profondo in generale.

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