Las floraciones de fitoplancton podrían atraer a los depredadores y presas debajo del hielo
Hasta ahora, ha sido una creencia común que el compacto hielo marino del Océano Antártico impedía que la luz llegara al mar de debajo, impidiendo que el fitoplancton, diminutas algas que son la base de las redes tróficas acuáticas, crezca allí. Cuanta menos luz disponible, menos fitoplancton puede hacer la fotosíntesis y, por lo tanto, menos fitoplancton habrá, lo que restringe en gran medida la vida debajo del hielo.
Sin embargo, la investigación inspirada en el aumento de las floraciones de fitoplancton bajo el hielo en el Ártico ha demostrado que las aguas antárticas también tienen habitantes inesperados, lo que indica que bajo el hielo existe una subestimada variabilidad ecológica.
Las floraciones a menudo se ven tan pronto como el hielo marino comienza su retirada estacional, con el apoyo de mucha luz y agua dulce con alto contenido de hierro. Sin embargo, un equipo dirigido por el Dr. Christopher Horvat de la Universidad de Brown y la Universidad de Auckland sospechó que ya habría esperando potenciales floraciones de fitoplancton. En una investigación describieron el uso de muestras de flotadores BGC-Argo independientes y la salida del modelo climático para estimar la disponibilidad de luz debajo del hielo para probar esta hipótesis.
"Descubrimos que casi todos los ejemplos de flotadores que se perfilan bajo el hielo marino antártico registran aumentos en el fitoplancton antes de que se retire el hielo marino", dijo Horvat. "En muchos casos, observamos floraciones significativas".
Horvat también señaló que los flotadores solo tomaron muestras de una parte muy pequeña de los millones de kilómetros cuadrados de hielo marino que podrían albergar estas floraciones bajo el hielo, por lo que puede haber muchas más floraciones ocultas de fitoplancton con el potencial de sustentar otra vida.
Laboratorios flotantes
Los flotadores se arrojan por la borda desde los barcos de investigación y se dejan para que tomen muestras biogeoquímicas de forma independiente: incluso pueden detectar en la superficie del agua condiciones cercanas a la congelación y sumergirse para evitar que el hielo los dañe.
Las medidas clave en este caso fueron los niveles de clorofila-a, un pigmento compartido por todo el fitoplancton, y la retrodispersión de partículas, que se puede convertir en una estimación del carbono del fitoplancton porque el fitoplancton dispersa la luz en proporción a su tamaño y concentración. Al final, el equipo utilizó datos de 51 flotadores que realizaron 2.197 inmersiones bajo el hielo entre 2014 y 2021, que recopilaron en 79 secuencias de mediciones.
"Usamos un nuevo producto de datos derivado de un nuevo satélite de la NASA, el altímetro láser ICESat-2, para comprender la compacidad del hielo alrededor de la Antártida, y con un conjunto de modelos climáticos globales, consideramos cuánta luz llegaba a la parte superior del océano", dijo Horvat.
A partir de los modelos de la cubierta de hielo de la Fase 6 del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados, Horvat y sus colegas estimaron la ubicación y el grosor de la cubierta de hielo del Océano Austral y cómo se movía. También obtuvieron estimaciones de la radiación fotosintéticamente disponible (PAR), una medida de la luz solar necesaria para sostener las floraciones en el océano. Descubrieron que de 3 a 5 millones de kilómetros cuadrados (1,2 a 1,9 millones de millas cuadradas), un área más grande que la India, del Océano Austral cubierto de hielo podría permitir que suficiente luz penetre y apoye algunas floraciones debajo del hielo.
Los datos recopilados durante el estudio están representados en los mapas de arriba. El mapa de la izquierda muestra la ubicación y la abundancia de posibles floraciones de fitoplancton y su posición dentro de la bolsa de hielo entre 2014 y 2020. El mapa de la derecha combina datos satelitales y modelos para mostrar dónde probablemente había suficiente luz penetrando el hielo para sostener las floraciones.
"Descubrimos que el 50% o más de la Antártida bajo el hielo podría albergar floraciones bajo el hielo, porque el hielo marino en el Océano Austral está compuesto por témpanos discretos, y pequeñas áreas de aguas abiertas permiten la luz y, por lo tanto, la vida fotosintética".
¿Ecosistemas ocultos?
Al medir bajo hielo marino compacto con una cobertura completa o casi completa del agua debajo, los científicos encontraron que el 88 % de las secuencias de mediciones registraron un aumento en el fitoplancton antes del retiro del hielo marino, y el 26 % cumplió con los criterios para una floración bajo el hielo.
Sin embargo, los autores advirtieron que los flotadores podían tomar muestras bajo el hielo pero no podían devolver datos desde estas posiciones, lo que significa que las coordenadas para las ubicaciones de las muestras no son completamente precisas. "Es posible que algunos de los eventos de alta productividad se registren en regiones con una baja capa de hielo marino", dijo Horvat.
"Debido a que el momento en que observamos estas floraciones es cercano al retiro del hielo marino, también es posible que parte del fitoplancton provenga de procesos que ocurren fuera de la zona de hielo marino, aunque consideramos que esto es poco probable dada la gran cantidad de mediciones de alta productividad que encontramos".
Las implicaciones para los ecosistemas antárticos podrían ser significativas. "Los niveles tróficos más altos migran hacia donde está la productividad, y si está bajo el hielo, uno podría esperar que siga la red alimentaria", señaló Horvat. Se necesitará más investigación para comprender cómo funcionan estos ecosistemas ocultos y si las floraciones de fitoplancton atraen a los depredadores y presas debajo del hielo.
Los hallazgos se se publican en Frontiers in Marine Science: Evidence For Phytoplankton Blooms Under Antarctic Sea Ice
