El cambio climático está afectando la migración vertical estacional del zooplancton en el Ártico
Debido al retroceso del hielo marino la luz del sol puede penetrar mucho más bajo la superficie
Debido al creciente derretimiento del hielo marino en el Ártico, la luz del sol está penetrando cada vez más profundamente en el océano. Dado que el zooplancton marino responde a la luz disponible, esto también está cambiando su comportamiento, especialmente la forma en que los diminutos organismos suben y bajan dentro de la columna de agua.
Como ha demostrado ahora un equipo internacional de investigadores dirigido por el Instituto Alfred Wegener, en el futuro esto podría provocar una escasez de alimentos más frecuente para el zooplancton y efectos negativos para especies más grandes, como focas y ballenas.
En respuesta al cambio climático antropogénico, están disminuyendo la extensión y el espesor del hielo marino del Ártico. La extensión media del hielo marino está disminuyendo actualmente a un ritmo del 13% por década. Ya en 2030, como indican los últimos estudios y simulaciones, el Polo Norte podría vivir su primer verano sin hielo.
Como resultado, las condiciones físicas de los organismos en el Océano Ártico están cambiando de manera igualmente visible. Por ejemplo, debido a que el hielo marino es menor y más delgado, la luz del sol puede penetrar mucho más bajo la superficie. En consecuencia, bajo ciertas condiciones, puede aumentar sustancialmente la producción primaria (es decir, el crecimiento) de microalgas en el agua y el hielo.
Imagen derecha: Copépodo Paraeuchaeta sp. (Foto: Mario Hoppmann)
Aún no se comprende bien cómo están afectando estas condiciones cambiantes de luz los niveles tróficos superiores de la cadena alimentaria, como el zooplancton, que se alimenta en parte de microalgas. En este sentido, un equipo internacional de investigadores dirigido por el Dr. Hauke Flores del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI), ha obtenido valiosos conocimientos.
Según Flores, "cada día tiene lugar en el océano el movimiento masivo de organismos a mayor escala en nuestro planeta: la migración diaria del zooplancton, que incluye pequeños copépodos y krill. Por la noche, el zooplancton asciende cerca de la superficie del agua para alimentarse. Cuando llega el día, migran de regreso a las profundidades, manteniéndolos a salvo de los depredadores".
"Aunque los organismos individuales son minúsculos, en conjunto esto constituye un tremendo movimiento vertical diario de biomasa dentro de la columna de agua. Pero en las regiones polares, la migración es diferente: es estacional; es decir, el zooplancton sigue un ciclo estacional. Durante los meses de brillo del Día Polar en verano, permanecen en las profundidades. Durante los meses de oscuridad de la Noche Polar en invierno, parte del zooplancton asciende y permanece en el agua cercana a la superficie, justo debajo del hielo".
Imagen: Boya en un témpano de hielo en el Océano Ártico central al final de la quinta etapa de MOSAiC con RV Polarstern en septiembre de 2020. Las boyas funcionan como un observatorio biofísico autónomo sobre el hielo marino y el océano.
Tanto la migración diaria en latitudes más bajas como la migración estacional en las regiones polares están dictadas predominantemente por la luz solar. Los diminutos organismos suelen preferir las condiciones del crepúsculo. Les gusta permanecer por debajo de una determinada intensidad de luz (irradiancia crítica), que suele ser bastante baja y se sitúa en el rango del crepúsculo. Cuando la intensidad de la luz solar cambia a lo largo del día o de las estaciones, el zooplancton acude a donde puede encontrar sus condiciones de luz preferidas, lo que en última instancia significa que asciende o se hunde en la columna de agua.
"Especialmente en los 20 metros superiores de la columna de agua, justo debajo del hielo marino, no había datos disponibles sobre el zooplancton", explica Flores. "Pero es precisamente esta zona de difícil acceso la más interesante, porque es dentro y justo debajo del hielo donde crecen las microalgas de las que se alimenta el zooplancton".
Para tomar lecturas allí, el equipo diseñó y construyó un observatorio biofísico autónomo, que amarró debajo del hielo al final de la expedición MOSAiC con el rompehielos de investigación Polarstern del AWI en septiembre de 2020. Aquí, lejos de cualquier contaminación lumínica debida a la actividad humana, el sistema pudo medir continuamente la intensidad de la luz debajo del hielo y los movimientos del zooplancton.
"Basándonos en nuestros resultados, hemos identificado una irradiancia crítica extremadamente baja para el zooplancton: 0,00024 vatios por metro cuadrado", afirma el investigador del AWI. "Luego introdujimos este parámetro en nuestros modelos informáticos para simular el sistema de hielo marino. Esto nos permitió proyectar, para una variedad de escenarios climáticos, cómo cambiaría la profundidad de este nivel de irradiancia a mediados de este siglo si el hielo marino se hiciera cada vez más delgado debido al cambio climático".
Imagen: Los científicos instalan boyas en un témpano de hielo en el Océano Ártico central al final de la quinta etapa de MOSAiC con RV Polarstern en septiembre de 2020. Las boyas funcionan como un observatorio biofísico autónomo sobre el hielo marino y el océano.
Lo que encontraron los expertos
Debido al espesor del hielo en constante disminución, el nivel crítico de irradiancia caería a mayores profundidades cada vez más temprano en el año y no regresaría a la capa superficial hasta cada vez más tarde en el año. Dado que el zooplancton permanece fundamentalmente en aguas por debajo de este nivel crítico, sus movimientos reflejarían este cambio. En consecuencia, en estos escenarios futuros permanecen cada vez más tiempo a mayores profundidades, mientras que su tiempo cerca de la superficie bajo el hielo en invierno se hace cada vez más corto.
"En climas futuros más cálidos, el hielo se formará más tarde en el otoño, lo que reducirá la producción de algas de hielo", explica Flores. "Esto, en combinación con su retraso en el ascenso a la superficie, podría provocar una escasez de alimentos más frecuente para el zooplancton en invierno. Al mismo tiempo, si el zooplancton aumenta antes en la primavera, podría poner en peligro las larvas de especies de zooplancton ecológicamente importantes que viven en niveles más profundos, de las cuales los adultos podrían comer una mayor cantidad".
"En conjunto, nuestro estudio apunta a un mecanismo previamente pasado por alto que podría reducir aún más las posibilidades de supervivencia del zooplancton ártico en un futuro próximo", dice Flores.
"Si eso sucede, tendrá consecuencias fatales para todo el ecosistema, incluidas las focas, las ballenas y los osos polares. Pero nuestras simulaciones también muestran que el impacto en la migración vertical será mucho menos pronunciado si se puede alcanzar el objetivo de 1,5° que si las emisiones de gases de efecto invernadero aumentan sin control. En consecuencia, cada décima de grado de calentamiento antropogénico que pueda evitarse es fundamental para el ecosistema ártico".
El estudio fue publicado en la revista Nature Climate Change: Sea-ice decline makes zooplankton stay deeper for longer
