La disminución del fitoplancton coincide con el calentamiento de las temperaturas en los últimos 150 años
Toda la vida marina depende prácticamente de la productividad del fitoplancton: organismos microscópicos que trabajan incansablemente en la superficie del océano para absorber el dióxido de carbono que se disuelve en la parte superior del océano desde la atmósfera.
A través de la fotosíntesis, estos microbios descomponen el dióxido de carbono en oxígeno, algo del cual finalmente se libera de nuevo a la atmósfera, y el carbono orgánico, que almacenan hasta que se mueren ellos mismos. Este carbono derivado del plancton alimenta el resto de la red alimenticia marina, desde los pequeños camarones hasta las tortugas marinas y las ballenas jorobadas gigantes.
Ahora, los científicos del MIT, la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) y otras instituciones han encontrado evidencia de que la productividad del fitoplancton está disminuyendo constantemente en el Atlántico Norte, una de las cuencas marinas más productivas del mundo.
En un artículo publicado ayer en Nature, los investigadores informan que la productividad del fitoplancton en esta importante región ha disminuido en un 10 por ciento desde mediados del siglo XIX y el inicio de la era industrial. Esta disminución coincide con el aumento constante de las temperaturas de la superficie durante el mismo período de tiempo.
Matthew Osman, el autor principal del artículo y un estudiante graduado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosférica y Planetarias del MIT y el Programa Conjunto de Oceanografía MIT/WHOI, dice que hay indicios de que la productividad del fitoplancton puede disminuir aún más a medida que las temperaturas continúan aumentando como resultado del cambio climático inducido por el hombre.
"Es un descenso lo suficientemente importante como para que nos preocupemos", dice Osman. "La cantidad de productividad en los océanos varía aproximadamente con la cantidad de fitoplancton que tiene. Entonces, esto se traduce en que se ha perdido durante la era industrial el 10 por ciento de la base de alimentos marinos en esta región. Si tenemos una población en crecimiento pero una base alimenticia en disminución, en algún momento es probable que sintamos los efectos de esa pérdida".
Perforar a través de "tortitas" de hielo
Osman y sus colegas buscaron tendencias en la productividad del fitoplancton utilizando el compuesto molecular ácido metanosulfónico o MSA. Cuando el fitoplancton se expande en grandes floraciones, ciertos microbios emiten sulfuro de dimetilo, o DMS, un aerosol que se lanza a la atmósfera y finalmente se descompone como aerosol de sulfato, o MSA, que luego por los vientos se deposita en la superficie del mar o tierra.
"A diferencia del sulfato, que puede tener muchas fuentes en la atmósfera, se reconoció hace unos 30 años que el MSA tenía un aspecto muy particular, que es que solo se deriva del DMS, que a su vez solo se deriva de estas floraciones de fitoplancton", dice Osman. "Entonces, cualquier MSA que midamos, podemos estar seguros de que solo tiene una fuente única: el fitoplancton".
En el Atlántico norte, el fitoplancton probablemente produjo MSA que se depositó en el norte, incluso a través de Groenlandia. Los investigadores midieron el MSA en los núcleos de hielo de Groenlandia, en este caso, utilizando columnas de nieve y hielo de 100 a 200 metros de largo que representan capas de eventos de pasadas nevadas que se conservaron durante cientos de años.
"Son básicamente capas de hielo sedimentarias que se han acumulado unas sobre otras durante siglos, como las tortitas", dice Osman.
El equipo analizó 12 núcleos de hielo en total, cada uno recolectado desde una ubicación diferente en la capa de hielo de Groenlandia por varios grupos desde los años 80 hasta el presente. Osman y su asesora, Sarah Das, científica asociada del WHOI y coautora del artículo, recopilaron uno de los núcleos durante una expedición en abril de 2015.
"Las condiciones pueden ser muy duras", dice Osman. "Hace menos de 30 grados Celsius, con viento, y con frecuencia hay condiciones de apagón en una tormenta de nieve, donde es difícil diferenciar el cielo de la capa de hielo".
No obstante, el equipo pudo extraer, metro por metro, un núcleo de 100 metros de largo, utilizando un taladro gigante que se llevó hasta la ubicación del equipo a través de un pequeño avión equipado con esquís. Guardaron inmediatamente cada segmento de núcleo de hielo en una caja de almacenamiento en frío muy aislada, luego transportaron las cajas en "vuelos de cubierta fría", un avión con condiciones ambientales de alrededor de 20 grados centígrados. Una vez que aterrizaron los aviones, unos camiones congeladores transportaron los núcleos de hielo a los laboratorios de hielo de los científicos.
"Todo el proceso de cómo transportar de manera segura una sección de hielo de 100 metros desde Groenlandia, mantenida en condiciones de menos 20 grados, de regreso a los Estados Unidos es una tarea enorme", dice Osman.
Este diagrama ilustra cómo los compuestos biológicos de las floraciones de fitoplancton entran a la atmósfera y finalmente terminan atrapados en núcleos de hielo de siglos de antigüedad que los científicos pueden usar para medir la productividad del océano a lo largo del tiempo. (Ilustración de Eric S. Taylor y Timothy Silva, Institución Oceanográfica Woods Hole)
Efectos en cascada
El equipo incorporó la experiencia de los investigadores en varios laboratorios de todo el mundo para analizar cada uno de los 12 núcleos de hielo para buscar el MSA. En los 12 registros, observaron un notable descenso en las concentraciones de MSA a partir de mediados del siglo XIX, alrededor del inicio de la era industrial cuando comenzó la producción a gran escala de gases de efecto invernadero. Esta disminución en el MSA está directamente relacionada con una disminución en la productividad del fitoplancton en el Atlántico Norte.
"Esta es la primera vez que utilizamos colectivamente estos registros MSA de núcleos de hielo de todo Groenlandia, y muestran esta señal coherente. Vemos una disminución a largo plazo que se origina aproximadamente al mismo tiempo que cuando comenzamos a perturbar el sistema climático con emisiones de gases de efecto invernadero a escala industrial", dice Osman. "El Atlántico Norte es un área muy productiva, y hay una gran economía pesquera multinacional relacionada con esta productividad. Cualquier cambio en la base de esta cadena alimentaria tendrá efectos en cascada que finalmente sentiremos en nuestras mesas".
La disminución multicéntrica en la productividad del fitoplancton parece coincidir no solo con las concurrentes temperaturas de calentamiento a largo plazo; también muestra variaciones sincrónicas en escalas de tiempo decadales con el patrón de circulación oceánica a gran escala conocido como la Circulación Atlántica Meridional de Retorno (AMOC, por sus siglas en inglés). Este patrón de circulación actúa típicamente para mezclar las capas del océano profundo con la superficie, permitiendo el intercambio de los muy necesarios nutrientes de que se alimenta el fitoplancton.
En los últimos años los científicos han encontrado evidencia de que la AMOC se está debilitando, un proceso que aún no se comprende bien, pero que puede deberse en parte al calentamiento de las temperaturas que aumenta la fusión del hielo de Groenlandia. Este derretimiento del hielo ha agregado una afluencia de agua dulce menos densa al Atlántico Norte, que actúa para estratificar o separar sus capas, al igual que el aceite y el agua, impidiendo que los nutrientes en la profundidad suban a la superficie. Este debilitamiento de la circulación oceánica inducido por el calentamiento podría ser lo que está impulsando el declive del fitoplancton. Como la atmósfera calienta la parte superior del océano en general, esto también podría aumentar la estratificación del océano, empeorando la productividad del fitoplancton.
"Es uno de dos golpes", dice Osman. "No son buenas noticias, pero el resultado de esto es que ya no podemos afirmar ignorancia. Tenemos pruebas de que esto está sucediendo, y ese es el primer paso que debe tomar para solucionar el problema, sin embargo, no lo hacemos".
Artículo científico: Industrial-era decline in subarctic Atlantic productivity
