Un rápido y sorprendente 'cambio de régimen' está ocurriendo en el Océano Ártico

floración de fitoplancton en el Mar de Barents

Las floraciones de fitoplancton están creciendo más concentradas, como una espesa sopa de algas

Científicos de la Universidad de Stanford han descubierto un sorprendente cambio en el Océano Ártico. Las explosiones de floraciones de fitoplancton, las pequeñas algas en la base de una red alimentaria coronada por ballenas y osos polares, han alterado drásticamente la capacidad del Ártico para transformar el carbono atmosférico en materia viva. Durante la última década, su aumento ha reemplazado la pérdida de hielo marino como el principal impulsor de los cambios en la absorción de dióxido de carbono por el fitoplancton.

La investigación aparece el 10 de julio en Science. El autor principal Kevin Arrigo, profesor de la Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford (Stanford Earth), dijo que la creciente influencia de la biomasa de fitoplancton puede representar un "significativo cambio de régimen" para el Ártico, una región que se está calentando más rápido que cualquier otro lugar en la Tierra.

El estudio se centra en la producción primaria neta (NPP), una medida de la rapidez con que las plantas y las algas convierten la luz solar y el dióxido de carbono en azúcares que otras criaturas pueden comer. "Los ratios son realmente importantes en términos de cuánta comida hay para el resto del ecosistema", dijo Arrigo. "También es importante porque esta es una de las principales formas en que el CO2 se extrae de la atmósfera hacia el océano".

Una espesa sopa

Arrigo y sus colegas descubrieron que la NPP en el Ártico aumentó un 57 por ciento entre 1998 y 2018. Ese es un salto sin precedentes en la productividad para toda una cuenca oceánica. Más sorprendente es el descubrimiento de que, si bien los aumentos de NPP se vincularon inicialmente con la retirada del hielo marino, la productividad continuó aumentando incluso después de que la fusión se desaceleró alrededor de 2009. "El aumento de NPP en la última década se debe casi exclusivamente a un aumento reciente en la biomasa de fitoplancton", dijo Arrigo.

Dicho de otra manera, estas algas microscópicas alguna vez metabolizaron más carbono en el Ártico simplemente porque estaban ganando más agua abierta durante temporadas de crecimiento más largas, gracias a los cambios climáticos en la capa de hielo. Ahora, están creciendo más concentradas, como una espesa sopa de algas.

"En un volumen dado de agua, pudo crecer cada año más fitoplancton", dijo la autora principal del estudio Kate Lewis, quien trabajó en la investigación como doctora. estudiante en el Departamento de Ciencias del Sistema Terrestre de Stanford. "Esta es la primera vez que esto se informa en el Océano Ártico".

buque de investigación en el Ártico

Nuevos suministros de alimentos

El fitoplancton requiere luz y nutrientes para crecer. Pero la disponibilidad y la mezcla de estos ingredientes en toda la columna de agua dependen de complejos factores. Como resultado, aunque los investigadores del Ártico han observado que las floraciones de fitoplancton se aceleran en las últimas décadas, han debatido cuánto durará el auge y qué tan alto pueden subir.

Al reunir una nueva colección masiva de medidas de color del océano para el Océano Ártico y construir nuevos algoritmos para estimar las concentraciones de fitoplancton a partir de ellas, el equipo de Stanford descubrió evidencia de que los aumentos continuos en la producción ya no pueden estar tan limitados por los escasos nutrientes como se sospechaba. "Todavía es temprano, pero parece que ahora hay un cambio hacia un mayor suministro de nutrientes", dijo Arrigo, profesor de ciencias de la tierra de Donald y Donald M. Steel.

Los investigadores plantean la hipótesis de que una nueva afluencia de nutrientes fluye desde otros océanos y se extiende desde las profundidades del Ártico. "Sabíamos que el Ártico había aumentado la producción en los últimos años, pero parecía posible que el sistema solo estuviera reciclando la misma reserva de nutrientes", dijo Lewis. "Nuestro estudio muestra que ese no es el caso. El fitoplancton está absorbiendo más carbono año tras año a medida que entran nuevos nutrientes en este océano. Eso fue inesperado y tiene grandes impactos ecológicos".

tasa de clorofila en el Ártico

Imagen: La imagen de la izquierda muestra el Océano Ártico con sus mares y cuencas. Las flechas verdes indican las corrientes de entrada; las flechas moradas indican las corrientes de salida. La imagen de la derecha muestra la tasa de cambio de clorofila en el Océano Ártico entre 1998 y 2018, medida en miligramos por metro cúbico por año. Las líneas grises delinean subregiones. Los píxeles negros indican que no hay datos.

Decodificando el Ártico

Los investigadores pudieron extraer estas ideas a partir de las medidas de la clorofila del pigmento de las plantas verdes tomadas por sensores satelitales y cruceros de investigación. Pero debido a la inusual interacción de la luz, el color y la vida en el Ártico, el trabajo requirió nuevos algoritmos.

"El Océano Ártico es el lugar más difícil del mundo para realizar teledetección satelital", explicó Arrigo. "Los algoritmos que funcionan en todas partes del mundo, que miran el color del océano para juzgar cuánto fitoplancton hay, no funcionan en el Ártico".

La dificultad se debe en parte a un gran volumen de agua entrante de río de color té, que transporta materia orgánica disuelta que los sensores remotos confunden con clorofila. La complejidad adicional proviene de las inusuales formas en que el fitoplancton se ha adaptado a la luz extremadamente baja del Ártico. "Cuando usas algoritmos globales de teledetección satelital en el Océano Ártico, terminas con serios errores en tus estimaciones", dijo Lewis.

Sin embargo, estos datos de teledetección son esenciales para comprender las tendencias a largo plazo en una cuenca oceánica en uno de los entornos más extremos del mundo, donde una sola medición directa de NPP puede requerir 24 horas de trabajo las 24 horas del día por un equipo de científicos a bordo de un rompehielos, dijo Lewis.

Ella seleccionó minuciosamente conjuntos de color del océano y mediciones de NPP, luego usó la base de datos compilada para construir algoritmos ajustados a las condiciones únicas del Ártico. Tanto la base de datos como los algoritmos están ahora disponibles para uso público.

El trabajo ayuda a iluminar cómo configurará el cambio climático la futura productividad, el suministro de alimentos y la capacidad de absorción de carbono del Océano Ártico. "Habrá ganadores y perdedores", dijo Arrigo. "Un Ártico más productivo significa más alimento para muchos animales. Pero muchos animales que se han adaptado para vivir en un ambiente polar están encontrando la vida más difícil a medida que el hielo se retira".

El crecimiento del fitoplancton también puede estar fuera de sincronía con el resto de la red alimentaria porque el hielo se está derritiendo a principios de año. Agregue a eso la probabilidad de más tráfico marítimo a medida que se abren las aguas del Ártico, y el hecho de que el Ártico es simplemente demasiado pequeño para eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero del mundo.

"Está absorbiendo mucho más carbono del que solía absorber", dijo Arrigo, "pero no es algo en lo que podamos confiar para ayudarnos a salir de nuestro problema climático".

Referencias:

Changes in phytoplankton concentration now drive increased Arctic Ocean primary production
Climate change tweaks Arctic marine ecosystems

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