updated 3:47 PM CET, Dec 7, 2016

Remolinos de fitoplancton entregan carbono a las profundidades del océano

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bloom o floración de fitoplancton

El Océano Atlántico Norte es muy eficiente en absorber el CO2 del aire

Así como florecen el azafrán y el narciso señalando la renovación y el inicio de una temporada más caliente en la tierra, un semejante evento verde de enorme floración de fitoplancton se despliega cada primavera en el Océano Atlántico desde las Bermudas hasta el Ártico. Pero, ¿qué pasa con todo ese material orgánico producido en la superficie del océano?

En el Atlántico Norte la floración de millones de plantas microscópicas utilizan la luz solar y el dióxido de carbono (CO2) para crecer y reproducirse en la superficie del océano. Cuando las plantas mueren o son consumidas por los animales marinos, alguna de su materia orgánica se transfiere a las profundidades del océano, sacándolo de la atmósfera en los próximos años.

Esta llamada bomba biológica hace que el Océano Atlántico Norte sea muy eficiente en absorber el CO2 del aire. De hecho, el Atlántico Norte es responsable de absorber más del 20 por ciento de la captación de todo el CO2 generado por los humanos, por lo que es un factor crucial que afecta a nuestro clima.

Gran parte de este carbono orgánico particulado, especialmente las partículas más grandes, más pesadas, se hunden. Pero los científicos de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) han querido averiguar lo que está pasando con el hundimiento de las células de fitoplancton más pequeñas de las floraciones.

Amala Mahadevan

Es importante la comprensión de la dinámica de la floración y lo que le sucede al carbono producido, sobre todo por ser capaz de predecir cómo afectará a los océanos y el clima el CO2 atmosférico", dice Melissa Omand, que hizo este estudio como investigador postdoctoral en el laboratorio de Amala Mahadevan en la WHOI.

Ahora una profesora asistente en la Escuela de Graduados de Oceanografía de la Universidad de Rhode Island, Melissa Omand, es la autora principal de un artículo publicado el 26 de marzo en la revista Science que pone de relieve el importante papel que las corrientes, remolinos o corrientes de Foucault, juegan en el impulso del hundimiento de carbono a las profundidades del océano.

glider o planeador marinoAdemás de Mahadevan, los coautores del artículo son Eric D'Asaro y Craig Lee, de la Universidad de Washington, diseñaron las mediciones de flotadores y planeadores, y Mary Jane Perry, Nathan Briggs y Ivona Cetini de la Universidad de Maine, midieron la biología y la química de la floración.

Durante el trabajo de campo en 2008 en los buques de investigación Bjarni Saemundsson y Knorr, los investigadores utilizaron un flotador para seguir un parche de agua de mar de Islandia y observar la evolución de la floración al hacer mediciones de múltiples plataformas de una manera que no se había hecho antes. Se utilizaron un conjunto de planeadores autónomos equipados con sensores para recopilar datos, tales como la temperatura, la salinidad y la información acerca de la química y la biología de la floración en sí -oxígeno, nitrato, clorofila y las firmas ópticas de la materia en partículas.

Comenzando al inicio de la floración y tras su desarrollo durante más de un mes, los cuatro planeadores marinos reunieron 774 perfiles a profundidades de hasta 1.000 metros (3.281 pies). El análisis de los perfiles señaló que alrededor del 10 por ciento mostró concentraciones inusualmente altas en las propiedades de la floración de fitoplancton en profundidad, así como altas concentraciones de oxígeno que se encuentran típicamente en la superficie.

"Estos perfiles mostraron lo que inicialmente son descritos como "golpes" a profundidades mucho más profundas a las que en el fitoplancton puede crecer", dice Omand. "Ese fue el primer indicador que teníamos que algo interesante estaba pasando, en términos de lo que se mueve alrededor de este carbono".

concentración de clorofila vista desde satéliteMahadevan, una oceanógrafa de la Woods Hole Oceanographic Institution, utiliza modelos de computadora en tres dimensiones para mirar la dinámica de los remolinos oceánicos. Usando la información recogida en el mar por Perry, D'Asaro y Lee, ella modeló las corrientes y remolinos oceánicos y su efecto sobre la floración de la primavera y el fitoplancton que produjo.

"Lo que estábamos viendo era el agua superficial, rica en carbono del fitoplancton, siendo transportada hacia abajo por las corrientes de filamentos de características similares en los bordes de los remolinos", dice Mahadevan. "Eso fue un tanto sorprendente, ya que los remolinos no eran antes como una forma significativa en que la materia orgánica se mueve en el océano profundo. Pero hemos demostrado a través de ambas observaciones y modelos, que este tipo de subducción impulsada podría ser responsable de un movimiento significativo hacia abajo de los pequeñas flores de carbono del fitoplancton. Además, tenemos una manera de cuantificar este transporte, que se puede aplicar a otras regiones".

"Ha sido un reto estimar la exportación de carbono de las aguas superficiales del océano a sus profundidades basadas en mediciones de propiedades tales como el carbono del fitoplancton", dice David Garrison, director del programa en la División de Ciencias Oceánicas de la NSF. "En este trabajo describe un mecanismo para hacer eso".

En un trabajo relacionado publicado en 2012 en Science, el equipo de investigación encontró que los remolinos actúan como desencadenante inicial de la floración del Atlántico Norte. Antes de que el sol comienza a calentar el océano, los remolinos ayudan a mantener el fitoplancton en aguas menos profundas, donde pueden conseguir un montón de luz solar para alimentar la fotosíntesis y el crecimiento, lo que contribuye a la absorción oceánica del dióxido de carbono.

En el trabajo futuro, los científicos esperan poder cuantificar mejor el transporte de la materia orgánica de la superficie a la profundidad en otras regiones y tiempos, y relacionar esto a las variables que se pueden medir, incluyendo los atributos físicos y la productividad del fitoplancton. Queda por verse si lo que se aprendió de la floración del Atlántico Norte en 2008, está en realidad muy extendido.

Los investigadores dicen que aprender más acerca de los remolinos y los mecanismos físicos subyacentes de las floraciones anuales permitirá que se pueda representar con mayor precisión en los modelos globales del ciclo del carbono y mejorar oceánico y la capacidad predictiva de los modelos.

Artículo científico: Eddy-driven subduction exports particulate organic carbon from the spring bloom