Durante una floración de fitoplancton los pequeños organismos toman el CO2 disuelto y lo convierten en carbono orgánico
Los océanos del mundo han visto una disminución significativa en ciertos tipos de vida vegetal microscópica en la base de la cadena alimentaria marina, según un nuevo estudio de la NASA. La investigación, publicada el 23 de septiembre en Global Biogeochemical Cycles, una revista de la Unión Geofísica Americana, es la primera en examinar las tendencias globales y de largo plazo de la comunidad fitoplanctónica sobre la base de un modelo impulsado por datos de satélites de la NASA.
Las diatomeas, el mayor tipo de algas del fitoplancton, han disminuido a nivel mundial más de un 1 por ciento al año entre 1998-2012, con importantes pérdidas que se producen en el Pacífico Norte, el norte de la India y el Índico ecuatorial. La reducción de la población puede reducir la cantidad de dióxido de carbono extraído de la atmósfera y que se transfiere a las profundidades del océano para el almacenamiento a largo plazo.
"El fitoplancton necesitan dióxido de carbono para la fotosíntesis, al igual que los árboles", dijo la autora y oceanógrafa Cecile Rousseaux, de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.
El dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera se disuelve en el agua fría del océano. Durante una floración de fitoplancton, que puede abarcar cientos de millas y ser vista desde el espacio, los pequeños organismos toman el CO2 disuelto y lo convierten en carbono orgánico - una forma que los animales pueden utilizar como alimento para crecer, la base esencial de la Red alimentaria marina. Luego, cuando la célula fitoplancton muere, se hunde al fondo del océano llevándose consigo el carbono en su cuerpo.
Debido a que son más grandes que otros tipos de fitoplancton, cuando mueren las diatomeas se hunden más rápidamente que los tipos más pequeños. Circulará una parte de nuevo a la superficie debido a las corrientes oceánicas y, como fertilizantes, serán combustible para otro florecimiento de fitoplancton. Pero el resto se asentará millas abajo del fondo marino, donde van a acumularse en los sedimentos y serán almacenadas durante miles o millones de años. El proceso es una de las opciones de almacenamiento a largo plazo de carbono retirado de la atmósfera.
La disminución de las diatomeas es uno de varios cambios regionales observados en cuatro tipos de fitoplancton en el período de estudio de 15 años.
Rousseaux y sus colegas tomaron mediciones de color de la clorofila del océano, pigmentos verdes que las plantas producen como parte de la fotosíntesis, a partir del NASA's Sea-viewing Wide Field of View Sensor (SeaWiFS) que viajó a bordo del satélite Geo Eye OrbView-2 desde 1997 hasta 2010 y el Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) a bordo del satélite Aqua de la NASA desde 2002 hasta el presente. Los datos muestran la clorofila total en el océano de todos los tipos de fitoplancton combinados juntos. En trabajos anteriores, que habían observado el hemisferio norte, disminuyó la clorofila total - pero los científicos no sabían qué tipos de fitoplancton habían disminuido o por qué.
Ahí es donde entra el modelo de la computadora del océano. Informado por otras observaciones de datos satelitales y de boyas oceánicas de campo y barcos, el Modelo Biogeoquímico del Océano de la NASA recrea las condiciones en el océano, desde sus corrientes a la cantidad de luz solar y los nutrientes disponibles en diferentes cuencas oceánicas. Desde los diferentes tipos de nutrientes que utiliza el fitoplancton hasta diferentes concentraciones y cantidades, el modelo permitió a los investigadores distinguir entre grandes diatomeas y el fitoplancton más pequeño: cocolitofóridos, clorofitas y diminutas cianobacterias.
"La inclusión de los datos de satélite en este tipo de modelado biogeoquímico es realmente emocionante", dijo el oceanógrafo Jeremy Werdell en Goddard, quien no participó en el estudio. El reto de estudiar las comunidades de fitoplancton es que los satélites no siempre pueden distinguir inequívocamente entre diferentes tipos de fitoplancton o los niveles de nutrientes que les pueden estar afectando. El muestreo de los buques y otras medidas directas no pueden observar la totalidad de los océanos mundiales en altas escalas espaciales y temporales.
"Este tipo de herramienta permite iniciar la exploración de ese problema de una manera que no somos capaces de hacerlo mediante el uso de un sólo satélite, o simplemente un modelo por sí solo", dijo Werdell. "Al combinar los datos de satélite, modelos y la información ambiental adicional, se puede empezar a contar una historia más integral".
Según el modelo, los descensos de diatomeas se deben a que la capa superior de agua del océano, llamada la capa de mezcla, ha llegando a ser menos profunda. Teniendo en cuenta la variación estacional, su longitud estaba en 1,8 metros (5,9 pies) durante el período de estudio de 15 años.
La capa de mezcla está en la superficie donde las olas y las corrientes la agitan continuamente, elaborando nutrientes de una capa más profunda de agua por debajo. La sección superior, o a veces toda la capa de mezcla, dependiendo de qué tan profunda sea, recibe la luz del sol. En conjunto estas son las condiciones que favorecen el crecimiento del fitoplancton. Sin embargo, una capa de mezcla superficial tiene menos volumen, y por lo tanto puede contener menos nutrientes que una capa más profunda mixta.
"El fitoplancton puede quedarse sin nutrientes", dijo Rousseaux, que es lo que observaron en los niveles de nutrientes esenciales para las diatomeas reportados por el modelo. Por qué la capa de mezcla es menos profunda todavía es incierto. Una posibilidad son los cambios en los vientos, que causan alguna de las agitaciones, dijo.
La disminución de diatomeas, mientras es significativa estadísticamente, no es grave, dijo Rousseaux. Pero es algo que vigilar en el futuro a medida que cambian las condiciones oceánicas, ya sea debido a la variación natural o al cambio climático.
Se puede leer el artículo aquí (archivo PDF) o en Global Biogeochemical Cycles.
