Respiraderos hidrotermales del océano profundo alimentan las masivas floraciones de fitoplancton

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respiradero hidrotermal

Pueden afectar más de lo que se pensaba la vida cerca de la superficie del océano y al ciclo global del carbono

Investigadores de la Universidad de Stanford dicen que han encontrado una "carretera acuática" que permite que los nutrientes del vientre de la Tierra se extiendan hacia las aguas superficiales de la costa de la Antártida y estimulen el explosivo crecimiento de algas microscópicas del océano.

Su estudio, publicado el 5 de junio en la revista Nature Communications, sugiere que los respiraderos hidrotermales (aberturas en el lecho marino de las que brota un chorro de agua caliente y rica en minerales) pueden afectar más de lo que se pensaba la vida cerca de la superficie del océano y al ciclo global del carbono.

Mathieu Ardyna, un académico postdoctoral y autor principal del estudio, dijo que la investigación proporciona la primera evidencia observada de que el hierro de las profundidades del Océano Austral convierte las aguas superficiales normalmente anémicas en puntos calientes para el fitoplancton, las diminutas criaturas que sostienen la red alimenticia marina, extrayendo el dióxido de carbono que atrapa el calor del aire y produciendo una gran cantidad del oxígeno que respiramos.

"Nuestro estudio muestra que el hierro de las fuentes hidrotermales puede acumularse, viajar a través de cientos de millas de mar abierto y permitir que el fitoplancton prospere en algunos lugares muy inesperados", dijo ArdynaArdyna.

fitoplanctonKevin Arrigo, profesor de ciencia del sistema de la Tierra y autor principal del artículo, dijo que los hallazgos son "importantes porque muestran cuán íntimamente pueden estar relacionadas las profundidades y la superficie del océano".

Misteriosas floraciones

El fitoplancton necesita hierro para prosperar, y eso limita su abundancia en vastas franjas del océano donde son bajas las concentraciones de nutrientes. Pero cuando las condiciones son las adecuadas, el fitoplancton también puede crecer de manera explosiva, floreciendo a lo ancho de miles de kilómetros cuadrados en cuestión de días.

Eso es lo que Ardyna observó recientemente al comprobar los datos registrados en 2014 y 2015 en el Océano Austral por una flota de robots flotantes equipados con sensores ópticos. En más de 2.000 kilómetros de la costa de la Antártida y 2.300 del continente africano, surgieron dos floraciones inesperadamente grandes en un área conocida por una grave escasez de hierro y bajas concentraciones de clorofila, un indicador de las poblaciones de fitoplancton.

Las floraciones masivas en esta región solo podrían ser posibles con la presencia de hierro. Ardyna y Arrigo descartaron rápidamente las fuentes más comunes del océano, incluidas las plataformas continentales, el hielo marino derretido y el polvo atmosférico, que estaban demasiado lejos como para tener mucha influencia.

Eso los llevó a sospechar que el nutriente debía estar brotando desde abajo, posiblemente desde una serie de conductos hidrotermales que salpican una cresta en el océano medio a 750 millas de donde habían aparecido inexplicablemente las masivas floraciones. Para ayudar a probar su hipótesis, reclutaron un equipo internacional de colaboradores especializados en diversos aspectos de la oceanografía y el modelado.

"Hace mucho tiempo que se sabe que los respiraderos hidrotermales crean oasis únicos y profundos de vida", dijo Ardyna. Hasta hace poco, los científicos generalmente creían que los efectos nutritivos seguían siendo bastante locales. Pero una creciente cantidad de evidencia proveniente de simulaciones por computadora de la dinámica del océano, que han dado a entender que el hierro y otros elementos que sustentan la vida arrojados por respiraderos hidrotermales pueden de hecho alimentar las floraciones planctónicas en áreas mucho más amplias.

Sin embargo, han faltado mediciones directas.

floraciones de fitoplancton en la Antártida

En el Océano Austral, esto se debe en parte a la remota ubicación, el frío extremo y los encrespados mares, que hacen que sea difícil estudiar de cerca o recopilar datos precisos. "Los sensores tienen que estar en el lugar correcto en el momento adecuado para ver estas floraciones", dijo Ardyna. "Los satélites pueden subestimar la intensidad o perderlas por completo debido a la mala cobertura o la fuerte mezcla de la columna de agua, que empuja el fitoplancton hacia abajo demasiado profundo para que lo vean los satélites".

Pistas del espacio y robots flotantes

Para rastrear el flujo de partículas de los respiraderos en la cordillera del océano medio, los científicos analizaron datos de satélites que miden clorofilaclorofila y de boyas autónomas cargadas de sensores conocidas como flotadores Argo. A medida que se sumergen y se desplazan a lo largo de las corrientes oceánicas, algunas de estas boyas detectan clorofila y otros proxies para la biomasa de fitoplancton. "Los flotadores nos proporcionan datos valiosos y únicos, que cubren una gran parte de la columna de agua hasta 1.000 metros de profundidad durante todo un ciclo anual", dijo Ardyna.

boya Argo

Los científicos no pudieron medir directamente el hierro en el agua, sino que analizaron las mediciones del helio recolectado por los cruceros científicos en los años noventa, detectando la presencia de señales de helio en aguas influenciadas por respiraderos hidrotermales, que canalizan grandes cantidades de helio primordial desde debajo de la corteza terrestre.

Los datos de clorofila, fitoplancton y helio sugieren que en la Antártida una poderosa corriente circundante toma nutrientes que se elevan de los respiraderos. Dos turbulentas ramas y de rápido movimiento de la corriente transportan los nutrientes hacia el este durante uno o dos meses antes de servirlos como un banquete para el desnutrido fitoplancton.

Junto con la llegada del sol de primavera que el fitoplancton necesita para la fotosíntesis, el suministro desencadena una masiva floración que probablemente puede absorber y almacenar cantidades significativas de carbono de la atmósfera, dijo Arrigo, quien también es Profesor Donald y Donald M. Steel en Ciencias de la Tierra.

Con el tiempo, las floraciones se desplazan hacia el este hacia la corriente que circula alrededor de la Antártida y se desvanecen a medida que las criaturas marinas los devoran. "Sospechamos que estos hotspots se consumen o se exportan a aguas profundas", dijo Ardyna.

Cada floración dura poco más de un mes, pero es probable que los mecanismos que las activan sean más comunes en el océano global de lo que los científicos sospechaban anteriormente.

"Los respiraderos hidrotermales están dispersos por todo el fondo del océano", dijo Ardyna. Conocer las rutas que llevan sus nutrientes a las aguas superficiales ayudará a los investigadores a realizar cálculos más precisos sobre el flujo de carbono en los océanos del mundo. "Queda mucho por hacer para revelar otros potenciales puntos de acceso y cuantificar cómo este mecanismo está alterando el ciclo del carbono".

Artículo científico: Hydrothermal vents trigger massive phytoplankton blooms in the Southern Ocean

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