Frente a las costas heladas de la Antártida cada primavera, se desarrolla una explosión de vida que es tan grande que es visible desde el espacio. A medida que las aguas ricas en hierro se elevan desde abajo, la superficie del Océano Austral se arremolina con nubes psicodélicas de fitoplancton verde brillante, plantas unicelulares que absorben carbono de la atmósfera y forman la base de la cadena alimentaria al sustentar el krill, que se encuentra en convertirse en una importante fuente de alimento para peces, ballenas y pingüinos.
Ahora, un grupo de científicos dice que durante el último cuarto de siglo, esta floración estacional, un actor fundamental en los ecosistemas y el clima, podría estar en riesgo. El fitoplancton en el Océano Antártico está cada vez más privado de hierro, un componente básico de su maquinaria fotosintética, y hay señales de que su productividad podría estar disminuyendo. El descubrimiento, publicado hoy en Cienciaes una sorpresa, directamente contraria al aumento de la productividad que muchos modelos climáticos predijeron para el próximo siglo.
La velocidad aparente del cambio “es realmente alarmante”, dice Adrian Marchetti, oceanógrafo biológico de la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, que estudia el fitoplancton pero no participó directamente en la investigación. Una gran caída en el fitoplancton “realmente podría afectar el ciclo global del carbono”, agrega Alison Gray, oceanógrafa de la Universidad de Washington, Seattle, que estudia el carbono oceánico.
Los niveles de hierro en el océano, aunque se sabe que son un factor importante que limita la productividad del fitoplancton en el Océano Austral, son notoriamente difíciles de estudiar. Ni los sensores robóticos ni los barcos de investigación buscan rutinariamente el nutriente. Así que los científicos han comenzado recientemente a inferir sus niveles buscando señales de que el fitoplancton está lidiando con una escasez de hierro.
El nuevo estudio analizó la luz emitida por el fitoplancton en busca de signos de un proceso fisiológico llamado extinción no fotoquímica, en el que el fitoplancton lidia con una sobrecarga de luz solar liberando calor. La extinción es un indicador del estrés por hierro porque el fitoplancton privado del nutriente altera su fisiología de manera que lo hace más susceptible a la exposición a la luz. En datos de 194 viajes de buques de investigación a partir de 1996 y 47 flotadores cargados de sensores a la deriva a partir de 2015, los investigadores encontraron que la extinción aumentó en casi un 5% por año, cuando se ajustó a las variaciones en la exposición a la luz. La tendencia sugiere que durante las últimas 2 décadas, el fitoplancton está luchando cada vez más para obtener suficiente hierro, dice Tommy Ryan-Keogh, biogeoquímico del Observatorio del Clima y Carbono del Océano Austral del gobierno sudafricano y autor principal del estudio. Ciencia papel.
Ryan-Keogh y sus colaboradores también observaron la productividad del fitoplancton, utilizando imágenes satelitales de las floraciones de plancton y mediciones de flotadores oceánicos para rastrear los cambios a partir de 1998. Se basaron en modelos para convertir los datos en estimaciones de la productividad neta del fitoplancton, encontrando una pequeña pero disminución estadísticamente significativa de la productividad en el Océano Austral.
Incluso si la disminución es real, no es seguro que el hierro esté jugando un papel. Philip Boyd, un biogeoquímico de la Universidad de Tasmania que ha estudiado la dinámica del hierro en el Océano Antártico durante décadas, apunta a otros factores potenciales. Por ejemplo, los animales marinos podrían estar comiendo más fitoplancton. “Es un largo camino para conectar directamente el estrés del hierro con la producción primaria neta”, dice.
Tampoco está claro por qué el fitoplancton se enfrentaría a una escasez de hierro. Los modelos climáticos y oceánicos actuales predicen lo contrario: a medida que cambia el clima, los vientos en el Océano Antártico se desplazarán hacia el sur, provocando más afloramientos que traerán hierro desde las profundidades del océano hacia la superficie y alimentarán un estallido de productividad. Ryan-Keogh propone tres posibles razones por las que el fitoplancton podría estar quedándose sin hierro: la acidificación del océano debido al aumento de los niveles de dióxido de carbono podría dificultarles la absorción del nutriente, el aumento de la temperatura del océano podría estar acelerando su metabolismo y aumentando su hierro la demanda, o los cambios en la forma en que se mezclan las diferentes capas del océano podrían estar limitando el movimiento de aguas más profundas y ricas en hierro hacia la superficie. “Probarlos requerirá mucho trabajo de laboratorio”, dice Ryan-Keogh.
Desmenuzar lo que está sucediendo será importante no solo para comprender los cambios futuros en los ecosistemas del Océano Austral, sino también para predecir el destino del clima global. El Océano Austral es un importante sumidero de carbono; la mitad de toda la contaminación de carbono que se disuelve en el océano lo hace allí. Parte de ese carbono disuelto es absorbido por el fitoplancton y almacenado a medida que las plantas, o los organismos que se alimentan de ellas, mueren y se hunden hasta el fondo.
Alessandro Tagliabue, oceanógrafo de la Universidad de Liverpool que trabajó en el estudio, dice que la tendencia hacia la falta de hierro podría ser temporal. Pero también es posible que los modelos que predicen la abundancia futura estén tergiversando algo sobre el Océano Austral y los organismos que viven allí. “Necesitamos ver por qué los modelos no reproducen las tendencias actuales”, dice Tagliabue, quien se especializa en modelar procesos biogeoquímicos oceánicos.
Keith Moore, oceanógrafo de la Universidad de California, Irvine, que ha trabajado en una serie de modelos climáticos ampliamente utilizados, confía en que la tendencia será de corta duración. Aunque dice que el documento presenta un caso convincente a favor de un creciente déficit de hierro en el fitoplancton ahora, Moore espera que, tal como predicen los modelos, los vientos eventualmente se desplacen hacia el sur y la floración de fitoplancton sea más exuberante que nunca. “Lo que está sucediendo ahora puede ser demasiado sutil para que esos modelos lo capten”, dice.