Los microbios bombean más CO2 al aire por el calentamiento de los océanos

  • Cuando el plancton muere, se hunde, llevándose el carbono. Una parte de esta lluvia orgánica terminará atrapada en las profundidades del océano, aislada de la atmósfera durante siglos.

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Los océanos del mundo absorben aproximadamente una cuarta parte del dióxido de carbono del que los humanos bombean al aire cada año, lo que constituye un poderoso freno para el efecto invernadero. Además de los procesos puramente físicos y químicos, una gran parte es absorbida por el plancton fotosintético, ya que incorporan carbono en sus cuerpos.

Cuando el plancton muere, se hunde, llevándose el carbono. Una parte de esta lluvia orgánica terminará atrapada en las profundidades del océano, aislada de la atmósfera durante siglos. Antes de que muchos de los restos lleguen muy lejos, son consumidos por bacterias aeróbicas. Esas bacterias respiran al tomar oxígeno y expulsar dióxido de carbono. Gran parte de ese CO2 regenerado termina de nuevo en el aire.

Los microbios bombean más CO2 al aire por el calentamiento de los océanos

Un nuevo trabajo sugiere que la regeneración de CO2 puede acelerarse en muchas regiones del mundo a medida que los océanos se calientan con el cambio climático. Esto, a su vez, puede reducir la capacidad de los océanos profundos para mantener el carbono bajo llave. El estudio, publicado en 'Proceedings of the National Academy of Sciences', muestra que, en muchos casos, las bacterias consumen más plancton a profundidades menores de lo que se creía anteriormente, y que las condiciones en las que lo hacen se propagarán a medida que aumenta la temperatura del agua.

"Los resultados nos dicen que el calentamiento causará un reciclaje más rápido del carbono en muchas áreas, y eso significa que llegará menos carbono a las profundidades del océano y se almacenará allí", apunta el coautor del estudio Robert Anderson, oceanógrafo del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos.

Los científicos creen que el plancton produce alrededor de 40.000 millones a 50.000 millones de toneladas de carbono orgánico sólido cada año. Estiman que, dependiendo de la región y las condiciones, entre 8.000 y 10.000 millones de toneladas logran hundirse fuera de la superficie del océano hacia mayores profundidades, más allá de los 100 metros, sin ser devoradas por bacterias. Sin embargo, los científicos han tenido una mala comprensión de las profundidades a las que se respira el CO2 y, en consecuencia, de la velocidad a la que se devuelve a la atmósfera. El nuevo estudio se centró en esta cuestión, con resultados sorprendentes.

Utilizando los datos de un crucero de investigación del 2013 a Perú desde Tahití, los científicos analizaron dos regiones distintas: las aguas altamente productivas y ricas en nutrientes de América del Sur, y las aguas en gran parte infértiles que giran lentamente en el océano central debajo del ecuador en un conjunto de las corrientes conocidas como el Giro del Pacífico Sur. Para medir cómo se hunden las partículas orgánicas profundas, muchos estudios oceanográficos utilizan dispositivos relativamente primitivos que atrapan pasivamente las partículas a medida que se hunden.

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Sin embargo, estos dispositivos solo pueden recopilar una cantidad limitada de datos a lo largo de las vastas distancias y profundidades del océano. Para el nuevo estudio, los científicos en cambio bombearon grandes cantidades de agua de mar a diferentes profundidades y la tamizaron. Así, aislaron partículas de carbono orgánico e isótopos del elemento torio, que juntos les permitieron calcular la cantidad de carbono que se hunde a través de cada profundidad que muestrearon. Este procedimiento produce muchos más datos que los métodos tradicionales.

En la zona fértil, el oxígeno se consume rápidamente cerca de la superficie, a medida que las bacterias y otros organismos engullen la materia orgánica. A una profundidad de unos 150 metros, el contenido de oxígeno alcanza casi cero, lo que detiene la actividad aeróbica. Una vez que el material orgánico alcanza esta capa, llamada zona mínima de oxígeno (OMZ), puede hundirse sin tocar hasta el océano más profundo. La OMZ, por lo tanto, forma una especie de tapa protectora sobre cualquier materia orgánica que se hunde más allá de ella.

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En las profundidades, los niveles de oxígeno vuelven a aumentar y las bacterias aeróbicas pueden volver al trabajo; sin embargo, llevará siglos que cualquier CO2 producido tan lejos vuelva al aire a través de corrientes de surgencia. Hasta ahora, muchos científicos han pensado que gran parte de la materia orgánica producida cerca de la superficie lo hace a través de la OMZ y, por lo tanto, la mayor parte de la regeneración de CO2 tendría lugar en las profundidades del océano. Sin embargo, las mediciones de los investigadores sugirieron que en realidad solo un 15 por ciento llega tan lejos; el resto se convierte de nuevo a CO2 por encima de la OMZ.

Regeneración cerca de la superficie más cálida

"La gente no creía que se estuviera produciendo mucha regeneración en la zona menos profunda --señala el autor principal del estudio, Frank Pavia, estudiante graduado de Lamont-Doherty--. El hecho de que esté sucediendo demuestra que el modelo no funciona totalmente de la manera en que pensamos que lo hizo". Esto es importante porque los científicos proyectan que a medida que los océanos se calientan, las OMZ se extenderán horizontalmente sobre áreas más amplias, y verticalmente, hacia la superficie.

Bajo el paradigma convencional, esto permitiría que más materia orgánica llegue al océano profundo para quedar atrapada allí. Sin embargo, el nuevo estudio sugiere que a medida que se diseminan las OMZ, también lo hará la regeneración vigorosa de CO2 por encima de ellas. Esto contrarrestaría cualquier incremento de la captura de materia orgánica debajo de la OMZ. El descubrimiento implica que la propagación de las OMZ podría no ser tan beneficiosa como se pensaba anteriormente. Al menos no para el almacenamiento de carbono; las OMZ son dañinas, ya que matan gran parte de la vida marina en lo que ahora son áreas de pesca importantes.

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Más lejos, en el Giro del Pacífico Sur, los resultados fueron menos ambiguos. Hay menos actividad biológica aquí que por encima de las OMZ debido a la falta de nutrientes, e investigaciones anteriores que utilizan trampas de sedimentos han sugerido que gran parte de la materia orgánica que se forma en la superficie se hunde hasta las profundidades frías. Allí se produce algo de regeneración de CO2, pero llevaría siglos para que el gas vuelva a aparecer. Sin embargo, el nuevo estudio encontró lo contrario: hay mucha más regeneración cerca de la superficie más cálida que lo que algunos estudios estimaron anteriormente.

Esto es importante porque, al igual que las zonas OMZ, se proyecta que el Giro del Pacífico Sur y sistemas actuales similares en otras partes de los océanos crecerán a medida que se calienten. Los giros dividirán estas regiones en capas estratificadas de aguas más cálidas en las aguas superiores y más frías abajo. Y esto es debido a que, según el estudio, se generará tanta regeneración de CO2 en las aguas cálidas y poco profundas, y más CO2 terminará regresando al aire en regiones más amplias. Y a diferencia de debajo de las OMZ en la costa más cercana, "no hay un efecto de contrapeso en los giros", dice Anderson.

"La historia con los giros es que, en áreas extensas del océano, el almacenamiento de carbono será menos eficiente", añade. Hay otros cuatro giros importantes: el Pacífico norte, el Atlántico sur y norte y el Océano Índico. Los investigadores señalan que los procesos que estudiaron son solo una parte del ciclo del carbono del océano. Las reacciones físicas y químicas independientes de la biología son responsables de gran parte del intercambio de carbono entre la atmósfera y los océanos, y estos procesos podrían interactuar con la biología de manera compleja e impredecible. "Este [estudio] nos da información que no teníamos antes, que podemos implementar en futuros modelos para hacer mejores estimaciones", dice Pavia.

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