El Océano Antártico juega un papel importante en la modulación de la tasa del cambio climático, absorbiendo aproximadamente el 40 % de la cantidad total de emisiones de dióxido de carbono causadas por el hombre y entre el 60 y el 90 % del exceso de calor que los gases de efecto invernadero atrapan en la atmósfera. Comprender cómo el Océano Austral absorbe el dióxido de carbono es una prioridad para la oceanografía, pero las condiciones remotas y extremas del Océano Austral desafían la capacidad de los científicos para caracterizar con precisión cómo circula el carbono a través del océano y la atmósfera.
nuevo estudio Publicado el 26 de abril en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, identifica aspectos clave de los procesos biológicos que afectan el sumidero de carbono en el Océano Austral. La ‘bomba biológica’, mediante la cual los organismos en la superficie utilizan el carbono y lo transportan a las profundidades del océano, lejos del contacto con la atmósfera, es un proceso crítico en el ciclo del carbono del océano.
El primer autor, Yibin Huang, trabajó en el estudio como investigador postdoctoral en oceanografía en UC Santa Cruz, junto con el autor correspondiente Andrea Fassbender, científico investigador en el Laboratorio Ambiental Marino del Pacífico de NOAA y profesor asistente de oceanografía en UCSD, California, y es coautor Seth Buchinsky de la Universidad de Hawái en Manoa.
Los investigadores examinaron los datos recopilados de más de 60 flotadores autoperfilados durante un período de 10 años para determinar por primera vez el papel que desempeña el diminuto fitoplancton en la creación de diferentes tipos de carbono biosintético. Cada tipo de biocarbono tiene un impacto diferente en la exportación de carbono y en el intercambio de dióxido de carbono entre la atmósfera y los océanos.
Comprender el ciclo del carbono en el Océano Austral es fundamental porque un cambio en la velocidad a la que se almacena el carbono vital en las aguas oceánicas podría dar como resultado que quede más dióxido de carbono en la atmósfera, lo que podría afectar la velocidad del cambio climático.
El monitoreo simultáneo de los tres tipos diferentes de carbono producido por la actividad biológica ha planteado un problema de larga data para los oceanógrafos, dijo Huang, quien ahora trabaja en el Laboratorio Ambiental Marino del Pacífico de la NOAA en Seattle. Los tres tipos de carbono (carbono inorgánico en partículas, carbono orgánico molecular y carbono orgánico disuelto) interactúan en un conjunto complejo de relaciones equilibradas que determinan cuánto carbono absorbe el océano y cuánto carbono se libera a la atmósfera. Dijo que debido a la complejidad de los métodos tradicionales para medir la cantidad de carbono intercambiado entre tipos de carbono durante un período de tiempo específico, los científicos tienden a tratar la producción total de carbono como una caja negra.
«Nuestro estudio aplica un método desarrollado recientemente para estimar de manera rentable la producción y exportación de distintos sumideros de carbono biosintéticos a escala de cuencas oceánicas para monitorear cómo funcionan los ecosistemas marinos y responden al cambio climático futuro», dijo Huang.
En el Océano Austral por debajo de los 35°S de latitud, la interacción de los procesos físicos y biológicos da forma a la bioquímica regional e influye en el océano interior global. El afloramiento de las aguas predominantes al sur de la Corriente Antártica en la Antártida pone en contacto con la atmósfera aguas más profundas ricas en carbono inorgánico disuelto. Las aguas profundas también son ricas en nutrientes que alimentan la actividad biológica que alcanza su punto máximo durante la primavera y el verano. El fitoplancton consume carbono inorgánico disuelto, que algunas especies utilizan para fabricar sus exoesqueletos, que luego transportan a las profundidades cuando mueren.
Si bien el plancton prospera en esta agua rica y fría, no puede aprovechar al máximo los nutrientes disponibles y el carbono inorgánico disuelto que sale a la superficie durante el flujo. Parte del carbono inorgánico disuelto se vierte a la atmósfera localmente. Los nutrientes no utilizados son luego transportados hacia el ecuador por la circulación oceánica generalizada, alimentando una gran parte de la producción biológica en los trópicos y subtrópicos. El patrón estacional del ciclo del carbono en el Océano Austral también está determinado por la desaceleración del crecimiento del fitoplancton durante el invierno.
El nuevo artículo se centra en determinar cuánto carbono inorgánico disuelto utilizan estos microorganismos y cómo el proceso natural de exportación de carbono influye en el intercambio moderno de dióxido de carbono entre la atmósfera y el mar.
Los investigadores encontraron que la producción de carbono orgánico captura casi 3 mil millones de toneladas de carbono al año, que es aproximadamente una cuarta parte de todas las emisiones humanas, mientras que la producción de carbono inorgánico a partir de partículas reduce la absorción de dióxido de carbono en aproximadamente 270 millones de toneladas al año. Las diferencias en la cantidad de cada tipo de carbono producido de norte a sur a través del Océano Antártico influyen en cómo la bomba biológica afecta el intercambio local de dióxido de carbono entre el aire y el mar.
Los científicos dijeron que si la cantidad de carbono fijada por este fitoplancton disminuyera en un 30%, el Océano Antártico liberaría dióxido de carbono en lugar de absorberlo.
Fassbender dijo que el importante papel que juega el fitoplancton en el sumidero de carbono moderno en el Océano Antártico indica que comprender la variación anual en la producción de carbono biótico es clave para comprender el sumidero de carbono general en el Océano Antártico.
«La ampliación de las observaciones continuas durante todo el año de las boyas de perfiles biogeoquímicos serviría como una forma rentable de monitorear la bomba biológica en todo el Océano Austral y en todo el mundo», dijo.
El estudio fue apoyado principalmente por una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias de la Universidad de California, Santa Cruz.
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