Una nueva investigación dirigida por un científico de la Universidad Estatal de Oregon comienza a desentrañar el papel que juega el polvo en la nutrición de los ecosistemas oceánicos globales mientras ayuda a regular los niveles de dióxido de carbono atmosférico.
por la Universidad Estatal de Oregón
Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que el fitoplancton, que son organismos similares a plantas que viven en la parte superior del océano y son la base de la red alimentaria marina, dependen del polvo de fuentes terrestres para obtener nutrientes clave. Pero el alcance y la magnitud del impacto del polvo, que consiste en partículas de fuentes como el suelo que son levantadas por el viento e impactan el clima de la Tierra, han sido difíciles de estimar a nivel mundial.
«Esta es realmente la primera vez que se demuestra, utilizando el registro de observación moderno y a escala global, que los nutrientes transportados por el polvo que se deposita en el océano están creando una respuesta en la biología de la superficie del océano«, dijo Toby Westberry, un oceanógrafo del estado de Oregón y autor principal del artículo publicado en Science el 4 de mayo.
El océano juega un papel importante en el ciclo del carbono ; El dióxido de carbono de la atmósfera se disuelve en las aguas superficiales , donde el fitoplancton convierte el carbono en materia orgánica a través de la fotosíntesis. Parte de la materia orgánica recién formada se hunde desde la superficie del océano hasta las profundidades del mar, donde queda encerrada, una vía conocida como bomba biológica.
En el nuevo artículo, Westberry y otros científicos del estado de Oregón; Universidad de Maryland, condado de Baltimore; y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA estiman que la deposición de polvo respalda el 4,5% de la producción de exportación anual mundial, o sumidero, de carbono. La variación regional en esta contribución puede ser mucho mayor, acercándose al 20% al 40%, encontraron.
«Eso es importante porque es un camino para sacar el carbono de la atmósfera y bajarlo a las profundidades del océano «, dijo Westberry. «La bomba biológica es uno de los controles clave del dióxido de carbono atmosférico, que es un factor dominante que impulsa el calentamiento global y el cambio climático«.
En el océano, los nutrientes vitales para el crecimiento del fitoplancton se proporcionan en gran medida a través del movimiento físico de esos nutrientes desde las aguas profundas hasta la superficie, un proceso conocido como mezcla o afloramiento. Pero también se proporcionan algunos nutrientes a través del polvo atmosférico.
Hasta la fecha, la comprensión de la respuesta de los ecosistemas marinos naturales a los aportes atmosféricos se ha limitado a eventos singularmente grandes, como incendios forestales, erupciones volcánicas y tormentas de polvo extremas. De hecho, investigaciones anteriores de Westberry y otros examinaron las respuestas del ecosistema después de la erupción de 2008 en la isla Kasatochi en el suroeste de Alaska.
En el nuevo artículo, Westberry y Michael Behrenfeld, profesor del estado de Oregón en el Departamento de Botánica y Patología Vegetal, junto con científicos de la UMBC y la NASA, se basaron en esta investigación anterior para observar la respuesta del fitoplancton en todo el mundo.
Westberry y Behrenfeld centraron sus esfuerzos en el uso de datos satelitales para examinar los cambios en el color del océano después de la entrada de polvo. Las imágenes en color del océano se recopilan en todo el océano mundial todos los días e informan los cambios en la abundancia de fitoplancton y su salud general. Por ejemplo, el agua más verde generalmente corresponde a poblaciones de fitoplancton abundantes y saludables, mientras que las aguas más azules representan regiones donde el fitoplancton es escaso y, a menudo, desnutrido.
Los científicos de la UMBC y la NASA centraron sus esfuerzos en modelar el transporte y la deposición de polvo en la superficie del océano.
«Determinar cuánto polvo se deposita en el océano es difícil, porque gran parte de la deposición ocurre durante las tormentas cuando los satélites no pueden ver el polvo. Es por eso que recurrimos a un modelo», dijo Lorraine Remer de UMBC, profesora de investigación en Goddard Earth Sciences. Centro de Investigación y Tecnología II, consorcio liderado por la UMBC. El equipo de UMBC usó observaciones para confirmar un modelo global de la NASA antes de incorporar sus resultados al estudio.
Trabajando juntos, el equipo de investigación descubrió que la respuesta del fitoplancton a la deposición de polvo varía según la ubicación.
En las regiones oceánicas de baja latitud, la entrada de polvo se considera predominantemente como una mejora en la salud del fitoplancton, pero no en su abundancia. Por el contrario, el fitoplancton en aguas de latitudes más altas a menudo muestra una mejor salud y una mayor abundancia cuando se proporciona polvo. Este contraste refleja las diferentes relaciones entre el fitoplancton y los animales que los comen.
Los ambientes de latitudes más bajas tienden a ser más estables, lo que lleva a un estrecho equilibrio entre el crecimiento del fitoplancton y la depredación. Por lo tanto, cuando el polvo mejora la salud del fitoplancton o la tasa de crecimiento, esta nueva producción se consume rápidamente y se transfiere casi de inmediato a la cadena alimentaria.
En latitudes más altas, el vínculo entre el fitoplancton y sus depredadores es más débil debido a las condiciones ambientales en constante cambio. En consecuencia, cuando el polvo estimula el crecimiento del fitoplancton, los depredadores están un paso atrás y las poblaciones de fitoplancton exhiben una mejor salud y una mayor abundancia.
El equipo de investigación continúa esta investigación, aportando herramientas de modelado mejoradas y preparándose para datos satelitales más avanzados de la próxima misión satelital Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (PACE) de la NASA, algunos de los cuales serán recopilados por el UMBC diseñado y – instrumento HARP2 construido .
«El análisis actual demuestra respuestas biológicas oceánicas medibles a un enorme rango dinámico en las entradas atmosféricas», dijo Westberry. «Anticipamos que, a medida que el planeta continúa calentándose, este vínculo entre la atmósfera y los océanos cambiará».
Más información: TK Westberry, Nutrición atmosférica de los ecosistemas oceánicos globales, Science (2023). DOI: 10.1126/ciencia.abq5252 . www.science.org/doi/10.1126/science.abq5252
