Un estudio frente a la isla canadiense de Qikiqtaruk halló que los microorganismos transforman en gases cerca del 10 % del carbono orgánico depositado en los sedimentos.
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Eduardo Schmitz
La mayor parte del carbono del permafrost que alcanza el fondo marino frente a Qikiqtaruk, también conocida como isla Herschel, en el Ártico canadiense, permanece almacenada en los sedimentos en lugar de volver rápidamente a la atmósfera como gas de efecto invernadero.
Investigadores del Instituto Alfred Wegener y del centro MARUM de Ciencias Ambientales Marinas de la Universidad de Bremen analizaron núcleos de sedimentos costeros y calcularon que los microorganismos convierten en gases cerca del 10 % del carbono orgánico acumulado. La fracción restante queda retenida en el lecho marino.
Los resultados, publicados en Nature Geoscience, ofrecen una primera cuantificación local de un proceso que permanecía poco definido: qué ocurre con el carbono antiguo después de que el deshielo y la erosión lo trasladan desde las costas congeladas hacia el océano.
El Ártico almacena enormes reservas de carbono
Los ecosistemas terrestres de permafrost ártico contienen alrededor de 1.300 gigatoneladas de carbono orgánico procedente de materiales como antiguos restos vegetales. Los sedimentos de océanos y deltas fluviales almacenan otras 400 gigatoneladas.
Estas reservas permanecieron protegidas durante largos periodos por las bajas temperaturas. El calentamiento acelerado del Ártico está descongelando el suelo y aumentando la erosión de costas formadas por permafrost, lo que permite movilizar parte de la materia orgánica.
El carbono liberado puede llegar al océano a través de los ríos, las aguas subterráneas y el derrumbe de terrenos costeros. Una investigación anterior mostró que las aguas subterráneas del Ártico transportan cantidades importantes de carbono hacia el mar, pese a representar una fracción reducida del flujo de agua.
Manuel Ruben, investigador del Instituto Alfred Wegener y autor principal del nuevo estudio, indicó que hasta 0,02 gigatoneladas de carbono pueden entrar cada año en el océano Ártico desde el permafrost. Las proyecciones citadas por el equipo señalan que ese flujo podría aumentar entre un 70 % y un 150 % para 2100.
Los sedimentos conservaron medio siglo de depósitos
Para seguir el recorrido del carbono desde la costa hasta el lecho marino, los científicos extrajeron núcleos de sedimentos a diferentes distancias de Qikiqtaruk. Las muestras contenían depósitos acumulados durante aproximadamente 50 años.
Los núcleos permitieron examinar cuánto material terrestre se depositó, con qué rapidez quedó enterrado y qué proporción fue transformada posteriormente por microorganismos. El equipo estudió además el agua atrapada en pequeños espacios entre las partículas del sedimento, conocida como agua intersticial.
Cuando los microorganismos degradan materia orgánica producen carbono inorgánico disuelto, incluido el procedente del dióxido de carbono generado durante su metabolismo. Medir su acumulación en el agua intersticial permite estimar la cantidad de material que fue procesado.
El análisis mostró que una fracción relativamente pequeña del carbono depositado entró en el ciclo activo. Alrededor del 10 % fue convertido en gases capaces de ascender hacia el agua y, potencialmente, llegar a la atmósfera.
El resultado no contradice que los microbios activados por el deshielo pueden liberar gases de efecto invernadero. Indica que, en los sedimentos marinos estudiados, esos organismos procesaron preferentemente otra fuente de alimento.
Los microbios prefieren carbono marino reciente
Los científicos utilizaron los isótopos de carbono-13 y carbono-14 para diferenciar el origen y la antigüedad de la materia consumida por los microorganismos. Estas variantes del carbono funcionan como indicadores químicos dentro de los sedimentos.
El carbono-13 ayudó a establecer si el material degradado procedía de fuentes terrestres o marinas. El carbono-14 permitió distinguir entre el carbono antiguo liberado por el permafrost y el material reciente proveniente, por ejemplo, de restos de algas.
La comparación reveló que las bacterias presentes en el sedimento prefieren el carbono marino fresco sobre el carbono terrestre antiguo. Gesine Mollenhauer, geoquímica del Instituto Alfred Wegener, describió a estos microorganismos como consumidores selectivos que encuentran más accesible la materia orgánica reciente.
Esa preferencia ayuda a explicar por qué tanto carbono procedente del permafrost queda enterrado en lugar de transformarse inmediatamente en dióxido de carbono u otros gases. La antigüedad y composición del material pueden hacerlo menos aprovechable para las comunidades microbianas del fondo.
La capacidad de los microbios para degradar reservas congeladas depende de las condiciones ambientales y de las características químicas de la materia orgánica. Investigaciones sobre los microorganismos de los suelos árticos han mostrado que algunas comunidades producen enzimas capaces de procesar carbono incluso a bajas temperaturas.
El resultado no elimina el riesgo climático
Los autores advierten que el hallazgo corresponde a una zona costera concreta y no permite concluir que todo el carbono movilizado por el permafrost quede almacenado en los fondos del Ártico. Las costas, ríos, plataformas continentales y comunidades microbianas varían considerablemente entre regiones.
Parte del material también puede descomponerse durante su traslado, antes de alcanzar el lugar donde se tomaron los núcleos. Si el carbono ya fue transformado en la costa, en un río o en la columna de agua, no aparecería como materia orgánica antigua dentro de los sedimentos analizados.
El estudio cuantifica principalmente el destino del carbono que llegó al fondo marino y quedó depositado allí. No mide por sí solo todas las emisiones producidas durante el recorrido desde el suelo congelado hasta el mar.
El deshielo mantiene además otras consecuencias ambientales. En algunas cuencas, la degradación del permafrost está volviendo ácidos los arroyos y movilizando metales, con posibles efectos sobre los ecosistemas acuáticos y las comunidades locales.
La erosión costera modifica la vida marina
El transporte de sedimentos y carbono desde la tierra también cambia la biogeoquímica de las aguas costeras. Las partículas desprendidas enturbian el agua, mientras los compuestos orgánicos disueltos pueden oscurecerla y reducir la penetración de la luz.
Las algas microscópicas necesitan luz para producir biomasa y oxígeno mediante fotosíntesis. Si la turbidez limita esa actividad, puede modificarse la productividad primaria que sostiene posteriormente a peces, crustáceos, focas y otras formas de vida.
Estas alteraciones poseen relevancia directa para las poblaciones del Ártico que dependen de los recursos marinos. Un cambio en la disponibilidad de luz, nutrientes o alimento puede propagarse por la red trófica y afectar la pesca y la seguridad alimentaria.
El deshielo del permafrost también amenaza asentamientos e infraestructura. Un estudio anterior advirtió que hasta tres millones de habitantes del Ártico están expuestos a sus efectos, incluidos cambios del terreno, erosión y daños a edificios y vías de transporte.
La campaña Arctic Pulse ampliará las mediciones
Los investigadores planean profundizar el estudio de estas conexiones durante la campaña internacional Arctic Pulse, prevista para 2027. El programa combinará mediciones realizadas desde el rompehielos de investigación Polarstern, aeronaves científicas y estaciones terrestres.
El objetivo será observar de manera coordinada cómo el cambio ambiental rápido modifica los ecosistemas árticos y el intercambio de carbono entre tierra, océano y atmósfera.
Los nuevos datos ayudarán a determinar si el patrón observado en Qikiqtaruk se repite en otros sectores y qué proporción del carbono se degrada antes de llegar al fondo. También permitirán mejorar la representación del permafrost costero en los modelos climáticos.
El estudio reduce una incertidumbre al demostrar que los sedimentos marinos pueden inmovilizar una parte considerable del carbono terrestre que reciben. Al mismo tiempo, confirma la necesidad de seguir todo el recorrido del material, porque su destino climático depende de lo que ocurre en el suelo, la costa, el agua y el lecho marino.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Nature Geoscience
