El campamento de campo Black and Bloom se estableció en la superficie de la capa de hielo de Groenlandia aproximadamente a 35 km tierra adentro desde el margen suroeste de la capa de hielo. Observe el hielo descolorido (oscuro) en la imagen impulsado por comunidades biológicas. Las grandes carpas de cúpula son la carpa de la ciencia y el comedor, con carpas más pequeñas, las carpas personales para los miembros del equipo que pasaron alrededor de cuatro semanas acampando en el hielo en 2016 y 2017. Crédito:Dra. Jenine McCutcheon
Una nueva investigación dirigida por científicos de la Universidad de Bristol ha revelado nuevos conocimientos sobre cómo las algas microscópicas que prosperan a lo largo del borde de la capa de hielo de Groenlandia provocan un oscurecimiento generalizado.
Este oscurecimiento es de vital importancia ya que el hielo más oscuro absorbe más energía de la luz solar y se derrite más rápido. acelerando el derretimiento general del hielo, que es el mayor contribuyente al aumento global del nivel del mar.
Algas microscópicas extremófilas, o las llamadas 'algas glaciares', pueden vivir en los pocos centímetros superiores de hielo en la superficie de los glaciares y las capas de hielo y pueden formar floraciones generalizadas durante la temporada de deshielo del verano.
Las floraciones de algas glaciares en la capa de hielo de Groenlandia son tan extensas que se cree que su presencia en la superficie del hielo es responsable del oscurecimiento generalizado a lo largo del margen occidental de la capa de hielo conocida como la 'zona oscura' que ha aparecido en las observaciones satelitales durante las últimas dos décadas. .
El vínculo entre el oscurecimiento de la capa de hielo y la proliferación de algas glaciares ya había sido respaldado por modelos y observaciones de campo. pero aún se desconoce exactamente cómo o por qué las algas provocan un oscurecimiento generalizado.
Usando observaciones de campo detalladas, muestreo, experimentación y modelado, el equipo dirigido por Bristol, como parte del Proyecto Black and Bloom financiado por NERC, han demostrado cómo las algas de los glaciares regulan la energía dentro de sus células para equilibrar sus requisitos de fotosíntesis y crecimiento con el entorno de luz y temperatura extremas de la capa de hielo de Groenlandia y cómo se optimizan para oscurecer y derretir el hielo.
Hielo superficial de la capa de hielo de Groenlandia dentro de la "zona oscura" que se extiende a lo largo del margen occidental de la capa de hielo. La decoloración púrpura / marrón del hielo es provocada por una floración de "algas glaciares" microscópicas que producen un pigmento "protector solar" especializado para protegerse del exceso de luz solar y las bajas temperaturas que caracterizan este entorno. Crédito:Dr. Chris Williamson
El estudio, publicado en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , revela cómo las algas de los glaciares producen un pigmento fenólico único de "protección solar" con un contenido celular 11 veces superior al de la clorofila-a (normalmente el pigmento más abundante en las microalgas verdes).
Este pigmento fenólico sirve para capturar y absorber la mayor parte de la intensa luz solar que reciben las algas donde viven en la superficie de la capa de hielo. protegiendo los cloroplastos de las algas, que se encuentran debajo de las vacuolas llenas de este pigmento, de radiación ultravioleta y visible excesiva.
La energía que es absorbida por este pigmento de protección solar está posteriormente disponible para la célula como calor para la generación de masa fundida, un mecanismo increíblemente inteligente para las algas que viven en un mundo helado. donde el acceso al agua líquida es una limitación importante para el crecimiento y la supervivencia.
Esta pigmentación protege las células de la luz solar excesiva, pero también aprovecha la energía para la generación de masa fundida próxima a la célula, proporcionando acceso a agua líquida y nutrientes disueltos críticos para la vida.
Desafortunadamente, Esta gran producción de pigmento es también una de las razones por las que la capa de hielo de Groenlandia se oscurece de manera tan significativa durante las temporadas de deshielo de verano. cuando las algas de los glaciares alcanzan abundancia de floración (alrededor de 10, 000 células por mililitro de agua derretida) en la superficie del hielo, impulsando un aumento aproximado del diez por ciento en la superficie fundida.
Imagen de satélite compuesta Sentinel-2 RGB del hielo del suroeste de Groenlandia, donde el equipo de Black and Bloom ha estado estudiando las floraciones de algas glaciares durante los últimos 4 años. Observe la llamativa "zona oscura" que corre de arriba a abajo (de norte a sur) a lo largo del margen de la capa de hielo. Este oscurecimiento se debe principalmente a las floraciones muy pigmentadas de algas glaciares dentro del hielo de la superficie en esta ubicación durante las temporadas de deshielo de verano. lo que a su vez mejora significativamente el derretimiento del hielo superficial de la capa de hielo. Crédito:Dr. Joseph Cook
El autor principal del estudio, Dr. Chris Williamson del Centro de Glaciología de Bristol de la Universidad de Bristol y la Facultad de Ciencias Geográficas, dijo:"Los ecosistemas permanentemente fríos constituyen más del 70 por ciento de la biosfera de la Tierra, aunque sabemos muy poco sobre los microorganismos que pueden prosperar en estos ambientes extremos.
"Nuestro trabajo ha proporcionado una visión novedosa de la ecología y fisiología de las microalgas extremófilas que viven en las superficies de los glaciares y las capas de hielo, demostrando cómo la vida puede prosperar en estos entornos helados extremos.
"Este trabajo tiene importantes aplicaciones aplicadas para estudios del balance de masa (derretimiento versus crecimiento) de los sistemas de glaciares y capas de hielo, permitiendo la incorporación de tales efectos de 'albedo biológico' en los cálculos de reflectancia (oscurecimiento) y fusión de la superficie de la capa de hielo ".
Después de cuantificar el conjunto completo de pigmentos producidos por las algas de los glaciares y modelar su crecimiento en la superficie de la capa de hielo de Groenlandia, El siguiente paso del equipo es incorporar todos estos 'efectos biológicos' en modelos más grandes del balance de masa de la capa de hielo de Groenlandia para predecir su contribución general al derretimiento de la capa de hielo y al aumento global del nivel del mar.
