Un estudio dirigido por investigadores de Oldenburg encuentra una nueva explicación para la acumulación de compuestos orgánicos en áreas marinas sin oxígeno. El efecto podría retroalimentar negativamente el clima en escalas de tiempo geológicas.

El Mar Negro es una masa de agua inusual:por debajo de una profundidad de 150 metros, la concentración de oxígeno disuelto se reduce a aproximadamente cero. lo que significa que las formas de vida superiores, como plantas y animales, no pueden existir en estas áreas. Al mismo tiempo, este mar semicerrado almacena cantidades comparativamente grandes de carbono orgánico. Un equipo de investigadores dirigido por el Dr. Gonzalo V. Gomez-Saez y la Dra. Jutta Niggemann del Instituto de Química y Biología del Medio Marino (ICBM) de la Universidad de Oldenburg ha presentado ahora una nueva hipótesis sobre por qué los compuestos orgánicos se acumulan en el profundidades del Mar Negro y otras aguas anóxicas (sin oxígeno) en la revista científica Avances de la ciencia .

Los investigadores postulan que las reacciones con sulfuro de hidrógeno juegan un papel importante en la estabilización de compuestos de carbono. "Este mecanismo aparentemente contribuye al hecho de que hay más del doble de carbono orgánico en las aguas del Mar Negro que en las áreas marinas ricas en oxígeno, ", dice Niggemann. Esto proporciona una retroalimentación negativa en el sistema climático que podría contrarrestar el calentamiento global durante períodos geológicos".

En el mar negro que cubre un área casi el doble del tamaño de Francia, condiciones que rara vez se encuentran en otras regiones marinas han prevalecido durante alrededor de 7, 000 años:la estratificación estable evita en gran medida la mezcla de aguas superficiales y profundas. El agua en los 150 metros superiores es baja en sal y rica en oxígeno, y proviene principalmente de ríos como el Danubio. Debajo de eso, hay una capa de agua salina de mayor densidad que desemboca en el Mar Negro desde el Mediterráneo a través del Bósforo. "Cuando abres una muestra de agua de las zonas más profundas del Mar Negro, el olor a huevos podridos casi te derriba, "Dice Niggemann. En la superficie, sin embargo, no hay indicios de que el Mar Negro sea una masa de agua estancada en la que, debido a la falta de oxígeno, las bacterias producen sulfuro de hidrógeno maloliente.

El sulfuro de hidrógeno reacciona con la materia orgánica disuelta.

Como muestra el nuevo estudio, esta molécula altamente reactiva se une a sustancias de un grupo diverso de materiales carbonosos que están presentes en cada litro de agua de mar. Estas sustancias se conocen como materia orgánica disuelta (DOM), una mezcla compleja de innumerables moléculas diferentes que son el producto de la materia orgánica descompuesta o de procesos metabólicos bacterianos. "Pudimos mostrar muy claramente que el sulfuro de hidrógeno reacciona con la materia orgánica extremadamente diluida directamente en el agua, "Niggemann explica. Los productos de la reacción son potencialmente más duraderos que los materiales de partida y, por lo tanto, se acumulan en el agua.

El equipo comparó muestras de agua de diferentes lugares del Mar Negro y otros mares y ríos. Utilizando varios métodos analíticos, incluido el espectrómetro de masas de ultra alta resolución del grupo de investigación de Geoquímica Marina de la Universidad de Oldenburg, los investigadores pudieron caracterizar en detalle la materia orgánica disuelta. Descubrieron que casi una quinta parte de las moléculas orgánicas en las áreas anóxicas del Mar Negro contenían azufre, significativamente más que en otros mares. Además, el equipo pudo establecer que una alta proporción de estos compuestos solo se encuentran en estas áreas, lo que lleva a los investigadores a concluir que los compuestos de azufre se forman allí a través de reacciones químicas en el agua sulfídica.

Retroalimentación negativa relevante en escalas de tiempo geológicas

Dado que se almacenan enormes cantidades de carbono en la materia orgánica disuelta, los océanos del mundo contienen aproximadamente tanto carbono orgánico disuelto como CO ₂ en la atmósfera de la Tierra, los resultados de este nuevo estudio también son relevantes para el clima. "El volumen de las aguas oceánicas sin oxígeno se cuadruplicó entre 1960 y 2010. En consecuencia, este mecanismo de almacenamiento de carbono basado en azufre podría influir en la química de los océanos en el futuro, "dice Gómez-Saez, el autor principal del estudio. Pero esta retroalimentación negativa es demasiado débil para tener un impacto notable en el cambio climático en las condiciones actuales. él añade. En la historia geológica, sin embargo, Ha habido varios períodos durante los cuales grandes áreas de los océanos tenían deficiencia de oxígeno. Durante estos períodos, este efecto podría haber contribuido a la eliminación a largo plazo de dióxido de carbono de la atmósfera.

Las muestras de agua del Mar Negro se tomaron durante una expedición con el buque de investigación Maria S. Merian. Además del equipo del ICBM, investigadores del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) en Bremerhaven, el MARUM — Centro de Ciencias Ambientales Marinas de la Universidad de Bremen, y el Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Bremen participaron en el estudio.