Recuperación de núcleos del fondo marino con el sumergible Jago. Debajo de la capa negra que es visible cerca de la superficie del sedimento, el sedimento está libre de oxígeno. Crédito:Jago-Team, Geomar Kiel
Las oscilaciones periódicas de las concentraciones de oxígeno en el fondo del agua pueden alterar las comunidades bentónicas y el almacenamiento de carbono durante décadas. revela un nuevo estudio publicado en Avances de la ciencia . Esto es particularmente relevante ya que las condiciones de bajo oxígeno están aumentando en los océanos del mundo.
El fondo marino juega un papel clave en los ciclos elementales globales. Sus habitantes consumen y reciclan materia orgánica hundiéndose hasta el fondo. Generalmente, solo una pequeña parte de ese material queda enterrada en el lecho marino. La parte del león es remineralizada por la vida del fondo marino, es decir, descompuesta y devuelta al ecosistema para la producción de nueva biomasa. Por lo tanto, el destino de este material en el lecho marino tiene un impacto crucial en el ciclo global de carbono y nutrientes y, Como consecuencia, productividad marina y nuestro clima.
Escasez temporal, almacenamiento a largo plazo
Los animales necesitan oxígeno para respirar. Por eso, la disminución del suministro de oxígeno del agua del fondo afecta negativamente la composición de la comunidad y la actividad de los sedimentos marinos. Hasta qué punto también determina la remineralización y, por lo tanto, las tasas de enterramiento de carbono siguen siendo controvertidas. Gerdhard Jessen del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, y un equipo internacional de investigadores revela en Science Advances que la disminución de las concentraciones de oxígeno en el agua del fondo influye significativamente en el almacenamiento de carbono en el fondo marino durante décadas. Este efecto ocurre antes de lo que se pensaba anteriormente y en áreas más grandes del fondo marino. Cuando el oxígeno se agota, sustancialmente menos materia orgánica se remineraliza y sustancialmente más se entierra. Y lo que queda enterrado permanece enterrado durante mucho tiempo. "La cantidad de materia orgánica que termina en el fondo marino aumenta a la mitad cuando el fondo marino tiene escasez de oxígeno periódicamente", dice Jessen. "Incluso los trozos sabrosos y fácilmente disponibles, como material de algas recién depositado, no se consumen ".
Influencia del oxígeno del agua del fondo en el ecosistema en la ruptura de la plataforma del noroeste de Crimea. Las condiciones óxicas estables (derecha) favorecen a numerosos animales, que airean el fondo marino. Las tasas de respiración de la fauna y los microorganismos aeróbicos son elevadas (zona amarilla / naranja). Al inicio de la hipoxia (medio), Las tasas de respiración caen y la falta de bioturbación favorece las comunidades y procesos microbianos anaeróbicos. En condiciones anóxicas (izquierda) solo quedan microorganismos. Crédito:G. Jessen, en:Science Advances 2017
El Mar Negro como laboratorio natural
Simular procesos tan complejos y a largo plazo en el laboratorio es difícil de hacer. Por lo tanto, Jessen y sus colegas llevaron el buque de investigación Maria S. Merian al Mar Negro, el cuerpo de agua naturalmente anóxico más grande del mundo, en el marco del proyecto UE FP7 HYPOX. Allí, la estratificación estable da como resultado un gradiente natural de concentraciones de oxígeno en el agua del fondo en la plataforma exterior, que van desde aguas poco profundas bien oxigenadas en condiciones variables de oxígeno hasta aguas anóxicas más profundas por debajo de unos 160 metros de profundidad. Esto proporciona condiciones experimentales casi perfectas. "Usamos el lecho marino del Mar Negro como laboratorio natural. Nos permitió investigar lo que podría estar ocurriendo en muchos océanos del mundo, "Dice Jessen.
"Las áreas con poco oxígeno en los océanos están aumentando, principalmente como consecuencia de los aportes antropogénicos de nutrientes y el cambio climático ", explica Antje Boetius, autor principal del estudio y líder del grupo de investigación HGF-MPG para la ecología y tecnología de aguas profundas. "Por lo tanto, es particularmente importante comprender y medir qué significa el estrés de oxígeno en los océanos para sus habitantes, así como los ciclos biogeoquímicos globales ".
Cambiando la vida del lecho marino
¿Por qué los efectos son tan drásticos si el fondo marino se queda sin aliento periódicamente? "La deficiencia de oxígeno cambia la comunidad de fauna del lecho marino, "Boetius elabora. En particular los animales más grandes, como gusanos y mejillones, no puede sobrevivir sin él. Estos animales hurgan en el sedimento en busca de alimento y refugio, entremezclando oxígeno y nutrientes para los habitantes más pequeños del fondo marino en el proceso. "Los organismos grandes desaparecen cuando el oxígeno es escaso. Las bacterias de los sedimentos son las únicas responsables de la remineralización de la materia orgánica que llega al fondo marino". pero se mueven lentamente y tardan mucho en descomponer materiales complejos sin la ayuda de animales ". Como resultado, En condiciones hipóxicas, se entierra más material orgánico y, por lo tanto, se elimina del sistema. Microorganismos anaeróbicos, obteniendo su energía sin oxígeno, por ejemplo, mediante fermentación o reducción de sulfato, tomar el timón. Estos también producen sulfuro tóxico, ralentizando aún más la descomposición de los materiales.
"El Mar Negro puede enseñarnos muchas lecciones", dice Boetius, "ya que revela claramente los efectos de las condiciones fluctuantes y de bajo nivel de oxígeno en el ecosistema oceánico, causando tremendos cambios en los servicios del ecosistema para nosotros los humanos. Investigaciones como la actual son, por tanto, imprescindibles ante el cambio global, para detectar señales de advertencia del océano a tiempo ".
