El cambio climático está calentando rápidamente la Tierra y alterando los ecosistemas terrestres y marinos que producen nuestros alimentos. En los océanos La mayor parte del calor añadido por el calentamiento climático todavía se encuentra cerca de la superficie y tomará siglos reducirse a aguas más profundas. Pero mientras esto sucede, cambiará los patrones de circulación oceánica y hará que las cadenas alimentarias oceánicas sean menos productivas.

En un estudio reciente, Trabajé con colegas de cinco universidades y laboratorios para examinar cómo el calentamiento climático hasta el año 2300 podría afectar los ecosistemas marinos y la pesca mundial. Queríamos saber cómo el calentamiento sostenido cambiaría el suministro de nutrientes clave que sustentan el minúsculo plancton, que a su vez son alimento para peces.

Descubrimos que un calentamiento a esta escala alteraría los factores clave que impulsan los ecosistemas marinos, incluidos los vientos, temperaturas del agua, cubierta de hielo marino y circulación oceánica. Las interrupciones resultantes transferirían nutrientes de las aguas superficiales a las profundidades del océano, dejando menos en la superficie para apoyar el crecimiento del plancton.

A medida que los ecosistemas marinos se vuelven cada vez más necesitados de nutrientes con el tiempo, estimamos que la captura mundial de pescado podría reducirse un 20 por ciento para el año 2300, y en casi un 60 por ciento a través del Atlántico Norte. Esta sería una enorme reducción de una fuente de alimentos clave para millones de personas.

La producción de alimentos oceánicos y la bomba biológica

La producción de alimentos marinos comienza cuando el sol brilla sobre la superficie del océano. Unicelular, en su mayoría organismos microscópicos llamados fitoplancton, las plantas de los océanos, usan la luz solar para fotosintetizar y crecer en un proceso llamado producción primaria neta. Solo pueden hacer esto en la capa superficial del océano iluminada por el sol, hasta unos 100 metros (330 pies). Pero también necesitan nutrientes para crecer, particularmente nitrógeno y fósforo, que puede ser escasa en aguas superficiales.

El fitoplancton es consumido por zooplancton (animales diminutos), que a su vez alimentan a los peces pequeños, y así sucesivamente a lo largo de la cadena alimentaria hasta los principales depredadores como los delfines y los tiburones. Fitoplancton no consumido y otras materias orgánicas, como zooplancton y peces muertos, descomponerse en aguas superficiales, liberando nutrientes que apoyan el crecimiento de nuevo fitoplancton.

Parte de este material se hunde en el océano más profundo, proporcionar alimento a los ecosistemas de aguas profundas. Carbón, nitrógeno, el fósforo y otros nutrientes de esta materia orgánica que se hunde finalmente se descomponen y se liberan en profundidad.

Este proceso, que se conoce como la bomba biológica, continuamente elimina los nutrientes de las aguas superficiales y los transfiere a las profundidades del océano. Bajo condiciones normales, los vientos y las corrientes provocan una mezcla que eventualmente devuelve los nutrientes a las aguas superficiales iluminadas por el sol. Si esto no sucediera, el fitoplancton eventualmente se quedaría sin nutrientes, lo que afectaría a toda la cadena alimentaria oceánica.

Hielo marino, vientos y afloramiento de nutrientes

Los nutrientes que se hunden en las profundidades del océano eventualmente regresan a la superficie principalmente en el Océano Austral alrededor de la Antártida. Al norte de la Antártida, los fuertes vientos del oeste empujan las aguas superficiales lejos de la Antártida. Mientras esto sucede, las aguas profundas del océano que son ricas en nutrientes suben a la superficie alrededor de la Antártida, reemplazando las aguas que están siendo empujadas. La zona donde ocurre este afloramiento se llama Divergencia Antártica.

Hoy en día no hay mucho crecimiento de fitoplancton en el Océano Austral. La pesada capa de hielo marino evita que mucha luz solar llegue a los océanos. Las concentraciones de hierro (otro nutriente clave) en el agua son bajas, y las temperaturas del agua fría limitan las tasas de crecimiento del plancton. Como resultado, la mayor parte del nitrógeno y fósforo que surge en esta área fluye hacia el norte en las aguas superficiales. Finalmente, cuando estos nutrientes llegan a aguas más cálidas en las latitudes más bajas, apoyan el crecimiento del plancton en la mayor parte del Pacífico, Océanos Índico y Atlántico.

Atrapando nutrientes en las profundidades del océano

Nuestro estudio demostró que sostenido, El calentamiento global multicéntrico podría provocar un cortocircuito en este proceso, dejando todas las áreas oceánicas al norte de esta zona antártica cada vez más hambrientas de nitrógeno y fósforo.

Usamos una simulación de modelo climático que asumía que las naciones continuaron usando combustibles fósiles hasta que se agotaron las reservas globales. Esta trayectoria climática elevaría la temperatura media del aire en la superficie en 9,6 grados Celsius (17,2 grados Fahrenheit) para las 2300, casi 10 veces el calentamiento más allá de los niveles preindustriales registrados hasta el presente. Los científicos ya saben que los polos se están calentando más rápido que el resto del planeta, y en este escenario ese patrón continúa. Eventualmente, los océanos ya no se congelarían cerca de los polos, incluso en invierno.

Aguas oceánicas más cálidas sin hielo marino, ayudado por cambios en los vientos que también son impulsados ​​por un fuerte calentamiento climático, mejoraría enormemente las condiciones de crecimiento alrededor de la Antártida para el fitoplancton. Este mayor crecimiento atraparía los nutrientes que brotan cerca de la Antártida, impidiéndoles fluir hacia el norte y apoyando los ecosistemas de baja latitud en todo el mundo.

En nuestra simulación, estos nutrientes atrapados eventualmente se mezclan con las profundidades del océano y se acumulan allí. Concentraciones de nitrógeno y fósforo en el 1 superior, 000 metros (3, 300 pies) del océano disminuyen constantemente. En el océano profundo por debajo de 2, 000 metros, aumentan constantemente.

Muchos menos peces

A medida que los ecosistemas marinos se vuelven cada vez más necesitados de nutrientes, El crecimiento del fitoplancton y la producción primaria neta en la mayoría de los océanos del mundo disminuirían. Estimamos que a medida que estos impactos ascienden por la cadena alimentaria, las capturas mundiales de pescado podrían reducirse en un 20 por ciento para el año 2300, con disminuciones de más del 50 por ciento en el Atlántico norte y varias otras regiones. Es más, al final de nuestra simulación, la transferencia neta de nutrientes a las profundidades del océano todavía se estaba produciendo, lo que sugiere que la productividad del ecosistema y la captura potencial de las pesquerías disminuirían incluso más allá de las 2300.

Finalmente, después de más de mil años, la mayor parte del dióxido de carbono que las actividades humanas han agregado a la atmósfera será absorbido por los océanos, y el clima de la Tierra se volverá a enfriar. El hielo marino volverá a los océanos polares, suprimiendo el crecimiento de fitoplancton alrededor de la Antártida y permitiendo que más nutrientes aflorados fluyan hacia el norte una vez más hacia latitudes más bajas. Pero aún así, Se necesitarán siglos más para que la circulación oceánica reponga completamente los nutrientes en la parte superior del océano.

Los recursos oceánicos ya están sometidos a estrés hoy. Aproximadamente el 90 por ciento de las pesquerías marinas del mundo se explotan en su totalidad o se sobrepescan. Se prevé que la población mundial aumente de 7.300 millones en 2015 a 11.000 millones en 2100. Los impactos que encontramos en nuestro estudio tendrían serias implicaciones para la seguridad alimentaria mundial. Expandiendo la acuicultura, o incluso pasos más drásticos como fertilizar directamente los océanos para estimular el crecimiento del plancton, ni siquiera se acercaría a compensar la pérdida de nutrientes en las profundidades oceánicas provocada por el calentamiento global sostenido.

Nuestra simulación se basó en un escenario de fuerte calentamiento climático. Se necesita más investigación para explorar qué tan cálido tiene que llegar el clima para derretir el hielo marino e iniciar la captura de nutrientes del Océano Austral. Pero claramente este es un punto de inflexión que no queremos cruzar.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.