Cuando los fertilizantes a base de nitrógeno fluyen hacia los cuerpos de agua, el resultado puede ser mortal para la vida marina cerca de la costa, pero, ¿cuál es el efecto de la contaminación por nitrógeno en mar abierto?

Un coral cerebro de 130 años ha proporcionado la respuesta, al menos para el Océano Atlántico Norte frente a la costa este de los Estados Unidos. Midiendo el nitrógeno en el esqueleto del coral, un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Princeton encontró significativamente menos contaminación por nitrógeno de lo que se había estimado anteriormente. El estudio se publicó en línea en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Para nuestra sorpresa, no vimos evidencia de un aumento de la contaminación por nitrógeno en el Océano Atlántico Norte durante las últimas décadas, "dijo Xingchen (Tony) Wang, quien realizó el trabajo como parte de su doctorado en geociencias en Princeton y ahora es un becario postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California.

Trabajos anteriores del equipo de Princeton, sin embargo, encontró una elevada contaminación por nitrógeno en otro sitio de mar abierto en el Mar de China Meridional, coincidiendo con el espectacular aumento de la producción de carbón y el uso de fertilizantes en China durante las últimas dos décadas.

En el nuevo estudio, Los investigadores observaron muestras de esqueletos de coral recolectadas en mar abierto a unas 620 millas al este del continente norteamericano cerca de la isla de Bermudas. una región que se cree que está fuertemente influenciada por el nitrógeno en el aire liberado de fuentes continentales de EE. UU., como los gases de escape de los vehículos y las plantas de energía.

Aunque el equipo no encontró evidencia de que el nitrógeno producido por el hombre estuviera en aumento, los investigadores notaron variaciones en el nitrógeno que correspondían a los niveles esperados de un fenómeno climático natural llamado Oscilación del Atlántico Norte, Dijo Wang.

El resultado contrasta con los modelos informáticos publicados anteriormente que predijeron un aumento significativo de la contaminación por nitrógeno provocada por el hombre en el Atlántico norte.

El trabajo puede indicar que las medidas de control de la contaminación de EE. UU. Están limitando con éxito la cantidad de emisiones de nitrógeno generadas por el hombre que ingresan al océano.

"Nuestro hallazgo tiene importantes implicaciones para el futuro del impacto del nitrógeno humano en el Océano Atlántico Norte, ", dijo Wang." En gran parte debido a los avances en la tecnología de la contaminación, las emisiones humanas de nitrógeno de los EE. UU. se han mantenido estables o incluso han disminuido en las últimas décadas, ", dijo." Si las emisiones continúan a este nivel, nuestros resultados implican que el Atlántico Norte abierto seguirá siendo mínimamente afectado por la contaminación por nitrógeno en las próximas décadas ".

Nitrógeno, cuando está en su forma biológicamente disponible y se suministra en exceso, puede causar un crecimiento excesivo de plantas y algas y provocar daños graves en el ecosistema, incluidas las "zonas muertas" marinas que se forman cuando los microorganismos consumen todo el oxígeno del agua, sin dejar nada para el pescado. La producción de fertilizantes y la quema de combustibles fósiles han aumentado considerablemente la producción de productos biológicamente disponibles, o "fijo, "nitrógeno desde principios del siglo XX.

Cuando se emite a la atmósfera, El nitrógeno fijo puede influir en el océano lejos de la tierra. Sin embargo, los impactos en el océano son difíciles de estudiar debido a los desafíos que implica realizar observaciones a largo plazo en mar abierto.

Los corales pueden ayudar. Los corales pétreos o "escleractinianos" son organismos de larga vida que construyen un esqueleto de carbonato de calcio a medida que crecen. Los corales absorben nitrógeno del agua circundante y depositan una pequeña porción en sus esqueletos. Los esqueletos proporcionan un registro natural de emisiones de nitrógeno.

Para distinguir lo hecho por el hombre, o antropogénico, nitrógeno del tipo natural, los investigadores aprovechan el hecho de que el nitrógeno viene en dos pesos. La versión más pesada conocido como 15N, contiene un neutrón más que el 14N más ligero. El nitrógeno antropogénico tiene una proporción menor de 15 N a 14 N que el nitrógeno del océano.

"Ha sido durante mucho tiempo mi sueño utilizar el nitrógeno en los esqueletos de coral para reconstruir los cambios ambientales pasados; gracias a Tony, ahora lo estamos haciendo, "dijo Daniel Sigman, el Profesor Dusenbury de Ciencias Geológicas y Geofísicas en Princeton.

Mientras era estudiante de posgrado en Princeton, Wang desarrolló un método sensible y preciso para medir la relación de 15N a 14N utilizando un espectrómetro de masas, que es como una báscula de baño para pesar moléculas.

Para recolectar muestras de coral en el Océano Atlántico Norte, Wang y Anne Cohen, un científico asociado en geología y geofísica en la Institución Oceanográfica Woods Hole, dirigió un equipo en 2014 a las Bermudas. Los investigadores extrajeron un núcleo de 23 pulgadas de largo de un coral cerebro vivo ( Diploria labyrinthiformis ) a unos 10 pies por debajo de la superficie en Hog ​​Reef, a unas seis millas de la isla principal. Los investigadores confirmaron que la escorrentía de nitrógeno de las Bermudas no fue un factor en el sitio al medir los niveles de nitrógeno en el plancton que flotaba cerca.

El estudio, "Forzamiento natural del ciclo del nitrógeno del Atlántico norte en el Antropoceno, "por Xingchen Tony Wang, Anne Cohen, Victoria Luu, Haojia Ren, Zhan Su, Gerald Haug y Daniel Sigman, se publicó en línea la semana del 1 de octubre, 2018 en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .