El cambio climático está provocando cambios significativos en el fitoplancton en los océanos del mundo, y un nuevo estudio del MIT encuentra que en las próximas décadas estos cambios afectarán el color del océano, intensificando sus regiones azules y sus verdes. Los satélites deberían detectar estos cambios de tono, proporcionar alerta temprana de cambios a gran escala en los ecosistemas marinos.

Escribiendo en Comunicaciones de la naturaleza , Los investigadores informan que han desarrollado un modelo global que simula el crecimiento y la interacción de diferentes especies de fitoplancton. o algas, y cómo cambiará la mezcla de especies en varios lugares a medida que aumenten las temperaturas en todo el mundo. Los investigadores también simularon la forma en que el fitoplancton absorbe y refleja la luz, y cómo cambia el color del océano a medida que el calentamiento global afecta la composición de las comunidades de fitoplancton.

Los investigadores ejecutaron el modelo hasta finales del siglo XXI y descubrieron que, para el año 2100, más del 50 por ciento de los océanos del mundo cambiarán de color, debido al cambio climático.

El estudio sugiere que las regiones azules, como los subtrópicos, se volverá aún más azul, reflejando aún menos fitoplancton, y vida en general, en esas aguas, comparado con hoy. Algunas regiones que son más verdes hoy en día, como cerca de los polos, puede volverse aún más verde, a medida que las temperaturas más cálidas producen grandes floraciones de fitoplancton más diverso.

"El modelo sugiere que los cambios no parecerán enormes a simple vista, y el océano todavía se verá como si tuviera regiones azules en los subtrópicos y regiones más verdes cerca del ecuador y los polos, "dice la autora principal Stephanie Dutkiewicz, científico investigador principal del Departamento de Tierra del MIT, Atmosférico, y Ciencias Planetarias y el Programa Conjunto sobre Ciencia y Política de Cambio Global. "Ese patrón básico seguirá ahí. Pero será lo suficientemente diferente como para afectar al resto de la red alimentaria que sustenta el fitoplancton".

Los coautores de Dutkiewicz incluyen a Oliver Jahn del MIT, Anna Hickman de la Universidad de Southhampton, Stephanie Henson del Centro Nacional de Oceanografía de Southampton, Claudie Beaulieu de la Universidad de California en Santa Cruz, y Erwan Monier de la Universidad de California en Davis.

Recuento de clorofila

El color del océano depende de cómo interactúa la luz del sol con lo que hay en el agua. Las moléculas de agua por sí solas absorben casi toda la luz solar excepto la parte azul del espectro, que se refleja de nuevo. Por eso, Las regiones de océano abierto relativamente áridas aparecen como de un azul profundo desde el espacio. Si hay organismos en el océano, pueden absorber y reflejar diferentes longitudes de onda de luz, dependiendo de sus propiedades individuales.

Fitoplancton, por ejemplo, contienen clorofila, un pigmento que absorbe principalmente en las porciones azules de la luz solar para producir carbono para la fotosíntesis, y menos en las porciones verdes. Como resultado, más luz verde se refleja en el océano, dando a las regiones ricas en algas un tono verdoso.

Desde finales de la década de 1990, los satélites han tomado medidas continuas del color del océano. Los científicos han utilizado estas medidas para derivar la cantidad de clorofila, y por extensión, fitoplancton, en una región oceánica determinada. Pero Dutkiewicz dice que la clorofila no necesariamente refleja la señal sensible del cambio climático. Cualquier cambio significativo en la clorofila podría deberse al calentamiento global, pero también podrían deberse a una "variabilidad natural":normal, repuntes periódicos en la clorofila debido a naturales, Fenómenos relacionados con el clima.

"Un evento de El Niño o La Niña producirá un cambio muy grande en la clorofila porque está cambiando la cantidad de nutrientes que ingresan al sistema, "Dice Dutkiewicz." Debido a estos grandes, cambios naturales que ocurren cada pocos años, es difícil ver si las cosas están cambiando debido al cambio climático, si solo está mirando la clorofila ".

Modelado de la luz del océano

En lugar de buscar estimaciones derivadas de clorofila, el equipo se preguntó si podían ver una señal clara del efecto del cambio climático en el fitoplancton al observar solo las mediciones satelitales de la luz reflejada.

El grupo modificó un modelo informático que ha utilizado en el pasado para predecir cambios en el fitoplancton con el aumento de las temperaturas y la acidificación de los océanos. Este modelo toma información sobre el fitoplancton, como lo que consumen y cómo crecen, e incorpora esta información en un modelo físico que simula las corrientes y la mezcla del océano.

En esta época, los investigadores agregaron un nuevo elemento al modelo, que no se ha incluido en otras técnicas de modelado oceánico:la capacidad de estimar las longitudes de onda específicas de la luz que son absorbidas y reflejadas por el océano, dependiendo de la cantidad y el tipo de organismos en una región determinada.

"La luz del sol entrará en el océano, y cualquier cosa que haya en el océano lo absorberá, como la clorofila, "Dutkiewicz dice." Otras cosas lo absorberán o dispersarán, como algo con un caparazón duro. Entonces es un proceso complicado, cómo se refleja la luz fuera del océano para darle su color ".

Cuando el grupo comparó los resultados de su modelo con las mediciones reales de la luz reflejada que los satélites habían tomado en el pasado, encontraron que los dos coincidían lo suficientemente bien en que el modelo podría usarse para predecir el color del océano a medida que cambien las condiciones ambientales en el futuro.

"Lo bueno de este modelo es que podemos usarlo como laboratorio, un lugar donde podamos experimentar, para ver cómo va a cambiar nuestro planeta, "Dice Dutkiewicz.

Una señal en azules y verdes

A medida que los investigadores aumentaron las temperaturas globales en el modelo, hasta 3 grados Celsius para el 2100 —lo que la mayoría de los científicos predicen que ocurrirá en un escenario normal de relativamente ninguna acción para reducir los gases de efecto invernadero— encontraron que las longitudes de onda de la luz en la banda azul / verde respondían más rápido.

Y lo que es más, Dutkiewicz observó que esta banda de ondas azul / verde mostraba una señal muy clara, o turno, debido específicamente al cambio climático, teniendo lugar mucho antes de lo que los científicos habían encontrado anteriormente cuando observaron la clorofila, que proyectaron exhibiría un cambio impulsado por el clima para 2055.

"La clorofila está cambiando, pero realmente no puedes verlo debido a su increíble variabilidad natural, "Dice Dutkiewicz." Pero puedes ver un significativo, cambio relacionado con el clima en algunas de estas bandas de ondas, en la señal que se envía a los satélites. Así que ahí es donde deberíamos buscar en las mediciones satelitales, para una verdadera señal de cambio ".

Según su modelo, el cambio climático ya está cambiando la composición del fitoplancton, y por extensión, el color de los océanos. A finales de siglo, nuestro planeta azul puede verse visiblemente alterado.

"Habrá una diferencia notable en el color del 50 por ciento del océano a finales del siglo XXI, "Dice Dutkiewicz." Podría ser potencialmente bastante grave. Los diferentes tipos de fitoplancton absorben la luz de manera diferente, y si el cambio climático traslada una comunidad de fitoplancton a otra, eso también cambiará los tipos de redes alimentarias que pueden sustentar. "