Prácticamente toda la vida marina depende de la productividad del fitoplancton, organismos microscópicos que trabajan incansablemente en la superficie del océano para absorber el dióxido de carbono que se disuelve en la parte superior del océano desde la atmósfera.

A través de la fotosíntesis, estos microbios descomponen el dióxido de carbono en oxígeno, algunos de los cuales finalmente se liberan a la atmósfera, y carbono orgánico, que almacenan hasta que se consumen. Este carbono derivado del plancton alimenta el resto de la red alimentaria marina, desde los camarones más pequeños hasta las tortugas marinas gigantes y las ballenas jorobadas.

Ahora, científicos del MIT, Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI), y en otros lugares han encontrado evidencia de que la productividad del fitoplancton está disminuyendo constantemente en el Atlántico Norte, una de las cuencas marinas más productivas del mundo.

En un documento que aparece hoy en Naturaleza , Los investigadores informan que la productividad del fitoplancton en esta importante región ha disminuido alrededor del 10 por ciento desde mediados del siglo XIX y el comienzo de la era industrial. Esta disminución coincide con el aumento constante de las temperaturas de la superficie durante el mismo período de tiempo.

Matthew Osman, autor principal del artículo y estudiante de posgrado en el Departamento de Tierra del MIT, Atmosférico, y Ciencias Planetarias y el Programa Conjunto MIT / WHOI en Oceanografía, dice que hay indicios de que la productividad del fitoplancton puede disminuir aún más a medida que las temperaturas continúan aumentando como resultado del cambio climático inducido por el hombre.

"Es una disminución lo suficientemente significativa que debería preocuparnos, "Dice Osman." La cantidad de productividad en los océanos escala aproximadamente con la cantidad de fitoplancton que tienes. Entonces, esto se traduce en un 10 por ciento de la base de alimentos marinos en esta región que se ha perdido durante la era industrial. Si tenemos una población en crecimiento pero una base alimentaria en declive, en algún momento probablemente sentiremos los efectos de esa disminución ".

Perforar "panqueques" de hielo

Osman y sus colegas buscaron tendencias en la productividad del fitoplancton utilizando el compuesto molecular ácido metanosulfónico, o MSA. Cuando el fitoplancton se expande en grandes flores, ciertos microbios emiten dimetilsulfuro, o DMS, un aerosol que se eleva a la atmósfera y finalmente se descompone como aerosol de sulfato, o MSA, que luego se deposita en superficies marinas o terrestres por los vientos.

"A diferencia del sulfato, que puede tener muchas fuentes en la atmósfera, Hace unos 30 años se reconoció que MSA tenía un aspecto muy singular, que es que solo se deriva de DMS, que a su vez solo se deriva de estas floraciones de fitoplancton, ", Dice Osman." Así que cualquier MSA que mida, puede estar seguro de que solo tiene una fuente única:el fitoplancton ".

En el Atlántico Norte El fitoplancton probablemente produjo MSA que se depositó al norte, incluso en Groenlandia. Los investigadores midieron la MSA en núcleos de hielo de Groenlandia, en este caso utilizando columnas de nieve y hielo de 100 a 200 metros de largo que representan capas de nevadas pasadas conservadas durante cientos de años.

"Son básicamente capas sedimentarias de hielo que se han apilado una encima de la otra durante siglos, como panqueques, "Dice Osman.

El equipo analizó 12 núcleos de hielo en total, cada uno recogido de un lugar diferente en la capa de hielo de Groenlandia por varios grupos desde la década de 1980 hasta el presente. Osman y su asesora Sarah Das, un científico asociado en WHOI y coautor del artículo, recogió uno de los núcleos durante una expedición en abril de 2015.

"Las condiciones pueden ser realmente duras, "Dice Osman." Hace menos 30 grados Celsius, Ventoso, y a menudo hay condiciones de blanqueamiento en una tormenta de nieve, donde es difícil diferenciar el cielo de la propia capa de hielo ".

No obstante, el equipo pudo extraer, metro a metro, un núcleo de 100 metros de largo, utilizando un taladro gigante que fue entregado a la ubicación del equipo a través de un pequeño avión equipado con esquís. Inmediatamente archivaron cada segmento de núcleo de hielo en una caja de almacenamiento en frío fuertemente aislada, luego volaron las cajas en "vuelos de cubierta fría", aeronaves con condiciones ambientales de alrededor de menos 20 grados centígrados. Una vez que los aviones aterrizaron, camiones congeladores transportaron los núcleos de hielo a los laboratorios de núcleos de hielo de los científicos.

"Todo el proceso de transporte seguro de una sección de hielo de 100 metros desde Groenlandia, mantenido en condiciones de menos 20 grados, volver a los Estados Unidos es una empresa enorme, "Dice Osman.

Efectos en cascada

El equipo incorporó la experiencia de investigadores de varios laboratorios de todo el mundo para analizar cada uno de los 12 núcleos de hielo en busca de MSA. En los 12 registros, observaron una notable disminución en las concentraciones de MSA, a partir de mediados del siglo XIX, alrededor del comienzo de la era industrial cuando comenzó la producción a gran escala de gases de efecto invernadero. Esta disminución de MSA está directamente relacionada con una disminución de la productividad del fitoplancton en el Atlántico norte.

"Esta es la primera vez que utilizamos colectivamente estos registros MSA de núcleos de hielo de todo Groenlandia, y muestran esta señal coherente. Vemos una disminución a largo plazo que se origina casi al mismo tiempo que cuando comenzamos a perturbar el sistema climático con emisiones de gases de efecto invernadero a escala industrial. ", Dice Osman." El Atlántico Norte es un área tan productiva, y hay una enorme economía pesquera multinacional relacionada con esta productividad. Cualquier cambio en la base de esta cadena alimentaria tendrá efectos en cascada que finalmente sentiremos en nuestras mesas ".

La disminución de varios siglos en la productividad del fitoplancton parece coincidir no solo con el calentamiento simultáneo de temperaturas a largo plazo; también muestra variaciones sincrónicas en escalas de tiempo decenales con el patrón de circulación oceánica a gran escala conocido como Circulación de Reversión Meridional del Atlántico, o AMOC. Este patrón de circulación actúa típicamente para mezclar capas de las profundidades del océano con la superficie, permitiendo el intercambio de nutrientes muy necesarios de los que se alimenta el fitoplancton.

En años recientes, los científicos han encontrado evidencia de que AMOC se está debilitando, un proceso que aún no se comprende bien, pero que puede deberse en parte al aumento de las temperaturas que aumenta el derretimiento del hielo de Groenlandia. Este deshielo ha agregado una afluencia de agua dulce menos densa al Atlántico Norte, que actúa para estratificar, o separar sus capas, como el aceite y el agua, evitando que los nutrientes de las profundidades afloren a la superficie. Este debilitamiento de la circulación oceánica inducido por el calentamiento podría ser lo que está impulsando el declive del fitoplancton. A medida que la atmósfera calienta la parte superior del océano en general, esto también podría promover la estratificación del océano, empeoramiento de la productividad del fitoplancton.

"Es un puñetazo uno-dos, "Dice Osman." No son buenas noticias, pero el resultado de esto es que ya no podemos reclamar ignorancia. Tenemos evidencia de que esto está sucediendo y ese es el primer paso que debe tomar inherentemente para solucionar el problema, sin embargo, hacemos eso ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.