Cuando el volcán Kilauea entró en erupción en 2018, inyectó millones de pies cúbicos de lava fundida en las aguas pobres en nutrientes de la Isla Grande de Hawai'i. El agua de mar afectada por la lava contenía altas concentraciones de nutrientes que estimularon el crecimiento del fitoplancton, resultando en una extensa columna de microbios que fue detectable por satélite.

Un estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Hawai'i (UH) en Mānoa y la Universidad del Sur de California (USC) y publicado hoy en la revista Ciencias reveló que esta respuesta biológica dependía de concentraciones inesperadamente altas de nitrato, a pesar de la insignificante cantidad de nitrógeno en la lava basáltica. El equipo de investigación determinó que el nitrato llegó a la superficie del océano cuando el calor de la entrada sustancial de lava en el océano calentó las aguas profundas ricas en nutrientes y provocó que se elevaran. suministrando nutrientes a la capa iluminada por el sol.

Después de observar la floración de fitoplancton en imágenes de satélite, el Centro UH Mānoa de Oceanografía Microbiana:Investigación y Educación (C-MORE) organizó una expedición oceanográfica de respuesta rápida en el buque de investigación UH Ka'imikai-O-Kanaloa del 13 al 17 de julio, 2018, en medio de la actividad de Kilauea. El equipo realizó operaciones las 24 horas del día en las cercanías de la región de entrada de lava para probar la química del agua y la respuesta biológica al dramático evento.

Los coautores principales Sam Wilson en C-MORE y Nick Hawco, un investigador de la USC que se incorporará al Departamento de Oceanografía de UH Mānoa en enero de 2020, probó la hipótesis de que la lava y el polvo volcánico estimularían microorganismos que están limitados por el fosfato o el hierro, que son sustancias químicas que se encuentran en la lava.

Como se vio despues, ya que había tanta lava en el agua, el hierro y el fosfato disueltos combinados en partículas, haciendo que esos nutrientes no estén disponibles para los microbios. Más lejos, profundo, el agua de mar calentada se volvió flotante y produjo nitratos, lo que provocó la floración de otras clases de fitoplancton.

Es posible que este mecanismo haya llevado a eventos similares de fertilización oceánica en el pasado asociados con la formación de las islas hawaianas y otras erupciones volcánicas importantes. sugieren los autores. Dependiendo de su ubicación, Una erupción sostenida a esta escala también podría facilitar un gran flujo de nitrato desde las profundidades del océano y perturbar la circulación oceánica a mayor escala. Biología y Química.

"La expedición de julio de 2018 brindó una oportunidad única de ver de primera mano cómo un aporte masivo de nutrientes externos altera los ecosistemas marinos que están finamente sintonizados con las condiciones de bajos nutrientes, ", dijo Wilson." Las respuestas de los ecosistemas a una adición tan sustancial de nutrientes rara vez se observan o muestrean en tiempo real. UH tiene una fuerte tradición no solo de investigación volcánica, pero también mirando sus impactos en el medio ambiente circundante, como el océano, agua subterránea, atmósfera. Esta última investigación mejora nuestra comprensión de las interacciones lava-agua de mar dentro del contexto mucho más amplio de las conexiones tierra-océano ".

"La ciencia es un deporte de equipo, "dijo Dave Karl, autor principal y codirector de la Colaboración UH Mānoa Simons sobre Procesos Oceánicos y Ecología (SCOPE). "SCOPE enfatiza la colaboración, donde científicos con habilidades complementarias se unieron para completar este único, proyecto interdisciplinario ".

En el futuro, el equipo espera tomar muestras de los estanques recién formados en el fondo del cráter Halema'uma'u e investigar más a fondo las interacciones lava-agua de mar en el laboratorio.