Durante muchos años, los océanos del mundo han sufrido por la absorción de dióxido de carbono producido por el hombre de la atmósfera, lo que ha llevado a la disminución del pH del agua salada, conocida como acidificación del océano, y amenazó la salud de los organismos y ecosistemas marinos. Si bien este proceso ha sido bien documentado, el proceso de acidificación es complicado y poco conocido en las aguas costeras.

Por ejemplo, el tallo principal de la bahía de Chesapeake, el estuario más grande de la costa este, ha sufrido de bajo nivel de oxígeno y acidificación durante años en sus aguas del fondo. A diferencia de las aguas del océano, La acidificación en estuarios como la Bahía de Chesapeake es impulsada tanto por el dióxido de carbono derivado de combustibles fósiles como por el dióxido de carbono liberado por la intensa descomposición de las algas provocada por los aportes de nutrientes de la tierra circundante. Aunque los científicos están mejorando su comprensión de las causas de la acidificación, las formas en que las aguas costeras como la bahía de Chesapeake se defienden y resisten la acidificación son menos conocidas.

Una posible forma en que la Bahía de Chesapeake está combatiendo la acidificación de los océanos viene en la forma de un aliado ya presente:la vegetación acuática sumergida (SAV). Si bien hubo una disminución de SAV en toda la bahía desde la década de 1960 hasta la de 1980, Restaurar estos lechos de SAV que alguna vez fueron abundantes ha sido un resultado principal de los esfuerzos para reducir las cargas de nutrientes y sedimentos al estuario y la cobertura de SAV ha aumentado en un 300 por ciento desde 1984 hasta 2015.

Uno de los lechos de SAV recuperados más grandes se encuentra en un área de la bahía conocida como Susquehanna Flats, una amplia, Región de mareas de agua dulce ubicada cerca de la desembocadura del río Susquehanna en la cabecera de la bahía.

Wei-Jun Cai de la Universidad de Delaware fue parte de un grupo de investigación que recientemente realizó un estudio de la bahía, incluso en Susquehanna Flats, para comprender cómo la Bahía de Chesapeake utiliza un mecanismo de defensa contra la acidificación, conocido como amortiguación, para ayudar a reducir el dióxido de carbono y la acidificación en sus aguas durante el verano.

El equipo de investigación incluyó a investigadores de la Universidad de Xiamen en China, Colegio de Santa María, La Universidad Estatal de Oregón y los Laboratorios Chesapeake Biological y Horn Point del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland.

Encontraron que la fotosíntesis fuerte de las plantas en los lechos de SAV en la cabecera de la bahía y en otros poco profundos, las aguas cercanas a la costa pueden eliminar la contaminación por nutrientes en la bahía, puede generar un pH muy alto, y elevar el estado de saturación del mineral de carbonato, lo que facilita la formación de minerales de carbonato de calcio. Cuando estas partículas de carbonato de calcio y otras cáscaras de carbonato producidas biológicamente se transportan corriente abajo, entran en aguas subterráneas ácidas donde se disuelven.

Esta disolución de los minerales de carbonato ayuda a "amortiguar" el agua contra las disminuciones del pH o incluso apoya los aumentos del pH. "Al igual que la gente toma Tums para neutralizar los ácidos que causan acidez, la idea es que los lechos de SAV envíen minerales de carbonato a la bahía inferior para neutralizar los ácidos allí, ", dijo Jeremy Testa del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland y coautor del estudio.

La investigación fue publicada recientemente en Naturaleza Geociencia . El primer autor, Jianzhong Su, era un estudiante de doctorado de doble titulación de la UD-Xiamen University y tenía a Cai como asesor.

Disolución de carbonato de calcio

En trabajos anteriores, Cai, el Mary A.S. Profesor Lighthipe en la Facultad de Ciencias y Políticas Marinas del College of Earth de la UD, Océano y medio ambiente, mostró que había una gran cantidad de disolución de carbonato de calcio en el agua subterránea de la bahía inferior, pero no sabían de dónde venía ese carbonato.

"Este artículo muestra una evidencia única de que el carbonato proviene de estos lechos de vegetación acuática sumergida, ", dijo Cai." Las aguas poco profundas en las cabeceras río arriba y las áreas cercanas a la costa pueden tener una gran cantidad de vegetación acuática sumergida ".

En estas áreas durante el verano, la luz solar se combina con los nutrientes para permitir que los lechos densos de SAV inicien altas tasas de fotosíntesis que hacen que aumente el pH en el agua, lo que significa que el agua es menos ácida.

Debido a que el pH es tan alto, los investigadores pudieron recolectar y medir las partículas de carbonato en la superficie de las hojas, que podrían raspar y analizar. Coautores Chaoying Ni, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UD y Director de la W.M. Centro Keck de Microscopía y Microanálisis Avanzados, y Yichen Yao, quien era un estudiante de nivel de maestría en ingeniería de materiales, hizo el análisis mineral.

"El laboratorio hizo una imagen para nosotros y mostró el carbonato en estos sedimentos y el sedimento en las hojas, las partículas, su concentración era mucho más alta que el sedimento del fondo, "dijo Cai.

Formaciones de carbono teóricas

Cuando los investigadores fueron a un área poco profunda río arriba de Susquehanna Flats, también encontraron el carbonato, lo que los llevó a su teoría de que el carbonato se forma en un lugar, particularmente, en el lecho SAV de Susquehanna Flats, y luego se transporta a la bahía inferior.

"Sabemos que hay mucha disolución de carbonatos en la bahía inferior, y sabemos que la bahía superior es donde se forma el carbonato. Entonces en el periódico planteamos la hipótesis de que es esa formación en el lecho de SAV la que se transporta corriente abajo y se disuelve y reproducimos este transporte corriente abajo con un modelo numérico, ", dijo Cai." Este carbonato que se transporta desde aguas arriba en realidad actuó como una forma de resistir, para amortiguar el pH del sistema ".

Existen importantes ramificaciones ecológicas de este hallazgo en el sentido de que el manejo y la reducción de los nutrientes costeros no solo ayudan a combatir el bajo estrés por oxígeno, sino también el estrés por acidificación de los ambientes y organismos que viven allí a través del resurgimiento de la vegetación sumergida.

Cai dijo que si bien sus resultados preliminares son alentadores, los siguientes pasos son determinar si las partículas de carbonato son realmente transportadas por las corrientes y las mareas a la bahía inferior y, de ser así, qué tan rápido y en qué condiciones sucede esto. Quiere volver a la bahía para precisar el eslabón perdido entre el lugar donde se forma el carbonato y el lugar donde se disuelve.

"Esto es algo muy interesante, ", Dijo Cai." La gente habla de la acidificación de los océanos y muy rara vez habla de lo que la resiste, qué puede amortiguar el sistema contra la acidificación de los océanos. Así que eso es lo que queremos encontrar ".