Sin oxígeno disuelto para sustentar animales o plantas, Las zonas anóxicas del océano son áreas donde solo pueden vivir los microbios adaptados al medio ambiente.

"No obtienes peces grandes, ", dijo Morgan Raven, biogeoquímico de la Universidad de California en Santa Bárbara. Ni siquiera se obtiene un zooplancton carismático". Pero aunque los océanos anóxicos pueden parecer ajenos a organismos como nosotros que respiran oxígeno, están llenos de vida, ella dijo.

Estos extraños ecosistemas se están expandiendo, gracias al cambio climático, un desarrollo que preocupa a las pesquerías ya cualquiera que dependa de océanos ricos en oxígeno. Pero lo que despierta el interés de Raven es la química cambiante de los océanos, el sumidero de carbono más grande de la Tierra, y cómo podría mover el carbono de la atmósfera a depósitos a largo plazo como las rocas.

"¿Qué sucede con nuestro ciclo del carbono cuando obtenemos estas grandes áreas del océano que están libres de oxígeno?" ella dijo. Esta pregunta fue fundamental para la investigación realizada por Raven y sus colegas Rick Keil (Universidad de Washington) y Samuel Webb (Stanford Linear Accelerator Laboratory) en un artículo publicado en la revista. Ciencias .

'Una rueca'

En océanos ricos en oxígeno, el carbono se mueve en gran parte por procesos de la red trófica que comienzan con el fitoplancton que fija dióxido de carbono y que realiza la fotosíntesis en la superficie del agua.

"La mayoría de las veces simplemente se los come el zooplancton, "Dijo Cuervo. Pero si no se los comen los animales más grandes, se dirigen a las profundidades donde respiran dióxido de carbono y excretan carbono orgánico.

"Es como una rueca, CO ₂ va al plancton, va a CO ₂ , "Dijo Cuervo.

En ausencia de zooplancton y peces, sin embargo, más carbono orgánico que se hunde puede sobrevivir y depositarse en profundidad, ella dijo. De hecho, los sedimentos debajo de estas zonas anóxicas generalmente tienen más depósitos de carbono orgánico que sus contrapartes ricas en oxígeno. Pero, según los investigadores, carecemos de una "comprensión mecanicista completa" de cómo ocurre esto.

"Ha sido un poco misterioso, "Dijo Cuervo.

El equipo tuvo una pista en forma de una hipótesis formada hace aproximadamente una década por el geólogo Don Canfield y sus colegas de la Universidad del Sur de Dinamarca.

"Sacaron la idea de que tal vez dentro de estas zonas, los microbios siguen comiendo carbono orgánico, pero respirando sulfato, ", Dijo Raven. Llamado" ciclo críptico del azufre, "La idea fue algo difícil de aceptar en gran parte porque los productos de esta reducción de sulfato microbiano (MSR) eran difíciles de detectar, y porque otros compuestos de la zona, como los nitratos, eran más energéticamente favorables para metabolizar.

Sin embargo, según el estudio, "Existe evidencia molecular y geoquímica emergente que sugiere que la MSR puede ocurrir en (zonas deficientes en oxígeno) a pesar de la abundancia de nitrato disuelto".

Los investigadores probaron si este enigmático proceso podría estar escondido dentro de grandes (> 1 mm), partículas orgánicas de rápido hundimiento al recolectar partículas de la zona de deficiencia de oxígeno del Pacífico Norte Tropical Oriental, aproximadamente ubicado frente a la costa noroeste de México.

"Realmente es tan polimérico, materia pegajosa, "Raven dijo de las agregaciones de fitoplancton mayormente muerto, materia fecal, otros organismos pequeños y trozos de arena y arcilla que se pegan en una matriz "esponjosa". La recolección de estas partículas es en sí misma un logro para los investigadores que peinan los vastos océanos en busca de cantidades relativamente pequeñas, partículas difusas.

"Mis colegas de la Universidad de Washington tenían este dispositivo de recolección que fue realmente lo que hizo posible hacer esto, ", dijo. Las partículas recolectadas se enviaron a la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford para su análisis.

Fitoplancton en escabeche

Resultados del análisis, como evidencia de la producción de azufre orgánico dentro de las muestras, demostrar lo que Raven llama un "encurtido" del fitoplancton muerto, a medida que se hunden a través del área anóxica.

"El fitoplancton crece en la superficie del océano, pero debido a la gravedad, se hunden, ", dijo. A medida que caen a través de la región anóxica, estos agregados orgánicos se someten a sulfuración, que tiene el efecto de proteger el carbono en su núcleo de las enzimas u otras sustancias que de otro modo los desgastarían.

"Incluso cuando llega al sedimento, las bacterias no pueden comer estas partículas orgánicas, "señaló Raven. Y al igual que los encurtidos que conocemos y amamos, el proceso de conservación hace que la partícula orgánica sea resistente a las bacterias, ella dijo, lo que podría explicar por qué se encuentra más carbono orgánico en los sedimentos debajo de las zonas oceánicas anóxicas.

Sulfuración de partículas de carbono orgánico en zonas oceánicas anóxicas, aunque recién confirmado en los océanos de hoy en día, es en realidad un proceso antiguo, Raven explicó.

"Es el mismo proceso que también puede producir petróleo, " ella dijo, señalando que donde se encuentran los lechos de aceite, asi que, también, es azufre. Este proceso puede haber sido generalizado durante el período Cretácico (hace 145,5 a 65,5 millones de años), cuando la Tierra era constantemente tropical y el océano estaba sujeto a eventos geológicos y de extinción masiva que resultaron en el entierro de cantidades masivas de carbono, y aguas anóxicas en todo el Atlántico.

"Lo que no sabíamos es si esto también estaba sucediendo en estos entornos modernos menos extremos, "Dijo Cuervo.

Lo que queda por ver es cómo estas zonas cada vez más agotadas de oxígeno interactuarán con el cambio climático.

"Potencialmente a medida que estas zonas se expanden, podría haber una retroalimentación negativa, más CO ₂ en la atmósfera hace temperaturas más altas, lo que hace que estas zonas sean más grandes, "Dijo Raven." Estas zonas más grandes atrapan más CO ₂ y ponerlo en el sedimento y las rocas ". Esta retroalimentación podría ayudar a la Tierra a equilibrar su ciclo de carbono a lo largo del tiempo, ella dijo, "pero necesitamos saber cómo se conecta esto con todo lo demás".