Las olas de calor marinas podrían afectar la capacidad del océano para mitigar el cambio climático

La intensificación de las olas de calor marinas plantea desafíos a la comprensión de los ecosistemas oceánicos y su papel en la regulación climática. Estos periodos prolongados de temperaturas altas afectan directamente la vida microscópica del mar e impactan en su capacidad para absorber y almacenar dióxido de carbono, un proceso clave para mitigar el cambio climático.

Un estudio publicado en Nature Communications por un grupo internacional encabezado por Mariana B. Bif del Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) presenta nuevas evidencias sobre cómo estos eventos extremos alteran las redes alimentarias marinas y dificultan el transporte del carbono hacia las profundidades.

¿Cuáles son los efectos de las olas de calor marinas sobre los ecosistemas y el ciclo del carbono?

El análisis advierte que las olas de calor en los océanos alteran las redes tróficas y ralentizan el transporte de carbono al fondo marino, fenómeno central para la regulación climática global. Conocido como bomba biológica de carbono, es el proceso mediante el cual el carbono absorbido en la superficie marina se transfiere a capas profundas, principalmente a través de la actividad del plancton y la cadena alimentaria.

El fitoplancton convierte el dióxido de carbono atmosférico en biomasa mediante la fotosíntesis y, cuando estos organismos mueren o son consumidos por animales más grandes, parte de ese carbono se transforma en partículas que descienden lentamente. Este mecanismo retira de la atmósfera grandes cantidades de dióxido de carbono y las almacena durante largos periodos en el océano profundo, lo que ayuda a moderar el calentamiento global.

De acuerdo con los datos recogidos por el equipo, durante los eventos térmicos de 2013-2015 y 2019-2020 en el noreste del Pacífico, hubo cambios notables en la concentración y la forma en que el carbono orgánico particulado (POC, por sus siglas en inglés) circula en la columna de agua.

El artículo científico describe que en el 2015, la producción de carbono en la superficie por fitoplancton fue alta, pero en lugar de exportarse rápidamente a grandes profundidades, partículas pequeñas se acumularon alrededor de los 200 metros de profundidad. Durante el episodio de 2019, el equipo halló una acumulación récord de POC en la superficie, valor que triplicó los registros anteriores, aunque esta masa no pudo atribuirse únicamente a la productividad del fitoplancton. El exceso resultó del reciclaje y acumulación de detritos, impulsados por el ajuste de la cadena alimentaria a condiciones de estrés térmico.

Los expertos observaron que durante las olas de calor marinas el mecanismo natural que permite el traslado del carbono desde la superficie hacia el fondo marino presentó interrupciones, lo que incrementa el riesgo de que ese retorne a la atmósfera en lugar de quedar almacenado en las profundidades oceánicas.

Este tipo de eventos no produce siempre las mismas respuestas en la red trófica. Cambios en la composición de fitoplancton y la proliferación de ciertos tipos de zooplancton modifican el destino final del carbono, ya que grupos dominados por pequeños herbívoros y detritívoros evitan que el material orgánico se hunda rápidamente.

El equipo científico destaca la relevancia de estos hallazgos para comprender los efectos del cambio climático, ya que el océano actúa como un sumidero que retira alrededor de una cuarta parte del dióxido de carbono emitido anualmente mediante el hundimiento de partículas de carbono desde la superficie hasta el fondo. Una alteración en este proceso puede reducir la eficiencia de este proceso, lo que favorecería el avance del calentamiento global.

“El cambio climático está contribuyendo a olas de calor marinas más frecuentes e intensas, lo que subraya la necesidad de un monitoreo sostenido y a largo plazo de los océanos para comprender y predecir cómo las futuras olas de calor marinas impactarán los ecosistemas, la pesca y el clima”, enfatizó Bif.

¿Cuáles fueron las estrategias de observación y análisis en el estudio?

La investigación utilizó más de diez años de datos recogidos con flotadores robotizados autónomos desarrollados por la Global Ocean Biogeochemistry Array (GO-BGC), un proyecto liderado por MBARI. Estos equipos, llamados BGC-Argo, descienden y ascienden en la columna de agua entre la superficie y los 1.000 metros de profundidad, y miden regularmente temperatura, salinidad, nutrientes, oxígeno, clorofila y carbono orgánico particulado. Así, los resultados permitieron observar cómo cambian las condiciones del océano a lo largo del año y durante episodios de olas de calor.

El estudio también incorporó información sobre las especies presentes al utilizar dos herramientas clave: el análisis químico de los pigmentos del fitoplancton y la secuenciación genética a partir de muestras de agua colectadas en varios puntos del noreste del Pacífico por la agencia Fisheries and Oceans Canada. Esta estrategia permitió relacionar qué organismos predominan cuando el carbono se acumula a distintas profundidades.

Durante las olas de calor marinas, los investigadores detectaron una acumulación de pequeñas partículas de carbono, de menos de 100 micrones, entre 200 y 400 metros de profundidad. Estas partículas permanecieron allí durante varios meses antes de degradarse, lo que limitó la cantidad de carbono que podía llegar a mayor profundidad y ser almacenado a largo plazo.

Desafíos y perspectivas en la vigilancia de los cambios marinos

Los resultados del estudio ponen en relieve la importancia de sostener programas de monitoreo biogeoquímico e integrar tecnologías como flotadores autónomos, análisis químicos y genéticos para anticipar los múltiples efectos de olas de calor marinas.

La autora principal, Mariana B. Bif, afirmó en un comunicado oficial que la investigación “reveló que estas dos importantes olas de calor marinas alteraron las comunidades de plancton y perturbaron la bomba de carbono biológica del océano. La cinta transportadora que transportaba el carbono desde la superficie hasta las profundidades marinas se atascó, lo que aumentó el riesgo de que el carbono regresara a la atmósfera en lugar de quedar atrapado en las profundidades oceánicas”.

El investigador principal del proyecto, Ken Johnson, consideró que “esta investigación marca un nuevo y emocionante capítulo en la monitorización oceánica. Para comprender realmente cómo una ola de calor impacta los ecosistemas marinos y los procesos oceánicos, necesitamos datos de observación antes, durante y después del evento”.

La intensificación y frecuencia de estos fenómenos, impulsados por el cambio climático, exige observaciones continuas y sostenidas para evaluar y modelar con precisión sus consecuencias sobre el ciclo del carbono, la biomasa oceánica y las actividades humanas asociadas, como la pesca.