Un estudio del hielo marino de la Antártida en los últimos 11.400 años predice el impacto de los cambios futuros en el plancton

Un equipo internacional de científicos, liderado por el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC–Universidad de Granada), ha analizado los cambios que se han producido en el hielo marino de la Antártida durante los últimos 11.400 años, una información de gran utilidad para predecir el impacto de los cambios futuros en el plancton. Su trabajo, que publica la revista Nature Geosciences, evalúa por primera vez y a una escala sin precedentes el impacto que la extensión de los hielos costeros antárticos tiene sobre la productividad marina oceánica.

Parte del equipo de investigación que ha participado en el trabajo.

El estudio ha sido liderado por científicos del Centro de Investigación Antártica de la Universidad de Victoria en Nueva Zelanda (Kathelyn Johnson y Robert McKay), y en él han participado, entre otros, los investigadores Carlota Escutia y Francisco José Jiménez Espejo del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR). El estudio está basado en uno de los pozos de recuperados durante la Expedición 318 del Programa Integrado de Perforación Oceánica (IODP) en la Tierra de Adelia, liderada por Carlota Escutia del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT, CSIC- Universidad de Granada), y participada por un equipo internacional de 22 científicos. Durante la Expedición, se perforaron 170 metros de sedimento marino totalmente laminado en el pozo U1357.

El margen Antártico oriental en la zona de la Tierra de Adelia está caracterizado en la actualidad por una alta productividad primaria que sustenta una rica vida marina. Esta productividad es consecuencia del aporte de nutrientes procedente del frente de la banquisa de hielo (hielo flotante que cubre las regiones polares), de las polinias de Dúmont d´Urville y Mertz y por la corriente costera antártica. Las polinias son espacios abiertos de agua rodeados de hielo marino que juegan un papel muy importante en los ecosistemas y en la circulación oceánica global, al ser lugares de formación de aguas profundas, que se expanden por los fondos oceánicos de casi todo el planeta. Los grandes eventos de blooms de fitoplancton, (rápidos incrementos y proliferación de algas, diatomeas y otros organismos microscópicos en la superficie marina), que en esta zona se asocian, principalmente, con aguas de deshielo relativamente dulces que dan lugar a una estratificación de la columna de agua marina en la primavera austral, como consecuencia del derretimiento del hielo marino estacional.

A su vez, la ruptura del hielo marino en este margen se asocia a los cambios en los vientos catabáticos y a la intensidad del viento zonal. La materia orgánica y los restos de estos blooms de fitoplancton se depositan rápidamente en el fondo marino, donde se conservan en el sedimento como láminas fácilmente identificables por su coloración.

Registro sedimentario

El registro sedimentario recuperado por los investigadores ha permitido determinar que, entre los 11.400 y 4.500 años, los blooms de fitoplancton tenían una alta frecuencia, entre anual y bianual. Sin embargo, a partir de los 4.500 años, los blooms son menos frecuentes, y ocurrían entre 2 y 7 años. Este cambio en la frecuencia de los blooms se ha relacionado con variaciones en los pulsos de aguas relativamente dulces y ricos en nutrientes, procedentes del deshielo del casquete de la Antártida tras la última glaciación.

Los investigadores Carlota Escutia y Francisco Jiménez, durante la campaña antártica de 2020.

Hace unos 8.000 años, la última etapa retroceso glaciar había concluido y bajo, la influencia de un clima relativamente más cálido, la banquisa de hielo tenía menos duración. El agua del deshielo de la banquisa causaba una estratificación estacional de las masas de agua que potenciaba la formación de blooms. A partir de 4.500 años, las temperaturas descendieron, aumentando la duración estacional de los hielos, y tuvo lugar una reducción en la frecuencia de rotura de la banquisa que conllevó que los episodios de estratificación marina fueran menos frecuentes y pasaran al rango de 2 y 7 años.

El rango más reciente en los blooms de productividad es similar al que controla el patrón climático denominado El Niño-Oscilación del Sur (ENSO por sus siglas en inglés). Los autores proponen en este artículo que existe una teleconexión entre el ENSO y la productividad en la zona de estudio a través de variaciones en la intensidad de los vientos sobre los hielos marinos. El registro también señala que la influencia del ENSO se ve afectada por los modos de variabilidad atmosférica antártica, por ejemplo, el Modo Anular del Sur (SAM). Este descubrimiento es del máximo interés puesto que se asocian dinámicas climáticas tropicales (ENSO) con procesos antárticos. Esto es algo que los modelos climáticos actuales no han conseguido reproducir de forma satisfactoria debido a la complejidad y la retroalimentación entre océano y atmósfera en la Antártida.

Los futuros modelos deberán integrar esta influencia de la variabilidad tropical en los sistemas costeros antárticos si se quiere predecir el impacto de estos procesos críticos sobre la productividad primaria y el ciclo del carbono.  El estudio también apunta que un aumento en las temperaturas en el margen estudiado provocará que los eventos de blooms sean mucho más frecuentes e incluso podría dar lugar a una pérdida de la banquisa de hielo a niveles no vistos en los anteriores 8000 años.

Referencia bibliográfica:

Johnson et al (2021). ‘Sensitivity of Holocene East Antarctic productivity to subdecadal variability set by sea ice’. Nature Geoscience. DOI: 10.1038/s41561-021-00816-y