Identifican las ‘zonas muertas’ del océano que carecen de oxígeno
Los mapas 3D pueden ayudar a los investigadores a rastrear y predecir la respuesta del océano al cambio climático.
Intensidad de la zona deficiente de oxígeno a lo largo del Océano Pacífico oriental, donde los colores cobre representan las ubicaciones de concentraciones de oxígeno consistentemente más bajas y el verde azulado profundo indica regiones sin oxígeno disuelto suficientemente bajo / Jarek Kwiecinski y Andrew Babbin
Los océanos se suelen percibir como lugares llenos de vida: los organismos proliferan incluso en las más extremas circunstancias, a miles de kilómetros de profundidad, donde la luz apenas llega. Sin embargo, existen ciertos lugares donde el oxígeno cae en picado de forma natural, y las aguas se vuelven inhabitables para la mayoría de los organismos aeróbicos. Estas áreas desoladas son conocidas como ‘zonas deficientes en oxígeno‘ o ODZ, por sus siglas en inglés. Y aunque constituyen menos del 1% del volumen total del océano, son una fuente importante de óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero. Sus límites también pueden limitar la extensión de la pesca y los ecosistemas marinos.
Ahora los científicos del MIT han generado el ‘atlas’ tridimensional más completo de las ODZ más grandes del mundo.
El nuevo análisis, publicado en ‘ Global Biogeochemical Cycles‘, proporciona mapas de alta resolución de los dos principales cuerpos de agua privados de oxígeno en el Pacífico tropical, revelando el volumen, la extensión y las diferentes profundidades de cada ODZ, junto con características de escala muy precisas, como corrientes de agua oxigenada que se adentran en zonas que de, otro modo, estarían empobrecidas.
El equipo utilizó un nuevo método para procesar más de 40 años de datos oceánicos, que comprende casi 15 millones de mediciones tomadas por muchos cruceros de investigación y robots autónomos desplegados en el Pacífico tropical. Los investigadores recopilaron y analizaron esta ingente cantidad de información para generar mapas de zonas deficientes en oxígeno a varias profundidades, similares a los muchos cortes de un escaneo tridimensional.
A partir de estos mapas, los investigadores estimaron el volumen total de las dos principales ODZ en el Pacífico tropical, con más precisión que los esfuerzos anteriores. La primera zona, que se extiende desde la costa de América del Sur, mide unos 600.000 kilómetros cúbicos, aproximadamente el volumen de agua que llenaría 240.000 millones de piscinas olímpicas. La segunda zona, frente a la costa de Centroamérica, es aproximadamente tres veces más grande.
El atlas sirve como referencia de dónde se encuentran las ODZ en la actualidad. El equipo espera que los científicos puedan actualizar este dcoumento con mediciones continuas, para rastrear mejor los cambios en estas zonas y predecir cómo pueden cambiar a medida que el clima se calienta.
«En general, se espera que los océanos pierdan oxígeno a medida que el clima se vuelve más cálido. Pero la situación es más complicada en los trópicos, donde hay grandes zonas deficientes en oxígeno», explica Jarek Kwiecinski, quien desarrolló el atlas junto con Andrew Babbin, profesor de desarrollo profesional de Cecil e Ida Green en el Departamento de Tierra, Atmósfera y Ciencias planetarias. «Es importante crear un mapa detallado de estas zonas para que tengamos un punto de comparación para cambios futuros».
Microbios devoradores de fitoplancton
Las ODZ son regiones grandes y persistentes del océano que se producen de forma natural, como consecuencia de los microbios marinos que devoran el fitoplancton que se hunde junto con todo el oxígeno disponible en los alrededores. Estas zonas se encuentran en regiones que pasan por alto las corrientes oceánicas, que normalmente repondrían las regiones con agua oxigenada. Como resultado, las estas zonas son ubicaciones de aguas relativamente permanentes, sin oxígeno, y pueden existir en profundidades oceánicas de aproximadamente 35 a 1.000 metros bajo de la superficie. Para tener cierta perspectiva, los océanos tienen una profundidad media de unos 4.000 metros.
Durante los últimos 40 años, las distintas expediciones han utilizado como método para medir el oxígeno tirar botellas que se llenan de agua que, después, se analiza. Sin embargo, los autores señalan que hay muchos artefactos que provienen de la medición en este proceso, y podría sobredimensionar el verdadero valor del oxígeno. Por ello, en lugar de confiar en las mediciones de las muestras de las botellas, el equipo analizó los datos de los sensores conectados al exterior de las botellas o integrados con plataformas robóticas que pueden cambiar su flotabilidad para medir el agua a diferentes profundidades. Estos sensores miden una variedad de señales, incluidos los cambios en las corrientes eléctricas o la intensidad de la luz emitida por un tinte fotosensible para estimar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. A diferencia de las muestras de agua de mar que representan una única profundidad discreta, los sensores registran señales continuamente a medida que descienden a través de la columna de agua.
Los científicos han intentado utilizar estos datos de los sensores para estimar el valor real de las concentraciones de oxígeno en las ODZ, pero han encontrado increíblemente complicado convertir estas señales con precisión, particularmente en concentraciones cercanas a cero. «Adoptamos un enfoque muy diferente, utilizando mediciones no para ver su valor real, sino más bien cómo cambia ese valor dentro de la columna de agua -afirma Kwiecinski-. De esa manera podemos identificar aguas anóxicas, independientemente de lo que diga un sensor específico».
Tocando fondo
El equipo razonó que, si los sensores mostraban un valor constante e invariable de oxígeno en una sección vertical continua del océano, independientemente del valor real, entonces probablemente sería una señal de que el oxígeno había tocado fondo y que la sección era parte de una zona deficiente en oxígeno.
Los investigadores reunieron casi 15 millones de mediciones de sensores recopiladas durante 40 años por varias expediciones y flotadores robóticos, y mapearon las regiones donde el oxígeno no cambiaba con la profundidad. «Ahora podemos ver cómo la distribución del agua anóxica en el Pacífico cambia en tres dimensiones», indice Babbin.
El equipo trazó un mapa de los límites, el volumen y la forma de dos ODZ principales en el Pacífico tropical, una en el hemisferio norte y la otra en el hemisferio sur. También pudieron ver detalles finos dentro de cada zona. Por ejemplo, las aguas sin oxígeno son «más espesas» o más concentradas hacia el centro, y parecen adelgazarse hacia los bordes de cada zona. «También pudimos ver lagunas, donde parece que se sacaron grandes bocados de aguas anóxicas a poca profundidad», dice Babbin. «Hay algún mecanismo que lleva oxígeno a esta región, haciéndolo oxigenado en comparación con el agua que lo rodea».
Tales observaciones de las zonas deficientes en oxígeno del Pacífico tropical son más detalladas de lo que se ha medido hasta la fecha. «La forma en que se forman los bordes de estas ODZ y hasta dónde se extienden, no se pudo resolver previamente -apunta el investigador-. Ahora tenemos una mejor idea de cómo se comparan estas dos zonas en términos de extensión y profundidad de área». Por su parte, Kwiecinski añade: «Esto le da un esbozo de lo que podría estar sucediendo. Se puede hacer mucho más con esta recopilación de datos para comprender cómo se controla el suministro de oxígeno del océano».
