A medida que el Polo Norte, el Océano Ártico y la tierra ártica circundante se calientan rápidamente, los científicos se apresuran a comprender los efectos del calentamiento en los ecosistemas árticos. Con la reducción del hielo marino, llega más luz a la superficie del Océano Ártico. Algunos han predicho queesto conducirá a más plancton, que a su vez mantendrá a los peces y otros animales.
No tan rápido, dice un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Princeton y el Instituto Max Planck de Química.
Apuntan al nitrógeno, un nutriente vital. Los investigadores utilizaron plancton fosilizado para estudiar la historia de las fuentes y las tasas de suministro de nitrógeno al Océano Ártico abierto occidental y central. Su trabajo, detallado en un artículo en la edición actual de la revista Ciencias de la naturaleza de la naturaleza , sugiere que bajo un régimen de calentamiento global, estas aguas árticas abiertas experimentarán una limitación de nitrógeno más intensa, lo que probablemente evitará un aumento de la productividad.
"Mirando el Océano Ártico desde el espacio, es difícil ver el agua, ya que gran parte del Océano Ártico está cubierto por una capa de hielo marino", dijo el autor principal Jesse Farmer, investigador asociado postdoctoral en el Departamento de Geocienciasen la Universidad de Princeton, quien también es becario postdoctoral visitante en el Instituto Max Planck de Química en Mainz, Alemania. Este hielo marino se expande naturalmente durante los inviernos y se contrae durante los veranos. Sin embargo, en las últimas décadas, el calentamiento global ha provocado un rápido declive en el mar de veranocobertura de hielo, con una capa de hielo de verano ahora aproximadamente la mitad que la de 1979.
A medida que el hielo marino se derrite, la fotosíntesis del plancton que forma la base de las redes tróficas del Ártico debería beneficiarse de la mayor disponibilidad de luz. "Pero hay una trampa", dijo la autora colaboradora Julie Granger, profesora asociada de ciencias marinas en la Universidad de Connecticut."Este plancton también necesita nutrientes para crecer, y los nutrientes solo abundan en las profundidades del Océano Ártico, un poco más allá del alcance del plancton". El que el plancton pueda adquirir estos nutrientes depende de cuán estrictamente esté "estratificada" o separada la capa superior del océano.capas. Los 200 metros superiores 660 pies del océano consisten en distintas capas de agua con diferentes densidades, determinadas por su temperatura y salinidad.
"Cuando la parte superior del océano está fuertemente estratificada, con agua muy ligera flotando sobre aguas profundas y densas, el suministro de nutrientes a la superficie iluminada por el sol es lento", dijo Farmer.
Una nueva investigación dirigida por científicos de la Universidad de Princeton muestra cómo ha cambiado el suministro de nitrógeno al Ártico desde la última edad de hielo, lo que revela la historia de la estratificación del Océano Ártico. Utilizando núcleos de sedimentos del Océano Ártico occidental y central, los investigadores midieronla composición isotópica del nitrógeno orgánico atrapado en los fósiles de piedra caliza de foraminíferos plancton que creció en las aguas superficiales, luego murió y se hundió en el fondo del mar. Sus mediciones revelan cómo las proporciones de nitrógeno derivado del Atlántico y del Pacífico cambiaron con el tiempo, mientrasTambién rastrea los cambios en el grado de limitación de nitrógeno del plancton en la superficie. Ona Underwood de la Clase de 2021 fue un miembro clave del equipo de investigación, analizando los núcleos de sedimentos del Océano Ártico occidental para su proyecto junior.
Donde los océanos se encuentran: las aguas del Pacífico flotan sobre las más saladas y densas del Atlántico
El Océano Ártico es el lugar de encuentro de dos grandes océanos: el Pacífico y el Atlántico. En el Ártico occidental, las aguas del Océano Pacífico fluyen hacia el norte a través del estrecho poco profundo de Bering que separa Alaska de Siberia. Al llegar al Océano Ártico, las aguas relativamente frescasEl agua del Pacífico fluye sobre aguas más saladas del Atlántico. Como resultado, la columna de agua superior del Ártico occidental está dominada por nitrógeno procedente del Pacífico y está fuertemente estratificada.
Sin embargo, este no siempre fue el caso. "Durante la última edad de hielo, cuando el crecimiento de las capas de hielo redujo el nivel global del mar, el estrecho de Bering no existía", dijo Daniel Sigman, profesor de Ciencias Geológicas y Geofísicas en Dusenbury de Princeton.y uno de los mentores de investigación de Farmer. En ese momento, el Estrecho de Bering fue reemplazado por el Puente Terrestre de Bering, una conexión terrestre entre Asia y América del Norte que permitió la migración de humanos a América. Sin el Estrecho de Bering, el Ártico solotienen agua del Atlántico, y los datos de nitrógeno lo confirman.
Cuando la edad de hielo terminó hace 11.500 años, cuando las capas de hielo se derritieron y el nivel del mar subió, los datos muestran la aparición repentina de nitrógeno del Pacífico en la cuenca abierta del Ártico occidental, evidencia dramática de la apertura del Estrecho de Bering.
"Esperábamos ver esta señal en los datos, ¡pero no tan claramente!", Dijo Sigman.
Esta fue solo la primera de las sorpresas. Al analizar los datos, Farmer también se dio cuenta de que, antes de la apertura del Estrecho de Bering, el Ártico no había sido tan estratificado como lo está hoy. Solo con la apertura del Estrecho de Bering, el oesteEl Ártico se estratifica fuertemente, como lo refleja el inicio de la limitación de nitrógeno del plancton en las aguas superficiales.
En dirección este, alejándose del estrecho de Bering, el agua del Pacífico se diluye, de modo que el Ártico central y oriental moderno está dominado por el agua del Atlántico y una estratificación relativamente débil. Aquí, los investigadores encontraron que la limitación de nitrógeno y la estratificación de la densidad variaban conal igual que en el Ártico occidental, la estratificación fue débil durante la última edad de hielo, cuando el clima era más frío. Después de la edad de hielo, la estratificación del Ártico central se fortaleció, alcanzando un pico entre hace unos 10.000 y 6.000 años, un período de verano ártico naturalmente más cálidotemperaturas llamadas el "Máximo Térmico del Holoceno". Desde entonces, la estratificación del Ártico central se ha debilitado, permitiendo que suficiente nitrógeno profundo alcance las aguas superficiales para superar los requisitos del plancton.
El calentamiento global está devolviendo rápidamente al Ártico al clima del Máximo Térmico del Holoceno. A medida que este calentamiento continúa, algunos científicos han predicho que la reducción de la capa de hielo mejoraría la productividad del plancton del Ártico al aumentar la cantidad de luz solar que llega al océano.La información histórica adquirida por Farmer y sus colegas sugiere que tal cambio es poco probable para las aguas de las cuencas abiertas del Ártico occidental y central. El Ártico occidental permanecerá fuertemente estratificado debido a la afluencia persistente de agua del Pacífico a través del Estrecho de Bering, mientras que el calentamientofortalecer la estratificación en el Ártico central. En ambas regiones de océano abierto, es probable que el suministro lento de nitrógeno limite la productividad del plancton, concluyeron los investigadores.
"Un aumento en la productividad de la cuenca ártica abierta probablemente se habría visto como un beneficio, por ejemplo, el aumento de la pesca", dijo Farmer. "Pero dados nuestros datos, un aumento en la productividad del Ártico abierto parece poco probable. La mejor esperanzaporque un futuro aumento de la productividad del Ártico probablemente se encuentre en las aguas costeras del Ártico ".
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