El fitoplancton puede ser abundante bajo el hielo marino antártico

Ahora, los científicos que utilizan instrumentos submarinos y un satélite de la NASA han encontrado evidencia de florecimientos potencialmente significativos debajo del hielo marino que rodea la Antártida. Los hallazgos fueron publicados recientemente en la revista científica Frontiers.

El fitoplancton y las grietas del hielo marino

El fitoplancton es para el océano lo que los pastos son para la tierra: estos organismos flotantes similares a plantas absorben la luz del sol, absorben nutrientes minerales y crean su propio alimento (energía) a través de la fotosíntesis.

El fitoplancton crece en casi cualquier lugar donde haya parches de océano abiertos e iluminados por el sol. Cuando las condiciones son las adecuadas, estas colecciones de células microscópicas pueden florecer en escalas que son visibles desde el espacio. Son una fuente de alimento crítica para otras formas de vida en el océano y un reciclador y eliminador de carbono clave para el planeta.

Pero hasta estudios recientes, la sabiduría convencional era que la capa de hielo impedía el crecimiento de fitoplancton durante la mayor parte del año en el océano alrededor de la Antártida porque muy poca luz solar podía penetrar en el agua debajo. Sin embargo, nueva evidencia muestra que hay suficientes grietas, puntos delgados y huecos para dejar pasar suficiente luz natural a través del hielo marino.

"Alrededor de la Antártida, el hielo marino compacto parece bastante impenetrable a la luz", dijo Chris Horvat, científico de hielo marino de la Universidad de Brown y autor principal del nuevo estudio. En las vistas amplias y gruesas de la mayoría de los satélites, la capa de hielo puede parecer uniforme y similar a una lámina, lo que refuerza la idea de que la luz sería demasiado escasa y débil para la vida vegetal que se encuentra debajo.

Pero visto desde debajo de la superficie del océano, y ahora con los ojos láser del Ice, Cloud and Land Elevation Satellite 2 (ICESat-2) de la NASA, los científicos ven que el hielo marino antártico en realidad está plagado de fracturas y aberturas. La luz del sol se cuela a través de las grietas y proporciona la energía para las notables floraciones bajo el hielo en el Océano Antártico. Como referencia, la siguiente fotografía muestra una vista aérea del hielo marino alrededor de la Antártida el 29 de octubre de 2017.

Horvat y sus colegas reunieron tres líneas de evidencia. Primero, examinaron los datos recopilados con los ojos láser de los flotadores Argo de la NASA, instrumentos submarinos que miden diferentes propiedades del océano desde la superficie hasta aproximadamente 2000 metros de profundidad. Los instrumentos en forma de cilindro se desplazan con las corrientes y suben y bajan a través del océano, emergiendo ocasionalmente para transmitir sus datos a los laboratorios terrestres a través de transmisores satelitales. Los flotadores Argo desplegados desde 2014 pueden detectar la presencia de clorofila y partículas de carbono en el agua, los cuales pueden indicar la presencia de fitoplancton.

Al examinar los datos de más de 2000 inmersiones bajo el hielo durante siete años, el equipo de investigación descubrió que casi todas las mediciones mostraban que el fitoplancton se acumulaba incluso antes de que el hielo marino se retirara en la primavera y el verano del hemisferio sur. En una cuarta parte de esas mediciones, se había acumulado suficiente fitoplancton para sugerir que se estaban produciendo eventos de floración.

Dadas esas observaciones, el equipo analizó las condiciones del hielo con datos de ICESat-2 para desarrollar una imagen de dónde y cuánta luz penetraba a través de las grietas y aberturas en el hielo marino antártico. El instrumento principal en ICESat-2 es un altímetro láser, que envía pulsos de luz hacia la superficie de la Tierra y luego mide, con una precisión de una milmillonésima de segundo, cuánto tardan los fotones individuales en regresar al satélite. A partir de esta información, los científicos pueden derivar la altura de las secciones de hielo y también detectar las grietas y los espacios entre ellas.

Finalmente, a partir de los modelos de la cubierta de hielo de la Fase 6 del Proyecto de comparación de modelos acoplados , Horvat y sus colegas estimaron la ubicación y el grosor de la cubierta de hielo del Océano Austral y cómo se movía. También obtuvieron estimaciones de la radiación fotosintéticamente disponible (PAR), una medida de la luz solar necesaria para sostener las floraciones en el océano. Descubrieron que de 3 a 5 millones de kilómetros cuadrados, un área más grande que la India, del Océano Antártico cubierto de hielo podría permitir que suficiente luz penetre y sustente algunas floraciones bajo el hielo.

Los datos recopilados durante el estudio están representados en los mapas en la parte superior de esta página. El mapa de la izquierda muestra la ubicación y la abundancia de posibles floraciones de fitoplancton y su posición dentro de la bolsa de hielo entre 2014 y 2020. El mapa de la derecha combina datos satelitales y modelos para mostrar dónde probablemente había suficiente luz penetrando el hielo para sostener las floraciones.

“Los científicos han hablado sobre el potencial de floraciones aquí, pero esta es la primera vez que las vemos bajo el hielo en las aguas antárticas”, dijo Horvat. “Las flores probablemente siempre han estado allí, simplemente no hemos tenido la capacidad de observarlas. Este hallazgo abre una forma completamente nueva de pensar sobre la vida alrededor y debajo del hielo. El hielo marino es más interesante y diverso de lo que la gente piensa, y puede sustentar una amplia gama de comunidades ecológicas”.

Horvat es parte de un equipo que está desarrollando nuevos productos de hielo marino de ICESat-2 para obtener una idea aún mejor de la textura de mosaico del hielo marino. También esperan hacer un seguimiento del estudio de la floración bajo el hielo investigando qué tan extensas y frecuentes son las floraciones, y si tienen estacionalidad.

“El documento describe algunas observaciones interesantes en una región relativamente poco estudiada del océano global”, agregó Michael Behrenfeld, ecólogo oceánico de la Universidad Estatal de Oregón que no formó parte del estudio. “Anteriormente se han informado floraciones bajo el hielo en el Ártico, pero este nuevo estudio documenta claramente este tipo de floraciones en el Océano Antártico. Una diferencia importante entre estas dos regiones polares es que el área total de condiciones adecuadas para las floraciones bajo el hielo es mucho mayor alrededor de la Antártida. Por lo tanto, cuando se integran en un área, estas floraciones del Océano Austral pueden ser una gran masa de plancton”.

Imagen de NASA Earth Observatory por Joshua Stevens, utilizando datos cortesía de Horvat, C., et al. (2022). Foto de NASA/Nathan Kurtz. Historia de Michael Carlowicz/División de Ciencias de la Tierra de la NASA.

NASA Earth Observatory