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En estas Navidades… Sal a comer a tu giro oceánico local!

Translated by Sandra Schleier, Original Post by ZOE GENTES

Paper: Letscher, Robert T., et al. 2016. Nutrient budgets in the subtropical ocean gyres dominated by lateral transport. Nature Geoscience, v.9: 815–819

¿Si tu fueras un organismo marino buscando que comer, donde podrías conseguir algo nutritivo? En el océano, los nutrientes se acumulan en los cuerpos de los organismos, los cuales tienden a hundirse a aguas profundas cuando mueren. Por tanto, el agua en la superficie del océano tiende a agotarse de nutrientes bastante rápido y más nutrientes deben de alguna manera ser traídos para reemplazar aquellos perdidos que son utilizados por el plancton que vive ahí.

Una manera para hacer esto es la surgencia (“upwelling”): La moción de agua densa, fría y llena de nutrientes impulsada por las corrientes de vientos hacia la superficie del mar. Esta agua, rica en nutrientes reemplaza el agua caliente y sin nutrientes y estimula el crecimiento y reproducción de los productores primarios como el fitoplancton.

Figura 1: Existen cinco grandes giros oceánicos – El Norte Atlántico, el Sur Atlantico, el Norte Pacifico, el Sur Pacifico y el giro Oceánico Indio. Recurso: wikimedia/NOAA.

Figura 1: Existen cinco grandes giros oceánicos – El Norte Atlántico, el Sur Atlántico, el Norte Pacífico, el Sur Pacífico y el giro Oceánico Indio. Recurso: wikimedia/NOAA.

Procesos verticales como el surgimiento oceánico es pensado ser el proceso dominante para el desplazo de aguas pobres en nutrientes por aguas ricas en nutrientes. Sin embargo, estudios previos han mostrado que los flujos verticales estimados no son suficiente para explicar la observada productividad neta en los giros oceánicos subtropicales.

 

De hecho, el presupuesto de nutrientes en el Norte Atlántico ha enseñado que el transporte lateral de nutrientes ayuda a suplir suficientes nutrientes a la superficie. Sin embargo, el Norte Atlántico es único en su suministro de hierro (FE), lo cual generalmente es un nutriente limitante (un nutriente que es más raro y por ende es un factor limitante en el crecimiento del plancton). Las vías de suministro de nutrientes dominantes para los otros giros, el cual varían en el estado del nutriente limitante, requieren aún más examinación. Por tanto, la importancia del transporte lateral para otros giros oceánicos (Figura 1), aún no ha sido demostrada. La importancia relativa de los mecanismos de suministro (lateral vs vertical), la composición química (orgánico vs inorgánico) y su disponibilidad de nutrientes (nitrógeno vs fósforo) en la biogeoquímica y las dinámicas del ecosistema del océano subtropical no se conocen.

Encontrar vías de transporte de nutrientes es crítico a nuestra comprensión de los ciclos biogeoquímicos de nutrientes común como el nitrógeno (N), fósforo (P) y el carbón (C), así como su realimentación con el sistema de clima. La pompa biológica (el hundimiento de nutrientes en el océano) secuestra C en el océano profundo, mientras que la pérdida de nutrientes en la exportación de materia orgánica disminuye la producción biológica. En los océanos subtropicales, los modelos de nutrientes solo utilizan estimados de mezcla vertical cuales típicamente no pueden explicar el contenido de nutrientes en la superficie. En respuesta, los investigadores han comenzado a mirar el transporte lateral como un recurso importante para los giros oceánicos subtropicales y por tanto el ciclo de carbono en general.

Los investigadores de la Universidad de California en Irving utilizaron modelos para investigar cuán importante es el transporte lateral de nutrientes fuera del Norte Atlántico y que roles los nutrientes orgánicos e inorgánicos juegan. Hicieron esto utilizando un modelo de circulación oceánica y un modelo biogeoquímico. Recreando diferentes escenarios con los nutrientes limitantes como N, P y Fe para simular 5 giros oceánicos subtropicales diferentes, alrededor del planeta.

Utilizando el giro del Norte Atlántico como base, comenzaron a mirar estimados de transporte de nutrientes teóricos y observados para los giros simulados de los restantes cuatro giros oceánicos. Estimados previos sugieren que el intercambio lateral de nutrientes inorgánicos (sin C), incluyendo nitrógeno inorgánico disuelto (NID) y fósforo (PID) en las fronteras de los giros, contribuye a la reposición de nutrientes en la capa de la superficie, perdidos en la exportación. El transporte lateral de nutrientes orgánicos (con C), incluyendo nitrógeno orgánico disuelto (NOD) y fósforo (POD), contribuye de manera significativa en el giro del Norte Atlántico, con un papel grande para el suministro lateral de POD.

Figura 2: Suministro lateral y consumo de nutrientes inorgánicos (NID y PID) en los cinco giros. Recurso: Letscher, et al. 2016.

Figura 2: Suministro lateral y consumo de nutrientes inorgánicos (NID y PID) en los cinco giros. Recurso: Letscher, et al. 2016.

 

Figura 3: Suministro lateral y consumo de nutrientes orgánicos (NOD y POD) en los cinco giros. Toma en cuenta que el consumo de nutrientes es de mayor magnitud al de la figura 2. Recurso: Letscher, et al. 2016.

Figura 3: Suministro lateral y consumo de nutrientes orgánicos (NOD y POD) en los cinco giros. Toma en cuenta que el consumo de nutrientes es de mayor magnitud al de la figura 2. Recurso: Letscher, et al. 2016.

A través de los modelos y calculaciones, los investigadores encontraron que el consumo del suministro lateral de N y P es similar en magnitud a los intercambios verticales, suministrando 24-36% del nuevo N y 44-67% del nuevo P. El consumo de los nutrientes inorgánicos suministrados lateralmente es relativamente rápido (~1.5-3 años), con los nutrientes inorgánicos externos consumidos a los márgenes del giro modelado (figura 2). Las magnitudes del transporte lateral de nutrientes orgánicos son similares al suministro del inorgánico; sin embargo, el patrón espacial del consumo de nutrientes orgánicos es más complicado. Dado a la larga expectativa de vida de los nutrientes orgánicos en la superficie del océano (~4-8 años) en comparación a las formas inorgánicas que se asimilan más rápido, el suministro externo de nutrientes orgánicos penetra más allá en los giros que los nutrientes inorgánicos (figura 3).

En conclusión, siendo orgánico o inorgánico, el estudio confirma la importancia del transporte superficial lateral de nutrientes a través de los márgenes de los 5 giros oceánicos quienes sostienen la productividad oceánica subtropical. Por otro lado, los nutrientes orgánicos fueron observados a penetrar más allá de los márgenes de los giros oceánicos. Por tanto, estas entradas son esenciales para entender y por ende poder modelar la pompa biológica y el ciclo de carbono en el océano. En adición, mientras el agua del planeta se calienta, un océano superior más estratificado termalmente hará la mezcla de nutrientes aún más difícil, lo cual aumentará la importancia del transporte lateral. Tal cambio puede causar cambios de gran escala a la biología del océano, incluyendo cambios en la biogeografía del plancton y la migración de sus depredadores organismos marinos. Tal vez mientras el océano se calienta y se vuelve más estratificado, veremos una disminución de la productividad primaria a lo largos de las costas donde el surgimiento es predominante y el transporte de nutrientes ayudará a mantener alimentando nuestras cadenas alimenticias costeras.

Feliz Navidad y Prospero Año Nuevo!!

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