Las zonas muertas se formaron repetidamente en el Pacífico norte durante climas cálidos durante los últimos 1,2 millones de años

Durante los últimos 1,2 millones de años, la vida marina se extinguió repetidamente en las ‘zonas muertas’ de bajo oxígeno en el Océano Pacífico Norte durante los climas interglaciares cálidos.

Un análisis de núcleos de sedimentos del Mar de Bering ha revelado una relación recurrente entre climas más cálidos y episodios abruptos de “zonas muertas” de bajo oxígeno en el Océano Pacífico Norte subártico durante los últimos 1,2 millones de años.

El nuevo estudio, dirigido por investigadores de UC Santa Cruz, fue publicado el 2 de junio de 2021 en Science Advances . Los hallazgos brindan información crucial para comprender las causas de la falta de oxígeno o “hipoxia” en el Pacífico Norte y para predecir la aparición de condiciones hipóxicas en el futuro.

“Es esencial comprender si el cambio climático está empujando a los océanos hacia un ‘punto de inflexión’ para una hipoxia abrupta y severa que destruiría ecosistemas, fuentes de alimentos y economías”, dijo la primera autora Karla Knudson, quien dirigió el estudio como estudiante de posgrado. en Ciencias de la Tierra en UCSC.

Los investigadores basaron sus hallazgos en un análisis de núcleos de sedimentos profundos de un sitio en el mar de Bering. Durante largos períodos de tiempo, los sedimentos se depositan y se acumulan en el fondo marino. La actividad de los organismos que viven en los sedimentos del lecho marino generalmente los interrumpe y los mezcla a medida que se acumulan, pero si la hipoxia ha matado a esos organismos, se conserva un patrón ordenado de capas. Por lo tanto, los científicos pueden encontrar un registro de eventos hipóxicos pasados ​​en la forma de estos sedimentos en capas o “laminados” en núcleos perforados en el fondo marino.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo acerca de un episodio importante de hipoxia generalizada en el Pacífico Norte al final de la última edad de hielo, cuando el derretimiento de las capas de hielo envió una afluencia masiva de agua dulce al océano. El nuevo estudio proporciona los primeros registros de eventos anteriores de bajo nivel de oxígeno y muestra que la ocurrencia más reciente no fue representativa de la mayoría de estos eventos en términos de mecanismos o tiempo.

“No se necesita una gran perturbación como el derretimiento de las capas de hielo para que esto suceda”, dijo la autora correspondiente Ana Christina Ravelo, profesora de ciencias oceánicas en UC Santa Cruz. “Estos eventos hipóxicos abruptos son en realidad comunes en el registro geológico y no suelen estar asociados con la desglaciación. Casi siempre ocurren durante los períodos interglaciares cálidos, como en el que estamos ahora “.

La hipoxia se produce después de un intenso crecimiento de fitoplancton (algas marinas) en las aguas superficiales. Cuando el fitoplancton muere, se hunde más profundamente en el océano y se descompone, lo que agota el oxígeno y libera dióxido de carbono en el agua debajo de la superficie. Sin embargo, no está claro qué desencadena estos eventos. El calentamiento del océano, el alto nivel del mar y la disponibilidad de hierro (un factor limitante para el crecimiento del fitoplancton) parecen influir.

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“Nuestro estudio muestra que los altos niveles del mar, que ocurren durante los climas interglaciares cálidos, contribuyeron a estos eventos hipóxicos”, dijo Knudson. “Durante los niveles altos del mar, el hierro disuelto de las plataformas continentales inundadas puede transferirse al océano abierto y promover un intenso crecimiento de fitoplancton en las aguas superficiales”.

Aunque el nivel del mar alto es una condición de fondo importante, no es suficiente para desencadenar un evento hipóxico por sí solo. Los cambios en la circulación oceánica, incluida la intensificación de la afluencia para llevar más nutrientes a las aguas superficiales y las corrientes más fuertes que podrían transferir hierro de la plataforma continental al océano abierto, pueden desempeñar un papel fundamental, dijo Knudson.

Actualmente, las zonas muertas regionales ocurren en áreas costeras de todo el mundo debido a los efectos de la temperatura del calentamiento climático, así como al enriquecimiento de nutrientes de las aguas costeras a partir de fertilizantes agrícolas. Pero incluso la enorme zona muerta en la desembocadura del río Mississippi palidece en comparación con la hipoxia generalizada que se produjo en todo el Océano Pacífico Norte al final de la última edad de hielo.

Debido a que el nuevo estudio se basa en núcleos de sedimentos de un solo sitio, los investigadores no conocen la extensión de las zonas muertas que registra, si estaban confinadas al Mar de Bering o extendidas a través del borde del Pacífico Norte como lo hizo el evento más reciente.

“No sabemos qué tan extensos fueron, pero sí sabemos que fueron muy intensos y duraron más que el evento de desglaciación que ha sido tan bien estudiado”, dijo Ravelo, quien fue codirector científico de la Expedición 323 del Programa Integrado de Perforación Oceánica. , que recuperó los núcleos del mar de Bering en 2009.

Knudson dijo que los núcleos registran múltiples eventos durante cada período interglacial a lo largo del Pleistoceno, con transiciones abruptas donde los sedimentos laminados aparecen y desaparecen en el núcleo.

Los nuevos hallazgos plantean preocupaciones sobre si el cambio climático y el calentamiento de los océanos conducirán a un punto de inflexión que desencadenaría una hipoxia generalizada en el Océano Pacífico Norte.

“El sistema está preparado para este tipo de eventos”, dijo Ravelo. “Necesitamos saber qué tan extensos fueron, y debemos repensar cómo se desencadenan estos eventos, porque ahora sabemos que no se necesita una gran perturbación. Este estudio prepara el escenario para una gran cantidad de trabajo de seguimiento “.

Referencia: “Causas y momento de la hipoxia recurrente del Pacífico subártico” por Karla P. Knudson, Ana Christina Ravelo, Ivano W. Aiello, Christina P. Knudson, Michelle K. Drake y Tatsuhiko Sakamoto, 2 de junio de 2021, Science Advances .
DOI: 10.1126 / sciadv.abg2906

 



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