L'escalfament global provoca canvis ràpids en l'Àrtic

14/02/2013

Quan els investigadors van arribar l’estiu del 2012 a l’Àrtic Central a bord del trencagels de recerca alemany Polarstern van trobar ingents quantitats d’algues Melorisa arctica, un tipus d’alga que creix sota la capa de gel, i van comprovar que era la responsable de, com a mínim, la meitat de la producció primària de la zona -la producció de matèria orgànica a partir de diòxid de carboni. En fondre’s el gel, aquestes algues anaven a parar ràpidament al fons del mar, a una profunditat de més de 4.000 m, atraient grans quantitats de cogombres i estrelles de mar que s’alimentaven d’elles. Les restes eren metabolitzades per bacteris, consumint l’oxigen del llit marí. El treball publicat a Science descriu els canvis que s’estan produint en la coberta de gel i les seves conseqüències sobre la productivitat oceànica i l’ecosistema àrtic.

En l’expedició oceanogràfica van participar investigadors de 12 nacionalitats - entre ells les doctorandes de l’ICTA Montserrat Roca i Viena Puigcorbé-, que van fer servir una gran varietat de dispositius ultra moderns de recerca com càmeres guiades i vehicles operats remotament sota el gel (ROV, Remotely Operating Vehicle). Els investigadors van poder visualitzar els dipòsits d’algues, amb un diàmetre de fins a mig metre i que podien arribar a cobrir un 10% del llit marí, usant un sistema d’observació del sòl oceànic (OFOS, Ocean Floor Observation System). Per primera vegada, en una zona àrtica coberta de gel, es va poder mesurar el consum d’oxigen dels bacteris i de la fauna directament al fons de l’oceà, utilitzant microsensors i es va comprovar que hi havia una gran activitat biològica sota la coberta d’algues. Els bacteris havien començat a descompondre les algues, tal i com va evidenciar un contingut molt reduït d’oxigen al sediment, mentre que les àrees sense algues estaven airejades fins a una profunditat de 80 cm.

“Fa temps que se sap que les diatomees del tipus Melosira arctica poden formar grans cadenes sota el gel. Tanmateix, aquesta concurrència massiva només s’havia descrit en les regions costaneres i en el gel marí multi-anual (més gruixut i antic)”, expliquen els investigadors. Quan van planificar l’expedició fa tres anys ja van proposar la hipòtesi que aquest tipus d’algues podrien créixer més ràpidament sota la cada vegada més fina capa de gel de l’Àrtic Central. Les observacions publicades ara a Science la confirmen: aquestes algues van ser les responsables d’almenys la meitat de la producció primària de la conca de l’Àrtic Central. La resta és atribuïda a altres diatomees i nanoplàncton que viuen en les capes superficials de l’oceà.

Normalment, les petites cèl·lules de fitoplàncton s’enfonsen molt lentament al llarg de la columna d’aigua i en gran part són consumides en les capes superficials de l’oceà. Per contra, les grans cadenes d’algues formades per Melosira arctica són pesades i poden enfonsar-se ràpidament fins arribar al fons del mar. Just abans de l’expedició aquestes algues van transportar més del 85% del carboni fixat per la producció primària des de la superfície del mar fins a les profunditats. Els investigadors suposen que les algues havien crescut recentment perquè només van trobar gel antic d’un any a l’Àrtic Central, i perquè les algues que van extraure dels budells dels cogombres de mar encara eren capaces de fer la fotosíntesi quan les van analitzar al laboratori del vaixell. El bon estat nutricional dels cogombres de mar va ser la prova també de l’aprovisionament massiu de menjar. Els investigadors van trobar que els animals eren més grans de l’habitual, amb òrgans reproductius molt desenvolupats –un indicador que havien menjat abundantment durant uns dos mesos.

Els experts en gel marí que eren al vaixell van investigar per què les algues del gel creixen tan bé sota la prima capa de gel i també com podien perdre ràpidament el seu hàbitat a causa de l’augment del desglaç. Van determinar el gruix del gel fent perforacions i amb una sonda electromagnètica dirigida per un helicòpter. També van usar un robot ROV per veure el gel des de sota i per mesurar quina quantitat de llum hi penetrava. Al final de l’estiu van continuar trobant un munt de restes d’algues de gel i van poder quantificar-les. L’augment del desglaç permet que entri més llum a través del gel i fa que les algues creixin més ràpidament. Tanmateix, com que la coberta gelada ha esdevingut molt més prima en els últims anys i l’Àrtic més càlid, les algues del gel es desprenen ràpidament i s’acaben enfonsant.

El mar profund s’ha vist sempre com un sistema relativament inert, afectat per l’escalfament global només amb un retard temporal considerable. No obstant, aquest projecte ha permès “demostrar per primer cop que l’escalfament i els canvis físics associats causen ràpides reaccions en tot l’ecosistema de l’Àrtic Central fins a les profunditats marines”, resumeix Antje Boetius, de l’AWI i el Max Planck Institute, líder del projecte.

El fet que els processos de descomposició microbiana alimentats pels dipòsits d’algues puguin generar indrets anòxics a les profunditats alarma als investigadors. “No sabem si és un fenomen puntual que hem pogut observar durant aquest període estival o si continuarà en els propers anys”.

Les prediccions actuals dels models climàtics assumeixen que podria donar-se un estiu sense gel a l’Àrtic en les següents dècades. Boetius i els seus col·legues alerten: “continuem sense entendre prou la funció de l’ecosistema àrtic, la seva biodiversitat i productivitat com per ser capaços d’estimar les conseqüències d’aquesta disminució ràpida del gel marí”.

La recerca de l’ICTA a l’Àrtic

Montserrat Roca i Viena Puigcorbé van participar en la recerca publicada a Science investigant els efectes de les condicions canviants de la coberta de gel al centre de l’Àrtic en l’exportació de carboni orgànic des de la superfície de la columna d’aigua a les aigües profundes i l’eficiència del gel marí en la intercepció i l’acumulació de fluxos atmosfèrics, mitjançant traçadors radioactius d’origen natural. La recerca forma part de les seves tesis doctorals, que dirigeix el professor Pere Masqué, del Departament de Física de la UAB i investigador de l’ICTA.

“Investigar dins d’un equip interdisciplinar de més de 50 científics, durant 10 setmanes i enmig de l’Àrtic, ha estat una gran experiència. Aquest treball demostra la importància de la recerca polar en el context climàtic actual. Estem convençudes que d’aquest projecte tan ambiciós es derivaran altres resultats que ajudaran a entendre la complexitat de l’ecosistema àrtic i les conseqüències dels canvis que s’hi estan produint”, conclou la investigadora predoctoral de l’ICTA Montserrat Roca.

Article de referència:
http://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.1231346

Imatge:
Cogombre de mar ingerint algues de gel a l'Àrtic Central (AWI-Antje Boetius).