El cambio climático está provocando cambios significativos en el fitoplancton en los océanos del mundo.
Un nuevo estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, revela que en las próximas décadas estos cambios afectarán al color del océano, intensificando sus regiones azules y verdes. Los satélites deben detectar estos cambios en el tono, proporcionando una alerta temprana de cambios a gran escala en los ecosistemas marinos.
En un artículo publicado en 'Nature Communications', los investigadores informan que han desarrollado un modelo global que simula el crecimiento y la interacción de diferentes especies de fitoplancton o algas, y cómo la mezcla de especies en varios lugares cambiará a medida que las temperaturas aumenten en todo el mundo.
Los investigadores también simularon la forma en que el fitoplancton absorbe y refleja la luz, y cómo cambia el color del océano a medida que el calentamiento global afecta a la composición de las comunidades de fitoplancton. Los científicos ejecutaron el modelo hasta fines del siglo XXI y encontraron que, para el año 2100, más del 50% de los océanos del mundo cambiarán de color debido al cambio climático.
El trabajo sugiere que las regiones azules, como las subtropicales, se volverán aún más azules, reflejando incluso menos fitoplancton, y la vida en general, en esas aguas, en comparación con las actuales. Algunas regiones que son más verdes hoy en día, como cerca de los polos, pueden volverse aún más verdes, a medida que las temperaturas más cálidas producen grandes floraciones de fitoplancton más diverso.
"El modelo sugiere que los cambios no parecerán enormes a simple vista, y el océano aún parecerá que tiene regiones más azules en las regiones subtropicales y más verdes cerca del ecuador y los polos", dice la autora principal, Stephanie Dutkiewicz, científica investigadora en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT y el Programa Conjunto sobre la Ciencia y la Política del Cambio Global. "Ese patrón básico seguirá estando allí. Pero será lo suficientemente diferente como para que afecte al resto de la red alimenticia que soporta el fitoplancton", añade.
Los coautores de Dutkiewicz incluyen a Oliver Jahn de MIT, Anna Hickman, de la Universidad de Southhampton; Stephanie Henso,n del Centro Nacional de Oceanografía de Southampton; Claudie Beaulieu, de la Universidad de California en Santa Cruz, y Erwan Monier de la Universidad de California en Davis.
Recuento de clorofila
El color del océano depende de cómo interactúa la luz solar con lo que está en el agua. Las moléculas de agua solas absorben casi toda la luz solar, excepto la parte azul del espectro, que se refleja hacia afuera. Por lo tanto, las regiones del océano abierto relativamente áridas aparecen como azul profundo del espacio. Si hay organismos en el océano, pueden absorber y reflejar diferentes longitudes de onda de la luz, dependiendo de sus propiedades individuales.
El fitoplancton, por ejemplo, contiene clorofila, un pigmento que se absorbe principalmente en las porciones azules de la luz solar para producir carbono para la fotosíntesis, y menos en las partes verdes. Como resultado, se refleja más luz verde fuera del océano, dando a las regiones ricas en algas un tono verdoso.
Desde finales de la década de 1990, los satélites han tomado medidas continuas del color del océano. Los científicos han utilizado estas mediciones para obtener la cantidad de clorofila y, por extensión, el fitoplancton, en una región oceánica determinada. Pero Dutkiewicz dice que la clorofila no necesariamente refleja la señal sensible del cambio climático. Cualquier cambio significativo en la clorofila podría deberse al calentamiento global, pero también podría ser por la "variabilidad natural": aumentos normales y periódicos en la clorofila debido a fenómenos naturales relacionados con el clima.
"Un evento de El Niño o La Niña producirá un cambio muy grande en la clorofila porque está cambiando la cantidad de nutrientes que entran al sistema", afirma Dutkiewicz. "Debido a estos grandes cambios naturales que ocurren cada pocos años, es difícil ver si las cosas están cambiando debido al cambio climático, si solo se está viendo la clorofila", añade.
Modelado de la luz del océano
En lugar de buscar estimaciones derivadas de la clorofila, el equipo se preguntó si podrían ver una señal clara del efecto del cambio climático en el fitoplancton observando solo las mediciones satelitales de la luz reflejada. El equipo modificó un modelo informático que ha utilizado en el pasado para predecir los cambios en el fitoplancton con el incremento de las temperaturas y la acidificación de los océanos.
Este modelo recoge información sobre el fitoplancton, como qué consumen y cómo crecen, e incorpora esta información en un modelo físico que simula las corrientes y la mezcla de los océanos. En esta ocasión, los investigadores agregaron un nuevo elemento al modelo, que no se ha incluido en otras técnicas de modelado oceánico: la capacidad de estimar las longitudes de onda específicas de la luz que son absorbidas y reflejadas por el océano, dependiendo de la cantidad y el tipo de organismos en una región determinada.
"La luz del sol entrará en el océano, y cualquier cosa que esté en el océano la absorberá, como la clorofila -señala Dutkiewicz-. Otras cosas la absorberán o la dispersarán, como algo con una cáscara dura. Así que es un proceso complicado, cómo la luz se refleja desde el océano para darle su color".
Cuando el grupo de investigadores comparó los resultados de su modelo con las mediciones reales de la luz reflejada que los satélites habían recogido en el pasado, encontraron que los dos estaban de acuerdo en que podría usarse el modelo para predecir el color del océano a medida que las condiciones ambientales cambien en el futuro. "Lo bueno de este modelo es que podemos usarlo como un laboratorio, un lugar donde podemos experimentar, para ver cómo va a cambiar nuestro planeta", dice Dutkiewicz.
Una señal en azules y verdes
A medida que los investigadores aumentaron las temperaturas globales en el modelo, hasta 3 grados centígrados para 2100, lo que la mayoría de los científicos pronostican que ocurrirá en un escenario sin cambios de relativamente poca acción para reducir los gases de efecto invernadero, encontraron que las longitudes de onda de la luz en la banda de ondas azul/verde respondió más rápido.
Además, Dutkiewicz observó que esta banda de ondas azul/verde mostraba una señal muy clara, o un cambio, debido específicamente al cambio climático, que se producía mucho antes de lo que los científicos habían encontrado anteriormente cuando observaban la clorofila, que proyectaban que exhibiría un cambio impulsado por el clima en 2055.
"La clorofila está cambiando, pero no se puede ver debido a su increíble variabilidad natural -dice Dutkiewicz-. Pero se puede ver un cambio significativo relacionado con el clima en algunas de estas bandas de ondas, en la señal que se envía a los satélites. Así que ahí es donde deberíamos estar buscando mediciones satelitales, una señal real de cambio".
Según su modelo, el cambio climático ya está cambiando la composición del fitoplancton y, por extensión, el color de los océanos. A finales de siglo, nuestro planeta azul puede verse visiblemente alterado. "Habrá una notable diferencia en el color del 50% del océano para fines del siglo XXI -sentencia Dutkiewicz-. Podría ser potencialmente muy grave. Los diferentes tipos de fitoplancton absorben la luz de manera distinta y si el cambio climático altera una comunidad de fitoplancton hacia otra, eso también cambiará los tipos de redes alimenticias que pueden sustentar".
