Durante los últimos 1,2 millones de años, la vida marina se ha extinguido repetidamente en las «zonas muertas» con poco oxígeno del Océano Pacífico Norte durante los climas interglaciares cálidos.

El análisis de los núcleos de sedimentos del mar de Bering reveló una relación recurrente entre climas más cálidos y episodios abruptos de «zonas muertas» con poco oxígeno en el Océano Pacífico norte subártico durante los 1,2 millones de años.

El nuevo estudio, dirigido por investigadores de UC Santa Cruz, fue publicado el 2 de junio de 2021 en Progreso de los científicos. Los resultados proporcionan 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.

Los núcleos de sedimentos del Mar de Bering tienen un registro de eventos pasados ​​de bajo nivel de oxígeno en forma de sedimentos en capas o «laminados». Crédito: IODP

«Es fundamental comprender si el cambio climático está empujando a los océanos a un ‘punto sin retorno’ para una hipoxia brutal y severa que destruiría los ecosistemas, las fuentes de alimentos y las economías», dijo la autora principal, Karla Knudson, quien dirigió el estudio como graduada. estudiante. 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 lecho marino. La actividad de los organismos que viven en los sedimentos del lecho marino suele perturbarlos y mezclarlos a medida que se acumulan, pero si la hipoxia ha matado a estos organismos, se conserva un patrón ordenado de capas. Por lo tanto, los científicos pueden encontrar un registro de eventos hipóxicos pasados ​​en forma de estos sedimentos en capas o «enrollados» en núcleos extraídos del lecho marino.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo sobre un episodio importante de hipoxia generalizada en el Pacífico Norte al final de la última Edad de Hielo, cuando el derretimiento de los casquetes polares envió una afluencia masiva de agua dulce al océano. El nuevo estudio proporciona los primeros registros de eventos previos 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 los casquetes polares 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 los registros geológicos y generalmente no están asociados con la desglaciación. Casi siempre ocurren durante períodos interglaciares cálidos, como en el que nos encontramos ahora. «

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

“Nuestro estudio muestra que el alto nivel del mar, que ocurre durante los climas interglaciares cálidos, contribuyó a estos eventos hipóxicos”, dijo Knudson. «Cuando el nivel del mar es alto, el hierro disuelto de las plataformas continentales inundadas puede transferirse al océano abierto y promover un crecimiento intenso 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, incluido el aumento de afloramientos para llevar más nutrientes a las aguas superficiales y las corrientes más fuertes que podrían transferir hierro de la plataforma continental al océano, podrían desempeñar un papel fundamental, dijo Knudson.

Actualmente, se están produciendo zonas muertas regionales en las zonas costeras de todo el mundo debido a los efectos del calentamiento global en la temperatura, 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 es pálida en comparación con la hipoxia generalizada que se produjo en 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 Pacífico. Al norte como lo hizo el evento más reciente.

Los miembros de la tripulación en el extranjero del buque de investigación JOIDES Resolution perforaron núcleos de sedimentos en el lecho marino del mar de Bering durante una expedición del IODP en 2009 en la que Christina Ravelo, científica oceánica de UCSC, fue co-gerente científica. Crédito: Carlos Alvarez Zarikian, IODP / TAMU

“No sabemos qué tan extensos fueron, pero sí sabemos que fueron muy intensos y duraron más que el evento de desglaciación que fue tan bien estudiado”, dijo Ravelo, quien era un co-científico. Jefe de Expedición 323 del Integrado Programa de perforación oceánica. , que recuperó zanahorias del mar de Bering en 2009.

Knudson dijo que el núcleo registra múltiples eventos durante cada período interglacial a lo largo del Pleistoceno, con transiciones pronunciadas donde los sedimentos en capas 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 listo 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 interrupción. Este estudio allana el camino para mucho 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, Progreso de los científicos.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg2906

Outre Knudson et Ravelo, les coauteurs de l’article sont Ivano Aiello des laboratoires marins de Moss Landing, Christina Knudson de l’Université de St. Thomas au Minnesota, Michelle Drake de l’UC Santa Cruz et Tatsuhiko Sakamoto de l’Université Mie en Japón.