El descubrimiento ofrece la primera evidencia clara de que el cambio climático impulsado por el hombre está cambiando la paleta de colores de los mares al alterar pequeños organismos marinos llamados fitoplancton. Estos cambios de color a largo plazo pueden abrir una nueva ventana a la salud de los ecosistemas oceánicos que podría informar la conservación y la gobernanza marina en una era de rápido calentamiento global.
El cambio climático antropogénico, causado por el consumo de combustibles fósiles por parte de la humanidad, ya está afectando a los océanos de la Tierra de innumerables maneras. Los niveles del mar están aumentando en todo el mundo, los huracanes son cada vez más frecuentes e intensos, el hielo marino polar está desapareciendo a un ritmo asombroso y muchos organismos marinos buscan refugio fuera de sus áreas geográficas normales.
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Los científicos han predicho durante mucho tiempo que el cambio climático también transformará el color del océano al alterar el fitoplancton que vive cerca de la superficie y forma la base de la red alimentaria marina. Como organismos fotosintéticos, el fitoplancton contiene el pigmento clorofila, que refleja la luz verde, lo que hace que el océano sea generalmente más verde en lugares que albergan grandes poblaciones de estos microbios marinos.
Los satélites de observación de los océanos pueden ver los cambios en la clorofila marina, pero captar una señal clara de cambio climático antropogénico a partir de este colorido ruido es difícil debido a las grandes variaciones en la actividad del fitoplancton de un año a otro. Investigaciones anteriores han sugerido que se necesitarían varias décadas de observaciones de la clorofila desde el espacio para detectar signos de cambio climático en el color del océano.
Ahora, un equipo dirigido por BB Cael, científico principal del Centro Nacional de Oceanografía de Southampton, ha descubierto esta señal climática tan buscada mucho antes de lo previsto al analizar observaciones únicas de la llamada “reflectancia de detección remota” del satélite Aqua de la NASA. que fue lanzado en 2002.
Aqua lleva un instrumento llamado Espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) que puede monitorear siete colores diferentes, en lugar de solo los tonos de la clorofila, lo que le permite detectar “cambios en el color del océano y, por extensión, en los ecosistemas de la superficie del océano, que son impulsado por el cambio climático”, según un estudio publicado el miércolesenNature.
Después de revisar la investigación sobre el tema, Cael le dijo a Motherboard que “se dio cuenta de que MODIS-Aqua estaba a punto de cumplir 20 años, sabía que la NASA estaba pensando en cerrar Aqua y pensó ‘bueno, tiene que haber más ‘señal’ en el espectro de colores completo que el número (clorofila) que a menudo se estima a partir de él”.
Con ese fin, Cael y sus colegas examinaron observaciones multiespectrales de MODIS-Aqua de los océanos globales desde julio de 2002 hasta junio de 2022. Los resultados revelaron cambios significativos de color en el 56 por ciento del océano durante ese tiempo, principalmente en regiones tropicales dentro de 40 ° del ecuador, que no podría explicarse por variaciones anuales naturales en la producción de fitoplancton.
El equipo concluyó que los “resultados sugieren que los efectos del cambio climático ya se están sintiendo en los ecosistemas microbianos marinos de superficie, pero aún no se han detectado”, según el estudio.
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“Este fue un raro ejemplo (¡al menos en mi experiencia!) de plantear la hipótesis de que verías algo y luego verlo”, dijo Cael. “Donde vemos tendencias es donde el cambio de color de un año a otro es bajo. Detectamos una tendencia allí donde ese sea el caso. Eso es lo que esperaba (y esperaba) ver”.
En otras palabras, el equipo ha expuesto un nuevo trazador policromático del cambio climático provocado por el hombre en los océanos que podría proporcionar información valiosa sobre los efectos del calentamiento global de las temperaturas en los ecosistemas marinos. Pero si bien los estilos de vida humanos modernos evidentemente están haciendo que los océanos sean más verdes, los mecanismos exactos detrás de este cambio siguen siendo un misterio.
Por ejemplo, Cael y sus colegas investigaron si los cambios de color estaban directamente relacionados con el aumento de la temperatura de la superficie y no encontraron ningún vínculo. Los investigadores tampoco pudieron explicar fácilmente las tendencias observadas con cambios en los patrones de luz en la superficie del océano o diferencias en las poblaciones de depredadores que consumen fitoplancton.
Un posible impulsor de los cambios de color, según Cael, es una estratificación de nutrientes impulsada por el clima en las aguas superiores del océano, que podría cortar las fuentes de alimento para estas pequeñas formas de vida.
“Más estratificación significa más diferencia en la densidad de las aguas superficiales (donde está la luz) versus las aguas profundas (donde están los nutrientes), lo que significa menos mezcla de aguas superficiales y profundas, lo que significa que llegan menos nutrientes al plancton”, explicó Cael.“Esto conduciría potencialmente a un cambio hacia un plancton más pequeño, que vive mejor en condiciones de escasez de nutrientes. Esto podría estar relacionado con los cambios de color que vemos, aunque es difícil decirlo con seguridad”.
“Los diferentes plancton dispersan y absorben la luz de manera diferente, cambiando las propiedades ópticas del agua y, por tanto, la reflectancia (’color del océano’)”, continuó. “Así que el cambio de reflectancia significa que el ecosistema está cambiando, incluso si es difícil decir exactamente cómo con el estado actual de nuestro conocimiento sobre los ecosistemas de plancton. Estos cambios de color pueden significar un cambio hacia un plancton más pequeño o más grande, más o menos depredadores o presas, diferentes tipos de plancton que afectan el almacenamiento de carbono o las pesquerías de manera diferente, entre otras cosas”.
El fitoplancton no sólo es el combustible básico que sustenta las redes alimentarias acuáticas en todo el mundo, sino que también desempeña un papel esencial para toda la vida en la Tierra como sumidero global de carbono y productor de oxígeno atmosférico. Dado que estas pequeñas criaturas tienen un efecto tan enorme en la biosfera, monitorear su salud y sus actividades es fundamental para anticipar nuestro futuro en un mundo que se calienta.
Afortunadamente, la NASA planea lanzar la misión Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE), el primer satélite “hiperespectral” oceánico global, en enero de 2024. PACE podrá ver cientos de colores sutiles en la superficie del mar y “ha “Tiene el potencial de revolucionar la forma en que podemos interpretar cómo los cambios de color reflejan cambios en el estado del ecosistema”, según Cael.
“La gran pregunta ahora es cómo podemos utilizar mejor los datos que tenemos, o utilizar estos nuevos datos de PACE, para hacer coincidir los cambios en el color del océano con los cambios en el ecosistema oceánico”, señaló. “La otra gran pregunta es investigar si vemos tendencias similares en registros más largos del color del océano que se unen desde múltiples satélites. Usamos el registro de un solo satélite más largo que existe, porque hay muchos problemas matemáticos con la detección de tendencias en registros que se componen uniendo datos de múltiples satélites, pero la mejor manera de unir los datos de múltiples satélites para abordar estos problemas es un área activa de investigación”.
“Existen buenos registros multisatélite que podrían tener tendencias; tal vez los colores de todo el océano estén cambiando”, concluyó Cael.
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