Oceans and global change. The oceans cover two thirds of the Earth’s surface. Such an enormous mass of salty water plays a key role in regulating the balance and distribution of heat, momentum, oxygen and CO2 and, hence, in regulating climate. But the oceans are more than salty water: they host a huge and diverse biosphere that is responsible for the exchange of climatically active substances with the atmosphere. Global Change is affecting the sea’s breathing in a way which is still largely unknown. It also affects marine biodiversity and threatens the survival of ancient ecosystems and exploitable resources. Predicting not only the effects of Global Change on the oceans but also their timing and their feedback responses on climate, requires the improvement of our observational systems and the integration of observations into holistic (Earth System) research approaches. Habitamos un planeta azul. Nos lo habían dicho los pocos y afortunados que lo habían visto desde naves espaciales, y ahora podemos verlo a cada instante gracias a los satélites, el más reciente el europeo Envisat, que registran a cada momento su latido. Y es azul porque el océano cubre el 70% de la superficie del planeta. De esta cifra se deduce que el océano es uno de los principales protagonistas del cambio global, ya sea como receptor de los cambios que pueden alterar su dinámica, ya como promotor o como freno de los efectos que los cambios podrían tener. ■ Mucho más que agua salada Por el hecho de ser una masa de agua tan enorme, el océano representa un papel extraordinario como acumulador y transmisor de calor de las zonas más cálidas (trópicos) a las más frías (subpolares). El agua oceánica también disuelve el dióxido de carbono atmosférico (CO2), el gas invernadero que es la principal causa del calentamiento del planeta. Pero el océano no es tan sólo una masa de agua salada, sino que está lleno de vida. Con la ayuda de un microscopio podemos ver el plancton del océano: principalmente las algas unicelulares y las cianobacterias (fitoplancton) que realizan la fotosíntesis, los animales y protozoos (zooplancton) que se comen las algas, y las bacterias (bacterioplancton) que se nutren de los exudados y de los restos de las algas y de los otros organismos. Entre una tercera parte y la mitad de la producción primaria fotosintética de todo el planeta tiene lugar en el mar, a pesar de que menos del 1% de la masa de organismos productores en la tierra está en el mar. Sin embargo, la mayoría del CO2 fijado en la fotosíntesis marina es respirado y devuelto rápidamente a la atmósfera, en un ciclo más o menos estable. Pero una parte pequeña sedimenta hacia aguas más profundas y se queda entre 500 y 1.000 años, y una parte todavía más pequeña llega a los sedimentos y queda retenida durante un tiempo aún más largo. Cuando los oceanógrafos hablamos de la bomba biológica de CO2 en el océano, queremos decir que son los organismos que viven allí los que hacen que parte del gas que entra no salga a corto plazo. De hecho, la proporción de producción primaria que resulta “secuestrada” a largo plazo en el fondo del océano depende esencialmente de la estructura de la comunidad de plancton, estructura que varía en el espacio y en el tiempo en función de las condiciones climáticas. Por tanto, la capacidad de la biosfera oceánica para reducir el CO2 atmosférico y pasarlo a formas más conservadas, es decir para interactuar con el clima, varía en función del mismo clima. Dicho de otra manera, el vínculo entre plancton y clima es estrecho y funciona en ambos sentidos.
■ El aliento del mar El papel del océano ante el cambio climático va más allá de la capacidad de secuestrar CO2. El mar emite un gran número de sustancias que también son importantes en la actividad de la atmósfera y en la regulación del clima: el metano, el óxido nitroso, compuestos de azufre, de nitrógeno e hidrocarburos que forman aerosoles en la troposfera, compuestos halogenados que intervienen en la destrucción del ozono en la estratosfera, etc. La lista de sustancias que forman parte del aliento del mar es larga; todas ellas representan un papel en las propiedades de la atmósfera y la regulación del clima. El dimetilsulfuro, por ejemplo, es un gas de azufre producido por el plancton que los océanos exhalan en pequeñas cantidades, pero de forma continuada. En la atmósfera, se oxida para formar partículas que reflejan la radiación solar tanto de forma directa como a base de aumentar la densidad de gotas de agua que forman las nubes. Debido a que si hay más nubes, hay menos radiación solar que llega al mar, el azufre de origen oceánico tiene un efecto de enfriamiento contrario al efecto invernadero. La cuestión que necesitamos resolver es si, a partir del cambio climático, cambiará la intensidad y la composición del aliento de los océanos y si eso contribuirá a frenar (retroalimentación negativa) o acelerar (retroalimentación positiva) el calentamiento global.
■ La mar de cambios El calentamiento de la atmósfera incrementa la temperatura del agua del mar (véase el recuadro sobre la Antártida). Según los modelos actuales de cambio climático, esto hace cambiar el régimen de mezcla vertical en muchas regiones del océano, con consecuencias importantes para la disponibilidad de nutrientes para el fitoplancton y, a la larga, para la producción pesquera y para la exposición de los organismos a la radiación solar. El aumento de CO2 en la atmósfera supone un incremento de CO2 disuelto en el agua del mar. Esto hace el agua ligeramente más ácida, lo que es perjudicial para los organismos que producen esqueletos o conchas de carbonato cálcico. Por poner un ejemplo, la formación de arrecifes coralinos ecuatoriales y, probablemente, también la formación de coral rojo en el Mediterráneo, se pueden ver afectados por este aumento de la acidez. Es necesario esperar, también, que los fenómenos tempestuosos sean más frecuentes. Todos estos cambios son sutiles y suceden de forma progresiva; sin embargo afectan, todavía no sabemos muy bien cómo, a la composición, la distribución geográfica y el funcionamiento de las comunidades de plancton del océano, y, de rebote, a la capacidad de la biosfera marina como moduladora del clima (figura 1).
Figura 1. Interrelaciones positivas y negativas entre el mar y la atmósfera.
■ El Antropoceno El cambio global es más que un cambio climático: los humanos hemos afectado de forma importante y muy diversa los sistemas naturales en los últimos siglos. Los sistemas marinos no son una excepción. No todos estos efectos son de tipo climático, también los hay directos sobre la extensión y funcionamiento del sistema. Por esto a menudo hablamos de cambio global más que de cambio climático. Por ejemplo, la sobreexplotación pesquera sobre el bacalao del mar del Norte impide que haya ejemplares adultos que puedan aguantar bien la variabilidad climática de un año a otro, de manera que la población actual es más sensible a los efectos adversos que los incrementos de temperatura tienen sobre el reclutamiento de las poblaciones. Pero hay más efectos directos de los humanos sobre el ecosistema oceánico: el incremento de nutrientes que llegan al mar (la eutrofización); los cambios en la utilización del suelo y las aguas continentales que se traducen en cambios en el transporte de partículas en el océano y, por tanto, en la alteración de las líneas de costa y la regresión de los deltas; la presión urbanística sobre la costa que comporta la destrucción de la vegetación, y que repercute sobre el ecosistema marino costero; la sobreexplotación de los recursos pesqueros; la pérdida de hábitats y de biodiversidad, etc. El impacto que las actividades humanas están teniendo en el conjunto del planeta, incluyendo los océanos, es tan diferente y significativo que el químico de la atmósfera y premio Nobel Paul Crutzen se ha atrevido a proponer que estamos de lleno en una nueva era geológica denominada antropoceno, que habría comenzado a finales del siglo XVIII con la invención de la máquina de vapor, el inicio de la industrialización con combustibles fósiles, y el inicio del incremento de las concentraciones de CO2 y de metano en la atmósfera. Un ejemplo cercano a nosotros del efecto combinado y sinérgico del aumento de la presión humana y los cambios climáticos es el del incremento detectado en los últimos años de la presencia de las denominadas “purgas de mar”, “mareas rojas” o “discoloraciones marinas” en las costas del Mediterráneo y de otros sitios (figura 2). Estas manchas de fitoplancton que tiñen el mar pueden llegar a contener sustancias tóxicas y estropear la producción de las piscifactorías. Los últimos años han aumentado por culpa de las crecientes modificaciones del litoral –particularmente la construcción de puertos deportivos y otras estructuras que retienen el agua– y gracias al incremento de nutrientes en la costa. Pero hay bastantes pruebas también que vinculan algunos de estos hechos con los cambios climáticos que han podido ser registrados en los últimos años: cambios en los sistemas de presión del Atlántico Norte y el Pacífico Norte, que también se reflejen en los ciclos de El Niño y de la NAO (oscilación del Atlántico Norte), e incrementos de la temperatura global. Asimismo, las epidemias de cólera en la bahía de Benga se han relacionado con estas oscilaciones, con los incrementos de temperatura que se derivan, y con el incremento de nutrientes de origen antrópico detectados en la costa. También se ha detectado un aumento de plagas de medusas que llegan a las costas, lo que afecta gravemente al sector turístico. Las plagas de medusas aparecen en los años secos, cuando hay pocas lluvias, lo que hace que las aguas cercanas a la costa estén a una temperatura similar a las aguas de mar abierto y no se forme ninguna barrera hidrográfica que las separe. Así, las medusas que crecen a 20-40 millas de la costa son arrastradas hacia las playas por vientos de mar a tierra (brisas). El incremento de la presión pesquera también genera el incremento de poblaciones de zooplancton gelatinoso (medusas, sifonóforos, etc.), carnívoros, que sustituyen a los peces en las cadenas tróficas. El calentamiento de las aguas también afecta a las comunidades bentónicas y provoca, por ejemplo, la degradación de los arrecifes de coral. Se ha visto que el incremento de un solo grado de temperatura provoca cambios en la fisiología de los corales, que les hace perder las algas simbiontes e impide su crecimiento. Este blanqueo (bleaching) que se observa en muchos arrecifes de coral (figura 3) parece que será casi irrecuperable a corto plazo. La aportación de sedimentos en las aguas costeras a causa del incremento de la presión urbanística y de los incendios en la franja litoral hace que la cantidad de luz que llega a los corales sea muy baja y provoque su mortalidad masiva. Estos fenómenos climáticos, con un fuerte componente antrópico, han debilitado los corales y han favorecido el desarrollo de sus depredadores, como la estrella Acantaster planci (corona de espinas) que puede devastar arrecifes completos en pocas semanas (figura 3). Todo esto hace que se considere que uno de cada tres arrecifes coralinos del mundo esté afectado seriamente.
■ Rehagamos el rompecabezas El estudio de la implicación del océano en el cambio global no es fácil. Pide aproximaciones pluridisciplinares que abracen desde la determinación de las moléculas que hay disueltas en una gota de agua hasta la medición de las grandes corrientes marinas, desde la genética de los microbios hasta la observación de la Tierra desde el espacio. Y pide, sobre todo, que lo integremos en una aproximación holística del planeta. En los últimos diez o quince años hemos ido construyendo una nueva ciencia llamada del sistema Tierra. Ya desde el inicio de la ciencia moderna hubo personajes que defendían que el funcionamiento y la evolución de la Tierra sólo se podía entender si se consideraba como un sistema singular, tal y como se había hecho con, pongamos por caso, el cuerpo humano. Pero la verdadera eclosión de la ciencia del sistema Tierra ha llegado con el desarrollo de los satélites de observación global, de la supercomputación aplicada a la integración de datos y a la construcción de modelos globales, y de los instrumentos de reconstrucción de los climas y la atmósfera del pasado. Hoy entendemos que hemos de poner el esfuerzo no sólo en el conocimiento de la dinámica de cada uno de los grandes compartimentos del planeta (atmósfera, geosfera, hidrosfera, criosfera, biosfera), sino en el estudio de las relaciones, siempre bidireccionales, que hay entre todos ellos. Sólo así podremos acercarnos a una predicción de los cambios que nos esperan. Los modelos que actualmente se utilizan para simular las condiciones ambientales del futuro apenas comienzan a incorporar todo este entramado de interrelaciones. La respuesta del clima al forzamiento antropogénico no es unidireccional, sino que está llena de sinergias y retroalimentaciones en las que la biosfera tiene un papel determinante, pero todavía muy desconocido. En el océano, por ejemplo, aún no conocemos bastante bien qué regula la composición y la dinámica del plancton como para poder simular con garantías qué respuesta tendrá con el calentamiento global. Tampoco sabemos qué velocidad han de tener los cambios para que puedan ser (o no ser) asimilados por los organismos marinos. Esto añade un lastre de incertidumbre a las predicciones de la intensidad y el tempo del cambio global y de sus efectos.
■ Conocer para predecir Junto con la necesidad de realizar estos estudios integrados del sistema Tierra, es necesario tener el mejor conocimiento posible del océano antes de poder predecir cómo será afectado y cómo responderá en un futuro cambiante. Mal podemos predecir los efectos de un incremento de temperatura, por ejemplo, sobre la diversidad de las algas marinas, si no conocemos esta diversidad. Es trabajo de oceanógrafos y de biólogos, geólogos, físicos y químicos marinos avanzar en el conocimiento de los mares que nos rodean, a la vez que buscamos información sobre el pasado de la tierra escrito en rocas y sedimentos, e intentamos predecir el futuro con modelos y con experimentos de laboratorio. Ciertamente, esto da sentido a nuestro trabajo de cada día. Para saber más cosas
http://www.icm.csic.es/bio/outreach_c.htm
http://envisat.esa.int
http://seawifs.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS.html
http://earthobservatory.nasa.gov/
http://www.igbp.kva.se
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Coral/ Rafel Simó, Josep M. Gasol y Josep-Maria Gili. Institut de Ciències del Mar-CMIMA, CSIC (Barcelona).
© Mètode 34, Verano 2002.
| | «El océano es uno de los principales protagonistas del cambio global, ya como receptor de los cambios que pueden alterar la dinámica, ya como promotor o freno de los efectos que los cambios podrían tener»  Figura 2. Proliferación masiva del alga Alexandrium taylori en la playa de la Fosca de Palamós durante el verano de 2001.
Imagen de las actuaciones de vigilancia aérea de la Agència Catalana de l'Aigua «Las mareas rojas han aumentado en los últimos años por culpa de las crecientes modificaciones del litoral y del incremento de nutrientes en la costa»  
Figura 3. Arrecife de coral del océano Índico donde se puede ver: arriba, un arrecife de Acropora aspera donde parte de las colonias todavía están vivas y otras presentan blanqueo; en el centro, una colonia de Acropora completamente vacía de tejido y muerta; y abajo, otra colonia de Acropora que es devorada por la estrella de mar Acantaster planci.
Fotos: J. M. Gili «El aumento de CO2 en la atmósfera significa un incremento de CO2 disuelto en el agua del mar, que afecta a la formación de arrecifes coralinos en las zonas ecuatoriales y, probablemente, la formación de coral rojo en el mediterráneo» |
