El cambio climático está provocando cambios significativos en el estado del fitoplancton en los océanos, y un nuevo estudio del MIT ha demostrado que estos cambios afectarán en gran medida el color del océano en las próximas décadas, intensificando sus áreas azul y verde. Los satélites deben detectar estos cambios de tono y dar una alerta temprana de cambios generalizados en los ecosistemas marinos.
En la revista Nature Communications, los científicos informan que han desarrollado un modelo global que imita el crecimiento y la interacción de diferentes tipos de fitoplancton o algas, y cómo cambiará la mezcla de especies en diferentes lugares a medida que aumenten las temperaturas en todo el mundo. Los investigadores también modelaron cómo el fitoplancton absorbe y refleja la luz, y cómo cambia el color del océano a medida que el calentamiento global afecta la composición de las comunidades de fitoplancton.
Los investigadores probaron su modelo ejecutándolo hasta finales 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 estudio sugiere que las áreas azules, como los subtrópicos, se volverán aún más azules a medida que haya menos fitoplancton, y menos vida en estas aguas, en comparación con la situación actual. Algunas regiones que son más verdes hoy en día, como las cercanas a los polos, pueden volverse aún más verdes, ya que las temperaturas más altas conducen a la proliferación de una variedad de fitoplancton.
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“Este modelo asume que estos cambios no serán fáciles de ver a simple vista, y el océano aún lucirá como si tuviera áreas azules en los subtrópicos y áreas más verdes cerca del ecuador y los polos”, dice la autora principal Stephanie Datkiewicz de la División de Ciencias. Tierra, atmósfera y planeta del Instituto de Tecnología de Massachusetts. “Este esquema básico seguirá siendo el mismo. Sin embargo, los cambios de profundidad serán lo suficientemente significativos como para afectar al resto de la cadena alimentaria del fitoplancton.
El color de los océanos depende de la cantidad de clorofila
El color del océano depende de cómo interactúa la luz del sol con lo que hay en el agua. Solo las moléculas de agua absorben casi toda la luz solar, excepto la parte azul del espectro: se refleja. En consecuencia, las áreas relativamente áridas del océano abierto parecen de un azul profundo desde el espacio. Si hay organismos en el océano, pueden absorber y reflejar ondas de luz de diferentes longitudes, dependiendo de sus propiedades individuales.
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El fitoplancton, por ejemplo, contiene clorofila, un pigmento que absorbe principalmente partes azules de la luz solar, produciendo carbono para la fotosíntesis y, en menor medida, partes verdes. Como resultado, más luz verde se refleja en el océano, lo que le da a las áreas ricas en algas un tinte verdoso.
Desde finales de la década de 1990, los satélites han medido continuamente el color del océano. Los científicos utilizaron estas medidas para obtener la cantidad de clorofila y, por extensión, fitoplancton en un área específica del océano. Pero Datkevich dice que la clorofila no necesariamente reflejará una señal sensible del cambio climático. Cualquier fluctuación significativa de la clorofila bien podría deberse al calentamiento global, pero también a la "variabilidad natural", los saltos periódicos normales de la clorofila debido a fenómenos naturales relacionados con el clima.
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“Un evento de El Niño o La Niña provocará cambios muy grandes en la clorofila porque cambia la cantidad de nutrientes que ingresan al sistema”, dice Datkevich. "Con estos grandes cambios naturales que ocurren cada pocos años, es difícil ver si el cambio climático cambiará con solo mirar la clorofila".
Simulación de la luz del océano
En lugar de mirar las estimaciones de clorofila obtenidas, el equipo se preguntó si había una señal clara sobre el impacto del cambio climático en el fitoplancton si se miraban solo las mediciones satelitales de la luz reflejada.
El equipo ha perfeccionado un modelo informático que ha utilizado en el pasado para predecir los cambios en el fitoplancton con el aumento de las temperaturas y la acidificación del océano. Este modelo toma información sobre el fitoplancton, como su ingesta de alimentos y cómo crece, e incorpora esta información en un modelo físico que demuestra las corrientes oceánicas y su mezcla.
Esta vez, sin embargo, los científicos han agregado un nuevo elemento al modelo que no se ha incluido en otros métodos de modelado oceánico: la capacidad de estimar longitudes de onda específicas de luz que son absorbidas y reflejadas por el océano, dependiendo del número y tipo de organismos en una región en particular.
“La luz del sol golpea el océano y todo en el océano la absorbe como la clorofila”, dice Datkevich. “Otras cosas lo absorberán o disiparán. Por lo tanto, determinar cómo la luz se reflejará en el océano y le dará color es difícil.
Resultó que el modelo de los científicos se puede utilizar para predecir el color del océano cuando las condiciones ambientales cambien en el futuro. Y lo mejor de todo es que se puede utilizar en el laboratorio.
Señal en tonos azul verdoso
Cuando los científicos agregaron temperaturas globales al modelo y las elevaron en 3 grados para 2100 (la mayoría de los científicos predicen si no se toman medidas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero), encontraron que las longitudes de onda de la luz en las partes azul y verde del espectro respondieron más rápido. …
Es más, esta forma de onda azul-verde muestra una señal muy clara, o cambio, asociado con el cambio climático: el cambio ocurre antes de lo esperado cuando los científicos observaron la clorofila.
“La clorofila cambia, pero no se puede ver debido a la increíble variabilidad natural”, dice Datkevich. “Sin embargo, se puede ver un cambio climático significativo en algunas de estas bandas de ondas en la señal enviada a los satélites. Así que aquí es donde deberíamos buscar la señal real de cambios en las mediciones satelitales.
Según el modelo de los científicos, el cambio climático ya está cambiando la composición del fitoplancton y, por tanto, el color de los océanos. A finales de siglo, nuestro planeta azul cambiará drásticamente.
“A finales del siglo XXI, habrá un cambio notable en el color del 50% de los océanos. El cambio será bastante grande. Los diferentes tipos de fitoplancton absorben la luz de diferentes maneras, y si el cambio climático desplaza una comunidad de fitoplancton a otra, también cambiará los tipos de redes alimentarias que pueden sustentar”.
Ilya Khel
