Impacto causado en el ecosistema marino antártico por la acidificación del Océano Austral

La USAL estudia el impacto causado en el ecosistema marino antártico por la acidificación del Océano Austral fruto de la absorción de emisiones industriales de CO2.

La USAL estudia el impacto causado en el ecosistema marino antártico por la acidificación del Océano Austral fruto de la absorción de emisiones industriales de CO2 | Sala de Prensa

FUENTE: Sala de Prensa USAL

Andrés Rigual, del Grupo de Geociencias Oceánicas, es el investigador principal del proyecto SONaR-CO2 cuyos resultados pueden emplearse para prever cambios en los ecosistemas marinos de otras regiones del planeta.

La dinámica industrial mundial ha causado un significativo descenso del pH del océano previéndolo para finales de siglo en los valores más bajos de los últimos cientos miles de años.

En este tiempo en que la Tierra se está tomando un respiro medioambiental gracias al obligado parón industrial mundial causado por la pandemia de la Covid-19 hay que recordar que los océanos son un agente clave en el sistema climático global al absorber aproximadamente un cuarto de las emisiones de CO2 originadas por el hombre. El dióxido de carbono reacciona con el agua y forma ácido carbónico disminuyendo, así, el pH del océano. La acidificación oceánica está reconocida por el Panel Intergubernamental del Cambio Climático como una de las principales amenazas a las que se enfrentan los ecosistemas marinos en la actualidad, debido a que afecta negativamente a organismos como corales, moluscos y plancton provocando un desequilibrio medioambiental.

En este contexto, Andrés Rigual, científico del Grupo de Geociencias Oceánicas de la Universidad de Salamanca, es el investigador principal del proyecto Southern Ocean Nanoplankton Response to CO2 (SONaR-CO2) financiado por fondos del programa Marie Sklodowska-Curie de la UE y que, junto a los catedráticos y también miembros del grupo investigador de la USAL José-Abel Flores y Francisco Javier Sierro, estudia el impacto causado en el ecosistema marino antártico por la acidificación del Océano Austral. Unos resultados que, además, se prevén como indicadores de “los cambios que ocurrirán en otras regiones del planeta en el futuro”, según informa el responsable del estudio a Comunicación USAL.

Concretamente, la iniciativa de investigación, desarrollada desde 2018 y recientemente concluida, determina el efecto de la acidificación oceánica y otros cambios ambientales sobre unas algas calcáreas conocidas como cocolitóforos, un grupo de fitoplancton abundante en todos los océanos que tiene un papel fundamental en los ecosistemas marinos como parte de la base de la cadena alimenticia. Además, contribuyen a regular las concentraciones de CO2 atmosférico debido a que al realizar la fotosíntesis y formar sus esqueletos o “armaduras” calcáreas (cocolitos) absorben carbono de la atmósfera y lo transportan a las capas profundas del océano una vez muertos.

Evolución del CO2 en cocolitóforos a lo largo del tiempo

Para el estudio, el grupo de la USAL analiza muestras de estos organismos recogidas en la columna de agua durante la última década representativas del período industrial y las compara con muestras recogidas en los sedimentos marinos que reflejan el estado de las poblaciones de cocolitóforos de la era preindustrial. El investigador de la USAL explica que el análisis de los registros del período preindustrial, de aproximadamente antes de 1850, comparado con los datos modernos de los que se dispone les permitirá determinar “si las algas cocolitoforales experimentaron cambios en su calcificación relacionados con el aumento antropogénico de las emisiones de CO2 a lo largo del período industrial”.

El muestreo continuo de la columna de agua durante casi dos décadas proporciona información clave sobre el estado y evolución de algunos grupos de fitoplancton a lo largo de los últimos años, entre ellos el de estos organismos. Datos que el científico considera “clave” en el futuro para evaluar cambios en los ecosistemas del Océano Austral, así como para anticipar “posibles respuestas de los ecosistemas marinos a los cambios inducidos por alteraciones en el ambiente en otras regiones del globo”, asevera.

De hecho, desde el inicio de la revolución industrial el pH medio del océano ha disminuido del valor de 8.21 al de 8.10. De continuar la actividad industrial con el mismo ritmo e intensidad se prevé “que este descenso pueda llegar a valores en torno a 7.70 a finales de siglo, los más bajos que se han registrado en los últimos cientos miles de años”, alerta el científico de la Universidad de Salamanca.

Trampas de sedimento y técnicas de microscopía

La USAL estudia el impacto causado en el ecosistema marino antártico por la acidificación del Océano Austral fruto de la absorción de emisiones industriales de CO2 | Sala de Prensa
Trampa de sedimento. Foto: Dr. Els Maas

El Océano Austral es una de las regiones del mundo más inexploradas y debido sus condiciones climáticas tan adversas es impensable el muestreo directo de zonas remotas del océano durante todo el año. Hace casi dos décadas equipos de investigación australianos y neozelandeses pusieron en marcha programas de muestreo de zonas clave del mismo. Las herramientas empleadas se llaman trampas de sedimento y permiten el muestreo automático de la columna de agua durante ciclos anuales completos proporcionando información clave sobre el funcionamiento de los océanos de altas latitudes con un “valor incalculable para la comunidad científica”.

Rigual, que confirma que las muestras con las que trabajan son de una calidad “excepcional”, hace uso en los laboratorios de la USAL de herramientas innovadoras para el análisis de los cocolitóforos recogidos. Debido al pequeño tamaño de los cocolitos, que dificulta su aislamiento y tareas de medición individual, los miembros del equipo del Grupo de Geociencias de la Universidad de Salamanca Miguel Ángel Fuertes y José-Abel Flores refinaron una técnica de microscopía y desarrollaron un nuevo software para medir y pesar estas conchas diminutas que “nos permite identificar pequeñas variaciones en su peso y tamaño que podrían estar relacionadas con la acidificación oceánica o con otros cambios ambientales”, subraya.

Cocolitóforos, reguladores de las concentraciones de CO2 atmosférico

El fitoplancton comprende al conjunto de organismos unicelulares marinos que obtienen su energía del sol y que habitan las aguas superficiales del océano. El fitoplancton juega un papel clave para la vida en nuestro planeta ya que absorbe grandes cantidades de CO2 atmosférico y produce la mitad del oxígeno que respiran los seres vivos, incluido los seres humanos.

Los cocolitóforos son un grupo de fitoplancton de pequeño tamaño (entre 0.003 y 0.040 mm de diámetro) que se caracterizan por su capacidad de recubrir sus células con pequeñas placas de calcita (mismo material de una concha de la playa) llamadas cocolitos. Imperceptibles a simple vista, muy abundantes en todos los océanos del planeta y con una alta diversidad de especies, juegan un papel importante en los ecosistemas marinos debido a que forman parte de la base de la cadena alimenticia y del ciclo del carbono.

Impacto de la acidificación en el krill antártico y proliferación de algas tóxicas

El científico de la Universidad también informa que estudios recientes indican que el aumento de la acidificación oceánica podría afectar de forma negativa al desarrollo del krill antártico (Euphasia suberba). Este crustáceo, de aspecto parecido al de una gamba, es el animal con mayor biomasa del planeta y representa la principal fuente de alimento para gran parte de animales marinos de altas latitudes, incluyendo peces, calamares, focas, ballenas y diferentes especies de aves. Por lo tanto, cualquier cambio en la abundancia del krill podría suponer importantes cambios en los ecosistemas polares.

Como contra punto, sí habría algunos organismos que podrían verse beneficiados por el aumento de la acidificación. Este sería el caso para algunas especies de algas tóxicas que crecen mejor en aguas más ácidas, por lo que se prevé que “el aumento de la acidificación oceánica provoque en el futuro un aumento en las proliferaciones de estas algas dañinas”, concluye el investigador.

Los procesos que causan el vulcanismo: estudios con caolinita superhidratada

Las mediciones de rayos X de alta presión proporcionan nuevos conocimientos sobre los procesos que causan el vulcanismo. Artículo completo

Huijeong Hwang, Donghoon Seoung, Yongjae Lee, Zhenxian Liu, Hanns-Peter Liermann, Hyunchae Cynn, Thomas Vogt, Chi-Chang Kao, Ho-Kwang Mao. A role for subducted super-hydrated kaolinite in Earth’s deep water cycleNature Geoscience, 2017; DOI: 10.1038/s41561-017-0008-1

La primera observación de una fase super-hidratada de la arcilla caolinita mineral podría mejorar nuestra comprensión de los procesos que conducen al vulcanismo y afectan a los terremotos.

En el laboratorio, en las mediciones de rayos X a alta presión y alta temperatura que se realizaron en parte en DESY, los científicos crearon condiciones similares a las llamadas zonas de subducción donde una placa oceánica se sumerge bajo la corteza continental. El transporte y la liberación de agua durante la subducción causa una fuerte actividad volcánica. Un equipo internacional dirigido por científicos de la Universidad de Yonsei en la República de Corea presenta los resultados en la revista científica Nature Geoscience.

En una zona de subducción, una placa oceánica pesada se encuentra con una segunda placa continental más ligera y se mueve debajo de ella y dentro del manto de la tierra. Con la placa oceánica, el agua ingresa a la tierra ya que está atrapada en minerales de la corteza oceánica o superposición de sedimentos. Estos minerales se hunden lentamente en el manto durante millones de años. Con el aumento de la profundidad, la temperatura y la presión, los minerales se vuelven inestables, se descomponen y se transforman en nuevos compuestos.

Durante estas transformaciones, el agua se libera y se eleva hacia el manto circundante, más caliente, donde disminuye la temperatura de fusión de la roca del manto. “Cuando las rocas del manto se derriten, se genera el magma. Esto puede llevar a la actividad volcánica cuando el magma asciende a la superficie”, explica Yongjae Lee, de la Universidad de Yonsei, quien dirigió el estudio. “Si bien sabemos que el ciclo del agua en las zonas de subducción influye en el vulcanismo y posiblemente en la sismicidad, no sabemos mucho sobre los procesos que forman este ciclo”.

Como estos procesos tienen lugar muchos kilómetros debajo de la superficie de la Tierra, es imposible observarlos directamente. Incluso Kola Superdeep Borehole en Rusia, el pozo más profundo de la Tierra, no alcanza más de 12,262 metros. Una forma de aprender más sobre las transformaciones en las profundidades de las zonas de subducción es crear condiciones similares en el laboratorio. Las mediciones de alta presión y alta temperatura permiten a los científicos observar de cerca los cambios estructurales en los diferentes minerales que forman la corteza y los sedimentos.

Uno de estos minerales es la caolinita, un mineral de arcilla que contiene aluminio que es una parte importante de los sedimentos oceánicos. Los científicos ahora pudieron observar la formación de una nueva fase del mineral, la llamada caolinita súper hidratada. Examinaron una muestra de caolinita en presencia de agua a presiones y temperaturas correspondientes a aquellas a diferentes profundidades en zonas de subducción. Con la difracción de rayos X y las mediciones de los espectros infrarrojos, se caracterizaron los cambios estructurales y químicos.

A una presión de alrededor de 2.5 Giga-Pascal (GPa), más de 25,000 veces la presión promedio al nivel del mar, y una temperatura de 200 grados Celsius, se observó la fase súper hidratada. Estas condiciones están presentes a una profundidad de aproximadamente 75 kilómetros en zonas de subducción. En la nueva fase, las moléculas de agua están encerradas entre las capas del mineral. La caolinita súper hidratada contiene más agua que cualquier otro mineral de aluminosilicato conocido en el manto. Cuando la presión y la temperatura vuelven a las condiciones ambientales, la estructura vuelve a su forma original.

Fuente: www.sciencedaily.com

Minerales de roca volcánica: las komatiitas

Resultado de imagen de komatiites

Benjamin L. Byerly, Keena Kareem, Huiming Bao, Gary R. Byerly. Early Earth mantle heterogeneity revealed by light oxygen isotopes of Archaean komatiites. Nature Geoscience, 2017; 10 (11): 871 DOI: 10.1038/ngeo3054. Artículo completo

Los minerales de roca volcánica recientemente descubiertos pueden ofrecer nuevos conocimientos sobre la evolución de la Tierra.

Los científicos han encontrado evidencia que demuestra que las komatiitas, roca volcánica de tres mil millones de años de antigüedad, encontradas dentro del manto terrestre, tenían una composición diferente a las modernas. Su descubrimiento puede ofrecer nueva información sobre los primeros mil millones de años del desarrollo de la Tierra y los primeros orígenes de la vida.

Abstract

Geodynamic processes on early Earth, especially the interaction between the crust and deep mantle, are poorly constrained and subject to much debate. The rarity of fresh igneous materials more than 3 billion years old accounts for much of this uncertainty. Here we examine 3.27-billion-year-old komatiite lavas from Weltevreden Formation in the Barberton greenstone belt, which is part of the Kaapvaal Craton in Southern Africa. We show that primary magmatic compositions of olivine are well preserved in these lavas based on major and trace element systematics. These komatiitic lavas represent products of deep mantle plumes. Oxygen isotope compositions (δ18O) of the fresh olivine measured by laser fluorination are consistently lighter (about 2‰) than those obtained from modern mantle-derived volcanic rocks. These results suggest a mantle source for the Weltevreden komatiites that is unlike the modern mantle and one that reflects mantle heterogeneity left over from a Hadean magma ocean. The anomalously light δ18O may have resulted from fractionation of deep magma ocean phases, as has been proposed to explain lithophile and siderophile isotope compositions of Archaean komatiites.