La comprensión de los mecanismos oceánicos en el Ártico está experimentando actualmente un verdadero punto de inflexión. Las investigaciones realizadas por la Universidad de Copenhague revelan que procesos biológicos que se creían reservados a las aguas tropicales también operan en las condiciones gélidas del Gran Norte.
El estudio publicado en
Communications Earth & Environment demuestra que la fijación de nitrógeno, fenómeno vital para la cadena alimentaria marina, se produce activamente bajo el hielo marino. Esta reevaluación fundamental implica una revisión completa de los modelos de productividad marina polar y de su papel en el ciclo del carbono planetario.
El mecanismo biológico poco conocido
La fijación de nitrógeno representa un proceso fundamental donde ciertas bacterias transforman el nitrógeno gaseoso disuelto en el agua en amonio asimilable por la vida marina. En el océano Ártico, esta función es asumida por microorganismos no cianobacterianos, distintos de los encontrados en aguas más cálidas. Su particularidad reside en su capacidad para prosperar en condiciones de baja luminosidad y temperaturas gélidas, en contra de las limitaciones previas supuestas para este tipo de actividad biológica. Su metabolismo especializado funciona eficazmente a pesar de las condiciones extremas que caracterizan las profundidades árticas.
Las campañas oceanográficas realizadas a bordo de los buques de investigación Polarstern y Oden han permitido cuantificar por primera vez la magnitud de este fenómeno. Los científicos han medido tasas de fijación que alcanzan 5,3 nanomoles de nitrógeno por litro diariamente, valores comparables a los observados en algunas zonas templadas. Estas mediciones se realizaron desde el mar de Wandel hasta la cuenca euroasiática, indicando una distribución extendida de la actividad microbiana. El estudio combina enfoques de biología molecular y técnicas de trazado isotópico para validar estas observaciones.
La distribución espacial de estos microorganismos sigue un gradiente particular, con una actividad máxima observada en el borde de los hielos en proceso de deshielo. Esta zona de transición se beneficia de un aporte incrementado de luz y materia orgánica, creando condiciones favorables para el desarrollo bacteriano. Los investigadores notan que la materia orgánica disuelta parece jugar un papel clave en la activación del proceso de fijación. Esta relación simbiótica entre el deshielo glaciar y la actividad microbiana sugiere una amplificación potencial del fenómeno con la aceleración del retroceso del hielo marino.
Las implicaciones para el ecosistema ártico
El aporte adicional de nitrógeno disponible modifica sustancialmente la dinámica de productividad del océano Ártico. Las algas marinas, limitadas en su crecimiento por la carencia de nutrientes, se benefician directamente de esta nueva fuente de amonio. Esta estimulación de la producción de fitoplancton podría conllevar un aumento de la biomasa algal (relativa a las algas) en zonas previamente consideradas biológicamente pobres.
La proliferación algal influye directamente en la red trófica ártica desde su base. Los crustáceos planctónicos, principales consumidores de fitoplancton, verían su abundancia potencialmente aumentar, con repercusiones en toda la cadena alimentaria. Los peces pequeños, las aves marinas y los mamíferos superiores podrían así beneficiarse de esta productividad acrecentada. Esta cascada trófica modificaría la estructura ecológica de regiones árticas enteras, con consecuencias aún difíciles de predecir con precisión.
El impacto en el ciclo del carbono representa la otra dimensión mayor de este descubrimiento. El aumento de la población algal intensifica el sumidero de carbono oceánico por fijación del dióxido de carbono atmosférico. Sin embargo, los científicos subrayan la naturaleza de las interacciones en juego, donde varios mecanismos contrarios podrían contrarrestar este efecto. La modelización precisa de estos procesos se vuelve esencial para anticipar la evolución del papel regulador del océano Ártico en el clima global, necesitando la integración de estos nuevos datos biológicos.
Para ir más allá: ¿Qué es la fijación biológica de nitrógeno?
La fijación biológica de nitrógeno designa la transformación del nitrógeno atmosférico gaseoso, aunque abundante pero inutilizable por la mayoría de los seres vivos, en formas químicas asimilables como el amonio. Esta conversión es posible gracias a la acción de enzimas especializadas, principalmente la nitrogenasa, que solo poseen ciertas bacterias y arqueas. Este proceso natural representa una etapa clave en el ciclo biogeoquímico del nitrógeno a escala planetaria.
En el medio marino, esta transformación es principalmente asegurada por microorganismos llamados diazótrofos. Su actividad produce compuestos nitrogenados que fertilizan literalmente el océano al servir de nutrientes esenciales para el crecimiento del fitoplancton. Estos organismos fijadores constituyen así la piedra angular de las redes tróficas oceánicas al iniciar la transferencia del nitrógeno hacia los eslabones superiores.
Mientras que las cianobacterias eran consideradas como los principales actores de esta fijación en aguas cálidas, las investigaciones recientes en el Ártico han revelado la importancia de los diazótrofos no cianobacterianos. Estos últimos operan en condiciones ambientales radicalmente diferentes, ampliando considerablemente los hábitats donde se suponía que este proceso vital estaba activo y cuestionando los paradigmas establecidos.
¿Cuál es el papel del fitoplancton en el ciclo del carbono?
El fitoplancton juega un papel fundamental en el ciclo planetario del carbono al actuar como un sumidero biológico natural. Mediante el proceso de fotosíntesis, estos microorganismos marinos absorben importantes cantidades de dióxido de carbono atmosférico disuelto en el agua. Esta fijación convierte el carbono inorgánico en materia orgánica viva, formando la base de las redes tróficas oceánicas e influyendo directamente en la composición química de la atmósfera.
Una parte significativa del carbono así secuestrado es transferida hacia las profundidades oceánicas gracias a lo que los científicos denominan la "bomba biológica". Cuando el fitoplancton muere o es consumido por el zooplancton, las partículas orgánicas ricas en carbono sedimentan progresivamente hacia los fondos marinos. Este mecanismo natural permite un almacenamiento duradero del carbono, pudiendo persistir durante siglos en las capas sedimentarias.
El aumento potencial de la biomasa fitoplanctónica en el Ártico, estimulado por la fijación de nitrógeno, podría amplificar este proceso de secuestro de carbono. Sin embargo, los científicos subrayan que esta dinámica sigue siendo complicada de comprender, ya que interactúa con otros factores como la acidificación de los océanos y las modificaciones de las corrientes marinas, haciendo que las predicciones globales sigan siendo delicadas de establecer con certeza.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Communications Earth & Environment