Científicos resuelven un misterio marino de 14.000 años

Al final de la última Edad de Hielo‎, cuando el mundo se empezó a calentar, una franja del Pacífico Norte volvió a la vida.

Durante una breve explosión de la productividad biológica, datada hace 14.000 años, este tramo del mar se llenó de fitoplancton, foraminíferos y otras criaturas diminutas, que prosperaron en gran número hasta que su productividad terminó, de manera tan misteriosa como había empezado, sólo unos pocos cientos de años más tarde.

Sobre este hecho, los expertos han sostenido durante un tiempo la teoría de que el hierro fue lo que provocó dicha explosión biológica.

Sin embargo, un nuevo estudio dirigido por científicos del Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) de EEUU (y en el que han colaborado investigadores de la Universidad de Bristol, de la Universidad noruega de Bergen y del Lamont Doherty Earth Observatory de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos) sugiere que el hierro podría no haber jugado un papel tan importante.

Una tormenta perfecta, pero transitoria

La investigación, publicada en la revista Nature Geoscience, ha determinado que fue un mecanismo diferente -una "tormenta perfecta" transitoria de nutrientes y luz- lo que habría estimulado la vida marina en el Pacífico después de la Edad de Hielo.

Sus conclusiones resuelven una controversia sobre la relación entre el hierro y la productividad biológica durante ese período; y tendrían posibles implicaciones en los esfuerzos de geoingeniería para frenar el cambio climático mediante la fertilización con hierro de la capa superior de los océanos, con el fin de estimular la floración del fitoplancton.

"Mucha gente ha puesto mucha fe en el hierro, pero puede que no siempre haya sido tan importante como pensamos, "explica la científico del WHOI, Phoebe Lam, coautora del estudio, en un comunicado de dicho centro.

Dado que se sabe que el hierro ha causado la proliferación de la actividad biológica en el actual Pacífico Norte, los investigadores habían asumido que este metal desempeñó un papel clave también en el pasado.

Los expertos han sostenido que, a medida que los glaciares de la Edad de Hielo comenzaron a derretirse y los niveles del mar aumentaron, éstos sumergieron la plataforma continental circundante, lo que elevó los niveles de hierro marino y, en consecuencia, desencadenó una explosión de vida.

Estudios previos con sedimentos extraídos del lecho marino habían proporcionado evidencias sobre dicha explosión pasada, en forma de ópalo y carbonato de calcio, materiales que componen el fitoplancton y las conchas de los foraminíferos.

Pero, hasta ahora, nadie había buscado específicamente en registros fósiles signos de que el hierro de la plataforma continental jugara un papel en la floración de la vida del Océano Pacífico de esos tiempos.

No había más hierro entonces

Lam y un equipo internacional de colaboradores revisaron datos de los sedimentos para probar directamente esta hipótesis. Analizaron en concreto el núcleo de sedimentos oceánico GGC-37, extraído de un sitio cercano a la península rusa de Kamchatka, cada cinco centímetros aproximadamente, retrocediendo así en el tiempo hasta antes de que comenzara dicha floración biológica.

A continuación, analizaron la composición química de esta muestra, midiendo la abundancia relativa en ella de isótopos de dos elementos - neodimio y estroncio-, lo que indicó qué variantes del hierro estaban presentes en ellos entonces.

Las tasas de abundancia de isótopos resultaron una pista especialmente importante, ya que indicaron de dónde procedía el hierro: una variante señaló que éste venía de la antigua Meseta de Loes del norte de China, una frecuente fuente de polvo rico en hierro del Pacífico noroeste; mientras que otra variante sugirió que otra plataforma volcánica continental más reciente fue la fuente de
hierro.

Este hallazgo sorprendió a los investigadores: "Comprobamos que el flujo de hierro fue muy alto durante los períodos glaciares, y que cayó durante la deglaciación", explica Lam. "No encontramos ninguna evidencia de un incremento del hierro justo antes de ese pico de productividad (biológica)."

El hierro que los investigadores encontraron durante las épocas glaciales pareció venir complementado por una tercera fuente, posiblemente del área del Mar de Bering, pero no tuvo un efecto significativo en el pico de dicha productividad. Por el contrario, los datos obtenidos sugirieron que los niveles de hierro estaban disminuyendo cuando comenzó la explosión biológica.

Una confluencia de factores como causa

A partir de los resultados arrojados por estos análisis, los investigadores proponen una causa diferente para dicha explosión: una cadena de acontecimientos habría propiciado las condiciones ideales para que la vida marina floreciese en la zona brevemente.

Por un lado, el clima cambiante habría provocado una combinación profunda en el Pacífico Norte, concitando en las capas superficiales del mar los nutrientes de los que depende el diminuto plancton, pero también mezclando el plancton en las profundidades, en las que la luz para la fotosíntesis era demasiado escasa para que los nutrientes prosperasen.

A continuación, un chorro de agua dulce procedente del derretimiento de los glaciares (evidenciado en un cambio en la cantidad de cierto isótopo del oxígeno presente en las conchas de los foraminíferos del núcleo analizado) habría detenido esa combinación, atrapando el fitoplancton y otras criaturas pequeñas en una amplia, luminosa, rica en nutrientes, y fina capa superior del océano.

Esta exposición mayor a niveles de luz y nutrientes, unida a una presencia de hierro relativamente alta, las criaturas florecieron.

"Creemos que, en última instancia, esto es lo que provocó el pico de productividad biológica entonces: la confluencia de todos estos factores”, afirma Lam. Pero esta circunstancia fue “pasajera, porque el hierro siguió disminuyendo y, finalmente, los nutrientes se acabaron."

La fertilización con hierro podría no ser efectiva

Los hallazgos del presente estudio, además de refutar la hipótesis de que el hierro causó esta antigua floración, plantean cuestiones sobre una idea muy moderna.

Algunos científicos han propuesto sembrar los océanos con hierro para provocar el florecimiento del fitoplancton, que a su vez podría atrapar parte del dióxido de carbono atmosférico, ayudando así a detener el cambio climático.

Esta idea ha suscitado una gran controversia, porque las evidencias de la potencial eficacia de este sistema para la captación de CO2, así como sobre su potencial impacto en la vida marina han sido desiguales.

Los autores de la presente investigación creen que ésta demuestra que antes de pensar en la adición de hierro al océano como método de secuestro del CO2, habría que realizar más estudios en sistemas naturales en los que ya se hayan dado estas condiciones en escalas de tiempo prolongadas, para identificar las verdades consecuencias que tendría fertilizar el mar con este metal.

Referencia bibliográfica:

Phoebe J. Lam, Laura F. Robinson, Jerzy Blusztajn, Camille Li, Mea S. Cook, Jerry F. McManus, Lloyd D. Keigwin. Transient stratification as the cause of the North Pacific productivity spike during deglaciation. Nature Geoscience (2013). DOI: 10.1038/ngeo1873.