Ciencia Perú , Perú, Martes, 16 de abril de 2013 a las 10:02

Revelan la existencia de zonas de mar carentes de oxígeno en océanos de Chile y Perú

Esta contribución ha sido posible gracias a la utilización de técnicas súper sensibles, de gran poder de resolución, desarrolladas en el proyecto

CONICYT/DICYT Gracias a resultados obtenidos principalmente de la aplicación de tecnología de punta en aguas chilenas, un equipo científico internacional liderado por el investigador del Departamento de Oceanografía de la Universidad de Concepción (UdeC) y del Centro FONDAP Copas, Osvaldo Ulloa, entregó una nueva visión de cómo funcionan las zonas deficientes de oxígeno en ambientes marinos, como las que se encuentran frente a las costas del norte de Chile y Perú.


La existencia y funcionamiento de zonas anóxicas en el océano abierto global son descritas en el artículo Microbial oceanography of anoxic oxygen minimum zones , publicado en la sección Perspective de la prestigiosa revista internacional Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS .


Esta contribución ha sido posible, en parte, gracias a la utilización de técnicas súper sensibles, de gran poder de resolución, que se han desarrollado y aplicado en el marco de investigación realizada en aguas chilenas, y que actualmente todavía no están disponibles en el mercado. Así lo explica el Dr. Ulloa: “gracias al avance tecnológico desarrollado, hoy podemos medir oxígeno con una mucho mayor sensibilidad y producto de ello es que hemos podido determinar, en primer lugar, la existencia de extensas zonas anóxicas en el océano abierto; es decir, que no tienen nada de oxígeno. Esta era una discusión que teníamos con bastantes colegas porque, a nivel mundial, no había certeza de que así fuera, y existe una gran diferencia entre que exista muy poco oxigeno o que no exista nada, en particular para los procesos microbianos”.


Esta publicación, agrega el oceanógrafo, sintetiza los resultados de varios años de trabajo y permite dar una nueva mirada a este tema, y por ello se publica en esta sección de la revista, donde es posible entregar perspectivas y proponer hipótesis en esta área.


Para hablar de este descubrimiento, los científicos acuñaron un nuevo término, Zonas Anóxicas Marinas (ZAM)- para diferenciarlas de las Zonas de Mínimo Oxígeno (ZMO), descritas en diversas áreas del océano.
Otro aspecto relevante descubierto gracias al uso de otra tecnología de punta -como son los perfiladores autónomos- es que, ocasionalmente, este sistema anóxico es perturbado por inyecciones de oxígeno, cosa que nunca antes se había observado y acerca de la cual aún no se sabe cuál es su naturaleza o impacto.


Hace uno par de años, el mismo equipo científico determinó que en las ZAM existe un ciclo activo del azufre, algo inesperado de acuerdo a los textos de microbiología ambiental. Según el científico, hasta este descubrimiento no se pensaba que la actividad microbiana asociada al ciclo del azufre pudiera ocurrir en aguas abiertas del océano con bajo contenido de oxígeno y presencia de nitrato.


“En ese contexto, en el trabajo publicado en PNAS realizamos un análisis y planteamos un modelo o esquema conceptual nuevo de cómo estarían funcionando esta regiones, y cuáles son los procesos microbianos que se están llevando a cabo dentro de las ZAM. Por ejemplo, se sabía que dentro de las ZAM había un ciclo activo del nitrógeno, pero el aporte de nuestro grupo de investigación es que también existe un ciclo activo del azufre, y esto se evidenció aplicando tanto técnicas genómicas modernas como geoquímicas”, explica.


Este descubrimiento dio luces sobre la existencia de una relación entre estas ZAM y mares anóxicos interiores, como el Mar Negro, así como océanos en el pasado. “Los microorganismos existentes y los procesos que se llevan a cabo en las ZAM son similares a los existentes en sistemas anóxicos que acumulan hidrógeno sulfurado (H2S), un gas altamente tóxico; hasta ahora se pensaba que funcionaban distinto. De tal modo, proponemos que las ZAM representan un estado intermedio entre un océano completamente oxigenado y otro completamente anóxico con alta acumulación de H2S, como el Mar Negro”, señala.

 

Cómo era el océano en el pasado


De alguna manera, sostiene Ulloa, esto tiene relación con cómo pudo haber sido el océano en el pasado. “Sabemos que hubo periodos de la historia donde el océano no tuvo oxígeno, acumuló H2S, y se produjeron grandes extinciones. Con este descubrimiento podemos decir que los procesos que se llevan a cabo y los microorganismos que están presentes en estos sistemas anóxicos, también pudieron estar presentes en el pasado, permitiéndonos entender cómo funcionaron los océanos en esas épocas”, dice.


Esta aseveración adquiere importancia en la actualidad, sobre todo debido al proceso de calentamiento global que provoca que el océano pierda oxígeno. Ello lleva a esperar que, hacia el futuro, estas zonas anóxicas se expandan y que en alguna de ellas, incluso, se empiece a acumular H2S, como en el Mar Negro.
Hasta ahora no se pensaba que pudieran existir zonas anóxicas en mar abierto, menos tan cercanas a la superficie, como lo que se observó frente a las costas chilenas. Ulloa explica que esto se produce debido a la combinación de circulación y alta productividad en superficie.


“Se trata de aguas sub-superficiales que llegan a esta Región tras un largo viaje. Son aguas más viejas. La única manera en que el agua de mar obtiene oxígeno es porque ha estado en la superficie, por intercambio con la atmósfera o por fotosíntesis. Una vez que esta agua se hunde no tiene cómo ganar oxígeno. Por eso, la mayor cantidad de oxígeno está en la superficie. Las aguas que conforman las ZAM se hunden y empiezan a viajar lejos de donde se encuentran actualmente, y en el caso del Pacífico Sur, en lugar de pasar directamente del Sur al Norte de Chile, dan una vuelta larga. Entonces, las aguas que llegan aquí por el Norte han estado como 30 años sin contacto con la atmósfera”, explica Ulloa.


Al llegar a las costas chilenas -que tienen gran productividad- estas aguas, que ya vienen con poco oxígeno, se encuentran con una gran cantidad de materia orgánica que, al ser respirada, termina por consumir el oxígeno que les queda.

 

Pérdida de nitrógeno


El investigador señala que las ZAM pierden nitrógeno por la actividad de microorganismos, ya que al no haber oxígeno respiran compuestos nitrogenados, lo que disminuye la fertilidad de mar. “Si estas zonas se empiezan a expandir más, el océano va a perder más nitrógeno, más fertilizante. De lo que debemos preocuparnos es de entender cómo funcionan los microorganismos, ya que los peces arrancan de estas zonas; hay algunos que tienen la capacidad de sumergirse y aguantar, pero son los microorganismos los que hacen funcionar el sistema, además son los que producen los gases invernaderos que se liberan en gran cantidad en estas zonas”, dice.


Al dar una nueva mirada a las ZMO y determinar la existencia de zonas anóxicas, se espera que este conocimiento sirva para generar mejores modelos predictivos sobre qué puede pasar con estas zonas y hacer proyecciones más realista. “Al ofrecer un nuevo entendimiento, esto nos permitirá realizar mejores predicciones. Sobre todo considerando que hubo períodos en que los océanos estaban oxigenados y se volvieron anóxicos, lo que estuvo asociado con extinciones masivas. Eso es importante tenerlo en cuenta. Si vamos a perturbar tanto el sistema con la actividad humana, es necesario saber qué puede pasar”, sostiene.


A juicio de Ulloa, la publicación de este artículo en PNAS representa un reconocimiento al trabajo, al equipo, al grupo de investigación. “Este es un ejemplo claro de lo que se hace en Chile en oceanografía, sobre todo el nivel que ha alcanzado la UdeC en esta área. Esta investigación tiene impacto mundial pero, al mismo tiempo, es un problemas que nos afecta directamente ya que se trata de un fenómeno que está en nuestras costas”, concluye.