Las "zonas muertas" oceánicas son áreas con oxígeno agotado que resultan inhabitables para la mayoría de los organismos.
A veces se producen de forma natural, pero en otras ocasiones son el resultado de fertilizantes y aguas residuales que llegan a las zonas costeras arrastrados por la corriente.
Según un estudio, los sedimentos situados bajo aguas con bajo contenido de oxígeno son una fuente significativa de óxido nitroso, que libera emisiones a la atmósfera.
Restaurar los ecosistemas naturales podría mejorar esta situación, como los sedimentos del lecho marino de los manglares de Bermudas, que consumen óxido nitroso del agua de mar.
Es necesario realizar más investigaciones para prevenir estas emisiones de N2O y comprender mejor el papel de los océanos en el cambio climático.
En octubre de 2019 me embarqué con un equipo de científicos a bordo del buque de la Guardia Costera canadiense John P. Tully, en el noreste del océano Pacífico, frente a la costa de la isla de Vancouver. Enfrentándonos a mares agitados y a la falta de sueño, pasamos la mayor parte de una semana trabajando codo con codo en un pequeño refrigerador vertical, analizando sedimentos del fondo marino para conocer mejor los efectos de las condiciones de bajo contenido de oxígeno en los entornos de aguas profundas.
Cuando los organismos mueren, se hunden por la columna de agua y consumen oxígeno del océano subsuperficial mientras se descomponen. Esto da lugar a franjas de agua con bajo contenido de oxígeno denominadas zonas de mínimo de oxígeno, o "zonas muertas".
Estos entornos hostiles son inhabitables para la mayoría de los organismos. Aunque se producen de forma natural en algunas zonas, las zonas muertas suelen aparecer después de que los fertilizantes y las aguas residuales lleguen a las zonas costeras arrastrados por la corriente, lo que provoca floraciones algales que luego mueren y se descomponen.
Uno de nuestros estudios de esa expedición sugirió que los sedimentos situados bajo aguas con bajo contenido de oxígeno son una fuente significativa de óxido nitroso (N2O). Este gas se libera a la atmósfera cuando las aguas profundas ascienden a la superficie en un proceso conocido como afloramiento.
El óxido nitroso, conocido más comúnmente como "gas hilarante", es un potente gas de efecto invernadero, 300 veces más potente que el dióxido de carbono. Las emisiones mundiales de N2O están aumentando como resultado de actividades humanas que estimulan su producción.
Puntos críticos de N2O
Los océanos representan actualmente alrededor del 25 por ciento de las emisiones mundiales de N2O, y los científicos trabajan para mejorar las estimaciones de las contribuciones marinas. La mayoría de las investigaciones se han centrado en las zonas de mínimo de oxígeno, que se conocen como puntos críticos de emisiones de N2O.
El calentamiento del océano debido al cambio climático está impulsando la expansión de las zonas de mínimo de oxígeno marinas a escala mundial. Esto ha llevado a especular con que las emisiones de N2O procedentes de los océanos seguirán aumentando y acelerarán aún más el cambio climático. Nuestros resultados indican que cabe esperar una producción aún mayor de N2O allí donde estas aguas con bajo contenido de oxígeno están en contacto con el fondo marino.
El nitrógeno es un componente esencial de la vida en la Tierra y existe en el medio ambiente en muchas formas diferentes. Grupos especializados de microbios unicelulares utilizan compuestos que contienen nitrógeno, como el amonio y el nitrato, como fuente de energía para impulsar las funciones celulares. Estas reacciones metabólicas median en la transformación del nitrógeno entre sus diversos estados en el medio ambiente, durante la cual el N2O puede escapar al medio ambiente como subproducto.
Además de sus efectos como gas de efecto invernadero, el N2O es también la principal sustancia que agota el ozono emitida a la atmósfera.
Los manglares como reservorios de N2O
Nuestro equipo viajó a Bermudas en otoño de 2020 para medir las emisiones de N2O en un manglar prístino, en colaboración con el Instituto de Ciencias Oceánicas de Bermudas. Estos sedimentos eran menos profundos y accesibles para los buceadores con tubo, lo que nos permitió investigar a fondo su papel en el ciclo del N2O en diferentes condiciones ambientales.
Descubrimos que los sedimentos del lecho marino de los manglares de Bermudas consumían en realidad N2O del agua de mar suprayacente. Sumideros de N2O similares han sido descritos previamente en otros sistemas prístinos, incluidos los estuarios, los manglares e incluso los suelos terrestres.
La capacidad de estas zonas para captar N2O de la atmósfera está vinculada a las concentraciones de nutrientes que contienen nitrógeno en el medio ambiente. La producción de óxido nitroso se inhibe cuando estos nutrientes que contienen nitrógeno escasean. Cuando los niveles de nutrientes son suficientemente bajos, los hábitats marinos pueden actuar como consumidores netos de N2O.
Los sedimentos que actúan como sumideros de N2O también pueden actuar como fuentes netas de N2O hacia la atmósfera cuando se ven sometidos a un aumento de la carga de nitrógeno procedente de la escorrentía agrícola y las aguas residuales urbanas. De hecho, los manglares y otros ecosistemas costeros que reciben aportes sostenidos de nitrógeno disuelto tienden a ser grandes emisores de N2O.
La medida en que los entornos prístinos pueden servir de amortiguadores frente a los aumentos de las concentraciones atmosféricas de N2O aún es incierta. La mayoría de los estudios realizados hasta la fecha se han centrado en regiones de Europa y Asia densamente pobladas y muy alteradas, que actúan como fuentes de N2O. Queda, por tanto, mucho por saber sobre el papel de los hábitats marinos prístinos como sumideros de N2O y su influencia global en los balances de N2O.
Dirigirse al fertilizante
Aunque reducir las futuras emisiones marinas de N2O depende del problema más complejo de frenar el crecimiento y la expansión de las zonas marinas de mínimo de oxígeno, las acciones para conservar y restaurar los entornos costeros prístinos son intervenciones viables que pueden aplicarse a corto plazo.
En la actualidad, las prácticas agrícolas humanas representan más de dos tercios de las emisiones mundiales de N2O. Por ello, se ha prestado mucha atención a reducir la cantidad de nitrógeno excedente añadido a los suelos agrícolas mediante fertilizantes. Dado que los nutrientes que no son absorbidos por las plantas suelen acabar en las cuencas hidrográficas que desembocan en el océano, las políticas que abordan el uso excesivo de fertilizantes también beneficiarán a los ecosistemas acuáticos adyacentes.
Sin embargo, reducir aún más las emisiones marinas requerirá un enfoque multifacético que aborde también el desarrollo costero y las prácticas de eliminación de aguas residuales en las zonas muy afectadas.
Las Naciones Unidas han declarado 2021 como el inicio de un Decenio de la Ciencia Oceánica para el Desarrollo Sostenible. Explicar el vínculo vital entre los océanos y el cambio climático nunca ha sido tan oportuno como ahora.
