El Océano Austral: una extraordinaria riqueza ecológica y un papel clave para el clima

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Por Ceridwen Fraser; Christina Hulbe; Craig StevensInstituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera y Huw GriffithsBritish Antarctic Survey

En 2018, un mapa hizo un gran ruido. Catalogada como la “proyección Spilhaus”,ofrece una representación del mundo desde el Polo Sur para reflejar la continuidad de las cuencas oceánicas. Esta perspectiva es evidente para todos aquellos que viven en el hemisferio sur, que está dominado en gran medida por los océanos.

El mapa Spilhaus representa los océanos del mundo como un solo cuerpo de agua. Proyecto Spilhaus ArcGIS, CC BY-ND

El hecho es que el Océano Austral, también conocido como el Océano Antártico,es diferente a cualquier otro y atrae a todos los superlativos.

Un reservorio de calor y carbono

Veamos primero su capacidad para absorber el exceso de calor y CO2. Los océanos del mundo capturan más del 90% del exceso de calor generado por el uso de combustibles fósiles y un tercio de las emisiones de CO2 dando como resultado.

Southern Ocean, with open ocean and sea ice
El Océano Austral es el mayor acumulador de calor y sumidero de dióxido de carbono del mundo. Crag Stevens, Autor proporcionado

Situado más allá del paralelo sur 30, el Océano Austral contribuiría casi 75% a este exceso de absorción de calor general y alrededor del 35% a la secuestro de CO.2 superávit en la atmósfera. Esto lo convierte en el mayor acumulador de calor y sumidero de carbono del mundo.

Con la excepción del Ártico, el Océano Austral está vinculado a todas las principales cuencas oceánicas a través de la Corriente Circumpolar Antártica(CCA),la corriente oceánica más poderosa del planeta. Su caudal es cien veces mayor que el de todos los ríos del mundo. ¡Todo lo que tienes que hacer es llenar el lago Ontario en unas horas!

El flujo y la velocidad que caracterizan a la CCA pueden explicarse por fuertes vientos y un bypass casi ininterrumpido de la Antártida.

Elaboración de gigantescas corrientes y olas

Los rugientes cuarenta, los años cincuenta aulladores y el rugido 60 apuntan a los fuertes vientos del oeste que barren el Océano Austral casi sin descanso, formando olas impresionantes que no facilitan el estudio de esta superficie oceánica más turbulenta.

Ship crossing the Southern Ocean
Los fuertes vientos del oeste y la corriente circumpolar producen enormes olas en el Océano Austral. Craig Stevens, autor proporcionado

Pero sabemos que las transferencias de calor y carbono que se producen a nivel de esta compleja superficie juegan un papel crucial a escala global. Por lo tanto, los oceanógrafos han diseñado herramientas adaptadas a este entorno hostil.

Las diferentes corrientes oceánicas se mezclan y se fortalecen, antes de volver a las profundidades. Craig Stevens, autor proporcionado

Para entender plenamente el Océano Austral, debe considerarse en tres dimensiones. Las corrientes con diferentes características se intersecan, tanto horizontal como verticalmente, creando vórtices.

Las corrientes subtropicales relativamente cálidas se mezclan con las del sur, mientras que las aguas profundas y frías del Atlántico Norte se elevan a la superficie e incluso las masas de agua polar más frías se mueven hacia el norte antes de volver a las profundidades.

Esta compleja interacción se rige por los vientos y el perfil del fondo oceánico.

Al norte, sólo hay tres estrechamientos principales: el Pasaje Drake (850 km de ancho) y las mesetas submarinas kerguelen y campbell. Más al sur, la corriente circumpolar antártica choca con la Antártida.

El océano desempeña una vez más un papel crucial en el sistema climático global, conectando aguas profundas circunpolares relativamente cálidas y cada vez más cálidas con las gélidas aguas de la Antártida.

Millones de kilómetros cuadrados de hielo marino

El ciclo anual de formación y fusión de hielo marino alrededor de la Antártida es uno de los fenómenos definitorios para el planeta y es otro aspecto esencial del papel del Océano Austral. Desde este punto de vista, las dos regiones polares son muy diferentes.

Mientras que el Ártico es un océano pequeño y profundo rodeado de tierra, con sólo rutas de acceso estrechas, la Antártida es una vasta zona terrestre, formada por una plataforma continental bordeada por el océano, donde se forman 15 millones de kilómetros cuadrados de hielo marino y desaparecen cada año.

sea ice around Antarctica
La capa de hielo y la ruptura de hielo que bordea la Antártida es el fenómeno estacional más grande del mundo. Maxim Tupikov/Shutterstock

A diferencia de los cambios significativos y claramente visibles que se han producido en el Ártico,el hielo antártico ha evolucionado menos notablemente. A pesar del calentamiento del océano, se expandió gradualmente hacia el norte hasta 2016, antes de comenzar una fase repentina de retirada.

Si nos fijamos en el ciclo anual del hielo marino antártico,uno pensaría que se expande y retrocede a medida que las temperaturas cambian a lo largo del año. Sin embargo, la mayor parte del hielo marino en realidad proviene de las polinias,esas “plantas de hielo” ubicadas cerca de la costa, en las que los fuertes y glaciales vientos del continente ayudan a crear placas y dispersarlas inmediatamente.

Este proceso nos lleva de vuelta a la cuestión de la circulación oceánica global. Cuando se forman nuevos parches de hielo, la sal en el agua de mar congelada se extrae y se une a las aguas inferiores, y este agua de mar más fría y salada continúa fluyendo hacia el fondo marino antes de dirigirse al norte.

Por lo tanto, las polinias son comparables a las estaciones de parada que marcan una red de transporte global, donde las corrientes se dirigen a las profundidades de los polos antes de subir a la superficie hacia el norte, durante un ciclo de casi mil años.

Bajo la influencia del calentamiento global

Las simulaciones por computadora han informado sobre las fluctuaciones en plataformas de hielo alrededor de la Antártida en los últimos milenios.

Sabiendo que estas extensiones flotantes de la capa de hielo están en contacto directo con el océano, aumentan la vulnerabilidad del glaciar continental a las condiciones climáticas. Es probable que el calentamiento del océano y las aguas de diferentes naturalezas que entran en contacto con una plataforma de hielo alteren la plataforma de hielo, y por lo tanto toda la capa de hielo.

Riiser Larsen Ice Shelf, in Antarctica
Los estantes flotantes de hielo actúan como estribaciones para la gigantesca capa de hielo antártica. sirtravelalot/Shutterstock

Sin embargo, las plataformas de hielo no reaccionan al calentamiento de la misma manera. Algunas cavidades oceánicas se caracterizan por las bajas temperaturas y evolucionan lentamente. Otros pueden ser descritos – en un contexto polar – como “calientes” debido a su interacción con aguas profundas circumpolares. Sin embargo, estos últimos están cambiando.

Para hacer predicciones climáticas, necesitamos entender los complejos procesos que se producen a corto plazo, como los ciclos de marea, en regiones del mundo que apenas estamos empezando a explorar.

Los años sesenta rugiendo bajo el microscopio

Un contexto tan impresionante y caótico como éste requiere depender de máquinas robóticas para poder estudiarlo de cerca.

Los satélites han estado escaneando la superficie de los océanos desde la década de 1980. Esta tecnología puede determinar la temperatura o el nivel del océano, e incluso estimar la biodiversidad… pero todavía no para ver lo que sucede en el abismo!

El programa Argo,lanzado en la década de 1990, ha revolucionado el campo de las geociencias mediante el establecimiento de una red de sondas oceánicas a la deriva para medir la temperatura y la salinidad de hasta dos kilómetros de profundidad.

Marine scientist deploying an ocean probe
Las sondas Argo realizan mediciones de salinidad y temperatura a la deriva con corrientes en el Océano Austral. NIWA/Daniel Jones, Autor

El Kaharoa, un buque de investigación oceanográfica, tiene el récord de dejar caer estas sondas en el Océano Austral, y ha trabajado allí en particular durante una misión reciente al sur de Australia y hasta el Océano Índico, marcada por condiciones de navegación muy difíciles, pero también por restricciones debido a la pandemia Covid-19.

El programa Argo marca el comienzo de una nueva era en la observación oceánica. Las sondas submarinas utilizadas en el programa para evaluar el alcance del calentamiento de los océanos ahora son capaces de descender seis kilómetros por debajo de la superficie.

El Océano Austral de ayer y el océano del mañana

El planeta no siempre se ha visto como lo hace ahora, y el Océano Austral no siempre ha existido. En el pasado, la configuración de continentes y cuencas oceánicas era realmente muy diferente y el clima se regía por principios muy alejados de los que conocemos hoy en día.

Desde un punto de vista limitado de la evolución humana, el Océano Austral siempre ha sido un componente estable del sistema climático y no se ha visto afectado por oscilaciones glaciales, aunque hay que recordar que los ciclos de hielo tienen lugar a lo largo de decenas de miles de años.

La transición climática que nuestro tiempo impone al planeta, por otro lado, es muy brutal. Geológicamente, los tres siglos más o menos que han pasado desde el comienzo de la revolución industrial no representan mucho.

Calving ice shelf in Antarctica
El aumento de las temperaturas está afectando significativamente el hielo antártico. Bernhard Staehli/Shutterstock

Tanto los desarrollos a corto plazo (para 2050) como a largo plazo (para 2300) son difíciles de predecir. Si bien hay pocas dudas sobre lo que sucederá en términos de fenómenos físicos, es más difícil predecir cuándo ocurrirán.

Las herramientas de simulación que proporcionan una mejor comprensión de los procesos oceánicos, atmosféricos y glaciales están empezando a tener en cuenta las cavidades formadas por estantes de hielo y vórtices oceánicos. La síntesis más reciente de modelos climáticos, sin embargo, muestra los progresos realizados en simulaciones de la forma en que funciona el Océano Austral. El hielo marino, por otro lado, sigue siendo muy difícil de modelar.

Científicos de todo el mundo están trabajando ahora para procesar los datos recopilados utilizando modelos informáticos cada vez más eficientes con el fin de comprender mejor el funcionamiento de este singular océano.

¿Qué formas de vida con temperaturas negativas?

A primera vista, la Antártida parece un ambiente inhóspito, casi estéril, compuesto enteramente de hielo y nieve, y a lo sumo salpicado de aves marinas y algunas focas.

Bajo la superficie del agua, sin embargo, se encuentra un mundo lleno de vida y ecosistemas complejos donde evolucionan algas unicelulares y pequeños invertebrados, así como grandes depredadores como pingüinos, focas y ballenas.

El Océano Austral es el hogar de más de 9.000 especies marinas,sin mencionar las que continúan registradas durante las expediciones in situ y la investigación de laboratorio.

Ship battling high waves
Le navire de recherche allemand FS Polarstern en pleine tempête. Huw Griffiths, Author provided

Étudier la vie dans l’océan Austral présente son lot de difficultés. Les vagues peuvent y atteindre plus de 20 mètres de haut et sont parfois jonchées d’icebergs et de glaces marines.

La température de l’eau y est bien souvent négative, car si l’eau douce gèle à 0 °C, l’eau de mer doit descendre à – 2 °C pour se solidifier. Bien qu’il soit tout à fait possible d’effectuer des plongées dans l’océan Austral, la plupart de recherches sur le vivant se font au moyen d’appareils de prélèvement à distance.

Les océanographes ont donc recours à des outils robotisés comme des engins sous-marins téléguidés pour observer et prélever des échantillons, en draguant les profondeurs pour recueillir les organismes vivants qu’elles abritent. Des prélèvements génétiques de mammifères marins sont obtenus à l’aide de canules de biopsie (semblables à des aiguilles) qui permettent de réaliser des prélèvements sur les spécimens avant d’être récupérées à distance.

L’ADN environnemental (ADNe) contribue à l’amélioration de nos connaissances en matière de diversité. Les échantillons prélevés dans l’eau sont filtrés et analysés à l’aide de méthodes génétiques qui permettent en règle générale d’identifier les espèces présentes ou celles qui ont disparu.

Chaque expédition débouche sur la découverte de nouvelles espèces qui, si elles ne présentent pas toujours d’intérêt sur le plan commercial, constituent toutes des éléments importants de l’écosystème océanique austral. Notre connaissance de la diversité de la région est en plein essor.

Mais cet espace, notamment par son immensité, reste en grande partie inexploré et insuffisamment répertorié.

Gigantisme polaire

Ici, les producteurs primaires (soit les organismes qui se trouvent à la base de la chaîne alimentaire) comprennent aussi bien des algues unicellulaires – comme les diatomées, dotées d’une enveloppe externe siliceuse aux motifs très complexes – que des macroalgues, à l’image les algues brunes.

Algae growing on the underside of sea ice in Antarctica
Des algues fixées à la face inférieure de glaces de mer. Andrew Thurber, Author provided

Les algues brunes et autres grandes algues ne survivent généralement qu’aux endroits où les fonds marins sont épargnés par le raclement des icebergs. Il existe de nombreuses variétés d’espèces de diatomées, dont certaines abondent sous la glace de mer.

Les algues des glaces constituent une importante source de nourriture pour le krill, ces petits crustacés qui constituent un maillon essentiel des réseaux trophiques de l’océan Austral.

Antarctic krill
Le krill antarctique constitue une espèce essentielle au sein de l’écosystème marin de l’océan Austral. British Antarctic Survey, Author provided

Aussi étonnant que cela puisse paraître, l’océan Austral, aux eaux pourtant si froides, abrite également des bouches hydrothermales. Les espèces qui y vivent, parmi lesquelles de très fortes concentrations de crustacés et d’échinodermes, puisent leur énergie des substances chimiques qui s’échappent de la croûte terrestre, et non du rayonnement solaire.

Une bouche hydrothermale dans l’Antarctique, sur la dorsale de l’Écosse orientale. Cette image a été prise à l’aide d’un robot sous-marin au cours de l’expédition ChEsSO. ChEsSO/NERC, Author provided

Les invertébrés antarctiques représentent plus de 90 % des espèces présentes dans l’océan Austral, et plus de la moitié ne vivent nulle part ailleurs.

Ces invertébrés sont en général bien plus gros que ceux qui peuplent les eaux moins froides, plus au nord. Ce phénomène, que l’on appelle le « gigantisme polaire » concerne de nombreuses autres espèces et se traduit par des araignées de mer géantes, d’énormes éponges et des vers annélides aussi gros qu’un avant-bras.

A selection of invertebrates commonly found by scientists diving at Rothera Station, Antarctica
Quelques invertébrés communément rencontrés au cours de leurs plongées par les chercheurs de la station Rothera. British Antarctic Survey, Author provided

Nul ne sait vraiment pourquoi les invertébrés de l’Antarctique sont si imposants, même si cela s’explique probablement par de fortes teneurs en oxygène, des taux de croissance plus lents et l’absence de certains prédateurs tels que les requins et les brachyoures.

Colourful creatures that live on the seafloor
Des invertébrés des fonds marins au large des côtes de l’Antarctique. Alfred Wegener Institute, OFOBS team, Author provided

Krill à volonté et protéines antigel

Dans la chaîne alimentaire marine, le krill antarctique se situe entre les producteurs primaires, comme les algues, et les célèbres grands prédateurs de l’Antarctique.

Les baleines à fanons tirent une grande partie de leur énergie des énormes quantités de krill à disposition (10 000 à 30 000 individus par mètre cube), et les stries roses que présentent les excréments des manchots et des phoques indiquent que ces derniers sont également friands de ces délicieux crustacés.

Chinstrap penguins on Deception Island
Des manchots à jugulaire sur l’île de la Déception. Leurs excréments sont bien souvent teintés de rose en raison d’un régime alimentaire riche en krill. Michelle LaRue, Author provided

Les poissons et les céphalopodes (comme les calamars ou les pieuvres) sont présents en abondance dans l’océan Austral et assurent donc la subsistance des mammifères marins qui plongent en eau profonde, comme les éléphants de mer. Certaines espèces de poissons sont si bien adaptées à ces eaux froides et riches en oxygène qu’elles ne produisent plus de globules rouges dans le sang, mais des protéines antigel leur permettant de survivre dans des eaux aux températures négatives.

Minke whale in Antarctic waters
Muchas especies de ballenas dependen de los ecosistemas antárticos para la alimentación de verano y migran a latitudes más bajas y cálidas para reproducirse en invierno, mientras que las ballenas minke antárticas permanecen allí durante todo el año. Huw Griffiths, Autor

Preservar el medio marino

Los depredadores más temibles del Océano Austral son, sin duda, los seres humanos. Aunque es una región remota, los mares fronterizos con la Antártida han sido explotados intensamente desde que el continente ‘descubrió’ hace 200 años.

Los cazadores de focas, al principio, y luego los balleneros, llevaron a estas especies al borde de la extinción. Los pingüinos, cazados por su aceite, tampoco escaparon.

An abandoned whaling station
Una estación ballenera abandonada. Ceridwen Fraser, Autor

Hoy en día, los recursos de pescado y krill (tomados para el sector de alimentos o suplementos dietéticos)se ven afectados, lo que ha llevado a una fuerte disminución en algunas poblaciones.

Cuando se añaden causas más indirectas como el calentamiento y la acidificación de los océanos a las consecuencias de la pesca, las poblaciones de krill pueden disminuir,lo que resulta en una disminución en el número de grandes depredadores como las ballenas.

Graphic showing how people affect ecosystems in the Southern Ocean
La actividad humana tiene una fuerte influencia en los ecosistemas del Océano Austral, tanto directamente (flechas púrpuras) como indirectas (flechas rojas). De: Chown et al (2015) La forma cambiante de la biodiversidad antártica. Naturaleza, 522: 431-438, CC BY-ND

La regulación de la pesca en el Océano Austral plantea una serie de problemas, ya que estas aguas no pertenecen a una sola nación. Para gestionar mejor el impacto de la actividad, la Comisión para la Conservación de la Fauna y Flora Marina Antártica(CCAMLR) fija las cuotas para limitar las capturas.

El organismo internacional también está trabajando para crear nuevas áreas marinas protegidas. Sin estas medidas para regular los gravámenes, la explotación de componentes esenciales de la cadena alimentaria (como el krill) podría conducir al colapso de los ecosistemas.

Entornos cambiantes, ecosistemas perturbados

Más de 21.000 turistas e investigadores visitan la Antártida cada año, potencialmente contaminando el medio ambiente e introduciendo enfermedades y especies invasoras. Con el fin de gestionar los impactos de las actividades humanas en estos ecosistemas y facilitar las negociaciones políticas, el Tratado Antártico entró en vigor el 23 de junio de 1961.

Sin embargo, los efectos del cambio climático global y la acidificación de los océanos son innegables en el Océano Austral. Han hecho que las temperaturas oceánicas aumenten, que el hielo marino retroceda y que las plataformas de hielo colapsen.

Ocean off the Antarctic coast
Las aguas del Océano Antártico se están calentando a un ritmo alarmante. Ceridwen Fraser, Autor

Cada vez más estudios muestran que incluso el Océano Austral, aunque tan lejos, no está realmente aislado del resto del mundo, ya que el fenómeno del calentamiento, la contaminación plástica y las especies exógenas están ganando aguas antárticas cruzando el imponente frente polar.

Seals and seaweed on a southern beach
Si le nereocystis de Lutke ne pousse pas en Antarctique, il flotte en revanche très bien… De récentes études ont montré qu’il peut dériver jusqu’en Antarctique, parcourant ainsi des dizaines de milliers de kilomètres à travers l’océan Austral. Author provided

Il arrive désormais que des amas d’algues exogènes à la dérive traversent l’océan Austral et parviennent jusqu’aux côtes de l’Antarctique, en y introduisant parfois certains animaux. Si elles ne semblent pas pour le moment survivre aux conditions climatiques extrêmes du continent, le réchauffement pourrait bien changer la donne.

L’arrivée et l’établissement de nouvelles espèces en Antarctique devraient immanquablement exercer une forte pression sur la faune et la flore exceptionnelles du continent.

Les manchots Adélie se reposent et nichent sur les glaciers continentaux, mais rejoignent l’océan pour y trouver de quoi se nourrir. Michelle LaRue, Author provided

La situation n’est toutefois pas encore catastrophique. L’entrée en vigueur du Traité sur l’Antarctique, voilà plusieurs dizaines d’années, a montré que les États étaient en mesure d’œuvrer ensemble à la résolution des problèmes auxquels le continent est confronté. En témoigne, par exemple, la création d’aires marines protégées en Antarctique (AMP).

Un tel niveau de coopération internationale est porteur d’espoir, non seulement pour l’avenir de l’océan Austral, mais aussi pour les autres défis majeurs auxquels l’humanité est confrontée.


Traduit de l’anglais par Damien Allo pour Fast ForWord

Ceridwen Fraser, Profesor Asociado; Christina Hulbe,Profesora y Decano de la Escuela de Topografía; Craig Stevens, Profesor Asociado de Física Oceánica, Instituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera Huw Griffiths,Biogeógrafo Marino, British Antarctic Survey

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo licencia Creative Commons. Lea elartículo original.

©reed imagen en la primera página: Song_about_summer,Adobe Stock

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