El carbono antiguo del Ártico se filtra al mar, pero la mayor parte es capturada por el lecho marino

El deshielo del permafrost en el Ártico ha comenzado a liberar grandes cantidades de carbono antiguo al océano, lo que genera preocupaciones sobre la posibilidad de que microorganismos lo conviertan en gases de efecto invernadero, acelerando así el cambio climático. Sin embargo, un estudio realizado por investigadores del Instituto Alfred Wegener y del Centro para Ciencias Ambientales Marinas MARUM de la Universidad de Bremen, reveló que la mayor parte de este carbono terrestre es enterrado en el lecho marino, mientras que solo alrededor del 10 por ciento se convierte en gases.

El estudio, publicado en Nature Geoscience, examinó cómo el carbono del permafrost se comporta a lo largo de la costa de Qikiqtaruk (Isla Herschel) en Canadá. Los investigadores analizaron núcleos de sedimento y encontraron que grandes cantidades de carbono de la tierra se preservan en el lecho marino. Además, descubrieron que los microorganismos marinos actúan como comensales selectivos, prefiriendo el carbono fresco del océano en lugar del carbono más antiguo liberado del permafrost.

Grandes Almacenes de Carbono en el Ártico

Los ecosistemas de permafrost en el Ártico contienen aproximadamente 1.300 gigatoneladas de carbono orgánico, la mayoría de origen vegetal. Otros 400 gigatoneladas se encuentran en sedimentos oceánicos y deltas de ríos. A medida que el planeta se calienta, el Ártico se calienta más rápido que cualquier otra región, lo que provoca el deshielo del suelo congelado y la erosión de las costas. Este carbono, que antes estaba atrapado en el suelo, puede llegar al océano Ártico a través de ríos y la erosión costera.

Según el Dr. Manuel Ruben, autor principal del estudio, "hasta 0.02 gigatoneladas están ingresando al mar cada año, y se prevé que este flujo podría aumentar entre un 70 y un 150 por ciento para el año 2100". Sin embargo, la cantidad que se libera de nuevo a la atmósfera como gas de efecto invernadero y la cantidad que se almacena en el lecho marino ha sido en gran medida desconocida hasta ahora.

Entender esta incertidumbre es crucial, ya que los científicos necesitan saber dónde termina el carbono para estimar cómo el deshielo del permafrost podría afectar el clima.

Núcleos de Sedimento y la Actividad Microbiana

Para investigar, los investigadores recolectaron núcleos de sedimento de varias ubicaciones frente a la costa de la Isla Herschel. Estos núcleos contienen capas de material depositadas durante aproximadamente 50 años. Los resultados mostraron que solo una proporción relativamente pequeña del carbono arrastrado al océano se convierte en parte del ciclo activo del carbono.

"Aunque el mar aquí transporta enormes cantidades de carbono orgánico desde la costa, sorprendentemente poco de ello termina en el ciclo activo del carbono del océano", afirmó Manuel Ruben. "Los microorganismos convierten alrededor del diez por ciento del carbono orgánico de los sedimentos en gases, que luego pueden ingresar a nuestra atmósfera". La mayoría del carbono restante permanece enterrado en el lecho marino.

Preferencias de los Microorganismos

Los científicos analizaron la composición de los núcleos de sedimento y midieron la rapidez con que el material del permafrost se acumula en el fondo oceánico. También estudiaron el carbono inorgánico disuelto encontrado en pequeños espacios entre las partículas de sedimento, conocidos como agua intersticial. Estas mediciones revelan cuánto CO2 han liberado los microorganismos después de consumir material orgánico.

El análisis isotópico del agua intersticial ayudó al equipo a determinar el origen de ese material. La presencia del isótopo ¹³C, por ejemplo, indica si los microorganismos consumieron carbono de la tierra o del mar. A través del isótopo ¹⁴C, se pudo determinar si los organismos unicelulares preferían el carbono orgánico antiguo del permafrost o el carbono orgánico fresco de los restos de algas.

Los resultados sugieren que los organismos que habitan en el sedimento no están igualmente interesados en todos los tipos de carbono. "El sedimento alberga bacterias 'gourmet' que aparentemente prefieren el carbono fresco proveniente, por ejemplo, de restos algales recientes, en lugar del 'viejo' carbono de los depósitos de permafrost", explicó Gesine Mollenhauer, geocientífica del AWI. Debido a que los microbios favorecen el material marino fresco, el carbono más antiguo del permafrost podría contribuir menos a los niveles de gases de efecto invernadero en la atmósfera de lo que se pensaba anteriormente.

Sin embargo, los investigadores advierten que el panorama completo aún no está claro. "Necesitamos más investigaciones aquí, ya que parte del carbono orgánico del permafrost puede haber sido descompuesto antes de llegar al lecho marino".

Impacto en los Ecosistemas Árticos

El movimiento de carbono de la tierra al océano podría afectar más que las emisiones de gases de efecto invernadero; también puede cambiar la química y biología de las aguas costeras que sustentan los recursos alimentarios para las comunidades locales. El sedimento liberado por la erosión costera puede reducir la cantidad de luz que penetra en el agua. Los fragmentos recién erosionados oscurecen el océano costero, mientras que el carbono orgánico disuelto puede oscurecer aún más el agua.

Esta pérdida de luz puede afectar a organismos unicelulares como las algas, que necesitan luz solar para producir biomasa y oxígeno. Esta producción primaria sostiene una red alimentaria más amplia que incluye peces, crustáceos y focas. Los investigadores planean explorar estas conexiones más a fondo durante la campaña internacional 'Pulso Ártico' programada para 2027, donde realizarán observaciones coordinadas desde el rompehielos de investigación Polarstern, a bordo de aviones de investigación del AWI y en sitios en tierra. Su objetivo es entender cómo el cambio ambiental rápido está transformando los ecosistemas árticos.

Mejorando los Modelos Climáticos Árticos

"Nuestro estudio muestra, más precisamente que nunca, cuánto carbono se almacena de forma segura en el lecho marino y cuánto material descompuesto realmente proviene del antiguo permafrost", afirmó Manuel Ruben. "Esto proporciona una base importante para los modelos climáticos que pueden predecir las consecuencias del deshielo del permafrost para el clima global".

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