El conjunto de fitoplancton produce aproximadamente la mitad de todo el oxígeno en la Tierra, a pesar de sumar una masa mucho más pequeña que todos los árboles juntos. Estos microorganismos consumen dióxido de carbono para producir energía y liberan oxígeno como residuo, en el famoso proceso llamado fotosíntesis.

El oxígeno se produce en cantidades enormes cerca de la superficie de los océanos donde la luz alcanza. El océano sólo puede sostener una determinada cantidad de oxígeno que depende de la solubilidad del oxígeno en líquido. Ésta viene dada básicamente por la temperatura. El agua fría puede sostener más oxígeno. En zonas con gran producción de oxígeno, éste se disipa hacia el atmósfera, porque el agua no puede sostener todo el oxígeno creado.

Al final, en la superficie de los océanos, la cantidad de oxígeno es una función casi directa de la temperatura. Luego, este oxígeno llega a las profundidades a través de grandes masas de agua que se forman en el Océano del Sur y en el norte del Atlántico.

Distribución de oxígeno si no hubiera actividad biológica. El oxígeno sería más alto en zonas frías y hacia el fondo de los océanos. Unidades mmol por metro cúbico

Las bacterias y otros organismos consumen materia orgánica y respiran oxígeno para producir energía, modificando la distribución de oxígeno. Vemos que la concentración de oxígeno es más baja en el fondo de los océanos y especialmente en los trópicos. Las parcelas de agua que no han 'visto' la superficie durante mucho tiempo perdieron casi todo el oxígeno en respiración bacteriana. 

Distribución de oxígeno real, con actividad biológica incluida (mmol por metro cúbico)

 

Un caso particular se encuentra en el este de los océanos en los trópicos. Allí la ventilación es casi nula (así que no llega oxígeno nuevo desde la atmósfera a menudo). Los grandes corrientes subtropicales giratorias no llegan allí. La única ventilación directa llega a través de jets muy estrechos del oeste al este. Además, la gran surgencia de aguas profundas en la parte este de los océanos lleva muchos nutrientes. El fitoplancton aumenta la fotosíntesis gracias a esta entrada de nutrientes, y producen más materia orgánica que en cualquier otro sitio de los océanos. 

Nivel de oxígeno en el océano a 200m de profundidad en unidades de mmol por metro cúbico (World Ocean Atlas 2013)

 

Esta materia orgánica es el alimento de las bacterias. Hay más respiración cuando hay más materia orgánica. Estas zonas poco ventiladas que además contienen niveles de respiración muy altos alcanzan niveles de oxígeno muy bajos, tóxicos para la mayoría de organismos.

 Mapa de clorofila en los océanos (SeaWifs 1997-1998) indicando producción fotosintética

 

¿Qué pasará con el cambio climático? ¿Se van a expandir las zonas con poco oxígeno?

En principio, con el cambio climático y calentamiento global se prevé que la columna de agua sea más estable, es decir, menos ventilación. Globalmente, el nivel de oxígeno bajará a) por falta de ventilación o contacto con el atmósfera (75% del efecto), b) porque el agua podrá sostener menos oxígeno a temperaturas más altas (25% del efecto).

Con el calentamiento, también se reduce la entrada de nutrientes del fondo de los océanos hacia las áreas productivas cerca de la superficie. Si la actividad fotosintética se reduce, también la respiración de oxígeno por bacterias se reduce, o sea que el nivel de oxígeno sube.

Entonces hay reducción de ventilación y aumento de temperatura que en principio reducen la cantidad de oxígeno, pero reducción de materia orgánica que aumenta la cantidad de oxígeno. ¿Quién gana?

Hay observaciones que muestran claramente que el oxígeno ha bajado durante los últimos 30 años en los trópicos. Aunque estos cambios podrían ser debidos a la variabilidad natural de los trópicos, que está relacionada con los vientos elisios (Deutsch et al. 2014, 'Centennial changes in North Pacific anoxia linked to tropical trade winds', Science)

Mientras tanto, los modelos climáticos apuntan a un ligero aumento de oxígeno en los trópicos, aunque hay que andar con cuidado porque estos modelos son de baja resolución y no representan bien la ventilación ecuatorial.

En conclusión, habrá que esperar más años para ver qué es lo que pasa con las zonas de oxígeno bajo. Lo que está claro es que el oxígeno global va a disminuir, y que cualquier cambio en el este de los trópicos va a afectar enormemente la pescadería en Baja California y Perú.

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Anna Cabré Albós
Anna Cabré Albós

Anna Cabré es investigadora en el Departamento de Ciencias de la Tierra en la Universidad de Pennsylvania (Philadelphia, EUA), en el grupo 'Biogeoquímica de los océanos y cambio climático'. Se licenció en física en la Universidad de Barcelona y se doctoró en física del universo, pero ahora aplica sus conocimientos en entender la dinámica de los océanos.

Sobre este blog

El clima terrestre es temperado y habitable en gran parte gracias al efecto termostato de los océanos, que además absorben gran proporción del calor y carbono extras generados por nosotros a gran ritmo. Un blog que trata de la física-química-biología de los océanos y de sus interacciones con la atmósfera, la Tierra, y los humanos.

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