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.

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. 

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. 

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.

¿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.