El agua de la fusión del hielo glaciar y la nieve, principal fuente de hierro en el Océano Antártico

Un equipo internacional ha demostrado que las aguas de escorrentía provenientes de la fusión de la nieve y el hielo glaciar son la fuente principal de hierro en las aguas del Océano Antártico. La importancia de este estudio radica en que el hierro es fundamental para la clorofila a presente en el medio marino y para el mantenimiento de la cadena trófica en este ecosistema.

Las aguas pelágicas del Océano Antártico (las que no se encuentran sobre la plataforma continental) tienen generalmente baja concentración de clorofila a, una forma particular de clorofila –la más abundante en la naturaleza– que es esencial en la fotosíntesis oxigénica.  En el medio marino, esta clorofila está presente –entre otros– en el fitoplancton, o plancton vegetal (cianobacterias, diatomeas y otros microorganismos), que constituye la base de la cadena trófica, y de ahí su importancia para los ecosistemas antárticos marinos. Pese a esta escasez generalizada de clorofila a, ciertas zonas del Océano Antártico, entre ellas las mesetas submarinas de Kerguelen y Crozet y los mares de Scotia y Ross, muestran concentraciones mucho mayores, que se atribuyen a una mayor disponibilidad de hierro en esas zonas.

La disponibilidad de hierro, en consecuencia, parece fundamental para los “puntos calientes” de producción biológica del Océano Antártico distantes de las zonas costeras. En las aguas costeras y sobre la plataforma continental, la disponibilidad de hierro es mucho mayor, dada su proximidad a las fuentes del mismo: las aguas de escorrentía procedentes de la fusión de nieve y hielo, y los icebergs, que contienen sedimentos subglaciares arrancados del lecho por los glaciares que produjeron los icebergs.

Un trabajo interdisciplinar

Tanto en el caso de aguas pelágicas como costeras del Océano Antártico, hasta ahora se pensaba que los icebergs eran la fuente principal de hierro. Sin embargo, en un estudio recién publicado en Nature Communications un equipo multidisciplinar constituido por investigadores de varias universidades y centros de investigación de Reino Unido, Noruega, España (Universidad Politécnica de Madrid) y Portugal ha puesto de manifiesto que las aguas de escorrentía provenientes de la fusión de la nieve y el hielo glaciar son la fuente principal de hierro en esta región. El trabajo se ha realizado analizando muestras tomadas en las islas Georgia del Sur, Signy (Archipiélago de las Orkney del Sur) y Livingston (Archipiélago de las Shetland del Sur). En esta última está ubicada la Base Antártica Española Juan Carlos I.

En las muestras se analizaron las cantidades de hierro filtrable (< 0,45 micras) y hierro soluble en ácido asociado a los sedimentos en suspensión. Se distinguió entre muestras correspondientes a aguas de escorrentía de origen no glaciar (fusión de nieve y precipitación líquida en zonas no glaciadas) y de origen glaciar (fusión de nieve y hielo en zonas glaciadas). Entre estas últimas, se analizó el distinto comportamiento  de las aguas de fusión producidas en superficie de las provenientes de cauces de agua subglaciares. “Esta distinción es importante –comenta Francisco Navarro, profesor de la Universidad Politécnica de Madrid participante en el estudio– porque la fusión en superficie depende fuertemente de las condiciones climáticas, mientras que la fusión subglacial está más influida por el flujo de calor geotérmico, prácticamente independiente de las condiciones climáticas, aunque también está indirectamente afectada por el volumen de agua que se funde en superficie y llega al lecho glaciar a través de grietas y canales internos del glaciar”.

Para la estimación del volumen de aguas de escorrentía se utilizaron registros de precipitación en forma de nieve y de lluvias (entre ellos, registros de precipitación de la base Juan Carlos I) y registros y modelos de fusión en la superficie de los glaciares realizados anteriormente por investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid y la Agencia Estatal de Meteorología publicados en las revistas The Cryosphere y Journal of Glaciology.

Mediciones con radar de apertura sintética y georradar

Por otro lado, se estimaron las cantidades de hierro liberadas al océano en icebergs usando concentraciones medias de hierro medidas en los icebergs antárticos y los volúmenes de hielo descargados al océano calculados usando velocidades del glaciar determinadas con radar de apertura sintética desde satélite y espesores de hielo determinados mediante georradar. En el caso de las Shetland del Sur, estas medidas de velocidad y espesor del hielo glaciar fueron realizadas con anterioridad por investigadores de las Universidades Politécnica de Madrid, Alaska-Fairbanks y Erlangen-Nuremberg publicados en las revistas Annals of Glaciology y The Cryosphere.

“Los resultados han sido llamativos, pues muestran que las cantidades de hierro liberadas por las corrientes de agua (fundamentalmente de fusión) en los tres mencionados grupos de islas de la Antártida marítima son hasta 70-80 veces mayores que las liberadas por los icebergs”, explica el investigador de la UPM. Aunque este trabajo no analiza los procesos de exportación de este hierro desde las zonas costeras a las zonas distantes, corrobora los estudios previos realizados por otros autores, como los que habían sugerido que las altas concentraciones de clorofila a en el Mar de Scotia se deben a la fertilización por hierro transportado desde las Islas Shetland del Sur por las corrientes marinas.

El trabajo pone además en alerta sobre otro aspecto en relación con el futuro de los ecosistemas de la zona: “Dada su importancia para el mantenimiento de la cadena trófica, la liberación de hierro al Océano Antártico por aguas de fusión glaciar tendrá que tenerse en cuenta en el futuro a la vista del aumento de fusión esperado en respuesta al calentamiento del clima previsto a lo largo del siglo XXI”, concluye Francisco Navarro.

• Información bibliográfica completa
• Referencia: Climatically sensitive transfer of iron to maritime Antarctic ecosystems by surface runoff. Andy Hodson, Aga Nowak, Marie Sabacka, Anne Jungblut, Francisco Navarro, David Pearce, María Luisa Ávila-Jiménez, Peter Convey & Gonçalo Vieira. Nature Communications 8, Article number: 14499 (2017)