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Regiones ricas en nutrientes y bajas en clorofila

Las regiones ricas en nutrientes y bajas en clorofila (HNLC, por sus siglas en inglés) son regiones del océano donde la abundancia de fitoplancton es baja y bastante constante a pesar de la disponibilidad de macronutrientes . El fitoplancton depende de un conjunto de nutrientes para la función celular. Los macronutrientes (p. ej., nitrato , fosfato , ácido silícico ) generalmente están disponibles en mayores cantidades en las aguas superficiales del océano y son los componentes típicos de los fertilizantes comunes para jardines. Los micronutrientes (p. ej., hierro , zinc , cobalto ) generalmente están disponibles en cantidades más bajas e incluyen trazas de metales . Los macronutrientes suelen estar disponibles en concentraciones milimolares , mientras que los micronutrientes generalmente están disponibles en concentraciones micro a nanomolares. En general, el nitrógeno tiende a ser un nutriente limitante en los océanos , pero en las regiones HNLC nunca se agota significativamente. [1] [2] En cambio, estas regiones tienden a estar limitadas por bajas concentraciones de hierro metabolizable. [1] El hierro es un micronutriente crítico del fitoplancton necesario para la catálisis enzimática y el transporte de electrones . [3] [4]

Entre los años 1930 y 1980, se planteó la hipótesis de que el hierro es un micronutriente limitante en los océanos, pero no había suficientes métodos fiables para detectar el hierro en el agua de mar para confirmar esta hipótesis. [5] En 1989, se detectaron altas concentraciones de sedimentos ricos en hierro en aguas costeras cercanas al Golfo de Alaska. [6] Sin embargo, las aguas costeras tenían menores concentraciones de hierro y menor productividad a pesar de la disponibilidad de macronutrientes para el crecimiento del fitoplancton. [6] Este patrón se observó en otras regiones oceánicas y llevó a la denominación de tres zonas principales de HNLC: el Océano Pacífico Norte , el Océano Pacífico Ecuatorial y el Océano Austral . [1] [2]

El descubrimiento de las regiones HNLC ha fomentado el debate científico sobre la ética y la eficacia de los experimentos de fertilización con hierro que intentan extraer dióxido de carbono atmosférico estimulando la fotosíntesis a nivel de la superficie. También ha llevado al desarrollo de hipótesis como la del control del pastoreo que plantea que las regiones HNLC se forman, en parte, a partir del pastoreo de fitoplancton (por ejemplo, dinoflagelados , ciliados ) por organismos más pequeños (por ejemplo, protistas ).

Producción primaria

Distribución global de los niveles de clorofila en la superficie. La clorofila (un indicador de la masa de fitoplancton) es relativamente baja en las tres regiones del HNLC (Pacífico Norte, Pacífico Ecuatorial y Océano Austral).
La proporción global de nitrógeno y fósforo se representa gráficamente para la superficie global del océano. Los nutrientes están disponibles en las tres regiones HNLC en proporciones RKR suficientes para la actividad biológica.

La producción primaria es el proceso mediante el cual los autótrofos utilizan la luz para convertir el carbono del dióxido de carbono acuoso en azúcar para el crecimiento celular. [7] La ​​luz proporciona la energía para el proceso fotosintético y los nutrientes se incorporan al material orgánico . Para que se produzca la fotosíntesis, los macronutrientes como el nitrato y el fosfato deben estar disponibles en proporciones suficientes y en formas biodisponibles para su utilización biológica. Redfield, Ketcham y Richards (RKR) dedujeron la proporción molecular de 106 (carbono): 16 (nitrógeno): 1 (fósforo) y se conoce como proporción de Redfield . [8] La fotosíntesis (hacia adelante) y la respiración (hacia atrás) están representadas por la ecuación:

[9]

La fotosíntesis puede verse limitada por deficiencias de ciertos macronutrientes. Sin embargo, en el Pacífico Norte, el Pacífico Ecuatorial y el Océano Austral los macronutrientes se encuentran en proporciones, cantidades y formas biodisponibles suficientes para sustentar mayores niveles de producción primaria que los encontrados. La disponibilidad de macronutrientes en las regiones HNLC junto con las bajas reservas de fitoplancton sugiere que algún otro proceso biogeoquímico limita el crecimiento del fitoplancton. [7]

Dado que actualmente la producción primaria y la biomasa de fitoplancton no se pueden medir en cuencas oceánicas enteras, los científicos utilizan la clorofila α como indicador de la producción primaria. Las observaciones satelitales modernas monitorean y rastrean la abundancia global de clorofila α en el océano mediante sensores remotos . Las concentraciones más altas de clorofila generalmente indican áreas de mayor producción primaria y, a la inversa, los niveles más bajos de clorofila indican una producción primaria baja. Esta coexistencia de baja clorofila y alta disponibilidad de macronutrientes es la razón por la que estas regiones se consideran "altas en nutrientes y bajas en clorofila".

Además de los macronutrientes necesarios para la síntesis de materia orgánica, el fitoplancton necesita micronutrientes como los metales traza para las funciones celulares. [7] La ​​disponibilidad de micronutrientes puede limitar la producción primaria porque los metales traza a veces limitan los nutrientes. Se ha determinado que el hierro es el principal micronutriente limitante en las provincias de HNLC. [5] Estudios recientes han indicado que el zinc y el cobalto pueden ser micronutrientes secundarios y/o co-limitantes. [10] [11]

Distribución global

Características comunes

Las regiones HNLC cubren el 20% de los océanos del mundo y se caracterizan por patrones físicos, químicos y biológicos variables. Estas aguas superficiales tienen concentraciones de macronutrientes que varían anualmente, pero son relativamente abundantes en comparación con otras provincias oceánicas. [5] Si bien HNLC describe ampliamente las tendencias biogeoquímicas de estas grandes regiones oceánicas, las tres zonas experimentan floraciones estacionales de fitoplancton en respuesta a patrones atmosféricos globales. En promedio, las regiones HNLC tienden a tener un crecimiento limitado por el hierro y, de manera variable, por el zinc. [11] [12] Esta limitación de trazas de metales conduce a comunidades de fitoplancton de menor tamaño. En comparación con las regiones más productivas del océano, las zonas HNLC tienen proporciones más altas de ácido silícico a nitrato porque las diatomeas más grandes , que requieren ácido silícico para fabricar sus conchas opalinas de sílice, son menos frecuentes. [10] [11] [12] A diferencia del Océano Austral y el Pacífico Norte, el Pacífico Ecuatorial experimenta disponibilidad temporal de silicatos que conduce a grandes floraciones estacionales de diatomeas. [13] [14]

La distribución de trazas de metales y la abundancia relativa de macronutrientes se reflejan en la estructura de la comunidad de plancton. Por ejemplo, la selección de fitoplancton con una alta relación superficie-volumen da como resultado que las regiones HNLC estén dominadas por nanoplancton y picoplancton. Esta proporción permite una utilización óptima de los nutrientes disueltos disponibles. El fitoplancton de mayor tamaño, como las diatomeas, no puede sustentarse energéticamente en estas regiones. El picoplancton común dentro de estas regiones incluye géneros como proclorococo (que generalmente no se encuentra en el Pacífico norte), sinecococo y varios eucariotas . Los protistas pastoriles probablemente controlan la abundancia y distribución de este pequeño fitoplancton. [15] [16]

La producción primaria neta generalmente más baja en las zonas HNLC da como resultado una menor absorción biológica de dióxido de carbono atmosférico y, por lo tanto, estas regiones generalmente se consideran una fuente neta de dióxido de carbono a la atmósfera. [14] Las áreas HNLC son de interés para los geoingenieros y algunos miembros de la comunidad científica que creen que fertilizar grandes extensiones de estas aguas con hierro podría potencialmente reducir el dióxido de carbono disuelto y compensar el aumento de las emisiones de carbono antropogénico. [6] El análisis de los datos de los núcleos de hielo de la Antártida durante el último millón de años muestra una correlación entre los altos niveles de polvo y las bajas temperaturas, lo que indica que la adición de polvo difuso rico en hierro al mar ha sido un amplificador natural del enfriamiento climático. [17]

Pacifico Norte

Polvo arrastrado desde la costa de Alaska hacia el Pacífico Norte.
Corrientes en el Océano Pacífico Norte.

El descubrimiento y el nombre de la primera región HNLC, el Pacífico Norte , se formalizó en un artículo fundamental publicado en 1988. [6] El estudio concluyó que las aguas superficiales del Pacífico Norte oriental generalmente están dominadas por picoplancton a pesar de la relativa abundancia de macronutrientes. [6] En otras palabras, no se encontró fitoplancton de mayor tamaño, como las diatomeas que prosperan en aguas ricas en nutrientes. En cambio, las aguas superficiales estaban repletas de pico y nanoplancton más pequeños. [6] Según experimentos de laboratorio con nutrientes, se planteó la hipótesis de que el hierro era un micronutriente limitante clave. [6]

El Océano Pacífico es la masa de agua más grande y antigua de la Tierra. El Pacífico Norte se caracteriza por la rotación general en el sentido de las agujas del reloj del giro del Pacífico Norte , impulsada por los vientos alisios . Las variaciones espaciales en los vientos alisios dan como resultado temperaturas del aire más frías en el Pacífico norte occidental y temperaturas del aire más suaves en el Pacífico norte oriental (es decir, el Pacífico subártico). [18] El hierro es suministrado al Pacífico Norte por tormentas de polvo que ocurren en Asia y Alaska, así como por aguas ricas en hierro arrastradas desde el margen continental, a veces por remolinos como Haida Eddies . [19] [20]

Sin embargo, las concentraciones de hierro varían a lo largo del año. Las corrientes oceánicas son impulsadas por patrones atmosféricos estacionales que transportan hierro desde el margen Kuril-Kamchatka hacia el Pacífico subártico occidental. Esta introducción de hierro proporciona un suministro subterráneo de micronutrientes, que pueden ser utilizados por los productores primarios durante el afloramiento de aguas más profundas hacia la superficie. [21] La profundidad del fondo marino también puede estimular la proliferación de fitoplancton en regiones HNLC a medida que el hierro se difunde desde el fondo marino y alivia la limitación de hierro en aguas poco profundas. [22] La investigación realizada en el Golfo de Alaska mostró que las áreas con aguas poco profundas, como la plataforma sur de Alaska, tienen floraciones de fitoplancton más intensas que las aguas costeras. [22] La ceniza volcánica de la erupción del volcán Kasatochi en agosto de 2008 proporcionó un ejemplo de fertilización natural con hierro en el Océano Pacífico nororiental. [23] La región fue fertilizada por la lluvia de polvo volcánico que contenía hierro soluble . En los días siguientes, las floraciones de fitoplancton fueron visibles desde el espacio. [23]

Las limitaciones en las concentraciones de trazas de metales en el Pacífico Norte limitan la proliferación de diatomeas durante todo el año. [24] Aunque el Pacífico Norte es una región HNLC, produce y exporta al interior del océano una cantidad relativamente alta de partículas de sílice biogénica en comparación con el Atlántico Norte, lo que sustenta un crecimiento significativo de diatomeas. [24]

Pacífico Ecuatorial

El Pacífico Ecuatorial es una provincia oceánica caracterizada por surgencias casi todo el año debido a la convergencia de los vientos alisios del noreste y sureste en la Zona de Convergencia Intertropical . El Pacífico Ecuatorial se extiende por casi la mitad de la circunferencia de la Tierra y desempeña un papel importante en la nueva producción primaria marina mundial . [25] Nueva producción es un término utilizado en oceanografía biológica para describir la forma en que el nitrógeno se recicla dentro del océano. [18] En regiones de nueva producción mejorada, el nitrato de la zona afótica llega a las aguas superficiales, reponiendo el suministro de nitrato superficial. A pesar de la disponibilidad de nitrógeno en las aguas del Pacífico Ecuatorial, la producción primaria y la biomasa oceánica superficial observada son considerablemente menores en comparación con otras regiones importantes de surgencias del océano. [26] Por lo tanto, el Pacífico Ecuatorial se considera una de las tres principales regiones del HNLC.

Al igual que otras provincias importantes del HNLC, el Pacífico Ecuatorial se considera limitado en nutrientes debido a la falta de oligoelementos como el hierro. El Pacífico Ecuatorial recibe aproximadamente entre 7 y 10 veces más hierro de la surgencia de la Corriente Subterránea Ecuatorial (EUC) que de los aportes debidos a la sedimentación del polvo atmosférico. [27] Las reconstrucciones climáticas de los períodos glaciales utilizando registros indirectos de sedimentos han revelado que el Pacífico ecuatorial puede haber sido 2,5 veces más productivo que el océano ecuatorial moderno. [27] Durante estos períodos glaciales, el Pacífico Ecuatorial aumentó su exportación de nueva producción marina, [27] proporcionando así un sumidero de dióxido de carbono atmosférico. La ciencia de la paleoceanografía intenta comprender la interacción de los ciclos glaciales con la dinámica oceánica. Los paleooceanógrafos actualmente cuestionan la hipótesis del polvo eólico, que sugiere que el transporte atmosférico de polvo rico en hierro desde América Central y del Sur controla la intensidad de la producción primaria en el Pacífico Ecuatorial. [27] Un estudio sugiere que debido a que el afloramiento de EUC proporciona la mayor parte del hierro biodisponible a las aguas superficiales ecuatoriales, el único método para revertir las condiciones de HNLC es mejorar el afloramiento. [27] [28] En otras palabras, el aumento de la surgencia regional, en lugar de la deposición de polvo atmosférico rico en hierro, puede explicar por qué esta región experimenta una mayor productividad primaria durante los períodos glaciales.

En comparación con el Pacífico Norte y el Océano Austral, las aguas del Pacífico Ecuatorial tienen niveles relativamente bajos de sílice biogénica y, por lo tanto, no albergan reservas permanentes significativas de diatomeas. [14] El picoplancton es el productor primario marino más abundante en estas regiones debido principalmente a su capacidad para asimilar bajas concentraciones de metales traza. [14] Varias comunidades de fitoplancton dentro del Pacífico Ecuatorial se pastorean al mismo ritmo que su tasa de crecimiento, lo que limita aún más la producción primaria. [28]

Actualmente no existe consenso sobre cuál de las dos hipótesis principales (pastoreo o micronutrientes) controla la producción en estas aguas ecuatoriales. Es probable que las limitaciones de los metales traza seleccionen organismos de células más pequeñas, lo que aumenta la presión de pastoreo de los protistas. [28] Si bien el Pacífico Ecuatorial mantiene características HNLC, la productividad puede ser alta en ocasiones. La productividad conduce a una abundancia de aves marinas como los petreles de las tormentas cerca de la convergencia del agua subtropical y la "lengua fría" ecuatorial. El Pacífico Ecuatorial contiene las pesquerías de atún aleta amarilla más grandes del mundo [18] y es el hogar del delfín moteado .

Oceano del Sur

Un esquema de las corrientes antárticas. El movimiento del agua superficial lejos del continente atrae el agua desde las profundidades.

El Océano Austral es la región HNLC más grande del océano global. Las aguas superficiales del Océano Austral han sido ampliamente identificadas como ricas en macronutrientes a pesar de las bajas reservas de fitoplancton. [29] [30] [31] El hierro depositado en el Atlántico Norte se incorpora a las aguas profundas del Atlántico Norte y se transporta al Océano Austral mediante circulación termohalina . [32] Finalmente, mezclándose con el agua circumpolar antártica , la corriente ascendente proporciona hierro y macronutrientes a las aguas superficiales del Océano Austral. Por lo tanto, los insumos de hierro y la producción primaria en el Océano Austral son sensibles al polvo sahariano rico en hierro depositado sobre el Atlántico. Debido a las bajas entradas de polvo atmosférico directamente a las aguas superficiales del Océano Austral, [33] [34] las concentraciones de clorofila α son bajas. La disponibilidad de luz en el Océano Austral cambia dramáticamente estacionalmente, pero no parece ser una limitación significativa para el crecimiento del fitoplancton. [3]

Los macronutrientes presentes en las aguas superficiales del Océano Austral provienen de aguas profundas afloradas. Si bien los micronutrientes como el zinc y el cobalto posiblemente colimiten el crecimiento del fitoplancton en el Océano Austral, el hierro parece ser un micronutriente limitante crítico. [4] Algunas regiones del Océano Austral experimentan concentraciones adecuadas de hierro biodisponible y de macronutrientes, pero el crecimiento del fitoplancton es limitado. Los estudios hidrográficos [35] [36] y las exploraciones de la región del Pasaje de Drake del Sur [37] han observado este fenómeno alrededor de las islas Crozet , las islas Kerguelen y las islas Georgias del Sur y Sandwich del Sur . [37] [38] Estas áreas son adyacentes a regiones de plataforma de la Antártida e islas del Océano Austral. Se cree que los micronutrientes necesarios para el crecimiento de las algas provienen de los propios estantes. [37] Excepto en zonas cercanas a la plataforma antártica, la deficiencia de micronutrientes limita gravemente la productividad en el Océano Austral.

La disponibilidad de hierro no es el único regulador de la productividad y la biomasa del fitoplancton. [39] [40] En el Océano Austral, se cree que las bajas temperaturas predominantes tienen un impacto negativo en las tasas de crecimiento del fitoplancton. [40] La tasa de crecimiento del fitoplancton es muy intensa y de corta duración en áreas abiertas rodeadas de hielo marino y zonas permanentes de hielo marino . Se cree que el pastoreo de herbívoros como el krill, los copépodos y las salpas suprime la reserva de fitoplancton. A diferencia de las aguas abiertas del Océano Austral, el pastoreo a lo largo de los márgenes de la plataforma continental es bajo, por lo que la mayor parte del fitoplancton que no se consume se hunde en el fondo marino, que proporciona nutrientes a los organismos bentónicos . [39]

Hipótesis

Dada la ubicación remota de las áreas HNLC, los científicos han combinado datos de modelización y observación para estudiar los límites de la producción primaria. La combinación de estas dos fuentes de datos permite comparar entre el Pacífico Norte, el Pacífico Ecuatorial y el Océano Austral. Dos explicaciones actuales para las regiones HNLC globales son las limitaciones de crecimiento debido a la disponibilidad de hierro y los controles de pastoreo de fitoplancton.

Hipótesis del hierro

En 1988, John Martin confirmó la hipótesis de que el hierro limita la proliferación y las tasas de crecimiento del fitoplancton en el Pacífico Norte. Su trabajo se extrapoló a otras regiones del HNLC a través de evidencia que vinculaba la baja concentración de hierro en la superficie con la baja clorofila. [6] En respuesta a los experimentos de fertilización con hierro (IronEx, SOIREE, SEEDS, etc.) en áreas HNLC, se observaron grandes respuestas del fitoplancton, como una disminución de la concentración de nutrientes en la superficie y un aumento de la actividad biológica . [41] [42] [43] [44] [45]

Los estudios de fertilización con hierro realizados a intervalos repetidos durante el lapso de una semana han producido una respuesta biológica mayor que un solo evento de fertilización. [42] [44] [46] El tamaño de la respuesta biológica tiende a depender de las características biológicas, químicas y físicas de un sitio. En el Pacífico ecuatorial y norte, se cree que la sílice limita la producción adicional después de la fertilización con hierro, mientras que la luz limita la producción adicional en el Océano Austral. [42] El fitoplancton nativo, más pequeño, fue el que respondió inicialmente al aumento de hierro, pero rápidamente fue superado por el fitoplancton costero más grande, como las diatomeas. [44] [47] [48] [49] La gran respuesta a la floración y el cambio comunitario han generado preocupaciones ambientales sobre la fertilización de grandes secciones de las regiones HNLC. Un estudio sugiere que las diatomeas crecen preferentemente durante los experimentos de fertilización. Algunas diatomeas, como la pseudo-nitzschia , liberan la neurotoxina ácido domoico , que envenena a los peces que pastan. [48] ​​Si las diatomeas crecen preferentemente durante los experimentos de fertilización con hierro, las fertilizaciones sostenidas podrían aumentar el envenenamiento por ácido domoico en la red alimentaria marina cerca de las zonas fertilizadas. [48]

Deposición global de polvo por el viento. Las tres regiones del HNLC (Pacífico Norte, Pacífico Ecuatorial y Océano Austral) reciben poco polvo atmosférico, lo que provoca deficiencias de hierro.

polvo eólico

El hierro ingresa a regiones remotas del HNLC a través de dos métodos principales: el afloramiento de agua rica en nutrientes y la deposición de polvo atmosférico . El hierro necesita reponerse con frecuencia y en formas biodisponibles debido a su insolubilidad , rápida absorción a través de sistemas biológicos y afinidad de unión con ligandos . [50] [51] La deposición de polvo podría no dar lugar a floraciones de fitoplancton a menos que el polvo sedimentado se encuentre en la forma biodisponible correcta de hierro. Además, el hierro debe depositarse durante las temporadas productivas y coincidir con las proporciones RKR apropiadas de nutrientes superficiales. [19] [52] El polvo eólico tiene una mayor influencia en las regiones HNLC del hemisferio norte porque una mayor masa de tierra contribuye a una mayor deposición de polvo. [53] Debido al aislamiento del Océano Austral de la tierra, las surgencias relacionadas con la difusividad de los remolinos proporcionan hierro a las regiones HNLC. [54]

Hipótesis de control del pastoreo

Formulada por John Walsh en 1976, la hipótesis del pastoreo establece que el pastoreo realizado por heterótrofos suprime la productividad primaria en áreas de altas concentraciones de nutrientes. [41] [55] La depredación por microzooplancton explica principalmente la pérdida de fitoplancton en las regiones HNLC. El pastoreo por parte de zooplancton de mayor tamaño y la mezcla advectiva también son responsables de una pequeña proporción de las pérdidas de las comunidades de fitoplancton. [6] [56] [57] El pastoreo constante limita el fitoplancton a una población baja y constante. Sin esta presión de pastoreo , algunos científicos creen que el fitoplancton pequeño produciría floraciones a pesar del agotamiento de los micronutrientes porque el fitoplancton más pequeño normalmente tiene menores necesidades de hierro y puede absorber nutrientes a un ritmo más lento. [50] [56]

Vista contemporánea

El consenso científico actual coincide en que las áreas HNLC carecen de alta productividad debido a una combinación de limitaciones fisiológicas y de hierro, presión de pastoreo y fuerzas físicas. [2] [6] [43] [49] [56] [58] El grado en que cada factor contribuye a la baja producción puede diferir en cada región HNLC. La limitación de hierro permite que un fitoplancton más pequeño y más frugal crezca a un ritmo rápido, mientras que el pastoreo mediante microzooplancton mantiene reservas estables de este fitoplancton más pequeño. [6] [51] [56] Una vez que los micronutrientes estén disponibles, el pastoreo puede limitar el tamaño de las flores. [41] [43] [44] [46] [49] Las limitaciones adicionales de micronutrientes provenientes de metales traza como el zinc o el cobalto pueden suprimir la proliferación de fitoplancton. [12] La mezcla turbulenta en regiones HNLC de latitudes más altas (Pacífico Norte y Océano Austral) puede mezclar fitoplancton por debajo de la profundidad crítica necesaria para que la comunidad crezca. [41]

Regiones HNLC de geoingeniería

Teoría

El ciclo del carbono marino. El fitoplancton absorbe el dióxido de carbono para la fotosíntesis y lo incorpora a la red alimentaria marina. Cuando el plancton o el depredador muere, la sedimentación de materia orgánica llega al fondo marino, donde el carbono puede ser enterrado y secuestrado. Se cree que estimular la proliferación de fitoplancton aumenta la sedimentación de partículas de carbono orgánico después de que las floraciones mueren, lo que lleva a un mayor secuestro de carbono.

Dado que experimentos anteriores de fertilización con hierro han dado como resultado grandes proliferaciones de fitoplancton, algunos han sugerido que se deberían realizar experimentos de fertilización oceánica a gran escala para extraer dióxido de carbono antropogénico inorgánico en forma de partículas de carbono orgánico . La fertilización estimularía la productividad biológica, lo que llevaría a una disminución en la cantidad de dióxido de carbono inorgánico en la superficie dentro de una parcela fertilizada. Luego, la proliferación moriría y presumiblemente se hundiría en las profundidades del océano, llevando gran parte del dióxido de carbono absorbido al fondo marino y secuestrándolo del ciclo del carbono a corto plazo en las profundidades del océano o en los sedimentos oceánicos. [46] [59] [60] [61] [62]

Eficiencia y eficacia

Para eliminar eficazmente el carbono antropogénico de la atmósfera, la fertilización con hierro tendría que dar como resultado una eliminación significativa de partículas de carbono de la superficie del océano y transportarlas a las profundidades del océano. [42] [43] [60] [61] Varios estudios estimaron que menos del 7-10% del carbono absorbido durante una floración sería secuestrado, [63] y solo se produciría una disminución de 15-25 ppm en el dióxido de carbono atmosférico. con una fertilización global sostenida con hierro. [7] [60] La cantidad de dióxido de carbono eliminado puede compensarse con el costo del combustible para adquirir, transportar y liberar cantidades significativas de hierro en regiones remotas del HNLC. [61]

Existen muchas preocupaciones ambientales por la fertilización con hierro a gran escala. Si bien las floraciones se pueden estudiar y rastrear, los científicos aún no saben si la producción adicional se incorpora a la cadena alimentaria o cae a las profundidades del océano después de que una floración muere. [42] [43] Incluso si el carbono se exporta a las profundidades, la lluvia de materia orgánica puede respirarse, creando potencialmente zonas anóxicas en la mitad de la columna o provocando la acidificación del agua del océano profundo. [61] [64] Se han observado cambios pronunciados en la comunidad hacia las diatomeas durante la fertilización, y aún no está claro si el cambio en la composición de las especies tiene algún efecto ambiental a largo plazo. [48] ​​[61]

Recursos energéticos

Lo siguiente es completamente teórico. Se necesitarían pruebas para determinar la viabilidad, la concentración óptima de hierro por unidad de área, el secuestro de carbono por área a lo largo del tiempo, la necesidad de otros micronutrientes, la cantidad de energía requerida para mantener dicho sistema y la cantidad potencial de energía producida por el sistema. Este sistema considera la viabilidad económica (rentabilidad de los productos de biocombustibles y los créditos de carbono) y la gestión de riesgos.

Crecimiento

El pastoreo provoca que las algas sean consumidas por el microzooplancton. Esta depredación da como resultado que menos del 7-10% del carbono llegue al fondo del océano. El cultivo de algas en granjas flotantes podría permitir que estas áreas HNLC cultiven algas para su cosecha sin el problema de la depredación. Las algas cultivadas en granjas flotantes se reciclarían mediante el pastoreo si se produjera un fallo catastrófico de una granja flotante, lo que limitaría cualquier daño medioambiental.

Usos

Las algas cultivadas en granjas flotantes podrían cosecharse y utilizarse como alimento o combustible. Toda la vida biológica está compuesta de lípidos, carbohidratos, aminoácidos y ácidos nucleicos. Las algas enteras podrían convertirse en alimento para animales, fertilizantes o biocarbón . Separar los lípidos de las algas también podría crear biodiesel a partir del contenido de lípidos y biocarbón del resto. Por supuesto, las algas podrían ser bombeadas al fondo del océano, por debajo de cualquier presión de pastoreo para su secuestro.

Secuestro

En una granja flotante controlada, se podrían tomar muestras de la cosecha para registrar la cantidad de algas por unidad de volumen, lo que indicará la cantidad de carbono que se secuestra. Si este carbono se secuestra en el fondo del océano, esta cifra podría usarse para crear créditos de carbono con precisión. Secuestrar dióxido de carbono en el fondo del océano podría destruir el ecosistema no estudiado y provocar la extinción de formas de vida no descubiertas.

El secuestro de carbono en tierra lo hace con algas desecadas. Sin suficientes fuentes de agua, las bacterias y otros seres vivos tendrán dificultades para digerir las algas secuestradas. Los biocombustibles, que no se venden ni se utilizan como combustible renovable, podrían quedar secuestrados en pozos de petróleo y minas de carbón abandonados. El volumen de biodiesel y la masa de biocarbón proporcionarían una cifra precisa para producir (al secuestrar) y vender (al retirar de pozos o minas) créditos de carbono.

Ver también

Referencias

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