La amenaza de los ‘puntos de inflexión’ oceánicos de alta probabilidad

El cambio climático está alterando profundamente nuestros océanos y ecosistemas marinos. Algunos de estos cambios están ocurriendo rápidamente y son potencialmente irreversibles. Muchos están ocurriendo en silencio y sin ser notados.

En los últimos años, los puntos de inflexión (umbrales en los que un pequeño cambio podría llevar a un sistema a un estado completamente nuevo) se han convertido cada vez más en un foco de atención para la comunidad de investigación climática.

Sin embargo, estos se consideran típicamente en términos de cambios improbables con enormes ramificaciones globales, a menudo denominados eventos de “baja probabilidad y alto impacto”. Los ejemplos incluyen la desaceleración de la circulación de vuelco meridional del Atlántico y la rápida desintegración de la capa de hielo de la Antártida occidental . 

En un nuevo artículo, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences , mis coautores y yo nos centramos en el potencial de lo que llamamos puntos de inflexión de «alta probabilidad, alto impacto» causados ​​por el impacto acumulativo del calentamiento, la acidificación y desoxigenación.

Presentamos el desafío de lidiar con estos cambios inminentes y duraderos en el sistema de la Tierra, y discutimos opciones de medidas de mitigación y gestión para evitar cruzar estos puntos de inflexión.

Calentamiento, acidificación y desoxigenación

El océano es una reserva gigante de calor y carbono . Desde el comienzo de la revolución industrial, los océanos han absorbido alrededor del 30-40% del dióxido de carbono (CO2) y el 93% del calor agregado a la atmósfera a través de la actividad humana. 

Sin la captación del océano, la escala del calentamiento atmosférico ya sería mucho mayor. Pero esto tiene un alto costo en forma de calentamiento del océano , acidificación , donde el océano alcalino se vuelve más ácido, y desoxigenación , donde cae el contenido de oxígeno del océano. 

El impacto potencial de estos procesos en el medio marino está bien documentado . Sin embargo, en algunos casos, podrían desencadenar una serie de puntos de inflexión regionales con consecuencias potencialmente generalizadas para los ecosistemas marinos y el funcionamiento de los océanos.

Aquí hay unos ejemplos:

Calentamiento 

Cada especie tiene un rango de temperatura óptimo para su funcionamiento fisiológico. Como los humanos, la mayoría de los organismos marinos son vulnerables al calentamiento por encima de su temperatura óptima. Sin adaptación, algunas especies se verán muy afectadas por el calentamiento del océano. Un ejemplo bien conocido es la amenaza a los sistemas de arrecifes de coral tropicales, como la Gran Barrera de Coral de Australia , al blanqueamiento masivo de corales por el calor extremo. 

Estos sistemas de arrecifes de coral juegan un papel importante para la pesca, para la protección costera, como criaderos de peces y para una serie de otros servicios de los ecosistemas. Esto sirve como un ejemplo de cómo el impacto del calentamiento de los océanos se extiende mucho más allá de los organismos marinos más sensibles, observándose cambios de rango en la red trófica desde el fitoplancton hasta los mamíferos marinos .

Desoxigenación 

La mayoría de los organismos marinos solo pueden existir en el agua de mar con concentraciones suficientemente altas de oxígeno disuelto. El calentamiento del océano disminuye la solubilidad del oxígeno en el agua y ralentiza la mezcla del océano, lo que, a su vez, disminuye el transporte de oxígeno desde la superficie hacia el interior del océano. 

Además, la escorrentía de nutrientes de la tierra, como la agricultura y los desechos domésticos, aumenta la productividad biológica en las áreas costeras, alterando los ecosistemas y mejorando la desoxigenación. Las consecuencias para los organismos marinos son enormes, afectando negativamente la distribución, el crecimiento, la supervivencia y la capacidad de reproducción de las especies .

Acidificación

Además de ser el principal impulsor del calentamiento global , el CO2 también cambia la química del océano, provocando la acidificación del agua de mar. Muchos organismos marinos tienen conchas o estructuras esqueléticas hechas de formas minerales particularmente vulnerables a la acidificación de los océanos. Un ejemplo bien conocido son los pterópodos (caracoles y babosas marinas que nadan libremente) que viven en los 10 metros superiores del océano, que son una especie clave en la red trófica marina. 

Las condiciones de acidificación observadas actualmente no tienen precedentes en los últimos 65 millones de años , y se prevé que continúen y se agraven durante muchos siglos incluso con la reducción de las emisiones de carbono a cero.

Puntos de inflexión oceánicos de alta probabilidad y alto impacto

Si bien estos diferentes procesos son individualmente un peligro para la vida marina, en combinación con otras amenazas, como la sobrepesca, el alto aporte de nutrientes de la tierra y las especies invasoras, tienen el potencial de causar cambios de régimen en todo el ecosistema.

Además, los eventos extremos, como las olas de calor marinas o los eventos de alta acidez y poco oxígeno, tienen graves consecuencias para la biodiversidad marina. En todo el mundo, los cambios locales y regionales observados ya se suman a un problema regional sustancial, y posiblemente global. Los ejemplos incluyen la acidificación costera y las “ zonas muertas ” oceánicas anóxicas . 

La siguiente figura destaca algunas de las regiones del océano mundial que están amenazadas por estos impactos.

Puntos de inflexión oceánicos de alta probabilidad

Si bien estos impactos ya deben abordarse hoy, los patrones de circulación oceánica significan que también se están almacenando para el futuro.

La capa superior del océano se mezcla en una escala de tiempo de décadas, mientras que las masas de agua del océano profundo se renuevan desde la superficie en una escala de tiempo mucho más larga, de cientos a miles de años. La acumulación actual de calor y carbono es inicialmente mayor en la superficie del océano. Pero, a través de la mezcla y las corrientes oceánicas, este exceso de calor y carbono se transporta desde la superficie hacia capas más profundas.

Estas escalas de tiempo a corto y largo plazo tienen dos consecuencias. La primera es que la mezcla no es lo suficientemente rápida para evitar la acumulación de calor y carbono en la capa superior del océano.

El segundo es que la mezcla profunda transporta parte del exceso de calor y carbono de la superficie a mayores profundidades, donde los cambios duraderos pueden acumularse gradualmente. En consecuencia, el cambio climático puede alterar el océano profundo de manera irreversible durante miles de años, incluso en escenarios de fuerte reducción de emisiones. Estos impactos son increíblemente difíciles de monitorear a tales profundidades.

¿Se pueden evitar estos puntos de inflexión oceánicos?

Si bien las amenazas al océano por el cambio climático causado por el hombre son muchas y variadas, todavía hay tiempo para minimizarlas. Destacamos algunos puntos de acción donde los científicos están contribuyendo al desarrollo e implementación de acciones de mitigación.              

En primer lugar, los científicos están utilizando modelos y observaciones para determinar las regiones donde se han producido, se están produciendo y pueden ocurrir los peligros más graves. Los experimentos de laboratorio e in situ pueden ayudar a identificar vulnerabilidades en organismos y ecosistemas.

En segundo lugar, se está avanzando para definir umbrales importantes en la tolerancia fisiológica de organismos clave a los cambios de temperatura, concentración de oxígeno, niveles de nutrientes y acidez. Esto también llama la atención sobre la necesidad de métricas de cambio global que vayan más allá de la concentración de CO2 atmosférico y la temperatura media global de la superficie. Vigilar de cerca los posibles puntos de inflexión del océano significa hacer un seguimiento de los cambios de temperatura del océano, la acidificación, la desoxigenación y la productividad marina.

En tercer lugar, la comunicación de estas amenazas está mejorando. Si bien todavía hay mucho progreso por hacer, por ejemplo, en la alfabetización climática y oceánica y el trabajo con grupos indígenas, la investigación sobre el empoderamiento de la comunicación científica para abordar los desafíos globales está creciendo.

Mientras se avanza, se necesita mucha más acción. Sugerimos cuatro acciones de gestión del sistema y transformación social para minimizar la probabilidad de encontrar puntos de inflexión oceánicos de alta probabilidad y alto impacto:

La máxima prioridad para la limitación de los daños oceánicos es la reducción inmediata y drástica de las emisiones de gases de efecto invernadero, en particular el CO2.

Para lograr reducciones de emisiones, las sociedades humanas deben cambiar a una producción de energía descarbonizada, un uso sostenible de la tierra y los océanos y una planificación urbana y regional respetuosa con el clima.

La implementación de medidas de mitigación debe posibilitarse mediante estructuras de gobernanza adecuadas y una acción interinstitucional fluida.

Y, finalmente, estas transformaciones deben llevarse a cabo cada vez más rápido.

Por: Dra. Helena Martins, Carbon Brief