Un océano singular: la riqueza ecológica del Antártico y su importancia para el clima global

En 2018 un mapa que debía su nombre a un oceanógrafo se hizo viral. La denominada “proyección Spilhaus”, en la que la Tierra se observa en vista cenital desde el polo Sur, fue diseñada para mostrar la situación de interconexión de las cuencas oceánicas.

Se trata de una perspectiva natural para las personas que viven en el hemisferio sur, donde predominan  los océanos.

El océano Antártico, también denominado océano Meridional o incluso océano Austral, es diferente al resto, y la mejor forma de describirlo es con superlativos.

Almacén de calor y carbono

Hablemos primero de la capacidad del Antártico de almacenar el exceso de calor y carbono. Los océanos del mundo absorben más del 90 % del exceso de calor generado por la quema de combustibles fósiles y un tercio del dióxido de carbono extra.

Se estima que el océano Antártico, situado al sur del paralelo 30, concentra en torno 75 % de la absorción oceánica de este exceso de calor y  35 % de la absorción global del exceso de carbono de la atmósfera. De ahí que suponga mayor almacén de calor y carbono del planeta.

El océano Antártico está conectado con las principales cuencas oceánicas del mundo, excepto con la del Ártico. El vínculo es la Corriente Circumpolar Antártica (ACC), la mayor corriente oceánica del planeta. Su caudal es 100 veces superior al de todos los ríos del planeta juntos, y lleva agua suficiente como para llenar el lago Ontario en solo unas horas.

La combinación de vientos fuertes y ausencia de masas de tierra importantes que dificulten su tránsito hacen que la ACC sea un flujo de agua poderoso y rápido.

Mezcla de corrientes globales

Los Rugientes Cuarentas, los Furiosos Cincuentas y los Aullantes Sesentas son los nombres populares que reciben los vientos que soplan de manera ininterrumpida en el océano Antártico, y que generan olas impresionantes. Esto hace que la superficie del océano esté llena de energía (y que por lo tanto sea difícil de estudiar).

Pero los intercambios de carbono y calor que tienen lugar en este complejo escenario son muy importantes a escala global, hasta el punto de que los oceanógrafos han creado herramientas específicas para medir un medio tan complejo.

Para comprender realmente el océano Antártico hay que concebirlo en tres dimensiones. Es decir, sus aguas, con diferentes propiedades, se mezclan en los remolinos tanto de forma vertical como de manera horizontal.

El agua subtropical, relativamente caliente, se mezcla en el sur y hace que el agua muy fría procedente del Atlántico norte descienda y luego vuelva a subir a la superficie. Y las masas de agua polar, más frías, se mezclan en el norte y luego vuelven a sumergirse.

El viento y la orografía de los fondos marinos guían la interacción completa.

Hacia el norte solo hay tres grandes obstáculos: el paso de Drake, de 850 kilómetros de ancho, y las mesetas submarinas de Kerguelen y Campbell. Hacia el sur, la ACC se topa con la Antártida.

En esta intersección este océano desempeña un papel fundamental en el sistema climático global, ya que trae agua relativamente caliente (y con capacidad de calentar) procedente de la masa de agua Circumpolar Profunda y la pone en contacto con el agua helada de la periferia antártica.

Congelamiento y descongelamiento anual del hielo marino

El ciclo anual del congelamiento y descongelamiento del hielo marino de la Antártida es uno de los ritmos naturales fundamentales de nuestro planeta y un elemento esencial de este océano. En este sentido, las dos regiones polares no podían ser más diferentes.

El Ártico es un océano pequeño y profundo rodeado por tierra y que solo cuenta con salidas estrechas. El Antártico es una gran masa de tierra con una plataforma continental rodeada por el océano. Cada año se producen y destruyen 15 millones de kilómetros cuadrados de hielo marino en estas aguas.

Frente a los cambios dramáticos y evidentes que se producen en el Ártico, los ritmos del hielo marino en el Antártico siguen patrones menos obvios. Situado frente a un océano de aguas más cálidas, lo cierto es que el hielo siguió expandiéndose en dirección norte aproximadamente hasta 2016, cuando empezó a retroceder de forma súbita.

Si se observa el ciclo anual del hielo marino del océano Antártico, se podría pensar que dicho hielo simplemente aumenta o se reduce conforme sube o baja la temperatura a lo largo del año. Pero lo cierto es que buena parte de la congelación del hielo marino se produce en las polinias, fábricas de hielo marino próximas a la costa donde los potentes y helados vientos antárticos crean hielo y lo arrastran tan pronto aparece.

Este proceso nos vuelve a remitir a la circulación oceánica global. Cuando se genera nuevo hielo, la sal del agua marina congelada se filtra al exterior y se mezcla con el agua salada situada bajo ella. Esto da lugar a unas masas de agua aún más frías y saladas que descienden hacia el lecho oceánico y se van desplazando en dirección norte.

Las polinias, en efecto, son como paradas de metro de un sistema mundial de transporte en el que las masas de agua descienden hacia los fondos marinos en los polos y se van desplazando hacia el norte para luego ir subiendo a la superficie, donde se mezclan con otras masas de agua. Se trata de un ciclo que dura en torno a 1 000 años.

No todas las plataformas de hielo se comportan del mismo modo

Las simulaciones por ordenador han demostrado que las placas de hielo situadas en la periferia de la Antártida han aumentado su tamaño y se han reducido durante los últimos milenios.

El hecho de que estas extensiones flotantes del casquete glacial estén en contacto directo con el océano las hace muy sensibles al clima. Así, el calentamiento del océano y los cambios en la superficie del agua que está en contacto con la plataforma pueden provocar cambios en ésta (y por extensión, en todo el casquete glacial).

Pero no todas las plataformas de hielo responden al calentamiento climático de la misma manera. Algunas cavidades de estas plataformas se mantienen frías y aumentan su tamaño muy poco a poco. Pero otras presentan temperaturas más altas (siempre en términos polares) debido a su contacto con la masa de agua circumpolar profunda. Y estas últimas cavidades, en la actualidad, están aumentando su tamaño muy rápidamente.

Desde el espacio se pueden observar numerosos procesos que ocurren en la criosfera, pero para saber realmente hasta qué punto el océano se extiende bajo el hielo tenemos que sumergirnos cientos de metros por debajo de su superficie helada.

Realizar predicciones climáticas exige un buen conocimiento de procesos complejos que ocurren en escalas de tiempo muy reducidas (como por ejemplo los ciclos de las mareas) y en partes del planeta que solo ahora estamos empezando a explorar.

Observando a los Aullantes Sesentas

¿Cómo tomar muestras de algo tan grande y sometido a tantas tormentas? Con robots.

Diversos satélites llevan observando la superficie del océano desde la década de los ochenta, y gracias a ellos se ha podido medir la temperatura de las aguas y la altitud exacta de la superficie marina. Incluso se han utilizado las imágenes por satélite para hacer estimaciones sobre la producción biológica antártica. Pero los satélites no pueden ver más allá de la superficie.

El programa Argo, que marcó un antes y un después, se inició en la década de los noventa y revolucionó la ciencia geográfica debido a que creó una red de centinelas oceánicos flotantes que son capaces de medir la temperatura y la salinidad del agua a una profundidad de dos kilómetros.

El buque de investigación Kaharoa posee el récord de mayor número de sondas desplegadas en el Ártico dentro programa Argo. Esta actividad incluye su último viaje por el sur de Australia y el Índico, en el que hubo de resistir tormentas y el impacto de la covid-19.

El programa Argo es solo el principio de una nueva era de la observación oceánica. Las sondas de aguas profundas del programa pueden bajar a profundidades de seis kilómetros para detectar hasta qué punto el calentamiento climático ha penetrado en el océano.

El pasado y el futuro del océano Antártico

La Tierra no siempre ha tenido su apariencia actual; en el pasado hubo épocas en las que el océano Antártico ni siquiera existía. Los continentes y las cuencas oceánicas ocupaban otras posiciones, y el conjunto del sistema climático funcionaba de una forma muy diferente.

Desde el estrecho punto de vista de la evolución humana, el océano Antártico ha sido un componente estable del sistema climático y ha estado sujeto a oscilaciones glaciales relativamente benignas. Pero los ciclos glaciales se extienden durante decenas de miles de años.

Y ahora le estamos imponiendo una transición climática muy rápida. Los casi tres siglos que han transcurrido desde el comienzo de la Revolución Industrial en términos geológicos suponen un periodo de tiempo menor a un parpadeo.

Es difícil predecir los cambios que se producirán a corto plazo (digamos el año 2050) y también a largo plazo (pongamos el 2300). Aunque los físicos tienen relativamente claro qué sucederá, lo realmente complicado es adelantar cuándo sucederá.

Los modelos de simulación que tienen en cuenta el océano, la atmósfera y la evolución del hielo solo han empezado a contemplar otros factores como las cavidades de las plataformas de hielo o los remolinos oceánicos. Las síntesis más recientes de los modelos climáticos han mostrado avances en lo referente al conjunto del ecosistema antártico. Sin embargo, lo más difícil sigue siendo simular la evolución de su hielo marino.

Es el gran objetivo que nos queda: una comunidad científica global e interconectada capaz de introducir datos en modelos de simulación virtuales cada vez más perfectos que, de este modo, nos den las claves para entender mejor cómo funciona este océano único.

La vida en un océano bajo cero

A primera vista, la Antártida parece un entorno inhóspito y prácticamente estéril formado por hielo y nieve y salpicado de vez en cuando por alguna foca o ave marina.

Pero si nos sumergimos bajo su superficie descubrimos un océano repleto de vida y con ecosistemas complejos, desde algas unicelulares y pequeños organismos invertebrados hasta depredadores bien conocidos como los pingüinos, las focas y las ballenas.

El océano Antártico acoge a más de 9 000 especies marinas, y las diferentes expediciones e investigadores no dejan de descubrir otras nuevas.

No es fácil estudiar la vida en el océano Antártico. Las olas pueden superar los 20 metros, y los icebergs y los bloques de hielo marino merodean en torno a ellas.

Las aguas generalmente están a temperaturas bajo cero (el agua dulce se congela a los cero grados, pero la salada necesita para hacerlo de una temperatura de casi dos grados negativos). A pesar de que el submarinismo no es imposible, un buen número de investigaciones se hacen a través de la recogida de muestras remota.

Los científicos marinos usan herramientas robóticas como vehículos submarinos por control remoto para ver y recoger muestras, aunque también utilizan dispositivos como palas y dragas para llegar hasta los organismos que viven en los fondos marinos. Del mismo modo, también conseguimos muestras genéticas de mamíferos marinos disparándoles pequeños tubos de biopsia (similares a agujas) que están sujetos a un cable, y que posteriormente nos permiten recoger la muestra.

Podemos recopilar más información sobre la diversidad biológica a través del ADN del entorno (eADN). Así, filtrando el agua y analizándola con herramientas genéticas, podemos encontrar trazas de organismos que nos pueden revelar qué tipos de especies viven (o vivían) en dicho entorno.

Cada expedición revela la existencia de nuevas especies (algunas de las cuales podrían tener valor comercial), y todas ellas poseen un papel relevante en el ecosistema. Nuestro conocimiento sobre la biodiversidad del océano Antártico está creciendo a gran velocidad.

Sin embargo, el Antártico es un océano inmenso, y de buena parte de sus especies, o bien no tenemos muestras, o bien las que tenemos son insuficientes.

Bajar hasta la base de la cadena alimenticia

En el océano Antártico los organismos primarios que se encuentran en la base de la cadena alimenticia van desde algas unicelulares como las diatomáceas, que poseen conchas hechas de sílice con dibujos increíblemente complejos, a grandes macroalgas como el kelp.

Estas algas que crecen en el hielo suponen una importante fuente de alimentos para el camarón antártico, un pequeño crustáceo que posee un papel clave en las cadenas alimentarias de este océano.Normalmente el kelp y otras especies de grandes algas solo sobreviven allí donde los icebergs no causan fricción con el lecho marino. Las diatomáceas son más variadas y algunas especies son capaces de crecer en la cara interior del hielo marino.

Por sorprendente que pueda resultar, el frío océano Antártico también acoge sistemas hidrotermales de fumarolas. En torno a ellos se congregan grandes densidades de crustáceos y equinodermos, que de este modo toman sus nutrientes de sustancias químicas que provienen de la corteza terrestre y no del sol.

Los invertebrados suponen más de 90 % de las especies del océano Antártico, y más de 50 % de dichas especies son exclusivas de esta región.

Estos invertebrados a menudo son más grandes que sus equivalentes que viven más al norte en aguas más cálidas. Este fenómeno se conoce como “gigantismo polar”, y es transversal a numerosas especies. Así, nos encontramos con arañas marinas gigantes, esponjas enormes y gusanos de mar del tamaño de un antebrazo.

Nadie está al cien por cien seguro de por qué estas especies alcanzan tamaños tan elevados, pero algunas de las causas podrían ser los mayores niveles de oxígeno en estas aguas, el ritmo de crecimiento más lento o la ausencia de especies depredadoras clave como por ejemplo los tiburones o los cangrejos braquiuros.

Más arriba en la cadena alimentaria

Dentro de la cadena alimentaria marina, el camarón antártico se encuentra en un lugar intermedio entre los elementos primarios como las algas y los grandes depredadores icónicos que siempre asociamos con la Antártida.

Las ballenas barbadas obtienen gran parte de sus nutrientes de sus grandes tragos de enjambres de camarones (hay entre 10 000 y 30 000 ejemplares por metro cúbico). Por otro lado, las manchas rosas presentes en las heces de pingüinos y focas delatan que a ellos también les entusiasman estos sabrosos crustáceos.

Los peces y los cefalópodos (calamares y pulpos) se crían en abundancia en el Antártico, lo que proporciona alimento a los mamíferos marinos capaces de bucear a gran profundidad, como por ejemplo los elefantes marinos. Algunas especies de pescado están tan bien adaptadas a esas aguas frías y ricas en oxígeno que en lugar de producir glóbulos rojos producen proteínas anticongelación en su sangre, lo que les ayuda a sobrevivir en aguas cuya temperatura a menudo es inferior a cero grados.

Proteger los entornos marinos

Podría decirse que el depredador más voraz del océano Antártico es el ser humano.

Y es que la Antártida está situada en un lugar remoto, pero en los 200 años anteriores a su descubrimiento, los mares situados a su alrededor fueron intensamente explotados por el hombre.

Primero vinieron los cazadores de focas y luego los de ballenas, que dejaron a ambas especies al borde de la extinción. Incluso los pingüinos fueron cazados por su aceite.

Más recientemente, los principales objetivos han sido el pescado y los camarones (estos últimos se pescan para elaborar suplementos nutricionales). Y, como consecuencia de ello, sus poblaciones se han reducido abruptamente.

Cuando esta pesca se combina con otros impactos más indirectos, como el aumento de la acidez y la temperatura del agua, todo ello puede provocar la disminución de las poblaciones de camarón, y como consecuencia de ello también de las de sus principales depredadores, como por ejemplo las ballenas.

La pesca en el océano Antártico resulta difícil de regular debido a que sus aguas no pertenecen a ningún país. Por eso, para ayudar a gestionar el impacto en los caladeros, la Comisión para la Conservación de los Recursos de Vida Marina de la Antártida (CCAMLR) gestiona las cuotas pesqueras.

Este organismo internacional también trabaja para establecer más zonas de protección marítima. Y es que, si no se hacen esfuerzos para limitar las capturas, especies clave dentro de las cadenas alimenticias como el camarón antártico podrían sufrir sobreexplotación pesquera hasta el punto de que el conjunto del ecosistema podría llegar a colapsar.

Cambiar los entornos significa cambiar los ecosistemas

Más de 21 000 turistas y científicos visitan la Antártida cada año, y su llegada es una fuente potencial de contaminación, enfermedades y entrada de especies invasivas. Para gestionar el impacto del ser humano en los ecosistemas antárticos, y también para enmarcar las negociaciones políticas, el 23 de junio de 1961 entró en vigor el Tratado Antártico.

El tratado regula toda actividad que se desarrolle al sur del paralelo 60 y contempla también un protocolo de protección medioambiental.

Sin embargo, el impacto del cambio climático y el del aumento de la acidez de los océanos son evidentes en el Antártico, donde se ha producido un aumento de la temperatura de las aguas, una reducción de los hielos marinos y el colapso de las plataformas de hielo.

Las investigaciones no dejan de demostrar que, a pesar de encontrarse muy alejado, el océano Antártico no está desconectado del resto del mundo, por lo que también le afectan problemas como el aumento de la temperatura de las aguas, la contaminación de plásticos y la llegada de especies invasivas procedentes de más allá de la convergencia antártica.

Las balsas de algas flotantes que provienen de fuera del Antártico (algunas de las cuales llevan además animales en su interior) ya son capaces de cruzar todo el océano y llegar al continente. En este momento las algas no parecen capaces de sobrevivir en el clima extremo de la Antártida, pero eso podría cambiar con el calentamiento global.

La llegada y el establecimiento de nuevas especies pondría una gran presión sobre la flora y fauna únicas del continente.

Pero no todo está perdido. En las décadas posteriores a la entrada en vigor del Tratado Antártico hemos comprobado que los países pueden trabajar juntos para tratar de resolver los retos a los que se enfrenta la región. Un ejemplo es el establecimiento de Áreas Antárticas de Protección Marina (MPAs).

Este nivel de cooperación internacional debería darnos esperanza no solo en lo referente a los problemas del Antártico, sino también en lo que respecta a otros grandes retos a los que se enfrenta el mundo.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.