Surgencia, pH y zooplancton: serie temporal 2015 en el sistema de surgencia permanente frente Antofagasta, Chile.

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Por: Dr. Víctor Aguilera R. Instituto de Cs. Naturales Alexander von Humboldt–FACIMAR, Universidad de Antofagasta. Instituto Milenio de Oceanografía, Universidad de Concepción.

Dar cumplimiento al ambicioso Acuerdo de París (COP21) de mantener el aumento de la temperatura atmosférica media global para finales de este siglo, bien por debajo de los 2°C, si no 1.5ºC, por encima de los niveles pre-industriales, requiere reducir las emisiones de CO2 y la incertidumbre de las predicciones climáticas [1]. Mejorar las predicciones climáticas implica a su vez, levantar y sostener esfuerzos para documentar con alta resolución y a largo plazo variables ambientales críticas para el estudio del cambio climático, como es el sistema marino de los carbonatos (SMC). La surgencia costera es un proceso de escala regional, que debido al alto contenido de CO2 y bajo pH que tienen las aguas sub-superficiales advectadas vía bombeo de Ekman, es capaz de modificar drásticamente el SMC [2]. Estudiando esta variabilidad, mediante cruceros oceanográficos, se ha podido establecer que en aguas bajo la picnoclina del sistema de corrientes de Humboldt, la sobresaturación de CO2 del mar con respecto a la atmósfera supera invariablemente el 200% [3,4], mientras que la hipercapnia (exceso de CO2) se superpone con la hipoxia en una extensa porción de las costas frente a Chile [5]. Contribuyendo a reducir la incertidumbre y documentando la variabilidad del SCM en los sistemas de surgencia, hoy están disponibles los primeros resultados de un seguimiento temporal continuo del pH marino efectuado frente a Antofagasta (23°S). Como parte los objetivos de la iniciativa RELOAD* este análisis describe cambios interdiarios y estacionales en la “acidez” sub-superficial (10 m) del mar, que coincidiendo significativamente (R=0.4) con el incremento de la temperatura superficial del mar (TSM), parecen conducir importantes efectos en la reproducción de algunas especies del zooplancton. Luego de analizar 90 registros multifactoriales efectuadas entre enero y diciembre de 2015, el pH marino (en escala total) mostró un valor mínimo de 7.527 y un máximo de 8.229, mientras que la media anual fue de 7.915±0.127 unidades de pH (Fig. 1A).

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Figura 1: A) Serie de tiempo anual del pH marino medido a 10 m de profundidad. Entre Enero y Mayo la frecuencia media de muestreo fue de 4-6 d-1 y de 15-18 d-1 desde Junio a Diciembre. B) Histograma de las tres principales modas observadas en datos anuales de pH (n=90).

Estacionalmente, en invierno y primavera el pH fue significativamente más bajo (F21, 230.27=6.1 p=0.001), mientras que sobre impuestos a este patrón prevalecieron aguas con pH <7.9 (Fig. 1B). Los cambios en el pH marino pueden imponer efectos sub-letales en organismos zooplanctónicos y dado el rol de la surgencia como forzante local y natural de acidificación oceánica, en forma paralela al seguimiento del pH se estimó la tasa de producción de huevos (TPH) de una especie dominante del ensamble zooplanctónico local (Acartia tonsa, Copepoda). Primero a través de un análisis factorial el cual explicando un 60% de la variabilidad observada asoció significativamente al pH, TSM y TPH.  Luego, esta asociación se confirmó a través de un análisis de correlación múltiple, el cual con una bondad de ajuste relativamente alta (r2ajustado=0.55; p=0.001) sugiere que la surgencia, vía bajas temperaturas y bajo pH marino, regula el desempeño reproductivo de esta especie (Fig. 2).

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Fig.2

El procesamiento de esta serie anual continua, involucrando además los cambios en oxígeno, salinidad, clorofila-a y otras tasas vitales referentes a la alimentación de esta especie en un ecosistema de Humboldt con surgencia permanente como es el del norte de Chile. 

Referencias

1.- Magnan, A. K., Colombier, M., Billé, R., Joos, F., Hoegh-Guldberg, O., Pörtner, H. O., … & Gattuso, J. P. (2016). Implications of the Paris agreement for the ocean. Nature Climate Change. 

2.- Feely, R. A., Sabine, C. L., Hernandez-Ayon, J. M., Ianson, D., & Hales, B. (2008). Evidence for upwelling of corrosive” acidified” water onto the continental shelf. Science, 320(5882), 1490-1492.

3.- Torres, R., Turner, D. R., Silva, N., & Rutllant, J. (1999). High short-term variability of CO2 fluxes during an upwelling event off the Chilean coast at 30 S. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 46(7), 1161-1179.

4.- Torres, R., Turner, D., Rutllant, J., Sobarzo, M., Antezana, T., & Gonzalez, H. E. (2002). CO2 outgassing off Central Chile (31–30 S) and northern Chile (24–23 S) during austral summer 1997: the effect of wind intensity on the upwelling and ventilation of CO2-rich waters. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 49(8), 1413-1429.

5.- Mayol, E., Ruiz-Halpern, S., Duarte, C. M., Castilla, J. C., & Pelegrí, J. L. (2012). Coupled CO2 and O2-driven compromises to marine life in summer along the Chilean sector of the Humboldt Current Syste

* Interacción entre forzantes Remotos y Locales de Acidificación del Océano en las costas de Chile. Iniciativa Fondecyt11130495.