La desaparición del hielo marino en las regiones polares, impulsada por el calentamiento global, está modificando no solo la cantidad de luz que penetra en los océanos, sino también el color de esta luz. Estos cambios tienen profundas implicaciones para los organismos fotosintéticos como las algas de hielo y el fitoplancton. Esta es la conclusión de una investigación reciente publicada en Nature Communications, liderada por los biólogos marinos Monika Soja-Woźniak y Jef Huisman del Instituto de Biodiversidad y Dinámica de Ecosistemas (IBED) de la Universidad de Ámsterdam.
El equipo internacional de investigación, que incluyó al químico físico Sander Woutersen y colaboradores de los Países Bajos y Dinamarca, analizó cómo la pérdida de hielo marino altera el entorno lumínico submarino. El hielo marino y el agua de mar difieren fundamentalmente en su capacidad para transmitir luz. Mientras que el hielo marino dispersa fuertemente la luz y refleja gran parte de ella, permitiendo solo que una pequeña cantidad penetre, el agua de mar absorbe la luz roja y verde, permitiendo que la luz azul se adentre más profundamente en la columna de agua, lo que le confiere al océano su característico color azul.
Implicaciones ecológicas de la pérdida de hielo marino
La investigación revela que esta diferencia fundamental en la transmisión de luz tiene un impacto directo en la fotosíntesis. En el agua líquida, las moléculas de H₂O pueden vibrar libremente, lo que da lugar a bandas de absorción específicas en longitudes de onda determinadas. Estas bandas eliminan selectivamente porciones del espectro lumínico, creando «nichos espectrales» que son aprovechados por diversas especies de fitoplancton y cianobacterias, que han evolucionado pigmentos adaptados a estas condiciones.
Sin embargo, en el hielo, las moléculas de agua están atrapadas en una estructura cristalina rígida, lo que suprime su capacidad vibracional y altera sus características de absorción. Como resultado, el hielo carece de las bandas de absorción del agua líquida, lo que significa que un espectro más amplio de luz se conserva bajo el hielo marino. Esta diferencia fundamental es clave para entender el cambio espectral que se produce cuando el hielo se derrite.
La desaparición del hielo marino y la transición hacia aguas abiertas provoca un cambio en el entorno lumínico submarino, que pasa de un espectro amplio de colores a uno más estrecho, dominado por el azul. Este cambio espectral es crucial para la fotosíntesis. Según Soja-Woźniak, «los pigmentos fotosintéticos de las algas que viven bajo el hielo marino están adaptados para aprovechar al máximo la amplia gama de colores presentes en la limitada luz que pasa a través del hielo y la nieve». Cuando el hielo se derrite, estos organismos se encuentran de repente en un entorno dominado por el azul, que no se adapta tan bien a sus pigmentos.
Utilizando modelos ópticos y mediciones espectrales, los investigadores demostraron que este cambio en el color de la luz no solo altera el rendimiento fotosintético, sino que también puede llevar a cambios en la composición de especies. Las especies de algas especializadas en luz azul pueden obtener una ventaja competitiva significativa en comparación con las algas de hielo. Según el profesor Huisman, tales cambios pueden tener efectos ecológicos en cascada. «Las algas fotosintéticas forman la base de la red alimentaria del Ártico. Cambios en su productividad o composición de especies pueden afectar a los peces, aves marinas y mamíferos marinos. Además, la fotosíntesis desempeña un papel importante en la captura natural de CO2 por parte del océano.»
Este estudio destaca que el cambio climático en las regiones polares no solo derrite el hielo, sino que provoca cambios fundamentales en procesos clave como la transmisión de luz y el flujo de energía en los ecosistemas marinos. Los resultados subrayan la importancia de incorporar los espectros de luz y la fotosíntesis de manera más explícita en los modelos climáticos y pronósticos oceánicos, especialmente en regiones polares donde el cambio ambiental se está acelerando a un ritmo sin precedentes.
