En las profundidades del Mar Negro, en aguas que nunca ven la luz del sol y que contienen casi nada de oxígeno, se desarrolla un silencioso drama climático. Allí, diminutos microbios deciden cuánta cantidad de un potente gas de efecto invernadero escapa al aire que respiramos.
Este gas es el óxido nitroso, o N₂O, a veces llamado gas hilarante. Pero su efecto en el planeta es todo menos divertido. Es el tercer gas de efecto invernadero más abundante, daña la capa de ozono y puede permanecer en la atmósfera durante unos 120 años. Los océanos liberan una gran proporción de este gas, especialmente en aguas con poco oxígeno. Sin embargo, extrañamente, el Mar Negro, la mayor cuenca anóxica del mundo, emite solo pequeñas cantidades.
Un equipo liderado por el Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, ha resuelto ahora este enigma, a menudo denominado la “paradoja del óxido nitroso del Mar Negro”. Su estudio, publicado en la revista Limnology and Oceanography, demuestra que el mar alberga un inesperado tipo de filtro biológico de seguridad que impide que gran parte de este peligroso gas llegue a la atmósfera.
Un Gigantesco Estanque Libre de Oxígeno con Sorprendentemente Poco N₂O
En la mayoría de los océanos, los microorganismos producen grandes cantidades de óxido nitroso donde el oxígeno es escaso. Estas zonas desoxigenadas, llamadas zonas mínimas de oxígeno, se extienden como desiertos invisibles a través de las aguas tropicales y subtropicales. El Mar Negro lleva esta idea al extremo.
Por debajo de los 150 metros, su columna de agua se vuelve pobre en oxígeno y luego completamente anóxica. Esta capa anóxica se extiende hasta más de 2.000 metros. Esto convierte al Mar Negro en la mayor cuenca anóxica de la Tierra, un lugar donde cabría esperar una gran acumulación de N₂O y fuertes emisiones.
Pero las mediciones han contado una historia diferente durante mucho tiempo. Los niveles de óxido nitroso en la superficie son bajos y poco escapa al aire. Para Jan von Arx, el primer autor del nuevo estudio, esto planteó una pregunta básica: “O bien hay poca producción de N₂O, o bien el N₂O producido se elimina antes de llegar a la superficie”.
Para averiguar cuál era la respuesta correcta, el equipo tuvo que salir al mar y adentrarse en las capas donde el oxígeno se desvanece y los microbios dominan.
Persiguiendo el Gas Invisible a Bordo de un Buque de Investigación
Los científicos abordaron el buque de investigación Poseidon y navegaron hacia el Mar Negro occidental. Allí, recogieron agua de muchas profundidades, midieron el oxígeno, los nutrientes y los gases, y montaron una serie de experimentos a bordo que les permitieron observar la producción y la pérdida de N₂O en tiempo real.
Su objetivo no era la capa profunda completamente anóxica, sino la zona subóxica que se encuentra por encima de ella. Esta capa, comprimida entre la superficie bien oxigenada y las profundidades sofocantes, contiene muy poco oxígeno. También es donde tienen lugar muchas reacciones relacionadas con el nitrógeno.
Cuando los investigadores observaron de cerca, descubrieron que esta zona estaba lejos de ser tranquila. “Diversos microorganismos producían grandes cantidades de óxido nitroso a través de diferentes procesos”, explicó von Arx. Los microbios utilizaban diferentes compuestos nitrogenados y vías para generar N₂O, al igual que lo hacen en otros mares pobres en oxígeno.
Sin embargo, el gas no se acumuló. En cambio, otro grupo de microbios se adelantó al juego.
Microbios que Actúan como un Filtro Climático
En la misma zona subóxica, el equipo descubrió una reducción muy activa del óxido nitroso. En términos sencillos, algunos microbios estaban capturando el N₂O y convirtiéndolo en gas nitrógeno inofensivo, N₂, antes de que pudiera escapar hacia arriba.
Esta reducción superó a la producción. El resultado fue una especie de filtro biológico. El óxido nitroso se formó, pero otro conjunto de organismos lo eliminó de forma tan eficiente que muy poco sobrevivió para llegar a la superficie.
“Los microorganismos que reducen el N₂O actúan como un filtro eficiente, impidiendo que este potente gas de efecto invernadero llegue a la atmósfera”, dijo von Arx. Utilizando herramientas genéticas y mediciones de actividad, los investigadores también identificaron a los principales actores microbianos responsables de este sumidero.
Esto no significa que el Mar Negro no emita nada. El estudio sugiere que la pequeña cantidad de N₂O que llega al aire proviene de la capa superficial totalmente oxigenada. Allí, se produce una producción baja pero constante en aguas que se encuentran por encima de la principal zona de reducción, por lo que el gas puede evitar ser consumido.
Una Pieza Faltante en el Presupuesto Global de Óxido Nitroso
Desde una perspectiva climática, este filtro oculto es una buena noticia. Desde un punto de vista científico, expone un grave punto ciego. “En una perspectiva global, lamentablemente sabemos muy poco sobre las tasas de reducción de N₂O en los océanos del mundo”, dijo von Arx.
La mayoría de los estudios y modelos se centran en la cantidad de óxido nitroso que se produce, no en la cantidad que eliminan los microbios antes de que pueda escapar. Esto significa que la visión actual del presupuesto de N₂O de los océanos es incompleta. Es posible que haya importantes sumideros en capas tenues y poco muestreadas.
El Mar Negro demuestra que las aguas pobres en oxígeno no siempre se comportan como fuentes simples. Bajo el equilibrio adecuado de microbios, química y circulación, también pueden actuar como filtros fuertes.
Cambio Climático y el Crecimiento de las Aguas Pobres en Oxígeno
Este trabajo llega en un momento preocupante para el océano. A medida que el clima se calienta, el agua de mar contiene menos oxígeno. Los cambios inducidos por el ser humano en la circulación y los aportes de nutrientes también ayudan a expandir las zonas desoxigenadas. Los modelos predicen que estos volúmenes de bajo oxígeno seguirán expandiéndose.
En tales condiciones, las emisiones de óxido nitroso podrían aumentar. Más agua desoxigenada a menudo significa más producción de N₂O. Si los océanos del mundo desarrollan filtros biológicos fuertes como el del Mar Negro determinará cuán grande será ese aumento.
“El óxido nitroso es el tercer gas de efecto invernadero más abundante y una sustancia fuerte que agota la capa de ozono que persiste en la atmósfera durante unos 120 años”, señaló von Arx. “Por lo tanto, debemos esforzarnos por comprender la dinámica de sus fuentes y sumideros allí”.
Para ayudar a llenar esas lagunas, el equipo de Bremen ya está estudiando cuestiones similares en otros entornos con poco oxígeno. Al comparar muchos entornos contrastantes, esperan construir una imagen más completa de la dinámica del óxido nitroso en el mar del que dependes.
Implicaciones Prácticas de la Investigación
Este estudio es importante para más de una región del Mar Negro. Demuestra que las comunidades microbianas naturales pueden actuar como una poderosa barrera contra la liberación de óxido nitroso, incluso en grandes cuencas privadas de oxígeno. Para la ciencia del clima, esto significa que los modelos deben tener en cuenta no solo dónde se produce el N₂O, sino también dónde se reduce rápidamente a gas nitrógeno.
A medida que las zonas pobres en oxígeno se expanden con el cambio climático, comprender cuándo se comportan como el Mar Negro, con fuertes filtros de óxido nitroso, y cuándo actúan como fuentes importantes será crucial. Ese conocimiento puede refinar los presupuestos globales de gases de efecto invernadero y ayudar a predecir mejor el calentamiento futuro.
Para la ciencia oceánica, el trabajo destaca la importancia de las delgadas capas subóxicas que rodean muchas cuencas. Estas estrechas zonas pueden controlar el destino de los compuestos nitrogenados y determinar si los gases peligrosos se filtran o permanecen atrapados debajo.
Las investigaciones futuras guiadas por este estudio pueden identificar otros sumideros ocultos, señalar regiones sensibles en riesgo de pasar de sumidero a fuente y respaldar políticas climáticas y oceánicas más inteligentes.
