12.3 Ecosistemas árticos

Destacado arriba es un mapa de la región ártica creado por geógrafos del Departamento de Estado de la presidencia de Estados Unidos del Consejo Ártico. (Wikipedia)

Introducción al Ártico

Más al norte que cualquier otro océano, las temperaturas promedio en la región ártica oscilan entre -40˚C y 10˚C y pueden caer hasta -50˚C (-58˚F) en los inviernos más fríos. El Océano Ártico actúa como el principal cuerpo de agua en el Círculo Polar Ártico. El hecho de que el océano Ártico esté cubierto en gran parte de hielo y relativamente aislado de la mayoría de los otros océanos hace que este océano sea increíblemente único.

Los organismos en el Ártico deben hacer frente a las condiciones más duras de la Tierra, en términos de luz y temperatura. Al Ártico no le faltan enormes icebergs y casquetes de nieve, heladas ventiscas y vientos, y pura oscuridad durante los inviernos fríos. Sin embargo, este océano está lleno de vida y es el hogar de uno de los entornos más inaccesibles y hermosos de la Tierra.

Arriba se destaca un oso polar, un oso hiper carnívoro al que los inuit se refieren como nanuq. (Wikipedia)

Uno de los principales depredadores del Ártico es el conocido oso polar, que deambula por el hielo ártico y nada por los mares árticos. Estos depredadores se alimentan de una variedad de organismos diferentes, incluyendo peces, aves, focas, morsas e incluso ciertos tipos de ballenas. Otros animales incluirían la ballena Bowhead, ballenas beluga, morsas, narvales, focas arpa, focas barbudas, jaleas de melena de león, pocas especies de peces y krill. Las principales fuentes de productividad primaria en el océano Ártico son el fitoplancton, las algas y las diatomeas.

Vida vegetal en el Ártico

Al imaginar el Ártico, la mayoría imagina kilómetros de tierra helada y cubierta de nieve con poca vida alrededor. Sin embargo, este ambiente congelado es el hogar de más de mil especies de plantas. Dado que el suelo ártico es principalmente permafrost, las únicas plantas que pueden crecer aquí son especies pequeñas de raíces cortas. El permafrost se caracteriza por ser una capa delgada y permanentemente congelada de suelo que contiene materia descompuesta. Estas condiciones solo permiten que las plantas que están bajas al suelo y adaptadas a las duras condiciones de congelación crezcan y se reproduzcan. Es un milagro que la vida vegetal haya sobrevivido y prosperado en el Ártico, incluyendo especies como el sauce ártico y la amapola ártica. La amapola ártica es una planta fascinante porque ha desarrollado una adaptación para sobrevivir en el ambiente ártico al tener la cabeza de su flor siempre girada hacia el sol (Fries-Gaither 2009). La mayoría de las otras especies de plantas que residen en la tundra ártica son arbustos de bajo crecimiento, pastos y algunas plantas con flores. Con el calentamiento de las temperaturas oceánicas y el derretimiento extremo de los casquetes polares ocurriendo en el Ártico, estas especies de plantas estarán en riesgo, ya que la disponibilidad de hábitat es cada vez más escasa y el clima continúa cambiando rápidamente.

Amapolas árticas en flor en la isla de Bathurst, que forma parte del archipiélago ártico canadiense (Wikipedia).

El Ártico y el Cambio Climático

Por magnífico que sea este ecosistema, el calentamiento global está cambiando constantemente el medio ambiente y amenazando la estabilidad de la vida oceánica en el Ártico, poniéndolo en hielo delgado. A medida que los casquetes polares se derriten, la red alimentaria comienza a cambiar, y los patrones de alimentación y migración de muchas especies cambian como resultado. Algunas especies marinas están en peligro de extinción (es decir, morsas y ballenas), y la mayoría de los organismos tardan en cambiar y recuperarse de interrupciones o daños.

El derretimiento del hielo marino ártico solo se ve exacerbado por los efectos del albedo a medida que aumenta la cobertura de agua de mar en la superficie. Albedo es una medida que cuantifica la capacidad de una sustancia para reflejar la energía solar. El hielo marino tiene un albedo más alto y es capaz de reflejar la luz solar mejor que el agua de mar. A medida que el hielo continúa derritiéndose, el albedo general es menor y se refleja menos luz solar, lo que hace que la temperatura aumente y el hielo se derrita más rápido. Esto crea un bucle de retroalimentación positiva que resulta en un aumento exponencial en el derretimiento del hielo. Esta retroalimentación es dañina, sobre todo porque continúa más allá de la perturbación inicial, y se proyecta que las temperaturas solo aumenten. Aquí hay un breve video gráfico para visualizar cómo funciona el albedo: https://www.youtube.com/watch?v=P7r5AKYte00

Hay varias formas en que el derretimiento del hielo marino puede afectar a los organismos que allí viven. Por ejemplo, los osos polares dependen del hielo marino para cazar, viajar y dar a luz a sus cachorros. Si hay menos hielo marino presente, los osos polares son incapaces de cazar con la misma eficacia y pierden valiosas reservas de grasa, lo que resulta en un menor éxito reproductivo. Muchas aves marinas también dependen en gran medida del hielo al usar las aberturas y la superficie para cazar y buscar presas. Además, utilizan las repisas rocosas para anidar y reproducirse. Los organismos más pequeños como las algas también pueden verse afectados. Las algas que dependen del hielo como hábitat mueren cuando el hielo ya no es permanente. En general, el hielo marino es invaluable, utilizado tanto por humanos como por animales para cazar, criar y viajar; perder el hielo marino sería devastador para todas las especies que viven allí y podría poner en peligro a muchas de ellas.

Las extensiones mínimas de hielo ártico se muestran arriba. La imagen superior es de 2012, mientras que la imagen inferior es de 1984. (Wikipedia)

Importancia Ecológica del Hielo Marino

Como se describió anteriormente, el Océano Ártico es el hogar de muchas especies de algas, microbios y animales. Todavía nos falta una comprensión completa de cómo funcionan los ecosistemas árticos debido a las extremidades del medio ambiente y la accesibilidad limitada.

Un aspecto importante del Ecosistema Ártico es el hielo marino. El hielo marino cubre alrededor de 7,000,000 km^2 de la superficie ártica durante el verano, lo que se duplica en el invierno. El Ártico es uno de los únicos lugares con hielo durante todo el año y así con el tiempo muchos organismos se han especializado en vivir en o desde el hielo marino. Algunos de estos organismos incluyen bacterias, diatomeas (algas), nematodos, copépodos, anfípodos, crustáceos pelágicos y bacalao ártico. Viven en los poros y grietas entre el hielo marino. Se especula que las diatomeas (algas) son uno de los productores primarios más importantes del Ártico. Crecerán constantemente a partir de la primavera y durante el verano cuando la luz solar esté fácilmente disponible para que ocurra la fotosíntesis. Esta floración de algas permitirá que otras especies se alimenten incluyendo protistas (organismos unicelulares) y zooplancton. Las algas producidas se adherirán al hielo que proporciona recursos para otros organismos pero también se hundirán en los organismos que se alimentan del fondo en la columna de agua y en el fondo marino.

Estos productores primarios alimentan la vida en el ártico. Cada año cuando se derrite el hielo marino, se introducen más nutrientes en el agua y hay más mezcla del agua debido al aumento de la superficie del agua abierta para que el viento desplace las aguas superficiales. En las zonas costeras del Ártico, esto está resultando en un aumento en la surgencia (Arrigo, Dijken, & Pabi, 2008). Como resultado, algunas comunidades están experimentando una mayor actividad fotosintética. A corto plazo, esto puede aportar más energía al sistema y subir a la cadena alimentaria. Con el tiempo, este aumento en la abundancia de nutrientes puede tener un efecto en la ventana de tiempo de la productividad primaria. El fitoplancton, a su vez, puede comenzar a florecer y disminuir más temprano en el año. Las poblaciones de pastoreros, que a lo largo de los años se han adaptado a este ciclo, estarán llegando a una edad madura para alimentarse una vez que la población de fitoplancton haya comenzado a disminuir (Post et al., 2013). Muchos pastoreros tendrán entonces ciclos de vida que tal vez no se alineen con el del plancton; no estarían existiendo en el mismo lugar al mismo tiempo. Esto resultaría en poblaciones inestables de pastores y, además, resultaría en una cascada trófica inicialmente disminuyendo las poblaciones de organismos que se alimentan directamente del fitoplancton: bacalao ártico y otros zooplancton más pequeños. Estas poblaciones sufrirían y como consecuencia, los grandes depredadores no tendrían una fuente estable de alimento. Por desgracia, los organismos grandes como las orcas y las focas disminuirían.

En otro estudio, se concluyó que el derretimiento del hielo combinado con los efectos de la fuga de agua dulce hacia el ártico resultó en el refresco de las aguas costeras. Este refrescar el agua favorece el fitoplancton más pequeño en lugar de diatomeas más grandes (Li, McLaughlin, Lovejoy, & Carmack, 2009). La energía de un plancton más pequeño debe pasar por niveles más tróficos para soportar un organismo grande como el bacalao ártico. Esto redujo la cantidad de energía que realmente se transfiere (consulte la sección de Transferencia de Energía en 11.4 para obtener más información). Cuantos menos organismos (niveles tróficos) estén entre el productor primario y el depredador ápice, más eficiente será la cadena alimentaria. Los sistemas dominados por picoplancton producen redes de alimentación menos efectivas y pueden resultar en ecosistemas insostenibles para grandes depredadores como orcas y osos polares.

El bacalao ártico, Boreogadus saida, es una especie clave para el ambiente ártico. Ha adoptado una estrecha relación con el hielo marino utilizándolo como refugio de depredadores, como hábitat de alimentación y lugar para desovar. Como se discutió anteriormente, el bacalao ártico se alimenta de organismos en el hielo marino como el plancton y los crustáceos pelágicos, los cuales son abundantes y tienen una amplia distribución a lo largo de la totalidad del Ártico. Esta abundancia es clave para la supervivencia de gran parte de la cadena alimentaria ártica ya que son un recurso primario para otros peces, aves marinas, focas y ballenas. El derretimiento del hielo marino ártico no solo afectaría su hábitat físico sino que reduciría su abundancia de alimentos, lo que en general tendría efectos devastadores en el ecosistema en su conjunto.

Más recursos:

Ártico | Explorando los océanos: https://www.youtube.com/watch?v=umAeFKF2uxA

Referencias

1. Arrigo, K. R., Dijken, G. van, & Pabi, S. (2008). Impacto de la contracción de la capa de hielo ártico en la producción primaria marina. Letras de Investigación Geofísica, 35 (19). doi.org/10.1029/2008GL035028

2. Li, W. K. W., McLaughlin, F. A., Lovejoy, C., & Carmack, E. C. (2009). Las algas más pequeñas prosperan mientras el océano Ártico se refresca. Ciencia, 326 (5952), 539—539. https://doi.org/10.1126/science.1179798

3. Post, E., Bhatt, U. S., Bitz, C. M., Brodie, J. F., Fulton, T. L., Hebblewhite, M.,... Walker, D. A. (2013). Consecuencias ecológicas de la disminución del hielo marino. Ciencia, 341 (6145), 519—524. https://doi.org/10.1126/science.1235225

4. Rolf Gradinger. “Hielo Marino”. Biodiversidad del Océano Ártico, 4 ene. 2008, www.Arcodiv.org/Seaice/arctic_cod/Boreogadus_saida.html.

5. Thomas, D., Dieckmann, G. (2003) Hielo Marino. Introducción a su Física, Química, Biología y Geología. Blackwell.

6. Stacey Marz. “Ecosistemas Mar-Hielo Ártico”. Tendencias de Biodiversidad Ártica 2010, abt2010.arcticbiodiversity.is/index.php/es/ecosistemas/ecosistemas ártico-mar-hielo.

7. https://www.greenfacts.org/en/arctic-climate-change/l-2/5-arctic-animals.htm

8. https://climatetippingpoints.info/2016/10/21/arctic-sea-ice-and-positive-feedback-loops/

9. http://polardiscovery.whoi.edu/arctic/ecosystem.html

10. https://beyondpenguins.ehe.osu.edu/issue/polar-plants/plants-of-the-arctic-and-antarctic

11. https://www.youtube.com/watch?v=umAeFKF2uxA

12. https://nsidc.org/cryosphere/seaice/processes/albedo.html