Científicos estadounidenses midieron las cantidades relativas de hierro "biorreactivo" en cuatro núcleos de sedimentos del fondo del Atlántico. Demostraron por primera vez que cuanto más polvo se arrastra desde el Sahara, más hierro se vuelve biorreactivo a través de procesos químicos en la atmósfera. Estos resultados tienen implicaciones importantes para nuestra comprensión del efecto promotor del crecimiento del hierro en el fitoplancton oceánico, los ecosistemas terrestres y el ciclo del carbono, incluso en condiciones de cambio global.
El hierro es un micronutriente indispensable para la vida, que permite procesos como la respiración, la fotosíntesis y la síntesis de ADN. La disponibilidad de hierro suele ser un recurso limitado en los océanos actuales, lo que significa que aumentar el flujo de hierro hacia ellos puede aumentar la cantidad de carbono fijado por el fitoplancton, con consecuencias para el clima global.
El hierro llega a los océanos y a los ecosistemas terrestres a través de los ríos, el derretimiento de los glaciares, la actividad hidrotermal y, especialmente, el viento. Pero no todas sus formas químicas son "biorreactivas", es decir, están disponibles para que los organismos las absorban de su entorno.
“Aquí demostramos que el hierro ligado al polvo del Sahara que sopla hacia el oeste sobre el Atlántico tiene propiedades que cambian con la distancia recorrida: cuanto mayor es la distancia, más biorreactivo es el hierro”, dijo el Dr. Jeremy Owens, profesor asociado de la Universidad Estatal de Florida y coautor de un nuevo estudio en Frontiers in Marine Science .
“Esta relación sugiere que los procesos químicos en la atmósfera convierten el hierro menos biorreactivo en formas más accesibles”.
Owens y sus colegas midieron las cantidades de hierro biorreactivo y total en núcleos de perforación del fondo del océano Atlántico, recolectados por el Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos (IODP, por sus siglas en inglés) y sus versiones anteriores. El IODP tiene como objetivo mejorar nuestra comprensión del cambio climático y las condiciones oceánicas, los procesos geológicos y el origen de la vida. Los investigadores seleccionaron cuatro núcleos, en función de su distancia del llamado Corredor de Polvo del Sahara-Sahel. Este último se extiende desde Mauritania hasta Chad y se sabe que es una fuente importante de hierro ligado al polvo para las áreas a sotavento.
Imagen: Frontiers ( A) Transporte de polvo moderno sobre el Océano Atlántico Norte. Mapa de la profundidad óptica de aerosol de polvo (AOD) sobre el Atlántico Norte que muestra el transporte de polvo africano a través del Océano Atlántico Norte durante el verano boreal [junio-julio-agosto-septiembre (JJAS)] y el invierno boreal [diciembre-enero-febrero-marzo (DJFM)]. AOD es una medida de la extinción del haz solar por el polvo y la neblina. Es un número adimensional que está relacionado con la cantidad de aerosol en la columna vertical de la atmósfera sobre el lugar de observación. (B) Captación del flujo de Fe modelado utilizando ecoGEnIE. La flecha gris indica el polvo africano que se transporta desde el norte de África a través del Océano Atlántico.
Los dos núcleos más cercanos a este corredor se recogieron a unos 200 y 500 km al oeste del noroeste de Mauritania, un tercero en el Atlántico medio y el cuarto a unos 500 km al este de Florida. Los autores estudiaron los 60 a 200 metros superiores de estos núcleos, lo que refleja depósitos que se remontan a los últimos 120.000 años, es decir, el período transcurrido desde el último período interglacial.
Midieron las concentraciones totales de hierro a lo largo de estos núcleos, así como las concentraciones de isótopos de hierro con un espectrómetro de masas de plasma. Estos datos isotópicos coincidían con los del polvo del Sahara.
Luego utilizaron una serie de reacciones químicas para revelar las fracciones de hierro total presentes en los sedimentos en forma de carbonato de hierro, goethita, hematita, magnetita y pirita. El hierro presente en estos minerales, si bien no es biorreactivo, probablemente se formó a partir de formas más biorreactivas a través de procesos geoquímicos en el fondo marino.
“En lugar de centrarnos en el contenido total de hierro, como se había hecho en estudios anteriores, medimos el hierro que se puede disolver fácilmente en el océano y al que los organismos marinos pueden acceder para sus vías metabólicas”, dijo Owens.
“Solo una fracción del hierro total presente en los sedimentos es biodisponible, pero esa fracción podría cambiar durante el transporte del hierro desde su fuente original. Nuestro objetivo era explorar esas relaciones”.
Los resultados mostraron que la proporción de hierro biorreactivo era menor en los núcleos más occidentales que en los más orientales. Esto implicaba que una proporción correspondientemente mayor de hierro biorreactivo se había perdido del polvo y presumiblemente había sido utilizada por los organismos en la columna de agua, de modo que nunca había llegado a los sedimentos del fondo.
“Nuestros resultados sugieren que durante el transporte atmosférico a larga distancia, las propiedades minerales del hierro ligado al polvo, que originalmente no era biorreactivo, cambian, volviéndolo más biorreactivo. Luego, este hierro es absorbido por el fitoplancton, antes de que pueda llegar al fondo”, dijo el Dr. Timothy Lyons, profesor de la Universidad de California en Riverside y autor final del estudio.
“Concluimos que el polvo que llega a regiones como la cuenca amazónica y las Bahamas puede contener hierro particularmente soluble y disponible para la vida, gracias a la gran distancia del norte de África y, por tanto, a una mayor exposición a los procesos químicos atmosféricos”, afirmó Lyons.
“El hierro transportado parece estimular los procesos biológicos de la misma manera que la fertilización con hierro puede afectar la vida en los océanos y los continentes. Este estudio es una prueba de concepto que confirma que el polvo ligado con hierro puede tener un gran impacto en la vida a grandes distancias de su fuente”.
Comunicado: frontiers
Artículo científico: Long-range transport of dust enhances oceanic iron bioavailability