Alternativas realistas al polvo: ¿Qué más podría alimentar una floración de plancton?

ríos.

https://earthobservatory.nasa.gov/images/1257/mississippi-river-sediment-plume

Representado: el Mississippi arrojando su carga de sedimentos al Golfo de México. El flujo del río es cíclico en la mayoría de los lugares, con un flujo alto durante la temporada de lluvias o el deshielo de primavera y un flujo bajo durante la estación seca/invierno o verano. Durante el flujo alto, los nutrientes se mueven de la tierra al río y al mar. Con la llegada de los fertilizantes sintéticos, esto puede ser demasiado bueno: tanto nitrógeno y fósforo que producen floraciones masivas que luego mueren.

icebergs

La generación de icebergs es periódica, tanto intraanual como en periodos más largos.

https://www.nationalgeographic.org/media/iceberg-frequency/

Los icebergs que se han arrastrado por la tierra pueden transportar nutrientes al mar, liberándolos lentamente a medida que el hielo se derrite.

https://phys.org/news/2019-03-mystery-green-icebergs.html

Los icebergs verdes han sido una curiosidad para los científicos durante décadas, pero ahora los glaciólogos informan en un nuevo estudio que sospechan que los óxidos de hierro en el polvo de roca del continente de la Antártida están volviendo verdes algunos icebergs... El hierro es un nutriente clave para el fitoplancton, plantas microscópicas que forman la base de la red alimentaria marina. Pero el hierro escasea en muchas áreas del océano.

Si los experimentos prueban que la nueva teoría es correcta, significaría que los icebergs verdes transportan hierro precioso desde el continente de la Antártida hasta el mar abierto cuando se desprenden, proporcionando este nutriente clave a los organismos que sustentan a casi toda la vida marina.

Eventualmente, el fitoplancton en realidad no se alimenta de polvo, sino de nitrógeno (N), fósforo (P), hierro (Fe) y los otros nutrientes que necesitan las plantas, que pueden componerlo. Pero si un desierto contiene tales nutrientes, no seguirá siendo un desierto por mucho tiempo.

Un ejemplo de una floración masiva anual podría ser una migración masiva de animales terrestres, en la costa, con fines reproductivos (un poco como los sapos, que necesitan agua incluso si son animales terrestres la mayor parte del tiempo). Se quedarán en la orilla durante algunas semanas, defecando y orinando, y liberando una dosis masiva de nitratos, fosfatos, etc.

No aceptado como respuesta desde la última edición: segundo ejemplo, la actividad industrial, principalmente la agricultura, puede provocar la proliferación de algas (como en Bretaña, Francia, con las famosas algas verdes y malolientes). Y dado que las plantas crecen en ciclos anuales, los fertilizantes se usan anualmente.

Up-welling. Los nutrientes tienden a hundirse en el fondo, o en aguas profundas donde no llega suficiente luz para mantener prosperando las formas de vida fotosintéticas. Si existe algún mecanismo para devolver vigorosamente el agua profunda a la superficie, entonces puede traer consigo los nutrientes.

https://oceanservice.noaa.gov/facts/upwelling.html

El afloramiento bien podría ser algo estacional. Por ejemplo, las corrientes podrían fluir en una dirección la mitad del año cuando la nieve se derrite en este hemisferio y se acumula en el otro. Luego en la otra dirección durante la otra mitad del año. Esto podría producir una agitación estacional de las capas oceánicas más profundas.

El afloramiento podría deberse a las diferencias de temperatura producidas por el calentamiento geológico que no alcanza el nivel de los volcanes. El agua alcanza su máxima densidad a cerca de 1,5 °C. Entonces, si tienes algo que calienta las profundidades, traerá el agua profunda de regreso a la superficie. Esto probablemente no sea estacional.

En lugares exóticos con mareas exóticas, eso podría funcionar. Si una luna grande tuviera una órbita extremadamente excéntrica, podría tener mareas extremas en la parte de la órbita de la luna cuando estaba más cerca, y luego mareas mucho más débiles el resto del tiempo.

Los patrones de viento estacionales también podrían hacerlo. El viento tiende a empujar el agua superficial más que el agua profunda, por lo que tiende a llegar a la superficie cerca de la tierra a favor del viento. Luego tiende a hundirse y volver a las profundidades. A la inversa, en la tierra contra el viento, el agua tiende a alejarse de la tierra en la superficie, arrastrando el agua profunda hacia arriba.

Nada más que polvo, cariño.

Las floraciones de fitoplancton son bestias complejas. Tenemos una idea general de qué los causa y una idea general de qué los colapsa, pero las complejidades son difíciles de captar. Esta va a ser una respuesta de tipo desafío de marco; si no estás entusiasmado con eso, estás advertido. Si estás entusiasmado con las pequeñas cosas verdes, sigue leyendo.

Las tormentas de polvo no son eventos anuales regulares

La pregunta formulada combina dos fenómenos relacionados con las floraciones de fitoplancton: uno, que las floraciones aparecen y decaen con regularidad; y dos, que las floraciones a veces son causadas por tormentas de polvo . Ambos están bien documentados, pero son eventos completamente separados.

Floraciones periódicas

Las floraciones de fitoplancton tienen varios ciclos regulares y periódicos por los que pasan. Estos se describen mejor en la revisión reciente aquí , pero haré todo lo posible para resumir el proceso y explicar por qué tienen un comportamiento estacional.

Estas pequeñas cosas verdes prosperan con dos cosas: nutrientes y luz solar. En el océano, la luz del sol es abundante justo cerca de la superficie; pero los nutrientes se encuentran más fácilmente en profundidad.

Comentario adicional: otra respuesta señaló que "los nutrientes tienden a hundirse", lo cual no es del todo cierto. Ciertamente parece de esa manera, si observa los perfiles de elementos en el océano , especialmente para nutrientes comunes como P, N o Fe. Sin embargo, estos nutrientes se encuentran en bajas concentraciones en la superficie porque están ligados a las estructuras celulares en lugar de disolverse en la columna de agua. Cuando los organismos muertos se hunden en la columna de agua, esos elementos se remineralizan y vuelven a su forma disuelta.

El fitoplancton se ocupa de esta discrepancia formando algo conocido como Máximo de clorofila profunda (DCM) a una profundidad lo suficientemente profunda como para tener nutrientes y evitar perder la luz del sol desde arriba. Cuando los nutrientes se pueden encontrar más cerca de la superficie, el fitoplancton también tiende a ser menos profundo.

Entonces, estacionalidad. El océano normalmente está estratificado térmicamente, organizado verticalmente por densidad, lo que dificulta la mezcla de aguas profundas (llenas de nutrientes) y aguas poco profundas (llenas de luz solar). Sin embargo, esta estratificación se rompe cuando el agua superficial tiene aproximadamente la misma temperatura que el agua más profunda. Esto sucede en el invierno: consulte el gráfico a continuación, de este excelente sitio web :

Por supuesto, durante el invierno no hay mucha luz solar, por lo que cuando el sol vuelve en la primavera, ¡obtenemos una floración de fitoplancton que ocurre en todo un hemisferio! Consulte el enlace aquí para ver una excelente animación del Observatorio de la Tierra de la NASA que demuestra esto. Ese es el principal ciclo anual .

En los lagos, a menudo tenemos dos floraciones, una en primavera y otra en otoño. La lógica anterior aún se aplica, pero en los lagos tenemos una estratificación inversa en el invierno, lo que significa que la mezcla ocurre más en primavera y otoño que en invierno. Un gráfico similar de Nat Geo a continuación explica esto mejor:

Esto significa que los lagos a menudo tienen floraciones semestrales , tanto en primavera como en otoño.

Flores irregulares

El último tipo de floraciones que obtenemos en el océano no son regulares en absoluto. Esto se debe a que estas floraciones no se desencadenan por ningún tipo de ciclo estacional o anual (especialmente si no incluimos la escorrentía de fertilizantes en la temporada de crecimiento), sino que se desencadenan por eventos aleatorios como tormentas de polvo, volcanes o ríos.

Las tormentas de polvo son fertilizantes especialmente poderosos porque el océano en su conjunto no está limitado por un solo nutriente. Algunas áreas necesitan fósforo desesperadamente y tienen nitrógeno de sobra, mientras que otras áreas tienen un límite de hierro pero tienen un alto contenido de nutrientes . La siguiente figura resume esto para las diatomeas, un componente principal del fitoplancton (de este artículo ):

¡El polvo es genial porque está lleno de todas estas cosas! En particular, los ciclos de nutrientes de hierro y fosfato no tienen ningún componente en el aire, lo que significa que no puede extraer esos nutrientes de la nada como lo hace con el nitrógeno . El polvo generalmente está hecho de rocas (¿o las rocas están hechas de polvo?), por lo que esta es una forma de transportar una gran cantidad de fosfato y hierro a la superficie del océano. En lugar de surgir de las profundidades, se deja caer desde arriba. Eso hace que sea realmente difícil de imitar, especialmente a escala global.

TL;RD:

Las floraciones provocadas por el polvo son eventos únicos. No son periódicos, pero son especiales porque transportan nutrientes que normalmente serían muy difíciles de encontrar en medio del océano. Dado que las floraciones periódicas ocurren como máximo en un hemisferio a la vez (es decir, no global), y que las floraciones provocadas por el polvo no son anuales, es necesaria una respuesta de desafío de marco a esta pregunta.