Elefantes marinos investigan en las corrientes termohalinas

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Hace tiempo que se sabe que existe un extenso sistema de corrientes marinas, una potente circulación tridimensional de masas de agua que recorre todos los océanos. Ese desplazamiento del agua marina a lo largo del globo es determinante en la formación del clima de la Tierra y en la diferente productividad y riqueza biológica de distintas zonas del océano. Uno de los factores que más influye en la formación de estas corrientes –además de la rotación de la Tierra y del viento- es la diferencia de densidad entre aguas de distintas procedencias. Estas diferencias en la densidad son producto de las variaciones de temperatura y salinidad. El agua fría es más densa que el agua caliente, de la misma forma que cuanta más sal contiene el agua mayor es su densidad. La circulación resultante de los movimientos de estas masas de agua de diferente densidad se denomina circulación termohalina, ya que los factores que la determinan son la temperatura y la salinidad. La circulación termohalina implica a toda el agua de los océanos en un patrón de movimiento a gran escala, tanto en superficie como en profundidad.

La cinta transportadora oceánica

El resultado es un gigantesco sistema de distribución de energía en forma de calor a lo largo del planeta que ha recibido el nombre de “cinta transportadora oceánica”. El movimiento de esta cinta transportadora podría decirse que arranca en algunas regiones concretas donde el agua de mar alcanza su mayor densidad: tales regiones se sitúan en las zonas polares, donde el agua sufre un gran enfriamiento. Este enfriamiento viene acompañado de un aumento de la salinidad, ya que la fracción de agua que se congela no conserva las sales disueltas, las cuales quedan concentradas en la fracción líquida aumentando así su densidad. El resultado es que el agua que no llega a congelarse tiene tendencia a hundirse por ser más densa. Ello da lugar a la formación de la llamada “agua profunda”, que tras descender se extiende a lo largo y ancho de los fondos oceánicos. Esta agua profunda emerge en ciertas regiones forzada por la topografía del fondo o para ocupar el lugar que dejan libre las aguas superficiales más cálidas impulsadas por la rotación terrestre y por la acción de los vientos dominantes, dando lugar a los conocidos afloramientos, regiones marinas de gran abundancia y riqueza biológica. Las masas de agua cálida, por su parte, se dirigen hacia los polos circulando en superficie. Allí sufrirán un enfriamiento y se hundirán formando agua profunda, cerrando así a grandes rasgos el círculo de la cinta transportadora.

Formación de agua profunda

El agua profunda antártica en al Atlántico [AABW: Antarctic Bottom Water; NADW: North Atlantic Deep Water]

Ilustraciones tomadas de Historia del Clima

El estudio de las masas de agua y sus desplazamientos es comparable al estudio de la circulación atmosférica: ambos son sistemas no lineales que determinan el clima y por tanto cualquier descripción o predicción referida a ellos requiere disponer de una ingente cantidad de datos físicos. Para conocer la magnitud, el trayecto y la velocidad de las corrientes se llevan a cabo muestreos desde buques oceanográficos que permiten disponer de abundantes datos referidos a la temperatura, la salinidad, la profundidad y la posición geográfica de las muestras. Estos datos se obtienen mediante sensores CTD que se calan desde la cubierta del buque. CTD son las iniciales de Conductivity (la conductividad es una medida de la salinidad), Temperature y Depth (profundidad). Tales trabajos han permitido conocer los principales movimientos de agua a gran escala, aunque al precio de tener que emprender grandes y costosas campañas de exploración a bordo de buques oceanográficos capaces de obtener miles de muestras en cada travesía.
Esta forma de muestrear, sin embargo, no permite entrar en los detalles de la estructura fina de las masas de agua a escalas más pequeñas, ni tampoco llegar a determinados lugares por dificultades prácticas o logísticas.
Un grupo de investigadores antárticos ha encontrado una ingeniosa manera de abordar estas cuestiones: utilizar como muestreadores a los propios animales que habitan el ecosistema. Esta idea se ha traducido en el programa SEaOS (Southern Elephant Seals as Oceanographic Samplers). El programa consiste en dotar a ejemplares de elefante marino meridional de sensores CTD conectados a un radiotransmisor.
El elefante marino antártico (Mirounga leonina) es un pinnípedo de gran tamaño que presenta una amplia distribución en torno a la Antártida. Estos mamíferos pasan la mayor parte de su vida en el mar, ya que sólo acuden a tierra durante un par de meses para criar y luego otro mes durante la época en que mudan el pelaje. Sus fuentes de alimento, calamares y peces pelágicos, se encuentran alejadas de las colonias de cría, lo que hace que empredan travesías de hasta 4.000Km en busca de comida. A lo largo de estas extensas travesías, los elefantes marinos pasan casi el 90% del tiempo bajo el agua, combinado con breves ascensos a la superficie para respirar. Pueden permanecer sumergidos hasta una hora y alcanzan fácilmente los 2.000m o más.
Los dispositivos se colocaron a 70 elefantes marinos en total pertenecientes a cuatro colonias de cría distintas distribuidas en torno al continente antártico: en las Georgia del Sur, las Shetland del Sur, isla Macquaire e isla Kerguelen. Los ejemplares marcados registraron abundantes datos oceanográficos durante sus travesías.

Recorrido de los ejemplares marcados partiendo de cuatro colonias de cría

El dispositivo de registro consiste en un pequeño ordenador con sensores CTD, memoria y transmisor, que se adhiere mediante un adhesivo a la piel del animal; al cabo de unos meses se desprende y se pierde. Mientras el animal permanece sumergido, el dispositivo va almacenando los datos de conductividad, temperatura y profundidad en la memoria. Cuando emerge para respirar, los datos se transmiten al satélite ARGOS y los científicos los reciben en tiempo real.
El programa SEaOS ha permitido así caracterizar mejor la formación y la circulación de las masas de agua en el océano austral mediante perfiles detallados de zonas poco conocidas, y al mismo tiempo, ha proporcionado valiosísimos datos sobre la biología de los elefantes marinos, su distribución, su hábitat y su comportamiento.

Perfiles de CTD obtenidos por ocho individuos en su trayecto de Kerguelen a la Antártida

Conocer el funcionamiento de la circulación oceánica en esas regiones donde se forma el agua profunda tiene mucho interés porque permite comprender mejor procesos de intercambio de calor que afectan a todo el planeta.
Hasta ahora había sido muy complicado muestrear al sur de 60°S de latitud, especialmente en invierno. Los datos oceanográficos recogidos por los elefantes marinos cobran así una especial relevancia, ya que corresponden precisamente a las regiones donde más necesaria es la información, por su escasez y porque precisamente allí es donde se desarrollan unos procesos que contribuyen a mantener en movimiento la circulación del agua en los océanos. Uno de los motores de la cinta transportadora oceánica.