Detectan un inesperado impacto de los pingüinos en la regulación del clima antártico

La formación de nubes en zonas remotas como la Antártida está influenciada, entre otras cosas, por procesos biológicos. En regiones donde la presencia humana es mínima y la vegetación escasa, las emisiones naturales de compuestos químicos juegan un rol clave en la generación de partículas atmosféricas. Estas actúan como núcleos de condensación de nubes (CCN, por su sigla en inglés), los cuales regulan la formación de nubes y, en consecuencia, el balance energético del planeta.

Un reciente estudio publicado en la revista Communications Earth & Environment reveló que las colonias de pingüinos Adelia son una fuente relevante de amoníaco atmosférico en la costa antártica. Este gas, emitido a partir del guano (excremento) de las aves, se combina con compuestos de azufre liberados por el fitoplancton marino, lo que inicia procesos de formación de nuevas partículas.

El trabajo, liderado por Matthew Boyer del Instituto de Investigación Atmosférica y del Sistema Terrestre (INAR) de la Universidad de Helsinki, se basó en mediciones de alta sensibilidad realizadas cerca de la Base Marambio, una estación científica argentina ubicada en la isla Seymour, donde una colonia de más de 30.000 parejas reproductoras de pingüinos permitió observar el fenómeno en tiempo real y en condiciones naturales.

La importancia del estudio sobre el impacto del guano de los pingüinos radica en que muestra cómo el excremento de estas aves, algo tan común en sus colonias, puede influir directamente en el clima de la Antártida y, por extensión, en el sistema climático de todo el planeta.

El estudio demuestra que las colonias de pingüinos Adelia liberan cantidades considerables de amoníaco en la atmósfera costera de la Antártida, principalmente a través del guano, su excremento acumulado en el suelo. Ese gas, cuando se combina con sustancias que contienen azufre, como las que libera el fitoplancton marino, da lugar a la formación de diminutas partículas en el aire, que pueden crecer y convertirse en núcleos que favorecen la formación de nubes.

Este proceso en la Antártida es crucial porque las nubes afectan el balance energético de la región y, por ende, el clima mundial. Pueden reflejar la radiación solar, lo que genera un enfriamiento, o atrapar el calor, lo que contribuye al calentamiento. Este proceso es especialmente importante en la el polo sur, ya que pequeños cambios en la cobertura nubosa pueden tener grandes implicancias sobre la temperatura a nivel global.

Según los investigadores, observaron “proporciones de mezcla de amoníaco de hasta 13,5 partes por mil millones cuando los vientos provenían de la dirección de colonias de pingüinos cercanas”. En otras zonas, sin influencia de esas colonias, las concentraciones fueron hasta mil veces menores.

El amoníaco desempeñó un rol clave durante los llamados eventos de formación de nuevas partículas (NPF, por su sigla en inglés). En estos procesos, el gas ayuda a estabilizar clústeres de ácido sulfúrico, que son agrupaciones muy pequeñas de moléculas, lo que favorece la creación de nuevas partículas. Según el artículo, esto generó una “tasa de formación hasta 10.000 veces mayor” que en condiciones sin amoníaco.

Los efectos no se limitaron al momento en que los pingüinos estaban presentes. El estudio documentó que, incluso después de su migración, el terreno cargado de guano, denominado suelo ornitogénico, siguió emitiendo gases. “Durante más de un mes después de que los pingüinos se fueron, las concentraciones de amoníaco permanecieron elevadas, excediendo 1 parte por mil millones”, indica el texto.

Además, los investigadores identificaron la presencia de dimetilamina (DMA), una sustancia que, aunque estaba en niveles muy bajos, también ayudó a iniciar el proceso de formación de partículas. “Su presencia en los clústeres atmosféricos confirma que contribuyó a la formación de partículas”, señalan los autores.

En conjunto, estos hallazgos muestran que las aves marinas no solo interactúan con su entorno inmediato, sino que también generan impactos en la atmósfera, lo que influencia procesos que pueden afectar el clima a escalas aún no estudiadas.

Las mediciones se realizaron entre el 10 de enero y el 20 de marzo de 2023, en las inmediaciones de la Base Marambio, en la península antártica. El equipo de investigadores instaló un contenedor de medición atmosférica a 300 metros al suroeste de la base, en la isla Seymour. Este sitio fue estratégicamente elegido por su cercanía con colonias de pingüinos Adelia, que en la temporada alcanzan los 30.000 pares reproductores en la zona sur, y unos 15.000 en la isla Cockburn, al noroeste.

Los instrumentos utilizados incluyeron espectrómetros de absorción por láser infrarrojo para medir amoníaco, espectrómetros de masas para detectar vapores precursores de aerosoles y analizadores de gotas de nube in situ. Se monitorearon parámetros meteorológicos, concentraciones de ácido sulfúrico, ácido metanosulfónico y yódico, y la composición química de las partículas. “Observamos NPF en el 34% de los días de medición, con concentraciones de partículas superiores a 15.000 por centímetro cúbico”, afirman los autores.

Una jornada destacada fue el 1 de febrero de 2023. Ese día, los científicos detectaron un fuerte evento de formación y crecimiento de partículas. “Estas crecieron hasta 30 nanómetros en seis horas y coincidieron con un periodo de niebla, durante el cual se observó un aumento de partículas activadas como núcleos de condensación de nubes, compuestas casi exclusivamente por sulfato de amonio”, destaca el informe.

El hallazgo tiene implicancias en la comprensión de los procesos climáticos en la Antártida, una región clave en el sistema climático global. “Nuestras mediciones demuestran que las colonias de pingüinos forman fuertes fuentes puntuales de partículas en una región donde la formación de nubes puede verse limitada por la disponibilidad de CCN”, explican los autores.

Las nubes son un factor crucial en la regulación del clima global, ya que influyen en la cantidad de energía que llega a la Tierra. En la Antártida, un cambio en la cobertura nubosa puede tener un impacto significativo en las temperaturas regionales y a nivel mundial. Dado que la disponibilidad de núcleos de condensación puede limitar la formación de nubes, este proceso es fundamental para comprender los efectos de ecosistemas como el conformado por los pingüinos.

Si bien el amoníaco gaseoso tiene una vida de algunas horas o hasta un día en la troposfera, que es la capa más baja de la atmósfera, las partículas generadas pueden durar varios días y ser transportadas a zonas más alejadas del continente. Esto afecta la dinámica de nubes incluso en el interior antártico.

“Presentamos evidencia de que estas partículas recién formadas pueden crecer y contribuir a las concentraciones de CCN y a la formación de nubes/niebla. Esto demuestra que los pingüinos y las aves marinas desempeñan un papel clave en la formación de partículas y podrían representar una importante retroalimentación climática a medida que cambia su hábitat”, advierte el estudio.

El trabajo también aclara que, a diferencia de lo que se pensaba, el Océano Austral no es una fuente significativa de amoníaco, lo que refuerza la idea de que los animales, y en particular los pingüinos, cumplen un rol subestimado en los ciclos químicos atmosféricos de esta región.

Este estudio abre nuevas líneas de investigación sobre el vínculo entre ecosistemas y clima, y sugiere que incluso organismos individuales, como los pingüinos, pueden tener un impacto medible en procesos globales.