Rumbo a las Palmas

Y hoy acabamos la campaña, como acaban todas, poniendo rumbo a casa.

Después de tomar las últimas muestras del  CTD y  lanzar por última vez el turbomap finalizamos la aventura con destino  Las Palmas de Gran Canarias, aún nos quedan dos días de travesía a algunos más pues continuamos  en el Sarmiento para desembarcar en Cádiz, pero ya se nota en las caras la alegría de finalizar la campaña con la satisfacción de un trabajo bien hecho durante los últimos 28 días que llevamos embarcados y a lo largo de las 35 estaciones realizadas tanto diurnas como nocturnas, y en mi caso  ¡con casi 8000 muestras tomadas!

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Echaremos de menos la vida a bordo, y a la gente a la cual la oceanografía nos brinda la oportunidad de conocer y que de la misma manera esperemos que nos haga volver a coincidir…

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Ahora toca llegar a puerto,  preparar todo el material para su debido transporte, desembarcar,  relajarse un par de días, acostumbrarse a la vida en tierra de nuevo  y vuelta a empezar,  pues aunque la campaña finalice ¡nuestro trabajo solo acaba de empezar! Aún nos queda un largo camino que recorrer  y muchísimas horas de laboratorio…

Sara Valiente Rodriguez

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Los otros colores del océano

Desde la playa de Rodas, en las Illas Cíes, desde la cubierta de popa del Sarmiento de Gamboa, desde una playa perdida en el archipiélago de Cabo Verde,… incluso desde el espacio exterior, el océano despliega ante nuestros ojos una amplia gama de tonos azulados. El gran azul también nos obsequia con otras tonalidades, del blanco lechoso al pardo rojizo. Generalmente, se deben a proliferaciones masivas de organismos unicelulares que producen pigmentos de esos colores. Cerca de los continentes, sobretodo en zonas costeras donde desembocan ríos erosivos, las aguas se tiñen del color de la tierra que estos ríos arrastran. Desgraciadamente, en ocasiones los océanos también puede teñirse del luto de las mareas negras.

Estos son los colores que nuestros ojos pueden percibir, aquellos que caen entre los 400 nm y los 700 nm del espectro de la radiación electromagnética, lo que se conoce como luz visible, … visible para el ojo humano. Pero en el océano coexisten además otros colores, que son invisibles para nosotros. Para ver esos colores, que caen entre los 250 nm y los 400 nm del espectro electromagnético, lo que se conoce como luz ultravioleta (UV), necesitamos un ojo artificial capaz de detectarlos… y ese ojo es un espectrofotómetro. Pero no un espectrofotómetro cualquiera, sino uno capaz de medir las extremadamente bajas absorciones de luz que ocurren en océano abierto. Además, nosotros contribuimos a aumentar su sensibilidad sustituyendo las clásicas cubetas de 1 cm de longitud por otras de 10 cm. En la fotografía podéis ver una de esas cubetas en el momento de introducirla en el espectrofotómetro para realizar una medida.

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¿Qué aspecto tienen los espectros de absorción de luz que obtenemos? Pues el de una caída exponencial desde 250 nm hasta 400 nm. Sin embargo, la forma de esa curva cambia según la profundidad a la que se encuentre el agua. En la gráfica podéis comparar los espectros de una muestra de 200 m (línea negra), máximo profundo de clorofila (50 m; línea verde) y superficie (5 m; línea roja). Como podéis apreciar presentan diferencias tanto en valor absoluto como en la forma de la curva.

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¿A que se deben estas diferencias? La mayor parte de la absorción de la luz en la zona UV del espectro electromagnético en océano abierto se debe a sustancias orgánicas generadas por el plancton marino como resultado de su metabolismo, es decir tienen origen biológico. Por otra parte, la luz UV natural que llega a la superficie del mar, con longitudes de onda ente los 300 nm y los 400 nm, destruye estas sustancias, por el mismo mecanismo de fotodegradación del que se valían nuestras abuelas cuando extendían las sabanas mojadas al sol para blanquearlas. Con estas claves quizás te atrevas ya a explicar las diferencias que ves entre los tres espectros de la gráfica.

Estas sustancias, directamente ligadas a la vida en el mar, juegan además un papel muy relevante: regulan la penetración de la luz, protegiendo a los organismos marinos que habitan en la superficie de los efectos dañinos que la radiación UV tiene sobre ellos. Además, en el océano oscuro, donde la luz del sol no llega, estas sustancias pueden persistir durante casi un milenio, constituyendo un mecanismo alternativo de secuestro del dióxido de carbono que nuestra especie emite de forma desenfrenada a la atmósfera.

En la campaña FLUXES I estamos midiendo el espectro de estas sustancias en toda la columna de agua, con el fin de conocer si existen diferencias entre las aguas transportadas por la Corriente de Canarias  y la Corriente de Mauritania, que confluyen en el Frente de Cabo Verde. También nos interesa conocer las diferencias entre las aguas de origen Ártico y Antártico que se encuentran en las capas más profundas, por debajo de ese frente.

La próxima vez que mires al océano para disfrutar de sus colores, recuerda que también hay otros colores que no podemos ver,… pero están ahí y juegan un papel importante.

Xosé Antón Álvarez Salgado (Pepe)

Foto: cortesía de Markel Gómez

A LA CAZA DE LAS PARTICUILLAS DE LA VIDA

En las partes centrales de los océanos subtropicales, a cientos y miles de kilómetros de los continentes, se mire para donde mire, la única singularidad que se observa es el horizonte que traza la perfecta separación entre mar y cielo, y la única actividad aparente es el obstinado y caótico ondular de la inmensa superficie. Este ambiente no es particularmente amigable para la vida. La fuerte estratificación térmica, debido a las elevadas temperaturas y fuerte radiación solar, hace que la llegada desde aguas más profundas de los nutrientes necesarios para el crecimiento del fitoplancton se vea fuertemente limitada. Las aguas son de color azul marino intenso, pero transparentes, y eso nos da una idea de que no son excesivamente abundantes los organismos que viven en ellas.

El asunto cambia de manera radical cuando uno, viajando hacia el este, se acerca a la costa de los continentes. Los vientos alisios, que soplan con fuerza en estas latitudes, arrastran agua superficial de las costas hacia el interior del océano -allí de donde veníamos- y, para llenar el hueco vacío, las aguas de las profundidades emergen hacia superficie. Este es un fenómeno conocido con el nombre de afloramiento. Estas aguas profundas son frías y llegan a superficie cargadas de nutrientes minerales, los cuales posibilitan una explosión de vida como ocurre en pocos lugares del planeta. Las aguas toman un color verdoso espeso y apagado, y animales, como calamares o delfines, se pueden observar con relativa facilidad. Esta extraordinaria productividad biológica, tiene como resultado una importante acumulación de biomasa en todas sus formas, desde grandes peces y mamíferos marinos a diminutas moléculas orgánicas disueltas en el agua.

A parte de las importantes pesquerías que sostienen, estos sistemas de afloramiento costero juegan un papel ecológico fundamental: una gran parte de la materia orgánica acumulada en ellos es transportada por las corrientes que viajan hacia el interior de los océanos, representando un inmenso flujo de carbono. Además, al ser consumida por bacterias durante su viaje, la materia orgánica viajera actúa como fertilizante para la vida en las grandes regiones centrales y aisladas del océano de las que antes hablamos.

Durante la campaña de FLUXES I, estamos haciendo un viaje de ida y vuelta, desde las aguas verdosas y llenas de vida de la zona de afloramiento costero del Norte de África (Frente a Mauritania y Senegal), hacia las aguas profundamente azules y transparentes del giro subtropical del Atlántico norte. Una de las tareas fundamentales de las personas que formamos parte del equipo del Instituto de Investigaciones Marinas de Vigo es determinar la concentración de materia orgánica en el agua, desde la superficie hasta el fondo, allá por unos 4000 m. Conocer esta concentración nos permitirá saber que cantidad de materia orgánica viaja desde la región costera de afloramiento hacia el interior del giro y, también, cuanta se consume durante el camino, para así entender mejor el papel de estas regiones en el ciclo del carbono y en la fertilización del giro subtropical.

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En concreto, mi misión dentro de la campaña FLUXES I está destinada a determinar la concentración de materia orgánica en forma de pequeñas partículas, con un tamaño mímino de 0.7 micras, que son fundamentalmente células de plankton unicelular, bacterias, otros pequeños organismos o restos de los mismos. A pesar de su pequeño tamaño, se cree que estas abundantes partículas pueden representar la mayor parte del carbono viajero en la región. Para llegar a conocer la concentración de partículas, el primer paso es filtrar el agua recogida con la roseta a través de unos pequeños filtros de 0.7 micras de tamaño de poro, en los que las partículas quedan retenidas. Posteriormente, los filtros se analizarán en tierra. Así pues, mi tarea en esta campaña es filtrar cantidades indecentes de agua con el ingenioso sistema que veis en la foto. A día de hoy ya he filtrado más de 2700 litros y seguramente pasaré de los 3000 al final de los trabajos. Todo es poco para desvelar los misterios del océano!

Bieito Fernandez Castro

La Historia de un Encuentro

La campaña oceanográfica Fluxes I nos da la posibilidad de estudiar una región oceánica como la Zona Frontal de Cabo Verde. En Oceanografía un frente se caracteriza por una región oceánica con una alta variabilidad lateral de propiedades (temperatura, salinidad, densidad, etc). En este caso el Frente de Cabo Verde es la zona de encuentro de dos masas de agua que nacieron en zonas diferentes del planeta, del norte viene el Agua Central del Atlántico Norte (ACAN) traída por la Corriente de Canarias y se encuentra con el Agua Central del Atlántico Sur (ACAS) que viene del sur traída por las corrientes zonales del Ecuador.

¿Dónde se formaron estas aguas? Las aguas centrales que ocupan aproximadamente desde los 150 m hasta los 800 m de profundidad se forman en los grandes giros subtropicales por convergencia y subducción a lo largo de las superficies de igual densidad. ¿Qué significa esto? El agua se acumula en la zona central de los grandes giros (convergencia) y dependiendo de su densidad se hunde hasta alcanzar diferentes profundidades generando la picnoclina o termoclina principal. Viaja hacia el sur la del Atlántico Norte (ACAN) y hacia el norte la del Atlántico Sur (ACAS).

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En la zona del frente de Cabo Verde, el viaje de ACAS es más largo y cuando se encuentra con ACAN tiene menos oxígeno, pero con más nutrientes. El encuentro no es de manera tranquila. ACAN es más cálida y más salina, mientras que ACAS es más fría y menos salina a la misma profundidad, de tal forma que se compensan en densidad. No hay casi frente en densidad. Esto significa que pueden mezclarse sin barreras, sin control. Juegan libremente unas con otras formando todo tipo de figuras que vuelven loco a los oceanógrafos físicos. En la vertical, en la zona de encuentro, podemos encontrar capas alternas de cada masa de agua.

Conocer los procesos físicos que gobiernan el encuentro y que se dan en el encuentro son objetivos del proyecto Fluxes. Es un gran reto y no hemos hecho nada más que empezar en esta aventura del conocimiento. To be continued…

Ángel Rodríguez-Santana

Picture curtesy of Bieito Fernandez Castro

Un día cualquiera…

Hace poco que ha amanecido. A las 7.30 am comenzamos nuestro primer lance con la roseta oceanográfica/CTD. La roseta está equipada con 24 botellas para recoger muestras de agua desde la superficie al fondo del océano, y dispone de diversos sensores para realizar perfiles en tiempo real de temperatura, salinidad, densidad, clorofila, carbono orgánico disuelto, turbidez, partículas, oxígeno, irradiancia y velocidad de la corriente. Aparte le hemos instalado un UVP (“Underwater Vision Profiler”), cedido por el instituto GEOMAR de Kiel, para fotografiar partículas y organismos en el agua.

Rosette

Roseta oceanográfica & CTD

Cuando la roseta llega de nuevo a la cubierta del barco, con las botellas repletas de agua, se toman muestras para diferentes tipos de análisis (oxígeno, nutrientes inorgánicos, materia orgánica, isótopos naturales, plancton, clorofila, ADN, producción primaria, metabolismo respiratorio, etc.) siguiendo un estricto orden de muestreo previamente establecido. A lo largo del día y de la noche tendremos nuevos lances con la roseta/CTD para obtener agua a diferentes profundidades, con distintos objetivos específicos.

CTD Profile

Registros de sensores del CTD en la columna de agua

En medio de los lances, utilizamos redes de plancton para capturar zooplancton y peces pequeños que llevan a cabo migraciones verticales diarias desde las profundidades del océano a la superficie, donde se alimentan durante la noche (para escapar de sus predadores) y regresan al abismo al amanecer. Muchos de estos peces de profundidad –a pesar de su pequeño tamaño- muestra unas bocas enormes, provistas de afilados dientes, que le sirven para atrapar a sus presas, que atraen encendiendo sus “linternas” (fotóforos bioluminiscentes que llevan a lo largo del cuerpo y en antenas sobre la cabeza).

Turbomap

Lanzando el Turbomap

También utilizamos una gran botella de 100 litros (“SnowCatcher”) para recolectar partículas y estudiar la dinámica y fauna microbiana asociada de estos agregados que se hunden en el océano, formando la denominada “nieve marina”. Por último, antes de partir hacia una nueva estación, lanzamos un perfilador vertical (“Turbomap”) para estimar los procesos de mezcla en la columna de agua. Todo en su conjunto está orientado hacia el mismo objetivo: poder entender los mecanismos del transporte de materia orgánica desde la superficie del mar al fondo del océano, mediado por procesos biológicos, y su trascendencia a nivel del océano global en el secuestro de carbono de origen antropogénico.

pez

Pez abisal

La vida en los laboratorios del barco es frenética. Se trabaja mañana, tarde y noche… pero siempre hay tiempo para disfrutar de las vistas del mar que nos rodea todos los días, o de un rato de relax en las zonas de descanso. A medida que nos vamos acercando hacia la costa de África, las aguas son más productivas y podemos observar más animales en el mar: peces voladores, calamares, delfines… Hoy toca celebrar dos cumpleaños!

Flying fish

Pez volador

Javier Arístegui

Primary production patterns in the Canary Current upwelling system

The Canary Current Easter Boundary Upwelling Ecosystem (EBUE) is one of the most productive upwelling systems in the planet, extending along the Northwestern African coast. Although mesoscale activity plays an important role in upwelling dynamics, large scale primary production (PP) is governed by alongshore wind patterns, which generate Ekman transport and bring nutrients to surface waters. Wind patterns in the Canary Current EBUE present seasonal variations, which depend on the latitude. Three main latitudinal divides are usually identified: a seasonal upwelling zone (SUZ) along the Senegalese-Mauritanian coast, which expands from 13 to 20ºN, a permanent upwelling zone (PUZ), from 20 to 26ºN, and a weak permanent upwelling zone (WPUZ), from 26 to 33ºN. While the WPUZ and PUZ present year-round upwelling (peaking during summer in the northern section), the SUZ exhibits winter upwelling followed by a downwelling period, especially during summer months, due to the appearance of the onshore monsoonal winds.

Nevertheless, PP also depends on the characteristics of the upwelled waters, which differ depending on their source water mass: the South Atlantic Central Waters (SACW) have higher nutrient concentrations than the North Atlantic Central Waters (NACW), thus yielding larger PP. The boundary between these two water masses lies close to Cape Blanc (21ºN) near the coast and extends southwestwards, forming an oceanic front that extends hundreds of kilometres. The southern part of the Canary Current EBUE, which is the most productive subregion, has been relatively poorly studied. Few studies on PP production have been performed in this area, the bulk of them being carried out during the 1970s and 1980s. In this context, satellite-based Net Primary Production (NPP) models represent a very useful tool to study production patterns as they provide a synoptic view of the ecosystem, a view that would be out of reach with in situ measurements. The figure accompanying this post depicts the monthly climatological NPP values for the 2003–2015 period yielded by a modified version of the Vertically Generalized Production Model (VGPM)1, the white line representing the 1000 mg C·m-2·day-1 isoline. Largest NPP values (up to ~6000 mg C·m-2·day-1) are registered around and south of Cape Blanc, in areas where SACW is the source water mass of upwelled waters. Besides, a clear seasonal change in NPP following wind patterns can be observed: during late winter and early spring high NPP values extend south of ~10-12ºN, but as of late summer the most productive area is limited to Cape Blanc (see how during the June–September period the 1000 isoline tends to restrict the most productive areas close to the coast, as if it was a zip). Although NPP estimates from models based on remote sensing measurements are useful resource, they still have important flaws and in situ measurements such as the ones that are being carried out at the Fluxes project are a key element to further improve and validate them.

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This represents an important challenge for the near future, as global change and its associated disturbances in environmental conditions are expected to greatly impact marine primary production. Indeed, and although a net reduction in global primary production has been observed over recent years, the regional impact of these changes is far from being homogeneous: tropical and subtropical open-ocean areas are experiencing marked decreases, whereas high latitudes show increases in primary production. However, the fate of EBUEs remains broadly unknown. Being hotspots of primary production and fishery resources, they play an important role in human socio-economic activities and, as such, studying the functioning of these systems is a vital aspect to understand both which changes the future ocean is going to experience and how these will affect the relation of humanity with it.

Markel Gómez Letona

Nitrogen fixation in the dark ocean – a short tale of a journey through the water column

As a person from Denmark, born and raised on the coast of the Baltic Sea I cannot help but wonder how, out here on the great big blue, organisms manage to thrive. It seems like such a remote location with only scarce amounts of energy and nutrients being transported from the productive coastal regions. But nevertheless life has found a way to take advantage of the possibilities of this vast area of the earth’s exterior. Planktonic organisms that follow the paths laid out by the ocean currents and the wind are the foundation for all living creatures that wish to call this beautiful blue ocean their home.

The very fact that the ocean here at 20 degrees North; 26 degrees West has this brilliant blue colour is telling us that there is not much going on at the surface. But a journey down through the water column speaks a tale of evolutions amazing ability to produce lifeforms that can occupy areas that at a first glance appear to be a very unlikely place to find organisms that live, grow and reproduce, continuing the life cycle as they have done for millions, and for some, even billions of years. In these clear waters light can penetrate into the ocean to a place that has been hidden from view for most of humanities history. It is only within the last century or two that we have begun to understand the factors that govern this place in which many organism reside. It is a zone in the water column where nutrient rich water masses mix with the upper surface water. And everywhere in the ocean there is sunlight and nutrients photosynthetic algae can exist. They use the energy of the sunlight to turn carbon dioxide and water into sugar and oxygen. Such regions of high productivity can be found in all waters of the world, but out here this layer, which is of immense importance as input of energy and thereby a foundation for many of the larger life forms found here, can be located as deep as 100 – 150 meters.

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SnowCatcher provided by researchers from the MARUM institute at Bremen University used for collecting marine particles

But what happens below the point of last remaining light? No photosynthesis can contribute to the energy needed for life to exist. It is a dark and mysterious world that humans have only just begun to explore. But within the darkness, underwater cameras spot little flickers of light reflected by small particles. These are collectively referred to as Marine Snow, as they drift downward through the water in an endless stream resembling an eternal snowfall. They are produced by the aggregation of material from algal blooms and other small substances found in the marine environment such as fecal pellets from small animals and other kinds of debris drifting in sea. Most of the Marine snow not larger than 0,5 cm, and many smaller than the width of a human hair. Many people probably wouldn’t think more of these snow particles than a beautiful natural phenomenon. But down in the deep dark ocean they are a continuous supply of energy for the many bacteria that call this place their home. Marine Snow can be rich in carbon, but often has low amounts of the other elements that are needed for lifeforms to grow and reproduce. But compared to the nutrient depleted surrounding ocean they represent a habitat where microorganisms can form communities. Some of them release the nutrients bound in the Marine Snow and form what is known as a biofilm. In this thin layer of secreted substances many different bacteria can find a place to grow.

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Organisms and micro-structures of aggregates

An interesting theory has been proposed, that within this bacterial community we might find specialised organisms that, instead of using the Nitrogen bound in the Marine Snow, can take up the atmospheric nitrogen that is dissolved in the water and turn it into a form that can be used by organisms to grow and thrive. Such a finding would change our understanding of how Nitrogen can be supplied to the deepest layers of the dark ocean, and thereby further expand our knowledge of how the organisms that live in the deep oceans can get energy and nutrients in order to live, reproduce and flourish in this mysterious alien world.

Søren Hallstrøm