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Cápsula Educativa

¿Se alimenta el plancton de cenizas volcánicas? Estudiando la importancia de los volcanes en la naturaleza

DATOS BÁSICOS

Amenaza Asociada Erupciones volcánicas
Curso 7° Básico
Ámbito/ Asignatura Ciencias Naturales
Núcleo/ Eje Fuerza y ciencias de la Tierra
Objetivo curricular

CN07 OA10: Explicar, sobre la base de evidencias y por medio de modelos, la actividad volcánica y sus consecuencias en la naturaleza y la sociedad.

Tiempo estimado de la actividad 3 sesiones de 45 minutos
Desarrollado por Joaquín Morales* para Itrend
*Licenciado en Ciencias Exactas y Magíster en Filosofía de las Ciencias

INTRODUCCIÓN

¿De dónde proviene el oxígeno que respiramos? Como si de un colosal ser vivo se tratase, a cada instante una permanente respiración ocurre en los inmensos océanos de la Tierra. Miles de millones de toneladas de dióxido de carbono son inhaladas para generar entre el 50% y el 85% del oxígeno presente en la atmósfera¹. Tal como declara el conocido medio NatGeo, el verdadero pulmón del planeta está en los océanos¹. Las complejas relaciones que permiten que realice esta labor que nos mantiene con vida son de una escala realmente increíble. Nutrientes navegan por el cielo, cruzando enormes distancias, para albergarse en las profundidades del mar y alimentar a unos pequeñitos pero esenciales seres llamados fitoplancton; que son los responsables de operar esta potente bomba biológica. Ellos serán los protagonistas de esta cápsula. Como veremos², en 2015 se produjo una interesante relación entre la erupción del Volcán Calbuco y la producción de fitoplancton en la zona sur de los océanos Pacífico y Atlántico. Evento que es evidencia de la complejidad de los ecosistemas terrestres y marinos; y, en especial, de que los mal llamados “desastres naturales” pueden cumplir, en realidad, un rol fundamental en el mantenimiento del equilibrio de los ecosistemas naturales. Como afirma el Biólogo marino, Doctor en Ciencias de la Acuicultura de la Universidad Austral de Chile y responsable de la investigación que se presentará a continuación, Maximiliano Vergara³: 

“Si bien las erupciones volcánicas liberan gases invernaderos, también contribuyen a la formación de fitoplancton, el que captura el CO2 liberado y activa otros procesos biológicos, mejora la eficiencia química del agua para permeabilizar este componente al agregar alcalinidad. Por lo tanto, las cenizas no contribuyeron como contaminante para el ecosistema”

El objetivo de esta cápsula será, por lo tanto, explicar, sobre la base de la investigación realizada por el Dr. Maximiliano Vergara, la influencia de la actividad del Volcán Calbuco en la naturaleza, particularmente en los sistemas marinos del Atlántico y Pacífico sur, y de manera más general comprender el rol que juegan las erupciones volcánicas en la complejidad de los ecosistemas marítimos y terrestres. 

Para profundizar sobre el fitoplancton se recomienda ver el vídeo de la columna

El Fitoplancton | Mini Documental

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DESARROLLO

El 22 de abril de 2015, el volcán Calbuco, ubicado en la Región de Los Lagos al sureste del lago Llanquihue, hizo erupción después de 54 años de inactividad². La erupción ocurrió en dos grandes pulsos, el primero de una duración cercana a 2 horas el 22 de abril, y el segundo el 23 de abril con una duración de 6 horas. En total, se liberaron 270 m³ de ceniza, equivalente a unos 10 camiones ¾, las cuales se elevaron hasta 20 km sobre el nivel del mar. Todo lo que sube tiene que bajar, y en este caso la ceniza lo hizo sobre una región predominantemente costera, lo que condujo a una alta visibilidad de ceniza sobre las aguas superficiales afectadas durante las semanas posteriores a la erupción. Especialmente sobre el Fiordo Reloncaví, una entrada de agua salada muy cercana al volcán Calbuco. 

La alta presencia de cenizas en diversas fuentes de agua dulce y salada en el sur de Chile y Argentina fue lo que motivó la investigación realizada por el Dr. Maximiliano Vergara en su tesis de doctorado, denominada “A mosaic of phytoplankton responses across Patagonia, the southeast Pacific and the southwest Atlantic to ash deposition and trace metal release from the Calbuco volcanic eruption in 2015”. En ella, se muestran diversas respuestas del fitoplancton frente a la presencia de cenizas en la superficie marina. En general, se plantea que las cenizas tienen un efecto que le entrega alcalinidad al agua, lo que se traduce en una mayor producción de fitoplancton, de modo que “estas partículas volcánicas parecieran tener un efecto fertilizante en el sistema”³. Por ello, se evaluaron efectos positivos y negativos de las cenizas, particularmente en tres regiones: el fiordo de Reloncaví y las áreas de los océanos Pacífico sureste y Atlántico suroeste debajo de la columna de ceniza más intensa². En cada caso, se estudiaron los mecanismos de interacción, es decir, si las cenizas nutren al fitoplancton, si interactúan de manera física con otros recursos presentes en el agua o también si generan condiciones competitivas desfavorables para otras especies como el zooplancton o algunos virus². 

La investigación contó con datos de manera inmediata después de la erupción gracias a la afortunada ubicación de una boya de acidificación oceánica en medio del fiordo y una estación meteorológica cerca del volcán. Esto permitió tomar datos durante las 3 semanas que estuvo el volcán emitiendo cenizas intermitentemente. Pero esta no fue la única forma de recopilación de datos, más bien, la investigación contempló tres estrategias muy distintas cuyos detalles se darán a conocer en la siguiente actividad. Pero que, en resumen, consistieron en una combinación entre observaciones in situ, con datos de clorofila derivados de satélites para regiones alejadas de la costa sujetas a deposición de cenizas y experimentos realizados en cenizas recolectadas en las proximidades del volcán y el fiordo para comprender las diversas consecuencias de la adición de cenizas a las aguas naturales². 

Figura 1: a) Penacho de cenizas de la erupción del volcán Calbuco. b) Cenizas en la superficie del Fiordo de Reloncaví. c) Nube de ceniza visible en el satélite Modis Aqua de la NASA. Fuente: “A mosaic of phytoplankton responses across Patagonia, the southeast Pacific and the southwest Atlantic to ash deposition and trace metal release from the Calbuco volcanic eruption in 2015”

Erupción volcán Calbuco

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ACTIVIDAD 1

El documento adjunto a esta cápsula describe de manera resumida las tres metodologías principales de la investigación. Para lograr una comprensión suficientemente abarcadora de la investigación, cada grupo de estudiantes seleccionará solamente una de las metodologías y luego se las presentará muy brevemente a su curso. Entonces, la actividad consiste en:

  1. Formar grupos de 3 a 4 personas
  2. Elegir una de las metologías: recolección de cenizas, observación satelital o monitoreo de la superficie y el fondo marino
  3. Armar una presentación de 5 minutos sobre las principales características de la metología seleccionada. Se ugiere armar la presentación en base a preguntaes similares a las siguientes: ¿cuál fue el objetivo de esta estrategia?, ¿qué recursos tecnológicos fueron implementados?, ¿qué resultados se obtuvieron o se esperaban obtener?
  4. Reflexionar como curso sobre las relaciones que pudieron observar entre ls distintas metologías?

OBSERVACIONES DE LA INVESTIGACIÓN

Para terminar, profundicemos brevemente en las principales observaciones de la investigación. En primer lugar, se encontraron altos niveles de ceniza en los cuerpos de agua cercanos al volcán². Especialmente en la cuenca del río Petrohué que desemboca en el Fiordo de Reloncaví. Por otro lado, las abundancias de fitoplancton observadas en mayo de 2015 dentro del Fiordo Reloncaví fueron proporcionales o superiores a las observadas previamente en la región². Esta abundancia de diatomeas a 15 metros de profundidad alcanzó su punto máximo alrededor del 14 de mayo. Finalmente, se lograron identificar dos trayectorias principales del penacho de cenizas² después del 22 y 23 de abril: (i) hacia el norte sobre el Pacífico, y (ii) al noreste sobre el Atlántico.

Esta investigación plantea un asunto de gran interés para los estudios ambientales y es que lo que consideramos habitualmente como “desastre natural” en realidad puede jugar un rol muy importante en los ecosistemas. La gran extensión que cubrieron las cenizas dan cuenta de los grandes efectos que puede provocar en distintos lugares. Como también se aprecia en la investigación, las cenizas además de llegar a lugares lejanos como el Noreste del Atlántico, también tuvo efectos distintos en la producción de clorofila en cada sector². Dada esta diversidad de efectos cobra gran relevancia estudiar especificamente en cada sector los efectos que puede tener la actividad volcánica, para descubrir de este modo las maravillas que nos ofrecen las intricadas relaciones que se producen de lado a lado en el gran sistema que es el planeta Tierra. 

Documento descargable: Metodologías implementadas en la investigación: “A mosaic of phytoplankton responses across Patagonia, the southeast Pacific and the southwest Atlantic to ash deposition and trace metal release from the Calbuco volcanic eruption in 2015”

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ACTIVIDAD 2

Reflexión sobre la importancia de los volcanes en la naturaleza: ¿cómo las cenizas y los volcanes contribuyen a los ecosistemas? Para esta actividad se pedirá a las y los estudiantes investigar sobre casos en que las cenizas inciden positivamente en sus ecosistemas aledaños. Se plantean algunos ejemplos que pueden ser utilizados, pero también son bienvenidos otros casos. 

Temas de investigación propuestos: 

  • Relación entre campos de café y cenizas volcánicas en Colombia
  • Relación entre producción de vino y zonas volcánicas en Chile

En cada caso, es importante hacer énfasis en los distintos nutrientes de cada tipo de magma. Para mayor información sobre los tipos de magma pueden visitar la cápsula: ¿Qué hace peligrosos a los volcanes?

También se podría enriquecer la reflexión viendo un extracto del primer capítulo del documental de Netflix: Our Strange Rock. 

Parte 1 Capítulo 1 Nuestro Planeta (One Strange Rock). La Atmósfera

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REFERENCIAS

  1. Rodríguez, H. (2022). El verdadero pulmón del planeta está en los océanos. Recuperado de NatGeo [06 de diciembre de 2022].
  2. Vergara-Jara, M. J., Hopwood, M. J., Browning, T. J., Rapp, I., Torres, R., Reid, B., Achterberg, E. P., and Iriarte, J. L. (2021). A mosaic of phytoplankton responses across Patagonia, the southeast Pacific and the southwest Atlantic to ash deposition and trace metal release from the Calbuco volcanic eruption in 2015. Ocean Sci., 17, 561–578, https://doi.org/10.5194/os-17-561-2021.
  3. El Mostrador Cultura (2021). Inédita investigación reveló efectos del volcán Calbuco sobre los mares de la Patagonia. Recuperado de El Mostrador [06 de diciembre de 2022].

 

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