Proyecto Cariaco



Fosa de Cariaco (Fig. 1)

El proyecto CARIACO lleva su nombre dada la ubicación de su estudio y sus objetivos. CARIACO (Carbon Retention in a Colored Ocean) se desarrolla en la Fosa de Cariaco en el Oriente de Venezuela (Fig. 1), y busca explicar la compleja relación de intercambio de carbono (CO2) entre la atmósfera, el océano y los sedimentos del fondo. Esta relación es estudiada en cuanto a diferentes factores como el fitoplancton y productividad primaria, surgencias y flujo de nutrientes, entre otros. Dado que una gran cantidad de información es extraída del ambiente único de la Fosa, es posible el desarrollo de otros estudios, generando una variedad de productos que complementan el objetivo principal del proyecto, como calibraciones satelitales, estudios de paleoclima, metabolismo microbiano y óptica.

Imagen promedio de temperatura más reciente:


Imagen promedio de clorofila más reciente:

Localización

La Fosa de Cariaco es un hundimiento de la corteza terrestre dentro de la plataforma continental del Oriente de Venezuela. Tiene una forma elongada, orientada en dirección E-W con una longitud de 186 km de largo y aproximadamente 204 km de ancho. La Fosa esta compuesta por 2 grandes depresiones, unidas entre si por sillas, zonas menos profunda ubicadas entre las depresiones.

La Depresión Occidental es la mayor y más profunda. Se encuentra hacia el extremo oeste de la fosa y su centro está localizado a 10°40' N, 65°35' W; mide aproximadamente 78 Km de largo y 35 Km e ancho, alcanzando una profundidad máxima conocida de 1435 m.

La Silla Central une la depresión Occidental con la Oriental, a una profundidad de 915 m. La Depresión Oriental es mas pequeña que la Occidental, midiendo 76 km de largo y 18 de ancho. Su centro está a 10°30' N y 64°40' W y alcanza una profundidad máxima conocida de 1350 m. Es sobre esta depresión, a 10°30' 64°40', donde esta ubicada la estación de estudio del proyecto CARIACO, en la cual se realizan todas las mediciones pertinentes.

Existen dos depresiones más pequeñas, la depresión de Araya y la de Margarita, las cuales son continuaciones de la Fosa hacia el Norte. La profundidad máxima de estas depresiones es de aproximadamente 500 m y 420 m respectivamente y están unidas entre si por la silla de Cubagua; la Silla de Araya conecta la depresión de Araya con la Depresión Oriental a una profundidad entre los 300 y 450 m.

El Banco de la Tortuga y la Plataforma de Margarita confinan la Fosa dentro de la plataforma continental. Una vez fuera de la Plataforma continental comienza un descenso gradual de la pendiente, entrando en el Mar Caribe.

Los bancos de la Tortuga y Margarita influyen en la circulación de las aguas superiores, pero esta circulación se limita a los primeros 200 m de profundidad. Las capas superiores de la Fosa sufren cambios en la temperatura, sobre todo por la influencia que ejercen las surgencias costeras de la zona, observándose las temperaturas mas bajas en los primeros meses del año. Por debajo de los 200 m las aguas se encuentran aisladas y adquieren características particulares como un estado de anoxia total y una temperatura y salinidad caso constantes. La falta de oxigeno en el agua por debajo de este umbral se debe no solo a la falta de mezcla con el resto del Mar Caribe, sino también a la descomposición del material que se va hundiendo y a poblaciones de bacterias que proliferan en la zona óxica-anoxica, las cuales utilizan H2S, NH4+, CH4, H2, etc. para su supervivencia . Este escenario ha servido a biogeoquímicos a lo largo de 40 años en la construcción de modelos estequiométricos para la remineralización de la materia orgánica (Redfield et al. 1963; Richards, 1975; Hastings y Emerson, 1988; Zhang y Millero, 1993), desarrollo de tiempo residente y modelos por compartimientos (Scranton et al,1984; Ward et al, 1987) y en el estudio de sulfuro metálico (Bacon et al, 1980), entre muchos otros estudios de remineralización de materia orgánica y procesos sensitivos del potencial redox. El carácter estático de estas aguas le asigna un periodo de permanencia dentro de la Fosa de 100 a 2000 años, pero se cree que sí existe un proceso de renovación de las aguas profundas, lento, débil o intermitente.

Objetivos

La Fosa de Cariaco es la mayor cuenca anóxica de carácter realmente oceánico y representa un importante complemento a los estudios de oceanografía química en el Mar Negro; es una formación única en el mundo en cuanto a que actúa como un contenedor donde es posible la cuantificación de materia orgánica y el intercambio de carbono en la columna de agua con la atmósfera y el fondo. Las condiciones anóxicas y quietas del fondo permiten la acumulación de sedimento en forma estratificada o laminada en el fondo; cada lámina es un pareo consistente en una capa de color claro y otra oscura. Las claras son ricas en restos de plancton y se considera que fueron depositadas durante la época de surgencia en la región (durante el invierno y primavera en el Hemisferio Norte). En contraste, las capas oscuras consisten en restos minerales que son descargados a la cuenca durante la estación lluviosa. El material que produce el laminado anual en el fondo, en origen proviene de la superficie del océano, y está relacionado con las fluctuaciones en la hidrografía, la composición de la comunidad fitoplanctónica, la produción primaria, el viento, la precipitación y la escorrentía de los ríos.

Los sedimentos de la Fosa son importantes por varias razones. Primero, las láminas contienen un registro temporal de alta resolución que abarca un amplio rango temporal. Los corales ofrecen la oportunidad de examinar cambios estacionales y anuales en las condiciones de las aguas superficiales, pero estos registros raramente son mayores a unos pocos cientos de años. En contraste, los últimos 15.000 años están claramente representados en los estratos de sedimento de la Fosa de Cariaco, con una resolución temporal comparable a la de los testigos de hielo polar, y ha sido usado para reconstruir cambios en la tasa de circulación superficial del Océano Altántico durante los últimos 15.000 años. Los sedimentos de Cariaco están siendo usados para generar un registro cuasi-anual de la temperatura superficial del mar en el último milenio y el programa Ocean Drilling Program (ODP), cuyos testigos remontan los registros en el tiempo hasta hace 600.000 años, sugieren que los patrones de sedimentación modernos se observaron también en los pasados períodos interglaciales, con un incremento de la oxigenación o ventilación de la cuenca y una disminución del carbono orgánico durante períodos glaciales.

La segunda característica clave del registro sedimentario en Cariaco es su ubicación en el trópico; ha habido un incremento de evidencias de que los trópicos juegan un papel importante en los cambios climáticos globales, influenciando el balance hidrológico entre el Atlántico y el Pacífico, y entre las altas y bajas latitudes, y en consecuencia en la circulación general de los océanos. Además, la Fosa de Cariaco se encuentra dentro de la región del Atlántico Norte y Sur, dependiendo de la estacionalidad y condiciones climáticas de la zona; el ciclo anual del clima (viento-precipitación) en el límite Norte de Suramérica es promovido primariamente por los cambios latitudinales de la zona de convergencia intertropical (ZCIT).

Para poder interpretar el archivo climático que se encuentra almacenado en el fondo de la Fosa de Cariaco es necesario entender el proceso al cual es expuesto el material particulado, desde su producción en la superficie hasta su almacenamiento en capas en el fondo marino. La interpretación más directa es aquella que relaciona el contenido orgánico de los sedimentos con la magnitud de la producción primaria en las aguas superficiales. En la región de Cariaco la producción primaria está en función de la intensidad de las surgencias, y por esta razón se ha inferido que la fuerza de los vientos alisios juega un papel clave en la determinación del flujo de carbono orgánico. Sin embargo, las características de la columna de agua, así como la variación en la estructura de la comunidad planctónica, la remineralización anóxica y la quimiosíntesis en la frontera oxica-anóxica (interfase) pueden afectar la relación entre el flujo vertical de carbono orgánico particulado con la producción primaria en superficie. Existen otros procesos a parte de las surgencias que suministran nutrientes al fitoplancton a lo largo del margen continental.

En Noviembre de 1995 se inició el proyecto CARIACO, con el fin de realizar une estudio sistemático del ciclo del carbono en la cuenca oriental de la Fosa de Cariaco, estableciendo una serie temporal a 10° 30' N y 64° 40' W. El financiamiento para este proyecto provino de la National Science Foundation (NSF), U. S. A. y del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas (CONICIT), Venezuela. La serie de tiempo se enfocó en cuantificar la relación entre la hidrografía, la producción primaria, la remineralización y el flujo de sedimentos a varias profundidades; para septiembre del 2001 se habían realizado 70 meses de observaciones. Antes de este esfuerzo, muy poco era conocido sobre la variabilidad de la producción primaria o sobre los muchos procesos que intervienen en el control del carbono y el flujo de nutrientes dentro de la Fosa. Para Mayo del 2003 se han realizado un total de 89 meses de observaciones.

En una próxima etapa de la serie de tiempo CARIACO se continuarán realizando observaciones enfocadas en los mecanismos responsables de la producción, transformación y preservación del material orgánico que forma parte del sedimento de la Fosa.