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Influencia variable de la biodiversidad del fitoplancton y de la plasticidad estequiométrica en la estequiometría de las partículas en las cuencas oceánicas
A medida que el mundo se calienta, los cambios radicales en los nutrientes marinos parecen una consecuencia esperada del aumento de las temperaturas oceánicas. Sin embargo, la realidad es más complicada. Nuevas investigaciones sugieren que los procesos que se dan bajo la superficie del océano pueden estar controlando lo que ocurre arriba.
El plancton es uno de los organismos más numerosos e importantes del océano. El equilibrio de los elementos químicos en su interior varía y es fundamental para configurar muchos procesos marinos, como la red alimentaria y el ciclo global del carbono. Tradicionalmente se ha pensado que la temperatura controla la proporción de estos elementos. Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que este equilibrio depende en gran medida de la actividad en el océano subsuperficial, a partir de profundidades de más de 300 pies. El trabajo, dirigido por científicos del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas, se ha publicado recientemente en Communications Earth and Environment.
El equipo analizó muestras de ocho lugares de los océanos de todo el mundo. Descubrieron que la proporción de nitrógeno y fósforo introducida desde el océano subsuperficial controla el equilibrio de esos nutrientes en los microorganismos marinos que forman la base de la salud del océano. Este descubrimiento podría permitir a los científicos explorar con mayor precisión los complejos procesos oceánicos.
"Es la primera vez que observamos una amplia gama de regiones oceánicas y medimos directamente el equilibrio de los nutrientes en los microorganismos oceánicos, lo cual es realmente emocionante", afirma Mike Lomas, autor principal del trabajo. "Ahora podemos aplicar parámetros más realistas basados en lo que realmente impulsa la dinámica marina a los modelos informáticos utilizados para predecir el cambio oceánico".
Durante décadas, los investigadores han utilizado una proporción fija para estimar el equilibrio de carbono, nitrógeno y fósforo en los entornos marinos. Los científicos y grupos como el Grupo Internacional de Expertos sobre el Cambio Climático utilizan esta proporción en simulaciones informáticas para hacer predicciones sobre el futuro del planeta.
Sin embargo, no representa necesariamente la gran diversidad de equilibrios químicos del océano ni el importante papel que desempeñan los organismos en el ciclo de los nutrientes.
"El problema es que las proporciones fijas son estimaciones seguras que no representan realmente el funcionamiento de la biología", dijo Lomas. "Todavía no se utilizan ampliamente enfoques más realistas, pero arriesgados y complicados".
Para desarrollar una comprensión más precisa de estos ratios, Lomas los midió directamente en el fitoplancton, uno de los organismos marinos más importantes del mundo. Los elementos presentes en las células de estos organismos reflejan los nutrientes disponibles en su hábitat y arrojan luz sobre el papel de la biodiversidad en el ciclo de los nutrientes.
No es la primera vez que se examina el fitoplancton para comprender los niveles de nutrientes en el océano, pero sí la más avanzada y completa. El equipo examinó el fitoplancton de todo el mundo para crear una instantánea de tres elementos nutritivos críticos en amplias condiciones ambientales. Tradicionalmente, los investigadores han utilizado filtros físicos para separar el plancton del agua de mar antes de examinarlo. Sin embargo, este método también puede capturar bacterias y partículas diminutas, lo que da lugar a errores.
En este estudio se utilizó una técnica denominada citometría de flujo, que permite a los investigadores examinar y clasificar entre cientos y miles de células por segundo. Esto permitió a los investigadores aislar y examinar sólo las células que les interesaban. No sólo les proporcionó una comprensión más precisa de las diversas proporciones de elementos en el océano, sino también de los procesos que las controlan.
El equipo descubrió que, en contra de la hipótesis más común, la proporción de carbono, nitrógeno y fósforo en las células dependía principalmente de la proporción de nitrógeno y fósforo suministrada desde el océano subsuperficial a las aguas iluminadas por el sol donde el fitoplancton está activo. Esto fue así en todos los lugares, independientemente del tipo de fitoplancton o de sus condiciones ambientales.
Lomas espera que este mejor conocimiento de los nutrientes pueda utilizarse para imaginar mejor cómo responderán los océanos al cambio climático.
"No podemos examinar los nutrientes en cada célula de cada océano, pero tenemos que asegurarnos de que todos los factores de control se incluyan en los modelos informáticos", dijo Lomas. "A medida que combinemos estos resultados con otras disciplinas avanzadas, avanzaremos realmente en nuestra comprensión de la dinámica de los océanos y en la capacidad de prever las condiciones futuras".
Fuentes, créditos y referencias:
“Varying influence of phytoplankton biodiversity and stoichiometric
plasticity on bulk particulate stoichiometry across ocean basins” by
Michael W. Lomas, Steven E. Baer, Celine Mouginot, Kristina X. Terpis,
Debra A. Lomas, Mark A. Altabet and Adam C. Martiny, 14 July 2021, Communications Earth & Environment.
DOI: 10.1038/s43247-021-00212-9