Nueva vía de calcificación mediada por diatomeas y su impacto en la bomba biológica

Este revolucionario hallazgo tiene profundas implicaciones para nuestra comprensión del ciclo del carbono oceánico

Un equipo de investigación descubrió que la fotosíntesis de Skeletonema costatum (S. costatum), una especie de abundante diatomea, puede inducir una precipitación sustancial de aragonita a partir de agua de mar artificial/natural bajo niveles de sobresaturación significativamente más bajos necesarios para la precipitación de CaCO₃ inorgánico.

Los investigadores han descubierto que durante el proceso de crecimiento de S. costatum, hay una significativa disminución de la alcalinidad total (TA) y del [Ca²⁺] en el medio a granel. Se confirmó que las partículas blancas precipitadas eran cristales de aragonito mediante difracción de rayos X. Las imágenes del microscopio electrónico de barrido revelaron que las células de diatomeas estaban envueltas por cristales esféricos con diámetros que oscilaban entre 40 y 70 μm, formando agregados de S. costatum y aragonito.

Investigaciones adicionales encontraron que este proceso de calcificación extracelular está impulsado principalmente por el efecto combinado de la elevada concentración extracelular de CO₃^2- y la adsorción y agregación de Ca²⁺ durante la fotosíntesis. Esto permite a S. costatum inducir una precipitación sustancial de aragonito a niveles de sobresaturación significativamente más bajos que los necesarios para la precipitación de CaCO₃ inorgánico.

Imagen: La fotosíntesis de S. costatum puede inducir una precipitación sustancial de aragonito a partir de agua de mar artificial/natural bajo niveles de sobresaturación significativamente más bajos necesarios para la precipitación de CaCO3 inorgánico. Crédito: Science China Press

El equipo también observó una desviación de TA de la mezcla conservadora durante las floraciones de S. costatum en el Mar de China Oriental. Esto respalda aún más la posibilidad de que se produzca en el océano una nueva vía de calcificación mediada por diatomeas.

Este revolucionario hallazgo tiene profundas implicaciones para nuestra comprensión del ciclo del carbono oceánico. Las diatomeas son los productores primarios y transportadores de carbono orgánico más importantes del océano. La vía de calcificación extracelular mediada por diatomeas recientemente descubierta puede establecer una nueva conexión entre la bomba de carbono inorgánico de partículas y la bomba de carbono orgánico.

Por un lado, la liberación de CO₂ durante el proceso de calcificación extracelular se considera como "contrabomba de carbonato". Sin embargo, en el proceso de calcificación extracelular mediado por diatomeas, debido al mantenimiento de un pH alto en el agua, el CO₂ liberado puede ser absorbido más fácilmente por las algas, en lugar de ser liberado a la atmósfera.

Por otro lado, la calcificación, mediante la formación de agregados de diatomeas y aragonito, mejora la eficiencia del hundimiento del carbono orgánico y aumenta la capacidad de transporte de la bomba biológica de carbono.

Este estudio no sólo cambia nuestra comprensión del ciclo del carbono en los ecosistemas marinos, sino que también proporciona nuevas perspectivas para la investigación del ciclo del carbono en los océanos.

Este estudio fue dirigido por el profesor asociado Yiwen Pan (Instituto of Ocean College, Universidad de Zhejiang).

Los hallazgos se publican en la revista Science Bulletin: New pathway of diatom-mediated calcification and its impact on the biological pump