Pequeños organismos ofrecen muchas pistas sobre los nutrientes del océano

sensor CTD

Procesos bajo la superficie del océano pueden estar controlando lo que sucede arriba

A medida que el mundo se calienta, cambios radicales en los nutrientes marinos parecen una consecuencia esperada del aumento de la temperatura de los océanos. Sin embargo, la realidad es más complicada. Una nueva investigación sugiere que los procesos bajo la superficie del océano pueden estar controlando lo que sucede arriba.

El plancton es uno de los organismos más numerosos e importantes del océano. El equilibrio de los elementos químicos dentro de él varía y es fundamental para dar forma a muchos procesos marinos, incluida la red alimentaria y el ciclo global del carbono. Tradicionalmente se pensaba que la temperatura controlaba la proporción de estos elementos. Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que este equilibrio depende en gran medida de la actividad en el subsuelo del océano, desde profundidades de más de 300 pies (unos 91 metros).

Un equipo de científicos del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas examinó muestras de ocho lugares de los océanos de todo el mundo. Descubrieron que la proporción de nitrógeno y fósforo introducidos desde el subsuelo del océano 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.

"Esta es la primera vez que observamos una amplia gama de regiones oceánicas y medimos directamente el equilibrio de nutrientes en los microorganismos oceánicos, lo cual es realmente emocionante", dijo Mike Lomas, autor principal del artículo. "Ahora podemos aplicar parámetros más realistas basados en lo que realmente impulsa la dinámica marina a los modelos informáticos utilizados para pronosticar el cambio oceánico".

Durante décadas, los investigadores han estado usando una proporción fija para estimar el balance de carbono, nitrógeno y fósforo en ambientes marinos. Los científicos y grupos como el Panel Internacional sobre el Cambio Climático utilizan esta relación en simulaciones por computadora para hacer predicciones sobre el futuro del planeta.

Sin embargo, no necesariamente representa la amplia diversidad de balances químicos en el océano o el significativo papel que juegan los organismos en el ciclo de nutrientes.

"El problema es que las proporciones fijas son estimaciones seguras que en realidad no representan cómo funciona la biología", dijo Lomas. "Los enfoques más realistas, pero arriesgados y complicados, aún no se utilizan ampliamente".

Para desarrollar una comprensión más precisa de estas proporciones, Lomas las midió directamente del fitoplancton, algunos de los organismos marinos más críticos del mundo. Los elementos 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.

Esta no es la primera vez que se examina el fitoplancton para comprender los niveles de nutrientes en el océano, pero es el estudio más avanzado y completo. El equipo examinó el fitoplancton en 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 examinarlos. Sin embargo, este enfoque también puede capturar bacterias y partículas diminutas, lo que lleva a errores.

Este estudio utilizó una técnica llamada citometría de flujo, que permite a los investigadores examinar y clasificar de cientos a miles de células por segundo. Esto permitió a los investigadores aislar y examinar solo las células que les interesaban. No solo les dio una comprensión más precisa de las diversas proporciones de elementos en el océano, sino también de los procesos que los controlan.

El equipo descubrió que, contrariamente a la hipótesis más común, la proporción de carbono, nitrógeno y fósforo en las células dependía principalmente de la proporción de nitrógeno y fósforo suministrados 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 esta detallada comprensión de los nutrientes se pueda utilizar para visualizar mejor cómo responderán los océanos al cambio climático. "No podemos examinar los nutrientes en cada una de las células de todos los océanos, pero debemos asegurarnos de que todos los factores de control estén incluidos en los modelos informáticos", dijo Lomas. "A medida que combinemos estos resultados con otras disciplinas avanzadas, realmente avanzaremos en nuestra comprensión de la dinámica del océano y en nuestra capacidad para pronosticar las condiciones futuras".

El trabajo se publicó recientemente en Communications Earth and Environment: Varying influence of phytoplankton biodiversity and stoichiometric plasticity on bulk particulate stoichiometry across ocean basins

Imagen de cabecera: Un sensor de conductividad, temperatura y profundidad, o CTD, desciende hacia el Mar de los Sargazos. Los investigadores utilizaron el instrumento para recolectar fitoplancton, una base de la salud de los océanos, que estudiaron para descubrir qué controla el equilibrio de nutrientes en los microorganismos marinos. Crédito: Debra Lomas

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