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sedimentos marinos

La biodiversidad bentónica podría ser tres veces mayor que en las masas de agua de arriba

El fondo del océano profundo es el ecosistema menos explorado del planeta, a pesar de cubrir más del 60 por ciento de la superficie de la Tierra. La vida en gran parte desconocida en los sedimentos abisales, desde animales bénticos hasta microbios, ayuda a reciclar y/o secuestrar la materia (in)orgánica que se hunde y que se origina en las comunidades pelágicas que están numéricamente dominadas por plancton microscópico.

Por lo tanto, los ecosistemas bénticos sustentan dos importantes servicios ecosistémicos de importancia planetaria: el funcionamiento saludable de las redes alimenticias oceánicas y el secuestro de carbono en escalas de tiempo geológicas, los cuales son reguladores críticos del clima de la Tierra.

Investigadores del Norwegian Research Centre (NORCE), Bjerknes Centre for Climate research, la Universidad de Ginebra, así como del CNRS/Genoscope e IFREMER en Francia, han secuenciado masivamente el ADN eucariótico contenido en los sedimentos de aguas profundas de todas las principales cuencas oceánicas, y compararon estos nuevos datos con los conjuntos de datos de plancton a escala global existentes de la columna de agua iluminada por el sol y oscura, obtenidos por las expediciones circunglobales de Tara Oceans y Malaspina.

Esto proporciona la primera visión unificada de la biodiversidad eucariótica oceánica completa, desde la superficie hasta los sedimentos de las profundidades del océano, lo que permite abordar por primera vez las cuestiones ecológicas marinas a escala global y en todo el espacio tridimensional del océano, lo que representa un gran paso hacia la "ecología del océano".

"Con casi 1.700 muestras y dos mil millones de secuencias de ADN desde la superficie hasta el fondo del océano profundo en todo el mundo, la genómica ambiental de alto rendimiento amplía enormemente nuestra capacidad para estudiar y comprender la biodiversidad de las profundidades marinas, su conexión con las masas de agua por encima y con el ciclo global del carbono", dice Tristan Cordier, investigador de NORCE y Bjerknes Center for Climate Research, Noruega, y autor principal del estudio.

buque de investigación Sonne

Imagen: El buque de investigación alemán Sonne participó en dos expediciones internacionales dirigidas por científicos del instituto Senckenberg de Alemania. Crédito: FS Sonne 2014/2015; Expedición SO237; Vema-TRÁNSITO; Tomas Walter

¿Qué vive en este oscuro y hostil ambiente?

Al comparar las secuencias de ADN de los sedimentos con las de los reinos pelágicos, fue posible distinguir los organismos bentónicos autóctonos del plancton hundido que había llegado al lecho marino desde la columna de agua suprayacente. Los resultados indican que esta biodiversidad bentónica podría ser tres veces mayor que en las masas de agua de arriba; y esta diversidad está compuesta por grupos taxonómicos muy diferentes que en su mayoría son desconocidos.

"Comparamos nuestras secuencias de ADN bentónico de aguas profundas con todas las secuencias de referencia disponibles para eucariotas conocidos. Nuestros datos indican que casi dos tercios de esta diversidad bentónica no se puede asignar a ningún grupo conocido, lo que revela una importante laguna en nuestro conocimiento de la biodiversidad marina", dice Jan Pawlowski, Profesor del Departamento de Genética y Evolución de la Universidad de Ginebra y del Instituto de Oceanología de la Academia de Ciencias de Polonia en Sopot.

¿Qué nos puede decir el ADN del plancton en los sedimentos de aguas profundas?

El análisis de la abundancia y composición del ADN del plancton en los sedimentos de aguas profundas confirmó que las regiones polares son puntos críticos de secuestro de carbono. Además, la composición del ADN del plancton en los sedimentos predice la variación de la fuerza de la bomba biológica, un proceso ecosistémico que transfiere el dióxido de carbono atmosférico a las profundidades del océano, regulando así el clima global.

"Por primera vez, podemos entender qué miembros de las comunidades de plancton están contribuyendo más a la bomba biológica, posiblemente los procesos ecosistémicos más fundamentales en los océanos", dice Colomban de Vargas, investigador del CNRS en Roscoff, Francia.

adn eucariota

Imagen: Diversidad de ADN ribosómico eucariota en las zonas eufótica y afótica pelágica y en el sedimento superficial del océano profundo.

¿Cómo se verán afectadas las profundidades del mar por los cambios globales?

Este conjunto de datos genómicos representa la primera instantánea consistente de toda la diversidad eucariota en el océano moderno. Brinda una oportunidad única para reconstruir océanos antiguos a partir del ADN contenido en el registro acumulativo de sedimentos, para evaluar cómo el clima ha afectado el plancton y las comunidades bénticas en el pasado.

"Nuestros datos no solo abordarán cuestiones a escala global sobre la biodiversidad, la biogeografía y la conectividad de los eucariotas marinos. También puede servir como base para reconstruir el funcionamiento pasado de la bomba biológica a partir de antiguos archivos de ADN sedimentario. Luego informaría sobre su futura fuerza en un océano más cálido, lo cual es clave para modelar el futuro ciclo del carbono bajo el cambio climático", explica Tristan Cordier.

"Nuestro estudio demuestra además que la investigación de la biodiversidad de aguas profundas es de suma importancia. Un gran número de organismos desconocidos habitan en los sedimentos del fondo oceánico y deben desempeñar un papel fundamental en los procesos ecológicos y biogeoquímicos. Un mejor conocimiento de esta rica diversidad es crucial si queremos proteger estos vastos y relativamente vírgenes ecosistemas de los impactos de posibles futuras incursiones humanas y comprender los efectos del cambio climático", concluye Andrew J. Gooday, miembro emérito del Centro Nacional de Oceanografía de Southampton, que también participó en la investigación.

La investigación se publica en Science Advances: Patterns of eukaryotic diversity from the surface to the deep-ocean sediment

Imagen de cabecera: Un esfuerzo de 15 expediciones internacionales de aguas profundas ha permitido el análisis de sedimentos abisales recolectados en todas las principales regiones oceánicas. Corales negros a 1960 m de profundidad en el Océano Atlántico. Crédito: proyecto MEDWAVES/IEO/ATLAS.

 
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