La gran mayoría de las especies son células muy pequeñas conocidas como picofitoplancton
Un modelo de sistema terrestre impulsado por redes neuronales ha llevado a los oceanógrafos de la Universidad de California en Irvine (UCI) a una sorprendente conclusión: a fines del siglo XXI las poblaciones de fitoplancton crecerán en aguas de baja latitud.
El inesperado resultado de la simulación va en contra de la creencia de muchos de la comunidad científica ambiental de que el futuro cambio climático global hará que los océanos tropicales sean inhóspitos para el fitoplancton, que es la base de la red alimentaria acuática.
El autor principal Adam Martiny, profesor de UCI en oceanografía, explicó que el pensamiento predominante sobre la biomasa de fitoplancton se basa en un océano cada vez más estratificado. Los mares cálidos inhiben la mezcla entre la capa fría más pesada en el agua cálida profunda y ligera más cerca de la superficie. Con menos circulación entre los niveles, menos nutrientes alcanzan los estratos más altos donde se puede acceder mediante el plancton hambriento.
"Todos los modelos climáticos tienen incorporado este mecanismo, y ha llevado a estas predicciones bien establecidas de que la productividad del fitoplancton, la biomasa y la exportación al océano profundo disminuirán con el cambio climático", dijo. "Los modelos del sistema terrestre se basan en gran medida en estudios de laboratorio de fitoplancton, pero, por supuesto, los estudios de laboratorio de plancton no son el océano real".
Según Martiny, los científicos tradicionalmente explican el plancton midiendo la cantidad de clorofila en el agua. Hay considerablemente menos material verde en las regiones de baja latitud que son muy calientes en comparación con las regiones más frías más alejadas del ecuador.
"El problema es que la clorofila no es todo lo que hay en una célula, y en realidad en bajas latitudes muchos plancton se caracterizan por tener una cantidad muy pequeña; hay tanta luz solar que el plancton solo necesita unas pocas moléculas de clorofila para obtener suficiente energía para crecer", señaló. "En realidad, hasta ahora hemos tenido muy pocos datos para demostrar si hay más o menos biomasa en las regiones sometidas a estratificación. Como resultado, no es tan fuerte la base empírica para una menor biomasa en regiones más cálidas".
Estas dudas llevaron a Martiny y sus colegas de la UCI a realizar su propio censo de fitoplancton. Analizando muestras de más de 10.000 ubicaciones en todo el mundo, el equipo creó una síntesis global de los grupos clave de fitoplancton que crecen en regiones cálidas.
La gran mayoría de estas especies son células muy pequeñas conocidas como picofitoplancton. Diez veces más pequeño en diámetro que las cepas de plancton que se encuentran en la costa de California, y 1.000 veces menos voluminosas, el picofitoplancton es grande en número, representando del 80 al 90 por ciento de la biomasa de plancton en la mayoría de las regiones cálidas.
El grupo construyó mapas globales y comparó la cantidad de biomasa a lo largo del gradiente de temperatura, un parámetro clave, según Martiny. Al realizar un análisis de aprendizaje automático para determinar la diferencia ahora con respecto al año 2100, encontraron una gran sorpresa: "En muchas regiones habría un aumento del 10 al 20 por ciento de la biomasa de plancton, en lugar de una disminución", dijo Martiny.
"El aprendizaje automático no está sesgado por la mente humana", dijo. "Simplemente le damos al modelo toneladas y toneladas de datos, pero pueden ayudarnos a desafiar los paradigmas existentes".
Una de las teorías que el equipo exploró para explicar el crecimiento, con la ayuda del coautor Francois Primeau, profesor de ciencias del sistema Tierra de la UCI, tuvo que ver con lo que le sucede al fitoplancton al final de su ciclo de vida.
"Cuando el plancton muere, especialmente estas especies pequeñas, se asientan un rato más, y tal vez a altas temperaturas, otro plancton puede degradarlos más fácilmente y reciclar los nutrientes para construir nueva biomasa", dijo Martiny.
Según Martiny, tales características del ecosistema no se tienen en cuenta fácilmente por los modelos mecanicistas tradicionales del sistema de la Tierra, pero eran parte del conjunto de datos geográficamente diversos que el equipo usó para entrenar su modelo de nicho cuantitativo derivado de la red neuronal.
Martiny dijo que este estudio como seguimiento de la investigación publicada el verano pasado es una prueba más de la diversidad y la resistencia del fitoplancton.
"Obviamente podríamos dejar que el cambio climático se salga de control e ir a un territorio completamente desconocido, y luego todas las apuestas se cancelan", dijo. "Pero al menos por un tiempo, creo que las capacidades de adaptación en estas diversas comunidades de plancton les ayudarán a mantener una alta biomasa a pesar de estos cambios ambientales".
Los investigadores de la UCI proporcionan la evidencia de sus hallazgos en un artículo publicado hoy en Nature Geoscience: Global picophytoplankton niche partitioning predicts overall positive response to ocean warming
