El plancton puede dirigirse hacia los polos como resultado del calentamiento global

medusa flotando en plancton

Reemplazará a las especies que están adaptadas a aguas más frías

El calentamiento de los océanos causado por las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero provocará que muchas especies de plancton marino busquen nuevos hábitats, en algunos casos como una cuestión de supervivencia. Investigadores de ETH Zurich esperan que muchos organismos se dirijan a los polos y formen nuevas comunidades, con consecuencias imprevisibles para las redes tróficas marinas.

El océano está repleto de plantas y animales microscópicos conocidos colectivamente como plancton. Cada organismo individual es pequeño, sin embargo, tomado como un todo, esta comunidad flotante ofrece importantes servicios ecosistémicos.

Por ejemplo, el plancton o fitoplancton, similar a una planta, utiliza la fotosíntesis para fijar el carbono a partir del dióxido de carbono, lo que los convierte en un impulsor clave del ciclo del carbono oceánico. El fitoplancton también es una fuente de alimento para el zooplancton, que, a su vez, nutre a los peces y las criaturas marinas, incluida la ballena azul.

A medida que el clima se calienta y suben las temperaturas del océano, los investigadores esperan ver cambios significativos en la distribución del plancton. Sin embargo, apenas hay estudios que investiguen dónde podrían prosperar diferentes especies de plancton en el futuro.

Parte de esta laguna de conocimiento ha sido cubierta ahora por un equipo de investigación dirigido por Fabio Benedetti y Meike Vogt, el primero investigador postdoctoral y el segundo científico senior del grupo de Nicolas Gruber en ETH Zurich, en colaboración con colegas del Instituto Federal Suizo de Investigación de bosques, nieve y paisajes (WSL).

El equipo del proyecto reunió un nuevo conjunto de datos global para crear mapas de distribución para más de 860 especies de fitoplancton y zooplancton basados en varios algoritmos estadísticos y modelos climáticos. Luego superpusieron estos mapas para determinar cómo se verían en el futuro las comunidades de plancton y dónde podrían ocurrir.

El calentamiento impulsa la diversidad

Benedetti y sus colegas demostraron que se puede esperar que la diversidad tanto del fitoplancton como del zooplancton aumente en el futuro en muchas regiones, porque el agua más cálida generalmente tiende a promover una mayor diversidad.

Sin embargo, a temperaturas muy altas, es decir, temperaturas superiores a 25 grados Celsius, el fitoplancton y el zooplancton responden de manera diferente al calentamiento: la diversidad de fitoplancton continúa aumentando, mientras que la diversidad de zooplancton disminuye. Esto conducirá a una reducción de la diversidad de zooplancton en los trópicos.

Aparición de nuevas comunidades

Las especies de plancton de los trópicos y subtrópicos se desplazarán hacia los polos y reemplazarán a las especies que están adaptadas a aguas más frías. Esto dará lugar a numerosas comunidades nuevas que nunca antes habían existido en estas combinaciones, una convergencia de especies que actualmente no ocupan el mismo hábitat y cuyas interrelaciones no están claramente alineadas.

Los investigadores esperan que los mayores cambios ocurran en los océanos en latitudes altas y templadas, precisamente aquellas regiones que son cruciales para la fijación de CO2 y la pesca.

distribución de zooplancton en la actualidad

Imagen: La diversidad de especies de zooplancton es mayor en las regiones tropicales y subtropicales de hoy (amarillo) y más baja en los mares polares (violeta).

"En algunas áreas del océano, veremos un aumento en el número de especies que, a primera vista, puede parecer positivo. Pero este aumento en la diversidad podría representar una seria amenaza para la existencia y el funcionamiento de ecosistemas marinos bien establecidos en latitudes más altas", dice el autor principal Benedetti.

Los ecosistemas marinos en latitudes altas y medias dependen actualmente de comunidades de plancton con escasez de especies. La distribución del tamaño de los organismos de plancton también tiene una importante influencia en la calidad del servicio del ecosistema.

Para determinar si estos factores cambian cuando las comunidades de plancton y, por lo tanto, cambian sus distribuciones de tamaño, los investigadores simularon los efectos del cambio climático en la estructura de tamaño de dos importantes grupos de plancton, las diatomeas y los copépodos. Se dispone de datos sobre el tamaño de las especies individuales de estos organismos.

Los organismos más pequeños reemplazan a los más grandes

Usando las simulaciones, los científicos demostraron que la calidad del hábitat aumenta para los organismos más pequeños, mientras que disminuye para los más grandes. Por lo tanto, las comunidades de plancton podrían cambiar, al igual que las proporciones relativas de especies pequeñas y grandes: los organismos más pequeños se vuelven más abundantes y numerosos, especialmente en latitudes altas y templadas, mientras que los organismos más grandes disminuyen en número.

La estructura de tamaño tiene un impacto en los servicios de los ecosistemas marinos

Según los investigadores, esto afectará los servicios ecosistémicos que proporciona el plancton: si se producen cambios en la composición de las especies y la estructura de tamaño del plancton, esto podría tener un impacto negativo en la pirámide ecológica y, por lo tanto, en el rendimiento de los peces.

El plancton también juega un importante papel en la fijación de carbono oceánico. Parte del carbono fijado por el fitoplancton se hunde en las profundidades del océano y se elimina eficazmente del intercambio con la atmósfera.

Por ejemplo, el Océano Ártico alberga actualmente un fitoplancton que es más grande que el de los mares tropicales. Muchos de estos tienen concha y sus excreciones también son más grandes y pesadas. Como resultado, tanto los organismos muertos como sus excrementos se hunden más rápido y a mayores profundidades antes de que el carbono que contienen se descomponga de nuevo en CO2. Disuelto en aguas más profundas, este CO2 permanece atrapado en las profundidades durante largos períodos de tiempo debido a la estratificación de la densidad y la circulación más lenta de las profundidades oceánicas.

distribución de zooplancton en el futuro

Imagen: En los mares subpolares, el número de especies de zooplancton podría aumentar hasta en un 40 por ciento entre 2081 y 2100, pero podría disminuir en los océanos tropicales. (de Benedetti et al, Nat Commu, 2021)

Si las especies más pequeñas reemplazan a las más grandes, disminuirá esta transferencia de carbono a las profundidades del océano.

Sin embargo, los científicos no pueden decir exactamente qué tan importantes serán estos efectos. "Lo único que podemos determinar en este momento es la importancia de ciertas áreas del océano en términos de diferentes servicios ecosistémicos y si esta provisión de servicios cambiará en el futuro", dice Benedetti.

Cambio de distribución en marcha

Los científicos han estado observando cambios en la distribución del plancton desde que los investigadores han estado observando que la distribución del plancton está cambiando durante varias décadas. El primer programa de monitoreo sistemático, el llamado Registrador Continuo de Plancton (CPR), comenzó en el Atlántico Norte en la década de 1930. Con la ayuda de los datos de CPR, otros investigadores han podido demostrar recientemente que los copépodos más pequeños han desplazado a las especies más grandes en el Atlántico norte desde la década de 1950 debido al calentamiento climático. Esto también ha reducido el secuestro de CO2 atmosférico en las profundidades marinas.

Las medusas, otro tipo de zooplancton, también están migrando hacia el norte. En 2005, Irlanda detectó una gran afluencia de medusas tropicales, que devastó las granjas de salmón a lo largo de la costa. "Eventos como este muestran que ya están en marcha los cambios en la distribución del plancton", dice la coautora Meike Vogt.

Los resultados del trabajo se publicaron recientemente en la revista Nature Communications: Major restructuring of marine plankton assemblages under global warming

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