El cambio climático está alterando el reloj biológico del océano, con consecuencias desconocidas a largo plazo

floración de fitoplancton
Una imagen satelital de una floración de fitoplancton frente a la costa de St. John's, N.L. (NASA, Respuesta Rápida MODIS)

Las floraciones de fitoplancton son metrónomos de los ciclos oceánicos anuales

Cada año en las latitudes medias del planeta se produce un peculiar fenómeno conocido como floración primaveral del fitoplancton. Visibles desde el espacio, las corrientes oceánicas dan forma a espectaculares tonos verdes y azules, grandes y efímeros, similares a filamentos.

Las floraciones de fitoplancton se componen de una miríada de células de algas microscópicas que crecen y se acumulan en la superficie del océano como resultado del inicio de días más largos y menos tormentas, a menudo asociados con el paso a la primavera.

Sin embargo, es probable que el momento de la floración primaveral del fitoplancton se altere en respuesta al cambio climático. Cambios que afectarán, para bien o para mal, a las numerosas especies que están adaptadas ecológicamente para beneficiarse de las mayores oportunidades de alimentación que representan las floraciones en etapas cruciales de su desarrollo.

Adaptación ecológica harmonizada

Las floraciones de fitoplanctonfloraciones de fitoplancton son, en algunos aspectos, metrónomos de los ciclos oceánicos anuales en torno a los cuales se sincronizan los relojes biológicos de muchas especies.

Un ejemplo es el zooplancton Calanus finmarchicus, una clase de microorganismo que sólo es capaz de nadar hacia arriba y hacia abajo a través de la columna de agua. Calanus finmarchicus suele pasar el invierno en diapausa (la versión marina de la hibernación) sobreviviendo gracias a sus reservas de energía acumuladas en las profundidades del océano. En el momento que consideran oportuno en primavera, se elevan del abismo para pastar en la floración y reproducirse.

copépodo calanoide

Imagen: Una imagen de un individuo del grupo de copépodos Calanoid. El copépodo calanoide es uno de los tres grupos de animales dentro de la categoría general de copépodos, que abarca alrededor de 10.000 especies. El Calanus finmarchicus es miembro del grupo de los copépodos calanoideos. (Shutterstock).

También los peces y los mariscos se adaptan a este metrónomo natural.

Para algunas especies, como los camarones, las hembras ponen estratégicamente sus huevos en el agua antes de estas floraciones para que sus crías tengan abundante suministro de alimentos desde el momento en que nacen.

Por increíble que parezca, algunas especies pueden "calcular" el período de incubación de los huevos de modo que los huevos eclosionen en promedio dentro de una semana de la esperada floración primaveral.

Una cuestión de tiempo

Desafortunadamente, aquí es donde el cambio climático está entrando en la ecuación. Lo que era normal en el pasado bien puede estar cambiando más rápidamente de lo que pueden adaptarse las especies marinas.

El zooplancton y las larvas de peces constituyen la mayor parte de lo que los científicos oceánicos llaman producción secundaria. La producción secundaria es un nivel trófico clave que vincula la producción primaria (el fitoplancton que utiliza la luz del sol para producir biomasa) y niveles tróficos más altos, como los peces y los mamíferos marinos.

Esta gran relación se conoce como cascada trófica, ya que el zooplancton es devorado por los peces pequeños y los peces pequeños, a su vez, son devorados por los peces más grandes. Todo un ecosistema que late con un reloj determinado en gran medida por el momento de la floración primaveral del fitoplancton, con suerte en sincronía con los relojes biológicos de otras especies.

floración de fitoplancton en NoruegaImagen derecha: Una enorme floración de fitoplancton vista frente a la costa norte de Noruega. Las floraciones de fitoplancton pueden alcanzar un tamaño de miles de kilómetros cuadrados. (ESA, pilares de Envisat)

Cualquier cambio en el momento de la floración primaveral, por ejemplo como resultado del cambio climático, puede tener consecuencias potencialmente catastróficas para la supervivencia de las poblaciones de zooplancton junto con los peces y los ecosistemas que dependen de este abundante alimento.

Esta teoría se conoce como hipótesis de coincidencia/desajuste y postula que la demanda de energía del consumidor debe "igualar" la disponibilidad máxima de recursos.

Una nueva comprensión

En la plataforma de Terranova y Labrador en el Atlántico noroeste, la floración primaveral generalmente comienza más temprano en el sur (mediados de marzo en los Grandes Bancos de Terranova) y más tarde en el norte (finales de abril en la plataforma sur de Labrador).

Durante mucho tiempo se creyó que la progresión de la floración de sur a norte estaba relacionada con la retirada anual del hielo marino en la región. Pero con la dramática reducción de la duración y extensión espacial de la temporada de hielo marino en el Atlántico canadiense en los últimos años [PDF], se debilitó la relación entre el hielo marino y el momento de la floración.

"Yo, junto con un equipo de investigadores de todo Canadá, propuse una nueva teoría para explicar el inicio de la floración primaveral en la plataforma de Terranova y Labrador", dice Frédéric Cyr, profesor adjunto de Oceanografía Física en la Memorial University of Newfoundland.

La teoría apunta a la transición del invierno a la primavera como clave para desencadenar la floración. En invierno, el frío y las tormentas mantienen el océano bien mezclado. Sin embargo, la llegada de la primavera trae vientos más tranquilos y temperaturas más cálidas, junto con mayores flujos de agua dulce. Estas condiciones hacen que el océano se reorganice en capas de diferente densidad, un fenómeno llamado reestratificación.

fitoplancton bioluminiscente

Imagen: Olas llenas de fitoplancton bioluminiscente montaron un espectáculo de luces azules en Seacliff State Beach en Aptos, California, el 3 de agosto de 2020. Por la noche, cuando el fitoplancton se agita por las olas u otros movimientos en el agua, a veces emiten una luz deslumbrante. resplandor azul neón. (Shmuel Thaler/The Santa Cruz Sentinel vía AP)

La reestratificación impide eficazmente que las células de fitoplancton de las capas superiores se mezclen fácilmente en la vorágine de las fuerzas oceánicas. Su acumulación en la superficie del océano crea la floración.

Este nuevo mecanismo predice con éxito el momento de la floración primaveral del fitoplancton durante más de dos décadas. También nos permite comprender mejor los impactos que el cambio climático está teniendo en nuestros océanos.

Importancia ecológica

Ubicada en la confluencia de corrientes oceánicas subárticas y subtropicales, la plataforma de Terranova y Labrador está naturalmente sujeta a grandes fluctuaciones de su clima, con impactos en el momento de la floración.

Este estudio ha demostrado que un clima más cálido está asociado con una reestratificación más temprana, floraciones de fitoplancton más tempranas y una mayor abundancia en la región de especies clave de zooplancton como Calanus finmarchicus.

Este descubrimiento abre la puerta a una mejor comprensión de la dinámica de la floración y las condiciones oceánicas que impulsan la salud del ecosistema.

La buena noticia para una región fría como la plataforma de Terranova y Labrador es que un clima más cálido con primaveras más suaves, como las que hemos visto en los últimos años, conducirá a niveles cada vez más abundantes de fitoplancton, con claros beneficios para la productividad del ecosistema.

Sin embargo, no podemos decir durante cuánto tiempo estos cambios seguirán siendo positivos en un clima cambiante.

La investigación se ha publicado en Limnology and Oceanography Letters: Physical controls and ecological implications of the timing of the spring phytoplankton bloom on the Newfoundland and Labrador shelf

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