Los cambios en el fitoplancton podrían resonar en todo el ecosistema ártico
La base de la red alimentaria marina en el Ártico, el fitoplancton, responde a las olas de calor de manera muy diferente que a las temperaturas continuamente elevadas. Así lo demuestran los primeros experimentos específicos sobre el tema, que se llevaron a cabo recientemente en la estación AWIPEV del Instituto Alfred Wegener. El comportamiento del fitoplancton depende principalmente de las fases de enfriamiento después o entre las olas de calor, como se muestra en un estudio recién publicado.
Las olas de calor, que hemos visto cada vez más en todo el mundo en los últimos años, también son cada vez más comunes en el Ártico. Durante una ola de calor, se calienta no sólo el aire sino también el océano: la temperatura es sustancialmente más alta que el valor medio estacional durante al menos cinco días consecutivos. Pero aún no está claro cómo afectan a corto plazo a los organismos polares estas fluctuaciones de temperatura.
Para arrojar luz sobre este aspecto, un equipo dirigido por la Dra. Klara Wolf (Universidades de Hamburgo y Constanza) y el Dr. Björn Rost del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) ha utilizado experimentos para investigar cómo las algas unicelulares, el fitoplancton, respondieron a estos eventos extremos. Dado el papel del fitoplancton como base de la red alimentaria marina, los cambios en él podrían resonar en todo el ecosistema ártico.
En experimentos de incubación en la estación AWIPEV en Svalbard, los investigadores permitieron que comunidades naturales de fitoplancton del cercano fiordo Kongsfjorden crecieran durante 20 días en diversas condiciones: temperaturas normales y elevadas pero constantes (2°C, 6°C, 9°C).
A modo de comparación, sometieron el fitoplancton a repetidas olas de calor de diferente intensidad (6°C, 9°C), cada una de las cuales duró cinco días con una fase de enfriamiento de tres días a la temperatura media estacional (2°C) en el medio. Se recolectaron diferentes tipos de muestras a intervalos definidos para caracterizar las respuestas fisiológicas y cualquier posible cambio de especie.
Imagen: Klara Wolf en el experimento de fitoplancton en Ny Ålesund, Svalbard. Crédito: Alfred-Wegener-Institut/René Bürgi
"A temperaturas estables, incluso un aumento extremo de +7°C condujo a un acelerado crecimiento y a una mayor productividad, con cambios sorprendentemente pequeños en la composición de las especies, incluso en cuestión de semanas", dice Wolf sobre los resultados de los experimentos.
"Por el contrario, los efectos de las olas de calor son considerablemente más complejos y no siguen el mismo patrón. Esto implica que nuestro conocimiento sobre los aumentos constantes de temperatura no se puede aplicar fácilmente a estas fases cálidas de corta duración, que normalmente sólo duran unos pocos días".
Aparentemente, una de las razones de la diferencia es que no sólo la exposición a mayores temperaturas tiene un impacto importante en la productividad, sino también y especialmente las fases de enfriamiento después o entre olas de calor, y se sabe muy poco sobre estos efectos.
"Apenas estamos comenzando a adquirir una comprensión mecanicista de cómo las olas de calor pueden afectar las regiones polares", dice el biólogo Rost del AWI. "Nuestro estudio representa un primer paso importante y muestra qué aspectos de las olas de calor y qué procesos relacionados con el fitoplancton debemos examinar más de cerca. Además, nuestro estudio muestra que lo que sabemos sobre los procesos y efectos de temperaturas cada vez más altas no se puede aplicar simplemente uno a uno".
Imagen: El biólogo del AWI, Prof. Dr. Björn Rost, está tomando muestras y diluyendo muestras de agua de algas del Kongsfjord. Las muestras se utilizarán para medir la concentración de nutrientes e investigar la química relacionada con el carbono. Crédito: Alfred-Wegener-Institut / Paolo Verzone
De hecho, los escenarios que involucran temperaturas fluctuantes pueden producir una amplia gama de efectos, razón por la cual predecir sus implicaciones es más complicado que para el calentamiento continuo.
En consecuencia, para desarrollar mejores proyecciones y modelos sobre cómo cambiarán la producción primaria y el ecosistema ártico en respuesta al cambio climático, no será suficiente investigar los efectos de las temperaturas medias. Es necesario prestar más atención a los efectos de las fluctuaciones de temperatura. Si bien el calentamiento estable hasta una determinada temperatura aumenta la productividad, algunas olas de calor pueden disminuirla, mientras que otras la aumentan.
Por lo tanto, es esencial comprender mejor los efectos de las temperaturas variables, especialmente las fases de enfriamiento, para mejorar las previsiones sobre posibles cambios en la biodiversidad. Las investigaciones sobre el fitoplancton son cruciales, ya que los cambios en la base de la red alimentaria pueden afectar a todos los niveles tróficos superiores, hasta llegar a las pesquerías.
La investigación se ha publicado en la revista Science Advances: Heatwave responses of Arctic phytoplankton communities are driven by combined impacts of warming and cooling
