El cambio climático favorecerá al mixoplancton sobre el fitoplancton puramente fotosintético
El plancton (pequeños organismos que están presentes en agua salada y dulce) representa aproximadamente la mitad de la fotosíntesis del planeta. Pero lo que los científicos han asumido durante muchos años como plancton vegetal (fitoplancton) pueden ser en realidad voraces depredadores.
En los lagos, el plancton se alimenta de bacterias unicelulares que a su vez son responsables de reciclar los nutrientes que mantienen en funcionamiento las redes alimentarias de los lagos.
Beatrix Beisner, profesora de Ecología Acuática en la Université du Québec à Montréal (UQAM), es una investigadora que estudia fitoplancton y zooplancton (plancton animal). En su laboratorio se centran en los factores que influyen en la biodiversidad y el funcionamiento de las comunidades de plancton, incluido el cambio climático y los contaminantes en los lagos.
Recientemente ha estado explorando la alimentación bacteriana por parte del fitoplancton, investigando cómo y cuándo lo hacen, y cómo diversas condiciones ambientales podrían afectar su actividad.
Transformadores de energía
El fitoplancton está compuesto principalmente por organismos microscópicos unicelulares llamados protozoos (o protistas). Esto se refiere a su identificación inicial como animales primitivos (el sufijo -zoa tiene la misma raíz que zoo) porque, aunque son pequeños, suelen ser muy móviles. Muchos de ellos pueden nadar, a veces a gran velocidad, utilizando largos pelos en forma de látigo llamados flagelos.
Imagen: El fitoplancton está compuesto principalmente por organismos microscópicos unicelulares llamados protozoos. (Shutterstock)
El fitoplancton se identificó inicialmente como protozoos no parásitos de vida libre que obtenían energía a través de la fotosíntesis. Utilizan maquinaria celular especializada llamada cloroplastos que les permite convertir la energía luminosa en glucosa utilizando agua y dióxido de carbono, al igual que las plantas terrestres.
El fitoplancton libera oxígeno en este proceso y es una importante razón por la que la Tierra tiene una atmósfera respirable.
Mediante la fotosíntesis, el fitoplancton en lagos y océanos es una parte importante de la batalla contra el cambio climático, ya que esta llamada "producción primaria" reduce el dióxido de carbono en la atmósfera.
Para realizar la fotosíntesis, el fitoplancton también necesita nutrientes como nitrógeno y fósforo. Estos son los componentes principales de los fertilizantes utilizados en agricultura y jardines, y son esenciales para el fitoplancton. Estos nutrientes pueden faltar en los lagos, especialmente en los más prístinos.
También puede haber falta de luz para la fotosíntesis del fitoplancton que vive en las profundidades de los lagos. En ambos casos, parece que algunas especies de fitoplancton pueden pasar a depredar a otros organismos como fuente de alimento.
Plantas depredadoras
Además de funcionar como plantas, muchas especies de fitoplancton pueden ser depredadoras; los ecologistas se refieren a estos tipos de fitoplancton como mixoplancton.
Esto proviene del nombre más largo de "fitoplancton mixotrófico", lo que significa que consumen recursos de forma mixta: en este caso, mediante la fotosíntesis (fotoautotrofia) y consumiendo bacterias (heterotrofia).
El mixoplancton consume bacterias mediante un proceso llamado fagocitosis. Modifican su membrana celular para envolver completamente a la bacteria presa, encerrándola dentro de la célula.
Luego, este paquete se pellizca dentro de la célula, formando un saco que funciona como un pequeño estómago, aumentando la acidez para digerir la bacteria. La presa representa un paquete cargado de nutrientes que el fitoplancton no podría obtener de otro modo del entorno del lago.
Una propuesta reciente sugiere que el mixoplancton puede "cultivar" bacterias. Uno de los compuestos más esenciales de los que dependen las bacterias para su crecimiento es el carbono. Pero parecen preferir el carbono que se libera en forma orgánica altamente disuelta durante la fotosíntesis del fitoplancton.
Por lo tanto, mientras realiza la fotosíntesis, el mixoplancton libera carbono que ayuda a que las bacterias cercanas crezcan mejor. Pero cuando la actividad fotosintética está limitada (por la luz o los nutrientes), este mismo fitoplancton mixotrófico puede recolectar las bacterias cultivadas cercanas para seguir creciendo.
Imagen derecha: Mixoplancton bajo un microscopio: el ADN del fitoplancton se ha teñido de azul, el cloroplasto fotosintético de rojo y las bacterias consumidas dentro del mixoplancton de verde. (T. Charpentier), CC BY
Estrategias duales
Los ecólogos acuáticos sospechan que la estrategia del mixoplancton se ve favorecida principalmente cuando la luz o los nutrientes son limitados, pero las investigaciones muestran que el mixoplancton puede consumir presas a temperaturas más altas.
Ha resultado difícil estudiar qué estrategia utiliza un mixoplancton en cualquier conjunto de condiciones ambientales en la naturaleza. Los métodos existentes son difíciles de implementar y, dado que no existe un gen claro asociado con el consumo de bacterias, tampoco podemos identificar esta actividad con análisis genómicos.
Un enfoque que han adoptado en el laboratorio de Beisner ha sido identificar en qué lagos esperan ver el mixoplancton como más dominante. Sin embargo, uno de sus estudios ha mostrado recientemente resultados contrarios a las expectativas del modelo: hay más mixoplancton en lagos con altos niveles de nutrientes.
"Por lo tanto, debemos comenzar a medir qué estrategia está utilizando realmente el mixoplancton y en qué condiciones. Podemos utilizar experimentos de ingestión, añadiendo bacterias que han sido marcadas con un tinte fluorescente en comunidades de fitoplancton aisladas. Estas bacterias pueden rastrearse hasta las células del mixoplancton e identificarse con instrumentos especializados" dice Beisner.
"También podemos utilizar tintes fluorescentes que se unen al ADN bacteriano dentro de las células de mixoplancton. Con estos enfoques, intentamos comprender mejor bajo qué condiciones el mixoplancton elegirá qué estrategia de alimentación".
Acelerando el cambio climático
Ahora tenemos razones para creer que las temperaturas más altas asociadas con el cambio climático favorecerán al mixoplancton sobre el fitoplancton puramente fotosintético. En general, tal cambio inclinaría la balanza en detrimento del fitoplancton, que reduce el CO2 en nuestra atmósfera, y contribuiría potencialmente con más CO2 a la atmósfera.
Este es otro posible ciclo de retroalimentación que podría resultar de enormes cambios en la biosfera de la Tierra, un cambio que ayudaría a acelerar aún más el cambio climático. El comportamiento alimentario aparentemente intrascendente de estos diminutos microbios en lagos y océanos podría tener consecuencias globales.
La investigación se ha publicado en el Journal of Plankton Research: Nutrient availability is the main driver of nanophytoplankton phago-mixotrophy in North American lake surface waters
