Distribución global y resiliencia climática de los procariotas heterotróficos marinos
Los océanos del mundo albergan organismos microscópicos invisibles al ojo humano. Estas diminutas criaturas, conocidas como "procariotas", constituyen el 30% de la vida en los océanos del mundo.
Estos organismos desempeñan un importante papel en el mantenimiento del equilibrio de los océanos, pero una nueva investigación realizada por Ryan Heneghan, profesor de modelado ambiental y sus colegas de la Universidad Griffith, muestra que este equilibrio está en peligro.
Descubrieron que los procariotas son notablemente resistentes al cambio climático y, como resultado, podrían dominar cada vez más los ambientes marinos.
Esto podría reducir la disponibilidad de los peces de los que dependen los seres humanos para alimentarse y obstaculizar la capacidad del océano para absorber las emisiones de carbono.
Imagen: Un mayor predominio de los procariotas podría reducir la disponibilidad de los peces de los que dependen los humanos para alimentarse. Shutterstock
Un delicado equilibrio
Los procariotas incluyen tanto bacterias como arqueas, otro tipo de organismo unicelular.
Se cree que estos organismos son las formas de vida basadas en células más antiguas de la Tierra. Proliferan en todo el planeta, tanto en la tierra como en el agua, desde los trópicos hasta los polos.
Lo que les falta a los procariotas en tamaño lo compensan con una gran abundancia. A nivel global, existen alrededor de dos toneladas métricas de procariotas marinas por cada ser humano en el planeta. Desempeñan un papel crucial en las cadenas alimentarias del mundo, ayudando a satisfacer las necesidades de nutrientes de los peces que los humanos capturan y comen.
Los procariotas marinos crecen extremadamente rápido, un proceso que emite una gran cantidad de carbono. De hecho, los procariotas que viven a una profundidad oceánica de 200 metros producen alrededor de 20 mil millones de toneladas métricas de carbono al año: el doble que los humanos.
Esta enorme producción de carbono se equilibra con el fitoplancton, otro tipo de organismo microscópico que convierte la luz solar y el dióxido de carbono en energía mediante la fotosíntesis.
El fitoplancton y otros procesos oceánicos también absorben hasta un tercio del carbono que los seres humanos liberan a la atmósfera cada año, lo que ayuda a limitar el ritmo del calentamiento global.
La respuesta de los procariotas al calentamiento es fundamental para comprender cómo puede cambiar el delicado equilibrio de los océanos del mundo en un mundo más cálido. Este fue el objetivo de la investigación.
Imagen: Se cree que los procariotas son las formas de vida basadas en células más antiguas de la Tierra. En la imagen: ilustración en 3D de una bacteria marina. Shutterstock
Lo que descubrieron los científicos
Querían predecir cómo afectaría el cambio climático a la "biomasa", o peso global total, de los procariotas marinos. También querían examinar cómo afectaría a su producción de carbono.
Para ello, construyeron modelos informáticos que integraron décadas de observaciones de docenas de estudios científicos realizados en todos los océanos del mundo.
¿Qué han descubierto? Es probable que los procariotas sean los ganadores del cambio climático, en comparación con otras formas de vida marina.
Por cada grado de calentamiento del océano, su biomasa disminuirá aproximadamente un 1,5%. Esto es menos de la mitad de la disminución del 3% al 5% que se pronostica para el plancton, los peces y los mamíferos de mayor tamaño.
Esto significa que los ecosistemas marinos del futuro tendrán una biomasa total menor y estarán cada vez más dominados por procariotas. Esto podría desviar una mayor proporción de nutrientes y energía disponibles hacia los procariotas y no hacia los peces, lo que reduciría la oferta de pescado que comemos los humanos.
También descubrieron otro cambio importante. Por cada grado de calentamiento, prevén que los procariotas de los 200 metros superiores de los océanos del mundo producirían 800 millones de toneladas métricas adicionales de carbono por año. Esto equivale a las actuales emisiones de toda la Unión Europea (después de convertir el CO₂ en carbono).
Imagen: La biomasa de los procariotas disminuirá menos que la del plancton. Shutterstock
¿Qué significa todo esto?
Debido al cambio climático provocado por el hombre, se espera que los océanos de la Tierra se calienten entre 1°C y 3°C para fines de este siglo, a menos que la humanidad cambie de rumbo.
Si la cantidad de carbono producida por los procariotas aumenta como se predice, podría reducir la capacidad de los océanos para absorber las emisiones humanas, lo que significa que alcanzar emisiones netas cero a nivel global será aún más difícil.
Además, las actuales proyecciones de disminución de las poblaciones de peces a nivel mundial debido al cambio climático generalmente no consideran cómo el calentamiento puede reestructurar las redes alimentarias marinas al favorecer a los procariotas, lo que significa que es probable que sean subestimadas las disminuciones previstas.
La disminución de las poblaciones de peces representa un importante problema para el suministro mundial de alimentos, ya que los océanos son una importante fuente de proteínas para unos 3.000 millones de personas.
Imagen: Actividad metabólica global contemporánea de procariotas. Crédito: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50635-z
¿Qué debería ocurrir ahora?
El análisis es un paso importante para descubrir el papel cambiante de los procariotas marinos, pero aún quedan importantes incertidumbres.
El análisis se basa en observaciones existentes. El cambio climático ya está modificando las condiciones de los ecosistemas marinos de maneras que los modelos tal vez no hayan captado.
Tampoco se sabe con qué rapidez se adaptarán y evolucionarán los procariotas a nuevos entornos, pero las investigaciones existentes muestran que, en cuestión de semanas, las bacterias pueden desarrollar nuevas características que les faciliten la supervivencia [PDF].
Está claro que los científicos deben seguir mejorando su comprensión de los procariotas y cómo pueden verse afectados por el cambio climático.
La investigación ha sido publicada en Nature Communications: The global distribution and climate resilience of marine heterotrophic prokaryotes
