updated 6:04 PM CET, Dec 6, 2016

Plancton: Una cápsula de tiempo para la investigación científica

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foraminíferas

Las foraminíferas son una especie de plancton que han existido durante millones de años

Alguna de las preguntas más importantes que enfrenta la ciencia actual es cómo van a cambiar en el futuro el clima, los océanos y los ecosistemas de la Tierra. Para predecir lo que va a venir, los científicos tienen una visión a largo plazo de las condiciones ambientales del pasado para proporcionar el contexto, un punto de partida y tal vez incluso analogías para el futuro cambio global. Pero ¿cómo podemos aprender sobre el pasado lejano, cuando no tenemos registros hechos por el hombre?

Una solución innovadora: paleo proxies o características físicas y químicas conservadas en el registro fósil que contienen evidencia de antiguos ambientes. Entre las representaciones más comunes utilizadas para estudiar el clima prehistórico y las condiciones oceánicas están las foraminíferas, o "forams" para abreviar.

Las forams son una especie de plancton que han existido durante millones de años, que viven en una gran variedad de ambientes marinos. Sus conchas, generalmente de carbonato, registran la química del océano a medida que crecen. Esto significa que la información contenida en los depósitos fósiles de forams tiene el potencial de revelar durante ciertos períodos de tiempo cual era la temperatura de los océanos, la cantidad de hielo que había en la tierra, cómo estaban circulando los océanos y el grado de acidez del mar - que apunta directamente a la concentración de CO2 en la atmósfera.

Para utilizar forams fósiles como proxies, es necesario una comprensión precisa de las relaciones entre las conchas forams y los factores ambientales tales como la temperatura y la acidez. Ahí es donde entra Howie Spero y su programa de cultivo de foraminíferas.

foraminífera (Globigerinoides ruber)

En 1975, la National Science Foundation (NSF) financió dos investigadores al Lamont-Doherty Earth Observatory de la Universidad de Columbia para recoger y cultivar por primera vez foraminíferas vivas en el laboratorio. Spero se les unió como asistente de investigación en 1979, y continuó trabajando con foraminíferas vivas durante su investigación de doctorado. En 1989, recibió una beca de la NSF para llevar a cabo este trabajo en el Centro de Ciencias Marinas de Wrigley en Santa Catalina Island, California, y su grupo de investigación de la Universidad de California-Davis ha estado cultivando desde entonces forams con el apoyo de la NSF.

El cultivo en el laboratorio permite a Spero y su equipo manipular las condiciones físicas y químicas en las que crecen las forams y luego observar las relaciones entre esas condiciones y la composición química de los depósitos de forams. Las relaciones actuales observadas en el laboratorio se pueden usar para desarrollar una comprensión matemática más refinada de lo que indican las forams fósiles sobre los antiguos entornos. Esta práctica se conoce como "calibrar" las relaciones de paleo proxy.

fósiles de foraminíferas (Globotruncana falsostuarti)

Con los años, el programa de cultivo de forams ha dado lugar a una serie de avances de calibración que han ayudado a impulsar la investigación de paleo proxy a la vanguardia de la ciencia moderna. El primer "paleotermómetro" Mg/Ca, por ejemplo, - en el que se utiliza la relación entre el magnesio y el calcio en conchas fósiles de forams para calcular la temperatura del océano - fue desarrollado y calibrado por Spero y su equipo.

También se llevaron a cabo los primeros experimentos para determinar las relaciones entre los elementos traza en conchas de forams (por ejemplo, bario, cadmio, uranio, boro) y las condiciones oceánicas tales como salinidad, alcalinidad, pH y nutrientes. Y no sólo han desarrollado relaciones de paleo proxy en el laboratorio: También las han aplicado a los registros fósiles, que unen los cambios pasados en ambientes tropicales y subtropicales a los cambios en la circulación oceánica durante los ciclos glaciales y eventos de abrupto cambio climático.

¿Qué sigue para el programa de cultivo de forams? Sus proyectos más recientes incluyen la investigación de los mecanismos de la formación de la concha y el uso de nuevas técnicas para entender las variaciones químicas a escala extremadamente fina dentro de las conchas (en micras o milésimas de milímetro). Spero y su equipo también están expandiendo las herramientas de paleotermometría para incluir el uso de formas variantes de átomos de oxígeno (o de isótopos) en diferentes especies de foraminíferas.

Como su trabajo en foraminíferas actuales revela más sobre el pasado, esto puede revelar más sobre el estado actual del sistema océano-clima y lo que está por venir en el futuro.