Microorganismos eliminan gran parte de este nitrógeno antropogénico mediante un proceso denominado desnitrificación
Las actividades humanas, como la agricultura, han incrementado drásticamente la entrada de nitrógeno en los mares costeros. Los microorganismos eliminan gran parte de este nitrógeno antropogénico de las arenas costeras mediante un proceso denominado desnitrificación.
La desnitrificación generalmente solo ocurre en ausencia de oxígeno. Sin embargo, las observaciones indican que también ocurre en arenas oxigenadas, mediante un mecanismo hasta ahora desconocido.
Científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, revelan ahora cómo sucede esto: grupos de microbios, distribuidos de manera desigual en la superficie de los granos de arena, consumen todo el oxígeno que los rodea, creando así microambientes anóxicos en los que otros microbios pueden llevar a cabo la desnitrificación.
Grandes efectos de diminutas estructuras
Los científicos utilizaron un método llamado imágenes microfluídicas, que les permitió visualizar la distribución diversa y desigual de los microbios y la dinámica del oxígeno en escalas extremadamente pequeñas.
"Decenas de miles de microorganismos viven en un solo grano de arena. Logramos distinguir colonias microbianas que consumen y producen oxígeno, ubicadas a micrómetros de distancia entre sí", explica Farooq Moin Jalaluddin, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina.
Imagen: Colonización de la arena por microorganismos. Izquierda: Granos de arena. Derecha: Los mismos granos de arena vistos al microscopio de fluorescencia. Cada punto verde representa un microorganismo teñido con fluorescencia en la superficie del grano de arena. Crédito: Farooq Moin Jalaluddin, Instituto Max Planck de Microbiología Marina.
Los científicos pudieron demostrar que algunos microbios consumen más oxígeno del que reabastece el agua intersticial circundante. Por lo tanto, se forman bolsas anóxicas en la superficie de los granos de arena. Estas, hasta ahora, han sido invisibles a las técnicas convencionales.
Sin embargo, sus efectos son dramáticos: "Nuestras estimaciones basadas en simulaciones de modelos muestran que la desnitrificación anaeróbica en estas bolsas anóxicas puede representar hasta un tercio de la desnitrificación total en arenas oxigenadas", dice Jalaluddin.
Importancia global como sumidero de nitrógeno antropogénico
Las arenas permeables cubren aproximadamente la mitad de las plataformas continentales de nuestro planeta, lo que las convierte en un hábitat muy importante en muchos aspectos. Por ello, los científicos del Max-Planck también calcularon la relevancia a escala global de esta nueva forma de eliminación de nitrógeno en las diminutas bolsas anóxicas de los granos de arena.
"Descubrimos que estos microambientes anóxicos podrían explicar hasta un tercio de la pérdida total de nitrógeno en las arenas de plataforma de silicato", afirma el coautor Soeren Ahmerkamp, quien actualmente trabaja en el Instituto Leibniz para la Investigación del Mar Báltico en Warnemünde. "En consecuencia, esta desnitrificación constituye un sumidero sustancial del nitrógeno antropogénico que entra en los océanos".
Los resultados se publican ahora en la revista Scientific Reports: Microenvironments on individual sand grains enhance nitrogen loss in coastal sediments
