Un nuevo descubrimiento transforma nuestra comprensión del ciclo del carbono oceánico
Científicos han descubierto una inesperada fuente de alimento en las profundidades oceánicas que podría cambiar la forma en que los investigadores comprenden tanto los ecosistemas marinos como el ciclo del carbono de la Tierra. Un nuevo estudio de la Universidad del Sur de Dinamarca (SDU) sugiere que los microbios de las profundidades oceánicas no viven en un entorno tan pobre en nutrientes como se creía.
La investigación reveló que unas diminutas partículas en suspensión, conocidas como nieve marina, liberan carbono y nitrógeno disueltos al descender a las profundidades marinas. Estos nutrientes liberados se convierten en una inmediata fuente de alimento para los microbios que viven en el agua de mar circundante.
La presión de las profundidades oceánicas libera nutrientes ocultos
La nieve marina está compuesta por diminutos cúmulos de algas muertas, microbios y otros materiales orgánicos que flotan en el océano. Según el estudio, una vez que estas partículas alcanzan profundidades de entre 2 y 6 kilómetros, la enorme presión hidrostática comienza a expulsar la materia orgánica disuelta.
"La presión actúa casi como una exprimidora gigante", dice el primer autor del estudio, el biólogo y profesor asociado Peter Stief, de los centros de investigación Nordcee y del Centro Danés de Investigación Hadal. "Extrae los compuestos orgánicos disueltos de las partículas, y los microbios pueden utilizarlos inmediatamente".
Los investigadores estiman que la nieve marina que se hunde puede perder hasta el 50 % de su carbono original y entre el 58 % y el 63 % de su nitrógeno original durante su descenso por las profundidades oceánicas.
Este descubrimiento podría transformar nuestra comprensión del ciclo del carbono
Los resultados también tienen importantes implicaciones para el ciclo del carbono de la Tierra.
Los científicos han asumido durante mucho tiempo que gran parte del carbono transportado por la nieve marina termina enterrándose en los sedimentos profundos del océano. Sin embargo, si grandes cantidades de carbono se filtran antes de que las partículas alcancen el fondo marino, es posible que se almacene de forma permanente menos carbono en los sedimentos de lo que se creía anteriormente.
En cambio, gran parte de ese carbono disuelto permanece suspendido en las profundidades del océano, donde puede permanecer durante cientos o incluso miles de años antes de regresar gradualmente a la superficie oceánica y, finalmente, a la atmósfera.
En cambio, el carbono que queda enterrado en los sedimentos del fondo marino puede permanecer atrapado durante millones de años, acumulándose a lo largo de extensos periodos de tiempo. Gran parte del petróleo y el gas natural que se extrae hoy en día se formó mediante este proceso de enterramiento a largo plazo.
"Este proceso afecta a la cantidad de carbono que el océano puede almacenar y durante cuánto tiempo", dice Peter Stief, "Es relevante para comprender los procesos climáticos y para mejorar los futuros modelos".
Imagen: Esquema conceptual de la fuga de carbono orgánico disuelto (COD) inducida por la presión. En la superficie del océano, los productores primarios (p. ej., diatomeas) fijan el dióxido de carbono (CO2) transformándolo en carbono orgánico que sustenta la red trófica marina. Los organismos vivos y muertos representan el carbono orgánico particulado (COP), parte del cual se hunde en la columna de agua en forma de partículas de nieve marina.
Simulación de nieve marina bajo presión extrema
Para investigar el proceso, los investigadores recrearon nieve marina en el laboratorio utilizando diatomeas, algas microscópicas que se agrupan naturalmente al hundirse en el océano.
El equipo colocó estas partículas artificiales dentro de tanques de presión giratorios especialmente diseñados que mantenían la nieve marina en suspensión en lugar de permitir que se depositara en el fondo. Esta configuración permitió a los investigadores medir la cantidad de carbono y nitrógeno que se escapaba en condiciones similares a las que se encuentran en las profundidades del océano.
Sus experimentos demostraron que hasta la mitad del contenido de carbono de una partícula se escapaba durante el hundimiento. La mayor parte del material liberado consistía en proteínas y carbohidratos que los microbios de las profundidades oceánicas pueden consumir fácilmente.
Los microbios responden casi de inmediato
Los nutrientes filtrados impulsaron rápidamente el crecimiento microbiano.
En tan solo dos días, la abundancia bacteriana se multiplicó por 30, mientras que las tasas de respiración aumentaron drásticamente. Estos resultados indican que la materia orgánica disuelta liberada por la nieve marina proporciona una rápida y valiosa fuente de energía para los microbios que viven a grandes profundidades.
Los investigadores también observaron el mismo patrón de fugas en múltiples especies de diatomeas, lo que sugiere que este mecanismo probablemente esté muy extendido en todos los océanos del mundo.
Próxima parada: El océano Ártico
La siguiente fase de la investigación se trasladará del laboratorio al océano abierto.
El equipo planea buscar huellas moleculares de este proceso tanto en aguas superficiales como profundas durante una futura expedición al Ártico a bordo del buque de investigación alemán Polarstern. Detectar esas señales en la naturaleza ayudaría a confirmar que la fuga impulsada por la presión observada en el laboratorio se está produciendo en todo el océano profundo.
Los resultados se publicaron en Science Advances en el artículo titulado "Hydrostatic pressure induces strong leakage of dissolved organic matter from 'marine snow' particles".
