Diminutos microambientes en el océano contienen pistas sobre el ciclo global del nitrógeno

Inicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivado
 

ciclo del nitrógeno en el océano

Nicho global de metabolismos anaeróbicos marinos expandido por microambientes de partículas

El nitrógeno es esencial para la vida marina y los ciclos en todo el océano en un sistema delicadamente equilibrado. Los organismos vivos, especialmente las plantas marinas llamadas fitoplancton, requieren nitrógeno en procesos como la fotosíntesis. A su vez, el crecimiento del fitoplancton absorbe dióxido de carbono de la atmósfera y ayuda a regular el clima global.

De acuerdo con una nueva investigación de Thomas Weber, profesor asistente de Ciencias de la Tierra y el medio ambiente en la Universidad de Rochester, pequeños microambientes en las profundidades del océano pueden tener claves clave para el ciclo global del nitrógeno en el agua de mar.

En un artículo publicado en Nature Geoscience, Weber y su coautor Daniele Bianchi, profesor asistente de ciencias atmosféricas y oceánicas en UCLA, muestran que en estos microambientes existen pequeños microbios que eliminan el nitrógeno del agua y están más extendidos de lo que se pensaba. Usando estos datos, desarrollaron un modelo de computadora que cambia la manera en que pensamos sobre el ciclo del nitrógeno marino.

"La comprensión previa del ciclo del nitrógeno era que se pierde el nitrógeno del océano solo en tres regiones donde el oxígeno es escaso. Si quisiéramos predecir cómo respondería al cambio climático el ciclo del nitrógeno, todo lo que tendríamos que hacer era predecir cómo se expandirían o contraerían estas tres regiones de bajo oxígeno", dice Weber. "Nuestro estudio cambia esa imagen al mostrar que la pérdida de nitrógeno está realmente sucediendo en regiones mucho más grandes, y tenemos que pensar en cómo está cambiando el océano en su conjunto".

La mayoría de los organismos marinos "aspiran" o respiran usando oxígeno. Cuando el oxígeno no está presente en el agua de mar, los microbios en su lugar respiran utilizando otros compuestos como el nitrato, una forma de nitrógeno. "Esto tiene el efecto neto de eliminar el nitrógeno del océano", dice Weber.

zonas muertas del océanoLos investigadores creían anteriormente que los microbios anaeróbicos (pequeños microorganismos y bacterias que no necesitan oxígeno para respirar) solo se encontraban en las profundidades del océano con niveles de oxígeno excepcionalmente bajos; particularmente, tres regiones conocidas como "zonas muertas".

Weber y Bianchi han desarrollado un modelo informático que tiene en cuenta los nuevos datos genéticos recopilados de los microbios oceánicos. Los datos indican que los microbios anaeróbicos existen no solo en áreas de agua no oxigenada, sino que de alguna manera prosperan en áreas del océano donde hay oxígeno. El nitrógeno, por lo tanto, puede perderse en gran parte del océano, no solo en áreas donde el oxígeno es escaso.

"Una de las mayores revoluciones en la oceanografía en los últimos años ha sido la revolución genómica", dice Weber. "Los oceanógrafos han podido medir todos los genes presentes en el agua de mar". Uno de sus descubrimientos fue que los genes que permiten la respiración anaeróbica no solo se encuentran en las tres regiones; los genes se han encontrado mucho más extendidos en todo el océano.

Siempre que haya oxígeno disponible, no debería haber organismos que respiren de forma anaeróbica, dice Weber. "Deben ser superados por las cosas que usan oxígeno, porque esa es una forma mucho más eficiente de respirar".

¿Entonces, cómo sobreviven estos organismos anaeróbicos en áreas donde el oxígeno está presente?

Weber y Bianchi encontraron que existen pequeños "microambientes" agotados de oxígeno en las profundidades oceánicas en la "nieve marina" rica en materia orgánica, partículas de materia orgánica, como células muertas de plancton y heces de zooplancton, pegadas entre sí. Los microbios obtienen energía al comer la materia orgánica y usar oxígeno para respirar. Si la respiración es lo suficientemente intensa dentro de las partículas, todo el oxígeno puede agotarse y los microbios cambiarán para respirar utilizando compuestos además del oxígeno.

nitrógeno en el agua de mar

"Sugerimos que los microbios anaeróbicos pueden prosperar en grandes extensiones del océano oxigenado, dentro de la 'nieve marina' orgánica que se hunde", dice Bianchi. "Esto cambia la forma en que pensamos sobre el ciclo del nitrógeno y, en términos más generales, el metabolismo anaeróbico en el océano, y sugiere que ambos podrían responder al cambio climático de maneras que desafíen nuestra comprensión actual".

El calentamiento global hace que suban las temperaturas del océano, lo que resulta en una mayor pérdida de oxígeno, lo que puede afectar el presupuesto de nitrógeno en todo el mundo. Cuando los humanos perturban una parte del sistema, puede tener efectos inesperados. Pero los modelos de computadora pueden ayudar a predecir mejor estas consecuencias.

"El calentamiento del océano está ocurriendo debido a las emisiones de dióxido de carbono humano, que calientan a la Tierra como un todo", dice Weber. "Indirectamente, esto altera el contenido de oxígeno y nitrógeno del océano. Eventualmente, se ve afectado el crecimiento del fitoplancton marino y su capacidad de absorber dióxido de carbono, lo que luego se retroalimenta con el cambio climático. Nuestro nuevo trabajo y otros esfuerzos de modelado nos ayudarán a planificar mejor estas consecuencias".

Artículo científico: Global niche of marine anaerobic metabolisms expanded by particle microenvironments

Ya que estás aquí...

... tenemos un pequeño favor que pedirte. Más personas que nunca están leyendo Vista al Mar pero muchas menos lo están pagando. Y los ingresos por publicidad en los medios están cayendo rápidamente. Así que puedes ver por qué necesitamos pedir tu ayuda. El periodismo divulgador independiente de Vista al Mar toma mucho tiempo, dinero y trabajo duro para producir contenidos. Pero lo hacemos porque creemos que nuestra perspectiva es importante, y porque también podría ser tu perspectiva.

Si todo el que lee nuestros artículos, que le gustan, ayudase a pagar por ello, nuestro futuro sería mucho más seguro. Gracias.

Hacer una donación a Vista al Mar