A finales de la primavera de 2015, la costa oeste de América del Norte experimentó una de las floraciones de algas más tóxicas registradas. La floración afectó a la vida silvestre, incluyendo anchoas, aves marinas, y leones marinos, y condujo al cierre de pesquerías comerciales desde California hasta Washington. Los científicos descubrieron rápidamente que la floración consistía en diatomeas del género Pseudo-nitzschia , pero no pudieron decir por qué estas algas se habían vuelto tan tóxicas. Un nuevo artículo en Cartas de investigación geofísica muestra que, al menos en la bahía de Monterey, las diatomeas en esta floración se volvieron particularmente tóxicas debido a una proporción inusualmente baja de silicato a nitrato en las aguas de la bahía.

Algunas especies de Pseudo-nitzschia las diatomeas producen una potente neurotoxina llamada ácido domoico, que puede causar convulsiones y muerte en mamíferos. Floraciones anteriores de estas diatomeas en 1991 y 1998 enfermaron y mataron a numerosas aves marinas y leones marinos en la Bahía de Monterey. Sin embargo, los investigadores todavía están tratando de averiguar por qué algunas floraciones de Pseudo-nitzschia son más tóxicas que otras.

El 2015 Pseudo-nitzschia bloom coincidió con un experimento de biología a gran escala en la Bahía de Monterey llamado Ecología y Oceanografía de Floraciones de Algas Nocivas (ECOHAB). Durante este experimento, científicos de MBARI, la Universidad de California en Santa Cruz, Laboratorios marinos Moss Landing, y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica midió las condiciones oceanográficas, así como las concentraciones de Pseudo-nitzschia y ácido domoico en toda la Bahía de Monterey.

Durante el experimento ECOHAB, el equipo de investigación envió robots submarinos que recorrían la bahía. Los sensores a bordo de los vehículos robóticos revelaron concentraciones extremadamente altas de sustancias tóxicas. Pseudo-nitzschia diatomeas que acechan debajo de la superficie. Los investigadores también anclaron dos instrumentos robóticos de biología molecular (procesadores de muestras ambientales, o ESP) cerca de los extremos norte y sur de la bahía. Los ESP confirmaron que la floración consistió principalmente en una especie particularmente tóxica, Pseudo-nitzschia australis, y que estas diatomeas contenían concentraciones inusualmente altas de ácido domoico. El resultado fue una combinación mortal:densas poblaciones de diatomeas particularmente tóxicas.

John Ryan, oceanógrafo del MBARI y autor principal del artículo reciente, quería saber qué factores afectaron el crecimiento y la toxicidad de la floración de 2015 en la Bahía de Monterey. Trabajando con el equipo de ECOHAB, examinó las condiciones físicas y químicas que condujeron a la floración de 2015, y comparó estos datos con las condiciones medidas durante años anteriores.

Ryan consideró primero la posibilidad de que las aguas oceánicas inusualmente cálidas pudieran haber jugado un papel en la floración. De 2014 a 2016, el agua de la superficie en el Pacífico nororiental fue mucho más cálida de lo habitual, un fenómeno conocido como la "mancha cálida". Pero después de comparar las condiciones de 2015 con los datos históricos, Ryan descubrió que las aguas de la bahía de Monterey no eran inusualmente cálidas durante la floración. El agua tibia afectó a la bahía antes y después de la floración, pero durante la primavera de 2015 las aguas se enfriaron por afloramientos locales.

La surgencia ocurre cuando los fuertes vientos del noroeste alejan el agua de la superficie de la costa, permitiendo frio, aguas profundas, rico en nitratos, silicato, y otros nutrientes, para subir a la superficie del mar. Debido a que estos nutrientes actúan como fertilizantes para las algas marinas, Los eventos de afloramiento a menudo conducen a floraciones de diatomeas. La surgencia es común alrededor de la bahía de Monterey durante la primavera.

Durante la primavera de 2015, un evento de surgencia muy fuerte a finales de marzo inició la Pseudo-nitzschia florecer. A esto le siguieron varios eventos más leves que rejuvenecieron las poblaciones de diatomeas al tiempo que permitieron que las algas a la deriva persistieran y se acumularan dentro de la bahía. Estos factores físicos ayudaron a explicar las densas concentraciones de algas dentro de la bahía, pero no explicaron por qué estas algas contenían tanto ácido domoico.

Luego, Ryan y sus colegas observaron la química de la bahía, centrándose en las concentraciones de dos nutrientes clave:nitrato y silicato. Las diatomeas necesitan nitrato para una amplia variedad de procesos bioquímicos, incluida la producción de ácido domoico. Necesitan silicato para crecer y reproducirse.

Los investigadores de MBARI han estado midiendo nitratos y silicatos en la Bahía de Monterey casi todos los meses durante los últimos 24 años. Examinando este conjunto de datos único, Ryan descubrió que, en condiciones normales de primavera en la bahía de Monterey, el silicato es más abundante que el nitrato. Sin embargo, en los meses previos y durante la floración de primavera de 2015, había más nitratos que silicatos en las aguas de la bahía. De hecho, en la cima de la Pseudo-nitzschia florecer en mayo, esencialmente no quedaba silicato en el agua (presumiblemente las diatomeas lo habían consumido todo), pero aún quedaba algo de nitrato.

Volviendo a la literatura científica, los investigadores encontraron estudios de laboratorio y de campo que mostraban que Pseudo-nitzschia las diatomeas pueden volverse más tóxicas si se les acaba el silicato pero aún tienen nitrato disponible. Bajo estas condiciones, las diatomeas no pueden reproducirse rápidamente, pero aún pueden producir ácido domoico. Las diatomeas se reproducen partiéndose por la mitad, por lo que cualquier ácido domoico en una célula madre se divide entre las dos células hijas. Pero cuando bajas proporciones de silicato a nitrato dan como resultado una reproducción menos frecuente, El ácido domoico puede concentrarse en diatomeas individuales.

Los investigadores concluyeron que las poblaciones extraordinariamente altas de Pseudo-nitzschia en 2015 se relacionaron con la fuerza y ​​el momento de los eventos de surgencia. Pero las concentraciones extremadamente altas de ácido domoico probablemente fueron causadas por una química oceánica inusual, específicamente una baja proporción de silicato a nitrato en las aguas de la bahía.

Debido a que la química inusual de las aguas de la bahía coincidió con el calentamiento a gran escala del Pacífico nororiental, los investigadores sospechan que puede haber un vínculo entre los dos fenómenos. Sin embargo, no tienen suficientes datos sobre la química del océano fuera de la Bahía de Monterey para desarrollar esta conexión.

Reflexionando sobre el artículo reciente, Ryan dijo, "Una de las conclusiones de esta investigación es que necesitamos buenos datos químicos y físicos para comprender y predecir la proliferación de algas nocivas. En este caso, el silicato de nutrientes parecía ser el factor clave. Sin embargo, otros nutrientes, como urea (en aguas residuales), también puede influir en la toxicidad de estas algas. Esperamos aplicar nuestras nuevas tecnologías para monitorear biológicos, físico, y condiciones químicas en el océano costero. Esto nos ayudará a comprender y eventualmente predecir cuándo y dónde es probable que ocurran las floraciones de algas nocivas ".