Publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias y basándose en el trabajo de campo durante tres cruceros de investigación que abarcaron entre 2017 y 2019, el estudio se centra en las regiones subtropicales del mar Mediterráneo. Descubrió cómo algunos organismos microscópicos unicelulares que son demasiado livianos para hundirse más allá de los 100 metros aproximadamente, como el fitoplancton y las bacterias, terminan adentrándose más en el océano, donde no hay suficiente luz solar para que estos organismos fotosintéticos crezcan, vivan y coman. /P>

"Descubrimos que debido a que estos organismos son tan pequeños, pueden ser arrastrados por las corrientes oceánicas que luego los llevan a mayor profundidad que donde crecen", dijo Mara Freilich, profesora asistente en la División de Matemáticas Aplicadas y el Departamento de Ciencias de la Tierra y Medio Ambiente de la Universidad de Brown. y Ciencias Planetarias quien lanzó el trabajo como Ph.D. estudiante de un programa conjunto en el MIT y la Institución Oceanográfica Woods Hole. "A menudo es un viaje de ida para estos organismos, pero al realizar este viaje, desempeñan un papel fundamental al conectar diferentes partes del océano".

Freilich realizó la investigación durante su doctorado. con Amala Mahadevan, científica principal de Woods Hole, en estrecha colaboración con la científica principal del Laboratorio de Biología Marina Alexandra Z. Worden y su equipo.

Las corrientes que encontró el equipo se llaman intrusiones y, al arrastrar los pequeños organismos, ayudan a cambiar los tipos de alimentos disponibles en las capas más profundas del océano y, al mismo tiempo, transportan una cantidad significativa de carbono desde la superficie del agua. Esto ayuda a alimentar a otros organismos en la cadena alimentaria del océano y aumenta la complejidad del ecosistema a mayor profundidad, lo que influye en cómo funcionan la vida y la química bajo el agua.

En conjunto, el estudio desafía la comprensión convencional de cómo el carbono, que se convierte en materia orgánica mediante la fotosíntesis en la capa del océano iluminada por el sol, se transporta a las profundidades.

"La mayor parte de la fotosíntesis, mediante la cual la luz se convierte en carbono orgánico, una fuente de alimento para los organismos vivos, ocurre en los 50 metros superiores del océano, por lo que la pregunta siempre ha sido:¿Cómo llega el carbono que se fija a través de la fotosíntesis? las profundidades del océano?" dijo Freilich.

"Siempre se ha pensado que el hundimiento de partículas ricas en carbono es la única respuesta a esta pregunta. Pero lo que encontramos es que pequeños organismos unicelulares quedan atrapados en el flujo oceánico para formar intrusiones... Tales intrusiones son características importantes del océano subtropical:si bien se extienden decenas de kilómetros lateralmente, también descienden cientos de metros en vertical, trayendo consigo células y carbono. Este mecanismo no ha sido tenido en cuenta en estimaciones anteriores del transporte de carbono".

Los investigadores descubrieron que las intrusiones ocurren durante todo el año y se originan en áreas ricas en biomasa, incluso donde los organismos parecidos a las plantas se encuentran en sus concentraciones más altas. Anteriormente, se pensaba que las corrientes oceánicas solo transportaban carbono a las profundidades estacionalmente. Los investigadores sugieren que estas intrusiones están muy extendidas en los océanos subtropicales del mundo. Proporcionan conductos para el transporte continuo de carbono y oxígeno desde el océano iluminado por el sol hasta las profundidades.

"Observamos comunidades microbianas que se parecían a las comunidades microbianas de la superficie hasta 200 metros", dijo Freilich. "En otras regiones, pensamos que esto podría ser mucho más profundo. Para nuestra sorpresa, descubrimos que la mayoría de los microbios en las intrusiones eran bacterias que se alimentaban del carbono fijado por las células fotosintetizadoras. Esto demostró que la mayor parte de la biomasa transportada desde las capas iluminadas por el sol estaban compuestas de microbios no fotosintéticos."

En el marco de una colaboración entre Estados Unidos, España e Italia, los científicos realizaron tres viajes al océano Mediterráneo subtropical para realizar el estudio. Utilizaron herramientas especiales para medir propiedades como la temperatura del agua, la salinidad y la abundancia de pequeños organismos a diferentes profundidades. Los análisis, realizados en colaboración con la ecologista microbiana Alexandra Worden en el Laboratorio de Biología Marina, ayudaron a mostrar las diferencias entre las muestras de intrusión y las aguas de fondo.

Ver que las comunidades microbianas en las muestras de intrusión más profundas se parecían a las comunidades microbianas de la superficie demostró que estaban siendo transportadas a las profundidades. Los investigadores también utilizaron modelos informáticos para simular las corrientes oceánicas y revelar cómo se movían en el agua las comunidades de pequeñas plantas y bacterias.

"Con los sólidos datos del Mediterráneo que establecen este proceso de conductos tridimensionales como un mecanismo para llevar microbios de la superficie al océano oscuro en aguas cálidas, hemos podido ver rastros de exportación similar en las principales regiones de océano abierto", dijo Worden. .

Además de subrayar la importancia ecológica de las intrusiones en la configuración de la biodiversidad oceánica, el estudio también aborda cómo las intrusiones podrían verse afectadas por el cambio climático. Se cree que a medida que los océanos de la Tierra se calientan, la proporción de carbono en las células diminutas aumentará y el transporte en las intrusiones puede no verse tan afectado como otros mecanismos que transportan carbono a las profundidades. Las intrusiones cambian nuestra comprensión de cómo se mueve el carbono en el océano y podrían ayudar a regular el almacenamiento de carbono y la dinámica microbiana en las profundidades del océano.

"Hay mucho más por explorar ahora que hemos encontrado esto", dijo Freilich. "Lo siguiente es tomar lo que hemos aprendido aquí y determinar si podemos usarlo para predecir cómo los cambios en la composición de la comunidad microbiana afectarían el transporte de carbono y el ciclo global del carbono en un clima cambiante".