Un sensor espacial que puede "ver" a través de la niebla, las nubes y la oscuridad han dado a los científicos su primera mirada continua a los ciclos de auge y caída que impulsan las comunidades de plancton polar.

El conjunto de imágenes de una década revela que los ciclos del fitoplancton están más vinculados a la relación push-pull entre ellos y sus depredadores de lo que se pensaba inicialmente. según un estudio publicado hoy en la revista Naturaleza Geociencia .

El fitoplancton es la base de la red alimentaria del océano. Pesquerías comerciales, los mamíferos marinos y las aves dependen de las flores, dijo el autor principal del estudio, Michael Behrenfeld, un experto en plancton marino en la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Estatal de Oregon.

"Es muy importante para nosotros comprender qué controla estos ciclos de auge y caída y cómo podrían cambiar en el futuro, "Behrenfeld dijo:"porque la dinámica de las comunidades de plancton tiene implicaciones para todos los demás organismos de la red".

El fitoplancton también influye en el ciclo del carbono de la Tierra. A través de la fotosíntesis, absorben una gran cantidad de dióxido de carbono cerca de la superficie del océano. Ese, Sucesivamente, permite que el dióxido de carbono de la atmósfera entre al océano.

El instrumento LIDAR montado en satélite, apodado nube-aerosol Lidar con polarización ortogonal, o CALIOP, utiliza un rayo láser para mapear la superficie del océano y el subsuelo inmediato. CALIOP monitoreó el plancton en las aguas de los océanos Ártico y Antártico de 2006 a 2015.

Las medidas de CALIOP revelan que, a medida que se acelera el crecimiento del fitoplancton, las flores pueden superar a los organismos que se alimentan de ellas. Tan pronto como esa aceleración se detenga, sin embargo, los organismos depredadores se ponen al día y la floración termina.

Imagina dos pelotas de goma, una roja, uno verde, conectado por una goma elástica, Dijo Behrenfeld.

"Toma la bola verde, que representa el fitoplancton, y golpéala con una paleta, ", dijo." Mientras la bola verde se acelere, la goma elástica se estirará, y la bola roja, que representa todas las cosas que comen o matan al fitoplancton, no alcanzará a la bola verde. Pero tan pronto como la bola verde deja de acelerar, la tensión en la banda elástica atraerá esa bola roja hacia ella, y la bola roja se pone al día ".

Este descubrimiento, él dijo, va en contra de la creencia común de que las floraciones comienzan cuando las tasas de crecimiento del fitoplancton alcanzan una tasa umbral, y luego detenerse cuando las tasas de crecimiento se derrumben.

En lugar de, las floraciones comienzan cuando las tasas de crecimiento son extremadamente lentas, y luego se detiene cuando el crecimiento del fitoplancton está en su máximo pero la aceleración de la floración ha alcanzado su punto máximo. Solo entonces los organismos depredadores se ponen al día y la floración termina.

El estudio también revela que, en aguas árticas, Los cambios de año en año en este constante tira y afloja entre depredador y presa ha sido el principal impulsor del cambio durante los últimos 10 años. La situación es diferente en el océano austral alrededor de la Antártida, donde los cambios en la capa de hielo prevalecieron más.

"El mensaje para llevar a casa, "Behrenfeld dijo:"es eso, si queremos entender la producción de los sistemas polares en su conjunto, tenemos que centrarnos tanto en los cambios en la capa de hielo como en los cambios en los ecosistemas que regulan este delicado equilibrio entre depredadores y presas ".

Las capacidades de LIDAR basado en el espacio, él dijo, abra la puerta a mediciones aún más detalladas de las comunidades de plancton. Por ejemplo, el instrumento CALIOP, bueno como es, fue diseñado para tomar medidas de la atmósfera y no tiene la resolución necesaria para capturar información detallada debajo de la superficie del océano.

Un instrumento de mayor resolución, que ahora se está desarrollando en la NASA pero aún no se ha implementado en un satélite, podría recolectar muestras del subsuelo a profundidades finamente espaciadas a medida que el pulso láser penetra a través de la columna de agua, permitiendo a los científicos ver la estructura vertical de las floraciones de plancton. Eso revelaría más sobre cómo el plancton está siendo influenciado por las corrientes oceánicas y sus otras propiedades físicas, Dijo Behrenfeld.

El instrumento también podría determinar qué fracción de la señal proviene de la dispersión de la luz frente a la absorción de la luz.

"Podemos utilizar la información de dispersión para cuantificar la concentración de plancton, y podemos usar la absorción para decir algo sobre la fisiología del plancton; en otras palabras, la salud de las células, "dijo Behrenfeld.

El sensor CALIOP está montado en el satélite CALIPSO (Observación por satélite de Nube-Aerosol Lidar e Infrarrojos Pathfinder), propiedad conjunta de la NASA y la agencia espacial de Francia. Otras instituciones participantes incluyen la Universidad de Maine, la Universidad de California y la Universidad de Princeton.