Cuando ciertos tipos de algas se acumulan en la superficie del océano en grandes cantidades, transforman grandes franjas de agua en un color marrón rojizo, atrayendo la atención por buenas y malas razones.

Frente a la costa del sur de California estos eventos, conocido como "mareas rojas, "puede producir impresionantes espectáculos de luces nocturnas iluminando las olas rompientes y creando misteriosos senderos azules detrás de los peces de surf. Sin embargo, en otras áreas, como en Florida y en los Grandes Lagos, estas floraciones pueden ser tóxicas, causando la muerte de peces, envenenamiento por mariscos, y desencadenando problemas respiratorios en humanos y mamíferos marinos.

Por mas de un siglo, Los científicos han estado tratando de comprender qué causa la formación de mareas rojas en áreas costeras aparentemente de la nada. Utilizando una técnica novedosa desarrollada por el Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego, el científico George Sugihara y sus colegas, ese misterio finalmente se está desentrañando.

Un equipo de investigación de Scripps dirigido por estudiantes analizó datos sobre el pigmento primario en las algas, la clorofila, así como las concentraciones de nutrientes y varios aspectos físicos del océano recolectados en Scripps Pier como parte de un programa de observación continua. dirigido por el profesor emérito de Scripps John McGowan, que es parte del Programa de Estaciones de Scripps Shore.

Cuando los datos ecológicos se introdujeron en los modelos sin ecuaciones de Sugihara, conocido como modelado dinámico empírico (EDM), los investigadores pudieron identificar patrones en la aparente aleatoriedad que pueden usarse para predecir las mareas rojas en el sur de California.

El nuevo estudio, para ser publicado en la revista Ecología y disponible en línea, encontró que las mareas rojas no son puramente aleatorias. Ofrece oportunidades para predecir estas floraciones de algas nocivas que no se podrían pronosticar utilizando métodos tradicionales de modelado ecológico.

"Las mareas rojas fueron un misterio durante tantos años porque estábamos mirando el ecosistema como si estuviera en equilibrio e inmutable y, por lo tanto, podía estudiarse una pieza a la vez, "dijo Sugihara, el Profesor Distinguido de Ciencias Naturales de la Cátedra McQuown y autor principal del estudio. "Era un misterio sólo porque lo estábamos viendo de la manera incorrecta. Buscar cosas que simplemente 'se correlacionen' con las mareas rojas fallará".

El método EDM se basa en la idea de que el ecosistema siempre está cambiando y debe estudiarse como un sistema completo y no como piezas separadas. El análisis de los ecosistemas de manera integral permitió a Sugihara y su equipo utilizar el archivo de datos de campo de 30 años para identificar los mecanismos que causan las mareas rojas.

"Incluso con grandes mejoras en la 'predicción de ecosistemas' durante las últimas décadas, sigue siendo un gran desafío para los científicos, "dijo Alan Tessier, subdirector de la División de Biología Ambiental de la National Science Foundation (NSF). "Esta investigación muestra que el desafío se está superando utilizando técnicas innovadoras que nos ofrecen información como cómo predecir las mareas rojas. Eso es importante para saber cuándo cerrar pesquerías y áreas de baño". y por la salud de los residentes que viven a lo largo de las aguas afectadas ".

"El enfoque nos permitió encontrar factores que se unen como una tormenta perfecta para producir una marea roja, ", dijo Sugihara." Estos factores incluyen tener una columna de agua estable y niveles bajos de nutrientes en las aguas superficiales ".

Con más mejoras en el modelo para incorporar observaciones en tiempo real, Sugihara y su equipo creen que estas floraciones de algas podrían predecirse como parte de un sistema de alerta temprana para futuros eventos de marea roja.

Además de las preocupaciones de salud pública, estas floraciones de algas causan problemas operativos en las plantas de energía y desalinización, y crear zonas sin oxígeno en el océano. La predicción avanzada de mareas rojas puede ayudar a proporcionar respuestas más proactivas a las repercusiones en la salud humana y animal. orientar las paradas temporales de las plantas desaladoras, y ayuda en la planificación de ejercicios de entrenamiento militar en aguas costeras.

"Esta investigación no hubiera sido posible sin las observaciones de series de tiempo del fitoplancton para validar los esfuerzos de modelado, "dijo David Garrison, director del programa de oceanografía biológica de NSF. "Los resultados son importantes para abordar problemas sociales como la proliferación de algas nocivas en las aguas costeras".