Los cambios ambientales graduales debidos a la eutrofización y el calentamiento global pueden provocar un rápido agotamiento de los niveles de oxígeno en los lagos y las aguas costeras. Un nuevo estudio dirigido por los profesores Jef Huisman y Gerard Muyzer de la Universidad de Amsterdam (UvA) muestra que los microorganismos juegan un papel clave en estos desastrosos cambios de régimen. Los hallazgos de los investigadores se publicaron en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 6 de octubre.
Los cambios de régimen son abruptos, cambios grandes y persistentes en la estructura y función de los ecosistemas provocados por cambios graduales en las condiciones ambientales. Se han descrito cambios de régimen para una gran variedad de ecosistemas. Un tipo de cambio de régimen puede ocurrir en lagos y aguas costeras cuando un rápido agotamiento de la concentración de oxígeno disuelto conduce a una falta de oxígeno. que es perjudicial para la mayoría de los organismos acuáticos. Aunque este fenómeno es bien conocido, Los mecanismos subyacentes que causan la transición de condiciones óxicas a anóxicas no se comprenden completamente.
Científicos de la UvA y la Universidad de Edimburgo desarrollaron un modelo matemático para investigar las interacciones entre la composición de las especies microbianas y la concentración de oxígeno disuelto. Descubrieron que los lagos pueden estar en dos estados estables alternativos:uno en el que el lago es rico en oxígeno, y otro en el que le falta oxígeno. Las transiciones del estado óxico al anóxico se producen en forma de cambio de régimen. "Cuando la entrada de oxígeno se reduce gradualmente, Al principio, las cianobacterias y algas productoras de oxígeno aún persisten y el lago permanece en el estado óxico, "explica el primer autor Tim Bush." Por debajo de un umbral crítico, sin embargo, Las bacterias reductoras de sulfato y las bacterias fotosintéticas de azufre se hacen cargo. Estos provocan un aumento de las concentraciones de sulfuro, que luego mata las cianobacterias y rápidamente cambia el lago de un estado óxico a uno anóxico ".
Una de las implicaciones de este cambio de régimen es que no es fácil volver a condiciones ricas en oxígeno. El sistema muestra histéresis. Una vez que el agua se haya vuelto anóxica, Las altas concentraciones de sulfuro mantenidas por las bacterias anaeróbicas del azufre estabilizan las condiciones anóxicas. Como resultado, volver a las condiciones óxicas anteriores requiere una entrada de oxígeno mucho mayor que la que originalmente llevó al sistema a su estado anóxico.
Los investigadores monitorearon un pequeño lago con anoxia estacional en las capas de agua más profundas para investigar estas predicciones del modelo. El lago mostró histéresis en la transición entre condiciones óxicas y anóxicas, con cambios en la composición de la comunidad microbiana de acuerdo con las predicciones del modelo. Se han observado fenómenos similares en aguas costeras eutrofizadas, donde las condiciones anóxicas y las altas concentraciones de sulfuro han llevado a la mortalidad masiva de peces, moluscos y muchas otras especies. Los autores indican que probablemente se hayan producido cambios similares de régimen óxico-anóxico a escala global en el pasado geológico de la Tierra. cuando vastas áreas del océano se agotaron en oxígeno durante períodos de calentamiento global y altas concentraciones de CO2 atmosférico. Según los profesores Huisman y Muyzer, varios aspectos aún no se comprenden completamente o no se pueden cuantificar en detalle. Sin embargo, Estos resultados proporcionan una advertencia de que la eutrofización y el calentamiento continuos de los lagos y mares pueden llevar a estos ecosistemas más allá de un punto crítico de inflexión. provocando transiciones rápidas de condiciones óxicas a anóxicas que no se revierten fácilmente.
