Las imágenes de satélite de las floraciones de fitoplancton en la superficie del océano a menudo deslumbran con sus diversos colores. sombras y formas. Pero el fitoplancton es más que simples acuarelas de la naturaleza:desempeñan un papel clave en el clima de la Tierra al eliminar el dióxido de carbono que atrapa el calor de la atmósfera a través de la fotosíntesis.

Sin embargo, una descripción detallada de lo que sucede con ese carbono (cuánto va en el interior de la Tierra y durante cuánto tiempo) ha acosado a los científicos durante décadas. Entonces, si bien los satélites de observación de la Tierra de la NASA pueden detectar la proliferación y la ubicación de estos organismos, Las implicaciones precisas de sus ciclos de vida y muerte en el clima aún se desconocen.

Para responder esas preguntas, esta semana, un gran equipo multidisciplinario de científicos navega 200 millas al oeste desde Seattle hacia el noreste del Océano Pacífico con robótica submarina avanzada y otros instrumentos en una campaña de un mes para investigar las vidas secretas de estos organismos parecidos a plantas y los animales que los comen.

La NASA y la National Science Foundation están financiando la campaña oceanográfica Exportación de Procesos en el Océano a partir de Teledetección (EXPORTS). Con más de 100 científicos y tripulación de casi 30 instituciones de investigación, EXPORTS es la primera campaña científica multidisciplinaria coordinada de este tipo para estudiar los caminos, destinos e impactos del ciclo del carbono del plancton microscópico y de otro tipo utilizando dos recipientes de investigación, una gama de plataformas robóticas submarinas e imágenes de satélite. El equipo trabajará desde los buques de investigación (R / V) Roger Revelle y Sally Ride, operado por la Institución Scripps de Oceanografía, Universidad de California, San Diego.

"La exploración continua del océano, sus ecosistemas y sus controles sobre el ciclo del carbono, como se observa con tecnologías avanzadas por EXPORTS, proporcionarán vistas sin precedentes del mundo invisible de la Tierra, "dijo Paula Bontempi, Científico del programa EXPORTS en la sede de la NASA, Washington. "Las preguntas científicas que el equipo está abordando realmente amplían la frontera de lo que la NASA puede hacer en la investigación oceánica óptica remota e in situ. El objetivo de la NASA es vincular los procesos oceánicos biológicos y biogeoquímicos con la información de las misiones satelitales de observación oceánica planificadas". extrapolando así los resultados de esta misión a escalas globales ".

El desafío al que se enfrenta EXPORTS requiere un equipo de expertos sumamente multidisciplinar. "Estoy asombrado de haber podido reunir a un equipo de verdaderos líderes en sus campos individuales con el único objetivo de comprender las interacciones entre la vida en el mar y el ciclo del carbono del océano, "dijo David Siegel, profesor de ciencias del mar en la Universidad de California, Santa Bárbara, y EXPORTACIONES líder científico. "El equipo tiene una diversidad de conocimientos sin precedentes, incluidos los físicos, ecologistas, geoquímicos, modeladores numéricos, y genómica, científicos de robótica y teledetección ".

La palabra "fitoplancton" viene del griego para "vagabundos de plantas"; El fitoplancton aprovecha la energía del Sol para transformar el carbono inorgánico disuelto en el océano en carbono orgánico, creando carbohidratos y material celular para la nutrición y la reproducción, y su movimiento está determinado en gran medida por la física del océano. incluyendo corrientes. Estos organismos son microscópicos, en su mayoría unicelulares, y multiplicar exponencialmente, duplicando su número en promedio todos los días.

Su abundancia y alta productividad hacen del fitoplancton una fuente de alimento ideal para pequeños animales llamados zooplancton. que significa "vagabundos animales" en griego. "Si tienes un millón de fitoplancton y zooplancton, come 500, 000 de ellos, el fitoplancton puede recuperarse rápidamente a un millón en un día, "dijo Tatiana Rynearson, oceanógrafo de la Escuela de Graduados en Oceanografía de la Universidad de Rhode Island y miembro del equipo de EXPORTACIONES. "El fitoplancton proporciona energía para todo el ecosistema porque pueden reponer sus poblaciones rápidamente".

Como el fitoplancton, el zooplancton son diversas en especies. Algunos son unicelulares y microscópicos (microzooplancton), mientras otros, como el krill parecido al camarón y las medusas, son claramente visibles a simple vista. Varias especies viven cerca de la superficie del océano toda su vida, mientras que otros pasan sus días en la zona de penumbra de 200 metros a 1000 metros (650 pies a 3300 pies) más abajo, donde hay poca o ninguna luz solar. Pero por la noche algunas especies de zooplancton, como los copépodos, que son pequeños crustáceos, realizar una migración masiva a la superficie, el mayor viaje de este tipo por número de organismos en la Tierra, para alimentarse de fitoplancton y microzooplancton, y luego retroceder a las profundidades al amanecer.

Más arriba en la cadena alimentaria, una variedad de animales más grandes, como los peces, incluido el gigante del mar, el tiburón ballena, y las ballenas barbadas como la ballena azul, el animal más grande de la Tierra, se alimentan de zooplancton, incorporando ese carbono orgánico en sus cuerpos.

Gran parte del carbono orgánico consumido por el fitoplancton, el zooplancton y los depredadores marinos más grandes regresan a la atmósfera en escalas de tiempo breves. Esto sucede cuando se descomponen y a través de la respiración a lo largo de esta cadena alimentaria, desde los animales más grandes y el zooplancton hasta las bacterias que se alimentan de las heces y cuerpos en descomposición de estos animales. Pero parte de la materia orgánica de las heces y los cuerpos descompuestos se hunde en la zona del crepúsculo y es secuestrada en escalas de tiempo más largas.

"Es una pequeña fracción, una fracción de un porcentaje de biomasa que la hace más profunda en el océano, donde el agua permanece alejada de la atmósfera durante mucho tiempo, de décadas a miles de años, "dijo Heidi Sosik, un científico senior en Woods Hole Oceanographic Institution y miembro del equipo de EXPORTS. "Tenemos muy buena información que nos dice que estos procesos están sucediendo, pero tenemos mucha menos información que nos ayude a evaluar cuantitativamente su impacto en cosas como el ciclo del carbono y, por último, El clima de la Tierra ".

Uno de los objetivos de la campaña es mejorar la comprensión del plancton a través de la genética. Rynearson y otros participarán en la identificación de varias especies de fitoplancton y zooplancton por su ADN y determinarán qué especies se encuentran en la superficie. que se están hundiendo, y que viven en las profundidades del océano. El estudio de su composición genética proporcionará información sobre su metabolismo, que se analizará junto con las mediciones in situ de la fotosíntesis y la respiración.

"Esencialmente, estamos tratando de distinguir quiénes están allí y qué están haciendo y cuánto carbono circula a través de estas diferentes especies, ", Dijo Rynearson. Los datos genéticos se vincularán a las mediciones ópticas, realizado como parte del trabajo in situ, para ayudar a construir proxies ópticos de ecosistemas oceánicos críticos y propiedades biogeoquímicas. Una vez que se crean estos proxies ópticos del océano, Los científicos definirán y perfeccionarán los enfoques para medir de forma remota las variables del ecosistema oceánico. vinculando finalmente los procesos de exportación de carbono con las mediciones satelitales.

Deborah Steinberg, profesor de ciencias marinas en el Instituto de Ciencias Marinas de Virginia, es codirector científico del R / V Revelle y está estudiando las poblaciones de zooplancton. Usando una malla fina, red de plancton controlada electrónicamente, Steinberg y su equipo tomarán muestras de agua a diferentes profundidades, de la superficie a 1, 000 metros (3, 200 pies). Contarán la abundancia de varias poblaciones de zooplancton a diferentes profundidades y traerán muestras al barco para observar cuántas heces producen. Las sondas en el barco también medirán la cantidad de oxígeno que están usando. "Eso nos dará una buena idea de su metabolismo y de cuánto recicla o exporta cada especie la materia orgánica que ingieren". " ella dijo.

Mientras tanto, Sosik y su equipo estarán entre los miembros del equipo de EXPORTS que analizarán el impacto de las especies de fitoplancton en las propiedades ópticas de la superficie del océano, cómo absorben y dispersan la luz solar, que es fundamental para discernir las señales que los satélites recuperan del espacio. "Combinado con datos de EXPORTS y otras campañas marítimas in situ que se incorporan a los modelos, " ella dijo, "Los datos satelitales nos ayudarán a hacer inferencias más sofisticadas y refinadas sobre lo que podría estar sucediendo en las profundidades del océano y cuáles podrían ser los impactos en el ciclo del carbono".