El mar es la máquina de almacenamiento de dióxido de carbono más formidable de la Tierra, pero aún abundan los misterios acerca de los procesos entrelazados de ese almacenamiento y la miríada de organismos involucrados.

Ahora, gracias a una serie de artículos publicados en la revista Fronteras en las ciencias marinas , Los investigadores de la Universidad Estatal de Florida avanzan poco a poco hacia una comprensión más clara del almacenamiento de carbono del océano, sus actores biológicos constituyentes y los factores que podrían estar limitando su eficiencia.

En tres estudios de la bomba de carbono biológica, el proceso mediante el cual el dióxido de carbono producido por las algas fotosintéticas en la superficie del océano se transfiere al fondo marino y se almacena durante milenios, el profesor asociado de oceanografía Mike Stukel y sus colaboradores descubrieron que el zooplancton microscópico es fundamental, roles a menudo subestimados y en ocasiones opuestos en el transporte y secuestro de carbono.

"Estos organismos contribuyen a la bomba biológica de carbono al crear bolitas fecales ricas en carbono que se hunden rápidamente en el océano, "Dijo Stukel." Sin embargo, algunos zooplancton también se alimentan de partículas que se hunden, disminuyendo así la eficiencia de la bomba de carbono biológico ".

Aproximadamente 5-12 gigatoneladas métricas de carbono son transportadas anualmente por la bomba de carbono biológica, un volumen similar a la cantidad de dióxido de carbono producido por los seres humanos cada año a través de la quema de combustibles fósiles.

Sin embargo, Hordas de zooplancton hambriento a cientos de metros por debajo de la superficie a menudo consumen partículas ricas en carbono que se hunden hacia el fondo del océano. interrumpir ese proceso de transporte.

"Esto evita que el carbono sea secuestrado a profundidades más profundas y asegura que volverá a la atmósfera antes," "Dijo Stukel.

La mayoría de los estudios sobre el papel del zooplancton en los ciclos biogeoquímicos globales, Stukel dijo:se han centrado principalmente en el krill y grupos similares comunes, con el supuesto de que su comportamiento es representativo de todo el zooplancton en el océano. Pero su estudio demuestra la variedad de formas en que estos diminutos organismos pueden alterar, y a veces impiden, la bomba de carbono biológico.

En una investigación de dos tipos específicos de zooplancton, feodarios y pterópodos, Stukel y su equipo encontraron que estos grupos de organismos que se alimentan de partículas que se hunden pueden influir en el transporte de carbono tanto como el zooplancton que se alimenta en suspensión más abundante como el krill, que se alimentan de materia orgánica flotante más cerca de la superficie del océano.

"Algunas especies tienen características muy diferentes que les dan una importancia enorme en la biogeoquímica marina, " él dijo.

La migración vertical regular del zooplancton desde la superficie a aguas más profundas es esencial para el transporte y la captura segura de carbono en el océano. Stukel y el estudiante graduado de FSU Thomas Kelly descubrieron que estos viajeros incansables representan mucho más transporte de carbono de lo que sugerirían estimaciones anteriores.

Usando un avanzado, modelo de ecosistema integrado, Stukel y Kelly evaluaron las tasas de producción de algas a nivel de superficie, estimaciones de biomasa y requisitos de presas de peces y zooplancton. Su modelo mostró que las demandas metabólicas de los organismos a cientos de metros por debajo de la superficie requerían más carbono liberado por el migrador de lo esperado.

El resultado:el transporte significativo de carbono del zooplancton que migra verticalmente fue más importante desde el punto de vista ecológico de lo previsto.

"La mayoría de las estimaciones anteriores del flujo de carbono relacionado con la migración han sugerido que la migración solo es responsable del 5 al 20 por ciento del flujo descendente, "Dijo Stukel." Sin embargo, Nuestro estudio sugiere que los resultados anteriores pueden haber subestimado la verdadera importancia de la migración, y que en realidad puede contribuir con casi la mitad del flujo total en las regiones costeras productivas ".

Los investigadores tienen un arsenal de estrategias para evaluar el flujo de partículas ricas en carbono en la bomba de carbono biológica. Algunos, como trampas de sedimentos a la deriva, requieren mucho tiempo a bordo de buques de investigación, un gasto que a menudo puede resultar prohibitivo.

Otro método, llamada imagen óptica, permite a los científicos tomar fotografías detalladas de partículas con cámaras submarinas y utilizar perfiles del tamaño de las partículas para obtener una nueva comprensión de su movimiento a lo largo de la columna de agua.

"Básicamente, La teoría nos dice que debería haber relaciones entre el tamaño de las partículas y la velocidad de hundimiento y el contenido de carbono, "Dijo Stukel." Si podemos medir el tamaño y la abundancia de las partículas, y si estas relaciones teóricas se mantienen, podemos estimar el flujo de partículas tomando fotografías de las partículas en el océano ".

Stukel y el estudiante graduado de FSU Christian Fender pusieron a prueba el método de imágenes ópticas más rentable. Descubrieron que los algoritmos convencionales para medir el flujo de partículas a partir de perfiles de imagen se desempeñaron particularmente mal en el ecosistema actual de California. El problema principal, Stukel dijo:fue el fracaso de los algoritmos para dar cuenta de manera adecuada de más pesado, perdigones fecales de zooplancton de rápido hundimiento, que son un componente importante del flujo de partículas general de la región.

En respuesta a este hallazgo, el equipo desarrolló un algoritmo diseñado para estimar el flujo a partir del tamaño de las partículas en las condiciones específicas del ecosistema actual de California. Estos parámetros especialmente adaptados, que destacó la importancia de las bolitas fecales de zooplancton, superó significativamente los algoritmos estándar.

El estudio mostró que, para aprovechar al máximo las estrategias de imágenes ópticas más asequibles, Los investigadores deben prestar mucha atención a los entornos y partículas específicos que están investigando.

"Nuestros resultados muestran que las cámaras deben cuantificar no solo el tamaño de la partícula, sino también clasificar qué tipo de partícula es, "Dijo Stukel.

Los tres estudios producidos por Stukel y su equipo revelan nuevos conocimientos sobre la mecánica a microescala de uno de los procesos de transporte de carbono más importantes del mundo. Además de destacar el zooplancton guardián que a menudo detiene el secuestro de partículas altamente carbónicas y el papel históricamente infravalorado de los migradores de plancton en la bomba de carbono biológico, la investigación también hace sugerencias importantes sobre cómo evaluar mejor el flujo de carbono en entornos oceánicos variables en todo el mundo.

Stukel dijo que la mejor manera de lograr una comprensión más completa de la bomba de carbono biológica es desarrollar una apreciación más profunda de la panoplia de plancton que lo mantiene bombeando.

"Given their diverse roles in the biological carbon pump, it is important for scientists to not only consider how many zooplankton are in a particular region, but also to focus on the diversity and functional roles of these groups, " él dijo.