Fotografiado durante el Estudio de Ecosistemas Marinos y Aerosoles del Atlántico Norte de la NASA. Crédito:Luis Bolaños, OSU.
Un estudio que incluyó el primer muestreo invernal de fitoplancton en el Atlántico norte reveló células más pequeñas de lo que esperaban los científicos. lo que significa que un arma clave en la lucha contra el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera puede no ser tan poderosa como se pensaba.
Por lo tanto, Los modelos de secuestro de carbono comúnmente utilizados pueden ser demasiado optimistas.
La investigación de la Universidad Estatal de Oregón sobre las algas microscópicas, parte del Estudio de Ecosistemas Marinos y Aerosoles del Atlántico Norte de la NASA, fue publicado esta semana en el Revista de la Sociedad Internacional de Ecología Microbiana .
Los hallazgos son significativos porque la floración primaveral de fitoplancton en el Atlántico norte "es probablemente el mecanismo biológico de secuestro de carbono más grande del planeta cada año". y el tamaño de las células determina qué tan rápido se hunde el carbono, "dijo el autor correspondiente del estudio, Steve Giovannoni, investigador de microbiología de la Facultad de Ciencias de la OSU.
El investigador postdoctoral de OSU Luis Bolaños es el autor principal.
El fitoplancton son organismos microscópicos en la base de la cadena alimentaria del océano y un componente clave de una bomba de carbono biológica crítica. La mayoría flota en la parte superior del océano, donde la luz del sol pueda alcanzarlos fácilmente.
Las diminutas plantas tienen un gran efecto sobre los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera al absorberlo durante la fotosíntesis. Es un sumidero natural y una de las mayores formas en que el CO 2 , el gas de efecto invernadero más abundante, se elimina de la atmósfera. Comprender cómo y por qué florece el fitoplancton cada primavera es fundamental para aprender cómo los sistemas vivos de la Tierra podrían responder al cambio climático global.
A medida que el océano atrae dióxido de carbono atmosférico, el fitoplancton usa el CO 2 y luz solar para la fotosíntesis:los convierten en azúcares que las células pueden usar para obtener energía, produciendo oxígeno en el proceso.
Las células de fitoplancton absorben ese CO 2 finalmente hundiéndose hasta el fondo del océano a medida que mueren. La salud ecológica del planeta depende de las floraciones regulares de plancton, como el evento de primavera en el Atlántico norte en el que se acumulan grandes cantidades de fitoplancton en miles de millas cuadradas.
El proyecto más grande del que formaban parte Bolaños y Giovannoni, el Estudio de Aerosoles y Ecosistemas Marinos del Atlántico Norte, fue dirigido por Michael Behrenfeld de la Facultad de Ciencias Agrícolas de OSU. El equipo utilizó mediciones basadas en barcos y aviones y datos de sensores oceánicos y satelitales para ayudar a aclarar los ciclos anuales del fitoplancton y su relación con los aerosoles atmosféricos.
Los aerosoles son partículas diminutas suspendidas en la atmósfera que pueden afectar el clima de la Tierra y el balance de radiación, al hacer que la luz solar rebote en el espacio y, en la atmósfera inferior, modificando el tamaño de las partículas de las nubes, lo que cambia la forma en que las nubes reflejan y absorben la luz solar.
Investigadores del Estudio de Ecosistemas Marinos y Aerosoles del Atlántico Norte de la NASA. Crédito:Luis Bolaños, OSU.
Bolaños, Giovannoni y sus colaboradores tomaron muestras de fitoplancton en el Atlántico norte occidental tanto a principios del invierno como en la primavera para tratar de entender cómo la comunidad de fitoplancton hizo la transición entre esas estaciones.
En investigaciones anteriores, Behrenfeld descubrió que el aumento en el número de fitoplancton, mostrado por las concentraciones de clorofila y carbono, comienza a mediados del invierno, cuando las condiciones de crecimiento son peores, en lugar de comenzar con el inicio del clima primaveral.
"La capa superficial del Atlántico Norte está profundamente mezclada en invierno por tormentas y una mezcla 'convectiva' dependiente de la temperatura, ", Explicó Behrenfeld." Esto hace que el fitoplancton se esparza más finamente en el agua, lo que dificulta que los pequeños animales que comen fitoplancton rastreen a sus presas. La reducción en la alimentación permite al fitoplancton comenzar con el crecimiento como un acto de apertura a la floración masiva que ocurre una vez que las tormentas invernales se desvanecen y las condiciones para el crecimiento mejoran. Al final de la primavera los pastores han recuperado el terreno perdido, comer el fitoplancton a medida que crece y poner fin a la floración ".
Aproximadamente la mitad de los organismos en la floración de primavera que los investigadores muestrearon no pudieron rastrearse genéticamente hasta las muestras de invierno. Dijo Bolaños.
"Esto sugiere que existen estrategias de historia de vida mediante las cuales el fitoplancton que es indetectable en invierno puede aumentar a un gran número en la primavera". o hay una rápida rotación de la comunidad debido a la circulación de masas de agua, " él dijo.
Bolaños agregó que las diatomeas, se cree que domina las floraciones de fitoplancton en el Atlántico norte, a menudo no eran una gran parte de los perfiles genéticos de las muestras, y cuando eran una gran parte, las células eran pequeñas, ya fuera de la variedad de nano-fitoplancton o en el extremo más pequeño de la escala de microfitoplancton.
"Los modelos biogeoquímicos a menudo están influenciados por la percepción de que las floraciones de fitoplancton del Atlántico norte están compuestas por células grandes, ", dijo." Esa percepción ha sido perpetuada por modelos que asumen que las diatomeas son células uniformemente grandes. Pero no lo son ".
Los algoritmos que predicen la exportación de carbono de la clorofila detectada por satélite tienden a asignar altas tasas de exportación a las floraciones de fitoplancton según la creencia, basado en observaciones del este del Atlántico Norte, que las grandes diatomeas dominan en su clímax.
Los hallazgos de este estudio, Giovannoni dijo:sugieren que extrapolar esas observaciones al Atlántico norte occidental puede no ser una práctica válida.
"No estamos seguros de si nuestras nuevas observaciones de pequeño fitoplancton en el Atlántico norte occidental se deben a diferencias físicas entre el Atlántico norte occidental y oriental," calentamiento de los océanos y mayor CO atmosférico 2 concentraciones, o limitaciones de métodos de investigación anteriores, ", dijo." También existe la posibilidad de que nuestras observaciones sean una anomalía, una coincidencia. No lo sabemos con certeza ".
Las células de menos de 20 micrómetros de diámetro constituían la mayor parte de la biomasa de fitoplancton en las muestras del estudio. Las diatomeas fueron contribuyentes importantes pero no el componente principal de la biomasa.
"Encontramos que diversos Los pequeños taxones de fitoplancton fueron inesperadamente comunes en el Atlántico norte occidental y que las influencias regionales juegan un papel importante en las transiciones de las comunidades durante la progresión estacional de las floraciones. "Dijo Giovannoni." La composición profundamente contrastante de la comunidad de invierno, y la dominación de pequeños taxones que encontramos en la primavera, son características del sistema que alteran nuestra perspectiva y son áreas de investigación futura. Nuestros resultados podrían tener implicaciones importantes para comprender cómo afectan las floraciones a la biogeoquímica regional del carbono; las floraciones de múltiples especies que describimos pueden tener eficiencias de exportación de carbono más bajas de lo que los modelos suelen permitir ".
