El calor reduce drásticamente las poblaciones de la bacteria Prochlorococcu, que capturan dióxido de carbono de la atmósfera y liberan la mitad del oxígeno y la materia orgánica que alimenta a cientos de especies.
El calentamiento de los océanos podría reducir drásticamente las poblaciones de Prochlorococcus, el fitoplancton más abundante del planeta y piedra angular de los ecosistemas marinos. Los hallazgos de una investigación desafían el argumento de que estos organismos prosperarían en un mundo más cálido. Sugieren que estas diminutas bacterias, que constituyen la base de la red trófica marina y ayudan a regular el clima de la Tierra, disminuirán a medida que los mares se calienten.
El fitoplancton se encuentra principalmente cerca de la superficie de mares y océanos del mundo, capturan dióxido de carbono de la atmósfera y liberan oxígeno. Estos organismos microscópicos parecidos a las plantas actúan como los pulmones de la Tierra y producen aproximadamente la mitad del oxígeno que respiramos.
El estudio, publicado en Nature Microbiology, reveló que las poblaciones de Prochlorococcus podrían reducirse hasta la mitad en los océanos tropicales durante los próximos 75 años si las aguas superficiales superan los 27,8 °C. Muchas temperaturas superficiales marinas tropicales y subtropicales ya presentan una tendencia superior a la media y se prevé que superen regularmente los 30 °C durante ese mismo período.
“Estas son especies clave, muy importantes. Cuando la abundancia de una especie clave disminuye, siempre tiene consecuencias para la ecología y la biodiversidad. La red trófica va a cambiar”, afirmó Francois Ribalet, profesor de investigación de la Escuela de Oceanografía de la Universidad de Washington y autor principal del estudio.
El calentamiento reducirá el fitoplancton
Los Prochlorococcus habitan hasta el 75 % de las aguas superficiales iluminadas por el sol de la Tierra y producen aproximadamente una quinta parte del oxígeno del planeta mediante la fotosíntesis. Más crucial aún, según Ribalet, convierten la luz solar y el dióxido de carbono en alimento en la base del ecosistema marino.
“En los océanos tropicales, casi la mitad del alimento es producido por Prochlorococcus”, adicionó. “Cientos de especies dependen de ellos”.
Aunque otras formas de fitoplancton podrían llegar y ayudar a compensar la pérdida de oxígeno y alimento, el experto advirtió que no son sustitutos perfectos. “La evolución ha creado esta interacción. Obviamente, esto tendrá un impacto en este sistema tan singular que se ha establecido”.
La investigación enfrenta décadas de suposiciones sobre la proliferación de Prochlorococcus -el fitoplancton más abundante- con el calentamiento de las aguas. Sin embargo, dichas predicciones se basaron en datos limitados de cultivos de laboratorio. Ribalet y su equipo analizaron muestras de agua durante una década de su travesía por el Pacífico.
El trabajo de campo se recopiló a bordo del Thomas G. Thompson, un buque de investigación operado por la Universidad de Washington y equipado para viajes oceánicos. El buque portaba el SeaFlow, un citómetro de flujo que mide continuamente el tamaño y la fluorescencia del fitoplancton en aguas de los océanos con mayor o menor calentamiento.
El instrumento – conformado por tubos, cables y un penetrante láser azul- capturó datos de aproximadamente 800.000 millones de células a lo largo de 200.000 kilómetros del Pacífico.
El dispositivo, construido a medida, absorbe agua de mar, lo que permitió al equipo contar los microbios en tiempo real. “Hemos contado más Prochlorococcus que estrellas hay en la Vía Láctea”, afirmó Ribalet.
Graves consecuencias
El análisis reveló un patrón sorprendente: las tasas de división aumentaron con la temperatura hasta aproximadamente 28 °C, para luego descender drásticamente. Por encima de este umbral, las poblaciones de Prochlorococcus mostraron una reducción de casi el triple en su crecimiento, y la abundancia celular se redujo a la mitad a 30 °C.
Paul Berube, investigador del Instituto Tecnológico de Massachusetts, que estudia Prochlorococcus pero no participó en el trabajo, afirmó que la amplitud de los datos es revolucionaria. Los resultados concuerdan con lo que se sabe sobre el genoma simplificado del microbio, lo que lo hace menos adaptable a los rápidos cambios ambientales.
“Están en la base de la red trófica y alimentan todo lo demás: los peces se alimentan de lo que se alimenta del fitoplancton y nosotros nos alimentamos de los peces. Cuando se producen cambios en el planeta que influyen en estos organismos particulares que, en esencia, nos alimentan, eso tendrá graves consecuencias”, dijo.
Para probar si el fitoplancton más abundante del planeta podría evolucionar para soportar condiciones de mayor calentamiento, el equipo modeló una cepa hipotética tolerante al calor. Descubrió que incluso esas «no serían suficientes para resistir la temperatura más cálida si las emisiones de gases de efecto invernadero siguen en alza», dijo Ribalet.
Enfatizó que las proyecciones del estudio son conservadoras y no consideran el impacto de la contaminación plástica ni otros factores de estrés ecológico. «De hecho, intentamos plantear el escenario más optimista. En realidad, la situación podría ser peor», asentó Ribalet.
Fotosíntesis y secuestro de CO2
Steven Biller, profesor asociado del Wellesley College, afirmó que las disminuciones proyectadas son «alarmantes, pero plausibles».
Señaló, según The Associated Press, que el Prochlorococcus forma parte de los «bosques invisibles» del océano. Diminutos organismos en los que la mayoría de la gente nunca piensa, pero que son esenciales para la supervivencia humana. “La mitad de la fotosíntesis ocurre en los océanos y Prochlorococcus es una parte fundamental de ella”, sostuvo Biller. “La magnitud del impacto potencial es realmente sorprendente”.
Biller, Berube y Ribalet manifestaron que si bien otros microbios pueden compensar en cierta medida, los riesgos más amplios para la biodiversidad y la pesca son reales. “Sabemos qué impulsa el calentamiento global. No hay debate en la comunidad científica. Necesitamos reducir las emisiones de gases de efecto invernadero”, añadió Ribatel.
Estima que los hallazgos atraigan más atención a los océanos tropicales, que podrían servir como laboratorios naturales para las adaptaciones al calentamiento y como señales de alerta temprana para el colapso ecológico. “Por primera vez, quiero equivocarme. Me encantaría equivocarme”, dijo. “Pero estos resultados se basan en datos”.
La importancia de esta investigación trasciende la ecología microbiana, ya que las reducciones previstas en la producción primaria de Prochlorococcus implican posibles perturbaciones en los sumideros de carbono marinos y los balances globales de carbono.
El fitoplancton oceánico, con Prochlorococcus como principal contribuyente, desempeña un papel fundamental en el secuestro de CO2 atmosférico. Mediante la fotosíntesis y la posterior exportación de carbono biológico a las profundidades marinas.
Por lo tanto, la pérdida o el debilitamiento de la productividad impulsada por Prochlorococcus podría exacerbar los ciclos de retroalimentación que impulsan el cambio climático.
Impacto del cambio climático
La pérdida de poblaciones del fitoplancton más abundante del planeta por el calentamiento en regiones oceánicas repercutiría en la red trófica marina. Lo que podría reducir la producción pesquera y la biodiversidad que depende de estos productores primarios.
Estos hallazgos concuerdan con la creciente evidencia de que el cambio climático amenaza a la carismática megafauna. También a los organismos microscópicos que sustentan los sistemas de soporte vital de la Tierra, recoge Bioengineer. La vulnerabilidad de Prochlorococcus subraya las a menudo ignoradas retroalimentaciones biológicas que el cambio climático puede desencadenar, con posibles consecuencias a escala global.
Las revelaciones del estudio enfatizan la urgencia de mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero para preservar las condiciones oceánicas favorables a la productividad microbiana. Sin una acción global concertada, el calentamiento oceánico podría alterar irreversiblemente las estructuras y funciones de las comunidades microbianas.
Como advierten los autores, las observaciones continuas a largo plazo, son vitales para refinar las predicciones sobre Prochlorococcus y otros fitoplancton bajo las trayectorias climáticas futuras que incluyen mayor calentamiento. La integración de tecnologías, plataformas de muestreo autónomas y análisis genómicos de alto rendimiento mejorará aún más la comprensión de las respuestas microbianas a los estresores ambientales.
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