Blooms, boleros y el cambio climático

Las proliferaciones de fitoplancton son vitales para las pesquerías y juegan un papel importante en la bomba biológica de CO2 y la exportación de carbono hacia el océano profundo. Suceden gracias a una combinación de variables físicas (temperatura, estratificación superficial, etc) e interacciones biológicas (predación, virus), allí donde las tasas de división superan a las pérdidas de forma sostenida durante semanas o incluso meses.

Lo importante es un saldo positivo, no que las tasas de división sean altas.

Igual que un iceberg, donde asoma muy poco a la superficie, un bloom es apenas la cumbre de una «montaña» de productores primarios que en su mayoría sucumben a los predadores o la dilución del océano.

El secreto de un bloom está en que las tasas de división aumenten progresivamente, un crescendo de principio a final como el bolero de Ravel. Las proliferaciones ocurren en regiones donde los nutrientes son elevados en alguna época del año y la física del océano consigue romper el equilibrio entre el crecimiento y las pérdidas del fitoplancton.

¿Les afectará el cambio climático? SÍ, porque sus efectos se harán notar en la física que gobierna los blooms, especialmente en latitudes altas. La magnitud de las consecuencias es incierta y depende de las hipótesis que usemos para explicar los blooms. Pero ya que hablamos de cambio climático permítanme una reflexión…

Nadie mejor que Wyoming y Sabatés para ilustrar la reflexión. Fuente: Luismiguelfuentes

Hace unos días encontré en el parabrisas del coche el panfleto de un grupo de «estudios bíblicos» (sea lo que sea), en el que hablaban de 7 señales que anuncian el fin del mundo. SOS La Tierra, decía.

Entre las habituales (los pecados de la sociedad, etc), me llamaron la atención las dos últimas.

Cuál es el problema?

La ciencia afortunadamente progresa en beneficio de la sociedad. El único problema es un mal uso o que los beneficios no alcancen a millones de personas (las que tienen menos recursos y más los necesitan).

Pero no deja de sorprender que siga levantando tanta desconfianza y voces de apocalipsis medieval en el siglo XXI. A menudo es falta de información o bulos que corren como la pólvora. Es la única explicación para que existan partidarios de la existencia de la Tierra plana (The Flat Earth Society), por no hablar del creacionismo, el terror a los transgénicos (ojo a la «amenaza» CRISPR), y paro que me pierdo !!

Habría que estudiar lo que hace el fitoplancton en las esquinas. Autor: Orlando Ferguson (1893). Fuente: Flat Earth Society.

Dicho esto, no son muy distintos los negacionistas del cambio climático que, por intereses económicos o puro desdén, ignoran las pruebas de cómo la actividad humana está alterando y modificará (si no lo remediamos), el clima y el aspecto de nuestro planeta, extinguiendo a su paso numerosas especies incapaces de adaptarse.

No es por casualidad que la revista Nature haya lanzado en 2011 su edición Nature Climate Change que recoge específicamente los estudios relacionados.

Por ejemplo «Climate-mediated dance of the plankton» (Behrenfeld, 2014), que discute los factores que regulan la distribución y abundancia del fitoplancton, y la importancia de entender cómo se forman los blooms para mejorar nuestras predicciones en relación al cambio climático.

Para empezar, si algo define al plancton es la interacción entre niveles tróficos y la tendencia al equilibrio de predadores y presas. Éste es uno de los motivos, aparte de la física del océano, para que la biomasa del fitoplancton no sea proporcional a sus tasas de crecimiento.

En «Mi Tierra» (1993) hay más boleros que en todos los océanos del mundo.

Según la región del océano, presas y predadores danzan más o menos a la par. En océano abierto bailan apretaditos, como al son de un bolero. Las condiciones ambientales y de crecimiento (capa de mezcla, luz, nutrientes) son muy estables en los giros oligotróficos. La biomasa del fitoplancton es baja pero no porque sus tasas de división sean menores sino por el control que ejerce un ecosistema en equilibrio.

El cambio climático tendería a favorecer estas condiciones de estabilidad en el océano abierto y podría ser la razón de su aparente expansión (un 15% ente 1998-2006), según imágenes del SeaWIFS (Polovina y col. 2008).

En las zonas donde prolifera el fitoplancton predadores y presas bailan más sueltos, al ritmo de un rock n’ roll. El forzamiento físico desplaza del equilibrio al ecosistema planctónico provocando aceleraciones y deceleraciones en las tasas de división en la capa de mezcla, cuya profundidad varía enormemente entre el máximo de invierno y el mínimo de verano.

En contra de la teoría clásica de Sverdrup sobre la profundidad crítica de la capa de mezcla, los satélites y datos in situ nos han chivado lo siguiente: durante el invierno en las regiones subárticas la biomasa del fitoplancton comienza a aumentar mucho antes de la estratificación de primavera. Esta observación sugiere que el calentamiento global y una mayor estabilidad en la capa de mezcla podría suponer, paradojas del destino, una menor productividad del fitoplancton en latitudes altas. Las peores predicciones estiman un descenso de hasta un 40% en el Atlántico subártico de aquí a finales de siglo.

Emiliania huxleyi. Una de las fotos más famosas y bonitas de este blog. Autor: Sergio Seoane.

Otra de las calamidades anunciadas por culpa del cambio climático es la acidificación del océano (del 8,1 actual se podrían restar 0.3-0.4 puntos a final de siglo), y sus efectos perjudiciales sobre los organismos con cubiertas calcáreas como los arrecifes, foraminíferos o cocolitofóridos (responsables de proliferaciones como el caso de Emiliania huxleyi).

Pero al menos en el caso de los cocolitofóridos podría tratarse de todo lo contrario. La serie de datos del Continuous Plankton Recorder en el Atlántico Norte ha revelado un aumento del 2 al 20% en la presencia de cocolitofóridos entre 1960-2010, con aumentos regionales de ∼10 veces en su abundancia (Rivero-Calle y col. 2015).

Fuente: taxonomic.aad.gov.au

Esta observación coincide con el hecho de que en los cocolitofóridos la fotosíntesis es particularmente sensible a la limitación por CO2 y los experimentos en cultivos indican que los niveles altos de CO2 disuelto suelen estimular su crecimiento.

Respecto a la acidificación y los daños en sus estructuras calcáreas, existe una gran variedad de respuestas en el laboratorio. El mensaje es optimista y sugiere que la capacidad de adaptación en poblaciones naturales es enorme gracias al «banco genético» que éstas atesoran. Y esta riqueza genética permitirá que los fenotipos mejor adaptados (p. ej. con cubiertas más gruesas) puedan hacer frente a los aumentos de CO2 durante el s. XXI, y más allá…

Los efectos del cambio climático sobre la bomba biológica de CO2 son difíciles de predecir. Los océanos son el principal sumidero de dicho gas en nuestro planeta y el reto presente (y futuro) es monitorizar sus parámetros físicos y biológicos a tiempo casi real y escala global. Todo esto será más sencillo gracias a satélites de nueva generación como el Sentinel-3A. Lanzado por la ESA el pasado 16 de febrero, tendrá la misión de cartografiar la superficie de nuestro planeta transmitiendo datos cada 3 horas todos los días del año (los satélites, a diferencia de los científicos, no cogen vacaciones).

Aquí le pueden ver cruzando el cielo de Rusia y la aurora boreal…

Los datos obtenidos por el Sentinel-3A se utilizarán principalmente en el Copernicus Marine Environment Monitoring Service (Servicio de vigilancia de entornos marinos de Copérnico) y se espera que facilite información fundamental para la monitorización de océanos y costas, la predicción meteorológica y oceánica, las variaciones del nivel del mar, la topografía de la superficie marítima, etc…La base de muchos estudios futuros sobre la evolución de los océanos y el fitoplancton en nuestra redonda y recalentada Tierra.

Referencias:

-Behrenfeld MJ. Climate-mediated dance of the plankton. Nature Climate Change DOI: 10.1038/NCLIMATE2349 (2014).

-Polovina JJ y col. Ocean’s least productivity waters expanding. Geophys Res Lett 35, L03618 (2008).

-Rivero-Calle S y col. Multidecadal increase in North Atlantic coccolithophores and the potential role of rising CO2. Science Express 10.1126/science.aaa8026 (Nov 2015).

-Rost B y col. Carbon acquisition of bloom-forming marine phytoplankton. Limnol Oceanogr 48:55-67 (2003).

-Web CO2 SCIENCE: Ocean Acidification (Effects on Marine Plants: Phytoplankton — Coccolithophores) — Summary.