Maneras de vivir

Imagen de portada: fuente NASA

No sé si estoy en lo cierto/Lo cierto es que estoy aquí

Otros por menos se han muerto/Maneras de vivir

Leño (1981)

Sobrevivir en el desierto es todo un reto. Y no hablo de horizontes de arena sino del mar abierto: vastos giros oceánicos donde la luz del sol penetra cien metros en un azul eléctrico que cautiva la mirada.

El color y la transparencia de esas aguas se deben a la escasez de microalgas cuyas poblaciones están limitadas –no por la luz– sino por la falta de nutrientes en los metros superiores. Son ecosistemas oligotróficos dominados por organismos de pequeño tamaño: pico- y nanoplancton.

Pero no se crean. También están representados los trasatlánticos del fitoplancton -diatomeas y dinoflagelados-, solo que su importancia es menor respecto a las zonas costeras.

Así como hay camellos en el Sáhara también hay microalgas grandes en medio del Pacífico.

Los camellos poseen jorobas para acumular reservas de energía en forma de grasa…y las diatomeas vacuolas para almacenar nutrientes como el nitrógeno, fósforo, etc.

En océano abierto los nutrientes y la luz están separados: los primeros abundan en las tinieblas, a cien metros de la superficie.

Esto es un problema porque sin nutrientes no hay fotosíntesis. Así que hay que buscarse la vida sobre todo si eres una diatomea grande y pesada, en desventaja –a priori- con el picoplancton.

Pero las diatomeas también se desarrollan en zonas oligotróficas mediante estrategias de vida como las de Rhizosolenia y Hemiaulus. Maneras de vivir…

Rhizosolenia forma matas de hierba marina que incluyen hasta 7 especies diferentes y que alcanzan 30 cm de longitud. Dichas colonias macroscópicas abundan en el Pacífico, Atlántico e Índico.

Llegan a ocasionar manchas plateadas en superficie si las condiciones son propicias.

Al ser tan grandes y visibles, para no disgregarlas en los muestreos pueden recogerlas buceadores a mano.

Precisamente, en una campaña en el Pacífico, tras meter en botes varias matas de Rhizosolenia, Villareal y col. (1996) comprobaron que algunas subían a la superficie, otras se hundían y un tercer grupo tenían flotabilidad neutra. Ahora explicaremos por qué…

Las matas de Rhizosolenia migran en la vertical del agua. En superficie aprovechan la luz y consumen los nutrientes acumulados para sintetizar azúcares en la fotosíntesis. Y su flotabilidad viene dada por el estado nutricional de las células.

Las Rhizosolenia flotantes poseen más nitratos (NO₃^–) y su menor densidad permite que asciendan a la zona iluminada (eufótica). Los azúcares que obtienen en la fotosíntesis aumentan su densidad celular y sirven de lastre para hundirlas en las tinieblas del océano.

Allí la respiración y la absorción de nuevos nutrientes (principalmente NO₃^–), consume las reservas de azúcares soltando lastre y favoreciendo su ascenso para alcanzar de nuevo la superficie y activar la fase luminosa de la fotosíntesis.

Estas migraciones de Rhizosolenia son espectaculares por el hecho de que pueden recorrer hasta 100 metros en la columna de agua (se han calculado velocidades máximas de 6 metros por hora).

Además, este trasiego continuo les otorga un papel importante en el transporte de nutrientes desde las tinieblas a la capa iluminada del océano donde los liberan (principalmente NO₃^– en Rhizosolenia) y hacen disponibles para otras microalgas.

Por su parte, Hemiaulus se ha buscado una estrategia alternativa: un aliado para conseguir el nitrógeno.

Algunas bacterias y cianobacterias, como Trichodesmium, poseen la capacidad de absorber nitrógeno atmosférico (N₂) para transformarlo en amonio (NH₄⁺), salvando así la escasez de dicho elemento en el océano.

Pues bien. Hemiaulus posee una cianobacteria endosimbionte denominada Richelia intracellularis, capaz de fijar el nitrógeno atmosférico (diazótrofa) aportando a su huésped una fuente de nutrientes que no podría obtener por sí misma.

Es la misma clase de asociación que ocurre en el medio terrestre entre la bacteria Rhizobium y las raíces de las leguminosas, por ejemplo.

La fijación de nitrógeno se produce en unas células especializadas llamadas heterocistos que no hacen fotosíntesis y bloquean la entrada de oxígeno que inhibiría la reacción de la nitrogenasa (enzima encargada de transformar N₂ en NH₄⁺).

Richelia también habita como endosimbionte en otras diatomeas como Guinardia o Rhizosolenia clevei, y epífita sobre Chaetoceros compressus, ¡pero no así en las matas de Rhizosolenia de las que tratamos antes!

Hemiaulus/Richelia suele ser más abundante en el Atlántico tropical y subtropical.

Allí se han registrado blooms masivos asociados con la pluma de agua dulce del Amazonas, con un área de 1,4 a 2,8 millones de km² (comparable a la superficie ¡entre Perú y Argentina!).

En este sentido, Hemiaulus/Richelia también contribuye de forma importante a la incorporación de nitrógeno en el océano.

La productividad primaria de un bloom de esa magnitud es comparable a la de la columna de agua durante la proliferación anual de primavera en latitudes medias.

Sin embargo, ni Rhizosolenia ni Hemiaulus se hallan entre los géneros de diatomeas más abundantes, ni mucho menos.

Podrían entrar en el top 20, pero las diatomeas más comunes en los océanos del mundo según la reciente circunnavegación de Tara Oceans son -sobre todo Chaetoceros– y luego Fragilariopsis, Thalassiosira y Corethron.

Referencias:

• Carpenter E.J. y col. Extensive bloom of a N₂-fixing diatom / cyanobacterial association in the tropical Atlantic Ocean. MEPS 185:273-283 (1999).
• Gómez F. y col. Distribution of the cyanobacterium Richelia intracellularis as an epiphyte of the diatom Chaetoceros compressus in the western Pacific Ocean. J. Plankton Res. 27:323-330 (2005).
• Malviya S. y col. Insights into global diatom distribution and diversity in the world’s ocean. PNAS E1516–E1525 (2016).
• Musat N. y col. Detecting metabolic activities in single cells, with emphasis on nanoSIMS. FEMS Microbiol. Rev. 36:486–511 (2012).
• Singler H.R. & Villareal T.A. Nitrogen inputs into the euphotic zone by vertically migrating Rhizosolenia mats. J. Plankton Res. 27:545-556 (2005).
• Villareal T.A. & Carpenter E.J. Nitrogen fixation, suspension characteristics, and chemical composition of Rhizosolenia mats in the Central North Pacific Gyre. Biol. Oceanogr. 6:327-345 (1989).
• Villareal T.A. y col. Vertical migration of Rhizosolenia mats and their significance to NO₃^– fluxes in the central North Pacific gyre. J. Plankton Res. 18:1103-1121 (1996).
• Villareal T.A. y col. Upward nitrate transport by phytoplankton in oceanic waters: balancing nutrient budgets in oligotrophic seas. PeerJ 2:e302 (2014).