El truco más bello de la luz

Imagen de portada: playa de Samil [autor F. Rodríguez]

Quiero que veas el atardecer cuando el sol empieza a caer
Y tras él las farolas se encienden, el cielo se prende, se tiñe de tonos pastel

Haz de luz (Rayden, 2019)

El truco más bello de la luz (La plus belle ruse de la lumière) se pregunta por el sentido del universo y si la vida es una anomalía del sistema. La respuesta de su autor, el astrofísico David Elbaz, es rotundamente NO. La vida no es una excepción. Producir luz es la lógica que sigue el universo y los seres vivos también: las células son una fuente muy eficaz de fotones en el infrarrojo. A igual masa emitiríamos más partículas de luz que el Sol, en concreto ¡¡200.000 veces más!!. Así pues, el truco más bello de la luz es la vida.

La plus belle ruse de la lumière, David Elbaz (2021). Fuente: Babelio

La Tierra mantiene su química en contínua agitación (ciclos geoquímicos) facilitando la disponibilidad de nutrientes para los seres vivos. Estos, a su vez, forman parte de dichos ciclos modificándolos y acelerándolos con su actividad. Este es el argumento central en la entrada de hoy. Los seres vivos damos «vidilla» al planeta: consumimos energía y nutrientes. Absorbemos, reciclamos y devolvemos toda esa energía y nutrientes al medio. Y lo hacemos gracias a una actividad continua e incansable grabada en los genes.

La vida surgió muy pronto gracias a la energía del planeta, el Sol y las fuerzas de interacción gravitatorias que alimentan la actividad de atmósfera, mar y superficie terrestre. Fruto de ella surgieron hace unos 3800 m.a. las primeras formas de vida y con ellas la biogeoquímica. Mucho antes (hace 4400 m.a.) ya se habían formado los océanos…

Aquel primitivo mar debió ser de un profundo azul. Ese color debido a las propiedades ópticas del agua podemos contemplarlo en la superficie del océano abierto que, aislada por la temperatura y escasa en nutrientes, frena el crecimiento del fitoplancton. Esto se debe a que los flujos de materia orgánica y nutrientes van hacia abajo por el consumo de las microalgas y las migraciones verticales de zooplancton, peces e invertebrados. A dicho mecanismo se le conoce como «bomba biológica» (las flechas amarillas descendentes en este esquema).

Cadena trófica marina con los flujos de nutrientes y carbono. La suma de dichos flujos mediados por seres vivos es la «bomba biológica». Autor: Office of Biological and Environmental Research of the U.S. Department of Energy Office of Science. Fuente: Wikimedia Commons

Para compensar lo que se pierde en las profundidades existen fenómenos geofísicos que aportan nutrientes en superficie como el afloramiento, giros oceánicos, vientos, mareas, etc. Y también entran en juego otros seres vivos modificando el medio y favoreciendo el crecimiento del fitoplancton. ¿De quiénes se trata? aquí van algunos ejemplos…

Las ballenas. Son una «bomba biológica» pero al revés; algo así como un afloramiento vivo. Se alimentan de zooplancton y peces mesopelágicos, liberando cuando ascienden a la superficie plumas fecales flotantes (cacas a la deriva) ricas en nitrógeno, fósforo y metales traza que estimulan la producción primaria. Existen pocos estudios cuantitativos, pero en el golfo de Maine (Norteamérica) se ha estimado que ballenas (y focas, que también se desfondan en el mar como diría una vecina mía) pueden aportar hasta 2,3 toneladas de nitrógeno anuales a la zona eufótica, superando a los aportes fluviales. A esto se le conoce como «bomba ballena» (en inglés suena más serio: «whale pump»).

El krill. El krill antártico (Euphausia superba) es un pequeño crustáceo que sustenta a las ballenas y consigue su alimento tanto en el fondo marino como en superficie (de microalgas, detritus, zooplancton). Luego, durante la excreción y alimentación («sloppy feeding» que es como dejar flotando los restos de la comida) liberan nutrientes que impulsan el crecimiento del fitoplancton. Además, las migraciones verticales del krill pueden mezclar aguas profundas ricas en nutrientes (aquellas bajo la termoclina) con capas superiores más iluminadas, estimulando aún más la producción primaria. Las ballenas y su rol fertilizante en el océano explican la paradoja del krill: el declive de las ballenas por su caza indiscriminada ha provocado un descenso del krill.

La «bomba ballena» es la explicación de que a pesar de ser consumidoras de krill y peces, las ballenas sostengan con su actividad a sus propias presas, estimulando el crecimiento del fitoplancton al fertilizar la superficie del mar con sus «plumas fecales». Fuente: stopkillingwhales

Las aves marinas: hablemos de gaviotas. Además de bonitas (siiií, ¡bonitaaaas! les gusta tu bocadillo igual que a ti) sus excrementos o «guano» contienen nutrientes (sobre todo amonio, ácido úrico, proteínas y fosfato), que contribuyen al desarrollo del fitoplancton. Así lo han demostrado varios estudios, entre ellos uno muy reciente en la ría de Vigo (Justel-Díez y col. 2023). En él, tras estimar niveles realistas de guano en el mar cerca de las islas Cíes (a partir de los datos de su colonia de gaviotas patiamarillas, Larus michahellis) demostraron una respuesta positiva de las poblaciones del fitoplancton (en particular diatomeas) y bacterias (Alteromonadales, Sphingobacteriales y Verrucomicrobia) tras añadir guano en agua de mar en varias épocas del año y condiciones experimentales.

Por tanto, las colonias de aves como las gaviotas de Cíes pueden tener efectos beneficiosos para los microorganismos marinos, que se transmiten a los niveles superiores de la cadena trófica.

Gaviota patiamarilla (Larus michaellis). Autor: P. Figueras. Fuente: cies.gal

Anchoas y bananas: primero las anchoas. Un estudio en la ría de Pontevedra (Fernández-Castro y col. 2022) descubrió aumentos nocturnos en la turbulencia de la columna de agua que no tenían explicación física (viento, mareas…). Aquella turbulencia se registró a lo largo de 2 semanas en toda la columna de agua (unos 30 metros) y la solución llegó cuando 2 años después examinaron el contenido de las muestras de arrastres de plancton. En ellas había concentraciones altas de huevos de anchoas (Engraulis encrasicolus).

No había lances de pesca con pruebas directas de los peces. Pero sí señales acústicas de su presencia y las puestas de huevos. Los arrastres de plancton de cada mañana confirmaron que la mayoría de huevos estaban en estadio F2 de desarrollo (4-14 horas tras la puesta) mientras que en un arrastre nocturno descubrieron huevos más recientes (F1: <4 horas). La interpretación fue que la agitación de los cardúmenes de anchoas durante la puesta era responsable de la turbulencia nocturna (o «marejadilla por frenesí sexual» como la llamaron en El País: 14-IX-2023). Las conclusiones de este estudio son rompedoras y novedosas ya que demuestran que la biología SÍ puede ser una fuente importante de mezcla en el océano y zonas costeras –al mismo nivel que fenómenos geofísicos como las tormentas-, contribuyendo al aporte de nutrientes y potencialmente al crecimiento del fitoplancton.

Aquí lo explica un vídeo divulgativo del proyecto REMEDIOS (con Beatriz Mouriño [subproyecto I: física, UdV] y Enrique Nogueira [subproyecto II: plancton, IEO-CSIC] como investigadores principales).

 

Lo de las bananas. Este trabajo les valió a sus autores un Ig Nobel en Física en 2023. En este blog ya explicamos qué son los Ig Nobel, en resumen se trata de una parodia de los Nobel, en el que se premian investigaciones que primero hacen reír y luego pensar. Una de sus autoras y coordinadora del trabajo, Beatriz Mouriño (UdV), lo explicó con todo lujo de detalles en una entrevista en Efervesciencia (23-XI-2023: min 45:25).

El equipo científico incluía personal del CIM (Universidad de Vigo), IIM-CSIC y el IEO-CSIC de Vigo, así como la Universidad de Southampton y el Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology. La campaña se realizó en el buque oceanográfico Ramón Margalef (IEO-CSIC). Fuente: gobio.webs.uvigo

Beatriz señala lo absurda de la gala, con tres investigadores del Imperial College de Londres disfrazados de bananas para la entrega de premios (un billete de 10 trillones de dólares de Zimbabue y un pack de “Ig Pseudo Cola”). En este enlace podéis ver el momento en el que presentan el Ig Nobel de Física y a los autores galardonados. Lo curioso es que este artículo sobre la turbulencia de las anchoas no tuvo apenas repercusión cuando se publicó en 2022 ¡¡pero el Ig Nobel lo puso en boca de todo el mundo un año después!!

Podríamos discutir hasta el infinito sobre formas de comunicar y divulgar ciencia: tantas como tipos de público, medios de comunicación y divulgadores. Este caso me parece un ejemplo perfecto de que los resultados de una investigación, por importantes que sean, no llegan a la sociedad sin la estrategia adecuada. Y los medios anglosajones la vieron clara: la connotación sexual y el humor captaron al público general, incluido al jurado de los Ig Nobel. Y es que la clave del éxito en comunicación es dar con «la tecla» para llegar a tu público para divulgar el contenido científico y sacar a la luz a las personas, el proyecto y las instituciones que hay detrás.

Referencias:

  • Elbaz D. La plus belle ruse de la lumière. Éditions Odile Jacob. pp. 336 (2021).
  • Fernández-Castro B. y col. Intense upper ocean mixing due to large aggregations of spawning fish. Nat. Geosci. 15:287–292 (2022)
  • Justel-Díez M. y col. Inputs of seabird guano alter microbial growth, community composition and the phytoplankton–bacterial interactions in a coastal system. Environ Microbiol. 25:1155–1173. (2023).
  • Pearson H.C. y col. Whales in the carbon cycle: can recovery remove carbon dioxide? Trends Ecol. Evol. 38(3) (2023).
  • Roman J, McCarthy JJ. The Whale Pump: Marine Mammals Enhance Primary Productivity in a Coastal Basin. PLoS ONE 5(10): e13255 (2010).
  • Savoca M.S. y col. Baleen whale prey consumption based on high-resolution foraging measurements. Nature 599:85–90 (2021)
  • Schmidt K. y col. Seabed foraging by Antarctic krill: Implications for stock assessment, bentho-pelagic coupling, and the vertical transfer of iron. Limnol. Oceanogr. 56(4):1411–1428 (2011).

 

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