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Alfombra roja

Imagen de portada: furnitureworld

Como celebrities que son, las microalgas pueden llegar en una alfombra roja. Lo de alfombra es por las capas finas (desde centímetros hasta ∼3 metros de espesor). Y lo de roja porque suelen dominar organismos de la línea evolutiva roja como diatomeas o dinoflagelados, entre otros.

¿Quieren saber dónde y cómo se forman? Pues lean sin prisas (1x) para no perderse nada y recordar este día para siempre jamás. Ah, y tengan un chicle a mano.

¡El fitoplancton no es una nube homogénea de células!

Sus poblaciones se distribuyen de forma heterogénea –que no al azar– debido a factores que regulan el crecimiento y pérdidas (por dispersión o muerte) como el movimiento del agua, nutrientes, salinidad, temperatura, luz, predadores, etc.

Las microalgas se localizan en la capa superior iluminada donde es posible la fotosíntesis, formando agregados aquí y allá, en superficie o a decenas de metros de profundidad.

Las capas finas de fitoplancton son un tipo de agregados, generalmente en zonas costeras aunque también en el océano.

Su permanencia y extensión son muy variables: desde horas a semanas y abarcan unos pocos kilómetros ¡o centenares! (p.ej. entre el Mar del Norte y el Báltico).

Las capas finas se distinguen de los máximos de clorofila profundos en que estos pueden alcanzar decenas de metros de espesor y los cambios en la concentración de fitoplancton no son tan bruscos como en ellas.

Formación de capas finas en respuesta a perfiles verticales de velocidad y cizallamiento en el océano. Fuente: Fig. 2 en Basterretxea y col. (2020).

Suelen asociarse a gradientes de densidad (estratificación por temperatura o salinidad) y de cizalla vertical. Este palabro lo explicaré con un chicle.

El chicle (de clorofila por supuesto y mascado para que estire mejor) será el fitoplancton, y sus manos la velocidad del agua. Sujétenlo por los extremos con ambas manos en posición vertical. Opcional >> piensen en el rumor del mar para meterse en el papel.

Ahora, con la mano de arriba, estiren el chicle hacia un lado (pero sujétenlo firme por abajo). Algo así es la cizalla vertical: un gradiente de velocidades (rápidas en superficie y lentas en profundidad) a resultas del cual puede formarse una capa fina. En la figura siguiente lo denominan Straining (a).

En ella se ilustran varios mecanismos físicos y biológicos para explicar la observación de capas finas en el medio natural.

Mecanismos propuestos para la formación de capas finas. Fuente: Fig. 2 de Durham y col. (2012).

Veamos. Tanto diatomeas como dinoflagelados pueden migrar en la columna de agua, pero estos últimos propulsan además sus células mediante flagelos.

Gracias a ello pueden desplazarse a profundidades con niveles adecuados de nutrientes produciendo capas finas si todos se dirigen hacia allí (b). Una consecuencia curiosa de estas migraciones es que la cizalla vertical de la que hablamos puede representar una trampa.

Las células se orientan en sus migraciones día/noche según la gravedad. Si el movimiento horizontal es demasiado intenso este las desviará y su trayectoria entrará en bucle. Han caído en una trampa girotáctica (d) que también puede contribuir a formar capas finas.

Otras posibilidades son un crecimiento in situ muy intenso (e), acumulación en zonas donde la flotabilidad de las células es neutra (c), así como intrusiones de masas de agua con máximos de fitoplancton (f).

Autor: A, B (F. Rodríguez), C (Bente Edvardsen: UIO).

La acumulación de fitoplancton en capas finas tiene implicaciones importantes para el ecosistema.

Suponen una despensa llena que atrae al resto de la cadena trófica (copépodos, zooplancton gelatinoso y peces), aunque en algunos casos el zooplancton parece «evitarlas» cuando las forman especies tóxicas.

Y con las especies tóxicas ya se imaginarán el problema. Los máximos de capas finas pueden pasar desapercibidos en muestreos de monitoreo de fitoplancton nocivo y desencadenar episodios tóxicos inesperados.

En las capas finas podemos encontrar especies potencialmente tóxicas de diatomeas (género Pseudo-nitzschia), dinoflagelados (Dinophysis, Prorocentrum, Alexandrium, etc) o haptofíceas (Chrysochromulina, Prymnesium).

Una de las alfombras rojas más tristemente famosa fue la de Prymnesium polylepis en 1988 en Noruega y Suecia (estrechos de Skagerrak y Kattegat), que arrasó a los juveniles de bacalao de la región, 900 toneladas de pescado de piscicultura y poblaciones bentónicas (excepto mejillones).

Salmones muertos tras el bloom de C. leadbeateri en 2019. Autor: Northern Light Salmon. Fuente: salmonbusiness

En 2019 -esta vez Chrysochromulina leadbeateri-, batió todos los récords con pérdidas de 80 millones de euros y 13.000 toneladas de peces muertos en Noruega.

El estudio de las capas finas se intensificó a partir de los 90′ gracias al desarrollo de tecnologías para muestreos verticales de alta resolución, tanto en Europa como en EEUU.

En el caso de las rías gallegas, los primeros trabajos se realizaron gracias a los instrumentos desarrollados por el grupo de Patrick Gentien (IFREMER, Brest), utilizados en la tesis doctoral de Lourdes Velo Suárez (2009) en el IEO de Vigo (asociada al proyecto europeo HABIT).

En aquella tesis (y publicaciones asociadas) se describieron capas finas en la Ría de Pontevedra -principalmente de Pseudo-nitzschia– en la interfase (picnoclina, ∼10 m de profundidad), entre aguas superficiales cálidas y masas de agua afloradas frías y ricas en nutrientes.

Capas finas de Pseudo-nitzschia en la Ría de Pontevedra (3 junio 2005). (A–E) Temperatura (rojo) y salinidad (azul); (F–J) densidad (negro) y clorofila a (verde). Fuente: Fig. II.9, Velo-Suárez y col. (2008).

Capas finas asociadas, por cierto, con estabilidad y máximos de cizalla vertical.

En la actualidad el proyecto REMEDIOS (con 2 subproyectos de física y plancton liderados por UdV (B. Mouriño) e IEO (E. Nogueira)) aborda los procesos de mezcla en las Rías y su papel en el inicio, mantenimiento y declive de las proliferaciones de fitoplancton.

RolE of Mixing on phytoplankton bloom initiation, maintEnance and DIssipatiOn in the galician ríaS. Fuente: remedios.com

Entre sus objetivos se incluye el estudio de capas finas de fitoplancton: frecuencia, distribución espacial y mecanismos responsables de su formación.

En un trabajo final de máster asociado a dicho proyecto, Esperanza Broullón Mandado (2018) ya anticipó resultados sobre capas finas de Pseudo-nitzschia y Dinophysis en las Rías de Vigo y Pontevedra.

Entender cómo se forman y la relación entre capas finas y proliferaciones tóxicas –gracias a proyectos como REMEDIOS tiene un enorme interés de cara a la gestión y mitigación del impacto socioeconómico de dichos episodios en el sector acuícola.

Referencias:

  • Basterretxea G. y col. Phytoplankton orientation in a turbulent ocean: a microscale perspective. Front. Mar. Sci. 7:185 (2020).
  • Broullón E. Relación entre capas finas y densidad de fitoplancton tóxico en las Rías de Pontevedra y Vigo. Trabajo Final de Máster (UC). pp. 30 (2018).
  • Durham W.M. & Stocker R. Thin phytoplankton layers: characteristics, mechanisms and consequences. Annu. Rev. Mar. Sci. 4:177–207 (2012).
  • Gjøsaeter J. y col. A long-term perspective on the Chrysochromulina bloom on the Norwegian Skagerrak coast 1988: a catastrophe or an innocent incident? Mar. Ecol. Prog. Ser. 207:201-218 (2000).
  • Ryan J.P. y col. Phytoplankton thin layers caused by shear in frontal zones of a coastal upwelling system. Mar. Ecol. Prog. Ser. 354:21-34 (2008).
  • Velo-Suárez L. Proliferaciones de fitoplancton tóxico en capas finas. Tesis Doctoral (UdV). pp. 202 (2009).
  • Velo-Suárez L. y col. Thin layers of Pseudo-nitzschia spp. and the fate of Dinophysis acuminata during an upwelling-downwelling cycle in a Galician Ría. Limnol. Oceanogr. 53:1816-1834 (2008).