El océano, como el mayor reservorio de carbono del planeta, desempeña un papel crucial en la regulación del clima global al almacenar carbono lejos de la atmósfera. Sin embargo, la dificultad en medir y monitorizar la cantidad exacta de carbono que se almacena en el océano complica los esfuerzos para modelar y responder a los cambios climáticos. Investigadores del Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey (MBARI), en colaboración con universidades de Rhode Island, Maine y California, han llevado a cabo un análisis exhaustivo sobre los mecanismos ecológicos que impulsan el transporte de carbono hacia las profundidades marinas, lo que representa un avance significativo en la comprensión de la conexión entre el océano y el clima.
El estudio, publicado en The ISME Journal, fue respaldado por la campaña interdisciplinaria de NASA dedicada a los Procesos de Exportación en el Océano mediante Teledetección (EXPORTS). Los investigadores secuenciaron el ADN de 800 partículas individuales de «nieve marina», una mezcla de plancton muerto, desechos y otros materiales orgánicos que se hunden lentamente desde la superficie del océano. Este trabajo pionero establece las bases para mejorar los modelos satelitales sobre la exportación de carbono en los océanos.
Descubrimientos clave sobre la nieve marina y su relación con el carbono
Según Sasha Kramer, becaria postdoctoral en MBARI y autora principal del estudio, «Esta investigación representa un avance importante en la cuantificación del ciclo del carbono en el océano. Hemos desarrollado un modelo predictivo para la exportación de carbono que vincula las comunidades de fitoplancton en la superficie del océano con los mecanismos ecológicos que ocurren en el océano profundo.» Este modelo mejorará las iniciativas para conectar observaciones satelitales de la superficie oceánica con el océano profundo, permitiendo predecir mejor los impactos del cambio climático y evaluar la efectividad de intervenciones climáticas futuras basadas en el océano.
La «nieve marina», que consiste en partículas orgánicas que se hunden, es un componente clave del ciclo del carbono oceánico. No obstante, la observación de estas partículas y la predicción de sus flujos es una tarea complicada. La forma en que el carbono se sequestra en las profundidades del océano sigue siendo una de las partes más inciertas del ciclo global del carbono. Sin un entendimiento completo de la exportación de carbono desde la superficie hasta las aguas intermedias, no podemos cuantificar con precisión el ciclo del carbono oceánico ni sus cambios, ni sus repercusiones sobre los ecosistemas marinos.
El equipo de Ecología de Flujos de Carbono de MBARI, liderado por la científica Colleen Durkin, investiga las interacciones biológicas microscópicas que controlan la exportación de carbono en el océano. Al centrarse en las partículas que se hunden y las diversas comunidades de organismos que las producen y transforman, su investigación avanza en las observaciones y modelos a escala global sobre el clima y los ecosistemas oceánicos.
La iniciativa EXPORTS, un esfuerzo multidisciplinario de gran envergadura liderado por NASA, reúne diversas disciplinas, como óptica marina, teledetección y biología molecular, para implementar tecnologías avanzadas que comprendan el transporte de carbono desde la superficie oceánica hasta el océano profundo.
Las recientes campañas de campo de EXPORTS en el Atlántico y el Pacífico Norte han permitido a los investigadores analizar detalladamente partículas de sedimento recogidas a diferentes profundidades. A diferencia de estudios previos que examinaron biomasa filtrada a granel, el equipo se centró en partículas individuales, lo cual les permitió comparar los detalles sobre cómo se empaqueta y transporta el carbono.
Mediante la secuenciación del gen 18S rRNA de fitoplancton en la superficie del mar y en partículas de nieve marina, los investigadores identificaron relaciones predictivas entre la exportación de ciertos grupos de fitoplancton y la magnitud del flujo de carbono a distintas profundidades. Hallaron que dos grupos clave de fitoplancton—diatomeas y Hacrobia fotosintéticas—pueden predecir la magnitud de la exportación de carbono hacia el océano profundo.
Estos descubrimientos amplían la utilidad de las observaciones satelitales sobre el océano, que se han convertido en herramientas esenciales para visualizar procesos marinos a escala global. Nuevos satélites de color oceánico, como la misión PACE de NASA, están proporcionando una perspectiva renovada del océano desde el espacio, lo que permite a los científicos cuantificar los pigmentos en diferentes grupos taxonómicos de fitoplancton en la superficie del mar.
La capacidad para detectar florecimientos de diatomeas y Hacrobia facilitará la elaboración de modelos más precisos que estimen la exportación de carbono hacia las profundidades oceánicas. Dado que ambos grupos de fitoplancton pueden ser identificados mediante secuenciación de ADN y observaciones satelitales, la relación con la exportación de carbono puede ser evaluada en otras regiones y ecosistemas.
La respuesta a la crisis climática requiere avances significativos en nuestra capacidad para monitorizar el ecosistema oceánico. Es esencial encontrar nuevas maneras de observar los procesos que ocurren a escala microscópica e integrar esa perspectiva con los factores climáticos que operan a escala global. Este trabajo demuestra el valor de la colaboración entre distintas disciplinas científicas y escalas físicas, sugiriendo que la identificación de microbios en partículas de nieve marina puede mejorar la monitorización del ciclo del carbono en los océanos.
