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Sep 29, 2023

El plancton es fundamental para la vida en la Tierra: ¿Cómo les afecta el cambio climático?

24 de agosto de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

24 de agosto de 2023

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por Renee Cho, Estado del Planeta

Recientemente, los científicos informaron que más de la mitad de nuestros océanos se están volviendo más verdes, una indicación de que podrían contener más fitoplancton. A lo largo de la costa de California, cientos de leones marinos y delfines aparecieron enfermos o moribundos después de haber estado expuestos a la proliferación de algas tóxicas causadas por el nocivo plancton. Y en Tailandia, miles de peces muertos llegaron a la costa, asfixiados por una proliferación de plancton.

El plancton es la base de los ecosistemas marinos y de agua dulce, y es clave para el ciclo de los gases en la atmósfera terrestre. Pero las aguas y el aire del planeta están cambiando rápidamente debido al cambio climático, y esto afecta al plancton. Algunos de estos efectos no son buenos. A continuación se presenta un vistazo a qué es el plancton y sus interacciones con el clima.

"Plancton" proviene de la palabra griega que significa "vagabundo". El plancton son organismos que flotan en el océano. "Muchos pueden nadar, pero no pueden nadar con suficiente fuerza para oponerse a las corrientes. Básicamente, están a merced de las corrientes", dijo Andrew Juhl, profesor investigador del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia especializado en ecología acuática. .

"El plancton no es un grupo particular de organismos; son muchos tipos diferentes de organismos que comparten un estilo de vida", dijo. Se pueden encontrar en agua dulce o salada y su tamaño puede variar desde microscópicos (la mayoría lo son) hasta crustáceos o medusas fácilmente visibles.

El plancton se divide en dos grupos: el fitoplancton, que son plantas, y el zooplancton, que son animales. Sin embargo, en el mundo del plancton, la distinción entre plantas y animales es complicada.

Algunos organismos se nutren de la fotosíntesis; otros lo obtienen al comer otros organismos; algunos organismos son fotosintéticos, pero también se alimentan de otros organismos; algunas bacterias también se clasifican como plancton y son descomponedoras; y muchos más organismos están en el medio o hacen múltiples cosas.

En cuanto a los organismos fotosintéticos, hay mucha más diversidad en el plancton oceánico que en la tierra, afirmó Juhl. Probablemente hay 100.000 especies diferentes de fitoplancton, cada una de las cuales puede tener diferentes características, diferentes funciones ecológicas y diferentes distribuciones. El zooplancton también incluye muchos, muchos grupos diferentes.

El fitoplancton, que al igual que las plantas terrestres contiene clorofila, se encuentra cerca de la superficie porque necesita los rayos del sol. Utilizan la luz solar y nutrientes como fosfato, nitrato y calcio para crear energía y crecer, absorbiendo dióxido de carbono y liberando oxígeno. El fitoplancton realiza aproximadamente el 50% de toda la fotosíntesis del planeta. Se estima que han producido aproximadamente la mitad de todo el oxígeno de la Tierra.

Algunos ejemplos de fitoplancton son las cianobacterias (también conocidas como algas verdiazules); las diatomeas, que tienen paredes celulares de sílice, y son el grupo más abundante y diverso; y dinoflagelados, que tienen apéndices que les ayudan a moverse. Todas las algas son fitoplancton, pero no todo el fitoplancton son algas.

El zooplancton incluye animales como el krill, copépodos, pequeños crustáceos parecidos a camarones y medusas. Generalmente se alimentan de fitoplancton y, a su vez, son devorados por peces y otros organismos más grandes.

El plancton es la base de toda la cadena alimentaria marina. La salud y la productividad de toda la vida marina dependen en última instancia de ellos.

El plancton también desempeña un papel importante en el ciclo del carbono de la Tierra. Cuando el fitoplancton muere, parte del carbono que absorbe a través de la fotosíntesis se hunde en las profundidades del océano, donde es secuestrado de la atmósfera. Este proceso, llamado bomba biológica, convierte al océano en el mayor sumidero de carbono de la Tierra.

Se estima que los océanos han absorbido aproximadamente el 40% de todo el dióxido de carbono que los humanos han emitido a la atmósfera desde la Revolución Industrial. A nivel mundial, la bomba biológica transfiere 10 mil millones de toneladas métricas de carbono desde la atmósfera a las profundidades del océano cada año.

El fitoplancton también es útil para los humanos de otras maneras. Más eficiente que las plantas terrestres en la fotosíntesis y el almacenamiento de carbono, el fitoplancton puede ser un recurso renovable. El fitoplancton rico en proteínas puede proporcionar una alternativa a la harina de pescado utilizada en la acuicultura y a los suplementos para piensos animales a base de carne y soja. Mientras que el cultivo de soja y otros cultivos consume tierra, fertilizantes y otros recursos, la producción de algas requiere poco espacio y es menos dañina para el medio ambiente.

Las enzimas del plancton se utilizan en productos farmacéuticos y alimenticios. Las grasas del plancton se utilizan en cosméticos y complementos alimenticios. También se pueden utilizar como fertilizantes en lugar de productos químicos. Los compuestos orgánicos producidos por el plancton tienen potencial para usarse en el tratamiento del Alzheimer, el cáncer, la diabetes, el SIDA, la osteoporosis y otras enfermedades.

Ha habido mucho interés en cultivar fitoplancton para producir biodiesel, pero esa promesa aún no se ha cumplido.

Crecen rápidamente, tienen un alto contenido de grasas y producen hasta 30 veces más energía que otros biocombustibles. Sin embargo, una investigación reciente encontró que la fabricación y el uso de biodiésel a partir de fitoplancton en realidad consume más energía de la que el biocombustible puede producir y puede tener una huella de carbono mayor que el diésel de combustible fósil. Para poder producir un combustible viable con bajas emisiones de carbono a partir de microalgas, sería necesario mejorar las cepas de microalgas y mejorar el diseño de la infraestructura.

Debido a la enorme diversidad del mundo del plancton, es poco probable que los diferentes tipos de organismos tengan una respuesta universal a cualquier estrés dado del cambio climático.

Algunos modelos climáticos proyectan que el calentamiento de las temperaturas alterará las corrientes oceánicas, reduciendo la cantidad de nutrientes que brotan de las profundidades del océano, lo que resultará en menos fitoplancton. Con menos fitoplancton, la capacidad de los océanos para secuestrar dióxido de carbono probablemente se vería obstaculizada, dejando más cantidad en la atmósfera que exacerbaría el cambio climático.

Un estudio reciente encontró que el calentamiento de las temperaturas hace que cierto fitoplancton pase de ser absorbente de carbono a emisor de carbono, un punto de inflexión climático potencial e imprevisto. Algunos fitoplancton son mixótrofos, lo que significa que pueden obtener energía a través de la fotosíntesis o al comer otros organismos. Cuando realizan la fotosíntesis, extraen carbono de la atmósfera; pero cuando se alimentan de otros organismos, acaban emitiendo más CO2 del que absorben.

El cambio climático también puede estar aumentando la frecuencia de grandes floraciones de fitoplancton tanto en agua dulce como en el océano. Numerosos factores contribuyen a tales floraciones: más nutrientes en el agua provenientes de escorrentías de fertilizantes o aguas residuales; el afloramiento del agua de las profundidades del océano hacia la superficie, lo que aporta más nutrientes; temperaturas del agua más cálidas; flujo de agua lento o agua estancada; y baja turbidez, lo que permite que el sol brille a través del agua, favoreciendo el crecimiento del fitoplancton.

A medida que aumentan las temperaturas del océano y cambian los patrones de circulación, las floraciones son cada vez más grandes y más frecuentes en todo el mundo. Un estudio reciente que mapeó la proliferación de algas marinas costeras entre 2003 y 2020 encontró que a nivel mundial aumentaron en tamaño en un 13% (1,5 millones de millas cuadradas más) y en frecuencia en un 59% durante ese período.

Las grandes floraciones pueden ser beneficiosas para la vida marina y la pesca, pero las floraciones de algas nocivas pueden ser tóxicas para los seres vivos o dañar el medio ambiente de otras maneras.

"Las floraciones ocurren todo el tiempo", dijo Juhl. "Al menos en latitudes más altas, es parte del ciclo estacional típico: florecen en la primavera. Y en muchos otros lugares, florecen como resultado del paso de una tormenta o de algo que mezcla los nutrientes. O Si llueve mucho, es posible que el río elimine nutrientes que pueden provocar una floración".

Si bien Juhl dijo que hay relativamente pocos tipos de fitoplancton dañinos, su proliferación parece estar aumentando. Él cree que esto se debe, al menos en parte, a mejores observaciones y aumentos en las concentraciones de nutrientes. Algunas investigaciones han documentado un aumento en la proliferación de algas nocivas a lo largo del tiempo que coincide con cambios en el clima, pero no está claro si el cambio climático está impulsando esto.

Dicho esto, el cambio climático puede crear condiciones que aumenten la probabilidad de que florezcan. La sequía seguida de precipitaciones extremas aumenta la cantidad de escorrentía de las tierras agrícolas y los céspedes, lo que aporta más nutrientes a los cuerpos de agua. Las sequías pueden reducir el flujo en los cuerpos de agua, haciendo que el agua restante sea más cálida y estancada, lo que favorece la proliferación de algas. Y debido a que las algas necesitan CO2 para crecer, niveles más altos de CO2 en la atmósfera y el agua pueden promover el crecimiento de algas, especialmente las tóxicas algas verdiazules. El aumento del nivel del mar también significa que el agua costera es más estable y menos profunda, lo que puede favorecer el crecimiento de algas.

La proliferación de algas nocivas cuesta a Estados Unidos millones de dólares en daños cada año debido a pérdidas en la pesca y el turismo, daños al agua potable, costos de limpieza y visitas al hospital.

Las floraciones de algas nocivas de agua dulce, que se encuentran en los 50 estados de EE. UU., a menudo son causadas por cianobacterias, que liberan toxinas. También pueden ocurrir en agua salada.

En aguas más cálidas, crecen más rápido que las algas no tóxicas. Las cianobacterias pueden hacer que el agua se vuelva verde, azul, roja o marrón y, a menudo, producen una espuma maloliente en la superficie del agua. Algunas cianobacterias producen toxinas que pueden causar daño neurológico. Otros liberan toxinas que causan daño hepático, irritaciones de la piel o problemas respiratorios.

Las personas y las mascotas pueden quedar expuestas a las toxinas al nadar o tragar agua contaminada, inhalar gotas de toxinas en el aire o comer pescado o mariscos contaminados, incluso después de cocinarlos. Los impactos en la salud pueden ser leves, graves o incluso mortales, según el tipo de toxina y el nivel de exposición.

Joaquim Goes, oceanógrafo biológico de Lamont-Doherty, dirige un estudio sobre la proliferación de algas nocivas en un estanque artificial en el Morningside Park de Manhattan. El objetivo de su equipo es encontrar formas de disminuir dichas floraciones e idear un sistema de alerta temprana. El estudio podrá extenderse a otros parques de la ciudad.

Los dinoflagelados y las diatomeas provocan la proliferación de algas más dañinas en el agua salada; estas se llaman mareas rojas porque tiñen el agua de rojo. Las toxinas de la marea roja pueden enfermar tanto a humanos como a animales. La especie de dinoflagelado Karenia brevis produce una neurotoxina que puede causar parálisis e insuficiencia respiratoria y alterar la reproducción en la vida marina.

En los seres humanos, causa irritación ocular y respiratoria y, si se consume en mariscos contaminados, entumecimiento, náuseas, vómitos y diarrea. Esta primavera, las mareas rojas en Florida mataron a miles de peces y otros animales marinos, incluidos manatíes cada vez más amenazados. Las mareas rojas se han multiplicado por quince en Florida en los últimos 50 años.

Otro tipo de floración dañina es causada por las llamadas algas doradas, que se encuentran principalmente en el océano, pero ahora también cada vez más en agua dulce. Estas floraciones pueden matar una gran cantidad de peces, pero no son dañinas para los humanos. Entre 2001 y 2010, la proliferación de algas doradas en Texas acabó con más de 34 millones de peces, lo que le costó al estado más de 14 millones de dólares.

Las flores no tienen que liberar toxinas para causar daño. Cuando las flores mueren y se pudren, crean "zonas muertas". Esto se debe a que el proceso de descomposición consume la mayor parte del oxígeno del agua, por lo que otros organismos se asfixian y mueren.

La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos dice que hay decenas de zonas muertas en aguas estadounidenses en cualquier momento dado, la más grande es la de la desembocadura del río Mississippi, que puede extenderse en verano a 6.500 millas cuadradas, debido a la excesiva filtración de nutrientes. Un informe de 2020 estimó que esta zona muerta genera 2.400 millones de dólares cada año en daños a la pesca y al hábitat marino. El proceso de descomposición también puede producir gases nocivos como metano y sulfuro de hidrógeno. Las flores densas pueden bloquear el sol para otras plantas y animales, obstruir las branquias de los peces y sofocar los corales.

El cambio climático está alterando las condiciones ambientales en todo el mundo. "Cuando cambias las condiciones ambientales, definitivamente habrá cambios [en el plancton]", dijo Juhl. "Ese cambio en la base de la red alimentaria repercutirá en toda la red alimentaria".

Las diferentes especies de plancton están acostumbradas a diferentes temperaturas del agua y condiciones ambientales. A medida que los océanos se calientan y las condiciones cambian, las especies deben adaptarse, migrar o extinguirse. La forma en que el plancton responda al calentamiento de las aguas y la acidificación de los océanos (otro producto del cambio climático) afectará el funcionamiento de los ecosistemas y la producción de biomasa y, en última instancia, la productividad de la red alimentaria.

Por ejemplo, el Golfo de Maine, frente a Nueva Inglaterra y el sur de Canadá, se ha vuelto más cálido y salado en los últimos 20 años; Al mismo tiempo, el fitoplancton se ha vuelto un 65% menos productivo.

Los océanos tropicales albergan las poblaciones más diversas de plancton. Hace ocho millones de años, cuando la Tierra era tan cálida como lo es hoy, el plancton tropical vivía a 2.000 millas del ecuador. Según un estudio reciente, retrocedieron hacia el ecuador a medida que el planeta se enfrió. La investigación sugiere que hoy en día el plancton de aguas cálidas podría volver a alejarse del ecuador. Esto podría alterar los ecosistemas en latitudes más altas y potencialmente dañar a los peces y a las comunidades costeras que dependen de ellos.

En el Ártico, los investigadores han descubierto que las condiciones cambiantes ofrecen oportunidades para que prevalezcan nuevas especies de plancton. Aquí, el derretimiento de los glaciares aumenta la cantidad de agua dulce en el Océano Ártico; se encuentra sobre las aguas saladas del océano e impide que los nutrientes fluyan hacia donde el plancton puede acceder a ellos. Un estudio encontró que a los mixótrofos, que no dependen únicamente de la fotosíntesis, les va bien en agua relativamente dulce con menos nutrientes. Los científicos estudiaron una floración de algas mixtróficas tóxicas y especularon que si estas floraciones comienzan a aparecer con mayor frecuencia en el Ártico, podrían tener impactos ecológicos y socioeconómicos.

"La mayoría de los organismos que vemos en el plancton existen desde hace mucho tiempo y han vivido muchos ciclos de cambio climático que no son antropogénicos", dijo Juhl. "Se ocuparon de ello, por lo que probablemente no vayan a desaparecer". Pero debido a que nuestras sociedades se basan en suposiciones de que las cosas seguirán como siempre han sido, estos cambios traerán perturbaciones.

"Desde el punto de vista del plancton, esto no es existencial", afirma Juhl. "Pero es existencial, tal vez para los seres humanos. Al plancton no le importamos nosotros, pero nosotros deberíamos preocuparnos por ellos. Una de las cosas que suelo decirle a la gente es que respiren. Cada vez que respiras, uno de nuestros pulmones "Se está llenando con oxígeno que proviene de la selva tropical, que a menudo se describe como los pulmones del planeta. Pero el otro pulmón se está llenando con oxígeno que fue producido en el océano por el fitoplancton".

Si desea ayudar a monitorear la proliferación de algas nocivas, sea voluntario en la Red de Monitoreo de Fitoplancton, establecida por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.

Proporcionado por Estado del Planeta

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía del Earth Institute, Universidad de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.