Un nuevo estudio sobre los cocolitóforos y la acidificación del océano

Alrededor de entre una cuarta parte y un tercio del dióxido de carbono (CO2) emitido a la atmósfera como resultado de la actividad humana ha sido absorbido por los océanos, donde se disuelve en el agua de mar produciendo ácido carbónico. Esto conduce a la acidificación de los océanos, una de las principales amenazas para los ecosistemas marinos y especialmente para los organismos calcificantes como los corales y cocolitóforos.

Si la emisión de CO2 se mantiene a las tasas actuales, el pH de la superficie oceánica mundial se reducirá en 0,3-0,5 unidades para el 2100. Esto significa que el pH de la superficie oceánica promedio se habrá reducido de 8,2 a alrededor de 7,8 - de Probablemente la Tierra nunca ha experimentado estos niveles en los últimos 20 millones de años.

Los cocolitóforos son el fitoplancton que vive en grandes cantidades en las capas superiores de los océanos y son un componente importante del sistema de la Tierra. Su efecto a corto plazo sobre el medio ambiente es un tanto complejo. Aportan entre aproximadamente el 1% y el 10% de la producción primaria marina, son responsables de una gran parte del flujo oceánico de carbonato de calcio, mientras que también influyen en el clima mundial aumentando el albedo de los océanos. Su posible susceptibilidad a la acidificación del océano es, por tanto, motivo de gran preocupación.

Estas criaturas utilizan el carbonato de calcio, el material que compone las conchas de mar, para construir pequeñas placas en su exterior, liberando CO2. Pero debido a que estos organismos emplean la fotosíntesis también consumen CO2. El equilibrio entre la calcificación y el consumo de CO2 por fotosíntesis es lo que determina si los cocolitóforos actuarán como un sumidero o como una fuente de CO2 a la atmósfera. Hemos hablado de ellos y de la importancia de conocer su comportamiento frente al aumento de la concentración de CO2 en otra entrada de este blog.

Los estudios realizados en laboratorio con unos altos niveles de pCO2 han producido resultados divergentes sin consenso general. Sin embargo, se ha predicho a partir de estos estudios que, aunque la calcificación no se puede predecir en todas las especies, la acidificación produce "una transición en el dominio de más a menos cocolitóforos muy calcificados"

Otro estudio reciente, del que ya hemos hablado en la entrada anteriormente citada, no de laboratorio sino a base de observaciones, sugirió también que los cocolitóforos se calcifican menos en condiciones más ácidas.

Una nueva investigación publicada en mayo del 2012, Predominance of heavily calcified coccolithophores at low CaCO3 saturation during winter in the Bay of Biscay, demuestra que no todos los tipos de cocolitóforos se ven afectados por igual, o incluso de la misma manera. Los investigadores trataron de averiguar cómo la especies de cocolitóforo Emiliania huxleyi responde a los cambios estacionales. Emiliana huxleyi es con mucho la especie más abundante de los cocolitóforos a nivel mundial, y está muy extendida, ya que habita en casi todos los océanos, desde los trópicos hasta las aguas subpolares.

Zonas de muestreo y morfotipos principales de E. huxleyi.
(A) las zonas de muestreo en el Canal de la Mancha, en aguas adyacentes a la plataforma continental, en aguas oceánicas profundas del Golfo de Vizcaya, y en la plataforma ibérica (el color del símbolo denota el mes de recolección de la muestra, como se muestra en la clave).
(B) Los dos morfotipos principales de E. huxleyi observados: la de la izquierda es un tipo de célula sobrecalcificada, y la de la derecha es un tipo de una célula normal.
(C) Yuxtaposición de dos cocolitos individuales, uno de cada morfotipo. Se observa claramente que el morfotipo de la izquierda está más calcificado que el de la derecha.

El estudio, que se basó en un muestreo mensual de las profundas aguas oceánicas en el Golfo de Vizcaya durante el transcurso de un año mostró que, contrariamente a las predicciones anteriores, las células sobrecalcificadas de E. huxleyi eran más numerosas que las de tipo normal cuando las condiciones son más ácidas.

Se presentan los resultados de un gran estudio observacional de la morfología de los cocolitóforos en la Bahía de Vizcaya. Las muestras fueron recolectadas una vez al mes durante más de un año, a lo largo de una zona de 1.000 km de longitud. Los datos muestran claramente que existe una marcada estacionalidad en los morfotipos de Emiliania huxleyi, las especies más abundantes de cocolitóforos. Mientras que el pH y el CaCO3 son más bajos en invierno, la población de la forma muy calcificada de E. huxleyi pasa de se menor del 10% en verano, a ser más del 90% en invierno.

Variables químicas y ambientales y tipo de cocolitóforo.
(A) Los cambios estacionales en la proporción de células de E. huxleyi que son de tipo sobrecalcificado se representan con un trazo negro, así como el estado de saturación de agua de la superficie con respecto a la calcita (Ω, trazo azul), el pH (trazo roja) y la concentración del ión bicarbonato (HCO3-) en mol/kg, (trazo verde discontinuo). No hay datos de los valores químicos de marzo de 2009.
(B) Cambios estacionales de diversas variables ambientales: intensidad media de la luz en términos de radiación fotosintéticamente disponible (trazo negrodiscontinuo), temperatura superficial del mar (º C, trazo azul discontinuo), salinidad de la superficie del mar (línea de color negro sólido), concentración superficial de fosfatos (mol/kg; línea continua roja), profundidad de la zona de la muestra (línea verde discontinua) y datos de la clorofila superficial (mg/m3, línea continua marrón).
Tanto para A como para B, no existen ciertos datos de enero de 2009, cuando el buque estaba en revisión, y todos los puntos representan el promedio de la bahía de Vizcaya.
(C) Diferentes tipos de cocolitóforo en una única cocosfera (flecha amarilla) y cocolitos con grados intermedios de calcificación (flechas rojas) (del mes de marzo de 2009).

Los resultados del estudio ilustran la dificultad de proyectar cómo determinados procesos de calcificación responderán a una acidificación del océano, y suscitan preguntas sobre el destino de los cocolitóforos en un mundo con una alta concentración de CO2.