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Plancton: un mundo en una cucharadita de agua de mar

Por Albert Calbet (CSIC)*

En una pequeña cantidad de agua de mar como la que podemos recoger en la playa con una simple cuchara de café, podemos encontrar unos 50 millones de virus, 5 millones de bacterias, cientos de miles de pequeños flagelados unicelulares, ya sean fotosintéticos, consumidores, o una combinación de ambos, miles de algas microscópicas, unos cinco ciliados o dinoflagelados heterótrofos, y, con mucha suerte, algún pequeño crustáceo, como por ejemplo un copépodo. El plancton, conformado por este vasto acervo de seres diminutos, es fundamental para el funcionamiento de los ecosistemas marinos. Es el responsable de que haya vida en la Tierra, nos ha proporcionado, a escalas geológicas, una buena parte del oxígeno de nuestro planeta y sin él seguro que no comeríamos pescadito frito.

Calanus minor, especie de copépodo del mar Mediterráneo, sobre fondo negro.

Calanus minor. Especie de copépodo del mar Mediterráneo. Si bien en el Mediterráneo el género Calanus no es dominante, en mares más fríos y productivos, como el Mar del Norte o el Océano Ártico representan la mayoría de la biomasa de zooplancton y son claves para el mantenimiento de las pesquerías de la zona. / Imagen capturada al microscopio por Albert Calbet

Plancton: el motor de la vida marina

Todos estos seres que podemos encontrar en cualquier agua de mar están interconectados en una imbricada red trófica (el conjunto de cadenas alimentarias interconectadas) en la que no solo un organismo se come a otro, sino que, al hacerlo, ayuda a que se liberen los nutrientes acumulados en la materia viva y vuelvan a estar disponibles para que empiece de nuevo el ciclo de la vida. La red trófica marina también ayuda a reducir el CO2 atmosférico gracias a un proceso denominado bomba biológica marina. Mediante este proceso las algas absorben CO2 que ha penetrado en el mar desde la atmósfera y lo incorporan en forma de carbono orgánico en su materia viva. Al ser consumidas por el zooplancton, el carbono contenido en las algas pasa a formar parte de este, o acaba en paquetes fecales que son expulsados y sedimentan hacia las profundidades del océano. Allí, este carbono será reciclado o acabará secuestrado en los sedimentos por cientos o miles de años.

Copépodo marino del género Labidocera sobre fondo negro

Copépodo marino del género Labidocera. Este género habita aguas superficiales y posee tonalidades azules que le confieren sus pigmentos fotoprotectores. / Imagen capturada al microscopio por Albert Calbet

La mayor migración de la Tierra

Este proceso de transporte vertical de carbono está estrechamente relacionado con las migraciones de zooplancton. Estos desplazamientos diarios son considerados las mayores migraciones que existen en el planeta. Al migrar hacia capas superficiales para alimentarse durante la noche, el zooplancton evita que sus depredadores, los peces, lo puedan ver y devorar. Todo encaja en un orden y un equilibrio marcados por millones y millones de años de evolución conjunta de depredadores y presas.

Ilustración de la red trófica oceánica

Ilustración de Albert Calbet

El plancton no solo muestra ritmos diarios, también los hay anuales y plurianuales. Los ritmos anuales están marcados por las estaciones. En invierno, el fitoplancton, a pesar de tener plenitud de nutrientes, está limitado por la escasa luz y la baja temperatura. Hacia finales del invierno y principios de la primavera la luz es más intensa y la temperatura comienza a subir, lo que favorece la floración explosiva o bloom del fitoplancton, el cual irá acompañado por un crecimiento de las poblaciones de protozoos primero y de zooplancton de mayor tamaño después.

Ciliado tintínido del género Favella. Los ciliados son protozoos y forman parte del microzooplancton, el mayor grupo de herbívoros del mar. / Imagen capturada al microscopio por Albert Calbet

Cuando el verano está en su máximo esplendor, la ya bien formada termoclina, la capa de separación entre dos masas de agua a temperatura diferente, separa claramente dos zonas: una capa superficial, caliente y pobre en nutrientes, y una más profunda, fría y repleta de nutrientes. El consumo de las algas va agotando lentamente los nutrientes en la capa de mezcla superficial y con la falta de sustento estas van perdiendo empuje. Las algas veraniegas son o bien de pequeño tamaño o bien grandes, pero con capacidad de locomoción (como los dinoflagelados), y esto les permite explorar las micromanchas de nutrientes que puedan quedar. Son estas algas de gran tamaño las que, en condiciones propicias (por ejemplo, dentro de zonas confinadas como bahías, puertos y espigones), pueden multiplicarse hasta formar proliferaciones nocivas. En esta época es cuando aparecen también las medusas y otros tipos de plancton gelatinoso.

Las primeras tormentas del otoño llegan acompañadas de un aumento en la intensidad del viento, lo cual acaba deteriorando la termoclina, que al final se rompe y permite que las aguas ricas en nutrientes lleguen de nuevo a la superficie. En ocasiones, si las condiciones climáticas del año lo permiten, puede haber otro pequeño crecimiento de algas, pero muchas veces las pobres intensidades lumínicas y bajas temperaturas hacen que el fitoplancton no consiga aprovechar la abundancia de nutrientes. Vuelve el invierno y el ciclo comienza de nuevo.

Imagen de alga diatomea al microscopio

Diatomea del género Coscinodiscus. Las diatomeas son algas unicelulares planctónicas o bentónicas que tienen su cuerpo recubierto por dos valvas de sílice, a modo de cajita. / Imagen capturada al microscopio por Albert Calbet

Ritmos alterados por el cambio climático

Este ciclo se repite año tras año en las zonas templadas, sin embargo, la duración de las estaciones y la magnitud de los parámetros físicos (temperatura, densidad, luz) que se alcanzan en ellas es variable. Debido al cambio climático, el plancton se enfrenta a grandes retos y a fenómenos extremos que están provocando cambios en las comunidades. Estas alteraciones en el plancton se transmiten a través de la red trófica al resto de seres vivos y llegan hasta las pesquerías, de las que tanto dependen algunas zonas del planeta. Desincronización entre el período de aparición de depredadores y presas, desplazamiento y sustitución de especies por otras invasoras, aumento de las proliferaciones algales nocivas (antes conocidas como mareas rojas), incremento en la abundancia de medusas, etc., son algunos de los ejemplos de los retos a los que nos enfrentamos. La red trófica planctónica es compleja y nuestra actividad puede dañarla. Por eso es necesario que se apliquen medidas de contención del cambio climático y de la actividad antropogénica en general, y debemos seguir estudiando cómo evolucionarán las comunidades marinas, pues la incertidumbre ante el futuro no había sido nunca tan grande desde nuestra historia reciente.

Sapphirina sp. o zafiro de mar sobre fondo negro

Sapphirina sp. o zafiro de mar. Esta especie de copépodo de forma deprimida posee cristales de guanina que le confieren iridiscencias que reflejan la luz con diferentes tonalidades. / Imagen capturada al microscopio por Albert Calbet

* Albert Calbet es investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) y autor del libro El plancton y las redes tróficas marinas (2022), una de las últimas novedades de la colección ¿Qué sabemos de? (Editorial CSIC-Catarata). El libro ofrece una visión clara y amena sobre el plancton y su importancia, desarrolla estos y otros temas en detalle y presenta curiosidades sobre el plancton que difícilmente se encuentran en los libros de texto.

 

Praderas marinas: su función en los ecosistemas y su futuro ante el calentamiento global

Por Julia Máñez Crespo (CSIC)*

Alguers, herbeis, praderas o sebaldales… son muchos los nombres que reciben las poblaciones de las diferentes especies de fanerógamas marinas; pero, ¿qué son y cómo se originaron? Las fanerógamas marinas son organismos fascinantes: todos sus géneros, excepto uno, pueden vivir completamente sumergidos en el agua de mar e incluso florecer y ser polinizadas, ya sea con el movimiento de las corrientes o con la ayuda de pequeños invertebrados, como por ejemplo los isópodos o “abejas” del mar. Son plantas superiores de estructura compleja constituidas por un sistema de raíces, rizoma y hojas y que, además, producen flores verdaderas.

Flor femenina, Cymodocea nodosa / L. G. Egea

Su origen se sitúa en un planeta Tierra aún habitado por dinosaurios, cuando estas plantas fueron capaces de colonizar el mar hace aproximadamente 100 millones de años y de adaptarse a unas condiciones mucho más adversas a las del medio terrestre. Por eso, hoy en día se contabilizan solo unas 60 especies diferentes alrededor del mundo, a excepción del continente Antártico, donde no hay. Uno de los atributos más característicos de estas plantas es la gran diversidad de flores y frutos entre todas las especies existentes.

La adaptación al medio marino ha tenido una influencia directa en la morfología y estructura de estas plantas, lo que ha condicionado su distribución geográfica y especiación. Al tratarse de organismos fotosintéticos, su mayor limitación es la luz, lo que restringe su área de distribución costera entre los 0 y los 50 metros de profundidad, y de ahí la importancia de sus hojas, las cuales se encargan de realizar la fotosíntesis. A diferencia de sus parientes terrestres, estas plantas marinas utilizan también sus hojas para captar la mayoría de los nutrientes y utilizan sus raíces principalmente como anclaje al sedimento. En algunas praderas como las de la especie Cymodocea nodosa se ha observado la capacidad de desarrollar un mayor o menor sistema radicular (raíces de una misma planta) en función de la profundidad y la exposición al oleaje al que están sometidas sus poblaciones.

Posidonia oceanica

Las ingenieras ecosistémicas del mar

Las fanerógamas marinas son también conocidas como ‘ingenieras ecosistémicas’, lo que quiere decir que su presencia en un ecosistema modula los flujos de energía y nutrientes y determina la presencia de otras especies en su ecosistema. Por un lado, contribuyen a la geomorfología litoral, es decir, a dar forma al sistema costero, ya que amortiguan el efecto de las olas y de las corrientes, lo que disminuye la energía con la que impactaran sobre la costa. Y favorecen la sedimentación de partículas, que influye en la transparencia de las aguas. Por otro lado son también llamadas ‘pulmones marinos’, ya que especies como Posidonia oceánica forman praderas capaces de producir hasta 20 litros de oxígeno por hectárea y día. Pero no solo eso, sino que además son capaces de captar el dióxido de carbono atmosférico que entra en el mar y utilizarlo para su propio crecimiento, lo que conlleva que las praderas sean grandes sumideros de este gas de efecto invernadero.

Además de su influencia en la regulación de los flujos de materia y energía, su presencia en los ecosistemas es de vital importancia en la preservación de la biodiversidad. Son el principal alimento para algunas tortugas marinas y para dugongos (único representante de su género y el único miembro superviviente de la familia Dugongidae); también para multitud de pequeños invertebrados y para algunas especies de peces. Al conformar una zona altamente productiva, atraen a organismos que a su vez serán presa para otros y ofrecen refugio entre sus hojas para aquellos en primeras fases de desarrollo, como las larvas de peces, gasterópodos o bivalvos.

Banco de salpas en pradera de Cymodocea nodosa / Mallorca Blue

A pesar de su singularidad e importancia y de aportar un sinfín de beneficios ecosistémicos, actualmente las praderas de estas plantas marinas se enfrentan a un gran número de adversidades que están ocasionando el aumento su estado de vulnerabilidad. Todas las problemáticas son consecuencia directa o indirecta de las actividades humanas. De manera directa, la mala gestión de las aguas residuales o la erosión ocasionada por las anclas de las embarcaciones daña las praderas, reduce su producción de oxígeno, y el hábitat disponible para la biodiversidad, y reintroduce el dióxido de carbono que estaba almacenando al sistema. De manera indirecta, la llegada de especies invasoras o la sobrepesca facilita la expansión de poblaciones de otros organismos en detrimento de las de fanerógamas marinas.

No obstante, el calentamiento global es una de las mayores amenazas a las que se enfrentan. Los resultados mostrados en el último informe del IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático) sobre los océanos prevén una alta probabilidad de olas de calor extremo: de mayor duración e intensidad, siendo las zonas costeras lugares donde estos episodios sucederán con mayor severidad. Y es en esas áreas costeras donde residen estas plantas marinas.

Pradera de Cymodocea nodosa / Mallorca Blue

Episodios de olas de calor sostenidas en el tiempo como las de este verano, que en el mes de noviembre parecía no irse en zonas del Mediterráneo y del Atlántico, han provocado fenómenos de blanqueamiento de las hojas en praderas de la cuenca mediterránea, lo que podría afectar a las respuestas fisiológicas de las plantas. Algunas de estas respuestas las estamos investigando.

Dada la importancia y el actual estado de vulnerabilidad de estos organismos es necesario continuar estudiando su comportamiento ante el nuevo paradigma climático así como reducir las amenazas a las que se enfrentan, a fin de mejorar las políticas de conservación de sus praderas e incrementar la restauración en las zonas más afectadas. Las praderas de fanerógamas marinas son lugares únicos en el mundo, anteriores a nuestra presencia en el planeta y con derecho a seguir en él como hasta ahora.

* Julia Máñez Crespo es investigadora postdoctoral en el Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, UIB-CSIC), donde investiga el rol ecológico de las praderas de fanerógamas marinas así como los efectos ecológicos de la llegada de especies invasoras.

 

 

 

 

Sumérgete en el océano desde casa: una propuesta del CSIC para explorar los ecosistemas marinos

Por Mar Gulis (CSIC)

3, 2, 1… ¡Al agua! Este viaje comienza con los habitantes más pequeños del océano: protozoos, microalgas, virus, bacterias y animales microscópicos como los tardígrados o las pulgas de agua. Aunque no los vemos a simple vista, son millones de seres diminutos que cumplen un papel esencial para el funcionamiento de los ecosistemas marinos. Este fascinante micromundo te espera en ‘El océano en casa’, un proyecto del Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC) que ofrece todo tipo de materiales para que el público infantil se sumerja en las aguas oceánicas sin moverse del sofá.

Solo tenéis que entrar en su web y elegir entre varios bloques temáticos que dan a conocer la biodiversidad marina y la importancia de los mares en nuestro día a día. Si os decantáis por el epígrafe ‘Un océano con muchas características’, encontraréis lecturas, dibujos para colorear o rompecabezas y enigmas sobre los distintos ambientes marinos que hay en el planeta. También podréis probar el juego ‘De tierra o de mar’ o experimentar el viaje que realiza un grano de arena desde los Pirineos hasta el cañón de Palamós.

La web del proyecto, cuyos contenidos fueron inicialmente publicados en catalán y ahora se han traducido al castellano, está llena de recursos para niñas y niños curiosos. Por ejemplo, los epígrafes ‘El océano: un mar de ríos’, ‘Las praderas del mar’ y ‘Animales del océano’ incluyen animaciones de la NASA, experimentos caseros, unidades didácticas y hasta cuentos y cómics para aprender qué son las corrientes marinas, ver prados de posidonia y conocer la diversidad animal que esconden mares y océanos.

El viaje no ha hecho más que empezar, porque el bloque titulado ‘El océano y nosotros/as’ está repleto de contenidos para seguir buceando y descubriendo organismos fascinantes. A través de varios vídeos, en el primer apartado, dedicado a las medusas, entenderéis por qué estos animales nos pican cuando nos bañamos en la playa, qué necesitamos para identificarlos y cómo actuar en caso de una picadura. Quienes quieran saber más sobre estos extraños invertebrados podrán también participar en el proyecto de ciencia ciudadana ‘Observadores del mar’.

La aventura continúa con ‘Buques oceanográficos’, donde encontraréis información sobre las grandes embarcaciones donde muchos científicos y científicas investigan a la vez el océano. Si estáis listos para embarcar, buscad el vídeo que os llevará a bordo del Sarmiento de Gamboa, uno de los buques oceanográficos del CSIC.

Hay más. Los epígrafes ‘El fitoplancton’, ‘Basura marina’ y ‘Océano y atmósfera’ contienen audiovisuales para descubrir ese universo de microbios y pequeños organismos acuáticos o calibrar el impacto que tienen los microplásticos y otros residuos en el mar. En esos apartados se puede acceder a otro montón de actividades para realizar en casa: experimentos, guías didácticas o incluso fichas para colorear y entender el ciclo del agua.

Si el mundo marino os engancha, estad atentos a la web de ‘El océano en casa’ porque habrá nuevos contenidos. ¡Y participad! El Instituto de Ciencias del Mar os anima a enviar comentarios, preguntas o sugerencias a la dirección de correo electrónico oceanliteracy@icm.csic.es. Al otro lado de la pantalla, alguien dedicado a investigar el universo marino os contestará.