Los organismos marinos microscópicos pueden crear estructuras mucosas en forma de paracaídas que dificultan la absorción de CO₂ de la atmósfera.

Una nueva investigación dirigida por Stanford revela un factor oculto que podría cambiar nuestra comprensión de cómo los océanos mitigan el cambio climático. estudio, publicado el 11 de octubre en Cienciarevela “paracaídas” de limo nunca antes vistos producidos por organismos marinos microscópicos que ralentizan significativamente su hundimiento, inhibiendo un proceso crucial para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera.

El sorprendente descubrimiento significa que las estimaciones anteriores sobre el potencial de secuestro de carbono del océano pueden haber sido sobreestimadas, pero también allana el camino para mejorar los modelos climáticos e informar a los responsables políticos sobre sus esfuerzos para frenar el cambio climático.

“No estábamos buscando el camino correcto”, dijo el autor principal del estudio, Manu Prakash, profesor asociado de bioingeniería y océanos en la Escuela de Ingeniería de Stanford y la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford.

“Lo que encontramos subraya la importancia de las observaciones científicas básicas y la necesidad de estudiar los procesos naturales en sus entornos reales. Esto es fundamental para nuestra capacidad de mitigar el cambio climático”.

bomba biológica

La nieve marina (una mezcla de fitoplancton muerto, bacterias, gránulos fecales y otras partículas orgánicas) absorbe aproximadamente un tercio del dióxido de carbono producido por el hombre de la atmósfera y lo transporta al fondo del océano, donde queda atrapado durante milenios.

Los científicos conocen este fenómeno, llamado bomba biológica, desde hace algún tiempo. Sin embargo, hasta ahora sigue siendo un misterio exactamente cómo caen estas delicadas partículas (la profundidad media del océano es de 4 kilómetros).

Los científicos han resuelto el misterio con un invento extraordinario, y un microscopio giratorio desarrollado en el laboratorio de Prakash le da la vuelta al problema. El dispositivo se mueve a medida que los organismos se mueven dentro de él, simulando viajes verticales a lo largo de distancias infinitas y ajustando aspectos como la temperatura, la luz y la presión para imitar las condiciones específicas del océano.

Durante los últimos cinco años, Prakash y los miembros de su laboratorio han llevado microscopios hechos a medida en barcos de investigación a los principales océanos del mundo, desde el Ártico hasta la Antártida.

Las recogieron durante una expedición reciente al Golfo de Maine suspendiendo trampas de nieve marinas en el agua y luego analizaron rápidamente el proceso de hundimiento de las partículas en un microscopio giratorio.

Dado que la nieve marina es un ecosistema vivo, es importante realizar estas mediciones en el mar. El microscopio giratorio permitió al equipo observar por primera vez la nieve marina en su entorno natural con increíble detalle, en lugar de hacerlo desde un laboratorio remoto.

Los resultados sorprendieron a los investigadores. Descubrieron que la nieve marina a veces crea estructuras de moco en forma de paracaídas que efectivamente duplican el tiempo de residencia de los organismos en los 100 metros superiores del océano.

Esta suspensión a largo plazo aumenta la probabilidad de que otros microbios descompongan el carbono orgánico de las partículas de nieve marina y lo conviertan nuevamente en carbono orgánico fácilmente disponible para otro plancton, retrasando la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera.

Belleza y complejidad en el más mínimo detalle.

Los científicos señalan su trabajo como un ejemplo de la investigación basada en la observación necesaria para comprender cómo ocurren incluso los procesos biológicos y físicos más pequeños en los sistemas naturales.

“La teoría nos dice cómo es el flujo alrededor de una pequeña partícula, pero lo que vimos en el barco fue completamente diferente”, dijo el autor principal del estudio, Rahul Chajwa, estudiante de posgrado en el Laboratorio Prakash. “Estamos en el comienzo de la comprensión de estas dinámicas complejas”.

Este trabajo presenta un hecho importante. Durante los últimos 200 años, los científicos han estudiado la vida, incluido el plancton, en un plano bidimensional, atrapada bajo un microscopio en pequeños cubreobjetos.

Por otro lado, realizar microscopía de alta resolución es muy difícil en alta mar. Chajwa y Prakash enfatizan la importancia de salir del laboratorio y realizar mediciones científicas lo más cerca posible del entorno en el que tienen lugar.

Los científicos sostienen que apoyar la investigación que prioriza las observaciones en entornos naturales debería ser una prioridad para las organizaciones públicas y privadas que financian la ciencia.

“Ni siquiera podemos hacer una pregunta básica sobre qué hace la vida sin imitar el entorno en el que evolucionó”, dijo Prakash. “En biología, separarlo de su entorno nos ha privado de cualquier capacidad para hacer las preguntas correctas”.

Este estudio no sólo tiene importancia para medir directamente el secuestro de carbono en el mar, sino que también revela la belleza de los fenómenos cotidianos. Al igual que el azúcar que se disuelve en el café, la caída de nieve marina al océano es un proceso complejo influenciado por factores que no siempre vemos o apreciamos.

“Damos las cosas por sentado, pero el conjunto de ideas más simple puede tener efectos profundos”, dijo Prakash. “Observar estos detalles, como las colas viscosas de la nieve marina, abre nuevas puertas para comprender los principios fundamentales de nuestro mundo”.

Los científicos están trabajando para perfeccionar sus modelos, integrar conjuntos de datos con modelos a escala terrestre y compartir abiertamente datos de las seis expediciones globales que han realizado hasta ahora. Será el conjunto de datos más grande del mundo sobre mediciones directas de la sedimentación de la nieve marina. También pretenden investigar factores que influyen en la producción de moco, como factores estresantes ambientales o la presencia de especies bacterianas específicas.

Si bien el descubrimiento de los investigadores representa un cambio significativo en la forma en que los científicos piensan sobre los puntos de inflexión en el secuestro de los océanos, Prakash y sus colegas mantienen la esperanza. Durante una expedición reciente frente a la costa del norte de California, descubrieron procesos que potencialmente podrían acelerar el secuestro de carbono.

“Cada vez que observo el mundo del plancton con nuestras herramientas, aprendo algo nuevo”, dijo Prakash.