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Using Nannofossil Chemistry to constrain the cellular response of marine phytoplankton to changing carbon dioxide concentrations in the surface ocean

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El efecto del CO2 atmosférico sobre los cocolitóforos

Un proyecto financiado con fondos europeos ofrece información fundamental sobre la importancia de los niveles pasados de CO2 sobre la fisiología del fitoplancton y la ecología y el crecimiento de los cocolitóforos.

Cambio climático y medio ambiente

Los cocolitóforos son algas unicelulares que flotan libremente y viven en aguas próximas a la superficie de los océanos. Desempeñan una doble función importante en el ciclo global del carbono a través de la fotosíntesis y la calcificación. «Los cocolitóforos son un grupo excelente para estudiar los cambios acontecidos en los sistemas oceánicos a lo largo de miles de millones de años, ya que sus cocolitos forman parte de incontables fósiles en muchos sedimentos marinos antiguos», comenta Mariem Saavedra-Pellitero, beneficiaria de una beca individual de investigación Marie Skłodowska-Curie. En este contexto, el objetivo del proyecto NannoChem, que contó con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, era determinar si los cambios pasados en los niveles de CO2 atmosférico afectaron a la ecología y la evolución de los cocolitóforos. «Aunque las personas nos preocupamos por los niveles de CO2 en la atmósfera y su efecto sobre el clima, para los cocolitóforos, el CO2 es como un nutriente: una fuente esencial de carbono necesaria para sus procesos de calcificación y fotosíntesis», agrega Saavedra-Pellitero.

Cambio de las concentraciones de CO2 en la superficie oceánica

Algunos estudios han sugerido que la disponibilidad de CO2 en la superficie oceánica es uno de los principales factores que determinan la evolución del tamaño celular de los cocolitóforos, así como su tasa de calcificación, ya que las células y los cocolitóforos más pequeños evolucionan en condiciones de baja concentración de CO2. «De ser así, esto tiene repercusiones de gran calado sobre su respuesta a los futuros océanos con una alta concentración de CO2. Incluso es relevante para hoy día si se tiene en cuenta el actual flujo de entrada de CO2 antropogénico en la superficie oceánica», destaca Saavedra-Pellitero. El objetivo de NannoChem era corroborar esta hipótesis mediante la creación de una serie de registros de la composición química (isótopos de carbono y oxígeno: δ13C y δ18O), el tamaño celular y la calcificación de los cocolitos durante un largo período de tiempo: los últimos ocho millones de años. Estos registros proceden de testigos de sedimentos extraídos de un barreno perforado en el océano Índico ecuatorial oriental durante la Expedición 363 del Programa Internacional para el Descubrimiento de los Océanos.

Un conjunto pionero de múltiples registros subrogados sobre la composición química de los cocolitóforos

«NannoChem proporcionó un conjunto de registros excelentes sobre la evolución del plancton durante los últimos ocho millones de años, que revelan la importancia de los niveles pasados de CO2 sobre la fisiología del fitoplancton y la ecología y el crecimiento de los cocolitóforos», apunta Saavedra-Pellitero. Estos registros muestran que se produjo un cambio en el uso celular del carbono, con una transición de la calcificación a la fotosíntesis a medida que disminuía la concentración de CO2 atmosférico. «Además, hemos descubierto que la composición química de los cocolitos fósiles depende tanto de la química externa de los océanos en el momento de su formación como del tamaño celular del cocolitóforo que los produce, así como del grupo concreto de especies de cocolitóforos», observa Saavedra-Pellitero. Por ejemplo, cuando hace aproximadamente cuatro millones de años, durante el Plioceno, las células más grandes evolucionaron y se hicieron más comunes, estas tuvieron que hacer frente a una mayor limitación de carbono, ya que las células más grandes son menos eficientes a la hora de absorber carbono por difusión a través de sus paredes celulares. «Esta limitación quizá favoreció la evolución de un grupo de especies mucho más pequeñas, con una absorción de carbono más eficiente, que domina las comunidades modernas de cocolitóforos», agrega Saavedra-Pellitero. Se sabe que las comunidades modernas están mejor adaptadas a las condiciones relativamente frías y de baja concentración de CO2 de los climas glaciales recientes. «Creo que son necesarios más estudios para acotar mejor los parámetros relacionados con el carbono en los modelos de composición química global del océano, que fundamentarán de forma directa nuestra comprensión sobre cómo cambiará esta composición en los océanos futuros con mayor concentración de CO2», concluye Saavedra-Pellitero. En consonancia con ello, Saavedra-Pellitero continuará colaborando con la sólida red científica establecida en el marco del proyecto.

Palabras clave

NannoChem, cocolitóforos, calcificación, cocolitos, CO2 atmosférico, fotosíntesis, superficie oceánica, fitoplancton

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