Los océanos han absorbido hasta un 30 % del dióxido de carbono de origen humano en todo el mundo, almacenando carbono disuelto durante cientos de años. A medida que la absorción de dióxido de carbono ha aumentado en el último siglo, también lo ha hecho la acidez de los océanos de todo el mundo. Desde la época preindustrial, el pH de los océanos ha descendido de un promedio de 8,2 a 8,1 en la actualidad. Las proyecciones del cambio climático estiman que para el año 2100 esta cifra descenderá aún más, hasta alrededor de 7,8, un nivel significativamente inferior a cualquiera de los observados hoy en las comunidades marinas de mar abierto.
Ahora, un equipo de investigadores del MIT, la Universidad de Alabama y otras instituciones ha descubierto que este aumento de la acidificación oceánica afectará de forma drástica a las poblaciones mundiales de fitoplancton, microorganismos de la superficie del océano que constituyen la base de la cadena trófica marina.
En un estudio publicado hoy en la revista Nature Climate Change, los investigadores señalan que el aumento de la acidificación oceánica para 2100 provocará una serie de respuestas en el fitoplancton: algunas especies se extinguirán, mientras que otras prosperarán, modificando el equilibrio de las especies de plancton en todo el mundo.
Los investigadores también compararon la respuesta del fitoplancton no solo a la acidificación oceánica, sino también a otros factores proyectados del cambio climático, como el aumento de las temperaturas y la disminución del suministro de nutrientes. Por ejemplo, el equipo utilizó un modelo numérico para observar cómo el fitoplancton en su conjunto migrará de forma significativa, desplazándose la mayoría de las poblaciones hacia los polos a medida que el planeta se calienta. Sin embargo, según las simulaciones globales, los efectos más drásticos se debieron a la acidificación oceánica.
Stephanie Dutkiewicz, investigadora principal del Centro de Ciencia del Cambio Global del MIT, afirma que, aunque los científicos sospechaban que la acidificación oceánica podría afectar a las poblaciones marinas, los resultados del grupo sugieren una alteración mucho mayor del fitoplancton (y, por tanto, probablemente de las especies que se alimentan de él) de la estimada previamente.
«Siempre he creído firmemente en el cambio climático, e intento no ser alarmista, porque no es bueno para nadie», afirma Dutkiewicz, autora principal del artículo. «Pero, en realidad, me quedé bastante sorprendida con los resultados. El hecho de que haya tantos cambios posibles, y de que distintos tipos de fitoplancton respondan de manera diferente, significa que podría haber cambios bastante traumáticos en las comunidades a lo largo del siglo XXI. Una reorganización completa de las comunidades significa algo tanto para la red trófica superior como para procesos como el ciclo del carbono.»
Entre los coautores del artículo se encuentra Mick Follows, profesor asociado del Departamento de Ciencias de la Tierra, la Atmósfera y las Ciencias Planetarias del MIT.
Ganadores y perdedores
Para conocer cómo reacciona cada especie de fitoplancton a un entorno más ácido, el equipo llevó a cabo un metaanálisis, recopilando datos de 49 artículos en los que otros investigadores habían estudiado cómo crecen especies individuales a niveles de pH más bajos. Este tipo de experimentos suele consistir en colocar organismos en un matraz y registrar su biomasa en soluciones de distinta acidez.
En total, los artículos analizaron 154 experimentos con fitoplancton. Los investigadores dividieron las especies en seis grupos funcionales generales, entre ellos diatomeas, Prochlorococcus y cocolitóforos, y después representaron las tasas de crecimiento en condiciones más ácidas. Encontraron una amplia gama de respuestas al aumento de la acidez, incluso dentro de los grupos funcionales, con algunos «ganadores» que crecieron más rápido de lo normal, mientras que otros «perdedores» se extinguieron.
Los datos experimentales reflejaron en gran medida la respuesta de cada especie en un entorno de laboratorio controlado. Después, los investigadores incorporaron los datos experimentales a un modelo global de circulación oceánica para observar cómo reaccionaban múltiples especies, que compiten entre sí, ante los crecientes niveles de acidez.
Los investigadores combinaron el modelo global de circulación del MIT, que simula fenómenos físicos como las corrientes oceánicas, las temperaturas y la salinidad, con un modelo de ecosistema que simula el comportamiento de 96 especies de fitoplancton. Al igual que con los datos experimentales, los investigadores agruparon las 96 especies en seis grupos funcionales y, después, asignaron a cada grupo un rango de respuestas a la acidificación oceánica, basado en los rangos observados en los experimentos.
La competencia natural se desequilibra
Tras ejecutar la simulación global varias veces con distintas combinaciones de respuestas para las 96 especies, los investigadores observaron que, al impulsar la acidificación oceánica el crecimiento de algunas especies y ralentizar el de otras, también alteraba la competencia natural entre especies.
«Normalmente, a lo largo del tiempo evolutivo, las cosas llegan a un punto estable en el que varias especies pueden convivir», afirma Dutkiewicz. «Pero si una de ellas recibe un impulso, aunque la otra también pueda recibirlo, pero no tan grande, podría quedar eliminada por la competencia. Así que podrían desaparecer especies enteras simplemente porque sus respuestas son ligeramente distintas.»
Dutkiewicz afirma que el cambio en la competencia a nivel del plancton puede tener grandes repercusiones más arriba en la cadena trófica.
«En general, un oso polar se alimenta de animales que comen diatomeas y, probablemente, no se alimentará de algo que se nutre de Prochlorococcus, por ejemplo», afirma Dutkiewicz. «Toda la cadena trófica va a ser diferente.»
Para 2100, la composición local de los océanos también podría parecer muy distinta debido al calentamiento del agua: el modelo prevé que muchas especies de fitoplancton se desplazarán hacia los polos. Esto significa que, en Nueva Inglaterra, por ejemplo, las comunidades marinas podrían parecer muy diferentes en el próximo siglo.
«Si fueras al puerto de Boston, tomaras una taza de agua y la observaras bajo un microscopio, verías especies muy distintas más adelante», afirma Dutkiewicz. «Para 2100, verías algunas que ahora viven quizá más cerca de Carolina del Norte, cerca de Boston.»
Dutkiewicz afirma que el modelo ofrece una visión general de cómo la acidificación oceánica puede cambiar el mundo marino. Para obtener una imagen más precisa, sostiene que se necesitan más experimentos con múltiples especies que fomenten la competencia en un entorno natural.
«En definitiva, necesitamos saber qué importancia tiene la competencia a medida que los océanos se vuelven más ácidos», afirma.
Esta investigación ha sido financiada en parte por la National Science Foundation y por la Gordon and Betty Moore Foundation.
Este artículo se publica en colaboración con MIT News. La publicación no implica el respaldo de las opiniones del Foro Económico Mundial.
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Autoría: Jennifer Chu escribe para MIT News.
Imagen: Arrecifes de coral en la reserva de Ras Mohamed, a unos 30 km (19 millas) al sur de Sharm el-Sheij, la parte más meridional del Sinaí. REUTERS/Asmaa Waguih
