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Biogeoquímica marina y cambio climático: el viaje de los elementos por los océanos y su papel en el clima

Nuestro colaborador Pablo Rodríguez Ros (podéis ver aquí la entrevista que le hicimos en su día) nos presenta un número especial que nos permitirá conocer varias investigaciones recientes que estudian cómo la dinámica de los compuestos químicos a través del planeta influyen en el clima global, con especial atención al papel de los océanos. ¡¡Que lo disfrutéis!!

Pablo Rodríguez Ros es investigador predoctoral en el Instituto de Ciencias del Mar y cofundador del blog SuperScienceMe.

Desde que vamos al colegio, estamos acostumbrados a dividir el conocimiento en disciplinas como la biología, la física, la geología o la química. Sin embargo, en ciencia, los límites entre diferentes materias suelen ser difusos, por lo que en ocasiones, traspasar estas fronteras nos permite generar un conocimiento más integrado. De esta manera, a lo largo de la historia han surgido determinadas disciplinas que en sí mismas constituyen una combinación de varias áreas de conocimiento. Basado en este enfoque interdisciplinar, este número especial nos muestra la utilidad de la biogeoquímica marina a la hora de evaluar y comprender el cambio climático, uno de los mayores retos para la humanidad en la actualidad.

El buque de investigación oceanográfica “Hespérides” en el Océano Austral. Foto: Pablo Rodríguez Ros.

Si desglosamos el nombre en “bio”, “geo” y “química”, ya podremos hacernos una idea de cuál es el objeto de estudio de esta disciplina. La biogeoquímica, por tanto, estudia la interacción entre los compuestos químicos propios de la fracción mineral del planeta Tierra (geosfera) y la vida (biosfera). En última instancia, también podría entenderse como la disciplina que estudia la distribución de los elementos químicos de la tabla periódica en los distintos subsistemas de la Tierra: la vida (biosfera), lo mineral (geosfera), el hielo (criosfera), el aire (atmósfera) y el agua (hidrosfera). Este flujo de elementos químicos entre un compartimento y otro es esencial para el funcionamiento de los seres vivos, los ecosistemas o el clima de la Tierra. Todos hemos oído hablar de los ciclos biogeoquímicos, sobre todo del ciclo del carbono o el del agua. Sin embargo, existe un ciclo biogeoquímico para cada uno de los elementos de la tabla periódica, como el ciclo del azufre o el del fósforo. Cada uno de ellos tiene su propio comportamiento y papel biogeoquímico y, en numerosas ocasiones, han sido trascendentales en la historia natural de nuestro planeta.

 

La biogeoquímica marina estudia cómo se distribuyen los compuestos químicos por los distintos subsistemas del planeta, prestando especial atención al compartimento oceánico. Su estudio es tremendamente complejo, ya que el océano forma parte de la hidrosfera pero también hay seres que lo habitan (biosfera), nutrientes químicos que sustentan los ecosistemas (geosfera), a veces hay cobertura de hielo (criosfera) y además tiene un papel fundamental en la regulación del clima global (atmósfera), debido a la gran extensión del océano sobre la superficie de la Tierra. Esto hace que la biogeoquímica marina haya que abordarla desde un punto de vista tremendamente interdisciplinar para poder entender de manera global, por ejemplo, cómo de productivos son los océanos, su capacidad para absorber CO2 o cómo las variaciones en el caudal de un río influyen en la pesca costera.

“La biogeoquímica marina estudia cómo se distribuyen los compuestos químicos por los distintos subsistemas del planeta, prestando especial atención al compartimento oceánico”

Representación del ecosistema marino antártico mostrando las relaciones que se establecen entre los organismos y los ciclos biogeoquímicos (en este caso, el del azufre). Imagen: Katherina Petrou.

En la biogeoquímica marina intervienen, de manera muy relevante, una serie de organismos agrupados en una especie de cajón de sastre denominado “plancton. Bajo este término se incluyen organismos acuáticos con origen muy distinto, generalmente microscópicos, que flotan en la columna de agua a merced de las corrientes marinas, es decir, que no tienen autonomía propia en términos de movimiento, y con nutrición tanto autótrofa (capaces de sintetizar todas las sustancias esenciales para su metabolismo a partir de sustancias inorgánicas, fundamentalmente mediante la realización de la fotosíntesis), como heterótrofa (obtienen los nutrientes y la energía a partir de materia orgánica procedente de otros seres vivos). Entre los principales tipos de organismos que componen el plancton nos encontramos a bacterias, protistas (fundamentalmente dinoflagelados, foraminíferos y cocolitóforos) o diatomeas. Una de las características de estos organismos que debemos tener muy en cuenta a la hora de comprender la biogeoquímica marina es el hecho de que posean estructuras calcáreas, como es el caso de los foraminíferos y los cocolitóforos, o silíceas, como es el caso de las diatomeas.

Bloom (o evento de gran proliferación) de fitoplancton en el mar Báltico. Fuente: NASA Earth Observatory.

A lo largo de la serie de 4 artículos que iremos publicando en los próximos días, haremos un viaje a través de distintas aplicaciones de los estudios sobre la biogeoquímica marina de nuestro planeta para comprender el funcionamiento del mismo. Comenzaremos el recorrido suspendidos en el espacio exterior, a bordo de los satélites que orbitan alrededor de la Tierra y que nos permiten observar lo que sucede en el océano superficial. Continuaremos sumergiéndonos hasta los sedimentos depositados hace miles de años en el océano Pacífico profundo, y terminaremos navegando por nuestro cercano Mar Mediterráneo, estudiando las partículas que secuestran CO2 de la atmósfera y la acidificación del océano. De esta manera, viajaremos por el presente, pero también por el pasado y el futuro pues, para comprender los ciclos biogeoquímicos, no solo hay que viajar en el espacio, sino también en el tiempo.