Si en la primera entrega de este número especial vimos cómo se pueden estudiar desde el espacio exterior los procesos biogeoquímicos que tienen lugar en el océano y en la segunda cómo comprender los ciclos biogeoquímicos del pasado, en esta tercera entrega nos disponemos, de la mano de la investigadora Eva Ortega-Retuerta, a regresar de nuevo al presente y  a viajar a un lugar cercano: el Mar Mediterráneo. Eva nos hablará de las TEP, unas partículas que son fundamentales para que el océano secuestre CO2 de la atmósfera. Y lo hará contándonos los resultados de un artículo que ha publicado recientemente en colaboración con otros autores en la revista Frontiers in Microbiology. Con ustedes, ¡¡Eva Ortega-Retuerta!!

Eva Ortega-Retuerta es investigadora «Marie-Curie» en el laboratorio de oceanografía microbiana (LOMIC) del CNRS-UPMC de Banyuls (Francia)

En esta ocasión, los protagonistas no serán gases como el CO2, o al menos no directamente, sino que nos centraremos en un tipo especial de partículas que flotan en el océano. Éstas son de vital importancia por varias razones. Por un lado, sirven de alimento para muchos organismos que viven en la columna de agua, por ejemplo, para las bacterias. Así, estas partículas flotantes son colonizadas masivamente por bacterias y arqueas (organismos unicelulares cercanos a las bacterias), que encuentran en ellas nutrientes en mayor concentración que en el agua de mar, así como refugio contra los depredadores. Por otro lado, estas partículas pueden sedimentar en los fondos marinos, donde suponen un importante aporte de nutrientes y compuestos orgánicos que son difíciles de conseguir a esas profundidades donde no llega la luz solar y, por tanto, no tiene lugar la la fotosíntesis.

Un ejemplo de partículas orgánicas de interés son las partículas exopoliméricas transparentes (TEP). Las TEP juegan un papel muy importante en los flujos de carbono en el océano debido a su papel en la denominada “bomba biológica”. En biogeoquímica marina se conoce como “bomba biológica” al conjunto de procesos biológicos que transportan carbono desde la zona eufótica superficial del océano (es decir, aquella donde llega la luz solar y es posible la fotosíntesis) hacia las capas profundas del mismo. Concretamente, el carbono orgánico que es transportado en la bomba biológica principalmente se hace en forma de partículas de material orgánico de organismos muertos o partículas fecales, y precisamente estas TEP están formadas en gran parte por ese tipo de partículas. La bomba biológica es un proceso muy difícil de medir, por ello el estudio de las TEP es tan importante: nos indican cuánto carbono están fijando los sistemas biológicos de nuestros océanos.

Partículas exopoliméricas transparentes (TEP) en una muestra del mar Mediterráneo, teñidas con el colorante Azul de Alcian. Se oberva cómo algunos de estos TEP se encuentran adheridos a otro tipo de partículas, como células de fitoplancton o partículas inorgánicas

Pero no queda ahí el asunto, ya que estas partículas, aparentemente tan insignificantes, también tienen un impacto económico en la industria de la desalinización, ya que pueden obstruir las membranas de ósmosis inversa que se utilizan en las plantas desalinizadoras para obtener agua dulce a partir de agua del mar. Por otro lado, la relevancia de estas partículas va más allá de su papel en los ecosistemas marinos, ya que la degradación de estas partículas puede producir compuestos clave para la regulación del clima como ciertos gases o los radicales metilo (CH3-). Los radicales metilo actúan como precursores de otros gases, como por ejemplo los yodo-metanos que transportan yodo del océano a la atmósfera y es un oligoelemento imprescindible para la vida de numerosos organismos terrestres como los seres humanos. Actualmente, los modelos generales de la distribución de las TEP a escala global están todavía por desarrollar,  debido  a que se desconoce la forma en que estos compuestos se relacionan con otras variables físicas y biológicas. Precisamente, en este trabajo, Eva Ortega-Retuerta y colaboradores investigan la relación entre las distribución de las TEP y variables como la producción bacteriana, la concentración de clorofila y la concentración de oxígeno en el noroeste del mar Mediterráneo (costa catalana) a finales de la primavera de 2012. Estas tres variables nos cuentan cosas muy interesantes acerca de los procesos biogeoquímicos relacionados con las TEP. Por un lado, la concentración de clorofila nos indica la abundancia de fitoplancton, y la producción bacteriana nos revela la actividad microbiana en la columna de agua. Por otro lado, el oxígeno nos indica la producción primaria o  dicho de otro modo, la productividad fotosintética de un ecosistema planctónico, por lo que a más productividad parece ser que hay más TEP.

Campaña oceanográfica en el buque García del Cid

Como principales hallazgos del estudio destacamos que la cantidad de TEP estuvo ligada al oxígeno y a la actividad bacteriana en zonas con profundidades de 0 a 200 m, sugiriendo que fitoplancton y microbios son fuentes importantes de TEP. En cambio, en zonas donde la profundidad de la columna de agua supera los 200 metros y ya no hay luz, por lo que la actividad fotosintética del fitoplancton pierde importancia, las concentraciones de TEP se redujeron a la mitad en comparación con la zona menos profunda. No obstante, se detectaron pequeños picos de TEP coincidiendo con la presencia de partículas inórganicas, lo que indica que los TEP pueden actuar como agentes agregantes a estas profundidades.

En conclusión, pese a que los principales resultados obtenidos por este grupo de investigadores indican que esta relación varía principalmente en función de la profundidad y la época del año, se refuerza la hipótesis de partida: las TEP juegan un papel fundamental en la bomba biológica y, por tanto, en la regulación climática del planeta y el correcto funcionamiento del ciclo del carbono. Así, las peculiares características de los TEP hacen que éstos sirvan como agregantes de partículas y puedan actuar como sumidero de carbono. Determinar y predecir las dinámicas de las TEP resulta imprescindible si queremos estimar con precisión los flujos de carbono y partículas en el océano que, como estamos viendo en este número especial,  resulta clave para reducir la incertidumbre existente en los modelos de cambio climático.

Artículo completo:

Ortega-Retuerta E, Sala MM, Borrull E, Mestre M, Aparicio FL, Gallisai R, Antequera C, Marrasé C, Peters F, Simó R & Gaso, JM (2017). Horizontal and vertical distributions of transparent exopolymer particles (TEP) in the NW Mediterranean Sea are linked to chlorophyll a and O2 variability. Frontiers in microbiology, 7: 2159.