El doctor Cristian Vargas, investigador de la Facultad de Ciencias Ambientales y del IMO, estuvo a cargo del trabajo realizado tras varios años y que reveló el rol determinante de las comunidades microbianas en la regulación del CO2 en aguas oceánicas carentes de oxígeno.
El rol determinante que las comunidades microbianas marinas tienen en la regulación de los niveles de dióxido de carbono (CO2) en aguas sin oxígeno aborda un artículo publicado esta semana en la prestigiosa revista científica Nature Communications y cuyo autor principal es el doctor Cristian Vargas, académico de la Facultad de Ciencias Ambientales de la Universidad de Concepción (UdeC) e investigador del Instituto Milenio de Oceanografía (IMO).
Él lideró a un equipo de expertos interuniversitario, interdisciplinario e internacional que desarrolló un estudio que desvela incógnitas de áreas de aguas oceánicas que les han hecho foco de distintos estudios recientes.
Es que Vargas cuenta que desde hace años han captado la atención y despertado la curiosidad científica de investigadores en todo el mundo y Chile las llamadas “zonas de mínimo de oxígeno” (ZMO), que existen en el océano de forma natural debido a una serie de procesos físicos y químicos que reducen los niveles de este elemento que suele asociarse a vida y cuya otra característica es que acumulan mucho CO2 (y la absorción de este gas que producen los seres vivos como “desecho” de la respiración y por las actividades humanas es una causa asociada a la acidificación del océano, foco de la línea de investigación de Vargas). Explica que “estas zonas son vastas y están en una profundidad de entre 200 y 400 metros” y que suelen localizarse a lo largo de la costa occidental de los continentes y en el planeta hay tres grandes identificadas: en el Mar Arábigo (noroeste del océano Índico), Océano Pacífico Tropical Norte (México y Estados Unidos) y Océano Pacífico Tropical Sur (Ecuador, sur de Perú y norte de Chile).
Entender más los procesos que en estas aguas ocurren y el funcionamiento de los ecosistemas marinos fue una de las razones y objetivos del estudio que también estuvo impulsado por cómo su comprensión podría servir en el escenario actual o para proyectar el futuro, ya que “hay evidencia de distintos grupos del mundo de que estas zonas se están empezando a expandir, en volumen y área”, apunta el doctor Vargas, precisando que investigaciones en paleo-oceanografía han mostrado que en el Cretácico sucedió algo parecido: “hay registros de que estas zonas se expandieron y se ha hallado que era cuando ocurrían cambios en el clima de manera natural”. Hoy, tal como hace 150 millones de años, el océano está aumentando su temperatura dentro de un contexto de calentamiento global y cambio climático provocados por los impactos de la acción humana.
Para adentrarse en estas aguas, sus fenómenos y misterios, el equipo de investigadores recolectó muestras durante dos expediciones oceanográficas lideradas por el IMO y con apoyo de un Proyecto Fondecyt a cargo de Vargas, llevadas a cabo a bordo del buque científico Cabo de Hornos en noviembre de 2015 y febrero de 2018. Estas se analizaron y notaron que en la ZMO se hallaba menos cantidad de CO2 de la que se preveía debía existir y a través de una aproximación holística que combinó distintas mediciones se describieron procesos clave en la regulación del carbono y otros elementos como nitrógeno y azufre en estas aguas carentes de oxígeno, con una modelación con la que “demostramos que hay ciertos microorganismos capaces de utilizar el CO2 que se ha estado acumulando en esas aguas sin oxígeno y que cuando se asocian a partículas se hunden y transportan ese carbono al fondo del océano”, es decir, a más de mil metros de profundidad, donde lo sedimentan. “En cierto modo, es un proceso similar al que ocurre en la superficie del océano, donde las plantas microscópicas (microalgas o fitoplancton) capturan CO2 de la atmósfera usando como energía la luz solar, pero en este caso la captura de CO2 ocurre en aguas profundas usando energía química, ya que es un ambiente donde no llega la luz y las aguas carecen naturalmente de oxígeno”, explica.
En el estudio, junto a los investigadores de la UdeC participaron de las universidades Católica del Maule (del Cieam), de Magallanes y Católica de Valparaíso para Chile, mientras que los colaboradores extranjeros fueron de las universidades de Colorado Boulder, de California y de New Hampshire (Estados Unidos) y de la Universidad de Otawa (Canadá).
Carolina Echagüe
Que el estudio liderado por el doctor Cristian Vargas tuviera cabida en una revista tan reconocida y para la que sólo selectos trabajos son escogidos como Nature Communications, se debe a las implicancias de sus resultados en el contexto de calentamiento global y cambio climático (cambio global) y su impacto en el océano, que está aumentando su temperatura en ciertas zonas, opina el investigador de la UdeC e IMO.
La expansión que se ha evidenciado de las ZMO, como ocurrió hace millones de años, “probablemente, están asociados al calentamiento global y cambio climático, porque cuando la atmósfera se calienta la superficie del mar también”, explica. Y estudios recientes han indicado que el calentamiento podría impedir que las capas más profundas del océano se oxigenen con las más superficiales, lo que favorece la acumulación del CO2 y como consecuencia provocar que el pH de las aguas se torne más ácido y sean más corrosivas (acidificación).
Fenómeno que, a priori, lleva a pensar en un impacto negativo en los organismos marinos que habitan las aguas, pero los descubrimientos de este estudio sugieren que los escenarios podrían ser distintos si se considera el papel que juegan las comunidades microbianas que habitan las masas de agua sin oxígeno y utilizan el CO2 que se acumula. De ahí que hallar que los microorganismos son capaces de absorber CO2 y que lo llevan hacia el fondo oceánico al hundirse es de alto impacto: “se podría pensar que es bueno, porque tomar CO2, que está en exceso y sobre todo en la atmósfera, luego enterrarlo en el fondo del océano y que entre a edades geológicas es un buen mecanismo de remoción”, sostiene Vargas.
Pero, como siempre pasa en la ciencia, un descubrimiento, responder esa interrogante que motivó a desarrollar la investigación deja nuevas dudas y preguntas.
Y el investigador destaca que, en este caso, “no sabemos qué tan comunes son estos eventos o si al tratar de escalar a todo el planeta pudiera ser un mecanismo importante de captura de este exceso de carbono”. Dilucidarlo es el paso que se tiene que dar, el nuevo reto científico, relevando “la necesidad de revisar con mayor detalle la frecuencia e intensidad de estos eventos de fijación de carbono en oscuridad, así como su distribución en el océano global. Asimismo, debemos analizar cuáles podrían ser sus implicancias bajo futuros escenarios de cambio climático”.
Eso sí, pese a las incógnitas que surgen e incertezas que perduran, tanto los resultados de la investigación como el conocimiento previo sobre los procesos que ocurren en las aguas deficientes de oxígeno y el funcionamiento ecosistémico con el rol de la comunidad microbiana en la absorción de oxígeno permiten inferir aspectos determinantes.
Para Vargas las ZMO son áreas centinelas y la evidencia sobre lo que ha ocurrido en estas hace millones de años o en el presente es información de suma relevancia para su grupo y otros, porque dan luces que permiten iluminar el túnel que es el camino hacia el futuro. “Un tema candente”, asevera el investigador, “porque saber cómo se va a comportar nuestro planeta, el océano, en el futuro cuando la temperatura siga aumentando es una temática de prioridad mundial”, ya que estas aguas cumplen una multiplicidad de vitales funciones para la Tierra como tener un papel en la regulación del clima, producir la mitad del oxígeno que respiramos y albergar infinidad de ecosistemas y vida que hacen posible su funcionamiento o que le transforman en una vasta fuente de recursos alimentarios que sustentan dietas y también economías (a gran escala o a niveles locales en las comunidades). Las alteraciones en aspectos como la temperatura del océano pueden también implicar efectos en sus ecosistemas y en sus funciones.
Sobre esto, resalta que “es esencial incorporar el rol que tienen estos microorganismos en profundidad en los modelos de estudio (que tratan de comprender),por que antes no se consideraban estos mecanismos de remoción”. El desafío y objetivo sería realizar estudios que permitan modelar y proyectar el comportamiento o funcionamiento del océano en periodos venideros, porque es lo que permitirá “evaluar si, efectivamente, estos eventos y/o mecanismos de los microorganismos pudieran tener una suerte de efecto de mitigación (de la acumulación de CO2 y sus impactos) o si, lamentablemente, pese a esta habilidad de capturar y transportar al fondo su contribución es muy pequeña en comparación a todo el CO2 que enviamos a la atmósfera producto de todas las actividades que realizamos”, plantea como una nueva relevante incógnita el doctor Vargas.
*Nature Communications es del Nature Publishing Group, de acceso abierto revisada por pares y abarca las ciencias naturales.
*El cambio global son todos los cambios en el ambiente y planeta que son consecuencia del impacto de la actividad humana.