Primer mapa de la distribución geográfica del fitoplancton

Con unas 10.000 a 20.000 especies diferentes en los océanos del mundo, la diversidad de especies de fitoplancton es extremadamente rica. Estas especies constituyen un elemento clave de los ecosistemas oceánicos y de la vida en este planeta: produce más oxígeno que todas las selvas tropicales del mundo juntas. También sirven como base fundamental de la cadena alimenticia marina.

Hasta la fecha, sin embargo, se ha sabido muy poco sobre la diversidad geográfica y estacional del fitoplancton. Aunque se han identificado muchas especies de fitoplancton, la pregunta de cuándo y dónde aparecen está en gran parte sin explorar. A la luz de la actual crisis de la biodiversidad, esto representa una gran brecha de conocimiento.

A principios de mayo, la Plataforma Intergubernamental sobre Biodiversidad y Servicios de los Ecosistemas declaró en su último informe que un millón de todas las especies conocidas de la Tierra están en peligro de extinción, como resultado de la actividad humana y del cambio climático.

Sin embargo, para muchas especies importantes, especialmente especies de la forma de vida marina más pequeña del mundo, el plancton, nuestro conocimiento de su distribución y diversidad sigue siendo inadecuado o inexistente hasta hoy.

Ahora, un equipo de investigadores de la Escuela Técnica Federal (ETH) de  Zurich y del Instituto Federal Suizo de Investigación de Bosques, Nieve y Paisaje (WSL), ha completado parte de esta brecha de conocimiento. En un estudio publicado en la revista Science Advances, modelaron la distribución espacial y temporal de más de 530 especies diferentes de fitoplancton. Como base de sus cuadros de distribución, utilizaron alrededor de 700.000 muestras de agua de todos los océanos del mundo.

Biodiversidad en mares tropicales

Su estudio revela que las aguas tropicales tienen la diversidad más rica de especies durante todo el año. La diversidad de fitoplancton es particularmente rica en los mares del archipiélago indonesio-australiano, en partes del Océano Índico y en el Océano Pacífico ecuatorial.

En los subtrópicos, la biodiversidad cae marcadamente más allá de los 30 grados de latitud Norte y Sur, alcanzando sus valores más bajos alrededor de una latitud de 55 grados. La diversidad vuelve a recuperarse ligeramente cerca de los polos.

«Nos sorprendió descubrir que mensualmente, los mares polares presentan una mayor diversidad que las latitudes medias», señala Damiano Righetti, autor principal del estudio, en un comunicado. “Es extraño porque la distribución y diversidad global de las especies normalmente están vinculadas a las tendencias de la temperatura ambiental».

La diversidad de especies generalmente disminuye cerca de los polos, donde normalmente la diversidad está en su nivel más bajo. La temperatura podría ser la causa directa de este descenso.

Según la teoría metabólica, las temperaturas más altas aceleran el metabolismo, las mutaciones del material genético y la especiación. Esto explica por qué los trópicos son más ricos en especies que las latitudes medias y las regiones polares, como es de esperar.

Biodiversidad  baja en latitudes medias

El estudio revela que el fitoplancton no siempre se comporta de acuerdo con esta teoría. «Evidentemente, hay otros factores además de la temperatura que afectan la diversidad del plancton», añade Righetti.

Dos de estos factores podrían ser las fuertes corrientes y la turbulencia, que prevalecen en las latitudes medias, pero menos en los mares polares o tropicales. «Las fluctuaciones estacionales y la turbulencia del océano en estas latitudes podrían suprimir el desarrollo de la biodiversidad, aunque las temperaturas aquí son más altas que en los océanos polares», señala el ecólogo.

Righetti y sus colegas también descubrieron que la diversidad de fitoplancton en las latitudes medias, a diferencia de los trópicos, varía mucho de una temporada a otra. Righetti explica que aunque el número de especies en las latitudes medias es constante a lo largo del tiempo, la composición de las especies cambia a lo largo del año: «En contraste con los mares tropicales, la diversidad aquí es dinámica durante todo el año, pero casi ninguna investigación ha se ha hecho eco de esto».

Modelo informático

Trabajando con el profesor adjunto de ETH, Niklaus Zimmermann, y otros colegas de la WSL, Righetti desarrolló un modelo informático para cartografiar la distribución de la diversidad del fitoplancton. Alimentaron este modelo con datos de observación y lo usaron para proyectar dónde surge cada especie, con una resolución temporal de un mes.

Los datos de observación provinieron de muestras de agua recolectadas durante viajes de investigación, así como durante otras rutas marítimas. Los especialistas en fitoplancton estudiaron posteriormente esas muestras bajo el microscopio para determinar qué especies contenían.

Con el tiempo, estos cruceros de investigación acumularon enormes cantidades de datos de observación sobre varios miles de especies diferentes. Righetti y sus colegas luego reunieron los datos disponibles en una base de datos y los analizaron.

Debe señalarse, sin embargo, que el muestreo no se ha distribuido uniformemente a través de los océanos y, en muchas regiones, no ha abarcado todas las estaciones. Gracias a los investigadores británicos, el Atlántico Norte está muy bien representado, pero existen muy pocos datos para grandes partes de los otros océanos. Los investigadores de ETH compensaron esta distorsión con el modelo informático.

Su trabajo es significativo en varios aspectos. No solo son sus mapas de distribución los primeros en cartografiar el fitoplancton: sus modelos también se pueden usar para predecir cómo podría desarrollarse la diversidad de fitoplancton en condiciones de temperatura cambiantes.

Aguas más cálidas como resultado del cambio climático podrían alterar la distribución del fitoplancton. «A su vez, esto podría tener un serio impacto en toda la cadena alimentaria marina», dice Righetti.

Un  reciente estudio sobre la abundancia de fitoplancton global durante el último siglo sugirió que las concentraciones globales de fitoplancton habían disminuido en un 40% en los últimos 50 años debido al aumento de las temperaturas de la superficie del mar como consecuencia del cambio climático actual.

Referencia

Global pattern of phytoplankton diversity driven by temperature and environmental variability.  Damiano Righetti et al. Science Advances,  15 May 2019: Vol. 5, no. 5, eaau6253. DOI: 10.1126/sciadv.aau6253