Los oceanógrafos de la Universidad Estatal de Florida han descubierto una conexión significativa entre los procesos microbianos a pequeña escala y la dinámica de todo el ecosistema, lo que ofrece nuevos conocimientos sobre los mecanismos que impulsan el almacenamiento de carbono marino.
por Kendall Cooper, Universidad Estatal de Florida
Heather Forrer, graduada de doctorado del Departamento de Ciencias de la Tierra, los Océanos y la Atmósfera (EOAS) de la FSU, dirigió una nueva investigación que abarcó múltiples regiones oceánicas y descubrió que las condiciones de los ecosistemas oceánicos superiores, como la disponibilidad de nutrientes y las interacciones microbianas, juegan un papel importante en la configuración de la composición de partículas ricas en carbono que se hunden en las profundidades del océano.
Sorprendentemente, las partículas continuaron llevando la huella de la dinámica del ecosistema superficial incluso a grandes profundidades, lo que determina cómo se secuestra el carbono. La investigación se publicó hoy en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Dado que el océano es el mayor sumidero de carbono activo de la Tierra, extrayendo dióxido de carbono de la atmósfera y almacenándolo durante largos períodos, comprender estos procesos tiene implicaciones importantes para el ciclo global del carbono.
«Este trabajo fue fundamental para mi tesis, ya que representa años de experimentación, perseverancia y colaboración», afirmó Forrer, quien obtuvo un doctorado en oceanografía por la FSU el año pasado. «Lo considero un gran logro personal y una gran contribución al campo en general, ofreciendo un nuevo enfoque a preguntas de larga data y relevancia global».
En tierra, las plantas absorben dióxido de carbono, convirtiéndolo en materia orgánica y oxígeno mediante la fotosíntesis. Este mismo proceso lo realizan las diminutas plantas oceánicas llamadas fitoplancton, que constituyen la base de la compleja red trófica marina. La materia orgánica producida en este sistema abarca desde partículas microscópicas invisibles a simple vista hasta partículas tan gruesas como una moneda de cinco centavos.
Algunas de estas partículas se hunden desde la superficie iluminada por el sol hasta las profundidades del océano, extrayendo carbono de la atmósfera y almacenándolo durante décadas o incluso milenios —explicó Forrer—. Sin embargo, a medida que esta materia orgánica desciende, sufre complejas transformaciones que han desconcertado a los científicos durante mucho tiempo. Comprender estos cambios es crucial, ya que la velocidad y la magnitud de su ocurrencia determinan el tiempo que este carbono permanece retenido.
Estas transformaciones son impulsadas por microorganismos, o microbios, que influyen en la velocidad de hundimiento de la materia orgánica al remodelar o degradar las partículas. El equipo de investigación recolectó partículas que se hundían en el ecosistema de la Corriente del Golfo de California y el océano Índico tropical para examinar los cambios moleculares a medida que descienden a las profundidades oceánicas.
Investigación en Maglab
«Heather es una científica joven e increíblemente motivada e inteligente», afirmó Michael Stukel, presidente de la EOAS y coautor del estudio. «Esta publicación es crucial para comprender la bomba biológica de carbono y sitúa a nuestro departamento a la vanguardia en este campo. Además, destaca la increíble capacidad científica que se puede desarrollar en colaboración con otros departamentos y centros de la FSU, como el Laboratorio Nacional de Altos Campos Magnéticos con sede en la FSU, que nos permitió caracterizar la materia orgánica en partículas que se hunden a un nivel nunca antes visto».
Utilizando el espectrómetro de masas de ultraalta resolución avanzado del National MagLab (que aprovecha un poderoso campo magnético para identificar moléculas con extrema precisión), los investigadores pudieron, por primera vez, comparar directamente la composición molecular de partículas que se hunden recolectadas en diferentes regiones oceánicas a diferentes profundidades.
Descubrieron que en regiones ricas en nutrientes, como la región de afloramiento de California, donde las partículas se producen y se hunden rápidamente, más carbono «fresco» alcanzó mayores profundidades con muy pocos cambios moleculares, lo que sugiere una sólida vía de secuestro de carbono. Por el contrario, en regiones pobres en nutrientes, como el Golfo, las partículas se hunden más lentamente y son procesadas más extensamente por los microbios, lo que muestra mayores cambios moleculares desde su formación y contribuye de forma menos eficaz al almacenamiento de carbono.
«Estos temas, por extraños que parezcan, están íntimamente relacionados con nuestra vida cotidiana», afirmó Forrer. «El aire que respiramos y el clima de la Tierra están controlados en gran medida por el océano y los procesos investigados en esta publicación. Al comprender mejor estos procesos a pequeña escala, podemos obtener una visión más clara de cómo funciona el océano hoy en día y predecir con mayor precisión la resiliencia de estas vías de almacenamiento de carbono marino en un mundo en calentamiento».
Además de Stukel, entre los coautores se incluyen el profesor de oceanografía y ciencias ambientales de la FSU, Robert Spencer; Amy Holt, ex alumna de la FSU y becaria postdoctoral de la Universidad del Sudeste de Alaska; Sven Kranz, profesor asociado de Biociencias en la Universidad Rice; Amy McKenna, química analítica de la Instalación de Resonancia Ciclotrónica de Iones del National MagLab y de la Universidad Estatal de Colorado; y Huan Chen, miembro del cuerpo docente de investigación del National MagLab.
Más información: Heather J. Forrer et al., El reloj diagenético a nivel molecular de la materia orgánica marina que se hunde, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2025). DOI: 10.1073/pnas.2504769122
