Un mundo oculto repleto de vida se esconde bajo las arenas de las playas. Una nueva investigación dirigida por Stanford arroja luz sobre cómo las comunidades microbianas de las aguas subterráneas costeras responden a la infiltración de agua de mar.
por la Universidad de Stanford
El estudio, publicado en Environmental Microbiology , revela la diversidad de vida microbiana que habita estos ecosistemas críticos y lo que podría suceder si se inundan por el aumento del nivel del mar.
«Las playas pueden actuar como un filtro entre la tierra y el mar, procesando el agua subterránea y los químicos asociados antes de que lleguen al océano», dijo la coautora principal del estudio Jessica Bullington, estudiante de doctorado en ciencias del sistema terrestre en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford. «Entender cómo funcionan estos ecosistemas es clave para salvaguardar sus servicios frente al aumento del nivel del mar».
El equipo de investigación llevó a cabo el estudio intensivo en Stinson Beach, al norte de San Francisco. Stinson Beach es representativa de una playa de «alta energía», sobre la que solo hay un puñado de artículos previos sobre el microbioma en todo el mundo.
Guardianes microbianos
Las comunidades microbianas que viven en las aguas subterráneas de la arena de las playas desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la calidad del agua costera. Estos microbios ayudan a descomponer las sustancias químicas, incluido el exceso de nutrientes como el nitrógeno, que puede provenir de fuentes naturales, como la materia vegetal en descomposición, o de fuentes humanas, como la escorrentía agrícola y las aguas residuales.
Para entender mejor la dinámica de este sistema de filtrado microbiano, el equipo de investigación se dirigió a Stinson Beach. Durante dos semanas, tanto en la estación húmeda como en la seca, recogieron muestras del estuario subterráneo de la playa durante todo el día para captar los cambios de marea. A continuación, los investigadores analizaron el ADN microbiano utilizando técnicas avanzadas de secuenciación genética. Este enfoque, el primero de su tipo en una escala temporal tan precisa, proporcionó información sin precedentes sobre la composición y la estabilidad de la comunidad microbiana.
Los investigadores descubrieron que las comunidades microbianas se mantuvieron relativamente estables a pesar de los cambios en las condiciones de marea y las estaciones. Sin embargo, un evento de desbordamiento de las olas (cuando el agua de mar inundó el acuífero debido a olas de alta energía) provocó cambios significativos en la composición microbiana. Se espera que estas alteraciones se vuelvan más frecuentes con el aumento del nivel del mar y las mareas de tormenta , lo que dificulta que los microbios realicen su trabajo de purificación del agua.
«Estos microbios viven en comunidades complejas, muchas de ellas con funciones especializadas que incluyen el procesamiento de nutrientes e incluso la producción o el consumo de gases de efecto invernadero «, dijo el coautor principal Christopher Francis, profesor de ciencias del sistema terrestre y de los océanos en la Escuela de Sustentabilidad Doerr de Stanford.
«La resiliencia de la comunidad microbiana en condiciones típicas es alentadora, pero perturbaciones como el desbordamiento de las olas resaltan su vulnerabilidad al cambio climático», dijo la coautora principal Katie Langenfeld, investigadora postdoctoral en ingeniería civil y ambiental en Stanford en el momento de la investigación y actual investigadora postdoctoral en la Universidad de Michigan.
Implicaciones para la resiliencia costera
Los hallazgos del estudio establecen una base fundamental para comprender cómo funcionan los estuarios subterráneos y cómo responden a los cambios ambientales. A medida que sube el nivel del mar, las arenas de las playas se verán empujadas hacia el interior o se erosionarán, lo que alterará la hidrología, la química y la composición microbiana de las aguas subterráneas.
La investigación añade una pieza crucial al rompecabezas de la resiliencia costera. Al destacar la interacción entre la dinámica microbiana y los procesos físicos como la acción de las olas, el estudio pone en tela de juicio los cambios inminentes en las aguas subterráneas costeras. Los responsables de las políticas y los planificadores costeros deberían tener en cuenta el papel de estos ecosistemas ocultos al diseñar estrategias para gestionar el aumento del nivel del mar, según los investigadores.
«Dependemos de estas comunidades microbianas para el ciclo biogeoquímico esencial en la interfaz entre tierra y mar», dijo la coautora principal Alexandria Boehm, profesora Richard y Rhoda Goldman de Estudios Ambientales en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford y la Escuela de Ingeniería de Stanford. «Si su capacidad disminuye debido a los impactos climáticos, podríamos ver efectos en cascada sobre la calidad del agua costera y la vida marina».
Más información: Jessica A. Bullington et al, La comunidad microbiana de un estuario subterráneo de playa arenosa es espacialmente heterogénea y se ve afectada por las olas invernales, Environmental Microbiology (2024). DOI: 10.1111/1462-2920.70009
