Un modelo revela que la heterogeneidad produce un aumento de las floraciones de plancton marino

• El estudio, publicado en Nature Communications, muestra que la dilución y la mezcla de parches de agua con propriedades diferentes pueden aumentar significativamente el crecimiento de la biomasa del plancton en respuesta a inyecciones locales de nutrientes.

• La aproximación utilizada permite una comprensión más profunda y precisa de los mecanismos biofísicos en ecosistemas marinos a la deriva, ofreciendo una base sólida para mejorar la comprensión de estos ecosistemas utilizando observaciones y modelos de forma sinérgica.

Un nuevo estudio presenta un modelo para ecosistemas a la deriva que revela un aumento de las floraciones de plancton marino cuando este se encuentra en una situación de variabilidad espacial de los recursos disponibles. El estudio, publicado en la prestigiosa revista Nature Communications, muestra que la respuesta de la biomasa de plancton a una perturbación de los medios disponibles puede variar significativamente, en función únicamente de los procesos físicos a los que esté sometida la región de agua en la que se encuentra. 

El equipo de científicos detrás del artículo, entre los que se encuentra el investigador del IFISC (UIB-CSIC) Enrico Ser-Giacomi, ha utilizado la perspectiva Lagrangiana en el modelo. Esta se basa en rastrear durante un tiempo un parche o mancha de agua que alberga un ecosistema a la deriva, junto con sus características físicas, ambientales y bioquímicas. La respuesta de la biomasa de plancton dentro del parche de agua a una perturbación de los recursos puede variar en tamaño hasta seis veces en función únicamente de los procesos físicos a los que se somete la zona, afirman los investigadores. El estudio también muestra que la dilución y mezcla de agua, impulsada por los mecanismos de deformación y la difusión, son responsables de la generación inicial de heterogeneidad en los ecosistemas Lagrangianos de plancton, y que dicha heterogeneidad puede potenciar significativamente el crecimiento del plancton, poniendo de relieve la existencia de tasas de dilución óptimas que maximizan la biomasa integrada en el parche. 

Los investigadores utilizaron datos recogidos durante el experimento SOIREE para probar el modelo. SOIREE fue un experimento de fertilización con hierro a gran escala realizado en el Océano Antártico en 1999. Los investigadores compararon la evolución temporal de las variables del modelo, como la anchura y longitud de las manchas o las medias espaciales de hierro y biomasa, con los valores medidos para las variables correspondientes a partir de muestreos in situ o teledetección. El estudio muestra que el modelo propuesto captura la dinámica biofísica de la floración férrica durante el experimento SOIREE. 

Las conclusiones del trabajo tienen importantes implicaciones para la comprensión de los ecosistemas marinos. El estudio proporciona un marco teórico que incorpora todos los aspectos de los ecosistemas a la deriva, incluidas las características físicas, ambientales y bioquímicas, y demuestra que se deben tener en cuenta estos procesos a la hora de interpretar y modelizar los ecosistemas marinos. Esta información podría servir de base a las políticas de protección de los ecosistemas marinos, ya que permite comprender mejor su funcionamiento y su respuesta a las perturbaciones, además de poder aplicarse a la evaluación de otros aspectos ecológicos, como la diversidad de especies.

Foto: Imagen tomada por MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) el 6/11/2007. La línea roja indica el parche de agua en el que se está produciendo la floración. Los procesos biofísicos acoplados dan lugar a una marcada deformación espacial dentro de la región.

Ser-Giacomi, E., Martinez-Garcia, R., Dutkiewicz, S. et al. A Lagrangian model for drifting ecosystems reveals heterogeneity-driven enhancement of marine plankton blooms. Nat Commun 14, 6092 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-41469-2