El cambio climático puede hacer que el fitoplancton de los lagos se convierta en depredador, liberando más CO₂ a la atmósfera

El plancton (organismos diminutos que se encuentran en agua salada y dulce) representa la mitad de la fotosíntesis del planeta. Pero los científicos han asumido durante muchos años que el fitoplancton puede ser en realidad depredadores voraces.

En los lagos, el plancton se alimenta de bacterias unicelulares, que son responsables de reciclar los nutrientes que mantienen en funcionamiento las redes alimentarias del lago.

Soy investigador que estudia fitoplancton y zooplancton (zooplancton). En mi laboratorio, nos centramos en factores que influyen en la biodiversidad y el funcionamiento de las comunidades de plancton, incluido el cambio climático y los contaminantes en los lagos.

Recientemente hemos estado explorando la alimentación de las bacterias por parte del fitoplancton, investigando cómo y cuándo lo hacen y cómo las diferentes condiciones ambientales pueden afectar a su actividad.

Transformadores de poder

El fitoplancton está compuesto principalmente por organismos microscópicos unicelulares llamados protozoos (o protistas). Esto sugiere su identificación temprana como animales primitivos (sufijo –imitar tiene la misma raíz que zoológico) porque, aunque son pequeños, suelen ser muy móviles. Muchos de ellos a veces pueden nadar a altas velocidades usando largos pelos en forma de látigo llamados flagelos.

El fitoplancton fue inicialmente reconocido como protozoos de vida libre y no parásitos que obtienen energía a través de la fotosíntesis. Utilizan maquinaria celular especializada llamada cloroplastos que les permite convertir la energía luminosa en glucosa utilizando agua y dióxido de carbono, al igual que las plantas terrestres.

En este proceso, el fitoplancton libera oxígeno y es la razón principal por la que la Tierra tiene una atmósfera respirable.

A través de la fotosíntesis, el fitoplancton de lagos y océanos es una parte importante de la lucha contra el cambio climático, ya que reduce el dióxido de carbono de la atmósfera mediante la llamada «producción primaria».

Para realizar la fotosíntesis, el fitoplancton necesita nutrientes como el nitrógeno y el fósforo. Estos son los componentes principales de los fertilizantes utilizados en agricultura y jardines y son esenciales para el fitoplancton. Estos nutrientes pueden ser deficientes en los lagos, especialmente en los lagos más prístinos.

El fitoplancton que vive en las profundidades de los lagos también puede carecer de luz para la fotosíntesis. En ambos casos, parece que algunas especies de fitoplancton pueden pasar a depredar a otros organismos como fuente de alimento.

Plantas carnívoras

Además de actuar como plantas, muchas especies de fitoplancton pueden ser depredadores; los ecologistas se refieren a este tipo de fitoplancton como mixoplancton.

Proviene del nombre largo «fitoplancton mixotrófico», que significa que utilizan los recursos de forma mixta: en este caso, mediante la fotosíntesis (fotoautotrofia) y consumiendo bacterias (heterotrofia).

El mixiplancton consume bacterias mediante un proceso llamado fagocitosis. Modifican su membrana celular para encerrar completamente a la bacteria presa, encerrándola intracelularmente.

Este paquete luego se comprime dentro de la célula, formando un saco que actúa como un pequeño estómago, aumentando la acidez para digerir las bacterias. La presa representa un paquete lleno de nutrientes que el fitoplancton tal vez no pueda obtener del ambiente del lago.

Una propuesta reciente sugiere que el mixoplancton puede «cultivar» bacterias. El carbono es uno de los compuestos más esenciales de los que dependen las bacterias para su crecimiento. Pero prefieren el carbono liberado en forma orgánica altamente disuelta por el fitoplancton fotosintético.

Así, durante la fotosíntesis, el mixoplancton libera carbono que ayuda a que las bacterias cercanas crezcan mejor. Pero cuando la actividad fotosintética está limitada (por la luz o los nutrientes), este mismo fitoplancton mixotrófico puede recolectar bacterias cultivadas cercanas para crecer.

Dos estrategias

Los ecologistas acuáticos suelen favorecer la estrategia del mixplancton cuando la luz o los nutrientes son limitados, pero las investigaciones muestran que el mixplancton puede consumir presas a altas temperaturas.

Ha resultado difícil estudiar qué estrategia utiliza el micplancton en cualquier condición ambiental en la naturaleza. Como los métodos existentes son difíciles de implementar y no existe un gen claro asociado con el consumo de bacterias, no podemos identificar esta actividad con análisis genómicos.

Un enfoque que hemos adoptado en mi laboratorio es identificar en qué lagos esperamos ver la mezcla de plancton más fuerte. Uno de nuestros estudios mostró recientemente resultados contrarios a las expectativas del modelo, pero más mezcla de plancton en lagos con mayores nutrientes.

Por lo tanto, debemos comenzar a medir qué estrategia está utilizando realmente el mixoplancton y en qué condiciones. Podemos utilizar experimentos de ingestión, en los que se pueden agregar bacterias marcadas con un tinte fluorescente a comunidades de fitoplancton individuales. Estas bacterias pueden rastrearse como células de mixoplancton e identificarse con equipos especiales.

También podemos utilizar tintes fluorescentes que se unen al ADN bacteriano en las células de mixoplancton. Con estos métodos, estamos tratando de comprender mejor qué estrategia de alimentación elige el micplancton y en qué condiciones.

Acelerando el cambio climático

Ahora tenemos razones para creer que las temperaturas más altas asociadas con el cambio climático favorecen al mixoplancton sobre el fitoplancton puramente fotosintético. En general, tal cambio inclinaría la balanza en contra del fitoplancton reductor de CO₂ potencialmente contribuyendo más CO a nuestra atmósfera₂ a la atmósfera.

Este es otro posible circuito de retroalimentación que podría resultar de cambios masivos en la biosfera de la Tierra, uno que podría ayudar a acelerar aún más el cambio climático. El comportamiento alimentario aparentemente incongruente de estos diminutos microbios en lagos y océanos puede tener consecuencias globales.

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.