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Jul 09, 2023

El sustento de nuestro planeta

Nota del editor: esta historia apareció originalmente en la edición de otoño de 2023 de la revista ASU Thrive. En las cristalinas aguas azules del Mar de los Sargazos nada todo tipo de vida marina: anguilas, aguja blanca y ballenas.

Nota del editor:Esta historia apareció originalmente en la edición de otoño de 2023 de la revista ASU Thrive.

En las cristalinas aguas azules del Mar de los Sargazos nada todo tipo de vida marina: anguilas, aguja blanca y tiburones ballena; tortugas, mantarrayas e incluso ballenas jorobadas. El mar, una región del Océano Atlántico que abarca las islas Bermudas, es un foco de biodiversidad.

Pero en la parte trasera del Atlantic Explorer, un buque de investigación de 170 pies de largo propiedad y operado por el Instituto de Ciencias Oceánicas de las Bermudas, una unidad del Laboratorio de Futuros Globales Julie Ann Wrigley en ASU, el estudiante de doctorado de segundo año Yuuki Niimi espera Atrapa criaturas mucho más pequeñas: el zooplancton.

Es media noche porque es cuando el zooplancton nada desde las profundidades del océano hasta la superficie del agua para alimentarse de fitoplancton. Pero no está completamente oscuro; hay luces en el barco y luces estroboscópicas verdes parpadeantes en las redes que se remolcan en el agua, que cegan temporalmente el zooplancton, lo que facilita su captura.

Puede dar un poco de miedo, admite Niimi: la parte trasera del barco, donde se encuentra el mecanismo para bajar las redes al agua, puede inundarse con agua de mar. Las redes son pesadas. El barco tiembla. Pero vale la pena una vez que él y sus compañeros investigadores levantan una red para ver un mundo nuevo.

Yuuki Niimi, estudiante de doctorado de segundo año, estudiando en las Bermudas.

“La primera vez que sacas una red, todo el mundo dice: '¿Qué es eso? ¡Eso es tan extraño!'”, dice Amy Maas, profesora asistente en la Escuela de Futuros Oceánicos y miembro de la facultad de ASU BIOS, que ha estado en cruceros de investigación con Niimi.

“Parece una ciudad ocupada, pero en tres dimensiones, o como una galaxia girando. Tienes todas estas cosas con formas diferentes, y ninguna tiene la forma nuestra; tienen demasiadas piernas o ninguna, y están dando vueltas en este cubo”, dice Maas.

En su primer crucero de investigación, en julio de 2021, Niimi recuerda que Maas y Leocadio Blanco-Bercial, otro investigador de ASU BIOS y profesor asistente en la School of Ocean Futures, identificaron fácilmente los diferentes zooplancton.

Pero estaba confundido: ¿esa cosa que flotaba en la red era un krill o un camarón? Los dos pueden parecer similares, pero el krill, zooplancton también llamado eufáusidos, tiene branquias expuestas, aunque se necesita un microscopio para verlo. Finalmente, después de múltiples viajes de investigación y noches estudiando en el laboratorio del barco, Niimi se volvió experto en identificar krill y pterópodos.

“Puedo simplemente mirarlo a simple vista y decir: 'Ese es este género' o 'Esa es esta especie'”, dice.

Lo que antes eran sólo “motas de polvo” ahora eran criaturas distintas, cada una de las cuales desempeñaba un papel esencial en la salud general del océano.

El zooplancton son organismos diminutos que varían desde una fracción de milímetro hasta centímetros de largo y adoptan una variedad de formas. El krill parece un camarón diminuto; los copépodos pueden parecerse a insectos, con un par de antenas encima de sus cuerpos en forma de lágrima; y a los pterópodos, caracoles marinos planctónicos, se les llama “mariposas de mar” porque su pie se asemeja a dos alas. Luego está el fitoplancton, las algas microscópicas de las que se alimenta el zooplancton y que realizan la fotosíntesis en las capas superiores del océano.

Aunque sean pequeños, el papel que desempeña el plancton es enorme.

"El zooplancton es, con diferencia, el animal más abundante de la Tierra y sostiene todas las redes tróficas de los océanos", afirma Blanco-Bercial.

También son el primer paso en la bomba biológica de carbono, el crucial sistema oceánico que secuestra carbono de la atmósfera y lo almacena en las profundidades del océano.

"Necesitamos conocer las funciones cruciales de estos diferentes zooplancton para saber, a medida que cambia el océano, cómo puede estar cambiando la bomba biológica de carbono".

— Susanne Neuer, directora fundadora de la School of Ocean Futures

La bomba funciona así: primero, el fitoplancton captura dióxido de carbono mediante la fotosíntesis.

“Piense en el equivalente a la hierba en la tierra. Eso es lo que es el fitoplancton en el océano”, dice Susanne Neuer, directora fundadora de la School of Ocean Futures y profesora de biogeoquímica oceánica y una de las asesoras de Niimi.

Luego, el fitoplancton muere y comienza a hundirse, o es devorado por el zooplancton, que excreta bolitas fecales que contienen carbono orgánico que se hunden aún más profundamente. Ese zooplancton muere o es devorado por depredadores más grandes y se hunde. A medida que el carbono orgánico se hunde y se hunde, se almacena durante más y más tiempo. Puede permanecer secuestrado hasta por 1.000 años si llega a las profundidades del océano.

Un heterópodo de "elefante marino" bajo el microscopio y mostrado con un soporte para iPhone.

Lo que Niimi, Neuer y otros están tratando de descubrir es qué zooplancton hay ahí fuera, hacia dónde se dirigen, cuánto están excretando y cuánto carbono u otros nutrientes hay en todas esas partículas que se hunden. Después de recolectar el zooplancton, un experimento consiste en colocarlos en vasos de precipitados y ver cuántas bolitas fecales producen y qué contienen. Comprender sus funciones vitales en el ciclo del carbono es parte de un rompecabezas.

Los océanos absorben entre un cuarto y un tercio de todas nuestras emisiones a través de esta bomba de carbono. Sin ello, ya habríamos superado el objetivo de 1,5 grados Celsius del acuerdo climático de París, afirma Neuer.

"El océano nos está ganando tiempo", dice Neuer. Y ese tiempo es gracias al plancton.

Pero si bien el océano ayuda a frenar el cambio climático, también se ve afectado por él. Los investigadores están estudiando la bomba biológica de carbono porque los mares están cambiando, volviéndose más cálidos y ácidos.

"Necesitamos conocer las funciones cruciales de estos diferentes zooplancton para saber, a medida que cambia el océano, cómo puede estar cambiando la bomba biológica de carbono", dice Neuer, quien es el investigador principal del proyecto.

Neuer empezó a trabajar con científicos de ASU BIOS hace unos 15 años. La propia ASU BIOS lleva 120 años realizando trabajos de oceanografía. Los científicos estadounidenses lo visitaron por primera vez en 1903, y ha realizado estudios a largo plazo durante años, como su Estudio de series temporales del Atlántico de las Bermudas, que ha recopilado datos sobre las propiedades físicas, biológicas y químicas del océano a través de cruceros en el mar cada mes desde 1988. Como lo han hecho Neuer y Niimi, otros investigadores pueden acceder a ese tesoro de datos históricos y aprovechar esos cruceros para realizar su trabajo.

"Eso ahorra mucho tiempo, dinero y dolores de cabeza, saber que esos datos existen", dice Blanco-Bercial, "y luego puedes concentrarte en la pregunta que quieres responder".

En 2021, ASU y BIOS unieron fuerzas, convirtiendo la institución de las Bermudas en un centro para el Laboratorio de Futuros Globales Julie Ann Wrigley, junto con el Centro de Descubrimiento Global y Ciencias de la Conservación de ASU en Hawái.

"La fusión entre BIOS y ASU abre las puertas a las ciencias oceánicas para los estudiantes de ASU", dice Neuer, incluidas oportunidades de experiencia de campo y la posibilidad de trabajar con el profesorado en Bermuda.

Leo Blanco-Bercial y Amy Maas, profesores asistentes, ensamblan la red de apertura y cierre múltiple y el sistema de detección ambiental para recolectar zooplancton en varias profundidades del océano.

El buque de investigación Atlantic Explorer se utiliza para realizar investigaciones periódicas. El Instituto de Ciencias Oceánicas de las Bermudas, ahora parte de ASU, ha estado midiendo la temperatura, la acidez y la vida oceánica en el Atlántico durante 120 años.

Izquierda: El instrumento roseta de conductividad, temperatura y profundidad. Derecha: Susanne Neuer recoge muestras de agua del instrumento.

Leo Blanco-Bercial se prepara para desplegar una red para capturar zooplancton.

Yuuki Niimi y Leo Blanco-Bercial llevan una muestra de red de zooplancton.

Andrea Brenner, estudiante de doctorado de primer año, etiqueta muestras en el laboratorio del barco.

Yuuki Niimi y Amy Maas en el laboratorio.

Andrea Brenner, estudiante de doctorado de primer año del grupo de Neuer que realizó un crucero de investigación con Niimi en el verano de 2022 y nuevamente en marzo de 2023, experimentó de primera mano los beneficios de la asociación.

“Recuerdo estar en el barco y ver (Maas y Blanco-Bercial) vaciar los cubos sujetos a estas redes, recogiendo estas cositas diminutas”, dice sobre su primer crucero.

Los observó elegir estos organismos sin saber qué eran, aprendiendo sobre la marcha. Pero luego, en su primera clase, Maas y Blanco-Bercial tuvieron más tiempo para explicar los tipos de especies de plancton y en qué se diferencian.

"Fue muy interesante ver cómo vi estas especies en un barco hace un par de semanas, y ahora estoy aprendiendo sobre ellas en un salón de clases", dice Brenner.

Los profesores de BIOS de ASU también son conscientes de la diferencia que puede suponer tener esa conexión con el campus de ASU. Para William Curry, presidente y director ejecutivo de ASU BIOS, llevar el océano a los estudiantes de ASU, particularmente a través de sus programas híbridos y en línea, fue un gran atractivo.

"El aspecto en línea y la flexibilidad de ese tipo de programación educativa son realmente importantes cuando estás en esta pequeña roca en medio del Atlántico Norte", dice Curry.

Los océanos cubren más del 70% de nuestro planeta. Su salud está irrevocablemente entrelazada con la salud de la Tierra. Queda mucho trabajo por hacer para comprender mejor los océanos y cómo les afecta el cambio climático.

Una prioridad que Curry tiene para ASU BIOS, además de la ya extensa investigación sobre plancton y sus proyectos de investigación de series temporales de décadas, es aumentar sus operaciones robóticas. La institución ya utiliza planeadores submarinos que toman medidas mediante sensores, moviéndose hacia arriba y hacia abajo en la columna de agua (y sí, a veces chocan con la vida marina, incluso siendo picados por tiburones). ASU BIOS los ha utilizado desde 2014 para monitorear la entrega de nutrientes a la superficie del océano, lo que limita y controla la productividad de la superficie en el Mar de los Sargazos.

Un descubrimiento importante es la observación de un aumento significativo en la primavera de la turbulencia causada por organismos marinos, lo que aumenta la entrega de nutrientes y la productividad biológica. Curry dice que es hora de ampliar la toma de signos vitales del océano con robótica adicional.

"El futuro de la observación de los océanos está en la robótica autónoma y los sistemas de sensores que proporcionen observaciones continuas de importantes procesos biogeoquímicos en amplias áreas de los océanos, algo que no se puede lograr con el reducido número de barcos de la flota de investigación", afirma.

Más allá de aprender sobre el océano, ASU también tiene la oportunidad de ayudar a protegerlo y nuestro planeta.

El Laboratorio de Futuros Globales se centra no sólo en la investigación y la educación, dice Curry, sino también en las soluciones. "(Están) tratando de descubrir no sólo qué efecto tendrá el aumento de CO2 en el planeta, sino también cómo podemos afectarlo, detenerlo o mitigarlo mejor".

Algunas respuestas, al menos, probablemente se encuentren bajo el agua.

Mire videos y obtenga más información en collegeofglobalfutures.asu.edu/school-of-ocean-futures

Historia de Kristin Toussaint, editora de la sección Impacto de Fast Company; Anteriormente fue reportera senior de noticias en Metro en la ciudad de Nueva York.

Fotos de James Doughty y Jeff Newton, fotógrafo editorial y comercial, con clientes que incluyen Google, adidas Originals, The New York Times, Sports Illustrated, Men's Journal, Popular Science, Forbes, Entrepreneur, Banner Health y Cold Stone Creamery.