El cambio climático también afectará a la calidad de las microalgas en su estado natural

Microscopio electrónico: Thalassiosira pseudonana | UVigo

Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Centro de Investigación Mariña de la Universidad de Vigo (CIM-UVigo) ha estudiado la respuesta fisiológica de los pigmentos fotosintéticos del fitoplancton marino ante la acidificación del océano como efecto del aumento de CO2 antropogénico.

Estos pigmentos del fitoplancton tienen una función esencial en la fotosíntesis, ya que son los encargados de absorber la energía de la luz solar y transformarla en energía química. Estos pigmentos, a su vez, pueden ser utilizados como indicadores de la salud y el estado fisiológico del fitoplancton y, por lo tanto, del ecosistema marino en general.

Existen estudios que atribuyen a la acidificación de los océanos cambios en los pigmentos como respuesta a las perturbaciones ambientales. En algunos casos disminuyendo la concentración de componentes metabólicos. En otros, aumentando la concentración de ciertos pigmentos en respuesta a perturbaciones ambientales puntuales, como la exposición a altas intensidades luminosas.

Los resultados de este estudio, publicados en la revista Limnology and Oceanography, contribuyen al conocimiento de la regulación fisiológica del aparato fotosintético y de la capacidad fotoprotectora del fitoplancton marino en los escenarios futuros de CO2 a los que conduce el cambio global.

El estudio se desarrolló en el marco del proyecto Stress@2, que investiga la regulación del metabolismo del fitoplancton en un mundo con alto CO2.

Los investigadores centraron su atención en la respuesta de tres especies de microalgas marinas a la acidificación oceánica, monitorizando su contenido en pigmentos y su capacidad para protegerse de la luz. Como organismos modelo utilizaron dos diatomeas, Thalassiosira pseudonana y Skeletonema costatum, y un cocolitofórido, Emiliania huxleyi.

Los resultados revelan que, a las concentraciones de CO2 esperadas para final de siglo, el metabolismo del fitoplancton se regula a la baja o relaja, lo que disminuye la concentración de componentes metabólicos y la actividad enzimática general.

Sin embargo, el balance neto final supone un incremento de las tasas de producción y biomasa. Los investigadores señalan que la regulación a la baja del metabolismo dejará a la célula más susceptible a daños relacionados con la radiación UV o intensidades luminosas elevadas, y que perturbaciones ambientales puntuales pueden revertir esta relajación, activando significativamente el metabolismo y llevando a contenidos pigmentarios y capacidades de fotoprotección que pueden ser mayores bajo condiciones de CO2 elevado.

El análisis estadístico de las diferentes respuestas observadas en el estudio permite finalmente descubrir qué pigmentos pueden potencialmente actuar como indicadores de acidificación oceánica.

Como ha señalado al respecto José Luis Garrido, científico titular del IIM-CSIC, el fitoplancton, aunque supone apenas un 1% de la biomasa de los organismos fotosintéticos, “es responsable de la mitad de la producción primaria del planeta y de la fijación del 50% del CO2 atmosférico”. Por ello, el estudio de posibles modificaciones en los componentes de sus sistemas fotosintéticos ante el aumento de CO2 atmosférico, y por tanto de acidificación del océano, es “especialmente relevante”.

Desde el CSIC y la UVIGO explican que las diatomeas, por su parte, constituyen el 40% de las especies de fitoplancton. Tienen exoesqueleto silícico y son especialmente relevantes en aguas costeras. Las células de los cocolitofóridos, por el contrario, están recubiertas de pequeñas placas calcáreas y tienen una extraordinaria importancia biogeoquímica “por su influencia en el clima y en la precipitación de CaCO3 en el océano”.

Los resultados del trabajo, según Paulo Alcaraz-Rocha, primer firmante del trabajo, apuntan a “una mayor eficiencia por parte de la célula al optimizar los recursos disponibles”. No obstante, matiza, “no todo es tan bueno”, ya que está regulación a la baja o relajación del metabolismo dejará a la célula más susceptible a daños relacionados con la radiación UV o intensidades luminosas elevadas”.

“También se observa que perturbaciones ambientales puntuales pueden revertir esta relajación, activando significativamente el metabolismo y llevando incluso a contenidos pigmentarios y capacidades de fotoprotección que pueden ser mayores bajo condiciones de CO2 elevado. El análisis estadístico de las diferentes respuestas observadas en el estudio permite finalmente descubrir qué pigmentos pueden potencialmente actuar como indicadores de acidificación oceánica”.

Referencia:
Alcaraz‐Rocha, P., Puig‐Fàbregas, J., Garrido, J. L., & Sobrino, C. (2023). Ocean acidification affects pigment concentration and photoprotection of marine phytoplankton. Limnology and Oceanography. Limnology and Oceanography DOI: 10.1002/lno.12313