El nitrógeno es esencial para la vida marina y los ciclos en todo el océano en un sistema delicadamente equilibrado. Los organismos vivos, especialmente las plantas marinas llamadas fitoplancton, requieren nitrógeno en procesos como la fotosíntesis. A su vez, el crecimiento del fitoplancton absorbe dióxido de carbono de la atmósferay ayuda a regular el clima global.
Según una nueva investigación realizada por Thomas Weber, profesor asistente de ciencias de la Tierra y del medio ambiente en la Universidad de Rochester, los pequeños microambientes en el océano profundo pueden tener pistas clave sobre el ciclo global del nitrógeno en el agua de mar.
en un artículo publicado en Geociencia de la naturaleza , Weber y su coautor Daniele Bianchi, profesor asistente de ciencias atmosféricas y oceánicas en UCLA, muestran que existen pequeños microbios que eliminan el nitrógeno del agua en estos microambientes y están más extendidos de lo que se pensaba anteriormente. Utilizando estos datos,desarrolló un modelo de computadora que cambia la forma en que pensamos sobre el ciclo del nitrógeno marino.
"La comprensión previa del ciclo del nitrógeno era que el nitrógeno se perdía del océano solo en tres regiones donde el oxígeno es escaso. Si queríamos predecir cómo respondería el ciclo del nitrógeno al cambio climático, todo lo que teníamos que hacer era predecir cómoestas tres regiones con poco oxígeno se expandirían o contraerían ", dice Weber." Nuestro estudio cambia esa imagen al mostrar que la pérdida de nitrógeno en realidad está ocurriendo en regiones mucho más grandes, y tenemos que pensar en cómo está cambiando el océano en su conjunto ".
La mayoría de los organismos marinos "respiran" o respiran, usando oxígeno. Cuando el oxígeno no está presente en el agua de mar, los microbios respiran usando otros compuestos como el nitrato, una forma de nitrógeno ". Esto tiene el efecto neto de eliminar el nitrógeno del océano", Dice Weber.
Los investigadores creían anteriormente que los microbios anaerobios, pequeños microorganismos y bacterias que no necesitan oxígeno para respirar, solo se encontraron en focos del océano con niveles de oxígeno excepcionalmente bajos; particularmente, tres regiones conocidas como "zonas muertas".
Weber y Bianchi han desarrollado un modelo de computadora que tiene en cuenta los nuevos datos genéticos recopilados de los microbios oceánicos. Los datos indican que los microbios anaerobios existen no solo en áreas de agua no oxigenada, sino que de alguna manera prosperan en áreas del océano donde hay oxígeno.Por lo tanto, el nitrógeno puede perderse en gran parte del océano, no solo en áreas donde el oxígeno es escaso.
"Una de las mayores revoluciones en la oceanografía en los últimos años ha sido la revolución genómica", dice Weber. "Los oceanógrafos han podido medir todos los genes presentes en el agua de mar". Uno de sus descubrimientos fue que los genes que permiten la respiración anaerobiano solo se encuentran en las tres regiones; los genes se han encontrado mucho más extendidos en todo el océano.
Siempre que haya oxígeno disponible, no debería haber organismos que respiren anaeróbicamente, dice Weber. "Deberían ser superados por las cosas que usan oxígeno, porque esa es una forma mucho más eficiente de respirar".
¿Cómo, entonces, estos organismos anaeróbicos sobreviven en áreas donde hay oxígeno presente?
Weber y Bianchi descubrieron que existen pequeños "microambientes" sin oxígeno en todo el océano profundo en una "nieve marina" rica en materia orgánica: partículas de materia orgánica, como células de plancton muertas y heces de zooplancton, pegadas. Los microbios ganan energía.comiendo la materia orgánica y usando oxígeno para respirar. Si la respiración es lo suficientemente intensa dentro de las partículas, todo el oxígeno puede agotarse y los microbios cambiarán para respirar usando compuestos además del oxígeno.
"Sugerimos que los microbios anaerobios pueden prosperar en vastas franjas del océano oxigenado, dentro de la 'nieve marina' orgánica que se hunde", dice Bianchi. "Esto cambia la forma en que pensamos sobre el ciclo del nitrógeno y, en general, el metabolismo anaeróbico enocéano, y sugiere que ambos podrían responder al cambio climático de manera que desafíen nuestra comprensión actual "
El calentamiento global hace que aumente la temperatura del océano, lo que resulta en una mayor pérdida de oxígeno, que luego puede afectar el presupuesto de nitrógeno en todo el mundo. Cuando los humanos perturban una parte del sistema, pueden tener efectos inesperados. Pero los modelos de computadora pueden ayudar mejorpredecir estas consecuencias.
"El calentamiento del océano se produce debido a las emisiones de dióxido de carbono humano, que calientan la tierra en su conjunto", dice Weber. "Indirectamente, esto altera el contenido de oxígeno y nitrógeno del océano. Eventualmente, el crecimiento del fitoplancton marino y su capacidad para absorberel dióxido de carbono se ve afectado, lo que luego retroalimenta el cambio climático. Nuestro nuevo trabajo y otros esfuerzos de modelado nos ayudarán a planificar mejor estas consecuencias ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Rochester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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