Un modelo de sistema terrestre impulsado por redes neuronales ha llevado a los oceanógrafos de la Universidad de California en Irvine a una conclusión sorprendente: las poblaciones de fitoplancton crecerán en aguas de baja latitud a fines del siglo XXI.
El resultado inesperado de la simulación va en contra de la creencia de muchos en la comunidad de ciencias ambientales de que el futuro cambio climático global hará que los océanos tropicales sean inhóspitos para el fitoplancton, que es la base de la red alimentaria acuática. Los investigadores de la UCI proporcionan la evidencia de suhallazgos en un artículo publicado hoy en Geociencia de la naturaleza .
El autor principal Adam Martiny, profesor de UCI en oceanografía, explicó que el pensamiento predominante sobre la biomasa de fitoplancton se basa en un océano cada vez más estratificado. Los mares cálidos inhiben la mezcla entre la capa fría más pesada en el agua cálida profunda y ligera más cerca de la superficie.menos circulación entre los niveles, menos nutrientes alcanzan los estratos más altos donde se puede acceder mediante el plancton hambriento.
"Todos los modelos climáticos tienen este mecanismo incorporado, y ha llevado a estas predicciones bien establecidas de que la productividad del fitoplancton, la biomasa y la exportación al océano profundo disminuirán con el cambio climático", dijo.se basan principalmente en estudios de laboratorio de fitoplancton, pero, por supuesto, los estudios de laboratorio de plancton no son el océano real ".
Según Martiny, los científicos tradicionalmente explican el plancton midiendo la cantidad de clorofila en el agua. Hay considerablemente menos materia verde en las regiones de baja latitud que son muy calientes en comparación con las regiones más frías más alejadas del ecuador.
"El problema es que la clorofila no es todo lo que hay en una célula, y en realidad en latitudes bajas, muchos plancton se caracterizan por tener una cantidad muy pequeña; hay tanta luz solar que el plancton solo necesita unas pocas moléculas de clorofila para obtener suficiente"En realidad, hasta ahora hemos tenido muy pocos datos para demostrar si hay más o menos biomasa en las regiones sometidas a estratificación. Como resultado, la base empírica de menos biomasa en regiones más cálidasno es tan fuerte "
Estas dudas llevaron a Martiny y sus colegas de la UCI a realizar su propio censo de fitoplancton. Analizando muestras de más de 10,000 ubicaciones en todo el mundo, el equipo creó una síntesis global de los grupos clave de fitoplancton que crecen en regiones cálidas.
La gran mayoría de estas especies son células muy pequeñas conocidas como picophytoplankton. Diez veces más pequeño en diámetro que las cepas de plancton que uno encontraría en la costa de California, y 1,000 veces menos voluminosas, el picophytoplankton es grande en número, lo que hace quehasta 80 a 90 por ciento de la biomasa de plancton en la mayoría de las regiones cálidas.
El grupo construyó mapas globales y comparó la cantidad de biomasa a lo largo del gradiente de temperatura, un parámetro clave, según Martiny. Al realizar un análisis de aprendizaje automático para determinar la diferencia ahora frente al año 2100, encontraron una gran sorpresa: "Enen muchas regiones habría un aumento del 10 al 20 por ciento de la biomasa de plancton, en lugar de una disminución ", dijo Martiny.
"El aprendizaje automático no está sesgado por la mente humana", dijo. "Simplemente le damos al modelo toneladas y toneladas de datos, pero pueden ayudarnos a desafiar los paradigmas existentes".
Una de las teorías que el equipo exploró para explicar el crecimiento, con la ayuda del coautor Francois Primeau, profesor de ciencias de la Tierra del sistema UCI, tuvo que ver con lo que le sucede al fitoplancton al final de su ciclo de vida.
"Cuando el plancton muere, especialmente estas especies pequeñas, se sientan un rato más, y tal vez a altas temperaturas, otro plancton puede degradarlos más fácilmente y reciclar los nutrientes para construir nueva biomasa", dijo Martiny.
Según Martiny, tales características del ecosistema no se tienen en cuenta fácilmente por los modelos mecanicistas tradicionales del sistema de la Tierra, pero eran parte del conjunto de datos geográficamente diversos que el equipo usó para entrenar su modelo de nicho cuantitativo derivado de la red neuronal.
Martiny dijo que este estudio como seguimiento de una investigación publicada el verano pasado es una prueba más de la diversidad y la resistencia del fitoplancton.
"Obviamente podríamos dejar que el cambio climático se salga de control e ir a un territorio completamente inexplorado, y luego todas las apuestas están canceladas", dijo. "Pero al menos por un tiempo, creo que las capacidades de adaptación en estas diversas comunidades de plancton lo haránayudarlos a mantener una alta biomasa a pesar de estos cambios ambientales "
Junto a Martiny y Primeau se encontraban otros autores, Pedro Flombaum, ex investigador postdoctoral de la UCI y luego investigador visitante en ciencias del sistema de la Tierra actualmente profesor de la Universidad de Buenos Aires, Argentina, y Weilei Wang, erudita postdoctoral de la UCI en ciencias del sistema de la Tierra.El estudio recibió el apoyo del programa Diez grandes ideas de la Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Investigación Biológica y Ambiental del Departamento de Energía de EE. UU.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Irvine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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