“Sin fitoplancton, es posible que no podamos respirar ni comer sushi”, dijo Aimee Neeley, oceanógrafa Goddard de la NASA. Grandes flores verdes de fitoplancton se arremolinan en las aguas oscuras alrededor de Gotland, una isla sueca en el Mar Báltico. Fuente: USGS/NASA/Landsat 7
Son pequeños pero son poderosos. Desde producir el oxígeno que respiramos hasta absorber el dióxido de carbono que emitimos y alimentar a los peces que comemos, el fitoplancton diminuto es una parte clave de los ecosistemas oceánicos y es esencial para la vida tal como la conocemos en la Tierra. Para darnos una nueva mirada a estos asombrosos organismos acuáticos, la NASA lanzará un satélite a principios de 2024.
Los instrumentos del satélite PACE (abreviatura de Plankton, Aerosol, Cloud y ocean Ecosystem) observarán el océano y recopilarán datos sobre los colores de la luz que se refleja en él, indicándonos dónde están floreciendo los diferentes tipos de fitoplancton.
El Ocean Color Instrument en PACE podrá observar más de 100 longitudes de onda diferentes y es el primer satélite científico en hacerlo diariamente a escala global. Este instrumento “hiperespectral” permitirá identificar fitoplancton por especie por primera vez desde el espacio.
Fitoplancton y fotosíntesis
El fitoplancton son pequeños organismos que flotan en la superficie del océano y otros cuerpos de agua. Al igual que las plantas terrestres, el fitoplancton usa la fotosíntesis para absorber la luz solar y el dióxido de carbono y producir oxígeno y carbohidratos, que son azúcares llenos de carbono. Estos azúcares hacen del fitoplancton el centro de la red alimenticia del océano: alimentan a animales más grandes, desde zooplancton hasta crustáceos y peces, que luego son consumidos por peces y mamíferos marinos aún más grandes. La formación de estos azúcares a partir de la luz solar se denomina producción primaria.
Aunque el fitoplancton constituye menos del 1 % de la biomasa total en la Tierra capaz de realizar la fotosíntesis, proporciona alrededor del 45 % de la producción primaria mundial. Sin fitoplancton, la mayoría de las cadenas alimenticias de los océanos se desintegrarían, lo que sería catastrófico tanto para la vida marina como para las personas que dependen de los peces para alimentarse.
Los organismos diminutos proporcionan algo más que nutrientes. A través de la fotosíntesis, el fitoplancton produce oxígeno, que se libera en el océano y la atmósfera. De hecho, desde que comenzaron la fotosíntesis hace más de 3 mil millones de años, más de dos mil millones de años antes que las plantas y los árboles terrestres, el fitoplancton ha producido alrededor del 50% de todo el oxígeno que se ha producido en la Tierra.
La fotosíntesis también les da un papel clave en el ciclo global del carbono, ya que absorben dióxido de carbono de la atmósfera. Lo que hace el fitoplancton con este carbono varía según la especie.
“Al igual que las plantas en la tierra, el fitoplancton es muy diverso”, dijo Ivona Cetinić, oceanógrafa biológica del Laboratorio de Ecología Oceánica en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Cada una de estas especies diversas tiene características diferentes que les permiten realizar diferentes trabajos en los sistemas de carbono de la Tierra, dijo.
El fitoplancton como Emiliana huxleyi contiene carbono en su capa exterior similar a una concha. Cuando mueren, las conchas se hunden y absorben carbono en las profundidades del océano. Otras especies de fitoplancton encajan en un nicho determinado para los comedores quisquillosos, como las ostras, que solo comen fitoplancton de cierto tamaño. Aún otras especies de fitoplancton pueden capturar carbono a través de la fotosíntesis, donde luego permanece en la superficie del océano hasta que los organismos se descomponen, liberando el carbono nuevamente a la atmósfera como dióxido de carbono.
“Espero que cuando PACE nos brinde una imagen de la diversidad de fitoplancton en los océanos, pueda decirnos mucho más sobre el flujo global de carbono en los océanos, ahora y en el futuro”, dijo Cetinić.
fitoplancton frio
Incluso en aguas más frías en latitudes más altas, el fitoplancton es fundamental para la vida en los océanos. En las regiones polares, las floraciones de fitoplancton, cuando los organismos crecen y se reproducen en grandes cantidades visibles desde el espacio, pueden seguir el ciclo de derretimiento del hielo marino.
Cuando la capa de hielo marino se retira, la luz del sol puede llegar a la superficie del océano y al fitoplancton que flota sobre ella, lo que les permite realizar la fotosíntesis y prosperar después de un largo período de cobertura. Esto produce combustible para otras especies. Las especies polares, desde almejas y krill hasta morsas y ballenas, dependen de estas floraciones oportunas como fuente de alimento.
“Cambiar el momento de la floración afecta a todo el ecosistema”, dijo Aimee Neeley, oceanógrafa biológica de NASA Goddard.
A medida que el tiempo y la extensión del retiro del hielo marino cambien con el calentamiento del clima, PACE podrá rastrear los cambios en el tiempo de las floraciones, proporcionando información sobre el impacto más amplio en el ecosistema.
Identificación de fitoplancton nocivo
No todo el fitoplancton es beneficioso para los ecosistemas. Algunas especies pueden producir toxinas que son peligrosas para los humanos u otras especies marinas. Estas floraciones de algas nocivas pueden perturbar los ecosistemas, así como la vida cotidiana de las personas cerca de las costas, lagos y ríos. Por ejemplo, las floraciones de cianobacterias pueden estropear el agua potable y recreativa por las toxinas que producen.
Los investigadores utilizaron algunos datos satelitales para rastrear y monitorear estas floraciones y las condiciones que las causan. PACE debería ayudar a descifrar estas especies y condiciones, permitiendo a las personas desarrollar formas de mitigar y prevenir floraciones futuras.
“No todo el fitoplancton causa la proliferación de algas nocivas, por lo que si podemos usar datos satelitales para separar mejor las floraciones dañinas de las inofensivas, sería útil para los administradores del agua y los científicos que intentan comprender las comunidades de fitoplancton en la región”, dijo la oceanógrafa de la NASA Bridget Seegers. Goddard.
PACE no será el primer satélite que nos permita ver fitoplancton desde el espacio. La misión es la sucesora de las misiones Terra, Aqua, Landsat y SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor) que han estado recopilando datos de fitoplancton desde la década de 1990. PACE, que está siendo ensamblado y administrado por los ingenieros de NASA Goddard, ampliará significativamente nuestra capacidad para distinguir y rastrear el fitoplancton todos los días en todo el planeta.
“Esperamos que la naturaleza hiperespectral del Ocean Color Instrument nos permita distinguir mejor los tipos de fitoplancton entre sí y de las partículas que no son de fitoplancton”, dijo Neeley. “Para mí, las oportunidades de investigación serán infinitas”.