Con respecto a los procesos del ciclo del carbono en los océanos hay nueva información.

Los resultados de una nueva investigación científica del "Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas" se publicaron en la revista "Science Advances".

La capacidad de extraer carbono a partir de la absorción directa de carbono orgánico disuelto se conoce como "osmotrofia".

Una imagen de microscopio electrónico de barrido de 'Michaelsarsia elegans', cocolitóforo muestreado a 95 metros de profundidad en el mar de los Sargazos, en el Océano Atlántico.

Fotografía Agencia Europa Press.

Un estudio con cocolitóforos, que es un tipo de plancton común, ha obligado a los científicos a reconsiderar los procesos que impulsan el "ciclo del carbono" en los océanos.

Se demostró que pueden sobrevivir en condiciones de poca luz utilizando formas orgánicas de carbono. Se trata de la primera prueba natural de la "osmotrofia" de los cocolitóforos, que desempeñan un papel esencial en el "ciclo del carbono" entre el agua oceánica y el aire atmósferico.

Los expertos ya habían observado ese comportamiento de los cocolitóforos en cultivos de laboratorio, pero, ésta es la primera prueba de este fenómeno ocurrido en la naturaleza.

El equipo, dirigido por el doctor William Balch, realizó sus experimentos en poblaciones de cocolitóforos del noroeste del Océano Atlántico.

Se midió la velocidad a la que el fitoplancton se alimentaba de tres compuestos orgánicos diferentes, cada uno etiquetado con marcadores químicos para su seguimiento.

Los compuestos disueltos fueron utilizados por los cocolitóforos como fuente de carbono tanto para los tejidos orgánicos que componen sus células como para las placas minerales inorgánicas, llamadas cocolitos, que segregan a su alrededor.

La absorción de los compuestos orgánicos fue lenta en comparación con la velocidad a la que el fitoplancton puede absorber carbono mediante la fotosíntesis, pero no fue insignificante.

Señaló Balch: “Los cocolitóforos no están ganando ninguna ‘carrera de crecimiento’ al absorber estos materiales orgánicos disueltos. Sólo están procurándose la vida, pero aún pueden crecer, aunque lentamente”.

Fotografía de "Gephyrocapsa oceanica". Scale bar = 1.0.

Tomada de KAMPTER. Mie Prefecture Japon. Coloreada. Richard Bartz.

La imagen fue captada por medio de un escáner microscópico electrónico (JEOL JSM-6330F). 

Los cocolitóforos o cocolitofóridos (Coccolithophoridae) son algas unicelulares, protistas fitoplanctónicos  pertenecientes al subfilo Haptophyta. Se distinguen por estar cubiertos de placas (o escamas) distintivas de "carbonato de calcio" denominadas cocolitos, que son  microfósiles importantes. Los cocolitóforos son exclusivamente marinos y se presentan en gran número en la zona fótica del Océano. Un ejemplo de cocolitóforo importante globalmente es la especie "Emiliana huxleyi".

Las plantas, como los cocolitóforos, suelen adquirir el carbono necesario para su crecimiento a partir de formas inorgánicas de carbono extraídas de la atmósfera, como el "dióxido de carbono" y el "bicarbonato", mediante la fotosíntesis.

Cuando los cocolitóforos mueren, se hunden y se llevan todo ese carbono al fondo del océano, donde puede ser remineralizado o enterrado, secuestrándolo durante millones de años. Este proceso se denomina "bomba biológica de carbono".

Por otra parte, como parte de un proceso paralelo, denominado "bomba de alcalinidad", los cocolitóforos también convierten las moléculas de bicarbonato del agua superficial en carbonato cálcico –esencialmente piedra caliza– que forma sus cocolitos protectores. Así cuando mueren y se hunden, todo ese denso carbono inorgánico se deposita en el fondo marino. Parte de él se disuelve de nuevo en bicarbonato, “bombeando” así la alcalinidad de la superficie a las profundidades.

Imagen del 24 de julio de 1999 tomada por el "Landsat" de un afloramiento de "Emiliania huxleyi" en Cornualles, el cual da al mar un color cian o turquesa.

Tomada de wikipedia de USGS, imagen cortesía de Steve Groom.

Pero las nuevas pruebas sugieren que los cocolitóforos no sólo utilizan estas formas inorgánicas de carbono cerca de la superficie. También absorben carbono orgánico disuelto, la mayor reserva de éste en el mar, y fijan parte de él en sus cocolitos, que finalmente se hunden en las profundidades oceánicas.

Esto sugiere que la absorción de estos compuestos orgánicos flotantes es otro paso en las bombas biológicas y de alcalinidad que impulsan el transporte de carbono desde la superficie del océano hasta las profundidades.

Finalmente añadió Balch: “Hay una gran fuente de carbono orgánico disuelto en el océano que siempre habíamos supuesto que no estaba relacionada con el ciclo del carbonato en el mar. Ahora decimos que alguna fracción del carbono que va a las profundidades procede de esa enorme reserva de carbono orgánico disuelto.”

Se trata del tercer y último artículo publicado de un proyecto de tres años financiado por la Fundación Nacional de Ciencia.

El esfuerzo global se inspiró en una tesis de hace décadas de William Blankley, (1922 - 1984) estudiante de posgrado en el Instituto Oceanográfico Scripps, en San Diego, California, alma mater de Balch.

En los años sesentas, Blankley logró cultivar cocolitóforos en la oscuridad durante sesenta días alimentándolos con glicerol, uno de los compuestos orgánicos utilizados en el presente estudio. Murió antes de que su investigación pudiera publicarse.

El equipo tuvo que idear un método para medir estos compuestos orgánicos en el agua de mar --en concentraciones ambientales órdenes de magnitud inferiores a las de los experimentos de Blankley-- y luego rastrear cómo los absorbían los cocolitóforos salvajes. "Cuando se cultiva fitoplancton en el laboratorio, se puede cultivar todo lo que se quiera. Pero en el océano, se coge lo que hay --explica Balch--. El reto era encontrar una señal en todo el ruido para decir, prueba positiva, que eran cocolitóforos tomando estas moléculas orgánicas en sus cocolitos".

Aunque el proyecto actual está terminado, Balch avanza que el siguiente paso es examinar si los cocolitóforos son capaces de absorber otros compuestos orgánicos que se encuentran en el agua de mar a la misma velocidad que los tres probados hasta ahora.

Se ha conjeturado: "Aunque los cocolitóforos utilizaron los tres compuestos disueltos a un ritmo lento en estos experimentos, hay miles de otras moléculas orgánicas en el agua de mar que podrían absorber. Si utilizan más de ellas, este hallazgo podría ser un paso aún más significativo en la comprensión del ciclo global del carbono".

Imagen publicada por el "Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas". 

Explica el doctor Balch,: "El hecho de que los hallazgos de Blankley pudieran reproducirse todos estos años después con nueva tecnología es un mérito de la calidad de los primeros trabajos. El verdadero reto del estudio más reciente, sin embargo, fue llevarlo a cabo fuera de un entorno de laboratorio controlado".

El "ciclo del carbono" es el "ciclo biogeoquímico" por el que el "carbono" se intercambia entre: la biosfera,  pedosfera,  geosfera, hidrosfera y la atmósfera de la Tierra. Este se subdivide en ciclo biológico del carbono y ciclo biogeoquímico; en el primero, la biosfera regula los intercambios en la atmósfera, a través de la fotosíntesis.

Junto con el "ciclo del nitrógeno" y el "ciclo del agua", el "ciclo del carbono" comprende una secuencia de eventos, que es clave para hacer a la Tierra capaz de sostener vida; describe el movimiento del "carbono" al ser reciclado y reusado por la biosfera, incluidos los "sumideros de carbono".

El ciclo de carbono global ahora normalmente se divide en los siguientes depósitos principales interconectados por rutas de intercambio:

La atmósfera.

La biosfera terrestre.

Los océanos, incluido el carbono inorgánico disuelto y la biota marina viva e inerte.

Los sedimentos, incluido los combustibles fósiles, los sistemas de agua fresca y el material orgánico inerte.

El interior de la Tierra, carbono del "manto" y la "corteza terrestre". Estos almacenes de carbono interaccionan con los otros componentes a través de procesos geológicos.

Los intercambios de carbono entre reservas ocurren como resultado de varios procesos químicos, físicos, geológicos y biológicos. El océano contiene el depósito activo más grande de carbono cerca la superficie de la Tierra.

Con más de medio siglo de evolución tecnológica fue posible lograr estos descubrimientos. Se verá que nuevas teorías se fundamentan al conocerse nuevos detalles, hasta ahora aún desconocidos. Avances que se incrementaran en beneficio de la humanidad, logros que están a la vuelta de la esquina.