El IIM-CSIC y la UVigo describen cómo la acidificación oceánica afecta al fitoplancton marino

Santiago de Compostela, lunes 20 de febrero de 2023. Un equipo de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Centro de Investigación Mariña de la Universidade de Vigo (CIM-UVIGO) ha estudiado, en condiciones de laboratorio, la regulación fisiológica de los pigmentos constitutivos de la maquinaria fotosintética del plancton ante la acidificación del océano  paralela al incremento de CO₂ atmosférico.

“Los resultados, de los que damos cuenta a través de un artículo publicado 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”, explica Cristina Sobrino, profesora de la UVIGO e investigadora principal del proyecto Stress@2 “Regulación a la baja del metabolismo fitoplanctónico en un mundo de alto CO₂: Consecuencias para la resistencia a los factores abióticos y bióticos”, proyecto en el marco del cual se desarrolló el estudio.

La investigación, desarrollada por los grupos Fotobiología y Toxinología de Fitoplancton (Instituto de Investigacións Mariñas-CSIC) y Oceanografía Biológica de la Facultad de Ciencias del Mar (UVIGO) se centró en la respuesta del aparato fotosintético 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, el estudio se abordó con dos diatomeas (Thalassiosira pseudonana y Skeletonema costatum) y un cocolitofórido (Emiliania huxleyi).

“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”, destaca José Luis Garrido, científico titular del Instituto de Investigacións Mariñas del CSIC.

“Las diatomeas 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”, explican desde el CSIC y la UVIGO.

La investigación revela que, a las concentraciones de CO₂ esperadas para final de siglo, el metabolismo del fitoplancton se regula a la baja o relaja y, consecuentemente, se produce  una disminución en la concentración de componentes metabólicos (por ejemplo, los pigmentos del aparato fotosintético) así como una disminución de la actividad enzimática general. Sin embargo, el balance neto final supone un incremento de las tasas de producción y biomasa.

“Esto se traduce, en resumidas cuentas, en una mayor eficiencia por parte de la célula al optimizar los recursos disponibles” apunta Paulo Alcaraz-Rocha, primer firmante del trabajo. “No obstante, 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”, matiza.

“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”.