La investigación científica ha demostrado que el acelerado cambio climático ha provocado un aumento en la temperatura del océano y una baja en las concentraciones de oxígeno disuelto (desoxigenación). ¿Pero qué más ocurre dentro del pulmón azul del planeta? Y ¿qué rol juegan las bacterias? Y es precisamente el rol de las bacterias lo que queremos abordar en este reportaje.
Al aumentar la temperatura de los océanos ocurren cambios en el comportamiento de las variables físicas, biológicas y químicas del ecosistema, tal como cuando un humano tiene fiebre y se presentan diversos síntomas. El alza de la temperatura afecta el oxígeno disuelto del océano a través de dos mecanismos físicos fundamentales. Por un lado, la menor solubilidad, provocada por leyes físicas, donde el agua más cálida tiene una menor capacidad para retener gases disueltos. A mayor temperatura, menos oxígeno puede permanecer disuelto en el mar. Y, por otro lado, la estratificación del agua; el calor calienta la capa superficial, haciéndola menos densa que las aguas profundas y frías. Esto crea una barrera física de estratificación que impide la mezcla vertical, evitando que el oxígeno de la superficie llegue a aguas profundas. Ambos mecanismos promueven la generación de zonas de baja concentración de oxígeno en el agua, que en algunas zonas pueden alcanzar niveles de hipoxia (niveles muy bajos de oxígeno) o incluso de anoxia (ausencia de oxígeno).
La materia orgánica y su relación con las bacterias
La materia orgánica, tanto disuelta como particulada, que se encuentra en los ecosistemas acuáticos, sirve de alimento para muchos organismos. Esta puede tener diferentes orígenes. Por una parte, puede ser autóctona, es decir, producida dentro del propio ecosistema por organismos como las microalgas y por otra parte, puede ser alóctona, derivada de fuentes externas como material terrestre o residuos asociados a actividades humanas. Las bacterias son los principales microorganismos consumidores de materia orgánica disuelta (DOM). Al utilizarla como fuente de energía (alimento), transforman una parte de ella en nueva biomasa bacteriana, que luego puede ser aprovechada por otros organismos dentro de la red alimentaria. Sin embargo, durante este proceso también producen dióxido de carbono (CO2), un gas de efecto invernadero que atrapa el calor y favorece el aumento de la temperatura. Además, consumen oxígeno disuelto disponible en el agua. Ambas situaciones son especialmente relevantes en el contexto actual de cambio climático, ya que pueden afectar el equilibrio del ecosistema acuático.
En este contexto, el proyecto FONDECYT de iniciación (11230763) de la Dra. Paulina Montero Reyes, oceanógrafa del Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia (CIEP), buscó determinar qué rol cumplen actualmente las bacterias en el consumo de oxígeno disuelto del agua y cómo esto influye en el funcionamiento del ecosistema del fiordo Puyuhuapi.
En general, el estudio se enfocó en evaluar si el ecosistema funciona principalmente de manera autótrofa (cuando se produce más oxígeno del que se consume) o heterótrofa (cuando se consume más oxígeno del que se produce). Además, se planteó que un aumento en la actividad metabólica de las bacterias, dependiendo del tipo de materia orgánica que utilicen (autóctona o alóctona), podría provocar situaciones extremas en que la disminución del oxígeno fuera tal, que se generarían condiciones de hipoxia o anoxia, es decir, niveles muy bajos o ausencia de oxígeno, afectando el equilibrio ecológico del fiordo. Específicamente, durante el período de ejecución del proyecto, evaluaron cómo cambia la actividad metabólica de las bacterias según el tipo de DOM disponible y cómo esta varía a lo largo del fiordo y entre distintos períodos del año.
Estado del Fiordo Puyuhuapi con relación a las bacterias y el oxígeno disponible
Luego de tres años de estudio, los resultados indican que el área de muestreo presenta un estatus trófico predominantemente heterótrofo, asociado a las altas tasas de consumo de oxígeno registradas principalmente en aguas superficiales (2 m). A pesar de estos altos valores, no se observaron condiciones de baja concentración de oxígeno o hipoxia en la capa superficial, debido a la continua reposición de oxígeno que existe en superficie a través del intercambio con la atmósfera y la producción de este elemento a través del proceso de fotosíntesis. Se observa que la DOM disponible en el agua cambia su origen y composición según la estación del año. Durante el invierno sus componentes son mayoritariamente de origen terrestre con un alto contenido de material húmico, generado a partir de la descomposición de materia vegetal, animal y natural. Mientras que durante el verano la DOM es dominada por una alta proporción de componentes autóctonos. Así, la comunidad bacteriana también adecúa su metabolismo de forma estacional, mostrando bajas tasas de producción de biomasa y alto consumo de oxígeno disuelto con la DOM alóctona terrestre de invierno, y el patrón contrario con la DOM autóctona de verano.
Pese a que se registraron eventuales condiciones de hipoxia en aguas profundas del Fiordo Puyuhuapi, la actividad metabólica bacteriana en profundidad registró bajos niveles de producción de biomasa y de utilización del oxígeno disuelto. En este sentido, si las bacterias no están consumiendo mucho oxígeno en estas aguas, probablemente ellas no sean la causa principal de la disminución del oxígeno y esta podría estar mayormente relacionada con procesos físicos, como por ejemplo, el ingreso de masas de agua pobres en contenido de oxígeno, más que con procesos biológicos asociados al metabolismo local de la comunidad bacteriana.
Es importante destacar que esto ha sido posible gracias a la tecnología de punta con la que cuenta el centro científico CIEP, proveniente de proyectos Fondequip (ANID), la cual ha permitido, por primera vez, determinar la composición de la materia orgánica disuelta. En definitiva, podríamos decir que gracias a esta investigación se ha podido determinar temas tan complejos como el comportamiento de estos seres microscópicos, y que si no fuera por el esfuerzo de monitorear estas comunidades bacterianas durante tres años consecutivos, no sabríamos realmente qué está ocurriendo allá abajo, en un fiordo de gran relevancia como el fiordo Puyuhuapi.
