Los científicos encuentran el factor determinante en la proliferación indeseada de sargazos en el océano Atlántico

El afloramiento de aguas profundas ricas en fósforo favorece la presencia de un simbionte fijador de nitrógeno en las algas Sargassum, lo que les confiere una ventaja competitiva.

Un resumen rápido:

- Cada año, extensas masas de sargazo se extienden por el Atlántico tropical, contaminando las costas del Caribe. Los análisis de núcleos de coral extraídos mediante perforaciones ayudan a explicar el mecanismo que impulsa estas floraciones de algas pardas.

- Las aguas profundas ricas en fósforo, arrastradas a la superficie por el viento, favorecen el desarrollo de cianobacterias fijadoras de nitrógeno que viven en simbiosis con las algas Sargassum y les proporcionan nutrientes esenciales en esta región pobre en nitrógeno.

- Comprender cómo se producen las floraciones puede mejorar las predicciones de los varamientos de sargazo.

A principios de junio de este año, aproximadamente 38 millones de toneladas de sargazo llegaron a las costas de las islas del Caribe, el Golfo de México y el norte de Sudamérica, marcando un récord negativo. Especialmente durante los meses de verano, estas algas pardas se acumulan en las playas, se descomponen y emiten un olor fétido. Esto no solo ahuyenta a los turistas, sino que también amenaza los ecosistemas costeros. En alta mar, el sargazo que flota en la superficie sirve de alimento y hábitat para numerosas especies marinas.

Las algas provienen originalmente del Mar de los Sargazos, ubicado al este de Florida. Sin embargo, desde 2011, los investigadores han observado repetidamente el llamado Gran Cinturón de Sargazo del Atlántico , una gigantesca alfombra de algas que se desplaza desde el ecuador hacia el Caribe cuando predominan los vientos del este. Hasta ahora, se desconocían las fuentes de los nutrientes fósforo (P) y nitrógeno (N) que impulsan su rápido crecimiento. Se planteó la hipótesis de que la escorrentía de nutrientes proveniente de la sobrefertilización y la deforestación de la selva tropical podría ser la responsable. Sin embargo, estos procesos no explican el aumento de la biomasa de Sargazo observado durante los últimos años.

Un equipo internacional de investigación, liderado por el Instituto Max Planck de Química, ha descubierto el mecanismo principal que provoca la proliferación de estas algas. Los investigadores también han identificado las condiciones climáticas que facilitan este fenómeno, lo que les permite desarrollar un sistema predictivo para futuros varamientos de sargazo.

Nitrógeno adicional proporcionado por las cianobacterias que crecen en las algas

En el último número de la revista Nature Geoscience, investigadores de Maguncia explican cómo el fuerte afloramiento impulsado por el viento cerca del ecuador transporta fósforo a la superficie del océano y lo desplaza hacia el norte, al Caribe. Este aumento en la disponibilidad de fósforo beneficia a las cianobacterias que crecen sobre las algas pardas. Estas bacterias pueden capturar el nitrógeno gaseoso atmosférico (N₂ ) y convertirlo en una forma utilizable por las algas, un proceso denominado fijación de nitrógeno. Se sabe que las cianobacterias colonizan las algas del género Sargassum, formando una relación simbiótica en la que el Sargassum se beneficia de una fuente adicional de nitrógeno. Según el nuevo estudio, esta relación simbiótica ofrece una ventaja competitiva con respecto a otras algas en el Atlántico ecuatorial y puede explicar los cambios observados en la biomasa del Sargassum.

Los isótopos de nitrógeno ligados a los núcleos de coral han revelado las tasas de fijación de nitrógeno durante los últimos 120 años

Los investigadores han identificado la conexión entre la proliferación de algas, el aumento de la fijación de nitrógeno y el afloramiento de aguas profundas frías y ricas en nutrientes mediante el análisis de núcleos de coral de diversas zonas del Caribe. Los corales constituyen archivos vitales para reconstruir los cambios oceánicos del pasado, ya que durante su crecimiento incorporan en sus esqueletos calcáreos las huellas químicas del agua. Al analizar las capas de crecimiento anual de los corales, similares a los anillos de los árboles, los investigadores pueden revelar cambios en la composición química del océano a lo largo de los últimos siglos.

En este estudio, los investigadores del Instituto Max Planck analizaron la composición isotópica del nitrógeno en corales para reconstruir la cantidad de nitrógeno fijado en el océano por microorganismos durante los últimos 120 años. Durante la fijación de nitrógeno, las bacterias reducen la proporción de los isótopos estables de nitrógeno ¹⁵ N a ¹⁴ N en el océano. Por lo tanto, los periodos con baja proporción de ¹⁵ N a ¹⁴ N analizados en las capas de coral indican épocas de altas tasas de fijación de nitrógeno. Se utilizaron muestras de agua de mar recolectadas por el buque de investigación Eugen Seibold para calibrar la composición isotópica del nitrógeno en corales modernos, demostrando que estos registran la fijación de nitrógeno.

Desde 2011, el crecimiento de las algas y la fijación de nitrógeno han permanecido acoplados

Jonathan Jung, estudiante de doctorado del Instituto Max Planck de Química y primer autor del estudio, explica: «En el primer conjunto de mediciones observamos dos aumentos significativos en la fijación de nitrógeno en 2015 y 2018, dos años de floraciones récord de sargazo. Así que comparamos nuestra reconstrucción de coral con los datos anuales de biomasa de sargazo , ¡y los dos registros coincidieron a la perfección! Sin embargo, en aquel momento no estaba nada claro si existía una relación causal».

Los investigadores identificaron una conexión tras examinar ambos conjuntos de mediciones. Resultó que no solo los valores máximos, sino toda la serie de datos sobre el crecimiento de algas y la fijación de nitrógeno, incluidos los valores mínimos, han estado correlacionados desde 2011. Esta coincidencia temporal es importante porque, en 2010, fuertes vientos desplazaron por primera vez algas pardas del mar de los Sargazos al Atlántico tropical.

El equipo de investigación concluyó que el exceso de fósforo es el factor clave en la proliferación de sargazo, descartando otras posibilidades. Una teoría anterior sugería que el polvo sahariano rico en hierro, que frecuentemente se desplaza desde África hacia el Atlántico, favorece el crecimiento de las algas. Sin embargo, el aporte de polvo no se correlacionó con la biomasa. De igual manera, los aportes de nutrientes de los ríos Amazonas u Orinoco no se correlacionaron con las observaciones de proliferación de sargazo .

El nuevo mecanismo puede utilizarse para mejorar las predicciones de futuras floraciones de sargazo

En su publicación, los investigadores describen un mecanismo por el cual el fósforo proveniente del afloramiento de aguas profundas y el nitrógeno de la fijación de nitrógeno impulsan las floraciones de algas observadas durante las últimas décadas. El geoquímico Jung añade: «Nuestro mecanismo explica la variabilidad del crecimiento de Sargassum mejor que cualquier enfoque anterior. Sin embargo, aún existe incertidumbre sobre si otros factores también influyen y en qué medida».

El aporte de fósforo se produce por las temperaturas más frías de la superficie del mar en el Atlántico Norte tropical y las más cálidas en el Atlántico Sur. Estas variaciones de temperatura provocan cambios en la presión atmosférica, lo que genera anomalías en el viento que desplazan el agua superficial y permiten que el agua rica en fósforo de las profundidades marinas fluya hacia la zona.

Alfredo Martínez-García, jefe de grupo del Instituto Max Planck de Química y autor principal del estudio, explica: «En última instancia, el futuro del sargazo en el Atlántico tropical dependerá de cómo el calentamiento global afecte a los procesos que impulsan el aporte de fósforo en exceso al Atlántico ecuatorial». Su equipo planea ofrecer una visión más detallada de estos procesos mediante el análisis de nuevos registros de coral en diferentes lugares del Caribe.

Los investigadores esperan que estos nuevos hallazgos puedan orientar los esfuerzos para mitigar los impactos de las floraciones en los ecosistemas de arrecifes caribeños y las comunidades costeras.

Fuente: Sociedad Max Planck