La Universidad de Salamanca evalúa en Groenlandia el impacto del cambio ambiental en los ecosistemas marinos polares

La bahía de Baffin, en Groenlandia, está estrechamente ligada al comportamiento de los océanos del Atlántico Norte y del Ártico, regiones claves para el equilibrio térmico del planeta. En esta masa de agua helada, las diatomeas, algas diminutas y fundamentales en la cadena alimenticia marina, responden rápidamente a las variaciones en temperatura, salinidad, acidez y nutrientes del medio.

Es por ello que analizar los restos fósiles de estos organismos en sedimentos marinos permite a los científicos reconstruir cambios en los ecosistemas y el clima ocurridos durante los últimos milenios, así como determinar el estado ecológico actual del mar en esas latitudes, reflejo de los efectos locales del cambio climático e indicador global de la salud de los océanos.

Precisamente, esta es una de las principales líneas de estudio de los científicos del Grupo de Geociencias Oceánicas y paleontólogos de la Universidad de Salamanca Andrés Rigual y Mª Ángeles Bárcena que, por medio del proyecto ‘BASELINE’, dirigen sus esfuerzos a revisar el estado actual de las comunidades de fitoplancton silíceo y calcáreo como “testigos del impacto del cambio ambiental sufrido en la base de la cadena trófica en ambientes marinos polares”, informan a Comunicación USAL.

En este contexto, Andrés Rigual participó recientemente en una expedición científica internacional desarrollada en el mar de Groenlandia a bordo del buque rompehielos Le Commandant Charcot, donde desempeñó, fundamentalmente, actividades de muestreo agua y sedimento superficial en el mar helado con el fin de documentar la biogeografía de especies de fitoplancton silíceo y calcáreo, concretamente de diatomeas, principales organismos fotosintetizadores y sustento de los ecosistemas marinos en esta región.

n la campaña participó un equipo multidisciplinar formado por 8 científicos procedentes de distintas instituciones y centros de investigación como, la Universidad de Burdeos, CNRS francés, el Imperial College del Londres, la Universidad del País Vasco, la Universidad de Barcelona y la Universidad de Salamanca. Cada uno de ellos con finalidades específicas de investigación, pero complementadas entre sí y relacionadas con el estudio de contaminantes, los invertebrados bentónicos, el fitoplancton o los cambios en la banquisa y la paleoceanografía, entre otras.

Cabe destacar que las actividades científicas de esta campaña fueron preparadas y coordinadas por la empresa SEDNA. Para ello, contó con el apoyo de las infraestructuras, el material científico y los conocimientos técnicos puestos a su disposición por la empresa armadora del buque, PONANT. Los objetivos de esta misión eran permitir a un equipo científico multidisciplinar acceder a esta remota región de Groenlandia y fomentar los intercambios entre los científicos, las poblaciones locales y los pasajeros del buque. De este modo, los científicos pudieron trabajar en el hielo marino y en los laboratorios del barco, totalmente equipados con microscopios de alta calidad, sistemas de filtración, sondas CTD, redes de plancton y dragas, además del material específico de muestreo que ellos mismos trajeron consigo.

Diatomeas, testigos del clima en el pasado

Gracias a la buena preservación de sus esqueletos silíceos (frústulos) y su gran diversidad de especies, las diatomeas representan una herramienta muy útil para reconstruir las variaciones ambientales en el pasado. Al respecto, las diatomeas representan “la frontera entre el medio ambiente y la red trófica y, como tal, cambios en su composición y abundancia pueden dar lugar a profundas modificaciones de los ecosistemas”, subrayan.

En palabras de los científicos de la USAL, “hacemos especial énfasis en especies potencialmente nocivas de diatomeas que en estas latitudes son bastante problemáticas y pueden ser causa de muerte o intoxicación grave por toxinas de diferentes especies de macrofauna”. Se espera que estas especies aumenten su productividad en las próximas décadas en ambientes polares y por eso “nosotros estamos estableciendo este punto de referencia para poder identificar cambios en estos organismos en el futuro”, explica Andrés Rigual.

Por otra parte, otro de los aspectos fundamentales de su trabajo es la “toma de muestras de sedimento superficial para estudiar la distribución de estas especies en un pasado reciente y ver si ha habido cambios sustanciales desde el periodo preindustrial hasta la actualidad”. Los resultados de los pertinentes análisis de microscopía, genéticos y de biomarcadores permitirán determinar todas las cuestiones planteadas respecto al cambio ambiental de las diatomeas y su efecto sobre los ciclos biogeoquímicos marinos y el clima, “tras todo el proceso de la identificación, conteo y comparación de especies podremos reconstruir fielmente el ambiente y los organismos que vivían allí y cuál era el estado ambiental vigente”, incide, por su parte, la catedrática Mª Ángeles Bárcena.

Durante los próximos meses, en las dependencias e instalaciones y servicios de investigación de la USAL, los científicos analizarán las muestras de agua y de trampas de sedimento -equipos de muestreo que interceptan los flujos de partículas que caen por la columna de agua- recuperados durante las últimas dos décadas. Por otra parte, también se analizarán las diatomeas acumuladas en los sedimentos superficiales, junto a los sedimentos más profundos durante los últimos miles de años.

Las diatomeas capturadas en la columna de agua actual serán empleadas como referencia del estado actual de las poblaciones de diatomeas en esas latitudes, mientras que las registradas en los sedimentos marinos serán utilizadas como indicadores del estado de las diatomeas en el Holoceno-preindustrial y más atrás en el tiempo.

Proyecto BASELINE

El proyecto “BASELINE” (Biogeographical and temporal distribution of diatoms assemblages in the Antarctic PeninsuLa: Importance in the foodweb, biological pump and as proxies of past environmental change) pone especial énfasis en el estudio del impacto de cambio ambiental sobre la base de la cadena trófica antártica y sus comunidades de diatomeas, microalgas unicelulares envueltas en una estructura de sílice opalina con una gran diversidad de formas y tamaños.

Un objetivo de investigación que Andrés Rigual y Mª Ángeles Bárcena han podido trasladar al mar de Groenlandia ahora, tras haberlo acometido previamente en la Península Antártica. Esto les proporcionará una imagen del estado de actual de los ecosistemas marinos en ambas latitudes polares y comparar la distribución de especies de diatomeas en las dos regiones, “proliferan en los dos polos y, aunque tienen diferencias, las diatomeas también comparten similitudes. Cada campaña del proyecto nos ayuda a esclarecer más información sobre ambas comunidades, especialmente las del Antártico, menos estudiadas, refieren”.

Dentro del equipo de trabajo del proyecto BASELINE, se encuentran las investigadoras Anne-Marie Ballegeer y Raquel Álvarez. La profesora Anne-Marie, de la Facultad de Educación, está llevando a cabo un estudio sobre la alfabetización oceánica a nivel internacional, con especial énfasis en el conocimiento de la población sobre el cambio climático y los ecosistemas polares. Por su parte, la profesora Raquel Álvarez, de la Facultad de Farmacia, se encarga de la detección y cuantificación de toxinas tanto en muestras de agua como en sedimentos marinos. Además, el proyecto cuenta con colaboradores internacionales, como Hugh Ducklow de Columbia University (Estados Unidos) y Ruth Eriksen del CSIRO de Hobart (Australia).

Entre los objetivos de “BASELINE” figuran documentar la distribución biogeográfica de las principales especies de diatomeas en el océano actual para poder detectar posibles cambios en su abundancia y distribución asociados al rápido cambio ambiental; cuantificar su papel en el secuestro de CO2 atmosférico; y reconstruir con precisión cambios en la cobertura del hielo en el pasado a través del análisis de testigos de sedimento.

“Nuestro trabajo de investigación se centra en el estudio del océano, en su funcionamiento actual y del pasado, que reconstruimos utilizando microfósiles de algas y zooplancton”, señalan.La peculiar estructura de las diatomeas y el estudio de su registro fósil “nos permite identificar tendencias además de constatar cambios actuales, nos permite trasladarnos cientos de años atrás en el tiempo”.

Los últimos estudios científicos internacionales apuntan que el océano global está cambiando y los océanos polares lo están haciendo especialmente rápido, “un cambio que, si bien en cierta medida es natural, también es cierto que en gran medida está provocado por el hombre y su influencia es abrumadora”, concluyen.

GRUPO DE GEOCIENCIAS OCEÁNICAS

El Grupo de Geociencias Oceánicas (GGO) de la Universidad de Salamanca se constituye como un grupo de investigación dentro del Departamento de Geología de la Facultad de Ciencias. En 2005 es reconocido como Grupo de Excelencia por la Junta de Castilla y León, al concedérsele un Proyecto de Excelencia, y en 2015 como Unidad de Investigación Consolidada por el mismo organismo.

Gracias al empleo de técnicas micropaleontológicas y biogeoquímicas aplicadas al estudio de testigos oceánicos, ha centrado su trabajo en estudios sobre cambio climático. La especialización que ha alcanzado el grupo en este campo ha conducido a que la producción de sus miembros se ligue a otras instituciones nacionales e internacionales. Durante los cinco últimos años se ha concentrado en estudios paleoclimáticos y paleoceanográficos del Mediterráneo y Atlántico norte de los últimos 100.000 años, sin olvidar la línea de estudio sobre Atlántico sur y Antártico.

Algunas de las colaboraciones se han llevado a cabo dentro del Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos (IODP), un programa internacional de investigación marina que explora la historia de la tierra utilizando datos registrados en el sedimento y rocas del lecho marino.

Destacan también algunos estudios cicloestratigráficos y bioestratigráficos de alta resolución de la Paleoceanografía del Mioceno superior (Neógeno) y el desarrollo de una escala astronómica para el estudio de sedimentos de cuencas mediterráneas centrado en la comparación de estos modelos con los que se desarrollan en la actualidad o Cuaternario superior.

El GGO tiene amplia experiencia en el estudio de foraminíferos planctónicos y bentónicos, así como en cocolitofóridos, otros nanofósiles calcáreos, diatomeas y radiolarios, utilizando entre las técnicas rutinarias el análisis de isótopos estables de Oxígeno y Carbono de los esqueletos de foraminíferos y el análisis del grado de calcificación en cocolitos.