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Spanish Pages 90 [108] Year 2022
El plancton y las redes tróficas marinas
El plancton, a pesar de su diminuto tamaño, es crucial para el funcionamiento de las redes tróficas marinas, en las que no solo un organismo se come a otro, sino que, cuando lo hace, ayuda a que los nutrientes acumulados en la misma materia viva se liberen de nuevo y vuelvan a estar disponibles para las algas. El plancton está presente en aguas continentales y en todos los mares y océanos del planeta. Además, es el responsable de que haya vida en la Tierra y nos ha proporcionado (a escalas geológicas) una buena parte del oxígeno que respiramos. Solo en una pequeña cuchara de agua de mar ya podemos encontrar unos 50 millones de virus, cinco millones de bacterias, cientos de miles de pequeños flagelados unicelulares, miles de algas microscópicas, aproximadamente cinco ciliados o dinoflagelados heterótrofos y, con mucha suerte, algún pequeño crustáceo, como los copépodos. Este libro intenta dar una visión clara y amena sobre este conjunto de microorganismos y las diversas funciones que realiza en el mar.
ISBN: 978-84-00-11087-1
¿de qué sirve la ciencia si no hay entendimiento?
¿QUÉ SABEMOS DE? EL PLANCTON Y LAS REDES TRÓFICAS MARINAS
Una colección de libros que acerca la ciencia y sus desarrollos tecnológicos al público general a través de sus protagonistas. El personal investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) contextualiza y explica los avances del conocimiento en textos pensados para que la sociedad tenga acceso a las claves de la investigación de forma amena y directa. Desde 2009 ¿Qué sabemos de? publica títulos sobre todas las áreas del saber que atienden tanto a temas de actualidad como a cuestiones generales de la ciencia y la tecnología.
¿QUÉ SABEMOS DE?
Albert Calbet Fabregat
¿QUÉ SABEMOS DE?
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El plancton y las redes tróficas marinas Albert Calbet Fabregat
Albert Calbet Fabregat Doctor en Ciencias del Mar e investigador científico en el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, del que ha sido vicedirector. A lo largo de su carrera científica ha abordado diversos aspectos relacionados con la ecología del zooplancton marino y su interacción con el medio. Es autor de más de un centenar de publicaciones en revistas científicas internacionales y ha realizado un número similar de contribuciones a congresos.
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Albert Calbet Fabregat
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Colección ¿Qué sabemos de? COMITÉ EDITORIAL Pilar Tigeras Sánchez, CSIC Carmen Guerrero Martínez, CSIC Pura Fernández Rodríguez, CSIC Arantza Chivite Vázquez, Editorial Los Libros de la Catarata Javier Senén García, Editorial Los Libros de la Catarata Carmen Viamonte Tortajada, Cyan Proyectos Editoriales Manuel de León Rodríguez, CSIC Isabel Varela Nieto, CSIC Alberto Casas González, CSIC Rafael Huertas García-Alejo, CSIC
CONSEJO ASESOR Carlos Andrés Prieto de Castro, CSIC Dolores González Pacanowska, CSIC Elena Castro Martínez, CSIC Avelino Corma Canós, CSIC Ginés Morata Pérez, CSIC Pilar Goya Laza, CSIC Rosina López-Alonso Fandiño, CSIC María Victoria Moreno Arribas, CSIC David Martín de Diego, CSIC Miguel Ángel Puig-Samper, CSIC Jaime Pérez del Val, CSIC Elena García Armada, CSIC
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© Albert Calbet Fabregat, 2022 © CSIC, 2022 http://editorial.csic.es [email protected] © Los Libros de la Catarata, 2022 Fuencarral, 70 28004 Madrid Tel. 91 532 20 77 www.catarata.org isbn (csic):
978-84-00-11087-1 978-84-00-11088-8 isbn (catarata): 978-84-1352-580-8 isbn electrónico (catarata): 978-84-1352-581-5 nipo: 833-22-174-7 nipo electrónico: 833-22-175-2 depósito legal: M-26.931-2022 thema: PDZ/PSG/PSPM isbn electrónico (csic):
Reservados todos los derechos por la legislación en materia de Propiedad Intelectual. Ni la totalidad ni parte de este libro, incluido el diseño de la cubierta, puede reproducirse, almacenarse o transmitirse en manera alguna por medio ya sea electrónico, químico, óptico, informático, de grabación o de fotocopia, sin permiso previo por escrito del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y Los Libros de la Catarata. Las noticias, los asertos y las opiniones contenidos en esta obra son de la exclusiva responsabilidad del autor o autores.
Catarata,
El Consejo Superior de Investigaciones Científicas y Los Libros de la
por su parte, solo se hacen responsables del interés científico de
sus publicaciones.
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A Miquel Alcaraz, mi director de tesis, compañero de trabajo y amigo, que tanto me enseñó y al que tanto echo de menos. A mi madre, mi fan más incondicional.
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Índice
INTRODUCCIÓN 7 CAPÍTULO 1. Una cucharadita de agua de mar, un ecosistema en miniatura 11 CAPÍTULO 2. La bomba biológica marina 17 CAPÍTULO 3. Las cuatro estaciones del plancton 20 CAPÍTULO 4. Los ritmos del plancton 24 CAPÍTULO 5. La función de bacterias y algas en el equilibrio de la vida en el mar (y en la tierra) 28 CAPÍTULO 6. Plancton, mejillones con patatas fritas y diarreas 31 CAPÍTULO 7. ¿Hay plantas carnívoras en el mar? 35 CAPÍTULO 8. Los grandes depredadores del océano, los protozoos 39 CAPÍTULO 9. Los copépodos, grandes desconocidos, pero de vital importancia en el mar 42
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CAPÍTULO 10. Los cladóceros y un parásito con nombre de salchicha alemana 48 CAPÍTULO 11. Plancton bioluminiscente 51 CAPÍTULO 12. Plancton gelatinoso 53 CAPÍTULO 13. ¿Cómo come el zooplancton? 60 CAPÍTULO 14. Holoplancton y meroplancton: dos nombres extraños para describir animales cotidianos 64 CAPÍTULO 15. El calentamiento global, el océano y el plancton 66 CAPÍTULO 16. Plástico: plancton eres y en plancton te convertirás 71 CAPÍTULO 17. ¿Por qué no hay insectos en el mar? 74 CAPÍTULO 18. Un muestreo del plancton 76 CAPÍTULO 19. El caso particular de la investigación en zooplancton marino 80 GLOSARIO 85 BIBLIOGRAFÍA 89
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Introducción
Mentiría si dijera que siempre he sido un apasionado del mar. Ya desde pequeño tuve constancia de cómo me afectaba el vaivén de los barcos y de la respuesta nada placentera de mi estómago a estos. Sin embargo, es cierto que ya desde mi in fancia me he visto atraído por los microorganismos acuáti cos y por los seres vivos en general. Supongo que todo cambió para mí cuando un 31 de diciembre de 1976 (ese día cumplía yo 8 años) mis padres me regalaron un microscopio de juguete (marca 2002). Aquel aparato de plástico, simple y de baja cali dad óptica, decidió mi destino. Aún recuerdo mis primeros seres unicelulares, recolec tados del agua de un florero expuesto al sol. Los pequeños ciliados y algas verdes que impregnaron mi retina me marca ron para siempre. Ese día decidí que sería biólogo y que es tudiaría los microorganismos. Pasaron los años y, con esa idea en mente, con mi primer sueldo me compré un nuevo microscopio, al que le acoplé una cámara fotográfica rudi mentaria. Y luego otro, ya casi profesional, con el que realicé multitud de microfotografías. Empecé la carrera de Biología y seguí con mi afición; no había charco, embalse o recipiente con agua en putrefacción que se me resistiese. Poco a poco inicié mis propios cultivos de protozoos y algas, y fui mejo rando mi técnica fotográfica, hasta el punto de participar en 7
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alguna exposición de fotografías en la Facultad de Biología de Barcelona. Fueron aquellas imágenes las que llamaron la aten ción de algunos profesores, y las que me facilitaron el acceso a una beca FPI para llevar a cabo una tesis doctoral sobre zooplancton marino en el Instituto de Ciencias del Mar, del CSIC, bajo la supervisión del profesor Miquel Alcaraz. Y allí empezó todo. Después de casi tres décadas dedicadas al estudio del plancton marino, creo que ha llegado la hora de divulgar mis conocimientos sobre este apasionante mundo que pocos te nemos el privilegio de conocer. Es verdad que a todos nos molestan las medusas en verano; hemos oído hablar de la importancia del plástico en el mar, del calentamiento de los océanos, de la acidificación y sus efectos sobre las colonias de corales del mundo, etc. Posiblemente, a algunos les sue nen nombres como mareas rojas, fitoplancton o en alguna exposición científica hayan visto imágenes de zooplancton. Pero pocos se dan cuenta de la importancia del plancton en nuestras vidas, de su belleza y complejidad, o de la necesi dad imperiosa que deberíamos tener de conservarlo. En este libro voy a intentar dar una visión científica, pero clara, de qué es el plancton y de las diversas funciones que realiza (tal vez con un poco de sesgo hacia el zooplanc ton, mi grupo mayoritario de estudio). Voy a hablar de criaturas que pueden resultar desconocidas, pero que po drían protagonizar novelas fantásticas o incluso de terror; de procesos que ocurren en el mar cada día y que pasan desapercibidos para la mayoría. Hablaré, en resumidas cuentas, de todo lo que no suele verse al mirar el mar y de lo que se oculta dentro de una simple gota de agua. Todo esto lo intentaré hacer de una manera amena y entretenida, aunque sin abandonar el rigor científico. El libro empieza por unos capítulos generales sobre el funcionamiento de la red trófica planctónica marina, para seguir con detalles de grupos particulares o curiosidades del plancton. Además, aparece un cuadernillo de imágenes (llamadas así a lo largo de la obra) distintas a las figuras que 8
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acompañan al texto. Este libro se puede leer de principio a fin (lo aconsejo) o por capítulos aleatorios, aunque reco miendo leer primero, al menos, el capítulo 1. Los dos últimos son más especializados acerca de cómo estudiamos el planc ton. Me parece que es importante transmitir cómo los inves tigadores llegamos a saber lo que sabemos, que confieso que es poco.
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CAPÍTULO 1
Una cucharadita de agua de mar, un ecosistema en miniatura
Normalmente, los organismos más pequeños suelen ser los más numerosos, y a menudo los más importantes. Esto ocu rre con el plancton, mayoritariamente invisible para el ojo hu mano, pero crucial para el funcionamiento de las redes trófi cas marinas. El plancton es el responsable de que haya vida en la Tierra, nos ha proporcionado (a escalas geológicas) una buena parte del oxígeno que respiramos y sin él seguro que no comeríamos pescado; aunque desgraciadamente también es el precursor de los combustibles fósiles, como el petróleo. ¡Qué le vamos a hacer! Nadie es perfecto.
Principales componentes del plancton y su función Antes de adentrarnos en cualquier explicación, es necesaria una pequeña introducción de los personajes principales. Para que nos hagamos una idea, en una cucharadita de agua de mar (aproximadamente unos 5 mililitros) de la que se puede coger en la playa podemos encontrar unos 50 millones de virus, 5 millones de bacterias, cientos de miles de pequeños flagelados unicelulares, ya sean fotosintéticos (autótrofos), consumido res (heterótrofos) o una combinación de ambos (mixótrofos), 11
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miles de algas microscópicas, unos cinco ciliados o dinoflage lados heterótrofos, y, con mucha suerte, algún pequeño crustáceo, como los copépodos. A la parte vegetal del plancton la llamamos fitoplancton (imagen 1) y a la parte animal, zooplancton. Aunque el tér mino zooplancton incluye tanto organismos unicelulares co mo pluricelulares, normalmente separamos estos grupos según su tamaño. Así pues, tenemos el microzooplancton (mayoritariamente unicelulares, imagen 2) y el mesozoo plancton (pluricelulares o animales propiamente dichos). Cada uno de los miembros del plancton tiene su fun ción. Los virus (estos no son peligrosos para los humanos) controlan las poblaciones de bacterias y de otros microorga nismos para que no proliferen desmesuradamente. Las bac terias descomponen la materia muerta y ayudan a reciclar nutrientes. El fitoplancton (los productores primarios) pro porciona oxígeno y la nueva materia viva que será consumi da por una inmensidad de organismos diferentes, según su posición en la red trófica. Entre estos consumidores pode mos encontrar tanto seres unicelulares (flagelados, ciliados, dinoflagelados, foraminíferos, etc.) como organismos con más de una célula, como pequeños gusanos, larvas de almejas, me jillones y estrellas de mar, crustáceos diversos, también lar vas de peces o medusas, etc. Los más abundantes dentro de los pluricelulares son un grupo de crustáceos llamados copépodos (imágenes 3 y 4). Estos no acostumbran a medir más de 1 milímetro de longi tud, habitan prácticamente todos los mares y océanos, y son probablemente los animales más abundantes del planeta (incluso más que los insectos). Para que os hagáis una idea, dependiendo de la especie y sus condiciones de vida, un copépodo típico del Mediterráneo tarda un par de semanas en ser adulto (antes pasa por varios estadios larvarios, ima gen 5), y una vez en ese estado puede vivir también unas pocas semanas. En los océanos Ártico y Antártico, sin embargo, algu nas de las especies de copépodos que allí habitan (imagen 6) 12
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pueden vivir hasta varios años y pasan los periodos de ma yor frío y falta de luz hibernando en el fondo. Los copépo dos son el principal alimento de los peces (y a veces de las ballenas, aunque prefieren el kril, de mayor tamaño), pero antes de llegar a este punto de la red trófica, los copépodos se han tenido que alimentar de ciliados, algas y otros seres unicelulares y pluricelulares. Los ciliados, a su vez, se han alimentado de algas, flagelados o bacterias, y los flagelados también pueden comer bacterias u otros flagelados. Así se va creando un bucle de interacciones a las que llamamos red trófica (figura 1). Dentro de esta, no solo un organismo se come a otro, sino que cuando lo hace ayuda a que los nutrientes acumulados en la misma materia viva se liberen de nuevo y vuelvan a estar disponibles para las algas; este proceso es lo que se conoce como reciclaje de nutrientes (figura 2). Figura 1 Representación esquemática de las diferentes interacciones entre depredadores y presas en la red trófica marina.
Fuente: Albert Calbet.
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Figura 2 Representación esquemática del ciclo de los nutrientes en la red trófica planctónica marina. El término microbial loop hace referencia al bucle microbiano, proceso por el cual las bacterias y otros microorganismos reciclan nutrientes.
Fuente: Albert Calbet.
Pues sí, nosotros creíamos que habíamos inventado el reciclaje y resulta que ya hace miles de millones de años que existe. De hecho, en el mar casi todo se aprovecha dentro de las primeras decenas de metros de la columna de agua, donde todavía llega la luz (la zona fótica). También hay una parte, formada por heces de organismos, cadáveres y restos orgáni cos, que acaba cayendo al fondo. Este proceso es clave para el funcionamiento del planeta y se conoce como bomba biológi ca, pero esto será tema del siguiente capítulo.
Cuando el equilibrio se rompe En la red trófica planctónica existe un equilibrio marcado por las interacciones entre depredadores, presas y recursos (ya sean nutrientes para las algas, nutrientes y materia orgánica disuelta para las bacterias o alimento para los consumidores). Al igual que en los ecosistemas terrestres, los depredadores 14
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nunca acaban con todas las presas, y estas, cuando no existen depredadores suficientes, están limitadas por los recursos. Sin embargo, existen situaciones excepcionales en las que algún grupo escapa de este equilibrio y crece desmesuradamente. Este es el caso, por ejemplo, de las proliferaciones de algas ma sivas (también conocidas como mareas rojas por la tonalidad que a veces confieren al agua, aunque ni son mareas ni muchas veces son rojas) o los incrementos de algas (blooms en inglés) estacionales. Estos últimos se caracterizan por un crecimiento rápido de algas, en muchas ocasiones diatomeas (algas unice lulares con esqueleto silíceo), al inicio de la primavera (o finales de invierno, según el lugar), cuando los nutrientes de la zona fótica son altos debido a la mezcla invernal y a que la tempe ratura y la iluminación comienzan a subir. Esta combinación de factores favorece un crecimiento rápido y explosivo de las algas que coge por sorpresa a los de predadores, normalmente de crecimiento más lento. Pasados unos días, cuando los depredadores han alcanzado un número suficiente o cuando los nutrientes comienzan a agotarse, el bloom acaba desapareciendo y todo vuelve a valores más nor males y a una situación delicada de equilibrio. Otro tema son las proliferaciones de algas nocivas (ca pítulo 6). En este caso, sea por condiciones promovidas por la actividad humana (desequilibrios de nutrientes, acumula ción en zonas confinadas, tales como puertos y espigones, etc.) o por causas desconocidas, determinadas especies, normal mente tóxicas, de dinoflagelados, cianobacterias o diatomeas se dividen sin control sin dar opción a ningún depredador a acoplarse a su ritmo de crecimiento. Estas proliferaciones, al contrario que el bloom de pri mavera, no tienen una periodicidad clara (aunque suelen ser mayoritariamente veraniegas) y pueden ser muy peligrosas para el ecosistema y la salud pública; las toxinas produci das se irán acumulando en cada paso trófico hasta llegar a los humanos. De camino, sin embargo, muchas de estas to xinas pueden matar moluscos, peces e incluso mamíferos marinos. 15
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Como se puede observar, la red trófica planctónica es compleja y nuestra actividad puede dañarla. Por eso es nece sario que se apliquen medidas de contención del cambio cli mático y de la actividad antropogénica en general, y debemos seguir estudiando cómo evolucionarán las comunidades ma rinas, pues la incertidumbre por el futuro no había sido, des de nuestra historia reciente, nunca tan grande.
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CAPÍTULO 2
La bomba biológica marina
La bomba biológica (figura 3) no es ningún mecanismo ex plosivo ni implica ningún peligro, sino al contrario, es un pro ceso por el que el océano, con la ayuda de los organismos marinos, secuestra CO2 de la atmósfera y lo entierra en los se dimentos, donde permanecerá por cientos o miles de años. Mediante este proceso, el océano ayuda a paliar los efectos del calentamiento global, pues captura e integra en forma de materia viva el mismo CO2 que todas las plantas terrestres. Todo esto lo hacen, en su mayoría, seres unicelulares diminu tos llamados fitoplancton (imagen 1), que está constituido por microalgas de pocas milésimas de milímetro pero de gran re levancia debido a que son las principales responsables de la fotosíntesis en el mar. Para que entendamos cómo funciona la bomba biológi ca, imaginémonos por unos instantes que somos un átomo de carbono que, junto con dos átomos de oxígeno, conforma una molécula de CO2, el temido subproducto de la quema de combustibles fósiles (y de la respiración de todos los seres vivos). Quizás hemos venido directamente de un tubo de es cape de un coche, hemos salido de la chimenea de una fábrica o simplemente de los pulmones de una persona, da igual. Nosotros, en forma de carbono, vamos tan contentos por las proximidades del mar disfrutando del paisaje, pero un día 17
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entramos en el agua mediante un proceso que se llama difu sión. Dentro del mar somos rápidamente capturados por una pequeña alga que nos convierte en materia viva con ayuda de la energía del sol y algún que otro nutriente inorgánico (figu ra 3). Aunque nos sentimos satisfechos de ser ya parte de algo más grande y organizado que una simple molécula (ahora formamos parte de una cadena de azúcar), nuestra alegría dura poco, pues un pequeño dinoflagelado mixótrofo nos de vora (imagen 7). Figura 3 Esquema de la bomba biológica marina. Se ha ejemplificado una de las muchas vías posibles.
Fuente: Albert Calbet.
Dentro de las vacuolas digestivas, la compleja cadena de azúcar en la que nos habíamos convertido se desintegra de nuevo en fracciones pequeñas, y nuestro átomo de carbono es aprovechado para crear otras estructuras también complejas. No está tan mal, ahora formamos parte de algo más grande y nos gusta el cambio, pero he aquí que un ciliado (imagen 2) que pasaba por allí nos convierte en parte de su dieta. ¡Volvemos a empezar! Pero esta vez, apenas hemos sido dige ridos, un copépodo (imagen 3) nos mastica y acabamos en su 18
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estómago. Con tiempo y paciencia nos trasladamos a una ca dena lipídica que va a parar al tórax del copépodo en forma de gotita de grasa. Nuestro huésped migra hacia zonas pro fundas de día para evitar la depredación de los peces, que co mo todos sabemos son depredadores visuales y necesitan de la luz del sol para poder cazar. Con la caída del sol, ascendemos a capas menos profundas, donde están las algas y otras presas que nos interesan, pero, de camino, un eufausiáceo (también conocido como kril) nos ataca y el copépodo del que formába mos parte termina partido en dos. La porción donde estamos nosotros no es ingerida y nos precipitamos lentamente hacia las profundidades del océano —si lo que hubiera atacado a nuestro huésped hubiera sido un pez o una medusa, quizás todavía estaríamos dando vueltas por la red trófica y la histo ria sería diferente—. De camino hacia el abismo, las bacterias y otros microor ganismos comienzan a descomponernos y cada vez nos en contramos en un trocito más pequeño. De repente, notamos un cambio brusco de velocidad: varias partículas en descom posición se han agregado y ahora caemos más rápido adheri dos a un pedazo de nieve marina. Al llegar al fondo todavía tenemos alguna oportunidad de volver a formar parte de la red trófica bentónica por la acción de cangrejos, gusanos u otros bichos similares. Sin embargo, sea por el azar o porque estábamos en un bocado difícil de digerir, nuestro átomo de carbono es respetado y poco a poco nos vamos adentrando en el sedimento, donde el pH cada vez más reducido nos conser vará durante años, quizás décadas, centurias o incluso mile nios.Y he aquí que aquel átomo de carbono que formaba parte de una molécula de CO2 ha quedado atrapado en las profundi dades del océano. Las vías por las que un átomo de carbono pasa de la at mósfera al fondo del océano son infinitas y de muy diversas duraciones: desde unos pocos días, como la que he representa do aquí, a cientos o miles de años, si es que alguna vez llega. Eso sí, en el proceso, este átomo de carbono seguro que apor tará su granito de arena al continuo de la vida. 19
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CAPÍTULO 3
Las cuatro estaciones del plancton
Sin duda, entre las obras musicales clásicas más famosas de todos los tiempos destacan Las cuatro estaciones de Vivaldi, compuestas alrededor del año 1721. Al escuchar cada uno de los conciertos, instintivamente nos trasladamos a la naturale za con todo su esplendor. Del mismo modo, el plancton vive y vibra al sonido de las estaciones de una forma armónica que se repite año tras año. A continuación, haré un pequeño resu men de las estaciones del plancton, para que la próxima vez que miréis el mar, sea verano, otoño, invierno o primavera, podáis imaginar cómo las pequeñas criaturas que habitan en él interactúan, se relacionan y luchan por sobrevivir. Veréis que, en el mar, la biología, la física y la química siempre van de la mano y que sin una de ellas no podemos entender a las demás. Espero, también, que estas pocas líneas sirvan para que compartáis conmigo la necesidad de cuidar el frágil e invisible ecosistema del plancton. Como ya sabemos, el fitoplancton se encuentra en la ba se de la red trófica planctónica en el mar (imagen 1). Este grupo está constituido por un conjunto de algas unicelulares que, mediante la fotosíntesis, con la ayuda de la luz del sol y los nutrientes inorgánicos, incorporan el carbono del CO2 a su propia materia viva. Estos seres diminutos, pero vitales, son el alimento del microzooplancton (depredadores de pequeño 20
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tamaño, mayoritariamente unicelulares) y el mesozooplancton (depredadores pluricelulares de mayor tamaño, como los co pépodos). Estos últimos son la base de la alimentación de mu chas larvas y juveniles de peces. Dicho esto, empezamos con el ciclo de las estaciones (figura 4). Figura 4 Representación esquemática de la sucesión del plancton en el transcurso de las cuatro estaciones. Se indican las abundancias relativas a lo largo del año de fitoplancton, microzooplancton y copépodos, y las variaciones en temperatura, profundidad de la capa de mezcla (delimitada por la termoclina) y concentración de nutrientes en esta capa de mezcla.
Fuente: Albert Calbet.
Empezamos por el invierno, cuando el agua está fría y revuelta por el viento, y la claridad del sol, que no levanta mucho sobre el horizonte, penetra débilmente la superficie del océano. El poco fitoplancton que encontramos en el agua, a pesar de tener plenitud de nutrientes que suben con la mez cla desde capas profundas del océano, no puede crecer mu cho, ya que está limitado por la luz y la baja temperatura. Hacia finales del invierno y principios de la primavera la luz es más intensa y la temperatura comienza a subir. El agua se calienta lentamente y se forma una tenue termoclina (capa que separa dos masas de agua con temperaturas y densidades 21
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diferentes) que irá confinando la capa de mezcla a zonas más superficiales. Estas condiciones favorecen la floración explo siva o bloom del fitoplancton, el cual irá acompañado por un crecimiento de las poblaciones de microzooplancton primero y de zooplancton de mayor tamaño después (por ejemplo, los copépodos). El tiempo transcurre, la temperatura sigue aumentando y, al entrar el verano, la ya bien formada termoclina separa claramente dos zonas, como una balsa de aceite sobre una cazuela llena de agua: una capa superficial (de unos 50 m de profundidad en mar abierto), caliente y pobre en nutrientes, y una más profunda, fría y repleta de nutrientes. El consumo de las algas va agotando lentamente los nutrientes en la capa de mezcla superficial y con la falta de sustento estas van per diendo empuje. Bien entrado el verano, un fitoplancton ya muy limitado por nutrientes y mermado por el consumo del zooplancton va dejando paso a una particular, y menos nu merosa, comunidad de algas adaptadas a estas condiciones. Las algas veraniegas son de pequeño tamaño, con una relación superficie-volumen alta, necesaria para incorporar los pocos nutrientes disponibles, o son grandes, pero con ca pacidad de locomoción (como los dinoflagelados), lo que les permite explorar las micromanchas de nutrientes que puedan quedar. Son estas últimas algas de mayor tamaño las que en condiciones propicias (por ejemplo, dentro de zonas confina das como bahías, puertos y espigones) pueden multiplicarse hasta formar proliferaciones nocivas. Los consumidores de es tas comunidades de verano son o bien el microzooplancton (capítulo 8) o bien una combinación de zooplancton filtrador de partículas pequeñas, como algunos organismos gelatinosos (capítulo 12) o cladóceros marinos (capítulo 10). También en contramos algunos depredadores de presas grandes, como ciertas especies de copépodos carnívoros (capítulo 9) e incluso de organismos detritívoros. Las primeras tormentas del otoño llegan acompañadas de un aumento en la intensidad del viento, lo cual acaba dete riorando la termoclina, que al final se rompe y permite que las 22
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aguas ricas en nutrientes lleguen de nuevo a la superficie. En ocasiones, si las condiciones climáticas del año lo permiten, puede haber otro pequeño crecimiento de algas, pero muchas veces las pobres intensidades lumínicas y bajas temperaturas hacen que el fitoplancton no consiga aprovechar la abundan cia de nutrientes. Vuelve el invierno y el ciclo comienza de nuevo. Como se puede apreciar, los ciclos de la vida se repiten año tras año también en el plancton y esto ha propiciado que muchos organismos marinos desarrollen una especie de reloj interno que les dice cuándo deben hacer, por ejemplo, la puesta de huevos para que la siguiente generación coincida con el mayor número posible de presas. Sin embargo, debido al calentamiento global del planeta, estos procesos pueden desplazarse en el tiempo semanas e incluso meses, lo que ha ce que la apuesta de vida de estos organismos muchas veces tenga todas las de perder y que determinadas especies como la sardina, ya sea por el fenómeno que acabo de explicar, por cambios en las comunidades de presas o simplemente por la sobrepesca, se encuentren amenazadas en el Mediterráneo. ¿Quién sabe cuántas otras especies, desgraciadamente, las se guirán?
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CAPÍTULO 4
Los ritmos del plancton
La dicotomía entre día y noche marca la mayoría de ritmos en la naturaleza. El sol activa la fotosíntesis y con ella miles de procesos bioquímicos, fisiológicos y etológicos. Los hu manos dormimos mayoritariamente por la noche, pero hay muchos animales que desarrollan su actividad al amparo de la oscuridad. Durante la noche podemos ver las diferentes fases de la luna, que también tiene sus propios ritmos de alrededor de 28-29 días. La duración entre día y noche en las distintas latitudes del planeta marcan las estaciones, que con mayor o menor precisión se repiten año tras año. En definitiva, estamos condicionados por ritmos. El plancton no podía ser menos; también está profun damente marcado por ritmos de distinta amplitud e intensi dad. Aquí aparecerán algunos ejemplos, pero no pretendo, ni mucho menos, ser exhaustivo ni quiero entrar demasiado en detalle acerca de los mecanismos que los desencadenan —de hecho, muchos no se conocen del todo—. En la mayoría de ca sos puede ser un factor externo el que ajusta el ritmo todos los días (como las horas de luz) o bien, debido a su periodi cidad en la evolución de la especie, se ha creado un reloj interno que funciona en presencia de cambios de ilumi nación.
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Ritmos circadianos El fitoplancton (imagen 1) fotosintetiza activamente durante el día y respira por la noche; esto hace que muchas especies aprovechen para dividirse por la noche, cuando la incorpora ción de carbono a través de la fotosíntesis está detenida. En la oscuridad es cuando los organismos del zooplancton de ta maño mediano y grande, como los copépodos (imágenes 3, 4 y 6) y el kril, migran de las zonas profundas y oscuras del océano a la superficie para alimentarse del fitoplancton. Estos desplazamientos son considerados las mayores migraciones que existen en el planeta ¡y pasan todos los días! Al migrar para alimentarse durante la noche, el zoo plancton evita que sus depredadores, los peces, lo puedan ver y devorar. Junto con las algas, también consumen mi crozooplancton, que ronda por las mismas profundidades que las algas, ya que también se alimentan de ellas. Sin em bargo, el microzooplancton, para minimizar la depredación por parte de los copépodos, lo que hace es moverse poco durante la noche y aprovechar el día para comer algas, cuando los copépodos no están. Como se puede observar, todo encaja en un orden y un equilibrio marcados por mi llones y millones de años de evolución conjunta de depre dadores y presas.
Ritmos circalunares En la noche ártica, y supuestamente en la antártica, la profun didad donde se encuentra el zooplancton está marcada por la intensidad de la luz de la luna; a mayor claridad, mayor pro fundidad. Este comportamiento del zooplancton se produce para evitar ser consumido por peces adaptados a iluminacio nes muy tenues, ya que con la claridad de la luna les basta para detectar sus presas. Efectos de la luna, similares al des crito en los polos, también se dan en otros ecosistemas, donde la profundidad en la que se encuentra el zooplancton de 25
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noche se ve modulada por la intensidad de la luz proveniente de la luna. Incluso, los eclipses, lunares o solares, perturban los patrones migratorios del zooplancton.
Ritmos anuales Las cuatro estaciones son otro ejemplo de periodicidad que con mayor o menor precisión se repite cada año. Como era de esperar, las diferentes condiciones climatológicas asociadas a la duración del día y de la noche en cada una de las estaciones marcan la dinámica del ecosistema marino. Las puestas sincro nizadas de corales y poliquetos o las migraciones de ballenas son algunos ejemplos de los miles de casos que encontramos en el mar. Sin embargo, quizás lo más destacable, por su rele vancia global, es la sucesión de organismos del plancton en el transcurso de las estaciones (capítulo 3). Esta sucesión, junto con las características fisicoquímicas del agua asociadas a cada estación, es la responsable de fenómenos como los crecimien tos masivos de algas planctónicas en primavera o principios de invierno, las cuales sustentan las comunidades zooplanctó nicas que servirán de alimento a peces y otros organismos marinos.
Ciclos plurianuales Quizás no los podemos llamar ritmos, pero hay grandes fe nómenos climáticos que se repiten cada pocos años. El más conocido seguramente sea El Niño (figura 5) que, aunque afecta mayoritariamente al océano Pacífico, también tiene sus repercusiones en el Mediterráneo y el Atlántico, si bien en estos mares son difíciles de predecir. El Niño y su fenó meno contrapuesto, La Niña, son variaciones cíclicas de temperatura que se producen normalmente cada cuatro años (año arriba, año abajo) en las regiones tropicales cen trales y al este del océano Pacífico. Sus consecuencias van 26
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más allá de cambios en la temperatura y la pluviosidad, puesto que tienen un efecto directo sobre el afloramiento de la costa oeste del continente americano. En condiciones de El Niño, los vientos alisios, que normalmente favorecen el afloramiento de aguas profundas cargadas de nutrientes, invierten su dirección y frenan dicho afloramiento. Esto tiene consecuencias negativas para el fitoplancton, que ob tiene nutrientes gracias a él, y dichos efectos van escalando hacia arriba en la red trófica hasta llegar a los peces. Todo ello con implicaciones socioeconómicas muy graves para la zona. Más cercana tenemos la oscilación del Atlántico norte, la cual se caracteriza por un cambio de presión entre las Azores y la zona subpolar. Oscilaciones positivas implican temperatu ras elevadas en el norte de Europa y normalmente al revés en el sur. La corriente del Golfo se ve afectada y con ella un gran número de especies marinas. En el Mediterráneo, este fenóme no también se manifiesta con variaciones en la abundancia de organismos del plancton. Figura 5 Esquema de las condiciones normales y las de El Niño en el afloramiento frente a la costa del Perú.
Fuente: Albert Calbet.
Como hemos visto, hay muchos ritmos o procesos cícli cos en el mar, cada uno con su propia idiosincrasia y caracte rísticas. Quizás no somos suficientemente conscientes, pero la naturaleza siempre se mueve al ritmo de sus ritmos. 27
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CAPÍTULO 5
La función de bacterias y algas en el equilibrio de la vida en el mar (y en la tierra)
Las bacterias, pequeñas pero imprescindibles El ciclo de la vida implica inevitablemente creación y des trucción. Los organismos nacen, crecen, se reproducen (con suerte) y mueren. En la naturaleza, la muerte de uno supone un aumento en las probabilidades de supervivencia de otro, ya sea el mismo causante de la muerte o de algún organismo que se aprovecha de los restos de este, o que competía por los mismos recursos. El plancton no es una excepción a estas reglas básicas de la vida; de hecho, los integrantes del planc ton las llevan a tal extremo que muchas veces sus comunida des (sobre todo las de aguas pobres en nutrientes) se mantie nen por el reciclaje de excreciones y restos de cadáveres. Este reciclaje permite que la vida continúe, aunque no eternamen te; siempre es necesaria una pequeña entrada externa de nu trientes de vez en cuando para dinamizar de nuevo el ecosis tema. Los encargados de realizar la tremenda labor de reciclaje en la columna de agua son las bacterias, diminutas pero nu merosas, que han colonizado todos los ecosistemas del plane ta, tanto acuáticos como terrestres. Sin ellas los cadáveres y las heces se apilarían unos encima de otros, lo que, teniendo en cuenta los años que llevamos de vida en el planeta, sin la 28
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actividad de las bacterias quizás ya podríamos caminar, o in cluso escalar, sobre un mar de cadáveres y excrementos. Las bacterias realizan reacciones complejas en las que la materia orgánica se descompone en inorgánica y puede ser aprove chada por los productores primarios, el fitoplancton. Asi mismo, contribuyen al ciclo de muchos elementos químicos, como el azufre, el hierro, etc.
¿Es cierto que en el mar se produce la mitad del oxígeno que respiramos? Las algas y bacterias fotosintéticas que componen el fito plancton se encargan de asimilar las sales inorgánicas produ cidas por la acción de bacterias (sobre todo nitratos y otras formas de nitrógeno, fosfatos y silicatos) e incorporarlas en la materia viva. También capturan el CO2 (+ H2O) y lo convier ten en materia orgánica con la ayuda de la energía del sol. En este proceso, llamado fotosíntesis, también liberan oxígeno: un subproducto que tiene la “mala costumbre” de oxidar las co sas, pero que es imprescindible para la vida. Respecto al oxígeno, es bastante frecuente leer en webs divulgativas, en prensa e incluso en algunas publicaciones científicas que las algas marinas contribuyen aproximada mente a la mitad del oxígeno que respiramos. Esto, si bien es cierto a escalas geológicas de millones de años, no es correc to en el día a día. Es verdad que el fitoplancton, a lo largo de las escalas geológicas, ha contribuido a acumular quizás más de la mitad del oxígeno que hay en la atmósfera y que, sin su actividad fotosintética, los animales (al menos tal como hoy los conocemos) no hubieran colonizado la superficie terres tre. También es cierto que el fitoplancton contribuye aproxi madamente al 50% de la producción primaria (fotosíntesis) y que es responsable de más o menos la mitad del oxígeno que se produce en el planeta todos los días. Sin embargo, este oxígeno producido en mares y océanos se consume en su mayoría por los diferentes micro- y macroorganismos que 29
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habitan en ellos; es decir, solo un porcentaje muy pequeño llega a la atmósfera. Aun así, por ahora no debemos preocu parnos, no parece que el oxígeno de la atmósfera se vaya a acabar en un futuro inmediato.
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CAPÍTULO 6
Plancton, mejillones con patatas fritas y diarreas
Los belgas tienen la tradición culinaria de comer los mejillo nes con patatas fritas. Aquí, por el contrario, los servimos solos, con salsa o como complementos de paellas u otros pla tos igualmente sabrosos. Los mejillones, además de una de licia gastronómica, son unas máquinas de filtración increí blemente eficientes. En su actividad diaria son capaces de filtrar y limpiar de plancton casi 200 litros de agua de mar. Y aquí es donde comienzan los problemas. El plancton está constituido por una gran cantidad de diversos organismos que normalmente no ofrecen ningún pe ligro para el ser humano (capítulo 1). Sin embargo, determi nados grupos de fitoplancton pueden ser tóxicos: estos inclu yen principalmente a los dinoflagelados y a algunas especies de diatomeas y cianobacterias. En las concentraciones que se encuentran en el mar no pasa nada si accidentalmente traga mos un sorbo de agua mientras nadamos; sin embargo, si es tán concentradas por un organismo filtrador como los meji llones o las ostras, o si sus toxinas han ido escalando la red trófica y se han bioacumulado en peces, su consumo puede resultar perjudicial para las personas e incluso causar la muerte.
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¿Qué son las mal llamadas mareas rojas o purgas de mar? Las mareas rojas o purgas de mar no son más que acumula ciones temporales de algas unicelulares, normalmente tóxicas (imagen 7), en una determinada zona. Es cierto que muchas de estas proliferaciones algales tienen una coloración rojiza, pero las hay de otros colores, como marrón o verde, lo que hace que sea raro al menos hablar de mareas rojas cuando el agua está, por ejemplo, verde. Así pues, para ser más precisos, los científicos prefieren utilizar el término de “proliferaciones algales nocivas”, que se diferencian de las floraciones de algas típicas de primavera (capítulo 3) en que normalmente pue den afectar negativamente a otros organismos en los niveles superiores de la red trófica, incluidos los seres humanos.
¿Por qué se producen? Por desgracia, la razón no siempre es evidente y son muchos los factores en juego, naturales o por intervención humana. Ya sea por acumulación física en zonas semiconfinadas (puertos o estuarios), por corrientes marinas, por crecimiento exage rado de alguna especie que de repente puede aprovechar la oportunidad de unas condiciones idóneas o por liberación de nuevas células provenientes de quistes de resistencia acumu lados en el sedimento, el caso es que más o menos cada vera no (e incluso algún invierno) tenemos en nuestras costas al guna de estas proliferaciones. Lo que sí se conoce es que la actividad humana puede contribuir a favorecer este fenómeno. Por un lado, el calenta miento global acelera sus tasas de crecimiento; por otro, los puertos deportivos actúan como núcleos de agregación y de semilla inicial para las proliferaciones y, finalmente, la libera ción en el mar de nutrientes excesivos procedentes de alcan tarillado mal tratado y de la actividad agrícola da el alimento necesario a estas algas. Con todo, estamos contribuyendo a 32
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crear caldos de cultivo idóneos para las proliferaciones algales nocivas. Por suerte, algunos de estos problemas, como la efi ciencia de alcantarillado y el control sobre el abono agrícola, se están tratando actualmente y los resultados son evidentes.
¿Cómo afectan las algas tóxicas a la vida marina y no marina? Algas tóxicas y toxinas las hay de muchos tipos y con efectos diversos y variopintos. Algunas atacan directamente moluscos y peces, entre otros organismos marinos, produciendo una mor talidad masivas en instalaciones de acuicultura. Otras, como algunas diatomeas del género Pseudonitzschia, producen una potente neurotoxina (ácido domoico) que puede volver locos a los animales. ¿Recordáis la película Los pájaros? Se cree que su director, Alfred Hitchcock, se basó en un caso verídico de in toxicación de gaviotas por esta diatomea. También hay casos de leones marinos afectados por di cha toxina que actúan como zombis. Otras algas tóxicas afectan a la red trófica desde su base, actuando sobre el zoo plancton y otras especies de algas. Asimismo, hay proliferacio nes inocuas, pues sus efectos son puramente estéticos y per judiciales solo para el turismo, que busca aguas cristalinas en las playas. Pero las peores, desde el punto de vista humano, son las que pasan más o menos desapercibidas a través de la red trófica y que nos afectan directamente, con síntomas co mo diarreas estivales, vómitos, convulsiones e incluso la muerte. Un caso bastante curioso y lamentable ocurrió en un labo ratorio de Carolina del Norte en 1993, donde dos científicos que cultivaban Pfiesteria, un dinoflagelado tóxico al que se atri buyen mortandades de peces, mostraron progresivamente sín tomas de pérdida de memoria y desorientación. Nunca conclu yeron el estudio y, lamentablemente, todavía tienen secuelas en sus capacidades cognitivas. Como se puede observar, los riesgos derivados de las proliferaciones de algas tóxicas son considerables. Tanto es 33
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así que se han establecido programas de monitorización perió dica en lugares susceptibles de verse afectados por dichas pro liferaciones, sobre todo en zonas de acuicultura. La monitori zación hoy día consiste en un puñado de expertos que analizan en el laboratorio la concentración de toxinas en organismos marinos destinados al consumo humano, mientras que otros miran al microscopio muestras de agua e identifican a los sos pechosos habituales. Seguramente, en un futuro inmediato esto se hará auto máticamente con máquinas que realicen análisis moleculares o químicos en tiempo real. Pero por ahora debemos confiar en nuestros expertos y expertas.
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CAPÍTULO 7
¿Hay plantas carnívoras en el mar?
Ya sea por Audrey de la comedia musical La tienda de los ho rrores, dirigida por Frank Oz, por los trífidos de El día de los trífidos, de John Wyndham, por libros o reportajes de televi sión o por las pequeñas venus atrapamoscas que se encuen tran en primavera en floristerías, quien más quien menos sabe lo que son las plantas carnívoras o mixótrofas. Incluso tal vez hayáis intentado que creciera alguna en casa, seguramente con poco éxito. Esto se debe a que son plantas adaptadas a ambientes muy particulares, caracterizados normalmente por suelos ácidos y muy pobres en nutrientes, elevadas humeda des y un rango de temperaturas muy estrecho. Pero si se tiene todo esto en cuenta, no es tan difícil mantener en casa unas cuantas de estas plantas. Debido precisamente a los ambientes donde habitan, han tenido que encontrar vías evolutivas que les permitan crecer aprovechando lo que tienen a su alcance. Por eso, ex traen los nutrientes que no encuentran en el suelo de los in sectos y otros bichos que atraen y capturan con unas hojas modificadas en forma de trampas. No obstante, en ambientes que se salen mínimamente de sus peculiares requerimientos, mueren o son rápidamente excluidas por competidoras de crecimiento más rápido. Tanto es así, que encontramos plan tas carnívoras en muy pocos lugares de la Tierra, mientras 35
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que las plantas no carnívoras, las estrictamente fotosintéticas, están en casi todas partes. Sin embargo, existen otras, como determinadas plantas parásitas de otras plantas o algunas que se aprovechan de micorrizas que, aun combinando la capacidad de producir su propia materia orgánica a través de la fotosíntesis con la de consumir materia orgánica ajena, no son carnívoras es trictamente hablando, sino mixotróficas: pese a explotar su capacidad heterotrófica, no capturan e ingieren presas di rectamente.
¿Y en el mar? En el mar hay muchas plantas mixotróficas que comen otros organismos (imagen 7), lo que ocurre es que son unicelulares e invisibles sin un microscopio y por eso no son tan conocidas. En realidad, aparte de las diatomeas y de unos pocos represen tantes de otros grupos, el resto de microalgas tienen la capaci dad de alimentarse de presas vivas. Si hilamos más fino, todas pueden alimentarse al menos de materia orgánica disuelta. ¿Imagináis que casi todas las plantas de la Tierra fueran carní voras? ¡No quedarían insectos! En el mar, sin embargo, el abanico de presas que tienen es bastante amplio. De hecho, la mayoría de mixótrofos cons titutivos marinos (organismos de origen vegetal con capaci dad para alimentarse de presas) comen otras algas, y lo hacen para obtener nutrientes inorgánicos, como el nitrógeno o el fósforo, para reponer el stock de cloroplastos, como fuente de carbono, o simplemente para eliminar competidores. Eso sí, mu chos mixótrofos marinos, a pesar de ser básicamente vegetaria nos, no desprecian una buena presa animal, sea unicelular o, incluso, pluricelular y de mayor tamaño, a la que inmovilizan y matan con ayuda de arpones bañados de veneno o liberando toxinas en el agua. En el ecosistema marino también encontramos otro ti po de mixótrofo que no existe en tierra, excepto en algunas 36
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películas y cómics de ciencia ficción, como El enigma de otro mundo o La cosa del pantano, y que son los animales con ca racterísticas vegetales (mixótrofos no constitutivos). Estas ca racterísticas las adquieren capturando presas vegetales para incorporar sus cloroplastos (o el alga entera) y así poder rea lizar la fotosíntesis. ¿Imagináis un conejo verde como una le chuga? Pues animales pluricelulares que tengan esa capaci dad o similar hay varios; algunos corales, esponjas, gusanos o bivalvos capturan algas simbiontes. Incluso la babosa verde de mar Elysia chlorotica es capaz de sintetizar una clorofila rudimentaria. Pero los reyes del mixotrofismo no constitutivo en el mar son unicelulares. Ciliados, dinoflagelados, foraminíferos, ra diolarios, etc., son algunos de los grupos capaces de capturar y esclavizar algas enteras o simplemente sus cloroplastos. Y no solo eso, también los hay que, además de los cloroplastos, incorporan en su citoplasma el núcleo de la célula ingerida para que los ayude en el proceso de duplicación. Un proceso increíblemente complejo en una sola célula. Algunos mixó trofos alcanzan niveles de especialización impresionantes, de predando únicamente sobre una especie de presa o incluso solo sobre una especie de mixótrofo que ha capturado previa mente los cloroplastos de una presa determinada, como es el caso de los dinoflagelados del género Dinophysis, que se ali mentan del ciliado Mesodinium rubrum, que a su vez come y captura cloroplastos de un determinado grupo de algas. El porqué de esta plasticidad y facilidad en incorporar orgánulos ajenos de muchos protistas marinos viene segura mente dado por la propia evolución de la célula eucariota en el mar. Se cree que el origen de las algas comenzó con una célula sin capacidad fototrófica que fue capaz de capturar y retener una bacteria autotrófica (el primer cloroplasto). De esto hace ya unos 1.500-2.000 millones de años, en los albo res de la vida en la Tierra. Como se puede ver, a pesar de ser un fenómeno muy extendido, todavía estamos lejos de entender todos los facto res que intervienen en el mixotrofismo en el mar, dado que 37
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encontramos que cada especie es un mundo o, incluso, que cada cepa de una misma especie se comporta diferente. En realidad, todavía no estamos del todo seguros qué relevancia real tienen los mixótrofos en las redes tróficas marinas, ya que tener la capacidad de utilizar una vía metabólica determinada no implica necesariamente su utilización. ¡Nos queda mucho por aprender y suerte que tenemos por ello los científicos!
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CAPÍTULO 8
Los grandes depredadores del océano, los protozoos
“Lo que tenemos aquí es una máquina perfecta. Una máqui na devoradora. En realidad, es un milagro de la evolución. Lo único que hace esta máquina es nadar y comer y hacer tiburones y eso es todo”. Así describía el oceanógrafo Matt Hooper (Richard Dreyfuss) al protagonista de la película Tiburón, de Steven Spielberg. Ciertamente, cuando pensa mos en un depredador marino eficiente y terrible, siempre nos viene a la cabeza el tiburón, y más concretamente el tibu rón blanco, que es el que peor fama tiene. Sin embargo, si el señor Spielberg hubiera conocido las maneras terribles que tienen de matar y devorar a sus presas los protozoos marinos, quizás la película se habría llamado The protozoan. Bromas aparte, si hay bestias realmente escalofriantes y peligrosas pa ra sus congéneres, estas son los protozoos (imagen 2). Se trata de organismos unicelulares eucariotas (es decir, con núcleo definido) omnipresentes en mares y océanos. De las aproximadamente 50 gigatoneladas de carbono que las al gas producen anualmente en mares y océanos, los protozoos consumen unas 30, es decir, un 60%. Este dato, ya de por sí representativo, se puede poner aún en mayor perspectiva si consideramos que los siguientes consumidores en relevancia dentro de la cadena trófica marina, los copépodos, solo co men unas 6 gigatoneladas. 39
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A los protozoos no les basta con comer algas, también se alimentan de bacterias, de otros protozoos e incluso de algún animal mucho mayor que ellos. Pero ¿cómo hacen para co mer estos seres unicelulares, minúsculos y sin dientes? Lo cierto es que tienen diferentes estrategias de captura de pre sas y alimentación dependiendo del grupo, y todas son muy curiosas.
Principales estrategias de alimentación en protozoos Filtración. Muchos microorganismos utilizan sistemas de ali mentación parecidos a los de las ballenas, ya sea atrayendo las presas hacia el orificio bucal (que no es una boca de verdad) o alimentándose mientras nadan. Algunos incluso poseen una pequeña red en la que capturan las presas que después con sumirán. Normalmente, esta estrategia de alimentación se emplea para presas muy pequeñas, como bacterias o diminu tos flagelados. Fagocitosis. Cuando las presas comienzan a tener un tamaño considerable, muchos protozoos pueden atraparlas e ingerir las enteras en un proceso que recuerda al de una boa co miendo una cabra. De hecho, algunos protozoos, como el dinoflagelado Gyrodinium dominans (imagen 8) tiene un cuerpo muy flexible y puede llegar a ingerir cadenas de dia tomeas (algas) de tamaño muy superior al suyo. Ciertos fo raminíferos, parientes lejanos de las amebas, provistos de una cubierta externa formada por carbonato cálcico pueden tragar incluso copépodos de gran tamaño. El proceso es len to, pero efectivo. Muchos protistas (incluyendo a dinoflagelados mixó trofos) inmovilizan a sus presas con arpones cargados de ve neno o liberando toxinas en el agua. Algunas de estas son tan potentes que pueden matar peces y otros organismos de gran tamaño. 40
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Tubo o pedúnculo. Ciertos dinoflagelados poseen una estruc tura tubular retráctil que insertan en la presa y la van succio nando, como si se tratara de una pajita. Este mecanismo lo utilizan para comer presas de tamaño parecido al suyo, pero también para matar y devorar, como diminutas sanguijuelas, animales mucho mayores que ellos, como copépodos, gusa nos, etc. Palio o velo. Este quizás sea el mecanismo más curioso y com plejo. Al igual que los erizos y las estrellas de mar sacan su estómago hacia el exterior con el fin de digerir lentamente sus presas (pequeños moluscos, gusanos, etc.), los protozoos que se alimentan con palio (imagen 9) extraen una membrana por un orificio de su exoesqueleto y recubren las presas, nor malmente cadenas de diatomeas de gran tamaño. Poco a po co, las células atrapadas se van digiriendo y el depredador va incorporando los nutrientes disueltos a través de la membra na citoplasmática. Cuando acaba de comer, solo queda el es queleto silíceo de la diatomea. Pistón. A finales del siglo XIX se descubrió un dinoflagelado tan curioso como inverosímil, al que se le puso un nombre acorde a su singularidad, Erythropsidinium. Este posee un pe queño pistón, que extrae y esconde rítmicamente, que le sirve para detectar y, haciendo succión, atrapar las presas que en gullirá posteriormente. Lo más interesante de esta criatura unicelular es que además tiene una especie de ojo primitivo (oceloide), que consta de una lente rudimentaria, iris y retina. Su función es tema de debate entre la comunidad científica, pero podría servir para localizar presas. ¡Recordemos que es tamos hablando de un organismo unicelular! Por suerte para nosotros, todas estas criaturas, que podrían haber salido del más terrorífico de los libros de Stephen King, no tienen más de unas decenas de milésimas de milímetro. Si fueran de nuestro tamaño…
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CAPÍTULO 9
Los copépodos, grandes desconocidos, pero de vital importancia en el mar
Imaginemos unos seres más abundantes que los insectos —tan numerosos que puestos en fila tocándose por las antenas se podría llegar al Sol y volver—, que fueran la base de la alimen tación de los peces, hasta el punto de que sin ellos seguramente no quedaría prácticamente ninguno, que fueran los animales más rápidos del mundo en relación con su tamaño, y que cada día efectuaran las mayores migraciones animales que existen en el planeta. Aunque parezca ciencia ficción, estos seres sí existen y se conocen como copépodos.
¿Quiénes son? Los copépodos (del griego cope: ‘remo’ y poda: ‘pata’) son una subclase de crustáceos acuáticos que habitan prácticamente en todos los mares y océanos (imágenes 3, 4 y 10). Son pe queños, desde menos de un milímetro a casi un centímetro, pero la mayoría están en torno al milímetro. Son muchos, tan tos que son el grupo de metazoos (animales pluricelulares) más abundante del planeta. Las especies descritas rondan las 12.000 y tienen determinadas características que las hacen únicas e imprescindibles para el funcionamiento de las redes tróficas marinas. La mayoría son de vida libre o autónomas, 42
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pero hay muchas especies parásitas de moluscos, peces e in cluso cetáceos. Los que son parásitos tienen formas estram bóticas, adaptadas a su función y completamente alejadas a las de sus parientes de vida libre, que recuerdan a gambas pequeñas con el abdomen más alargado y grandes antenas; aunque los hay aplanados o muy finos y alargados. Se desplazan mediante un esfuerzo combinado entre las antenas, cinco pares de patas planas en la parte ventral y los apéndices bucales. Se pueden mover muy rápido, y recorren entre 3 y 6 km por hora. Es cierto que no parece mucho, pero en relación con su tamaño equivale a un millar de veces su cuerpo en un segundo. ¡Imaginemos, por ejemplo, saltar tres torres Eiffel una encima de otra en un segundo! Estas velocidades solo las alcanzan para cazar o huir de depredadores, que detectan con los mecanosensores de sus antenas. A velocidades más reducidas, la mayoría de especies migran a diario en pocas horas, desde las zonas profundas y oscuras del océano (entre los 100 y 1.000 metros de profun didad), donde permanecen durante el día lejos de los depre dadores, hasta la superficie durante la noche para alimentarse de fitoplancton y microzooplancton.
¿Qué comen? Por su tamaño, los copépodos se mueven entre lo que los físi cos denominan el mundo viscoso y el mundo inercial, lo que significa que, aunque tienen un tamaño suficiente para perci bir el agua como nosotros, líquida y fluida, las presas que cap turan son tan pequeñas que por las leyes de la física de fluidos su medio aparenta ser mucho más denso y viscoso, como si fuera miel. Esto hace que el movimiento tal y como lo entende mos los humanos sea difícil y se necesiten adaptaciones espe ciales, tanto para desplazarse (flagelos y cilios) como para co mer. Por eso, los copépodos tienen estructuras especiales cerca de la boca llamadas maxilas y maxilípedos que los ayudan en la captura de las presas. 43
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Los mecanismos que pueden utilizar dependen de la es pecie de copépodo y del tamaño o motilidad de la presa. Para presas grandes (como protozoos de gran tamaño u otros copé podos), se quedan al acecho y cuando detectan algún bicho despistado saltan encima y lo capturan. Para presas pequeñas, mientras se desplazan crean corrientes de alimentación que van atrayendo partículas hacia la cavidad bucal, donde los apéndices mencionados las manipulan y, si son adecuadas, las llevan hacia la boca y las ingieren. Hasta hace poco se pensaba que el proceso de alimenta ción era más simple, que filtraban el agua y comían indiscrimi nadamente todo lo que les caía en la boca. Sin embargo, inves tigaciones realizadas en 1980 por Alcaraz et al. pusieron de manifiesto que el mecanismo era más complejo.
¿Cómo se reproducen? Los copépodos son organismos con dos sexos diferenciados que necesitan la cópula para reproducirse. Para que esto ocu rra es necesario encontrar la pareja adecuada, es decir, de la misma especie y sexo opuesto, una tarea muy complicada si pensamos que en los primeros mil metros de los océanos del planeta (donde se pueden encontrar copépodos) hay unos 361 millones de km3 de agua, y un copépodo, además, no tiene ojos y no suele medir mucho más de un milímetro. ¡Todo un reto! Sin embargo, la naturaleza los ha dotado de estrategias para facilitar esta tarea. Básicamente, dependien do de la especie, pueden valerse de dos mecanismos: feromo nas o patrones natatorios. Las feromonas son sustancias químicas con diferentes funciones en los seres vivos, entre ellas, la reproducción. Los copépodos no son una excepción, y muchas especies basan su mecanismo de localización del sexo opuesto en encontrar estas sustancias que libera la hembra. No es sencillo, porque las fero monas son de vida corta y cualquier pequeña turbulencia pue de alterar y hacer desaparecer la señal química. Los copépodos 44
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macho localizan e identifican las feromonas de las hembras de su especie con unos receptores especiales de las antenas. Una vez encontrada la señal química, siguen el camino que ha he cho la hembra hasta que la encuentran. Otras especies tienen un sistema más curioso para iden tificar a las hembras adecuadas. Los machos nadan constan temente hasta que detectan hidromecánicamente (también por receptores en las antenas) otro copépodo. Entonces se ponen a efectuar una especie de danza ritual que consiste en pequeños saltos de longitud y frecuencia determinada. Si ese copépodo le sigue el compás, significa que es la hembra ade cuada y puede empezar la cópula, si no, debe empezar de nuevo y seguir buscando. Este sistema de localización de hembras es menos eficien te que el de las feromonas, ya que solo se da en especies que presentan abundancias altas en el medio marino y normalmen te con proporciones similares de machos y hembras. Al identificar y encontrar a la pareja idónea, debe produ cirse la cópula. En crustáceos esto no es nada sencillo. En el caso de los copépodos, los machos atrapan y sujetan a la hem bra con una antena modificada para tal efecto, normalmente más musculada que la otra. Cuando la hembra está inmovili zada, utilizan el último par de patas del tórax (el quinto), que también está muy modificado y es diferente en cada especie, para enganchar un paquetito de esperma en la entrada del orificio genital de la hembra. Todo un acto de malabarismo. Hecho esto, solamente hay que esperar a que el final sea feliz y que pocos días después tenga lugar una nueva puesta de huevos fertilizados. Una vez fertilizadas, las hembras se reproducen median te huevos que, según la especie, liberan a su suerte o llevan en una bolsita en la base del abdomen hasta que eclosionan. Dependiendo de la temperatura y la especie, este proceso puede tardar más o menos tiempo. A 20 ºC, por ejemplo, un huevo de Paracartia grani (especie común en los puertos y zonas costeras del Mediterráneo) puede tardar uno o dos días en hacer eclosión. Del huevo sale una larva llamada nauplio 45
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(imagen 5), que sufrirá 11 mudas hasta convertirse en adulto (el duodécimo estadio larvario). Una vez que un copépodo llega a adulto ya no crece más y dedica toda su energía a comer, huir de los depredadores y reproducirse. Para hacerse una idea global, todo el proceso de desarrollo en las condiciones antes indicadas puede tardar unos 12-14 días, y después un copépodo adulto puede vivir cerca de un mes, si no se lo come otra especie antes. Sin em bargo, existen especies adaptadas a ambientes polares que tardan dos años en completar su ciclo de vida.
¿Por qué son tan importantes? La relevancia de los copépodos no es resultado de todas estas peculiaridades de su anatomía y fisiología, sino de su papel clave en las redes tróficas marinas. Como se alimentan de protistas (sean algas o protozoos) y ellos mismos son la presa principal de muchas especies de peces (en especial en sus estados larvarios) hacen de nexo de unión entre los produc tores primarios y las pesquerías. Por todo ello, la estima de su abundancia y producción son imprescindibles para compren der y predecir futuros stocks de pesca y regular el esfuerzo pesquero. Hay pesquerías, como la del bacalao en el mar del Norte, que dependen exclusivamente de una sola especie de copépodo, Calanus finmarchicus. Debido al calentamiento glo bal, esta especie de aguas frías se está desplazando más al norte y sus antiguas áreas de distribución están siendo ocupa das por otras especies con una reproducción más baja, y se guramente una calidad nutritiva diferente. Este hecho seguro que tendrá repercusiones en el futuro de la pesca del bacalao. Los copépodos también son importantes como alimento de peces en acuicultura y acuariofilia. Se ha visto que su com posición lipídica (ricos en omega-3, entre otros ácidos gra sos) y su calidad nutritiva son incomparables, y que el éxito de supervivencia de larvas de especias de peces delicadas es mucho más alto con una dieta basada en copépodos. 46
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El problema es, como era de esperar, que no es fácil cul tivar copépodos en grandes cantidades. Por eso, ya hay varios laboratorios investigando sobre nuevos métodos de cultivo de este grupo de organismos.
El caso particular de Sapphirina, un copépodo que es un espectáculo de luz y color La Sapphirina (imagen 10) merece una mención especial ya que se le considera el animal más bonito del mundo. Se trata de una especie parásita de plancton gelatinoso, en especial de do liólidos (capítulo 12), en los que se introducen y que devoran por dentro. Aunque este hecho es de por sí suficientemente escalofriante, este copépodo ciclopoide tiene también otras pe culiaridades que lo hacen único dentro del plancton e incluso dentro del reino animal. Para empezar, su cuerpo segmentado está muy deprimi do, tanto que es fino como una hoja de papel, y pasa de ser completamente transparente a mostrar iridiscencias de todos los colores del arcoíris. De hecho, el nombre Sapphirina le viene de zafiro, y por eso en ocasiones se les ha llamado los zafiros del mar. Estas tonalidades cambiantes las alcanzan gracias a unas plaquetas hexagonales de cristales de guanina, un compuesto químico que las células emplean para elaborar los elementos fundamentales del ADN y el ARN. Asimismo, estos cristales los utilizan otros animales, como los camaleones para cambiar de color, pero en las Sapphirinas estos cambios se producen en segundos y son de una intensidad y belleza sorprendentes. La función de esta iridiscencia todavía es tema de debate en la comunidad científica. La hipótesis más aceptada es que, dado que solamente pueden cambiar de color los machos y que las hembras tienen los ojos más desarrollados, se trata de un mecanismo para atraer a la pareja. ¿Quién no se sentiría atraído por un espectáculo de luz y color tan espléndido?
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CAPÍTULO 10
Los cladóceros y un parásito con nombre de salchicha alemana
Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que en charcos, la gos y embalses los crustáceos planctónicos más abundantes son los cladóceros, también conocidos como pulgas de agua. Estos emblemáticos miembros del zooplancton no tienen nada que ver, más allá de la forma, con las pulgas de los perros. El género más abundante de cladóceros de agua dulce es Daphnia, del que cuelgan una gran cantidad de especies bas tante similares entre sí. Hay otros géneros menos conocidos, aunque a menudo abundantes, como Bosmina, Moina, Cerco pagis, Chydorus, etc. Sus funciones en el ecosistema son, en su mayoría, las de controlar las proliferaciones de algas de las que se nutren y la de servir de alimento a otros organismos, como peces y larvas de insectos. Los cladóceros son tan nu merosos en agua dulce que han llegado a desplazar a los co pépodos, que en estos ecosistemas se ven relegados en su mayor parte a zonas litorales y bentónicas y tienen poca rele vancia en la columna de agua.
¿Qué ocurre en el mar? En el mar también hay cladóceros, pero con menor diversi dad y restringidos a zonas calientes y estables de la columna 48
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de agua. Así pues, en las costas españolas, durante el verano, se puede enontrar Penilia avirostris (imagen 11, la única espe cie conocida del género) como filtrador, y los géneros Podon y Evadne como depredadores. Se cree que los cladóceros son muy sensibles a la turbulencia, por eso en el mar solo aparecen en periodos de estabilidad de la columna de agua. También es una hipótesis que la depredación continua por parte de los pe ces y otros organismos marinos hace imposible que se asienten poblaciones estables de cladóceros durante todo el año, al con trario que en las aguas continentales, donde pueden proliferar si no hay muchos peces presentes.
Un ejército de clones hembra La reproducción de los cladóceros es muy curiosa. En épocas de expansión, cuando las condiciones ambientales son bue nas, se reproducen partenogenéticamente, es decir, que las hembras producen clones de sí mismas con la total ausencia de machos. Cuando las cosas van mal dadas, previo a perio dos de sequía en lagos o charcos, o a finales de verano en al mar, comienzan a aparecer machos en la población de cladó ceros, los cuales fertilizarán a las hembras, que producirán mayoritariamente huevos de resistencia en efipios (cubierta rica en queratina que recubre y protege los huevos). Estos efipios sedimentarán y terminarán enterrados en el fondo, donde permanecerán inactivos hasta la próxima estación o hasta que las condiciones sean las propicias. La partenogénesis no es algo exclusivo de los cladóceros. Gusanos, tardígrados, crustáceos, insectos, anfibios, reptiles y algún pez (incluso algún ave) son ejemplos de grupos donde hay especies que se reproducen de esta manera. El origen de esta peculiar reproducción en cada grupo es todavía tema de de bate. Quizás el caso más curioso es el de muchos artrópodos (excluyendo precisamente a los cladóceros) y nematodos, donde el origen de la reproducción partenogenética se debió a una infección con una bacteria parásita llamada Wolbachia. 49
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Esta bacteria cuando entra en un huésped puede tener varias vías de acción: matar a los machos, aumentar el número de hem bras en la descendencia, crear clones partenogenéticos de las hembras o producir incompatibilidad citoplasmática (los ma chos infectados solamente se pueden reproducir y tener des cendencia con hembras infectadas). Wolbachia tiene además utilidades prácticas como arma biológica para acabar con plagas de organismos, como los mosquitos portadores de enfermeda des. Se ha visto que los mosquitos infectados con Wolbachia ven reducida su habilidad de propagar virus, como el dengue, el Zika o la fiebre amarilla. En resumen, esta bacteria es un prodigio de la naturaleza que esperamos que no mute nunca para infectar a humanos.
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CAPÍTULO 11
Plancton bioluminiscente
Aquellas personas afortunadas que han tenido la oportuni dad de contemplar de noche una playa bioluminiscente dicen que es un espectáculo increíble como pocos en la Tierra. A pesar de que la bioluminiscencia masiva solamente se da en algunas zonas y momentos del año, este fenómeno en el mar está bastante estudiado. Incluso el ejército de Estados Unidos ha realizado investigaciones sobre la utilidad de la bioluminis cencia para detectar submarinos enemigos. La bioluminiscencia se produce cuando la enzima lucife rasa reacciona con el oxígeno y una proteína llamada luciferi na. El proceso es el siguiente: el oxígeno oxida la luciferina con ayuda de la luciferasa y, utilizando la energía acumulada en el ATP (un compuesto químico), producen energía en for ma de luz y agua como subproducto.
¿Qué organismos emiten luz? Hay muchos tipos de organismos bioluminiscentes (es decir, que emiten luz por mecanismos biológicos), tanto marinos co mo terrestres: bacterias, protistas, medusas y ctenóforos, cala mares, gusanos, insectos, moluscos, crustáceos, equinodermos, peces, etc. Sin embargo, los que aquí nos interesan son los que 51
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pertenecen al plancton, es decir, mayoritariamente, algunos protozoos y algas unicelulares (sobre todo dinoflagelados), ciertas medusas y ctenóforos, y algún que otro crustáceo, principalmente copépodos. Por lo que respecta al plancton, el motivo principal de la bioluminiscencia es evitar la depredación. Imaginemos que so mos un copépodo y que de repente notamos la succión de la boca de un pez. Aunque quizás tengamos tiempo de escapar y seamos suficientemente hábiles propulsándonos a gran veloci dad, si además podemos confundir a nuestro depredador emi tiendo un flash lumínico, las probabilidades de fuga serán mu cho mayores. En el caso de organismos terrestres, como los insectos, la luminiscencia sirve para atraer a la pareja. También hay peces abisales que emiten luz para que las presas curiosas se acerquen y acaben en el interior de la boca. En este caso, la luz proviene de bacterias simbiontes, cultiva das en diferentes cavidades del pez. Ciertamente, las bacte rias marinas son un caso curioso. Existen muchos grupos de bacterias simbiontes de organismos superiores, como cefaló podos o peces, que realizan funciones de atracción de presas o de repulsión de depredadores, o incluso sirven para comu nicarse. Sin embargo, también existen bacterias bioluminis centes de vida libre. Hasta hace poco se creía que la bioluminiscencia en bacterias estaba ligada a la concentración de estos organis mos y que era una respuesta a altas densidades de pobla ción. Últimamente, se ha comprobado que la bioluminiscen cia también puede darse en bacterias individuales y que es un mecanismo para atraer a macrodepredadores, especial mente en lugares donde los nutrientes son escasos. Al ser ingeridas, las bacterias, que además son resistentes a la di gestión, encuentran en el interior de su anfitrión un medio más rico y aumentan así sus probabilidades de sobrevivir.
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CAPÍTULO 12
Plancton gelatinoso
Quizás uno de los grupos del plancton más conocido es el de las medusas (aunque poca gente sabe que forma parte de este). Las medusas se agrupan con otros organismos para formar lo que llamamos plancton gelatinoso. En este cajón de sastre podemos encontrar cordados como las apendicularias o salpas, algunos huevos de pez, medusas e incluso algún alga. Aquí nos centraremos en aquellos grupos de metazoos del zooplancton que tienen su estructura corporal constitui da por algún tipo de gelatina. Los principales grupos son apendicularias, pirosomas, salpas, doliólidos, medusas y cte nóforos.
Apendicularias Las apendicularias tienen un tamaño de pocos milímetros, y básicamente tienen forma de renacuajo. Aunque parecen muy simples y poco evolucionados, estos animales, al igual que otros tunicados (salpas, doliólidos y pirosomas), son de los más cercanos a nosotros de los presentes en el plancton evolutivamente hablando (exceptuando, por supuesto, a las larvas de peces). De hecho, son cordados (tienen un notocor dio o cuerda dorsal nerviosa) y con un poco de imaginación se 53
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podría encontrar cierta semejanza entre su aspecto adulto y las primeras fases de un embrión humano. No obstante, lo más sorprendente de estas criaturas no son ellas mismas, sino la “casita” en la que viven. Varias ve ces al día, las apendicularias se construyen una casa gelati nosa que no es ni más ni menos que un aparato de filtración extremadamente eficiente que permite incluso filtrar partí culas de milésimas de milímetro. Las casitas suelen medir menos de un centímetro y las apendicularias que viven den tro, batiendo rítmicamente la cola, crean corrientes de agua para atraer el alimento (protistas de diferentes tipos) y para nadar. Con este sistema son capaces de filtrar varios litros de agua al día.
Salpas y doliólidos Aunque son grupos diferentes, las salpas y los doliólidos (imagen 12) comparten muchas características. Ambos son tunicados, como las apendicularias, filtradores y no son ur ticantes. Tienen aspecto de barrilete más o menos alarga do y se los puede confundir con un pedazo de plástico transparente. Sus tamaños van de los pocos milímetros a algunos centímetros de largo. A menudo los encontramos solos, pero pueden formar colonias de metros de exten sión. Habitan en prácticamente todos los mares y océanos, pero en la Antártida, particularmente las salpas, tienen un papel clave en el ecosistema, consumiendo y empaquetando las algas que proliferan en primavera. Tanto es así que com parten relevancia con el kril, hasta el punto de que se habla de años de salpas o años de kril. La presencia de salpas tiene un papel importante en el flujo de carbono ya que produce paquetes fecales de gran tamaño que sedimentan rápidamente más allá de la zona fótica. Este hecho, unido a su gran capacidad filtradora, ha ce que este grupo sea clave en la bomba biológica marina (capítulo 2). 54
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Pirosomas Son los grupos más difíciles de encontrar en la naturaleza dentro del plancton gelatinoso. Son también tunicados y es tán constituidos por colonias de organismos clónicos de po cos milímetros que unidos por una matriz gelatinosa pueden llegar a formar estructuras que van de los pocos centímetros a cerca de los 20 metros de largo, siempre con forma de manga de viento. Todos los individuos de la colonia cola boran para nadar y buscar alimento. Los podemos encon trar en capas superficiales de mares tropicales, pero también a grandes profundidades. Por si fuera poco, son biolumi niscentes.
Medusas Todo el mundo conoce las medusas, pero pocos saben que son parientes cercanas de los corales. Tanto es así, que muchas especies, durante su ciclo de vida, pasan por una fase de póli po sésil (como en los corales), de la que irán saliendo (estrobi lando) pequeñas medusas (éfiras). Las hay de muchos tipos, formas y colores; incluso una especie de medusa (Cyanea ca pillata o melena de león) se halla entre los animales más gran des del mundo, con tentáculos de 36 metros de longitud. Según su taxonomía, se pueden encontrar cuatro clases: escifozoos, cubozoos, hidrozoos y estaurozoos. Los primeros serían las medusas tal y como las conocemos, con su umbrela y tentáculos. Muchas de ellas pican por la acción de unas célu las urticantes llamadas cnidocistos, que pueden seguir siendo funcionales incluso aunque estén muertas. Los cubozoos, de aspecto cúbico como su nombre indi ca, son pequeños pero muy peligrosos. De hecho, muchas cubomedusas australianas, a pesar de medir pocos centíme tros, pueden ser mortales. En el Mediterráneo hay descrita alguna especie de cubomedusa, pero aunque pican fuerte, no son tan peligrosas como las de Australia. 55
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Por su parte, los hidrozoos son organismos coloniales. Las carabelas portuguesas o las pequeñas medusas de color azul, que muchas veces invaden las playas de las costas, son algunos ejemplos. Uno de los individuos de la colonia adquie re flotabilidad y se convierte en el nectóforo, otros se dedican a funciones reproductivas, y los demás a cazar y digerir pre sas. Forman colonias complejas en las que todo el mundo cum ple una función. La cuarta y última clase, la de los estaurozoos, no es muy frecuente, son de pequeño tamaño y sésiles. La presencia de medusas en las costas del Mediterráneo noroccidental ha sido desde hace tiempo un tema de investiga ción y debate. ¿Cómo saber si un año será o no de medusas? La respuesta no es simple, pues depende de muchos factores. En Cataluña, quizás la medusa más frecuente en verano sea Pelagia noctiluca, con un ciclo de vida sin fase sésil, por lo que puede reproducirse en mar abierto, lejos de la costa. Esto hace pensar que su presencia dependerá de las corrientes y de si las aguas en mar abierto pueden o no llegar a la costa. En la costa catalana, estos intercambios de agua entre mar abierto y costa dependen de un frente de densidad (como una barrera de agua de densi dad diferente) que se forma paralelo a la costa por las corrientes que circulan por allí. Este frente es más o menos fuerte según los aportes de agua dulce de los ríos. Los años con mucha pluviosidad hacen que las diferencias de salinidad a uno y otro lado del frente lo for talezcan e impidan que las medusas lleguen desde mar abierto a las zonas costeras. Por el contrario, los años más secos o con menos agua dulce que llegue al mar hacen que el frente sea débil y que las medusas alcancen las playas. En España, por suerte, las medusas solo representan un problema para el turismo y determinadas actividades acuáti cas. Sin embargo, hay lugares, como los mares de Japón, don de han proliferado especies mucho más preocupantes que afectan a las actividades pesqueras. Las medusas Nomura, que cada vez son más abundantes en dichas aguas, pueden alcanzar más de dos metros de diámetro y hay tantas que a 56
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menudo colapsan las redes de pesca, lo que obliga a lanzar toda la captura de nuevo al mar. Además, las Nomura compi ten con los peces por el alimento, con el zooplancton cuando son pequeñas, y se alimentan de peces cuando son mayores. Un panorama no muy halagüeño, ciertamente.
Ctenóforos Los ctenóforos son similares a las medusas, pero aparte de no picar (o no mucho), tienen otras características que los diferen cian. Para empezar, su locomoción se debe a ocho bandas de láminas (paletas natatorias) a modo de peine en las que se en cuentran unas células ciliadas que baten juntas para desplazarse. Son bioluminiscentes y de formas variadas, sobre todo esférica, con o sin tentáculos, o con forma de cinta. Quizás la especie más conocida sea la Mnemiopsis leidyi, que es invasora hasta el punto de ser capaz de acabar con las pesquerías allí donde se instala. El ejemplo más llamativo está en el mar Negro, donde se introdujo la especie accidental mente alrededor de los años ochenta. En una década, M. leid yi llegó a concentraciones de cerca de 400 individuos por metro cúbico y diezmó las especies de peces locales. Para re mediar el desastre ecológico (y económico) se introdujo otro ctenóforo, Beroe ovata, que depreda sobre M. leidyi. Parece que funcionó, y aunque M. leidyi no se ha erradicado comple tamente del mar Negro, su número está bajo control. El pro blema es que desde hace unos años M. leidyi está presente en el Mediterráneo.
Phronima: un organismo del plancton que llegó a Hollywood Los Phronima no forman parte del plancton gelatinoso, pero su ciclo de vida está estrechamente unido a este. Son peque ños crustáceos pertenecientes al orden de los anfípodos y 57
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tienen una vida bastante curiosa; además, son muy famosos. Su tamaño no sobrepasa los 4 o 5 centímetros, tienen patas largas, unos ojos compuestos bien grandes y son medio trans parentes, con alguna mancha de color rojo. Lo que hace que los Phronima sean únicos es su estrate gia de vida es que nadan por el océano profundo hasta que encuentran una salpa, un doliólido o cualquier otro tunicado planctónico gelatinoso. Una vez localizan alguno que les pa rece apropiado, simplemente se instalan dentro. Figura 6 Detalle de Phronima sp.
Fuente: Modificado a partir de una fotografía de Solvin Zankl.
Equipados con unas terribles garras, los Phronima cortan el interior de sus huéspedes para dejar una estructura de barri lete vacía. Aunque la estructura final poco se asemeja al hués ped original, todavía mantiene algunas células vivas. Luego, navegan por el mar, cual submarino transparente, alimentán dose cuando consiguen una presa adecuada. Su casa les sirve de protección y de depósito de los cerca de 600 huevos que 58
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son capaces de poner. Estos hacen eclosión en esta casa cuna y se desarrollan dentro hasta llegar a la adolescencia, momen to en el que siguen su vida por los océanos. Pero también son famosos. Dicen las malas lenguas que la criatura terrorífica que acabó con casi toda la tripulación de la nave espacial Nostromo (excepto la teniente Ellen Ripley y su gato Jonesy) de la película Alien, de Ridley Scott, estaba inspirada en un Phronima (figura 6).
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CAPÍTULO 13
¿Cómo come el zooplancton?
En la película Viaje alucinante, protagonizada por la icónica Raquel Welch y Stephen Boyd, un científico desertor, que guarda secretos tremendamente importantes en su mente, cae en coma por culpa de un atentado. Para salvarlo, es operado por el personal de un submarino miniaturizado hasta el tamaño de poco más que una célula sanguínea que se introduce en su cuerpo. Dicho submarino está propulsa do por una hélice, como ocurre con la mayoría de vehículos acuáticos. La realidad es que un submarino de ese tamaño no avanzaría ni un par de milímetros propulsado por una hélice y la razón es un número mágico llamado número de Reynolds. El número de Reynolds es un concepto matemático que separa fluidos con regímenes laminares de los turbulen tos; en otras palabras, describe la relación entre fuerzas vis cosas e inerciales. Las partículas pequeñas tienen un nú mero de Reynolds bajo y están moviéndose en el mundo viscoso, donde el agua adquiere una densidad similar a la miel o la melaza. Las partículas grandes tienen números al tos, que corresponden al mundo inercial, el que todos cono cemos, y donde el agua es fluida y nos resbala entre los de dos. ¿Qué significa esto? Que al submarino de la película (con un número de Reynolds bajo) de poco le serviría una 60
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hélice para avanzar, pues esta giraría y giraría sin ir a ningu na parte. Para moverse necesitaría otros mecanismos, como un flagelo o miles de cilios. A veces, con fijarse en la natura leza es suficiente. Todo esto lleva a pensar que dentro del zooplancton se encuentran organismos que viven en el mundo viscoso (por ejemplo, los protozoos) y otros en el inercial (salpas, medu sas, etc.), o incluso algunos que están a caballo entre los dos mundos, como los copépodos, y a los que estar en una u otra situación les marcará las diferentes estrategias de ali mentación.
Presa mía, ¿dónde estás? Antes de entrar a explicar cómo come el zooplancton, me gustaría mencionar un pequeño detalle que comparten to dos los integrantes del zooplancton en cuanto a su alimenta ción. Todos deben conseguir su comida en un medio extre madamente diluido. Por ejemplo, para comerse un ciliado (el equivalente en tamaño a una manzana para el ser huma no y que tiene una abundancia de más o menos un indivi duo por mililitro en las costas), un copépodo tiene que esca near 1.000 mm3 de agua. Parece poco, pero si pensamos que un copépodo no mide mucho más que un milímetro signifi ca que debe escanear y recorrer aproximadamente 10 veces su longitud (5 veces si se encuentra justo en el centro) en cualquier dirección. Imaginemos por un momento que para comer una man zana hubiera que buscar en una esfera de aproximadamente 10 o 20 metros de diámetro para encontrarla. Puede parecer fácil. Ahora repitamos el ejercicio con los ojos cerrados (en este punto hay que recordar que los copépodos no tienen de sarrollado el sentido de la vista). Seguramente todos pasaría mos mucha hambre. Por suerte, tanto los copépodos como otros integrantes del zooplancton tienen diferentes mecanis mos para detectar y/o atraer a sus presas. 61
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Mecanismos de alimentación del zooplancton Alimentación por difusión de solutos inorgánicos u orgánicos Muchos miembros del zooplancton unicelular, sobre todo los mixótrofos, pueden alimentarse como las algas, haciendo en trar por difusión nutrientes disueltos en la célula. La alimen tación por difusión suele ir ligada, aunque no es condición necesaria, a la motilidad, para romper gradientes y evitar que los solutos se agoten en torno a la célula. La mayoría de mixó trofos pueden incorporar solutos a través de su membrana y comer presas vivas a la vez. Captura de presas al acecho de forma pasiva Medusas, ctenóforos y algunos protozoos, como radiolarios y foraminíferos, se mantienen a la deriva, al acecho hasta to parse con alguna presa. Normalmente, este tipo de alimen tación está acompañada de estructuras tóxicas encargadas de inmovilizar a las presas y facilitar la atracción con algún otro mecanismo de captura, como pseudópodos pegajosos o similar. Un caso particular es el de algunos pterópodos (pe queños caracoles planctónicos) que, de forma parecida a las arañas, secretan redes de moco adhesivas para atrapar más presas. Captura de presas al acecho de forma activa Algunas especies de ciliados, como Didinium nasutum o Me sodinium rubrum, muchos copépodos como las omnipresen tes Oithona spp., y también quetognatos, entre otros, forman parte de este grupo de organismos. Todos comparten un me canismo de captura similar al de los grandes felinos de la sa bana o la selva: esperan al acecho hasta detectar una presa y se lanzan encima de ella. Pero la diferencia entre leones y zoo plancton (aparte del tamaño y el pelo) es que los primeros 62
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basan la detección cercana del alimento en la vista y los se gundos tienen estructuras mecanosensibles que los orientan hacia la presa. Sin embargo, a largas distancias también cier tos receptores químicos (similares a los olfativos de los gran des depredadores terrestres) pueden orientarlos en qué direc ción conviene desplazarse. Corrientes de alimentación y alimentación en modo crucero Apendicularias, salpas y doliólidos, al igual que cladóceros y algunos coanoflagelados, crean corrientes de alimentación arrastrando células pequeñas de fitoplancton y bacterias hacia estructuras filtradoras muy eficientes. Muchos crustáceos, co mo cirrípedos, algunos copépodos calanoides y el kril, tam bién crean corrientes de alimentación para atraer a sus presas y lo hacen sin que estas corrientes impliquen un mecanismo de desplazamiento. Por el contrario, otras especies de copé podos y protozoos también crean corrientes de alimentación, pero las utilizan a su vez para desplazarse (alimentación en crucero). El caso particular de los copépodos es curioso, ya que hasta principios de los ochenta se creía que eran filtradores. Ahora sabemos que son suspensívoros y que manipulan las presas una a una o en pequeños grupos de forma activa. Fue el profesor Alcaraz y sus colaboradores los que, en 1980, des cribieron por primera vez el mecanismo por el que los copé podos atraen, manipulan e, incluso, prueban y rechazan algu nas partículas capturadas. Todo esto lo hacen con la ayuda de apéndices bucales llamados maxilípedos. Las primeras filma ciones del mecanismo se hicieron con un Eucalanus crassus pegado por el tórax a un pelo de perro (la mascota de un miembro del grupo) con pegamento. Como se puede apreciar, los mecanismos por los que el zooplancton detecta y captura otros organismos pueden ser muy diversos y no son particulares de ningún grupo en con creto. Las convergencias evolutivas hacia uno u otro mecanis mo son frecuentes. 63
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CAPÍTULO 14
Holoplancton y meroplancton: dos nombres extraños para describir animales cotidianos
Los biólogos tenemos mucha tendencia a utilizar raíces grie gas o latinas al escoger nombre para una nueva especie. Esto lleva a casos muy curiosos y extraños, como los del holoplanc ton y el meroplancton. En el capítulo 1 ya se explicó lo que es el plancton, pero ¿qué quieren decir los prefijos holo y mero? Ambos proceden del griego; el primero significa ‘completo’ y el segundo ‘parte de’, lo cual no quiere decir que unos sean animales enteros y los otros solo fracciones de estos, quiere decir que un organis mo del holoplancton pasa todo su ciclo de vida en el plancton y los meroplanctónicos solamente una parte de él. A muchos organismos holoplanctónicos los conocemos de capítulos anteriores: copépodos de vida libre, cladóceros, protozoos, algunas especies de medusas (como Pelagia nocti luca), salpas, etc. En el caso del meroplancton, encontramos muchos organismos de esta clase (imágenes 13 y 14) en el mer cado, e incluso en la playa. Estrellas de mar, erizos, cangrejos y caracoles marinos tie nen fases larvarias en el plancton. Algunas de sus larvas son muy extrañas y no recuerdan ni de lejos a formas adultas. Otros tienen un parecido más cercano entre adultos y larvas. Por ejemplo, muchas especies de peces pasan parte de su vida lar varia en el plancton. La mayoría de medusas se reproducen estrobilando desde fases de pólipos sésiles bentónicas. Incluso algunos protistas, 64
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como muchos dinoflagelados que producen proliferaciones algales nocivas, pueden enquistarse y pasar parte de su ciclo vital en el sedimento, fuera del plancton. Un caso muy curio so, y que merece mención especial, es el de los peces planos, como rodaballos y lenguados.
Cuando los ojos no se quedan en su sitio: el caso peculiar del lenguado y otros peces planos Los peces planos, además de formar parte del meroplancton en sus fases larvarias, tienen un desarrollo peculiar y sorpren dente (imagen 15). Estos peces normalmente descansan en el fondo del mar y, por ello, han desarrollado una adaptación anatómica: tener los dos ojos en el mismo lado de la cara. Así, pueden percibir con tres dimensiones, y con todo tipo de de talle, todo lo que hay sobre ellos; supongo que también sería muy desagradable tener un ojo mirando hacia el fondo y lleno de arena todo el tiempo. No obstante, las larvas jóvenes de peces planos tienen un ojo a cada lado de la cara. Esto se debe a que son planctónicas y que necesitan una visión en 3D de lo que está delante de ellas y en los laterales. Durante el desarrollo larvario, un ojo migra de un lado de la cara al otro. Cuando ambos ojos están al mis mo lado de la cara, los peces, aunque sean pequeños, adoptan un comportamiento bentónico.
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CAPÍTULO 15
El calentamiento global, el océano y el plancton
Hoy en día es innegable que la Tierra se está calentando a un ritmo superior al que le tocaría por causas puramente natura les. Tanto es así, que estamos en alerta por emergencia cli mática. Desde el punto de vista antropogénico, es decir, pu ramente humano, podría pensarse que no pasa nada si la temperatura sube un par de grados. Nada más lejos de la rea lidad. Las consecuencias de una subida en la temperatura me dia del planeta, aunque sea pequeña, pueden ser catastróficas para nuestro estilo de vida actual. Sequías extremas, olas de calor, episodios tormentosos más frecuentes y violentos (re cordemos la borrasca Gloria1 en enero de 2020), lluvias to rrenciales, subidas del nivel del mar, cambios en la distribu ción de especies, mortalidades masivas de algunos animales o plantas (estas no pueden escaparse), etc. ¿Hay solución? La respuesta desapasionada y corta es que no; sin embargo, lo que sí podemos hacer es reducir la veloci dad de escalada de la temperatura. En el Acuerdo de París, firmado en 2016 por la mayoría de países de Naciones Unidas (desgraciadamente algunos muy contaminantes se negaron a hacerlo), los países suscritos a dicho acuerdo se comprometie ron a reducir en un porcentaje determinado las emisiones de 1. Véase, para más información, https://es.wikipedia.org/wiki/Borrasca_Gloria.
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CO2, gas responsable, entre otros, del calentamiento global. Con este gesto se pretendía amortiguar la subida de la tempe ratura en el planeta. No obstante, parece que pocos países es tán cumpliendo el acuerdo y que la temperatura sigue subien do. Pensemos que solo durante la pandemia de la covid-19, en 2020, cuando la economía, el transporte y la industria se re dujeron a niveles sin precedentes en la era moderna, se logró la bajada anual de emisiones pactada como necesaria en París. Debemos prepararnos, pues, para lo peor. Es importante puntualizar que el clima de la Tierra no se puede entender sin el océano y viceversa. El agua almacena calor mucho mejor que la tierra, liberándolo más lentamente, lo que genera las brisas marinas diarias, entre otros fenómenos climáticos. Los gradientes de temperaturas entre los polos y el ecuador son el motor de la circulación de agua a escala plane taria que transporta calor (energía) y nutrientes por todo el planeta (circulación oceánica). Sin embargo, esta circulación puede verse afectada por las variaciones en la temperatura y la circulación atmosférica. Por ejemplo, el deshielo periódico de la placa ártica en primavera hace que el agua fría resultante se hunda cerca de la costa este de Groenlandia, generando un desplazamiento de masas de agua que alimenta la corriente del Golfo y ayuda a mover toda la circulación oceánica. En el caso bastante probable de que el incremento de la temperatura global redujera considerablemente la superficie del casquete polar, el agua fría producida por el deshielo en primavera podría no ser suficiente para activar dicha corrien te. Las consecuencias climáticas de un fenómeno de esta en vergadura son muy difíciles de predecir. Quizás no llegaría mos a los extremos de la película El día de mañana, donde Estados Unidos se congela en horas, pero es seguro que su reducción o colapso futuros provocarían importantes impac tos climatológicos. Otras alteraciones en el clima también podrían afectar a la periodicidad y la intensidad de los fenómenos de aflora miento, con serias consecuencias sobre las grandes pesque rías del planeta y en general en la productividad de todo el 67
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ecosistema marino. El calentamiento de los océanos puede comportar variaciones en la dirección e intensidad de las co rrientes y afectar a la distribución de especies marinas. En el capítulo 4 ya hablábamos de fenómenos como el de El Niño, que dependen directamente de las condiciones climáticas y controlan el afloramiento de nutrientes y, por tanto, las pes querías de la costa oeste del continente sudamericano. A escalas más locales, la invasión de especies nuevas (proceso ayudado, en ocasiones, por el transporte de organis mos en el agua de lastre de barcos o por el intercambio de especies en acuicultura), el aumento de proliferaciones de al gas tóxicas (también relacionadas a veces con otros impactos antropogénicos) o el aumento de zonas anóxicas en mares y océanos son una pequeña muestra de los escenarios que nos aguardan en un futuro inmediato. No todo está perdido, no obstante. Los organismos tie nen cierta plasticidad y se adaptan a los cambios de tempera turas, sobre todo si son graduales. De hecho, en el laboratorio se ha demostrado que tanto las algas como los copépodos (y seguramente también los protozoos), después de un periodo largo (de cerca de un año) de adaptación genética a tempera turas más elevadas, terminan regulando sus tasas metabólicas y compensan los efectos de la temperatura. Si, por ejemplo, exponemos un alga a una temperatura 5 ºC por encima de aquella en la que vive normalmente, su tasa de respiración su perará su tasa de fotosíntesis. Esto se debe a que la respiración es más sensible a los cambios térmicos que la fotosíntesis. En ciencia, la velocidad a la que un proceso o tasa metabólica res ponde a la temperatura se denomina Q10 (no confundir con la coenzima Q10). Cada actividad metabólica en cualquier espe cie tiene asociada una Q10, que se define como el incremento de dicha tasa al subir 10 ºC la temperatura. Así pues, la Q10 de la respiración es mayor que la de la fotosíntesis. Sin embargo, después de muchas generaciones en las nuevas condiciones, ambas tasas van regresando a su equilibrio original. Entonces, ¿por qué nos preocupamos tanto? El proble ma es que, durante este proceso de adaptación, que puede 68
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durar meses o años, la especie en cuestión está en desequili brio metabólico y no es competitiva frente a otras especies mejor adaptadas. Un ejemplo claro es el desplazamiento del copépodo Calanus finmarchicus (de aguas frías) por Calanus helgolandicus (de aguas más templadas) en el mar del Norte. La primera especie es muy prolífica y nutritiva, y gracias a ella se mantiene toda la pesquería de bacalao de la zona. Sin embargo, parece que C. helgolandicus no se reproduce tan rá pidamente y no alcanza para mantener las poblaciones de ba calao, con lo que el colapso de estas pesquerías tan importan tes sería inminente. En el Mediterráneo encontramos un caso similar. Sea por un cambio de especies en el plancton o por una peor ca lidad nutritiva del mismo asociada a la temperatura, cada vez hay menos sardina y anchoa, y ambas tienen menos grasas nutritivas. La sardina, en especial, está bastante amenazada en las costas españolas. Obviamente, a este proceso debemos añadir el impacto de la sobrepesca, con la que es cada vez más difícil que dicha especie se recupere si no se hace nada por evitar su colapso. Más difícil lo tienen las especies que viven en sistemas tropicales, ya en el límite de sus capacidades tér micas. ¿Podrán tolerar los animales y plantas de estos ecosis temas una subida de temperatura como la prevista al final de la centuria? Es difícil de predecir, pero todo apunta a que muchas se quedarán por el camino. Con todo, es cierto que el océano tiene sus mecanismos para amortiguar determinadas alteraciones climáticas y con servar su estabilidad a través de procesos de retroalimen tación bastante complejos. Un ejemplo es la capacidad del océano de secuestrar CO2 mediante la ayuda de las microal gas, reduciendo en este proceso el efecto invernadero y favo reciendo una disminución de la temperatura (capítulo 2). Sin embargo, no pensemos que este proceso no tiene un coste: el aumento de la concentración (presión parcial) de CO2 en el océano para equilibrar la atmósfera conlleva la acidificación (disminución de pH) del medio marino, que ya está afectando a los seres con esqueletos calcáreos, como moluscos, corales, 69
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etc., y puede tener consecuencias todavía impredecibles. La in teracción del océano en el ciclo del azufre mediante el plancton también puede ocasionar un retorno positivo (disminución) en la temperatura planetaria, pero todavía estamos en las prime ras fases para entender este mecanismo. En resumen, todo está conectado. El plancton depende del clima, y con su acción ayuda a regularlo. Todo tiene su equilibrio, establecido de manera dinámica durante miles de años de evolución. No obstante, lo que ha llevado tanto tiempo no puede cambiar en pocos años, tal y como estamos forzando con nuestra actividad diaria. ¿Cómo será, pues, el plancton del futuro? Nadie lo sabe. Hay científicos que mantienen la hipó tesis de un océano futuro dominado por depredadores gelati nosos como las medusas. No sabemos si esto será “bueno” o “malo” para la especie humana o para el ecosistema, pero lo que es cierto es que, si no hacemos nada para paliar los efectos climáticos, el futuro que encontremos será el que nos hemos merecido.
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CAPÍTULO 16
Plástico: plancton eres y en plancton te convertirás
El plástico (del griego plastikós, ‘que se puede moldear’) es un término que incluye gran variedad de compuestos de origen y composición química diferente. Muchos plásticos se produ cen a partir de derivados del petróleo, que tiene su origen en el plancton que habitaba el planeta hace millones de años.
¿Es tan malo el plástico como quieren hacernos creer? La verdad es que el plástico no tiene la culpa de ser quien es y, de hecho, es uno de los inventos más revolucionarios de los últimos siglos. Lo que sí que es nocivo es su empleo abusivo e irracional. La mayoría de plásticos están hechos para durar, y nosotros les damos un único uso. Y lo peor es que en mu chos casos, una vez utilizados, acaban donde las llaves de la canción infantil: en el fondo del mar. En el mar, los plásticos comienzan un proceso de de gradación, normalmente bastante lento, dependiendo de su composición química y de las condiciones ambientales. Por ejemplo, una botella de plástico puede tardar unos 500 años en degradarse completamente. Aun así, desde 1860, cuando se produjo el primer plástico (una bola de billar, por cierto), hasta la fecha, muchos de los envases y materiales plásticos que han 71
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ido a parar al mar se han empezado a descomponer en peque ñas partículas (microplásticos) de pocas micras (milésimas de milímetro) que ahora se mantienen en suspensión en la colum na de agua en mayor o menor concentración, o bien han ido a parar a los sedimentos. También nuestra vida cotidiana genera muchas fibras y micropartículas de plástico. Por ejemplo, en cada ciclo de una lavadora se desprenden más de 700.000 partículas que segu ramente acabarán en su inmensa mayoría en el mar, ya que son muy difíciles de eliminar por las plantas depuradoras. Además, muchos cosméticos todavía llevan microplásticos en su fórmula. Trozos microscópicos de neumáticos que se des prenden al circular, subproductos de la actividad industrial, etc., son algunos ejemplos de los múltiples orígenes de los microplásticos del mar.
¿Por qué son considerados peligrosos los microplásticos? El mayor problema de los microplásticos es que acaban en trando en las redes tróficas marinas y de aguas continentales a través del plancton o de los peces u otros organismos. Esto ocurre porque estas partículas están dentro del rango de ta maños del alimento tanto del plancton como de los peces. Por ejemplo, el 60% de las sardinas y anchoas que se consumen en España llevan incorporado en su tracto digestivo algún pe dazo de plástico (no hay que alarmarse, seguramente ingeri mos más plástico cada vez que entramos en un coche nuevo, hecho de plástico en su interior, que en una “sardinada” ve raniega). De hecho, se estima que ingerimos unos 5 gramos de plástico por semana, más o menos el equivalente a una galleta. Al plancton le ocurre lo mismo que a las sardinas, a veces confunden los microplásticos con presas y los ingieren. Expe rimentos de laboratorio demuestran que tanto copépodos co mo protozoos consumen plásticos cuando estos se encuentran 72
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en concentraciones muy elevadas. Sin embargo, hoy en día las concentraciones reales que encontramos de estas partículas en el mar son todavía bastante bajas, por lo que el problema no parece grave. Lo que ocurre es que, si pensamos que cada año vertimos al mar unos 8 millones de toneladas de plástico, es decir, unas 500 torres Eiffel, uno puede empezar a pensar que en un futuro no muy lejano la concentración de micro plásticos en el agua puede llegar a representar un problema incluso para el plancton.
¿Son nocivos? Normalmente, estas partículas, al ingerirse, pasan a través de los tractos digestivos de los organismos y producen como mucho algo de estreñimiento. Sin embargo, algunos de los productos para producir los plásticos (plastificantes, retar dantes de llama y otros aditivos) son tóxicos, y determinados plásticos, además, tienen afinidad por ciertos compuestos con taminantes (como los hidrocarburos) y los acumulan. El grado de toxicidad de los microplásticos se está estu diando en experimentos de laboratorio, pero sería necesaria una aproximación de campo, con técnicas analíticas mucho más finas que las actuales para evaluar correctamente si nos enfrentamos a un peligro real y cuál es el grado. En resumen, si se utiliza plástico, es necesario reutilizarlo y al terminar su vida útil reciclarlo correctamente. Es respon sabilidad de todos que el mar no termine siendo un mar de plástico.
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CAPÍTULO 17
¿Por qué no hay insectos en el mar?
Seguro que los especialistas del tema estarán pensando que sí que hay insectos en el mar, y ciertamente existen varias espe cies de zapateros (Halobates spp.) que viven sobre la superfi cie del océano, y algunos insectos en zonas intersticiales de playas, pero son muy poco frecuentes y no se adentran en las profundidades marinas. Comparada con la riqueza y la abun dancia de insectos en tierra firme, sorprende que no los haya prácticamente ninguno en el mar. Las razones pueden ser di versas y teorías no faltan. Para empezar, el sistema respiratorio de los insectos es aéreo y no permite el intercambio de gases en el agua. Sin embargo, este inconveniente lo han solucionado algunos es carabajos o fases larvarias de libélulas y mosquitos, por citar algunos ejemplos, que viven en lagos y ríos. Asimismo, se ha especulado con que los insectos, al ser básicamente aéreos, no tendrían la capacidad de migrar a zonas profundas del océano durante el día para evitar la depredación, como la mayoría de grupos de tamaño similar en el mar. También están las razones evolutivas. Se cree que los in sectos evolucionaron a partir de los crustáceos, hace más de 400 millones de años, y que su evolución está muy ligada a la de las plantas. Por ejemplo, grupos alados, como las maripo sas, escarabajos y abejas, tienen una evolución paralela a la de 74
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la aparición de las flores. En el mar hay pocas plantas con flores, lo que explicaría la ausencia de buena parte de los gru pos de insectos. Para finalizar, es importante considerar no solo al grupo en sí, sino sus funciones en el ecosistema. Los insectos son herbívoros, parásitos, descomponedores, etc. Estas funciones en el mar las desarrollan, entre otros, un grupo de pequeños crustáceos: los copépodos. Los copépodos son grandes herbívoros, actúan junto con gusanos y otros organismos como descomponedores y muchos son parásitos de peces, moluscos y otros animales marinos. Desarrollan sus funciones con una meticulosidad y eficiencia exquisitas y carecen de rival en abundancia o bio masa dentro del mundo de los metazoos marinos. El origen evolutivo de los copépodos es todavía un tema de debate, ya que hay muy pocos fósiles de copépodos, pero evidencias recientes indican que este se encontraría en el Cámbrico, hace unos 500 millones de años. Es muy difícil, pues, que un grupo como los insectos que se expandieron por el suelo volviera al mar milenios después y tomara el nicho ecológico de los copépodos, que ya estaban bien asentados, aunque cosas más raras se han visto (ballenas, focas, tortugas marinas, etc.). Bien mirado, dado el éxito evolutivo de los copépodos, quizás deberíamos reformular la pregunta del título de este capítulo como ¿por qué no hay copépodos en tierra firme?
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CAPÍTULO 18
Un muestreo del plancton
Ya que el plancton está compuesto por organismos de tama ños diferentes, desde virus de aproximadamente 0,00001 mm a las grandes medusas que pueden pasar del metro de longitud, es lógico pensar que deben existir diferentes sistemas para muestrearlo según el tamaño del grupo que interese. A grandes rasgos, se pueden separar los métodos de muestreo o captura en dos tipos: los enfocados a organismos unicelulares de pequeño tamaño y los que se utilizan para organismos más grandes, como el zooplancton pluricelular.
Instrumentos de recolección de plancton unicelular o de pequeño tamaño Este tipo de plancton, que incluye virus, bacterias, algas y protozoos, suele atraparse junto con el agua que los rodea. Para tal objeto, existen aparatos más o menos sofisticados, des de un simple cubo a las botellas hidrográficas (imagen 16) que permiten capturarlo a profundidades determinadas. Una botella hidrográfica no es más que un cilindro, nor malmente de PVC o metacrilato, con dos tapas herméticas que pueden cerrarse cuando se alcance la profundidad desea da. El diseño de botella hidrográfica más empleado se llama 76
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Niskin, por Shale Niskin, que las inventó en 1966, pero hay otras como las Nansen, las Van Dorn (imagen 16A), etc. Nor malmente, estas botellas se instalan en estructuras llamadas roseta (imagen 16B), en torno a unos aparatos que permiten medir en tiempo real la profundidad, la temperatura y salini dad del agua, así como la fluorescencia que emiten las algas que allí habitan. Este conjunto de aparatos recibe el nombre de CTD (sigla inglesa de conductividad, temperatura y pro fundidad) y son imprescindibles en cualquier campaña ocea nográfica. Puede también recolectarse el agua de mar con los or ganismos que la acompañan con bombas de succión, que se sumergen a la profundidad que interese. Todos estos siste mas solo sirven para muestrear las criaturas más diminutas del plancton. Copépodos, larvas de peces o grandes crustá ceos estarían mal representados, pues su abundancia es pe queña y suelen escaparse cuando detectan la botella, la bomba o el cubo.
Instrumentos de pesca de zooplancton de gran tamaño Los mecanismos de captura del zooplancton de gran tamaño no difieren mucho de los que se usan para pescar peces, de ahí su uso en el título del apartado. Para empezar, el método más utilizado son las redes de plancton (imagen 17), que son normalmente cónicas y constan de un anclaje donde se sujeta la parte ancha de la red y al que se ata el cabo (en el mar no hay cuerdas, ¡todo son cabos!) que la conectará al barco, la red propiamente dicha, y una zona final (cubilete), más estre cha, donde se recolectan los organismos. Dependiendo de cuál sea el grupo objetivo, las redes se rán más anchas o más estrechas, más largas o más cortas, y tendrán un poro de malla de mayor o menor diámetro. Para que nos hagamos una idea, redes con mallas de 20 µm (0,02 mm) permiten capturar fitoplancton grande y microzooplancton, 77
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las de 200 µm (0,2 mm) estarían indicadas para copépodos adultos y similares, y las de 0,5 a algunos milímetros de diá metro servirían para kril, larvas de peces, etc. Las pescas se pueden hacer en vertical, horizontal u oblicuas, según intere se y dependiendo del tipo de red. La estructura simple que he descrito es la más habitual y corresponde a redes como la Juday Bogorov, la WP2 (imagen 17A), los Bongos (imagen 17B), etc., pero hay redes más so fisticadas y mecanizadas, por ejemplo, la Bioness o la LHPR (imagen 17C). Estas redes complejas permiten realizar pescas con diferentes tamaños de mallas a la vez, pescar en estratos de profundidades particulares y, al mismo tiempo, proporcionan un registro de la profundidad y parámetros fisicoquímicos del agua. También hay aparatos que incorporan cámaras que cap tan imágenes o vídeos de todo lo que entra en su campo de visión, pero, por supuesto, no capturan a los organismos. Existen determinados grupos del plancton que, debido a su fragilidad, son muy difíciles de capturar enteros con una red. Este sería el caso del plancton gelatinoso. Si queremos obtener especímenes vivos e intactos de determinadas espe cies de plancton gelatinoso, no nos queda más remedio que mojarnos y cogerlos de su medio uno por uno y con mucho cuidado.
Preservación de las muestras Al igual que los utensilios de captura difieren en función del grupo a estudiar, el procesado de las muestras dependerá del grupo. Por lo general, las muestras se pueden observar en vivo, o preservarlas para estudios posteriores. La preservación puede ser con reactivos químicos, como el formaldehído o el lugol (básicamente una tintura de yodo modificada), por con gelación a -20 o -80 ºC (dependiendo de los análisis que quera mos hacer), por filtración y secado o filtración y extracción de pigmentos en acetona, etanol, etc. En ocasiones, también se ne cesitan combinaciones de varias de las técnicas mencionadas, 78
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tales como la fijación, filtración de la muestra y posterior con gelación. Esta última técnica se utiliza cuando se quieren ob servar organismos unicelulares muy pequeños en un micros copio de epifluorescencia.
Análisis de las muestras Si lo que se desea es ver y clasificar el plancton, lo más prác tico es emplear lupas estereoscópicas o microscopios. No obs tante, existen máquinas especiales que permiten procesar las muestras a mucha mayor velocidad, eso sí, perdiendo capaci dad de discriminación en comparación con un buen especialis ta humano. Por ejemplo, para bacterias y algas de pequeño ta maño se puede acudir al citómetro de flujo; para algas más grandes y microzooplancton al FlowCam, y para zooplancton de mayor tamaño al Zooscan. Todos estos aparatos comparten el mismo principio: la muestra pasa por un tubo o se coloca en una placa, se estimu la por una fuente de iluminación (láser o luz normal) y la emi sión de fotones o imágenes se captura por medio de cámaras de vídeo o fotografía especiales. A menudo, estas imágenes o emisiones lumínicas se procesan por complejos programas in formáticos para llegar a una estimación de abundancias y una posible clasificación básica de lo que existe en el agua. Últimamente, están ganado importancia las nuevas téc nicas de análisis bioquímico y molecular de las muestras. Estas son muy prometedoras, ya que dan una idea de la di versidad de especies y de los procesos fisiológicos domi nantes, aunque todavía estamos lejos de que sirvan para proporcionar abundancias reales de todas las especies que componen el complejo grupo del plancton, pero en el caso de los más pequeños (como virus, bacterias y microalgas) abren nuestros ojos a una diversidad hasta hace poco desco nocida y permiten una comprensión más profunda sobre la composición, interacciones y funciones de dichos grupos en el ecosistema. 79
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CAPÍTULO 19
El caso particular de la investigación en zooplancton marino
Al pensar en un biólogo marino la imaginación viaja hasta un personaje del tipo Jacques Cousteau buceando en arrecifes de coral paradisíacos, investigando con tiburones u observando ce táceos en alta mar. Sin embargo, muchos biólogos marinos (la mayoría) no se dedican a estas actividades y pasan buena parte de su tiempo encerrados en un laboratorio o en un despacho.
Los proyectos de investigación España, como otros muchos países, basa la ciencia en la habi lidad de los investigadores para captar fondos, sea de origen nacional o extranjero, para así poder desarrollar proyectos de investigación. Esto significa que cada vez que surge una nue va incógnita que investigar hay que esperar a que se abra una convocatoria de proyectos (normalmente una vez al año) y presentar una propuesta, que evaluaran revisores anónimos (la probabilidad de éxito varía mucho de país a país, en España es del 30-50%, más bajo para proyectos de la Unión Europea). Si la propuesta tiene éxito y consigue la financiación suficiente, se dispondrá de tres o cuatro años para trabajar en la misma. En el caso de un proyecto experimental sobre 80
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zooplancton, esto significa que hay que darse prisa para obte ner los organismos sobre los que se trabajará, bien yendo al mar a pescarlos o estableciendo cultivos de laboratorio.
Muestreo de campo, desde mojarse los pies en la playa a las grandes campañas oceanográficas Los biólogos marinos tienen los mares y océanos como fuen te de estudio e inspiración. Por eso, es habitual que de vez en cuando vayan a tomar muestras al mar. Dependiendo del objetivo del estudio, las muestras pueden recogerse en la playa y llenar unos tubos con agua de mar, sumergirse en las profundidades con el equipo de buceo, coger una barca y muestrear las aguas costeras o participar en una gran cam paña (crucero) oceanográfica. Esta última opción es a me nudo la más atractiva vista desde fuera. Y es que navegar por el océano siempre ha estado presente en los sueños más arraigados de nuestra especie. Sin embargo, el trabajo en una campaña oceanográfica puede llegar a ser muy duro. A menudo son muchas horas seguidas sin descanso, inmersos en una rutina que se repite inexorablemente todos los días, pasando frío o calor según el clima, y sujetos a las condicio nes del mar, que pueden llegar a imposibilitar el trabajo por completo. En cualquier caso, un biólogo marino dedicado al estu dio del zooplancton suele repartir sus actividades en el barco entre laboratorio y muestreos en cubierta con diferentes artes de pesca (redes adaptadas a pescar plancton), cogiendo agua con botellas hidrográficas o ayudando en tareas de muestreo común. En el laboratorio es cuando comienza el “trabajo de licado”. Con la ayuda de una lupa binocular, y con mucho cuidado de no estropearlos, hay que separar uno por uno, y por especie, aquellos grupos de zooplancton más abundantes, introducirlos vivos, con mucha delicadeza, en botellas de di ferentes volúmenes, donde se toman las medidas que corres pondan al estudio que interese en ese momento. 81
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Experimentación con cultivos de laboratorio La alternativa a las campañas oceanográficas, y otros mues treos de campo, es trabajar con organismos de laboratorio. Cuando se experimenta con especies cultivadas, normal mente se va más sobre seguro. Una ventaja importante es que no hay que depender de lo que hay en el mar según la época del año. Sin embargo, el mayor inconveniente es que la mayo ría de organismos del plancton no se han podido cultivar has ta la fecha. Además de poder trabajar solo con unas cuantas especies, mantenerlas en cultivo por periodos largos requiere mucho esfuerzo, suerte y paciencia. Imaginemos, por ejem plo, la complejidad de mantener cultivos que necesitan cui dado prácticamente diario durante la crisis de la covid-19, cuando el acceso a los centros de investigación era muy restringido. Desgraciadamente, a pesar de todos los cuida dos, los accidentes son frecuentes y, a menudo sin razón aparente, los cultivos mueren.
Los experimentos Una vez que se tienen los organismos que se quieren inves tigar empiezan los experimentos. Imaginemos que se quie re estimar cómo los estrógenos afectan a los copépodos. La pregunta es relevante ya que estas hormonas sexuales femeninas presentes, por ejemplo, en las píldoras anti conceptivas circulan por el alcantarillado y van a parar al mar, ya que no pueden ser tratadas adecuadamente ni eli minadas en las instalaciones depuradoras. Además, sabe mos que estas sustancias tienen efectos sobre la reproduc ción de los peces, pero nada se sabe sobre sus efectos en el plancton. Antes de iniciar el estudio es indispensable haber revisa do toda la literatura al respecto para asegurarse de que no haya ningún estudio previo que haya contestado a la hipótesis que planteamos. El siguiente paso será reflexionar sobre el diseño 82
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experimental para tener resultados estadísticamente robustos y responder con veracidad a las preguntas planteadas. El experimento se llevará a cabo con varias concentra ciones de estrógenos, incluyendo las que pueden encontrarse en el mar (normalmente bajas) y otras varias veces más altas, para estar seguros de si dicha sustancia tiene o no un efecto sobre el organismo a dosis superiores. Las variables que se quieren medir serán la ingestión y la producción de huevos. Para realizar los experimentos, se preparan botellas en grupos de cuatro con la especie diana que se ha escogido y sus presas. En cada grupo se pondrá una de las concentracio nes de estrógenos (experimentales), dejando uno de los gru pos, que servirá de control, sin dicha hormona. Como una variable a estimar es la tasa de ingestión, también se pondrán grupos de botellas con presas solas, con y sin estrógenos. Todo el proceso requiere mucho cuidado porque son orga nismos muy delicados. Se toman muestras iniciales y se ponen todas las botellas a incubar en condiciones controladas de luz y temperatura. Pasadas 24 horas, se filtran las botellas, se recogen los copé podos, se cuentan los huevos que han producido y se mide lo que han comido. Los datos obtenidos se introducen en el or denador para realizar cálculos matemáticos, aplicar un test de significación estadística y obtener así los resultados. Para seguir un buen protocolo científico, el experimento debe repetirse para ver si los resultados son consistentes.
La publicación de los resultados Si todo ha salido bien, no ha habido botellas con resultados dispares ni accidentes y los datos tienen sentido, el siguiente paso será escribir un artículo investigador. Los artículos per miten valorar el trabajo de un científico (además de su ca pacidad para obtener fondos a través de proyectos de in vestigación). Escribir un artículo no es sencillo, pero es la única manera de que los resultados circulen por la comunidad 83
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científica, aportando así nuevos conocimientos que puedan tener algún impacto y utilidad. Un artículo estándar se escribe en inglés y consta de un resumen, una introducción donde se expone el problema a tratar y sus antecedentes, un material y los métodos detalla dos, una explicación de los resultados y una discusión sobre la relevancia y usos de lo que se ha encontrado. Es un trabajo que normalmente requiere semanas o incluso meses de dedi cación. Una vez finalizado el artículo se envía a una revista de reconocimiento internacional donde será evaluado por el edi tor y luego enviado a revisión por expertos en la materia. Normalmente, a los dos o tres meses lo devuelven con comen tarios, y la revista da un mes, más o menos, para contestar a los revisores y hacer los cambios sugeridos o refutarlos justificada mente si no se está de acuerdo con ellos. En esta primera ronda, la tasa de rechazo de artículos en revistas del área de estudio es de aproximadamente un 75%; es decir, solo uno de cada cuatro artículos. Aun así, un artícu lo rechazado puede enviarse a otras revistas para poder optar de nuevo a publicarlo. Habrán pasado seguramente uno o dos meses más si el artículo al final se acepta. Si la revista es digital, en dos sema nas más saldrá publicado; por el contrario, si es todavía de las que se imprimen, puede demorarse un año la publicación. En resumen, desde la idea inicial hasta conseguir ver los resulta dos en una publicación pueden transcurrir dos años aproxi madamente. Es decir, la idiosincrasia de la ciencia hoy en día hace que los resultados tarden bastante en hacerse públicos. Sin embargo, con este sistema aseguramos la validez de nues tras conclusiones.
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Glosario
Alga: organismo eucariota capaz de realizar la fotosíntesis oxigénica. En el mar las algas dominantes son unicelulares. Apendicularia: tunicado de pequeño tamaño que posee una cola provista de notocorda con la que se propulsan y crean corrientes de alimentación. Estos organismos viven dentro de filtros gelatinosos que crean con secreciones del cuerpo. Autótrofo: organismo que crea compuestos orgánicos com plejos a partir de dióxido de carbono. Las plantas terrestres y las algas marinas son ejemplos de autótrofos. También se les suele denominar productores primarios. Bioluminiscencia: reacción química por al que un organismo vivo produce luz. Bloom de algas: crecimiento explosivo o floración de algas en el mar. La más común es la que ocurre en mares templados a inicios de primavera. Cianobacteria: grupo de bacterias con capacidad fotosintética. Ciliado: organismo unicelular que se caracteriza por poseer cilios que usa para desplazarse o alimentarse. Cladócero: pequeño crustáceo de agua dulce o marino. También se lo conoce como pulga de agua. CO2: dióxido de carbono. Subproducto de la respiración y de la quema de combustibles fósiles. 85
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Copépodo: crustáceo de pequeño tamaño de gran relevancia en las redes tróficas marinas. Diatomea: alga unicelular con esqueleto silíceo. Dinoflagelado: organismo unicelular con dos flagelos. Doliólido: tunicado de vida libre, perteneciente al plancton gelatinoso y con forma de barril. Se alimenta filtrando par tículas en el agua. Epifluorescencia (microscopía de): tipo de microscopía en la que la muestra se excita mediante luz a diferentes longitu des de onda con el objeto de generar fluorescencia. Escalas geológicas: escala de tiempo que abarca la historia de la Tierra. En el contexto de este libro, se refiere a miles de millones de años. Fitoplancton: parte vegetal del plancton. Flagelado: organismo unicelular que se desplaza por la acción de uno o varios flagelos. Fotosíntesis: reacción química por la que, con ayuda de la luz, se forman moléculas de azúcares a partir de dióxido de carbono y agua, y en la que se libera oxígeno como subproducto. Las plantas y las algas realizan la fotosín tesis. Fotótrofo: organismo capaz de generar moléculas orgánicas compuestas a partir de formas simples de carbono. La ma yoría de organismos fotótrofos son autotróficos. Nieve marina: lluvia de partículas agregadas que se produce en las profundidades del océano. Heterótrofo: que necesita consumir alimento orgánico para sobrevivir. Holoplancton: organismo que pasa la totalidad de su ciclo de vida en el plancton. Ictioplancton: huevos y larvas de peces. Kril: eufausiáceo. Pequeño crustáceo en forma de gamba. Alimento principal de muchas especies de ballenas. Marea roja: acumulaciones de algas unicelulares, tóxicas o no, en una determinada zona, de mayor o menor extensión y duración. Se trata de un término popular y, a nivel científi co, preferimos hablar de proliferación de algas. 86
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Meroplancton: organismo que pasa una parte de su ciclo de vida en el plancton y el resto fuera de él. Mesozooplancton: fracción del zooplancton de 0,2 a 20 mm. Microzooplancton: fracción del zooplancton de 20 a 200 µm. Mixótrofo: organismo que combina la alimentación autótrofa y heterótrofa. Nauplio: larva de crustáceo. Plancton: conjunto de organismos, mayoritariamente de pe queño tamaño, que flotan en el agua de mares, lagos y ríos. Pluricelular: organismo con más de una célula. Protista: organismo unicelular eucariota (con núcleo defini do) de origen animal o vegetal. Protozoo: organismo unicelular eucariota (con núcleo defini do) de origen animal o heterotrófico. Red trófica: conjunto de interacciones alimentarias que defi nen un ecosistema. Antiguamente se hablaba de cadena trófica o alimentaria en el mar, pero investigaciones recien tes demuestran que, en realidad, existen multitud de cade nas tróficas interconectadas. Salpa: tunicado, perteneciente al plancton gelatinoso y con forma de saco o bolsa abierta en ambos extremos. Se ali menta filtrando partículas en el agua. Es de vida libre, pero puede crear colonias o cadenas de gran longitud. Suspensívoro: que se alimenta de partículas en suspensión. Termoclina: capa de la columna de agua que separa dos zonas de diferente temperatura. Tunicado: subfilo animal que comprende ascidias, salpas, do liólidos y apendicularias, entre otros grupos. El nombre tu nicado refiere a la capacidad de su cuerpo para segregar una túnica constituida por una sustancia celulósica llama da tunicina; las larvas de los integrantes del grupo presen tan notocorda en la región caudal. Unicelular: constituido por una sola célula. Zona fótica: capa de la columna de agua de ecosistemas ma rinos y lacustres donde penetra la luz del sol. Zooplancton: parte animal del plancton.
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Bibliografía
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Títulos de la colección ¿Qué sabemos de?
1. El LHC y la frontera de la física. Alberto Casas 2. El Alzheimer. Ana Martínez 3. Las matemáticas del sistema solar. Manuel de León, Juan Carlos Marrero y David Martín de Diego
4. El jardín de las galaxias. Mariano Moles Villamate 5. Las plantas que comemos. Pere Puigdomènech 6. Cómo protegernos de los peligros de Internet. Gonzalo Álvarez Marañón 7. El calamar gigante. Ángel Guerra Sierra y Ángel González González 8. Las matemáticas y la física del caos. Manuel de León y Miguel Ángel F. Sanjuan
9. Los neandertales. Antonio Rosas 10. Titán. María Luisa Lara 11. La nanotecnología. Pedro A. Serena Domingo 12. Las migraciones de España a Iberoamérica desde la Independencia. Consuelo Naranjo Orovio 13. El lado oscuro del universo. Alberto Casas 14. Cómo se comunican las neuronas. Juan Lerma 15. Los números. Javier Cilleruelo y Antonio Córdoba 16. Agroecología y producción ecológica. Antonio Bello, Concepción Jordá y Julio César Tello
17. La presunta autoridad de los diccionarios. Javier López Facal 18. El dolor. Pilar Goya Laza y María Isabel Martín Fontelles 19. Los microbios que comemos. Alfonso V. Carrascosa 20. El vino. María Victoria Moreno-Arribas 21. Plasma: el cuarto estado de la materia. Teresa de los Arcos e Isabel Tanarro 22. Los hongos. María Teresa Tellería 23. Los volcanes. Joan Martí Molist 24. El cáncer y los cromosomas. Karel H. M. van Wely 25. El síndrome de Down. Salvador Martínez Pérez 26. La química verde. José Manuel López Nieto 27. Princesas, abejas y matemáticas. David Martín de Diego 28. Los avances de la química. Bernardo Herradón García 29. Exoplanetas. Álvaro Giménez 30. La sordera. Isabel Varela Nieto y Luis Lassaletta Atienza 31. Cometas y asteroides. Pedro José Gutiérrez Buenestado 32. Incendios forestales. Juli G. Pausas
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33. Paladear con el cerebro. Francisco Javier Cudeiro Mazaira 34. Meteoritos. Josep María Trigo Rodríguez 35. Parasitismo. Juan José Soler 36. El bosón de Higgs. Alberto Casas y Teresa Rodrigo 37. Exploración planetaria. Rafael Rodrigo 38. La geometría del universo. Manuel de León 39. La metamorfosis de los insectos. Xavier Bellés 40. La vida al límite. Carlos Pedrós-Alió 41. El significado de innovar. Elena Castro Martínez e Ignacio Fernández de Lucio 42. Los números trascendentes. Javier Fresán y Juanjo Rué 43. Extraterrestres. Javier Gómez-Elvira y Daniel Martín Mayorga 44. La vida en el universo. F. Javier Martín-Torres y Juan Francisco Buenestado 45. La cultura escrita. José Manuel Prieto 46. Biomateriales. María Vallet Regí 47. La caza como recurso renovable y la conservación de la naturaleza. Jorge Cassinello Roldán 48. Rompiendo códigos. Manuel de León y Ágata Timón 49. Las moléculas: cuando la luz te ayuda a vibrar. José Vicente García Ramos 50. Las células madre. Karel H. M. van Wely 51. Los metales en la Antigüedad. Ignacio Montero 52. La locura. Rafael Huertas 53. Las proteínas de los alimentos. Rosina López Fandiño 54. Los neutrinos. Sergio Pastor Carpi 55. Cómo funcionan nuestras gafas. Sergio Barbero Briones 56. El grafeno. Rosa Menéndez y Clara Blanco 57. Los agujeros negros. José Luis Fernández Barbón 58. Terapia génica. Blanca Laffon, Vanessa Valdiglesias y Eduardo Pásaro 59. Las hormonas. Ana Aranda 60. La mirada de Medusa. Francisco Pelayo 61. Robots. Elena García Armada 62. El Parkinson. Carmen Gil y Ana Martínez 63. Mecánica cuántica. Salvador Miret Artés 64. Los primeros homininos. Antonio Rosas 65. Las matemáticas de los cristales. Manuel de León y Ágata Timón 66. Del electrón al chip. Gloria Huertas Sánchez, Luisa Huertas Sánchez y J. L. Huertas Díaz
67. La enfermedad celíaca. Yolanda Sanz Herranz y María del Carmen Cénit Laguna 68. La criptografía. Luis Hernández Encinas 69. La demencia. Jesús Ávila 70. Las enzimas. Francisco J. Plou 71. Las proteínas dúctiles. Inmaculada Yruela Guerrero 72. Las encuestas de opinión. Joan Font Fàbregas y Sara Pasadas del Amo 73. La alquimia. Joaquín Pérez Pariente 74. La epigenética. Carlos Romá Mateos 75. El chocolate. María Ángeles Martín Arribas 76. La evolución del género ‘Homo’. Antonio Rosas 77. Neuromatemáticas. José María Almira y Moisés Aguilar 78. La microbiota intestinal. Carmen Peláez y Teresa Requena 79. El caballito de mar. Miquel Planas Oliver 80. El olfato. Laura López-Mascaraque y José Ramón Alonso 81. Las algas que comemos. Miguel Herrero y Elena Ibáñez 82. Los riesgos de la nanotecnología. Marta Bermejo Bermejo y Pedro A. Serena Domingo
83. Los desiertos y la desertificación. Jaime Martínez Valderrama 84. Matemáticas y ajedrez. Razvan Iagar 85. Las malas hierbas. César Fernández-Quintanilla y José Luis González Andújar 86. Los alucinógenos. José Antonio López Sáez 87. Inteligencia artificial. Ramón López de Mántaras y Pedro Meseguer 88. Las matemáticas de la luz. Manuel de León y Ágata Timón 89. Cultivos transgénicos. José Pío Beltrán
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90. El Antropoceno. Valentí Rull 91. La gravedad. Carlos Barceló Serón 92. Cómo se fabrica un medicamento. María del Carmen Fernández Alonso y Nuria E. Campillo
93. Los falsos mitos de la alimentación. Miguel Herrero 94. El ruido. Pedro Cobo Parra y María Cuesta Ruiz 95. La locomoción. Adrià Casinos Pardo 96. Antimateria. Beatriz Gato Rivera 97. Las geometrías y otras revoluciones. Marina Logares 98. Enanas marrones. María Cruz Gálvez Ortiz 99. Las tierras raras. Ricardo Prego Reboredo 100. El LHC y la frontera de la física. Alberto Casas 101. La tabla periódica de los elementos químicos. José Elguero Bertolini 102. La aceleración del universo. Pilar Ruiz Lapuente 103. Blockchain. David Arroyo Guardeño, Jesús Díaz Vico y Luis Hernández Encinas 104. El albinismo. Lluís Montoliu José 105. Biología cuántica. Salvador Miret Artés 106. Islam e islamismo. Cristina de la Puente 107. El ADN. Carmen Mora Gallardo y Karel H. M. van Wely 108. Big data. David Ríos Insua y David Gómez-Ullate Oteiza 109. Verdades y mentiras de la física cuántica. Carlos Sabín 110. La quiralidad, el mundo al otro lado del espejo. Luis Gómez-Hortigüela Sainz 111. Las diatomeas y los bosques invisibles del océano. Pedro Cermeño Aínsa 112. Los bacteriófagos. Lucía Fernández Llamas, Diana Gutiérrez Fernández, Ana Rodríguez González y Pilar García Suárez
113. Nanomecánica. Daniel Ramos Vega 114. Cerebro y ejercicio. José Luis Trejo y Coral Sanfeliu 115. Enfermedades raras. Francesc Palau 116. La innovación y sus protagonistas. Elena Castro Martínez e Ignacio Fernández de Lucio
117. Marte y el enigma de la vida. Juan Ángel Vaquerizo 118. Las matemáticas de la pandemia. Manuel de León y Antonio Gómez Corral 119. Ciberseguridad. David Arroyo Guardeño, Víctor Gayoso Martínez y Luis Hernández Encinas
120. Pensar en español. Reyes Mate 121. La esclerosis múltiple. Leyre Mestre y Carmen Guaza 122. Por qué y cómo se hace la ciencia. Pere Puigdomènech 123. Nanotecnología para el desarrollo sostenible. Pedro A. Serena Domingo 124. Los coloides. Rodrigo Moreno Botella 125. De la micro a la nanoelectrónica. José M. de la Rosa 126. Las hormigas. José Manuel Vidal Cordero 127. Nuevos usos para viejos medicamentos. Nuria E. Campillo, María Mercedes Jiménez Sarmiento y María del Carmen Fernández Alonso
128. El Neolítico. Juan F. Gibaja Bao, Millán Mozota Holgueras y Juan José Ibáñez 129. Los superalimentos. Jara Pérez Jiménez 130. El vacío. José Ángel Martín Gago 131. Los robots y sus capacidades. Elena García Armada 132. Los alimentos ultraprocesados. Javier Sánchez Perona 133. Las vacunas. María Mercedes Jiménez Sarmiento, Nuria E. Campillo y Matilde Cañelles
134. Análisis de riesgo. David Ríos Insua y Roi Naveiro Flores 135. La salud planetaria. Fernando Valladares, Xiomara Cantera y Adrián Escudero 136. La contaminación lumínica. Alicia Pelegrina López 137. Origen y evolución de ‘Homo sapiens’. Antonio Rosas 138. Física cuántica y relativista. Carlos Sabín
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Imagen 1 Algas del plancton marino.
Imagen 2 Ciliado tintínodo. Integrante del microzooplancton.
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Imagen 3 Copépodo marino, Oithona davisae.
Imagen 4 Copépodo mediterráneo, Calanus minor.
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Imagen 5 Fase larvaria (nauplio) del copépodo Acartia grani.
Imagen 6 La especie de copépodo Calanus hyperboreus es una de las amenazadas por el calentamiento global en el Ártico.
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Imagen 7 Mixotrofía. Proceso de captura e ingestión de un alga (Rhodomonas salina) por parte de un dinoflagelado mixótrofo (Karlodinium veneficum).
Imagen 8 Proceso de ingestión de una cadena de diatomeas por parte del dinoflagelado Gyrodinium dominans. La flecha roja indica un G. dominans con una cadena de diatomeas en su interior; la flecha azul muestra el tamaño de la misma especie sin presas en el interior.
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Imagen 9 Protoperidinium sp. arrastrando una cadena de diatomeas dentro de su palio.
Imagen 10 Ejemplar de copépodo, Sapphirina sp.
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Imagen 11 Penilia avirostris, cladócero marino.
Imagen 12 Doliólido, plancton gelatinoso.
Imagen 13 Meroplancton, larva de ofiura.
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Imagen 14 Meroplancton, larva de cangrejo.
Imagen 15 Desarrollo larvario de distintas especies de peces planos. Puede verse la migración del ojo. Imagen cedida por el Grupo de Investigación de Ecología y Conservación de los Recursos Marinos Vivos, del Instituto de Ciencias del Mar, CSIC.
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Imagen 16 Botellas hidrográficas. A: botellas Van Dorn sujetadas por el autor en una campaña en el océano Antártico. B: botellas Niskin montadas en roseta alrededor de un CTD.
Imagen 17 Redes de plancton. A: WP2 doble. B: bongo. C: LHPR.
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El plancton y las redes tróficas marinas
El plancton, a pesar de su diminuto tamaño, es crucial para el funcionamiento de las redes tróficas marinas, en las que no solo un organismo se come a otro, sino que, cuando lo hace, ayuda a que los nutrientes acumulados en la misma materia viva se liberen de nuevo y vuelvan a estar disponibles para las algas. El plancton está presente en aguas continentales y en todos los mares y océanos del planeta. Además, es el responsable de que haya vida en la Tierra y nos ha proporcionado (a escalas geológicas) una buena parte del oxígeno que respiramos. Solo en una pequeña cuchara de agua de mar ya podemos encontrar unos 50 millones de virus, cinco millones de bacterias, cientos de miles de pequeños flagelados unicelulares, miles de algas microscópicas, aproximadamente cinco ciliados o dinoflagelados heterótrofos y, con mucha suerte, algún pequeño crustáceo, como los copépodos. Este libro intenta dar una visión clara y amena sobre este conjunto de microorganismos y las diversas funciones que realiza en el mar.
ISBN: 978-84-00-11087-1
¿de qué sirve la ciencia si no hay entendimiento?
¿QUÉ SABEMOS DE? EL PLANCTON Y LAS REDES TRÓFICAS MARINAS
Una colección de libros que acerca la ciencia y sus desarrollos tecnológicos al público general a través de sus protagonistas. El personal investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) contextualiza y explica los avances del conocimiento en textos pensados para que la sociedad tenga acceso a las claves de la investigación de forma amena y directa. Desde 2009 ¿Qué sabemos de? publica títulos sobre todas las áreas del saber que atienden tanto a temas de actualidad como a cuestiones generales de la ciencia y la tecnología.
¿QUÉ SABEMOS DE?
Albert Calbet Fabregat
¿QUÉ SABEMOS DE?
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El plancton y las redes tróficas marinas Albert Calbet Fabregat
Albert Calbet Fabregat Doctor en Ciencias del Mar e investigador científico en el Instituto de Ciencias del Mar del CSIC, del que ha sido vicedirector. A lo largo de su carrera científica ha abordado diversos aspectos relacionados con la ecología del zooplancton marino y su interacción con el medio. Es autor de más de un centenar de publicaciones en revistas científicas internacionales y ha realizado un número similar de contribuciones a congresos.