Un equipo interdisciplinario de investigadores dirigido por los profesores Wei-Jun Cai y Mark Warner de la Universidad de Delaware ha medido con éxito tanto el pH como la concentración de iones carbonato directamente dentro del fluido calcificante que se encuentra en el coral, un avance importante en el estudio de cómo afectará la acidificación del océanoorganismos calcificantes marinos como corales y mariscos.
Según Cai, presidenta de Tierra, Océano y Medio Ambiente de Mary AS Lighthipe, el equipo de investigación, que incluye a colegas de la Universidad de Georgia y la Universidad Estatal de Ohio, es el primero en medir la concentración de iones de carbonato dentro del coral utilizando un sensor de carbonato especializado desarrolladoen el laboratorio de Cai.
Los investigadores informaron sus hallazgos en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 4 de abril.
Desentrañando un misterio
La acidificación del océano OA es la disminución continua del pH en el océano global debido a la absorción del exceso de dióxido de carbono de la atmósfera. Los científicos saben que la OA afecta la formación y el desarrollo de la concha en los organismos marinos calcificantes, pero no saben exactamentepor qué.
"Con el microelectrodo del profesor Cai ahora tenemos la capacidad de sondear a través del tejido del estómago del coral y en el líquido calcificante junto a la roca del esqueleto, y capturar datos sobre cómo es la química donde ocurre la calcificación", explicó Warner.profesor de ciencias del mar en la UD.
Esto es muy importante, continuó Warner, porque si bien los científicos saben cómo la OA está cambiando la química del agua de mar, aún no comprenden cómo se desarrolla la química del fluido en las profundidades del coral, donde los corales forman sus esqueletos de carbonato de calcio.cambiando.
"Necesita dos parámetros para comprender completamente un sistema de carbonatos. Si solo mide el pH, como se ha hecho históricamente, solo podemos adivinar cuáles pueden ser los otros parámetros de carbono inorgánico disuelto", dijo Cai.
Las mediciones valieron la pena la espera
Para medir el pH, Cai y sus colegas insertaron un electrodo minúsculo equipado con microsensores en la delgada capa de fluido calcificante del coral, que es más pequeña que un cabello humano con solo unos pocos micrómetros de espesor. También insertaron un segundo electrodo equipado con un sensor de carbonatodesarrollado en el laboratorio de Cai para medir directamente la concentración de iones de carbonato.
Un químico especial dentro del sensor de carbonato fue diseñado para mover iones de carbonato a través de una membrana, creando una diferencia de voltaje que se puede medir y usar para cuantificar la concentración de carbonato.
El trabajo fue desafiante y requirió muchos intentos y mucha paciencia antes de que tuvieran éxito. "Si presiona demasiado, el electrodo pierde el fluido y se rompe en el esqueleto duro", dijo Cai.
Los resultados de los investigadores confirmaron lo que otros científicos habían medido antes: el pH dentro de la capa calcificante del coral es alto. Este hallazgo respalda la idea de que los corales están equipados con una bomba de protones que fuerza a los protones fuera de este sitio para regular el pH.y permitir que ocurra la calcificación.
El equipo también midió altas concentraciones de iones de carbonato. Luego, los científicos usaron las dos mediciones para calcular la cantidad de carbono inorgánico disuelto total presente.
Las hipótesis actuales sugieren que el carbono inorgánico disuelto está altamente concentrado dentro de la capa de calcificación del coral, sin embargo, los hallazgos del investigador indican que podría no estar tan concentrado como se creía anteriormente.
"Nuestros hallazgos muestran que es similar al agua de mar o incluso ligeramente más baja que el agua de mar", dijo Cai.
Los investigadores plantean la hipótesis de que la razón es que el coral está usando rápidamente el carbono para hacer sus esqueletos. Una hipótesis con OA es que un coral tiene que trabajar más duro para seguir produciendo la misma cantidad de esqueleto cuando hay un cambio en el pH.
"Al menos para los corales en los que lo hemos probado, cuando calculamos la química en esta área, nuestros hallazgos indican que es posible que no tengan que trabajar tan duro como pensamos. El trabajo definitivamente abre el alcance del estudiopara hacer más preguntas relacionadas con la acidificación de los océanos y la demanda de energía y cómo los corales pueden resistir potencialmente este tipo de factores estresantes ", dijo Warner.
"También podría explicar por qué las tasas de calcificación de muchas especies de corales no se ven afectadas por la acidificación del océano", dijo la coautora Andréa Grottoli de la Universidad Estatal de Ohio.
Próximos pasos
Ahora que los científicos han superado las dificultades técnicas asociadas con la realización de estas complicadas mediciones dentro del coral, el siguiente paso es recopilar mediciones en diferentes condiciones y de otras especies de corales. Por ejemplo, Cai prevé tomar mediciones en diversas condiciones de acidificación del océano,condiciones de luz o temperaturas, y mientras se expone al coral a diferentes nutrientes o estresores ambientales.
"Tenemos un largo camino por recorrer", dijo, "pero estoy seguro de que este trabajo ayudará a la comunidad científica a observar los mecanismos de calcificación de los corales de manera algo diferente a los enfoques que hemos visto en el pasado", dijo Cai..
También puede ayudar a los científicos a comprender mejor la entrega de carbono, cómo se mueve el carbono dentro del coral, y cómo los cambios externos en el pH pueden afectar la bioquímica del coral.
"Estas herramientas y los resultados que obtuvimos con ellas proporcionaron una nueva y emocionante comprensión de los mecanismos de calcificación y actualmente estamos trabajando para incorporar estos hallazgos en modelos de procesamiento de carbono de coral", dijo Brian Hopkinson, colaborador de la Universidad de Georgia.
"Algunas de las premisas en las que los científicos han estado trabajando con respecto a la AA se basan en lo que está sucediendo con la química del agua de mar, pero el coral también está cambiando estas concentraciones biológicamente. Este es el tipo de herramienta que nos ayudará a descubrirqué están haciendo los corales de manera diferente ", agregó Warner.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Original escrito por Karen B. Roberts. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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