Los cambios ambientales graduales debido a la eutrofización y el calentamiento global pueden causar un rápido agotamiento de los niveles de oxígeno en lagos y aguas costeras. Un nuevo estudio dirigido por los profesores Jef Huisman y Gerard Muyzer de la Universidad de Amsterdam UvA muestra que los microorganismos juegan un papel clavepapel en estos cambios desastrosos del régimen. Los hallazgos de los investigadores se publicaron en la revista Nature Communications el 6 de octubre.
Los cambios de régimen son cambios abruptos, grandes y persistentes en la estructura y función de los ecosistemas provocados por cambios graduales en las condiciones ambientales. Los cambios de régimen se han descrito para una gran variedad de ecosistemas. Un tipo de cambio de régimen puede ocurrir en lagos y aguas costerascuando un agotamiento rápido de la concentración de oxígeno disuelto conduce a una falta de oxígeno, lo que es perjudicial para la mayoría de los organismos acuáticos. Aunque este fenómeno es bien conocido, los mecanismos subyacentes que causan la transición de las condiciones oxic a anóxicas no se comprenden completamente.
Científicos de la UvA y la Universidad de Edimburgo desarrollaron un modelo matemático para investigar las interacciones entre la composición de especies microbianas y la concentración de oxígeno disuelto. Descubrieron que los lagos pueden estar en dos estados estables alternativos: uno en el que el lago es rico en oxígeno, y otro en el que carece de oxígeno. Las transiciones del estado óxico al anóxico ocurren en forma de un cambio de régimen. "Cuando la entrada de oxígeno se reduce gradualmente, al principio las cianobacterias y algas productoras de oxígeno aún persisten y el lago permanece enel estado oxic ", explica el primer autor Tim Bush." Sin embargo, por debajo de un umbral crítico, las bacterias reductoras de sulfato y las bacterias fotosintéticas de azufre se hacen cargo. Esto provoca un aumento en las concentraciones de sulfuro, que luego mata a las cianobacterias y rápidamente voltea el lagooxic a un estado anóxico. '
Una de las implicaciones de este cambio de régimen es que el retorno a condiciones ricas en oxígeno no es fácil. El sistema muestra histéresis. Una vez que el agua se ha vuelto anóxica, las altas concentraciones de sulfuro mantenidas por las bacterias anaeróbicas de azufre estabilizan las condiciones anóxicas.Como resultado, el retorno a las condiciones oxídicas anteriores requiere una entrada de oxígeno mucho mayor que la entrada que originalmente llevó al sistema a su estado anóxico.
Los investigadores monitorearon un pequeño lago con anoxia estacional en las capas de agua más profundas para investigar estas predicciones del modelo. El lago mostró histéresis en la transición entre las condiciones óxicas y anóxicas, con cambios en la composición de la comunidad microbiana de acuerdo con las predicciones del modelo. Fenómenos similaresse han observado en aguas costeras eutrofizadas, donde las condiciones anóxicas y las altas concentraciones de sulfuro han llevado a la mortalidad masiva de peces, moluscos y muchas otras especies. Los autores indican que probablemente se han producido cambios similares en el régimen oxo-anóxico a escala global en el pasado geológico de la Tierra, cuando vastas áreas del océano se agotaron de oxígeno durante los períodos de calentamiento global y altas concentraciones de CO2 atmosférico. Según los profesores Huisman y Muyzer, varios aspectos aún no se entienden completamente o no se pueden cuantificar en detalle. Sin embargo, estos resultados proporcionan una advertenciaque la eutrofización continua y el calentamiento de lagos y mares pueden empujar estos ecosistemasems más allá de un punto crítico de inflexión, causando transiciones rápidas de condiciones oxic a anóxicas que no se revierten fácilmente
Esta investigación fue apoyada por el área prioritaria de investigación de Biología de Sistemas de la UvA, el Consejo Europeo de Investigación, el Consejo de Becas de China y la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU.
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Materiales proporcionado por Universiteit van Amsterdam UVA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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