Por qué la NASA quiere identificar especies de fitoplancton desde el espacio

Son pequeños, pero son poderosos. Desde producir el oxígeno que respiramos hasta absorber el carbono que emitimos y alimentar a los peces que comemos, el diminuto fitoplancton es una parte crucial de los ecosistemas oceánicos y es esencial para la vida tal como la conocemos en la Tierra. Para darnos una nueva visión de estos extraordinarios organismos acuáticos, la NASA lanzará un satélite a principios de 2024.

Los instrumentos del satélite Plancton, Aerosol, Nube y Ecosistema Oceánico (PACE, por sus siglas en inglés) observarán el océano y recopilarán datos sobre los colores de la luz que se refleja en él, indicándonos los lugares donde prosperan los diferentes tipos de fitoplancton.

El instrumento Color del océano a bordo de PACE podrá observar más de 100 longitudes de onda diferentes, y este será el primer satélite científico en hacer diariamente este trabajo a escala global. Este instrumento “hiperespectral” permitirá por primera vez identificar el fitoplancton por especies desde el espacio.

Fitoplancton y fotosíntesis

El fitoplancton son diminutos organismos que flotan en la superficie del océano y otros cuerpos de agua. Al igual que las plantas terrestres, el fitoplancton utiliza la fotosíntesis para absorber luz solar y dióxido de carbono y producir oxígeno y carbohidratos, que son azúcares llenos de carbono. Estos azúcares hacen que el fitoplancton sea el centro de la red alimentaria del océano: nutre a animales más grandes, desde el zooplancton hasta los mariscos y los peces, que luego son consumidos por peces y mamíferos marinos aún más grandes. La creación de esos azúcares a partir de la luz solar se denomina producción primaria.

A pesar de que el fitoplancton constituye menos del 1% de la biomasa total de la Tierra que es capaz de realizar la fotosíntesis, proporciona alrededor del 45% de la producción primaria mundial. Sin el fitoplancton, la mayoría de las redes alimentarias oceánicas colapsarían, lo que sería devastador tanto para la vida marina como para los seres humanos que dependen de los peces para alimentarse.

Estos minúsculos organismos proporcionan algo más que nutrientes. Mediante la fotosíntesis, el fitoplancton genera oxígeno que se libera en el océano y la atmósfera. De hecho, desde que el fitoplancton comenzó a hacer la fotosíntesis hace más de 3.000 millones de años —más de 2.000 millones de años antes que las plantas y los árboles terrestres—ha creado alrededor del 50% de todo el oxígeno que se ha producido en la Tierra.

La fotosíntesis también le da un papel clave en el ciclo global del carbono, ya que absorbe el dióxido de carbono de la atmósfera. Lo que haga el fitoplancton con ese carbono depende de la especie.

“Al igual que las plantas en tierra, el fitoplancton es muy diverso”, dijo Ivona Cetinić, oceanógrafa biológica del Laboratorio de Ecología Oceánica en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Cada una de estas distintas especies tiene diferentes características que le permite ocuparse de diferentes tareas en los sistemas de carbono de la Tierra, dijo Cetinić.

El fitoplancton como el Emiliana huxleyi incorpora carbono en su recubrimiento exterior, que es similar a una cáscara. Cuando mueren, estas cáscaras se hunden y secuestran el carbono en las profundidades del océano. Otras especies de fitoplancton se ajustan a un cierto nicho para comedores exigentes como las ostras, que solo se alimentan de fitoplancton de un tamaño determinado. Aún más, otras especies de fitoplancton pueden capturar carbono mediante la fotosíntesis, y este luego permanece en la superficie del océano hasta que los organismos se descomponen, liberando nuevamente el carbono a la atmósfera en forma de dióxido de carbono.

“Espero que PACE, una vez que nos brinde una visión de la diversidad del fitoplancton oceánico, pueda decirnos mucho más sobre el flujo global de carbono en los océanos, ahora y en el futuro”, dijo Cetinić.

El fitoplancton en el frío

Incluso en aguas más frías en las latitudes más altas, el fitoplancton es crucial para la vida oceánica. En las regiones polares, las proliferaciones de fitoplancton —cuando los organismos crecen y se multiplican en grandes cantidades que son visibles desde el espacio— pueden seguir el ciclo del derretimiento del hielo marino.

Cuando la cubierta de hielo marino retrocede, la luz solar puede llegar a la superficie del océano y alcanzar el fitoplancton que flota en él, lo que le permite realizar la fotosíntesis y prosperar después de un largo período cubierto. Esto produce combustible para otras especies. Las especies polares, desde las almejas y el kril hasta las morsas y las ballenas, dependen de estas proliferaciones oportunas para sus fuentes de alimento.

“Una alteración del momento en que ocurren las proliferaciones afecta a todo el ecosistema”, dijo Aimee Neeley, oceanógrafa biológica del centro Goddard de la NASA.

A medida que cambia el momento y la extensión del retroceso del hielo marino en un clima cada vez más cálido, PACE podrá rastrear los cambios en el tiempo en que ocurren las proliferaciones, proporcionando información sobre los impactos más amplios que esto tiene sobre el ecosistema.

Identificación del fitoplancton nocivo

No todo el fitoplancton es beneficioso para los ecosistemas. Algunas especies pueden producir toxinas que son peligrosas para los seres humanos u otras especies marinas. Estas proliferaciones de algas nocivas pueden alterar los ecosistemas, así como la vida cotidiana de las personas que están cerca de las costas, los lagos y los ríos. Las proliferaciones de cianobacterias, por ejemplo, pueden arruinar el agua potable y el uso recreativo del agua con las toxinas que generan.

Los científicos han estado utilizando algunos datos satelitales para rastrear y monitorear estas proliferaciones y las condiciones que las causan. PACE debería ayudar a descifrar estas especies y condiciones, permitiendo a las personas desarrollar formas de mitigar su impacto y prevenir futuras proliferaciones.

“No todo el fitoplancton produce proliferaciones de algas nocivas, por lo que si podemos usar los datos satelitales para separar mejor las proliferaciones dañinas de las no dañinas, eso sería útil para los administradores del agua y los científicos que están tratando de comprender las comunidades de fitoplancton en una región", dijo Bridget Seegers, oceanógrafa del centro Goddard de la NASA.

PACE no será el primer satélite que nos permita ver el fitoplancton desde el espacio. Esta misión es la sucesora de misiones como Terra, Aqua, Landsat y Sensor de visión de campo amplio del mar (SeaWiFS, por sus siglas en inglés), las cuales han recopilado datos sobre el fitoplancton desde la década de 1990. PACE, que está siendo ensamblado y gestionado por ingenieros del centro Goddard de la NASA, ampliará significativamente nuestra capacidad para distinguir y rastrear el fitoplancton todos los días, en todo el planeta.

“Confiamos en que la naturaleza hiperespectral del instrumento Color del océano nos permitirá distinguir mejor entre los tipos de fitoplancton y las partículas que no son de fitoplancton”, dijo Neeley. “En mi opinión, las oportunidades de investigación serán infinitas”.

Por Erica McNamee
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland

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