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El “bamboleo” de la Tierra, clave para la producción de un nutriente esencial para los organismos marinos

El “bamboleo” de la Tierra, clave para la producción de un nutriente esencial  para los organismos marinos

El bamboleo de la Tierra, conocido como precesión axial, provoca un aflore del agua de las profundidades del océano aproximadamente cada 23.000 años. Las algas verdiazules como Trichodesmium (arriba) se alimentan del fósforo y lo transforman, o “fijan” en una forma biológicamente activa, que se convierte en parte del ciclo del nitrógeno en el océano. Imagen cortesía del Centro de Oceanografía Microbiana de la Universidad de Hawaii


 

La oscilación cíclica de la Tierra sobre su eje controla la producción de un nutriente esencial para la salud de los océanos. El descubrimiento de los factores que controlan este nutriente, conocido como el nitrógeno “fijo”, ofrece a los investigadores una idea de cómo el océano regula su propio sistema de soporte de la vida, que a su vez afecta al clima de la Tierra y al tamaño de las especies marinas.

Investigadores de la Universidad de Princeton y del Instituto Suizo de Tecnología de Zúrich (ETH) señalan en un estudio que se acaba de publicar en la revista Nature que durante los pasados 160.000 años la fijación de nitrógeno aumentó y cayó siguiendo un patrón muy similar al del cambio de orientación del eje de rotación terrestre, o precesión axial. La precesión axial se produce en un ciclo de aproximadamente 26.000 años, y surge porque la Tierra se tambalea ligeramente a medida que gira, de manera similar a la oscilación de la parte superior de una peonza. Unos estudios realizados en la década de los 80 revelaron que la precesión conduce a un afloramiento regular de aguas profundas en el Atlántico ecuatorial aproximadamente cada 23.000 años. El afloramiento supone que el agua pobre en nitrógeno llega a la superficie, donde las algas verdiazules convierten el nitrógeno que proviene del aire en una forma que es biológicamente utilizable.

El hallazgo de que la fijación de nitrógeno se determina por la precesión de la Tierra y no por otra causa parece indicar que el depósito fijo de nitrógeno de los océanos es muy resistente, y que la biosfera del océano puede recuperarse incluso de los cambios ecológicos más espectaculares, afirma uno de los autores del estudio, Daniel Sigman, profesor de Geología y Ciencias Geofísicas en Princeton. “Mediante el estudio de la respuesta de la fijación de nitrógeno a diferentes cambios ambientales en el pasado de la Tierra  hemos encontrado conexiones que aseguran que el nivel de nitrógeno fijo del océano siempre se recuperará”, afirma Sigman . “Esto sugiere que el océano tiene un depósito de nutrientes relativamente estable en largos períodos de tiempo y, por lo tanto, la productividad también es estable”.

El ascenso de las aguas profundas estimula la fijación de nitrógeno debido a que el agua que procede de allí es baja en nitrógeno, pero contiene en exceso otro nutriente clave, el fósforo, explica Sigman. El fósforo en combustión provoca la fijación del nitrógeno debido a la acción de las algas verdiazules, también conocidas como las cianobacterias. “Las guas ricas en fósforo y pobres en nitrógeno son una bendición para las cianobacterias, que pueden fijar su propio nitrógeno”, comenta Sigman. “Al crecer más rápidamente, las cianobacterias, las ‘top up’ en la fijación del nitrógeno, dejan este elemento en los niveles requeridos por otro fitoplacton”.

 


Se observa como la fijación del nitrógeno del Atlántico Norte (en negro) es impulsada en parte por la oscilación cíclica del eje de rotación de la Tierra (en naranja) y su efecto sobre el afloramiento del Atlántico ecuatorial. Imagen cortesía de Daniel Sigman, Departamento de Ciencias de la Tierra.


Los investigadores hicieron el seguimiento de los cambios en la fijación de nitrógeno en el Océano Atlántico Norte, midiendo el nitrógeno fijado contenido en las conchas de los animales marinos recuperados de sedimentos en el Mar Caribe. Trabajando en el laboratorio de Sigman, los investigadores midieron la cantidad de dos tipos de nitrógeno, conocidos como 14N y 15N, contenidos en las conchas de diminutos animales del plancton marino llamados  foraminíferos. La relación entre el 15N y el 14N se utilizó después  para reconstruir la tasa de fijación de nitrógeno.

El patrón de la fijación de nitrógeno medido en foraminíferos igualó el récord histórico de precesión axial y el afloramiento marino resultante. Los investigadores también compararon las fluctuaciones en la fijación de nitrógeno en los registros históricos de la temperatura del agua y los niveles de hierro, otro nutriente esencial, los cuales también influyen en la supervivencia de las cianobacterias y por lo tanto la fijación de nitrógeno. No se encontró ninguna correlación. “Nuestros hallazgos sugieren que este afloramiento del agua profunda fue la influencia dominante en la fijación de nitrógeno”, afirma Sigman.

Douglas Capone, profesor y director de ciencias biológicas en la Universidad del Sur de California, cree que la investigación es notable tanto por la comprensión del ciclo del nitrógeno como por proporcionar un método para estudiarlo. “He reflexionado sobre este tema durante mucho tiempo y deseaba tener una manera acertada que me permitiera reconstruir las tendencias históricas más profundas en el proceso del ciclo de nitrógeno”, comenta Capone. “El nuevo estudio de los grupos Sigman y Haug es un gran avance en este sentido, porque proporciona la herramienta y también esclarece las fuerzas principales de este proceso clave en escalas de tiempo largas”.


 
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