Alguna vez te preguntaste ¿de dónde proviene el oxígeno que respiran los animales que habitan el océano? En el océano existen organismos que producen oxígeno conocidos como organismos fotosínteticos, es decir capaces de realizar fotosíntesis.
En simples palabras, la fotosíntesis es un proceso por el cual, a partir de materia inorgánica, el propio organismo genera materia orgánica y energía química para su sobrevivencia. Estos organismos absorben Dióxido de Carbono (CO2), fijan CO2 en su “cuerpo”, agua y energía solar gracias a moléculas conocidas como pigmentos las que captan la luz del sol y son el motor para que empiece la fotosíntesis. Después de varías reacciones químicas, el CO2 se convierte en hidratos de carbono (azúcar, energía química para el organismo) liberando oxígeno al medio exterior, en este caso, la columna de agua (Campbell 2007). Como el oxígeno es un gas, si bien se queda en la columna de agua, este puede dirigirse hacia la atmósfera, entregando así más de la mitad del oxígeno que respiramos (Winder 2012). Pueden aprender más de la fotosíntesis, viendo este video (click aquí).
En el océano, a todos aquellos organismos que realizan fotosíntesis se les conoce como algas. Las algas se pueden clasificar en dos grandes grupos: las macroalgas, aquellas que si son visibles al ojo humano y hasta pueden crear grandes bosques submarino como Lessonia spp y las microalgas, organismos que son muy pequeños, y no son visibles al ojo humano, por lo que es necesario observarlos con el microscopio, como por ejemplo el fitoplancton.
En la izquierda imagen ilustrativa de macroalgas, en la derecha imágen ilustrativa de microalgas. Fuente: Banco de Imágenes.
El fitoplancton es el grupo de microalgas, que tal como lo dice su nombre, realizan fotosíntesis (fito) y viven en la columna de agua siendo desplazados por el movimiento de las corrientes (plancton). Está compuesto por organismos que son una sola célula, o agrupados formando pequeñas colonias de un tamaño máximo de 200 um aproximadamente. Esto significa que miden menos de 0.0002 metros, ¿chicos no?. Este grupo, es el encargado de producir la mayor cantidad de oxígeno en el océano y ser la fuente de energía química en el mar, son la base de la cadena alimenticia (trófica) (Winder y Sommer, 2012).
Existen muchos tipos de fitoplancton, pero los más conocidos son: Cianobacterias, Cocolitofóridos, Diatomeas y Dinoflagelados.
Cianobacterias.
Son bacterias marinas que pueden vivir solas o muchas juntas en lo que llamamos colonias de cianobacterias. Su principal color es verde, porque dentro de ellas contienen al pigmento Clorofila. Esta es una molécula capaz de absorber colores como el azul y rojo, y reflejar el verde y amarillo. Son organismos muy viejos, aparecieron aproximadamente hace 3.600 millones de año, y producen 1/3 de toda la producción de oxígeno en el océano. Estas se pueden encontrar formando ¨fósiles marinos¨ conocidos como Estrematolitos (ver aquí).
Imagen Cianobacteria Nostoc spp. Fuente: Banco de Imágenes.
Cocolitofórido.
Es una célula cilíndrica cubierta por unas placas de carbonato de calcio con forma parecida a un botón. Esta célula tiene dos flagelos, una estructura celular en forma de látigo que al agitarse, les permite moverse. Son muy importantes para la fijación de carbono en el océano.
Imagen Emiliania huxleyi. Fuente: Fernandes 2012.
Diatomeas.
Las diatomeas son una célula que está formada de Sílice el que le da un aspecto cristalino, y pueden ser de dos formas: cilíndrica (como un Macaroon) o alargada (llamada Pennada). Estas pueden vivir solas o en colonias. Las diatomeas cilíndricas están formadas por dos partes cilíndricas que se llaman valvas: la de arriba se llama Epiteca y la de abajo Hipoteca. Ellas producen mucho oxígeno (más del 20% del oxígeno global) hace 200 millones de años. Además, estas fueron capaces de adaptarse a cualquier tipo de situación (un lugar con más o menos luz, poco o mucho calor, poco o muchos nutrientes) por lo que son muy buenas viviendo en diversos ecosistemas.
Izquierda Diatomea Pennada (Navicula spp), Derecha diatomea cilíndrica (Thalassiosira rotula). Fuente: The Phytoplankton Encyclopaedia Proyecto, UBC.
Dinoflagelados.
Después de las diatomeas, lo dinoflagelados son los más abundantes en océanos y ríos. Son de distintas formas, pero lo que los caracteriza es que tienen dos flagelos. Uno de ellos rodea su cuerpo como un cinturón a lo ancho. Y el otro flagelo lo hace a lo largo del cuerpo. Tienen una alta supervivencia, ya que en momentos cuando no hay factores favorables para su sobrevivencia, logran formar quistes muy resistentes. Una vez que los factores vuelven a ser favorables, son capaces de crecer nuevamente y reproducirse.
Dinoflagelado Alexandrium catenella. Fuente: The Phytoplankton Encyclopaedia Proyecto, UBC.
¿Se puede encontrar el fitoplancton a lo largo de toda la columna de agua?
Como vimos la luz es un factor fundamental para la sobreviviencia del fitoplancton. Sin esta, no puede generar su propio alimento. La luz al ingresar al océano no logra llegar hasta al fondo, solo alcanza hasta los 200m aproximadamente, lo que se conoce como zona fótica. Por lo tanto estos organismos se pueden distribuir de mejor manera en la zona donde la luz se hace presente.
Bloom de Microalgas
Cuando una o varias especies de fitoplancton, bajo ciertas condiciones físicas de la columna de agua (como ser temperatura, vientos, salinidad, cantidad de nutrientes como nitrógeno y fósforo, entre otros), empiezan a reproducirse en grandes cantidades, se hacen visibles al ojo humano, creando fenómenos que se conocen como “Bloom de microalgas”. Según el pigmento que posea la célula es el color que se verá en el Bloom, por ejemplo: las cianobacterias tienen el pigmento clorofila, por lo tanto el agua se verá de color verde. Existen otros fitoplancton con pigmentos rojos, por lo que su ¨bloom¨ se vera de color rojo ("marea roja"). Estos fenómenos se pueden ver desde satélites como es posible de apreciar en el siguiente video de la costa brasilera.
Muchos de estos ¨blooms¨ son comunes en zonas costeras, por lo que la relación con el ser humano es muy estrecha. Pero, ¿tiene algún efecto en nosotros?
El efecto en la especie humana dependerá de qué especie es la que haya crecido en el Bloom, ya que existen especies de fitoplancton que generan toxinas muy peligrosas para el ser humano. Existen distintos mecanismos por los cuales las toxinas del fitoplancton pueden ingresar a nuestro cuerpo:
1. La acción del oleaje o actividades del ser humano como el nadar, andar en bote, etc, pueden generar movimientos en la columna de agua fomentando que estas toxinas escapen en forma de “aerosoles”, pudiendo así ingresar al cuerpo humano de forma cutánea, respiratoria o al tragar agua intencionalmente (Backer y McGillicuddy, 2006). En Florida, Estados Unidos, se han documentado casos de irritación cútanea o infecciones respiratorias al tomar agua accidentalmente o al respirar estos aerosoles. En Uuguay, Vidala et al., 2015, también documenta el caso de una familia, la cual luego de bañarse en la playa Carrasco (Montevideo) con un ¨bloom¨ de la cianobacteria Microcystis aeruginosa presentaron daños nocivos en el hígado a causa de la toxina que libera esta cianobacteria.
2. Las toxinas se pueden acumular en los tejidos de organismos superiores en la cadena alimenticia, infectando así al depredador que se alimenta de estos (Backey y McGillicuddy, 2006). ¿Qué quiere decir eso? Los animales que se alimentan del fitoplancton son por ejemplo organismos marinos filtradores. Animales que ingieren agua y en su boca filtran células de fitoplancton ingresando estas a su cuerpo. Una vez ingeridas, los compuestos del fitoplancton, incluidas las toxinas, se “guardan” en su cuerpo, es decir se bioacumulan. Si un organismo filtrador, como un mejillón, o ostra, ha comido mucho de estos organismos debido al ¨bloom¨, aumenta la cantidad de toxinas en su cuerpo. De la misma manera, si un humano se come uno de estos moluscos, va a adquirir las toxinas, las cuales en su cuerpo pueden tener distintos efectos como diarrea, mal estar, en algunos casos hasta amnesia, molestias respiratorias, entre otros. Dependiendo del tipo de toxina el efecto que puede tener en el cuerpo humano.
Como todo en el planeta tierra, el balance o equilibro de las dinámicas biológicas, físicas y químicas, es lo que nos permite sobrevivir. La clave en esta temática es la CANTIDAD. Nuestro cuerpo reacciona a estas toxinas cuando se ha ingerido más de la concentración límite de “tolerancia” sin efectos nocivos, la que depende de cada sustancia en particular. Si este umbral se alcanza, es muy probable que evidenciemos las consecuencias. Por eso es fundamental informarse acerca de estos fenómenos, cuál es la especie que lo ocasiona, y evitar las visitas a las playas o ingerir productos de mar hasta que finalice el fenómeno.
Estos ¨blooms¨ no duran para siempre, cuando se han acabado los nutrientes para que el fitoplancton siga creciendo de esa manera, es decir cuando las condiciones no son tan favorables como lo eran antes, el sistema volverá a su equilibro.
En Chile, la especie más común de observar en los ¨blooms¨ es Alexandrium catenella, un dinoflagelado que es capaz de dañar fisicamente órganos de peces, como en el caso de los salmones, creando así complejidades en los cultivos de salmones que se encuentran en el sur de Chile.
Pero, ¿tiene algún efecto el Bloom de fitoplancton en la columna de agua?
Si bien el fitoplancton produce oxígeno, estos también lo respiran (increíble no? Una vez más el océano sorprendiendo), por lo tanto cuando existe mucha cantidad de estos, el desequilibro consumo-producción de oxígeno se rompe, por lo que la disponibilidad del oxígeno disuelto en la columna de agua disminuye. Pudiendo así afectar a otros organismos que lo necesiten en ese sector.
Por otra parte, el fitoplancton se dispone en la superficie del agua, si muchas particulas juntas no permiten que la luz ingrese de la mejor manera a la columna de agua, puede poner en riesgo la actividad fotosintética de las macroalgas que se encuentran en los fondos marinos.
Como pudimos ver, el fitoplancton si bien es fundamental para sostener la vida en el océano es un organismo que interactúa con poblaciones costeras, demostrando una vez más como nosotros formamos parte del ecosistema costero y la necesidad de ser muy responsables con estos fenómenos, ya sea a nivel personal como a nivel gubernamental.
Para escribir esta columna se utilizaron las siguientes fuentes bibliográficas:
Backer, L.C., McGillicuddy, D.J. (2006). Harmful Algal Blooms: At The Interface Between Coastal Oceanography and Human Health. Oceanography (Wash D C): 19(2): 94–106.
Campbell, N.A., Reece, J.B. (2007). Biología. 7th Edition. Pearson Education.
Fernandes, M. (2012). The Influence of Stress Conditions on Intracellular Dimethylsulphoniopropionate (DMSP) and Dimethylsulphide (DMS) Release in Emiliania huxleyi. Thesis for Doctor of Phylosphy. University East Anglia, United Kingdom.
Rodriguez-Martinez, M., Menéndez, S., Moreno-Eiris, E., Calonge, A., Parejón, A., Reitner, J. (2010). Estromatolitos: las rocas construidas por microorganismos. Reduca (Geología). Serie Paleontología. 2 (5): 1-25.
Vidal, F., Sedan, D., D´Agostino, D., Cavalieri, M.L., Mullen, E., Parot, M.M., Flores,C., Caixach, J., Andrinolo, D. (2017). Recreational Exposure during Algal Bloom in Carrasco Beach, Uruguay: A Liver Failure Case Report. Toxins (Basel) (9): 267. doi: 10.3390/toxins9090267
von Dassow, P. (2015). Producción Primaria. Introducción al Fitoplancton. En curso Bio 237M: Oceanografía General. Pontificia Universidad Católica de Chile. Santiago de Chie.
Winder, M., Sommer, U. (2012). Phytoplankton response to a climate change. Hydrobiologia: 698, 5–16.