Răspunsul fitoplanctonului la schimbările climatice are suișuri și coborâșuri

Microbii marini blindați i-au surprins pe oamenii de știință în urmă cu câțiva ani, recuperându-și priceperea de a construi cochilie în nivelurile de acidificare a oceanelor așteptate în urma schimbărilor climatice viitoare. Dar acele câștiguri au fost de scurtă durată, arată o nouă cercetare.

Timp de patru ani, ecologistul marin Lothar Schlüter și colegii s-au înmuiat Emiliania huxleyi fitoplanctonul din apa de mare acidificată de dioxid de carbon. După o scădere inițială a calcificării învelișului – un proces care ajută la sechestrarea CO2 din atmosferă – microbii și-au restabilit în mare parte activitățile de calcificare în decurs de un an, au raportat cercetătorii.

Dar, pe măsură ce experimentul a continuat, fitoplanctonul a început să producă din ce în ce mai puțin material de înveliș. Până la sfârșitul experimentului, fitoplanctonul din apa acidificată se calcifica mai puțin decât o populație care nu fusese expusă la condiții atât de dure, au raportat cercetătorii pe 8 iulie în Progresele științei.

În viitor, fitoplanctonul care produce cochilie „se poate calcifica chiar mai puțin decât presupunem astăzi pe baza experimentelor pe termen scurt”, spune coautorul studiului Thorsten Reusch, un ecologist marin care lucrează cu Schlüter la Centrul GEOMAR Helmholtz pentru Cercetare Oceanică din Kiel. Germania. „Un an nu este suficient de lung pentru a ne spune ceva despre modul în care va evolua adaptarea evolutivă.”

În timp ce fitoplanctonul din ocean poate urma în cele din urmă o cale evolutivă diferită de cea în condiții de laborator, lucrările arată că răspunsul evolutiv la schimbările climatice este mai complex decât se credea anterior, spune Reusch. Cu toate acestea, există o căptușeală de argint: când a revenit la condițiile actuale de apă de mare, fitoplanctonul a revenit la ratele lor originale de calcificare. Deci, chiar dacă acidificarea oceanului continuă, fitoplanctonul ar putea relua rapid calcificarea dacă condițiile s-ar îmbunătăți vreodată. „Acesta nu este un caz de „folosește-l sau pierde-l”, spune Reusch.

Planctonul fotosintetic produce aproximativ jumătate din oxigenul Pământului, iar carcasele lor care se scufundă transportă carbon de la suprafața oceanului la fundul mării – ambii pași cheie în ciclul carbonului de reglare a temperaturii. Greutatea de E. huxleyiObuzele circulare, asemănătoare unui scut, servesc drept balast în timpul coborârii, accelerând reducerea carbonului.

Procesul de fabricare a cochiliei necesită E. huxleyi pentru a-și reduce propria aciditate împingând protonii prin peretele celular. Dar, pe măsură ce oceanul devine mai acid, acea împingere a protonilor va necesita mai multă energie pentru a depăși o diferență crescândă de aciditate între interiorul și exteriorul celulei. Mulți oameni de știință se îngrijorează că acest cost al energiei ar putea cauza calcifierea fitoplanctonului, cum ar fi E. huxleyi să renunțe în cele din urmă la cochilie. Asta ar încetini CO2 reducerea și agravarea schimbărilor climatice, se tem oamenii de știință.

Schlüter, Reusch și colegii și-au început testele cu o singură celulă de E. huxleyi colectate în largul coastei Norvegiei în 2009. Populațiile crescute din această celulă trăiau în recipiente cu apă de mare acidificată aproximativ de dimensiunea cutiilor de sifon. Aproximativ 2.100 de generații mai târziu, la sfârșitul studiului, populația de fitoplancton aclimatizat la aciditate a calcificat aproximativ patru cincimi din material de coajă decât o populație care a fost ținută în apă de mare obișnuită înainte de a fi aruncată în apă acidificată.

Scăderea calcificării ar putea fi un compromis evolutiv, spune Reusch. Obuzele probabil protejează E. huxleyi de la prădători și agenți patogeni. Dar, în apele mai acide, costurile energetice ale construcției de cochilii pot depăși beneficiile acestora. Cercetătorii intenționează să efectueze din nou același experiment, de data aceasta introducând prădători pentru a vedea dacă pericolul suplimentar îl face pe fitoplancton să se țină de cochilie.

„Ne rezervă o mulțime de surprize în ceea ce privește tipurile de răspunsuri evolutive pe care aceste organisme le pot avea”, spune Tatiana Rynearson, oceanograf la campusul Narragansett al Universității din Rhode Island, care nu a fost implicat în studiu. „Evoluția continuă.”