Flo­ra del océano

Eduar­do San­ta­ma­ría del Án­gel es­tu­dia las pro­pie­da­des del planc­ton ve­ge­tal an­tár­ti­co pa­ra ca­li­brar la efec­ti­vi­dad de las imá­ge­nes sa­te­li­ta­les.

Muy Interesante (México) - - Sumario - Por Án­ge­la Po­sa­da-Swaf­ford

En la An­tár­ti­da, cien­tí­fi­cos me­xi­ca­nos es­tu­dian el planc­ton pa­ra ca­li­brar imá­ge­nes sa­te­li­ta­les.

Ape­sar de los cin­co gra­dos Cel­sius y de es­tar ro­dea­do de tém­pa­nos de hie­lo, Eduar­do San­ta­ma­ría del Án­gel, in­ves­ti­ga­dor de la Fa­cul­tad de Cien­cias Ma­ri­nas de la Uni­ver­si­dad Au­tó­no­ma de Ba­ja Ca­li­for­nia, es­tá su­dan­do. Lle­va al me­nos un par de ho­ras ba­jan­do la mis­ma bo­te­lla ocea­no­grá­fi­ca va­cía y su­bién­do­la lle­na de agua, a pul­so, por la bor­da del bu­que de la Ar­ma­da co­lom­bia­na ARC 20 de Ju­lio. “La he subido co­mo 20 ve­ces hoy. ¡Ya me sa­lió múscu­lo! Aho­ra le to­ca a Al­fre­do”, di­ce rien­do mien­tras le pa­sa la bo­te­lla de plás­ti­co gris, un pe­so muer­to de va­rios ki­los, a su es­tu­dian­te de doc­to­ra­do Jo­sé Al­fre­do Mer­ca­do San­ta­na.

Es un día ex­cep­cio­nal­men­te her­mo­so en la pe­nín­su­la An­tár­ti­ca, en una bahía flan­quea­da de gla­cia­res fren­te a la ba­se ar­gen­ti­na de Pri­ma­ve­ra. El re­fle­jo del sol so­bre la nie­ve es en­ce­gue­ce­dor. El azul trans­pa­ren­te del mar en cal­ma de­ja en­tre­ver las pa­re­des su­mer­gi­das de las ma­sas de hie­lo, y una fa­mi­lia de ba­lle­nas jo­ro­ba­das se ali­men­ta a la dis­tan­cia. “Mi­ra có­mo pe­ne­tra la luz. Es co­mo si el ca­pi­tán del bu­que le hu­bie­ra he­cho una ofren­da a la dio­sa Ye­ma­yá.” Du­ran­te dé­ca­das el doc­tor San­ta­ma­ría se ha de­di­ca­do al exó­ti­co es­tu­dio de las pro­pie­da­des bio-óp­ti­cas del agua de mar; es de­cir, la for­ma en que los mi­cro­or­ga­nis­mos res­pon­den a la luz que les lle­ga des­de arri­ba, ha­cien­do que el mar ad­quie­ra un co­lor u otro.

Esos co­lo­res son ob­ser­va­dos por los sen­so­res de los sa­té­li­tes que or­bi­tan la Tie­rra, e in­ter­pre­ta­dos por los cien­tí­fi­cos que bus­can to­mar los sig­nos vi­ta­les del océano a gran­des es­ca­las. Por eso, re­co­ger mues­tras y da­tos in si­tu –que en ge­ne­ral po­co se ha­ce de­bi­do a com­ple­ji­da­des de lo­gís­ti­ca, y me­nos aún en un lu­gar tan inac­ce­si­ble co­mo la An­tár­ti­da– es cla­ve pa­ra ca­li­brar la efec­ti­vi­dad de los da­tos que arro­jan los sa­té­li­tes.

El co­ra­zón de to­do es­to ya­ce en lo que San­ta­ma­ría y su gru­po vi­nie­ron a bus­car en el Con­ti­nen­te Blan­co: el fi­to­planc­ton, esa sopa de di­mi­nu­tos or­ga­nis­mos, al­gu­nos com­pues­tos por una so­la cé­lu­la, que vis­tos al mi­cros­co­pio pa­re­cen de­li­ca­das jo­yas vi­vien­tes. Su mi­sión en la vi­da es acu­mu­lar luz en sus ver­des pig­men­tos de clorofila, ab­sor­ber el dió­xi­do de car­bono at­mos­fé­ri­co y pro­du­cir azú­ca­res que sir­ven de ali­men­to a las cria­tu­ras ve­ge­ta­ria­nas. Por eso son la ba­se de la pro­duc­ción pri­ma­ria en el mar y lo que sos­tie­ne a las re­des ali­men­ti­cias de to­dos los océa­nos, ríos y la­gos del mun­do. De he­cho, se cal­cu­la que la mi­tad de la pro­teí­na ani­mal que co­me­mos los hu­ma­nos pro­vie­ne, gra­cias al fi­to­planc­ton, del océano.

Da­mos por sen­ta­do la exis­ten­cia de es­te planc­ton ve­ge­tal (los ex­per­tos han cla­si­fi­ca­do unas 5,000 es­pe­cies) sin sos­pe­char que ha­ce más de dos mil mi­llo­nes de años sus an­ces­tros oxi­ge­na­ron nues­tro pla­ne­ta a tra­vés de su res­pi­ra­ción, ha­cien­do po­si­ble la evo­lu­ción de la vi­da que co­no­ce­mos. Hoy día se cal­cu­la que el fi­to­planc­ton es res­pon­sa­ble de en­tre el 50 y 85% de la pro­duc­ción del oxí­geno mun­dial, a la vez que ab­sor­be una can­ti­dad asom­bro­sa del car­bono at­mos­fé­ri­co.

Los ma­pas sa­te­li­ta­les de la NASA mues­tran que la ma­yor can­ti­dad de clorofila ma­ri­na se con­cen­tra en las frías aguas de am­bas re­gio­nes po­la­res. De ahí que San­ta­ma­ría y su gru­po crea­ran un am­bi­cio­so plan du­ran­te el cru­ce­ro de es­ta III Ex­pe­di­ción Cien­tí­fi­ca An­tár­ti­ca de Colombia 2016-17, a la cual fue­ron in­vi­ta­dos por la Ar­ma­da co­lom­bia­na y la Di­rec­ción Ge­ne­ral Ma­rí­ti­ma, Di­mar, que bus­ca abrir nexos de coope­ra­ción in­ter­na­cio­nal en los océa­nos y en los hie­los del sur.

“Las co­sas fun­cio­na­ron muy bien por­que yo ten­go una re­la­ción de tra­ba­jo de 16 años con el doc­tor San­ta­ma­ría, des­de que lo in­vi­té a dic­tar un cur­so en Colombia”, co­men­ta la bió­lo­ga ma­ri­na de Di­mar, Mary Luz Ca­ñón. “En­ton­ces pa­ra es­ta ex­pe­di­ción Di­mar de­ci­dió in­cor­po­rar el com­po­nen­te de la óp­ti­ca hi­dro­ló­gi­ca, y tan­to el doc­tor San­ta­ma­ría co­mo la doc­to­ra Án­ge­la Gu­tié­rrez, del pro­gra­ma de sis­te­mas de ob­ser­va­ción de la Tie­rra Ame­riGeoss de la Na­tio­nal Ocea­nic and At­mosp­he­ric Ad­mi­nis­tra­tion, nos es­tán apo­yan­do en es­ta ini­cia­ti­va.”

Ca­ñón ade­más es alum­na de doc­to­ra­do de San­ta­ma­ría, y su te­sis jus­ta­men­te tie­ne que ver con el es­tu­dio del fi­to­planc­ton en el es­tre­cho de Ger­la­che, aquí en la pe­nín­su­la An­tár­ti­ca, y có­mo és­te res­pon­de al cam­bio cli­má­ti­co, al­go que en­ca­ja bien den­tro de los de­más ob­je­ti­vos del gru­po de bio-óp­ti­ca.

“Por un la­do que­re­mos ver y com­pa­rar la res­pues­ta de la co­mu­ni­dad de fi­to­planc­ton an­tár­ti­co a los 25 años de ha­ber­se for­ma­do y ce­rra­do el agu­je­ro de ozono”, di­ce San­ta­ma­ría. “¿Có­mo se han adap­ta­do a los cam­bian­tes ra­yos ul­tra­vio­le­ta, qué pa­sa con

Du­ran­te la III Ex­pe­di­ción Co­lom­bia­na a la An­tár­ti­da se mi­dió la gran in­fluen­cia an­tár­ti­ca en el cli­ma y los ma­res de los tró­pi­cos.

sus pig­men­tos de co­lor y có­mo pro­te­gen su ADN de los ra­yos del Sol? Tam­bién va­mos a es­tu­diar me­jor la es­truc­tu­ra de es­tas co­mu­ni­da­des an­tár­ti­cas, de­ter­mi­nan­do de qué ta­ma­ño son exac­ta­men­te. Y ade­más ver si mi hi­pó­te­sis de que és­tas son aguas óp­ti­ca­men­te com­ple­jas es cier­ta, por­que eso tie­ne que ver con la ca­li­dad de los al­go­rit­mos de co­lor del océano que usan los sa­té­li­tes.”

San­ta­ma­ría es sim­pá­ti­co, y tan abun­dan­te y ge­ne­ro­so con su con­ver­sa­ción co­mo lo es con sus pu­bli­ca­cio­nes cien­tí­fi­cas in­de­xa­das y el chi­le con que cu­bre la car­ne. Ha­bla a bor­bo­to­nes, y sal­ta de un te­ma al otro, pa­san­do de la cul­tu­ra cien­tí­fi­ca en La­ti­noa­mé­ri­ca a la so­fis­ti­ca­da cien­cia de la ocea­no­gra­fía óp­ti­ca.

Los ca­sos del agua

Pa­ra in­ves­ti­ga­do­res co­mo él so­lo exis­ten dos ti­pos de agua de mar: aguas Ca­so 1 y aguas Ca­so 2. Las 1 son aque­llas trans­pa­ren­tes co­mo un cris­tal, y que tí­pi­ca­men­te se en­cuen­tran en ma­res abier­tos y si­tios to­tal­men­te prís­ti­nos don­de só­lo hay agua de mar y fi­to­planc­ton. És­tas son aguas re­la­ti­va­men­te sim­ples y li­bres de par­tí­cu­las en sus­pen­sión. Sus pro­pie­da­des óp­ti­cas es­tán de­ter­mi­na­das por la con­cen­tra­ción del fi­to­planc­ton y la clorofila aso­cia­da a és­te.

Las aguas Ca­so 2 son to­das las de­más. Tam­bién lla­ma­das “aguas óp­ti­ca­men­te com­ple­jas”, son aque­llas que es­tán car­ga­das de se­di­men­tos, por ejem­plo las de las desem­bo­ca­du­ras de los ríos, o don­de hay mu­chos nu­trien­tes y llu­vias, es de­cir, to­das las aguas que son tur­bias. Com­pa­ra­das con la se­re­ni­dad de las Ca­so 1, las aguas Ca­so 2 son el do­lor de ca­be­za de un ex­per­to en óp­ti­ca ma­ri­na por­que es­tán lle­nas de co­sas que re­frac­tan y re­fle­jan la luz del sol en to­das di­rec­cio­nes. Ade­más de se­di­men­tos y planc­ton ve­ge­tal y ani­mal en can­ti­da­des in­dus­tria­les, aca­rrean al­go lla­ma­do “ma­te­ria or­gá­ni­ca co­lo­ri­da di­suel­ta”, o CDOM por sus si­glas en in­glés.

Es­te CDOM son bá­si­ca­men­te de­tri­tos or­gá­ni­cos –léa­se co­sas co­mo la pi­pí y el ex­cre­men­to de ba­lle­nas, pin­güi­nos, fo­cas y kril–, así co­mo otros flui­dos cor­po­ra­les de ani­ma­les a me­dio mas­ti­car, y otros exu­da­dos or­gá­ni­cos lla­ma­dos “sus­tan­cia ama­ri­lla”.

“Mi teo­ría es que la pe­nín­su­la An­tár­ti­ca no son aguas Ca­so 1 co­mo se di­ce co­mún­men­te, sino aguas óp­ti­ca­men­te com­ple­jas, y que aquí ha­bría más CDOM que en otros ma­res del mun­do”, ex­pre­sa San­ta­ma­ría una tar­de en­tre sor­bos de ca­fé ne­gro. “Eso es in­tere­san­te por­que la An­tár­ti­da es un eco­sis­te­ma rico y a la vez re­la­ti­va­men­te sim­ple. No tie­ne apor­tes de ríos ni de tie­rra, y no hay plan­tas. En­ton­ces es­ta ma­te­ria or­gá­ni­ca pro­vie­ne del mar, de to­dos es­tos ani­ma­les.”

Y sus des­per­di­cios que­dan en la su­per­fi­cie y dis­tor­sio­nan lo que ve el sa­té­li­te. “La teo­ría es que el CDOM es­tá in­ter­fi­rien­do en la se­ñal del sa­té­li­te so­bre la An­tár­ti­da, y eso es al­go que hay que co­rre­gir. A ni­vel in­ter­na­cio­nal el al­go­rit­mo uni­ver­sal usa­do pa­ra de­ter­mi­nar la con­cen­tra­ción de clorofila por me­dio de un sa­té­li­te tie­ne pro­ble­mas en las re­gio­nes po­la­res. En el nor­te hay gru­pos fuer­tes es­tu­dian­do el pro­ble­ma, pe­ro en la An­tár­ti­da, por su di­fí­cil ac­ce­so, ca­si no los hay. Por eso es­ta ex­pe­di­ción fue tan opor­tu­na. Ne­ce­si­ta­mos ha­cer me­di­cio­nes exac­tas de la can­ti­dad de ma­te­rial or­gá­ni­co co­lo­ri­do que hay en es­tas aguas, in si­tu, a mano. Eso es al­go que se ha­ce ca­da vez me­nos, la to­ma de da­tos en el te­rreno.”

“Y eso es al­go”, aña­de apa­sio­na­da­men­te el cien­tí­fi­co, “en lo que La­ti­noa­mé­ri­ca pue­de de­jar hue­lla”.

“La NASA y la NOAA ma­tan por un dato de bue­na ca­li­dad pa­ra ali­men­tar sus sa­té­li­tes. Pe­ro los paí­ses desa­rro­lla­dos ca­da vez usan más ins­tru­men­ta­ción re­mo­ta. Muy po­cos ha­cen cien­cia a mano co­mo no­so­tros. En­ton­ces es­tán vol­tean­do ha­cia La­ti­noa­mé­ri­ca. Y creo que no se tra­ta de sa­car sie­te mil mues­tras con los gran­des equi­pos, sino ha­cer sie­te mues­tras, pe­ro bien he­chas.”

Even­tual­men­te, San­ta­ma­ría ofre­ce­rá sus da­tos de te­rreno a la NASA y a otros cen­tros que tra­ba­jan con al­go­rit­mos sa­te­li­ta­les pa­ra que se in­clu­yan en la ca­li­bra­ción de los sen­so­res que mi­den la con­cen­tra­ción de clorofila des­de el es­pa­cio.

Pe­ro el dato cla­ve no só­lo es la can­ti­dad de clorofila/planc­ton ve­ge­tal, sino la pro­fun­di­dad a la que se en­cuen­tra. En una ima­gen sa­te­li­tal lo que uno ve es la ca­pa su­per­fi­cial del océano. No sa­be­mos cuál es la can­ti­dad de ma­te­ria que hay por de­ba­jo de unos po­cos cen­tí­me­tros o me­tros en los lu­ga­res más trans­pa­ren­tes. Es aquí don­de el gru­po de San­ta­ma­ría acu­de a mé­to­dos po­co con­ven­cio­na­les pa­ra po­ner su grano de are­na y re­co­ger in­for­ma­ción so­bre las pro­fun­di­da­des a las que hay fi­to­planc­ton en es­tas aguas, en es­te mo­men­to.

“No­so­tros no usa­mos las pro­fun­di­da­des es­tán­dar que se usan en otras me­di­cio­nes ocea­no­grá­fi­cas pa­ra bus­car el fi­to­planc­ton, sino que ha­ce­mos nues­tras pro­pias pro­fun­di­da­des de mues­treo por­que el planc­ton ve­ge­tal no se dis­tri­bu­ye ho­mo­gé­nea­men­te en la co­lum­na de agua”, ex­pli­ca Jo­sé Al­fre­do Mer­ca­do mien­tras co­lo­ca lo que pa­re­ce un bom­bi­llo blan­co al la­do de un tu­bo ne­gro con sen­so­res que le sa­len por arri­ba, to­do co­nec­ta­do a un lar­go ca­ble. “El bom­bi­llo mi­de la luz fo­to­sin­té­ti­ca­men­te ac­ti­va de­ba­jo del agua, y lo que pa­re­ce un tu­bo mi­de la fluo­res­cen­cia y la re­tro­dis­per­sión de la luz en dos lon­gi­tu­des de on­da.”

El apa­ra­to les in­di­ca dón­de es­tá la ma­yor con­cen­tra­ción de clorofila, un pun­to co­no­ci­do co­mo el “má­xi­mo”, y las mues­tras se to­man an­tes, en y de­ba­jo de ese má­xi­mo. Pues­to que las con­di­cio­nes de luz y trans­pa­ren­cia del agua cam­bian, esas pro­fun­di­da­des siem­pre son di­fe­ren­tes. Una vez a bordo, el agua es re­co­gi­da en bo­te­llas os­cu­ras y lle­va­da al la­bo­ra­to­rio em­bar­ca­do pa­ra fil­trar la clorofila y pre­ser­var los fil­tros de dos cm en un tan­que de ni­tró­geno lí­qui­do.

De­be­mos de­mos­trar que es­ta­mos ha­cien­do cien­cia de al­to ni­vel, y por eso la ca­li­dad de los da­tos es muy im­por­tan­te.

Mi­cro, nano y pi­co

La otra co­sa que di­fe­ren­cia a es­te gru­po de bio-óp­ti­cos es que quie­ren eva­luar qué tan­to por­cen­ta­je del di­mi­nu­to planc­ton ve­ge­tal de es­tas aguas es mi­cros­có­pi­co, na­no­mé­tri­co o, aún más pe­que­ño, en es­ca­las pi­co­mé­tri­cas, don­de las par­tí­cu­las son de tres mi­cras. “Los es­tu­dios mun­dia­les del fi­to­planc­ton

se ba­san en el ta­ma­ño mi­cro”, se­ña­la San­ta­ma­ría. “Ca­si na­die es­tu­dia qué tan­to nano y pi­co hay por­que eso re­quie­re ho­ras de tra­ba­jo en un oci­tó­me­tro de flu­jo, que es ca­ro, o em­plear a al­guien que se sien­te a con­tar las par­tí­cu­las una por una, que es en­lo­que­ce­dor. No­so­tros va­mos a in­ten­tar­lo usan­do ta­xo­no­mía quí­mi­ca, ba­sán­do­nos en el es­tu­dio de to­dos los pig­men­tos que con­tie­ne el planc­ton ve­ge­tal.” O co­mo dicen, ca­da uno tie­ne su pro­pia ma­ne­ra de ma­tar pul­gas.

Al fi­nal de cuen­tas se tra­ta de po­der con­tri­buir con al­go a la cien­cia de cla­se mun­dial, en­fa­ti­za el ex­per­to. “La­ti­noa­mé­ri­ca lo que más ne­ce­si­ta es la for­ma­ción de ca­pa­ci­da­des. Un sue­ño es te­ner cen­tros re­gio­na­les in­ter­na­cio­na­les en nues­tra re­gión que ten­gan los equi­pos y que pue­dan pro­ce­sar mues­tras y com­par­tir in­for­ma­ción. Pe­ro pa­ra eso de­be­mos de­mos­trar que es­ta­mos ha­cien­do cien­cia de al­to ni­vel, y por eso es que la ca­li­dad del dato es muy im­por­tan­te.”

Fi­nal­men­te quie­ro sa­ber, si Colombia lle­va dos ex­pe­di­cio­nes an­tár­ti­cas usan­do un bu­que de la Ar­ma­da, ¿qué es­pe­ra México pa­ra or­ga­ni­zar la su­ya? Da­das las te­le­co­ne­xio­nes en­tre la An­tár­ti­da y el con­ti­nen­te ame­ri­cano, co­ne­xio­nes ocea­no­grá­fi­cas, bio­ló­gi­cas, cli­má­ti­cas y at­mos­fé­ri­cas, y da­do el cre­cien­te in­te­rés en ex­plo­rar las re­la­cio­nes en­tre los po­los y los tró­pi­cos, es de es­pe­rar que La­ti­noa­mé­ri­ca en­te­ra acu­da en ma­sa a es­tu­diar los hie­los del sur.

“Colombia es­tá po­nien­do el ejem­plo de la coope­ra­ción de una na­val con el ser­vi­cio a la cien­cia. Es­te cru­ce­ro va a ser un pun­to fuer­te de re­fe­ren­cia pa­ra de­mos­trar que en La­ti­noa­mé­ri­ca te­ne­mos la ca­pa­ci­dad de sa­car in­for­ma­ción de al­ta ca­li­dad pa­ra cons­truir una ba­se de da­tos que nos ayu­de a cui­dar la ca­sa, y eso in­clu­ye las re­gio­nes po­la­res”.

DE­PÓ­SI­TOS. Con­cen­tra­cio­nes de clorofila glo­bal en la pri­ma­ve­ra de 2006 y en An­tár­ti­da, en enero de 2011. Da­tos ob­te­ni­dos por el sa­té­li­te MODIS de la NASA.

DI­LI­GEN­CIAS. To­mar mues­tras de agua en te­rreno es cru­cial pa­ra ob­te­ner da­tos de ca­li­dad. El re­to es sor­tear las di­fi­cul­ta­des de­bi­do a las du­ras con­di­cio­nes de la An­tár­ti­da.

MUES­TRAS. Eduar­do San­ta­ma­ría sos­tie­ne un sen­sor de fluo­res­cen­cia. El planc­ton es fil­tra­do lue­go a bordo pa­ra ser ana­li­za­do.

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