Monitorización de la biodiversidad planctónica en la costa de Málaga
Vida submarina en la bahía de Málaga
Recopilamos, generamos y analizamos datos de biodiversidad de las comunidades de plancton que habitan el entorno marino de la ciudad de Málaga. El plancton es un indicador de la calidad ambiental de nuestras aguas dado que responde rápidamente a cualquier perturbación que altere el medio, especialmente a la contaminación por vertidos desde fuentes terrestres o a eventos climáticos que modifican las condiciones en el medio marino (como temporales u olas de calor). El plancton incluye variados grupos de organismos con muy diferentes modos de crecimiento: el fitoplancton, que crece utilizando la energía lumínica mediante el proceso de fotosíntesis para transformar el CO2 y los nutrientes disueltos (nitrato, fosfato, sílice) en materia orgánica; el zooplancton, que se alimenta principalmente del fitoplancton; las bacterias, que actúan sobre la materia orgánica presente en el ecosistema posibilitando su reciclado mediante los proceso de respiración y mineralización; y los virus marinos, que son uno de los principales depredadores de estos ecosistemas y que controlan la población de otras muchas comunidades. En su conjunto, el plancton es altamente diverso bajo múltiples puntos de vista, incluyendo no sólo su morfología (abarca desde células con tamaño inferior a 1 micra –la millonésima parte de un metro- hasta organismos de unos pocos milímetros) sino también su biodiversidad (es decir, el número de especies o unidades taxonómicas que integran cada grupo), su fisiología y su papel funcional en el ecosistema.
¿Qué estamos midiendo?
Analizamos la abundancia y la composición de los grupos de plancton (excluyendo de momento los virus) en la bahía de Málaga, a partir de las cuales será posible analizar los principales patrones de variabilidad temporal de las comunidades. Esta información se complementa con mapas diarios de distribución de clorofila (que es un indicador de la biomasa de fitoplancton) obtenidas a partir de imágenes de color del océano captadas por los satélites.
¿Por qué es importante?
Con esta información contribuimos a determinar el impacto de las presiones antropogénicas sobre nuestra costa así como a analizar su evolución en las últimas décadas, ayudando a evaluar el estado ambiental de nuestro litoral y a orientar medidas para mejorarlo. Así mismo, dado que el plancton conforma la base de la cadena alimentaria marina, monitorizar su abundancia y los cambios en su composición es de vital importancia para comprender y prever cambios en la disponibilidad de alimento para sus depredadores, principalmente pequeños peces pelágicos de interés comercial, como la sardina o el boquerón. Por tanto, conocer los cambios y evolución de la biodiversidad planctónica ayuda a la gestión y sostenibilidad de las pesquerías.
¿Cómo obtenemos los datos?
Los datos de biodiversidad que se están recopilando provienen principalmente de la base de datos del Centro Oceanográfico de Málaga, generada gracias a la labor de muchos investigadores que han mantenido una serie temporal de muestreos en la bahía de Málaga desde 1992. Estos datos provienen de campañas oceanográficas realizadas en buques del Instituto Español de Oceanografía (IEO) y enmarcadas en múltiples proyectos financiados con fondos públicos, muchos de los cuales están publicados en diversos artículos y documentos científicos. Además, el proyecto LifeWatch Alborán ha permitido mejorar la resolución de estos datos al recoger nuevas muestras en el último año.
Aunque todas las muestras se han recogido en campañas a bordo de embarcaciones del IEO, la metodología de muestreo y el análisis posterior en laboratorio varían según el grupo de plancton analizado. Las muestras de plancton menor a 0,2 milímetros (bacterias, fitoplancton y microzooplancton) se recogen con botellas Niskin, que se cierran a distintas profundidades para caracterizar las comunidades de la superficie y las de mayor profundidad. Las muestras de plancton mayor a 200 micras (0,2 milímetros) se obtienen con redes de plancton, como la red WP2-doble. Estas muestras se fijan siguiendo protocolos específicos para su preservación hasta el análisis en laboratorio, y algunas se filtran y congelan directamente en el barco.
Para analizar la abundancia de bacterias y otros grupos de plancton de menor tamaño, se utiliza un citómetro de flujo, que cuantifica células de menos de 5 micras basándose en la fluorescencia natural o inducida de las células. Los organismos de mayor tamaño se observan mediante microscopía óptica (para células de 5 a 200 micras) o mediante lupa (para organismos mayores de 200 micras, principalmente zooplancton). Estos métodos morfológicos de identificación permiten comparar las comunidades de la bahía de Málaga con las de otras zonas del Mediterráneo y del mundo.
En las últimas dos décadas, han ganado relevancia los métodos genéticos para analizar la biodiversidad de muestras de agua marina. En el Centro Oceanográfico de Málaga, estas técnicas se aplican para describir en mayor profundidad la diversidad del plancton en la bahía. El método consiste en amplificar y secuenciar regiones específicas de genes marcadores de cada especie o grupo taxonómico. El ADN se extrae de las muestras filtradas y se somete a ciclos de amplificación (PCR) utilizando un gen marcador específico. Los fragmentos amplificados se secuencian y cuantifican, permitiendo identificar cada unidad taxonómica comparando las secuencias con bases de datos existentes.
Resultados
obtenidos
Abundancia de los principales grupos de fitoplancton y zooplancton de la bahía de Málaga
86
muestras de microplancton
158
muestras de mesozooplancton
Serie temporal de muestras recogidas trimestralmente, desde 1992 hasta 2023, y analizadas por el grupo Ecología del Plancton y Retos Ambientales (EPRA, IEO)
Diciembre 2023
Biodiversidad genética de microplancton en el entorno de la bahía de Málaga
9
muestras
Listado de variantes de secuencias con su correspondiente secuencia de ADN, asignación taxonómica y abundancia relativa (número de lecturas) para cada muestra recogida y analizada por el grupo Ecología del Plancton y Retos Ambientales (EPRA, IEO)
Diciembre 2023
Fichas identificativas de los taxones de microplancton y mesozooplancton más representativos de las comunidades de la bahía de Málaga
24
fichas
Fichas de microplancton (11) y de mesozooplancton (13), indicando su clasificación taxonómica, tamaño, distribución, abundancia máxima y modo trófico, producidas por el grupo Ecología del Plancton y Retos Ambientales (EPRA, IEO)
Junio 2024
Mapas de distribución de clorofila de satélite en la bahía de Málaga
781
mapas
Serie temporal de mapas desde el 1 de mayo 2016 hasta el 18 de abril 2023, generados por el grupo Ecología del Plancton y Retos Ambientales (EPRA, IEO)
Diciembre 2023
Serie temporal de abundancia de algunos de los grupos de fitoplancton (células/ml) y zooplancton (individuos/m3) cuantificados en la bahía de Málaga desde 1992.
Diciembre 2023
Árbol filogenético de los taxones identificados mediante técnicas genéticas en muestras recogidas en el mar de Alborán. Cada línea en el árbol filogenético representa una de las unidades taxonómicas identificadas. En diferente color se indican los principales grupos. Destaca la elevada biodiversidad de algunos grupos como MALV-I, MALV-II y Alveolata que no pueden ser identificados mediante técnicas de análisis morfológico al microscopio. Figura modificada de 10.1093/femsec/fiaa197 (FEMS Microbiology Ecology 96, 11)
Diciembre 2023
¿Qué significan estos resultados?
La abundancia y la composición de los grupos de plancton en la bahía de Málaga varían temporal y espacialmente, en función de las condiciones ambientales. Así por ejemplo, a finales otoño, el agua superficial se enfría y se hunde, mezclándose con aguas más profundas. Estas aguas de profundidad presentan una mayor salinidad y concentración de nutrientes. Estos nutrientes, junto con el aumento en el número de horas de sol diarias a finales de invierno, son aprovechados por el fitoplancton que hace la fotosíntesis en aguas superficiales de la bahía, dando lugar a aumentos significativos de su abundancia y biomasa en primavera. Además, el viento de poniente (Terral), favorece el ascenso de aguas profundas a la superficie (afloramiento), pudiendo dar lugar a aumentos en la abundancia de fitoplancton en cualquier época del año. Esto se ve reflejado en el color del agua, al presentar mayores concentraciones de clorofila, por lo que estos cambios en la abundancia y distribución espacial del fitoplancton en la bahía de Málaga pueden ser observados mediante satélites. Los grupos más abundantes de microplancton en la bahía son diatomeas y flagelados, seguidos de dinoflagelados. La gran abundancia de fitoplancton y las altas temperaturas en verano, favorecen el crecimiento de algunos grupos de zooplancton, como por ejemplo los cladóceros y los doliólidos. Estos dos grupos son muy abundantes en verano, pero en años recientes también pueden encontrarse grandes abundancias en otoño debido al calentamiento del mar de Alborán. Durante el resto del año los copépodos son el grupo predominante en la bahía de Málaga, así como en todos los mares y océanos.
Utilizando técnicas genéticas hemos conseguido identificar unas 9000 unidades taxonómicas de la fracción del microplancton en el mar de Alborán, que son aproximadamente veinte veces más que el número total de especies identificadas hasta el momento mediante el microscopio.
Equipos de
investigación
El grupo de investigación Ecología del Plancton y Retos Ambientales (EPRA) es el responsable de las tareas relacionadas con la biodiversidad del plancton dentro del proyecto LifeWatch Alborán. EPRA, precedido por el grupo de investigación ECOALBORAN fundado en 2002, desarrolla una intensa labor de investigación interdisciplinar y asesoramiento, contando con investigadores de primer nivel especializados en todas las fracciones de plancton. Actualmente desarrolla tres proyectos de investigación financiados en convocatorias públicas y otros dos contratos de investigación con el Ministerio de Transición Ecológica para la evaluación de la eutrofización y los hábitats pelágicos en las aguas marinas españolas, incluyendo el Mar Menor. Su personal dirige y/o participa en múltiples campañas de investigación oceanográfica y participa en varios grupos internacionales de trabajo en el marco del Convenio de Barcelona, el convenio para la Protección del Medio Marino del Atlántico Nordeste (OSPAR) y el Consejo Internacional para la Exploración del Mar (ICES).
