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Las nubes, la vida y el mar
 
Amparo Martínez Arroyo, Ana E. Peña del Valle Isla y José D. Hernández Acevedo
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En in­ves­ti­ga­ción, mu­chos as­pec­tos de la na­tu­ra­le­za re­quie­ren un en­fo­que in­ter­dis­ci­pli­na­rio para en­ten­der el fun­cio­na­mien­to de pro­ce­sos cla­ves pa­ra nues­tro pla­ne­ta. La re­la­ción nu­bes-vi­da-mar cons­ti­tu­ye un ex­ce­len­te ejem­plo. El he­cho de que las al­gas par­ti­ci­pen en el ci­clo del sul­fu­ro era co­no­ci­do por los bió­lo­gos, al igual que el in­ter­cam­bio de otros ele­men­tos —oxí­ge­no, ni­tró­ge­no y bió­xi­do de car­bo­no— con la at­mós­fe­ra por me­dio de pro­ce­sos co­mo la fo­to­sín­te­sis o la fi­ja­ción de ni­tró­ge­no. Los fí­si­cos sa­bían que en la for­ma­ción de nu­bes se re­quie­re, ade­más de va­por de agua, par­tí­cu­las mi­cros­có­pi­cas que pro­por­cio­nen una su­per­fi­cie só­li­da pa­ra fa­ci­li­tar que se aglu­ti­nen en ella pe­que­ñas go­tas y den ori­gen a una nube. Es­tos ele­men­tos, pre­sen­tes en la at­mós­fe­ra co­mo ae­ro­so­les o par­tí­cu­las de ta­ma­ño sub­mi­cró­ni­co, se co­no­cen como nú­cleos de con­den­sa­ción de nu­bes. Finalmente, los quí­mi­cos te­nían el co­no­ci­mien­to so­bre la for­ma­ción de ae­ro­so­les de ma­ne­ra es­pon­tá­nea a par­tir de trans­for­ma­cio­nes quí­mi­cas y fo­to­quí­mi­cas en la at­mós­fe­ra y de com­pues­tos or­gá­ni­cos e inor­gá­ni­cos pro­ve­nien­tes del mar, don­de la oxi­da­ción de com­pues­tos sul­fu­ra­dos jue­ga un pa­pel im­por­tan­te.
 
Sin em­bar­go, no fue has­ta 1972, en un tra­ba­jo rea­li­za­do por J. Lo­ve­lock, R. J. Maggs y R. A. Ras­mus­sen, cuando to­dos es­tos co­no­ci­mien­tos co­men­za­ron a ana­li­zar­se de ma­ne­ra con­jun­ta e in­ter­dis­ci­pli­na­ria. En ese tra­ba­jo los au­to­res lla­man la aten­ción so­bre el di­me­til­sul­fu­ro, o sul­fu­ro de di­me­ti­lo (dms), y su­gie­ren que re­pre­sen­ta el en­lace agua-ai­re en el ci­clo del sul­fu­ro. En 1987, con la hi­pó­te­sis de Ba­tes y sus co­la­bo­ra­do­res, se in­ten­si­fi­có no­to­ria­men­te la dis­cu­sión y los pro­yec­tos de in­ves­ti­ga­ción re­la­cio­na­dos con el te­ma. En ella se plan­tea­ban las in­te­rac­cio­nes del fi­to­planc­ton oceá­ni­co, el sul­fu­ro at­mos­fé­ri­co, las nu­bes y el al­be­do co­mo me­ca­nis­mos de re­gu­la­ción del cli­ma.
 
 
Fi­to­planc­ton y di­me­til­sul­fu­ro
 
 
El planc­ton, par­ti­cu­lar­men­te el fi­to­planc­ton, cons­ti­tu­ye la ba­se de una in­trin­ca­da red tró­fi­ca que sos­tie­ne la vi­da en los ma­res y par­ti­ci­pa, a dis­tin­tas es­ca­las, en una se­rie de pro­ce­sos bio­geo­quí­mi­cos cen­tra­les en la re­la­ción océa­no-at­mós­fe­ra. Por ubi­car­se en la su­per­fi­cie de to­dos los cuer­pos de agua, la pri­me­ra re­la­ción del planc­ton es con la óp­ti­ca ma­ri­na, ya que al igual que los com­pues­tos inor­gá­ni­cos di­suel­tos en el agua, es­tos or­ga­nis­mos ab­sor­ben, re­fle­jan y dis­per­san la luz que pro­vie­ne del sol.
 
Com­pues­to bá­si­ca­men­te por di­ver­sas po­bla­cio­nes de mi­croal­gas y bac­te­rias fo­to­sin­té­ti­cas que ha­bi­tan la ca­pa ilu­mi­na­da de to­dos los ma­res, el fi­to­planc­ton cons­ti­tu­ye el eje bio­ló­gi­co del flu­jo de ener­gía en el eco­sis­te­ma ma­ri­no. Me­dian­te la ca­pa­ci­dad de sus pig­men­tos pa­ra atra­par la ra­dia­ción so­lar y trans­for­mar­la en ener­gía quí­mi­ca —par­ti­cu­lar­men­te la clo­ro­fi­la—, li­be­ra oxí­ge­no y otros com­pues­tos, cap­tu­ra bió­xi­do de car­bo­no, uti­li­za nu­tri­men­tos dis­po­ni­bles en el agua, par­ti­ci­pa en el re­ci­cla­je de di­ver­sos ele­men­tos, y pre­sen­ta, gra­cias a su gran di­ver­si­dad y cor­tos ci­clos de vi­da, rá­pi­das res­pues­tas a las va­ria­bles am­bien­ta­les de la at­mós­fe­ra y la co­lum­na de agua.
 
El di­me­til­sul­fu­ro, prin­ci­pal fuen­te de sul­fu­ro re­du­ci­do en la tro­pós­fe­ra, es un gas muy vo­lá­til pre­sen­te en su­fi­cien­te can­ti­dad co­mo pa­ra sig­ni­fi­car una con­tri­bu­ción im­por­tan­te al sul­fu­ro at­mos­fé­ri­co. En el océa­no es pro­du­ci­do por el rom­pi­mien­to en­zi­má­ti­co del di­me­til­sul­fo­pro­pio­na­to o pro­pio­na­to de di­me­til­sul­fo­nio (dmsp) con­te­nido en el fi­to­planc­ton, prin­ci­pal­men­te en los co­co­li­to­fó­ri­dos y al­gu­nas es­pe­cies de dia­to­meas y di­no­fla­ge­la­dos. Al­gu­nos es­tu­dios su­gie­ren que el pas­to­reo del fi­to­planc­ton por el zoo­planc­ton pue­de ser la prin­ci­pal ru­ta por la cual el dmsp es trans­for­ma­do en di­me­til­sul­fu­ro, aun­que tam­bién los pro­ce­sos mi­cro­bia­nos de des­com­po­si­ción pue­den ser im­por­tantes.
 
El sul­fu­ro de di­me­ti­lo es li­be­ra­do a la at­mós­fe­ra, don­de reac­cio­na for­man­do ae­ro­so­les sul­fa­ta­dos que se en­cuen­tran en to­da la in­ter­fa­se agua-ai­re. Las par­tí­cu­las de es­te ae­ro­sol bio­gé­ni­co jue­gan un im­por­tan­te pa­pel en el ba­lan­ce glo­bal de ra­dia­ción, di­rec­ta­men­te a tra­vés de la dis­per­sión de la ra­dia­ción so­lar e in­di­rec­ta­men­te co­mo nú­cleos de con­den­sa­ción de nu­bes en la at­mós­fe­ra ma­ri­na. En la fi­gu­ra 1 se mues­tra es­que­má­ti­ca­men­te la com­ple­ja red de pro­ce­sos de pro­duc­ción, trans­for­ma­ción y uti­li­za­ción de los nú­cleos del di­me­til­sul­fu­ro a par­tir del agua de mar su­per­fi­cial.

a

fi­gu­ra 1
La fo­to­sín­te­sis es el pro­ce­so cen­tral en el fun­cio­na­mien­to del fi­to­planc­ton des­de el pun­to de vis­ta eco­fi­sio­ló­gi­co, ya que li­be­ra oxí­ge­no al me­dio y con­su­me bió­xi­do de car­bo­no por me­dio de un sis­te­ma pig­men­ta­rio que in­clu­ye clo­ro­fi­las a, b y c, ca­ro­te­noi­des y fi­co­bi­li­pro­teí­nas. La clo­ro­fi­la a es el pig­men­to prin­ci­pal y co­mún en to­dos los fo­toau­tó­tro­fos pro­duc­to­res de oxí­ge­no, por lo que es am­plia­men­te uti­li­za­da co­mo una for­ma de cuan­ti­fi­car la bio­ma­sa al­gal.
 
Sin em­bar­go, la re­la­ción clo­ro­fi­la-bio­ma­sa va­ría en res­pues­ta a cam­bios en irra­dian­za, dis­po­ni­bi­li­dad de nu­tri­men­tos y tem­pe­ra­tu­ra. Pa­ra­le­la­men­te, la con­cen­tra­ción de clo­ro­fi­la y su re­la­ción con otros pig­men­tos pro­por­cio­na in­for­ma­ción so­bre la com­po­si­ción ta­xo­nó­mi­ca de una mues­tra, y es un in­di­ca­dor de al­te­ra­cio­nes en las co­mu­ni­da­des al­ga­les que pue­den re­per­cu­tir en otras po­bla­cio­nes ma­ri­nas, in­clu­yen­do va­rias pes­que­rías im­por­tan­tes.
 
Por otro la­do, la pre­sen­cia de pro­pio­na­to de di­me­til­sul­fo­nio li­bre en el agua de mar y el re­du­ci­do ta­ma­ño de los prin­ci­pa­les gru­pos al­ga­les que lo pro­du­cen, ex­pli­ca que las co­rre­la­cio­nes con la con­cen­tra­ción de clo­ro­fi­la no sean ne­ce­sa­ria­men­te al­tas.
 
És­ta es la re­la­ción en­tre el fi­to­planc­ton —la vi­da— pro­du­cien­do un com­pues­to sul­fu­ra­do en el mar que se li­be­ra a la at­mós­fe­ra co­mo ae­ro­sol, in­ter­fi­rien­do con la dis­per­sión de luz y for­man­do nú­cleos de con­den­sa­ción de nu­bes, las cua­les son ele­men­tos im­por­tan­tes del cli­ma. Al im­pe­dir el pa­so de una par­te de la ra­dia­ción so­lar, una ma­yor for­ma­ción de nu­bes se ha pos­tu­la­do co­mo un po­si­ble me­ca­nis­mo de amor­ti­gua­mien­to del ca­len­ta­mien­to glo­bal.
 
 
Los es­tu­dios en ma­res me­xi­ca­nos
 
 
Las emi­sio­nes de di­me­til­sul­fu­ro del Pa­cí­fi­co tro­pi­cal son una sig­ni­fi­ca­ti­va fuen­te de sul­fu­ro en la at­mós­fe­ra y con­tri­bu­yen al au­men­to de par­tí­cu­las en la ca­pa ma­ri­na lí­mi­te. El más am­plio es­tu­dio que se ha lle­va­do a ca­bo en es­ta zo­na fue rea­li­za­do por el La­bo­ra­to­rio Am­bien­tal Ma­ri­no del Pa­cí­fi­co de la Na­tio­nal Ocea­nic and At­mosp­he­ric Ad­mi­nis­tra­tion que rea­li­zó re­gis­tros en el Pa­cí­fi­co —prin­ci­pal­mente en la fran­ja ecua­to­rial— du­ran­te 15 años, a par­tir de 1982. Más re­cien­te, en un es­fuer­zo in­ter­na­cio­nal, se rea­lizó un es­tu­dio de la dis­tri­bu­ción glo­bal del sul­fu­ro de di­me­ti­lo.
 
En el pri­mer es­tu­dio, las con­cen­tra­cio­nes re­por­ta­das va­rían con­si­de­ra­ble­men­te por cues­tio­nes me­to­do­ló­gi­cas más que am­bien­ta­les. Bates y sus colaboradores con­si­de­ra­ron que las enor­mes va­ria­cio­nes am­bien­ta­les in­te­ra­nua­les aso­cia­das con El Ni­ño (1982-1983, 1986-1987 y 1990-1995) no pa­re­cían te­ner mu­cho efec­to so­bre la con­cen­tra­ción de di­me­til­sul­fu­ro en las aguas oceá­ni­cas. En quin­ce años de es­tu­dio só­lo se re­por­tan dos me­di­cio­nes ubi­ca­das en el Pa­cí­fi­co me­xi­ca­no, a la al­tu­ra de Man­za­ni­llo, Co­li­ma, en ma­yo de 1983 y en fe­bre­ro de 1989.
 
Por su par­te, el La­bo­ra­to­rio de Eco­fi­sio­lo­gía del Cen­tro de Cien­cias de la At­mós­fe­ra de la unam, a fi­na­les de la dé­ca­da de los no­ven­ta ini­ció el es­tu­dio de la in­te­rac­ción at­mós­fe­ra-biós­fe­ra en sis­te­mas acuá­ti­cos, in­ves­ti­gan­do las emi­sio­nes y cap­tu­ras de ga­ses bio­gé­ni­cos en las co­mu­ni­da­des de fi­to­planc­ton, las con­cen­tra­cio­nes de di­me­til­sul­fu­ro y pro­pio­na­to de di­me­til­sul­fo­nio en agua y at­mós­fe­ra ma­ri­nas, así co­mo su com­por­ta­mien­to en re­la­ción con even­tos cli­má­ti­cos.
 
En 1997, an­te la ocu­rren­cia del fe­nó­me­no El Ni­ño-Os­ci­la­ción del Sur, se pre­sen­tó la opor­tu­ni­dad de rea­li­zar cam­pa­ñas ocea­no­grá­fi­cas a bor­do de El Pu­ma con el ob­je­to de es­tu­diar la di­ná­mi­ca de las co­mu­ni­da­des fi­to­plánc­ti­cas en cuan­to a com­po­si­ción y con­cen­tra­cio­nes de clo­ro­fi­la a, b y c, ade­más de ini­ciar la eva­lua­ción en cam­po de téc­ni­cas de de­tec­ción de di­me­til­sul­fu­ro y pro­pio­na­to de di­me­til­sul­fo­nio en la co­lum­na de agua.
 
En ge­ne­ral, las al­te­ra­cio­nes pe­rió­di­cas que ocu­rren en el Océa­no Pa­cí­fi­co co­mo con­se­cuen­cia de El Ni­ño-Os­ci­la­ción del Sur se han des­cri­to co­mo al­tas tem­pe­ra­tu­ras su­per­fi­cia­les del mar, ba­jas con­cen­tra­cio­nes de nu­tri­men­tos y de clo­ro­fi­la, re­du­ci­das ta­sas de pro­duc­ti­vi­dad pri­ma­ria, cam­bios en la es­pe­cia­ción fi­to­plánc­ti­ca e in­cre­men­tos en la llu­via. Mu­chos au­to­res han se­ña­la­do al fi­to­planc­ton co­mo res­pon­sa­ble de los cam­bios en los pa­tro­nes de pes­ca ob­ser­va­dos du­ran­te el fe­nó­me­no de El Ni­ño, ya sea por su dis­mi­nu­ción, cam­bio en la com­po­si­ción es­pe­cí­fi­ca de las po­bla­cio­nes o por el cre­ci­mien­to ex­ce­si­vo de al­gu­nas es­pe­cies opor­tu­nis­tas que re­sul­tan tó­xi­cas pa­ra sus de­pre­da­do­res, ge­ne­ral­men­te pe­ces y mo­lus­cos. Tam­bién se ha re­la­cio­na­do la dis­mi­nu­ción de las mi­croal­gas en el Pa­cí­fi­co ecua­to­rial con la muer­te de aves y ma­mí­fe­ros ma­ri­nos que se ali­men­tan de ellas.
 
Los es­tu­dios rea­li­za­dos por el La­bo­ra­to­rio de Eco­fi­sio­lo­gía del Cen­tro de Cien­cias de la At­mós­fe­ra en el Pa­cí­fi­co me­xi­ca­no mues­tran una co­rre­la­ción en­tre la abun­dan­cia re­la­ti­va de clo­ro­fi­la y de di­me­til­sul­fu­ro ma­yor que la des­cri­ta por otros au­to­res. Por su ubi­ca­ción en la ca­pa su­pe­rior del océa­no, so­bre el fi­to­planc­ton ac­túan los dos me­ca­nis­mos que trans­mi­ten los efec­tos fí­si­cos y bio­ló­gi­cos de El Ni­ño: las on­das cos­te­ras y las te­le­co­ne­xio­nes at­mos­fé­ri­cas. Sin em­bar­go, pa­ra iden­ti­fi­car la di­ná­mi­ca de sus in­te­rac­cio­nes y el pa­pel real o po­ten­cial que jue­ga en el sis­te­ma cli­má­ti­co se re­quie­ren pe­rio­dos mu­cho más lar­gos de ob­ser­va­ción, in­clu­yen­do con­di­cio­nes en don­de se pre­sen­ta y no El Ni­ño. Por otro la­do, las con­cen­tra­cio­nes de di­me­til­sul­fu­ro de­tec­ta­das, si bien con­fir­man la ten­den­cia a ser ma­yo­res en zo­nas más cá­li­das y en aguas con me­nos nu­tri­men­tos, no ne­ce­sa­ria­men­te co­rres­pon­den a la can­ti­dad que pue­de ser li­be­ra­da a la at­mós­fe­ra, pues en ese pro­ce­so in­ter­vie­nen otras po­bla­cio­nes de la co­mu­ni­dad —zoo­planc­ton y bac­te­rias, por ejem­plo— que no fue­ron eva­lua­das en el es­tu­dio. La me­di­ción si­mul­tá­nea de dms-dmsp en agua y ai­re, cer­ca de la su­per­fi­cie del mar, ade­más de un es­tu­dio más de­ta­lla­do so­bre la com­po­si­ción y com­por­ta­mien­to de las co­mu­ni­da­des plánc­ti­cas, per­mi­ti­rá avan­zar ha­cia la de­tec­ción de otros me­ca­nis­mos de in­te­rac­ción re­la­cio­na­dos con la va­ria­bi­li­dad cli­má­ti­ca.
 
Pro­ce­den­tes de los dis­tin­tos com­par­ti­men­tos en que, pa­ra su es­tu­dio, sue­le di­vi­dir­se a la Tie­rra —at­mós­fe­ra, bios­fe­ra, hi­dros­fe­ra, li­tos­fe­ra—, las in­te­rac­cio­nes nu­bes-vi­da-mar cons­ti­tu­yen un fas­ci­nan­te te­ma de in­ves­ti­ga­ción que abar­ca dis­ci­pli­nas co­mo la fí­si­ca de nu­bes, la mi­cro­fí­si­ca, la me­teo­ro­lo­gía, la quí­mi­ca at­mos­fé­ri­ca y ma­ri­na, la fi­co­lo­gía, la planc­to­lo­gía y la eco­fi­sio­lo­gía. És­te es un cam­po abier­to que ca­da vez re­quie­re más cien­tí­fi­cos dis­pues­tos al re­to de un tra­ba­jo in­ter­dis­ci­pli­na­rio pro­fun­do y una vi­sión ho­lís­ti­ca de los pro­ce­sos de in­ter­cam­bio en la na­tu­ra­le­za.
 
Referencias bibliográficas
 
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Am­pa­ro Mar­tí­nez Arro­yo
Ana Eli­sa Pe­ña del Va­lle Is­la
Jo­sé Da­go­ber­to Her­nán­dez Ace­ve­do
Cen­tro de Cien­cias de la At­mós­fe­ra,Uni­ver­si­dad Na­cio­nal Au­tó­no­ma de Mé­xi­co.
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Martínez Arroyo, Amparo, Peña del Valle Isla Ana Elisa y Hernández Acevedo José Dagoberto. (2004). Las nubes, la vida y el mar. Ciencias 76, octubre-diciembre, 72-77. [En línea]
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