Diversidad de coMunidades planctónicas de procariotas y carbono orgánico disuelto en áreas de afloramiento costero: de Satélite a Ómicas (MiSaO)
Visión general del proyecto
MiSaO es un proyecto de investigación interdisciplinar que estudia cómo los organismos procariotas (bacterias y arqueas), responden a los cambios en la cantidad y calidad de la materia orgánica en sistemas costeros de afloramiento. Mediante la combinación de Observación de la Tierra por satélite, técnicas de biología molecular, mediciones in situ e inteligencia artificial, MiSaO pretende mejorar la comprensión del funcionamiento de los ecosistemas marinos costeros bajo el impacto del cambio climático y la creciente presión humana.
El proyecto se centra en las relaciones entre la materia orgánica disuelta y las comunidades de plancton microbiano, que desempeñan un papel clave en las redes tróficas marinas, el ciclo del carbono y la regulación del clima.
¿POR QUÉ SON IMPORTANTES LOS ECOSISTEMAS MARINOS COSTEROS?
Los ecosistemas costeros cubren menos del 10 % de la superficie terrestre, pero sostienen una parte muy significativa de la productividad y biodiversidad marina a escala global. Proporcionan servicios ecosistémicos esenciales, como la provisión de alimentos, la regulación del clima y la protección frente a la erosión y los temporales. Debido a su importancia, no es casualidad que casi la mitad de la población mundial viva en regiones próximas al mar. Sin embargo, los ecosistemas marinos litorales se encuentran entre los entornos más vulnerables al cambio climático y a las actividades humanas. El aumento de la temperatura del océano, la eutrofización y el incremento de los aportes de materia orgánica están alterando las condiciones de luz, las redes tróficas y los ciclos biogeoquímicos. Estos cambios afectan de forma notable a las comunidades de plancton microbiano, que constituyen la base de los ecosistemas marinos y regulan los flujos de carbono entre el océano y la atmósfera.
Comprender estos procesos es esencial para predecir la respuesta de los ecosistemas marinos al cambio global y para desarrollar estrategias de gestión costera sostenible, equilibrando la conservación ecológica con el desarrollo socioeconómico
Objetivos y principales preguntas de investigación
El objetivo principal de MiSaO es desarrollar un nuevo enfoque para describir la dinámica espacial y temporal de la diversidad de las comunidades de plancton procariota presentes y metabólicamente activas y su relación con la materia orgánica disuelta, integrando observaciones satelitales, físico-químicas y genéticas en sistemas de afloramiento costeros.
El proyecto abordará las siguientes preguntas clave:
El proyecto abordará las siguientes preguntas clave:
1.
¿Pueden utilizarse observaciones satelitales para estimar la materia orgánica disuelta coloreada (CDOM) y su relación con el carbono orgánico disuelto (DOC) en aguas marinas costeras?
2.
¿Pueden los patrones espacio-temporales de las comunidades procariotas identificarse utilizando variables derivadas de datos satelitales (CDOM y DOC) en combinación con la monitorización del ADN y ARN medioambiental?
3.
¿Mejora la combinación de enfoques moleculares basados en ADN y ARN la detección de comunidades microbianas activas?
4.
¿Pueden transferirse a otras regiones, bajo diferentes condiciones ambientales diferentes, los modelos desarrollados en un sistema de afloramiento concreto?
Áreas de estudio
El proyecto MiSaO se desarrolla en tres regiones costeras contrastadas, representativas de distintos sistemas de afloramiento marino:
Golfo Ártabro - Noroeste de la Península Ibérica
El Golfo Ártabro es una región costera de alta productividad, impulsada por el afloramiento estacional que transporta aguas profundas ricas en nutrientes hacia la superficie. Estos eventos sostienen una elevada productividad primaria, una gran biodiversidad y actividades pesqueras y acuícolas de gran importancia. El afloramiento se produce principalmente entre marzo y octubre, con máxima intensidad en agosto, aunque también puede observarse fuera de este periodo. Los principales factores que controlan la circulación de las masas de agua en esta área de estudio son los aportes fluviales, las mareas y el viento.
MiSaO está vinculado a la serie temporal RADIALES un programa de observación multidisciplinar que recopila datos oceanográficos y biológicos con frecuencia semanal y mensual. Estas observaciones permiten estudiar la variabilidad del océano y las comunidades de plancton (eucariotas y procariotas), con especial atención a la influencia de los cambios en los sistemas de afloramiento.
Islas Canarias
Las Islas Canarias se sitúan dentro del sistema de afloramiento del noroeste africano, caracterizado por la presencia de intensos filamentos de afloramiento. A diferencia de otras zonas de afloramiento, este sistema está fuertemente influenciado por el propio archipiélago, que genera complejos patrones de circulación a mesoescala. Las siete islas principales forman parte de la zona de transición costera que conecta la plataforma continental africana con las aguas abiertas del giro subtropical del Atlántico Norte. La interacción con la Corriente de Canarias y los vientos alisios favorece una elevada variabilidad mesoescala y condiciona los procesos biológicos y biogeoquímicos de la región.
La recogida de datos de MiSaO se vincula con la serie temporal RAPROCAN, una serie temporal de observación oceanográfica en la región de afloramiento costero del noroeste africano. RAPROCAN realiza muestreos bianuales para estudiar la hidrografía, la biogeoquímica y las comunidades procariotas del ecosistema marino.
Mar Báltico
El Mar Báltico es un mar costero semi-cerrado, salobre y relativamente somero, con una profundidad media de aproximadamente 55 m y fuertes gradientes latitudinales de salinidad y materia orgánica disuelta cromofórica (CDOM). Grandes cuencas fluviales vierten sus aguas al mar, mientras que el intercambio con el océano abierto está limitado a través de los estrechos daneses. Esta escasa renovación, junto con elevadas cargas de nutrientes, ha provocado problemas persistentes de calidad del agua, como floraciones fitoplanctónicas intensas y extensas zonas con bajo contenido de oxígeno. El afloramiento costero, inducido por vientos paralelos a la costa, desempeña un papel clave en la distribución de la temperatura, la salinidad, los nutrientes y el fitoplancton. En la costa estonia, donde se concentran principalmente las actividades de MiSaO, los eventos de afloramiento son frecuentes debido al predominio de vientos del suroeste.
Enfoque metodológico
MiSaO se estructura en cinco paquetes de trabajo (PT) interrelacionados, tres de ellos centrados en investigación, uno dedicado a cooperación, comunicación y difusión, y otro centrado en la coordinación y gestión del proyecto.
PT1.
Caracterización in situ.
Este PT se centra en la caracterización in situ y en laboratorio de la CDOM, el carbono orgánico disuelto (DOC) y las comunidades de plancton procariota. Estos datos proporcionan información detallada sobre las propiedades de la columna de agua y la estructura microbiana, y constituyen la base para la calibración, validación y optimización de productos de teledetección así como modelos de distribución espacio-temporal de plancton procariota marino. Se integran datos históricos con nuevas observaciones obtenidas en campañas de campo específicas.
PT2.
Teledetección de CDOM y DOC.
Este PT evalúa el potencial de los datos de la misión satelital Sentinel-2 para derivar CDOM y DOC en sistemas costeros de afloramiento ópticamente complejos. Se presta especial atención a retos como la corrección atmosférica, la presencia de múltiples constituyentes ópticamente activos (por ejemplo, la clorofila) y los efectos del fondo. El objetivo es evaluar la viabilidad y precisión de los enfoques basados en teledetección en entornos costeros dinámicos.
PT3.
Patrones de las comunidades procariotas.
Este PT investiga los patrones espaciales y temporales de la diversidad presente y metabólicamente activa del plancton procariota. Mediante la integración de datos de metabarcoding eDNA y eRNA, mediciones biogeoquímicas y productos derivados de satélite, se evalúa la influencia de la CDOM y de otros factores clave, como la temperatura y la salinidad, sobre la estructura de las comunidades microbianas. Los resultados servirán de base para el desarrollo de modelos de distribución espacio-temporal de la diversidad y actividad procariota, así como para comprender mejor su papel biogeoquímico en ambientes marinos costeros.
PT4.
Cooperación, comunicación y difusión.
Este PT está dedicado a la comunicación, difusión y divulgación de los resultados del proyecto entre la comunidad científica, las instituciones y la sociedad, mediante diferentes canales y herramientas para favorecer su alcance y transferencia.
PT5.
Coordinación y gestión.
El objetivo principal de este PT es garantizar una coordinación y gestión eficaces del proyecto y de sus actividades, con el fin de alcanzar sus objetivos de manera eficiente y dentro de los plazos establecidos.
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Impacto esperado
MiSaO ampliará el conocimiento sobre cómo las comunidades microbianas costeras responden a los cambios ambientales y sobre el papel de la materia orgánica en el ciclo marino del carbono. El proyecto proporcionará nuevas herramientas y enfoques para la monitorización y modelización de los ecosistemas costeros mediante el uso combinado de datos satelitales y técnicas moleculares. Los resultados obtenidos contribuirán a una mejor comprensión de la biodiversidad marina y aportarán información relevante para su conservación en un contexto de rápido cambio global.
Al apoyar estrategias de gestión basadas en los ecosistemas y medidas de adaptación al cambio climático, MiSaO contribuirá al uso sostenible y la conservación de los ecosistemas marinos costeros frente a los cambios ambientales y las presiones derivadas de las actividades humanas.