¿Cómo cambia el agua la dinámica de la vida vegetal? Este es un rompecabezas abordado por Kaj Sand-Jensen y sus colegas en una revisión “Lagos poco profundos dominados por plantas: variabilidad ambiental extrema, ciclo del carbono y desafíos ecológicos de las especiesSeñalan que, si bien se ha estudiado mucho la distribución de las plantas, se ha trabajado mucho menos en la dinámica fisicoquímica y los desafíos biológicos.
Un ejemplo sería el ciclo diario de la fotosíntesis. Durante el día, la vida vegetal producirá oxígeno en abundancia, pero cuando cae la noche, el ciclo cambia. A medida que las plantas respiran, se utiliza el oxígeno del lago, lo que reduce la disponibilidad para otras especies. ¿Cómo afrontan las algas y las plantas estos cambios?
No solo hay variabilidad a lo largo del día. También hay variabilidad en el espacio, con diferentes condiciones a diferentes profundidades, como explicó el profesor Sand-Jensen: "Hemos llevado el estudio un paso más allá al seguir/revisar la estratificación y la mezcla recurrentes, así como la precipitación y disolución del carbonato de calcio, y estos Los aspectos son importantes para los físicos y químicos acuáticos también”.
"Las temperaturas, el oxígeno y el pH altamente variables con el tiempo y la profundidad son extremadamente importantes para los animales pequeños y los peces y, por lo tanto, para un grupo muy amplio de ecologistas animales, así como para entomólogos aficionados y pescadores".
El ciclo diario de la fotosíntesis provoca cambios químicos significativos. Cerca de la parte superior, a la luz del sol, la salida de oxígeno provoca la creación de carbonatos, cal, a partir del dióxido de carbono en el agua. Esta reacción bloquea el dióxido de carbono que las plantas utilizarían de otro modo. La cal se hunde, arrastrando hacia abajo el carbón que contiene. Si este fuera el final de la historia, Sand-Jensen dice que la fotosíntesis se detendría en unos pocos días. Sin embargo, más profundo en el lago está ocurriendo un proceso diferente.
En la sombra no hay fotosíntesis, solo respiración. En este proceso se libera dióxido de carbono a medida que se descompone la materia orgánica. El dióxido de carbono hace que el agua se vuelva más ácida. Esto le permite atacar la cal que cae, liberando el dióxido de carbono de nuevo en el agua. La caída del agua refrescante por la noche impulsa la circulación del lago, empujando el agua rica en dióxido de carbono refrescada de regreso a la parte superior del lago.
Un lago es un ecosistema complejo, pero mucho de él también es un ecosistema oculto. ¿Qué llevó al profesor Sand-Jensen a mirar debajo de la superficie? “Cuando era un niño en la escuela, vi la disminución de la hierba marina marina en el fiordo cerca de donde vivía y fui a nadar y pescar. Mi plan como estudiante era examinar por qué algunas plantas terrestres crecen aquí y no allí, estando particularmente interesado en las juncias. Sin embargo, no pude encontrar un supervisor con suficiente experiencia experimental y ecológica en juncias. En consecuencia, decidí hacer mi tesis de maestría examinando: La dinámica de crecimiento de la hierba marina y los pasos críticos en su ciclo de vida. Sin embargo, al ser inmediatamente contratado como profesor asistente en el instituto de agua dulce de la Universidad de Copenhague, pasé de las plantas marinas a estudios de plantas de agua dulce en lagos y arroyos. Simultáneamente, de vez en cuando he estudiado macroalgas marinas y pastos marinos y, más recientemente, incluso plantas terrestres. Actualmente soy coautor de un libro sobre "biología e identificación de plantas de agua dulce del norte de Europa".
Una de las líneas que me llamó la atención del resumen fue Pequeños lagos dominados por plantas funcionan como laboratorios de campo naturales.... Destaca uno de los atractivos de los pequeños lagos para el estudio, pero también una pregunta. que hace un lago chica? El profesor Sand-Jensen dijo: “Los lagos pequeños suelen ser poco profundos y las plantas sumergidas pueden cubrir la mayor parte del fondo del lago y, por lo tanto, dictar los procesos en todo el ecosistema del lago. Siendo también fisiólogo de plantas, es fascinante llevar los resultados de experimentos de laboratorio controlados a “pruebas reales en el entorno verdaderamente relevante, el lago, en el que las condiciones ambientales varían naturalmente controladas por el día y la noche, el cielo soleado o nublado, el viento y la existencia y procesos de las plantas. ¿Alguien pensó de antemano que las condiciones críticas de oxígeno pueden ocurrir durante el día cuando la producción de oxígeno por fotosíntesis es rápida? Bueno no."
El profesor Sand-Jensen dijo que estos cambios dinámicos son importantes. Ocurren porque incluso los lagos pequeños no son homogéneos. “Este es el caso porque el agotamiento del oxígeno se desarrolla por la respiración en las aguas del fondo oscuro debajo del dosel de la superficie, ya que el calentamiento de la superficie detiene la mezcla vertical y forma agua superficial ligera que flota en las aguas del fondo densas. Por la noche, el enfriamiento de la superficie induce una mezcla vertical que lleva oxígeno nuevo a las aguas del fondo y a las partes basales de las plantas para la respiración”.
“La dinámica física y química me ha sorprendido mucho en lagos pequeños (y podemos encontrar las mismas condiciones en lechos de plantas poco profundos en lagos más grandes). Bueno, no lo sabíamos porque no lo buscamos antes. Y, el desarrollo de sensores de funcionamiento continuo ha abierto este mundo. Antes necesitábamos hacer, día y noche, muestreo de puntos”.
Los desafíos ahora son encontrar cómo el agua se mueve horizontal y verticalmente a través de los lagos. También está la interacción con la vida animal para mapear. El profesor Sands-Jensen dijo: “Nos encantaría rastrear en línea el movimiento vertical y horizontal de peces y animales pequeños junto con los cambios dramáticos de las condiciones ambientales. ¿Se mueven de acuerdo con los cambios de las condiciones ambientales? ¿O se quedan quietos y toleran, digamos, altas temperaturas superficiales o anoxia en las aguas del fondo durante muchas horas? También identifica sensores automáticos para fósforo y calcio como un desarrollo necesario. Estos se sumarían a la información que los ecologistas ya tienen sobre el oxígeno y el pH.
Con sensores como estos, Sand-Jensen podría investigar uno de los acertijos ambientales que le interesan. "Me gustaría probar si las plantas están limpiando el medio ambiente por sí mismas precipitando carbonato de calcio y coprecipitando fosfato unido a carbonato de calcio".
La adición de agua al medio ambiente no solo hace que la vida sea más húmeda. Lo hace mucho más químicamente diverso y dinámico. La revisión de Sand-Jensen y colegas proporciona una plataforma para muchos proyectos posibles.
