El cambio climático alterará la biodiversidad y las interacciones microbianas de las zonas polares

El calentamiento en la Península Antártica y en el Ártico podría producir cambios importantes en los tapetes de cianobacterias, que son las comunidades biológicas más importantes en las zonas polares ya que cubren extensas zonas libres de hielo durante el verano polar. Esto modificaría de forma sustancial el funcionamiento de los ciclos biogeoquímicos en estos ambientes.

Según destaca un estudio publicado en Nature Climate Change, los cambios consistirían en la modificación de especies dominantes y las relaciones entre ellas, lo que aumentaría la presencia de especies productoras de toxinas, e intensificaría los intercambios de carbono y nitrógeno entre reservorios vivos e inertes.

Las regiones polares, que durante el verano están libres de hielo, suelen ser las únicas que presentan agua líquida disponible (a excepción de los océanos) y por tanto en las que la vida puede prosperar en los cortos veranos polares. Es en estas zonas en las que los tapetes microbianos constituyen la mayor biomasa no marina, y acumulan la mayor biodiversidad polar.

Los investigadores realizaron experimentos con tapetes microbianos -comunidades microbianas multiestratificadas dominadas por cianobacterias, obtenidos de la Península Byers (Isla Livingston, Archipiélago Shetland del Sur, Antártida)- gracias a la financiación del entonces Ministerio de Ciencia e Innovación en el transcurso del Año Polar International, así como de diferentes regiones del Ártico.

Estos tapetes se mantuvieron durante un periodo de 6 meses a diferentes temperaturas, similares a las encontradas en la Antártida y en el Ártico y a las que se podría llegar en el transcurso de las siguientes décadas según los modelos de cambio climático.

Aumenta la biodiversidad de bacterias

Los resultados obtenidos, basados en análisis moleculares y microscópicos, indican "un notable cambio en las especies que dominaban los tapetes, de manera que a las temperaturas esperadas en las próximas décadas en la región, habría un aumento de la diversidad de cianobacterias (los principales formadores de los tapetes microbianos en estas zonas), pero también cambios en la dominancia", señalan los autores quienes añaden que algunas especies dominantes a bajas temperaturas desaparecerían a las temperaturas pronosticadas por los modelos climáticos.

Según el trabajo, con temperaturas aún más elevadas la tendencia se invierte: disminuye la diversidad y se tiende a la desestabilización de los tapetes y a su desaparición. A esto se suma la pérdida de las comunidades biológicas, microbianas en este caso, más características de las zonas terrestres en estas altas latitudes, y que desempeñan un "papel crucial" en los ciclos biogeoquímicos.

Estas variaciones en las especies pueden tener importantes repercusiones sobre el resto de los organismos que habitan estos ‘microecosistemas’ : virus, bacterias, protozoos, hongos, gusanos nematodos, tardígrados (todos ellos microscópicos) y que se alimentan de las cianobacterias.

Estos organismos están normalmente adaptados a un tipo concreto de alimento, pero pueden tener implicaciones sobre el funcionamiento global de estos ecosistemas polares en las zonas del planeta que están sufriendo un calentamiento más acusado, zonas que desempeñan un importante papel en los ciclos biogeoquímicos globales y en la regulación del clima de la Tierra.

Entre los resultados destaca además por primera vez el descubrimiento de que las cianobacterias que dominan los tapetes microbianos comienzan a producir toxinas, en particular microcistinas, a las temperaturas esperadas en la región por el cambio climático.

Estas toxinas, que pueden tener una gran influencia en el resto de los organismos, son conocidas en regiones templadas y producidas por cianobacterias de ecosistemas acuáticos. Sin embargo, son muy escasas en los ecosistemas polares.

Para el equipo de investigación, sus efectos pueden ser letales sobre ciertos organismos. Las consecuencias del cambio climático sobre las comunidades más importantes y diversas de las zonas polares fuera de los océanos podrían llegar a ser "cruciales para el mantenimiento de los ecosistemas polares tal y como los conocemos hoy", concluyen.