CRIATURAS DIMINUTAS AYUDAN A REGULAR EL MEDIO AMBIENTE DE LA TIERRA

Por Jeff Zweerink, Ph D (Astrofísico, erudito residente en Reasons to Believe (www.reasons.org), y miembro del profesorado de investigación de University of California, Los Angeles (UCLA).

Tema:

“Jeff Zweerink explica como organismos diminutos han ayudado a mantener condiciones adecuadas para la vida a pesar de cambios dramáticos en el medio ambiente de la Tierra.“

(De la introducción del editor de la revista New Reasons to Believe (www.reasons.org), Joe Aguirre).

Con todas las controversias acerca del calentamiento global (o cambio climático), uno podría pensar que solo los humanos afectan el medio ambiente de la Tierra. ¿Después de todo, quien más conduce autos? ¿O altera dramáticamente el paisaje? ¿O quema combustibles fósiles para administrar empresas, producir electricidad, y operar miles de aparatos electrónicos y mecánicos? Mientras estas actividades pertenecen casi exclusivamente a los humanos, la característica de nuestro planeta de ser habitable depende de cambios mucho más drásticos causados por otros organismos biológicos.

Un creciente conjunto de evidencias muestra que diminutas criaturas del océano afectan considerablemente el movimiento del 75 por ciento de la superficie de nuestro planeta  por medio de su participación en el proceso de mezclar los nutrientes de los océanos. Un par de ejemplos reciente –dos algas- demuestran como los microrganismos pudieran haber mantenido e incrementado la capacidad de la Tierra de ser habitable y le da credibilidad a la propuesta de que estos seres vivos ejercen un gran impacto en el planeta.

Desde que la Tierra se enfrió, luego de sus etapas iniciales de formación y del bombardeo pesado tardío tumultuoso –un período no propicio para la vida- la temperatura global promedio ha permanecido dentro de un rango de 10 grados centígrados del valor actual. Sin embargo, después de que apareció la vida ocurrieron grandes cambios astronómicos y globales, pero no produjeron resultados devastadores. Diminutos nadadores pudieran ser los responsables.

El  Sol  se  Vuelve  Mas  Brillante

Durante la historia temprana de la Tierra el Sol emitió de 15 a 25 por ciento menos luz que ahora. Desde ese tiempo su rendimiento se incrementó constantemente (y lo seguirá haciendo en el futuro). Esta energía extra debió haber incinerado la superficie de la Tierra. Sin embargo, la composición de la atmósfera  también cambió con el tiempo, por lo que gases de efecto invernadero menos eficaces remplazaron a los mas eficaces. Específicamente, el metano (producido por microrganismos) dominaron el efecto invernadero en los primeros períodos del planeta, pero ahora domina el dióxido de carbono (producido por una gran variedad de organismos). El crecimiento y la erosión de los continentes junto al cambio continuo de las clases, tamaños y cantidades de seres vivos presentes a través de la historia de  la Tierra equilibraron con precisión los efectos de la creciente luminosidad solar.

Aumenta el Tamaño de los Glaciares

Hace aproximadamente 2.5 mil millones de años organismos fotosintéticos aparecieron en abundancia por toda la Tierra. Debido a sus grandes poblaciones estos organismos cambiaron la atmósfera considerablemente al producir un componente permanente de oxigeno. Mientras este cambio preparó el camino para formas de vida mas avanzadas, el rápido incremento de oxígeno redujo velozmente (en la escala de tiempo geológica) la calefacción de invernadero causada por la atmósfera. Específicamente el oxígeno reaccionó con el metano, produciendo dióxido de carbono y agua. La reducción de la calefacción de invernadero muy probablemente condujo a un evento de glaciación, cubriendo todo el planeta.

Organismos Biológicos Revuelven los Océanos

No es solo que los microrganismos jugaron un rol decisivo en el proceso de modificación de la atmósfera y de la superficie del planeta para mantener una temperatura estable, sino que además nuevas investigaciones proveen evidencia de que ellos también mezclan los nutrientes en todo el océano. Para comprender la importancia de este proceso de mezcla, considere lo que le sucede a una vela encendida colocada dentro de un contenedor cerrado. La llama rápidamente consume todo el oxígeno en su medio ambiente y se extingue. (Si usted deja caer un frasco que contiene una vela encendida, la llama se apagará antes de que el frasco caiga mas de 1.20 a 1.50 mt.) Similarmente, sin el proceso de mezcla, las bacterias y otros organismos unicelulares consumirían todos los nutrientes en una región de agua y perecerían.

Dos estudios publicados en Physical Review Letters  analizan como dos organismos en particular, Volvox carteri  y Chalmydomonas reinhardtii, afectan el necesario proceso de mezcla. (Physics publicó una perspectiva general de los dos artículos (1), la cual está públicamente accesible.  Volvox, un alga esférica multicelular más grande, nada por medio del flagelario batir de mil células que constituyen su superficie. En contraste, Chalmydomonas, un alga unicelular más pequeña, nada por medio de los movimientos de dos flagelos,  pareciéndose al movimiento del estilo Pecho en natación.

Un estudio buscó entender como los movimientos natatorios de los dos organismos afectaban el flujo de fluidos, tanto los cercanos como los lejanos. Antes de esta investigación, los científicos creían que todos los organismos afectaban sus entornos de forma similar, con solo pequeñas diferencias en base al tamaño y la concentración. Pero en este estudio los investigadores encontraron que cada movimiento causaba un efecto notablemente diferente en ambas regiones (2). Específicamente, la acción de nadar de la más grande de las dos algas causó que el fluido se moviera mas eficazmente a grandes distancias, similar a la acción del caer de partículas a través del agua bajo la fuerza de la gravedad. El segundo estudio observó solo el Volvox, encontrando aun mas complejidad en la forma en la que los movimientos al nadar alteran el flujo de los fluidos a su alrededor. Después de confinar a los microrganismos en una delgada capa líquida, los investigadores usaron una cámara de alta velocidad para grabar la dinámica de una sola “brazada” al nadar. Los resultados mostraron que las fluctuaciones del flujo, promediado por tiempo, por una sola “brazada” son fuertes, y aun producen flujos en la dirección contraria (3).

¿Qué significa esto? En primer lugar esto significa que diferentes organismos afectan a su ambiente de una manera mucho mas compleja que lo que se pensó originalmente. Esta complejidad permite una mayor capacidad para comunicar y coordinar el movimiento entre colonias de microrganismos. Estos movimientos no solo mezclan nutrientes a través de los océanos, sino que también diferentes mezclas de microrganismos hacen circular el agua de mar en direcciones diferentes. Ambos efectos mantienen la capacidad de los océanos de ser habitables y proveen lo necesario para la formación de un diverso rango de hábitats marinos. Gracias a estos eficientes y antiguos reguladores del clima, los humanos nos beneficiamos del conocimiento de su trabajo y de sus resultados mientras administramos los recursos de la Tierra.

NOTAS

(1) David Saintilllan, “A Quantitative Look into Microorganism Hydrodynamics,” Physics 3, no. 81 (October 11, 2010): doi 10.1103/Physics.3.81.

(2) Knut Drescher et al., “Direct Measurement of the Flow Field around Swimming Microorganisms,” Physical Review Letters 105, no. 16 (October 15, 2010): 168101.

(3) Jeffrey S. Guasto, Karl A. Johnson, and J. P. Gollub, “Oscillatory Flows Induced by  Microorganisms Swimming in Two Dimensions,” Physical Review Letters 105, no. 16 (October 15, 2010): 168102.

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