Reportajes

Cambio climático

XIX. Descubren en el Ártico exuberantes jardines de esponjas

Juan Carlos Tellechea
lunes, 14 de marzo de 2022
Campo de esponjas en el Ártico © 2022 by PS101 AWI OFOS system Campo de esponjas en el Ártico © 2022 by PS101 AWI OFOS system
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Enormes jardines de esponjas prosperan en las cimas de los montes submarinos del Océano Ártico central, uno de los mares más pobres en nutrientes de la Tierra. Las esponjas crecen en gran número y con un tamaño impresionante en las cumbres de los volcanes submarinos apagados. Al parecer, las esponjas se alimentan de los restos de animales extinguidos. Los microorganismos les ayudan a utilizar este material como fuente de alimento y energía.

Pieza enlazada

Investigadores de Bremen, Bremerhaven y Kiel y sus entidades internacionales correspondientes descubrieron este singular punto de vida durante una expedición Polarstern y ahora informan de sus hallazgos en la revista Nature Communications. Es esencial comprender mejor la diversidad y la singularidad de los ecosistemas del Ártico, especialmente en el contexto de los cambios globales y locales, subrayan los investigadores.

El ecosistema es rico y está densamente poblado en las cimas de los volcanes submarinos extinguidos en las profundidades del Ártico. Las esponjas descubiertas tienen un diámetro que va desde el tamaño de una moneda de diez centavos hasta el de un aro de hula-hula. Densos terrenos de esponjas fueron encontrados en la dorsal norte de Langseth, en las profundidades del Ártico.

Esponjas de gran tamaño en las profundidades del Mar Ártico. © 2022 by PS101 AWI OFOS system.Esponjas de gran tamaño en las profundidades del Mar Ártico. © 2022 by PS101 AWI OFOS system.

Cuando este océano está permanentemente cubierto de hielo y solo hay poca luz disponible para el crecimiento de las algas, apenas llega alimento a las capas profundas del agua. Sin embargo, los referidos investigadores han descubierto ahora un ecosistema sorprendentemente exuberante y densamente poblado en las cimas de volcanes submarinos apagados. Estos focos de vida están dominados por las esponjas, que crecen allí en gran número y con tamaños impresionantes.

En los montes submarinos volcánicos extintos de la Dorsal de Langseth encontramos enormes jardines de esponjas, pero no sabíamos de qué se alimentaban, 

afirma la jefa de la expedición, Antje Boetius, máxima responsable del Grupo de Investigación de Ecología y Tecnología de las Profundidades Marinas del Instituto Max Planck de Microbiología Marina y directora del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI).

Utilizando muestras de la expedición, la primera autora, Teresa Morganti, experta en esponjas del Instituto Max Planck de Microbiología Marina, de Bremen, ha descubierto ahora cómo se adaptan las esponjas al entorno pobre en nutrientes: 

Demostramos que las esponjas tienen simbiontes microbianos que pueden utilizar la materia orgánica antigua. Esto les permite alimentarse de los restos de antiguos habitantes, ya extinguidos, de los montes submarinos: por ejemplo, los tubos de los gusanos, que están hechos de proteínas y quitina, y otros restos orgánicos adheridos.

El gran banquete de las sobras

Las esponjas se consideran animales muy simples. Sin embargo, abundan con éxito en todos los océanos, desde los arrecifes tropicales poco profundos hasta las profundidades del Ártico. Muchas esponjas albergan como simbiontes una compleja comunidad de microorganismos que contribuye a la salud y nutrición de las esponjas produciendo antibióticos, transportando nutrientes y eliminando excrementos. Lo mismo ocurre con las esponjas Geodia que dominan la comunidad de los montes submarinos del Ártico.

Densos suelos de holobiontes de esponja en las profundidades del Ártico(Foto: sistema PS101 AWI OFOS). © 2022 by PS101 AWI OFOS system.Densos suelos de holobiontes de esponja en las profundidades del Ártico(Foto: sistema PS101 AWI OFOS). © 2022 by PS101 AWI OFOS system.

La unidad de esponja y microbios asociados se denomina holobionte de esponja. Junto con Anna de Kluijver, de la Universidad de Utrecht, y el laboratorio de la Dra. Gesine Mollenhauer en el Instituto Alfred Wegener, Morganti determinó la fuente de alimentación, el crecimiento y la edad de las esponjas. Las científicas descubrieron que, hace miles de años, las sustancias que se filtraban desde el interior del lecho marino sustentaban un exuberante ecosistema con numerosos animales. Cuando se extinguieron quedaron sus restos. Ahora son la base de estos inesperados jardines de esponjas.

El análisis de los microorganismos confirmó la hipótesis de los investigadores. Los microbios tienen exactamente la caja de herramientas adecuada para este hábitat, explica Ute Hentschel, del Centro GEOMAR Helmholtz para la Investigación Oceánica de Kiel, que llevó a cabo los análisis microbiológicos con su equipo. 

Tienen los genes para descomponer las partículas resistentes y la materia orgánica disuelta y utilizarla como fuente de carbono y nitrógeno, junto con una serie de fuentes de energía química que están disponibles allí. (Ute Hentschel)

El equipo de investigación también demostró que las esponjas ayudan a formar el ecosistema: Producen agujas (espículas) que forman una alfombra sobre la que se arrastran las esponjas. Esta alfombra rugosa facilita además la deposición de partículas y materiales biogénicos. Los holobiontes de la esponja pueden, a su vez, aprovecharlas, creando su propia trampa alimentaria.

La protección requiere comprensión

La Dorsal de Langseth es una cadena montañosa submarina cerca del Polo Norte donde el mar está permanentemente cubierto de hielo. La biomasa de las esponjas es comparable a la de los lechos de esponjas más superficiales, en las que el aporte de nutrientes es mucho mayor.

Este es un ecosistema único. Nunca hemos visto nada parecido en el alto Ártico central. La biomasa producida por las algas en las capas superiores del agua en la zona estudiada proporciona menos del uno por ciento de las necesidades de carbono de las esponjas. Así que este jardín de esponjas puede ser un ecosistema temporal, pero es rico en especies e incluso alberga corales blandos. (Antje Boetius.)

El Ártico es una de las regiones más afectadas por el cambio climático. 

Antes de nuestro estudio, no se conocía ningún jardín de esponjas similar en el Ártico central. La zona aún no ha sido suficientemente explorada, y la observación y el muestreo de estos ecosistemas de aguas profundas cubiertas de hielo requiere mucho tiempo. (Teresa Morganti)

La estrecha colaboración de investigadores de diferentes instituciones, entre ellas el Instituto Max Planck de Microbiología Marina, el AWI y el GEOMAR, permitió comprender en profundidad este sorprendente foco de vida en las frías profundidades. 

Dada la rápida disminución de la capa de hielo marino y el cambiante entorno marino, es esencial comprender mejor estos ecosistemas de puntos calientes para proteger y gestionar la diversidad única de los mares árticos bajo presión. (Antje Boetius)

Instituciones participantes

Instituto Max Planck de Microbiología Marina (MPIMM), Celsiusstr. 1, 28359 Bremen, Alemania:
Instituto Alfred Wegener Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI), Am Handelshafen 12, 27570 Bremerhaven, Alemania. GEOMAR Centro Helmholtz de Investigación Oceánica de Kiel, Düsternbrooker Weg 20, 24105 Kiel, Alemania. Universidad de Utrecht, Facultad de Ciencias de la Tierra, Princetonlaan 8a, 3584 CB Utrecht, Países Bajos. Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Christian-Albrechts-Platz 4, 24118 Kiel, Alemania. MARUM y Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Bremen, 28359 Bremen, Alemania. Instituto Helmholtz para la Biodiversidad Marina Funcional, Ammerländer Heerstraße 231, 26129 Oldenburg, Alemania. Universidad de Bergen, Departamento de Ciencias Biológicas y Centro K.G. Jebsen para la Investigación de las Profundidades Marinas, PO Box 7803, 5020 Bergen, Noruega.

Publicación original

T. M. Morganti, B. M. Slaby, A. de Kluijver, K. Busch, U. Hentschel, J. J. Middelburg, H. Grotheer, G. Mollenhauer, J. Dannheim, H. T. Rapp, A. Purser & A. Boetius (2022): Los terrenos de esponjas gigantes de los montes submarinos del Ártico Central están asociados a la vida de las filtraciones extinguidas. Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28129-7
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