Segons els models climàtics les freqüències d’onades de calor augmentaran a la Mar Mediterrània. Un grup d’investigadors de la Universitat de Montpelhièr, format per Tanguy Soulié, Francesca Vidussi, Sébastien Mas i Behzad Mostajir, realitzà un experiment in situ a l’Estanh de Taur durant 33 dies en aquest sentit, que podem llegir ara a Scientific Reports. L’experiment de Soulié et al. contemplava tres mesocosmos com a control sotmesos a la temperatura natural. Uns altres tres mesocosmos eren sotmesos a dues onades de calor artificial, amb temperatures 5 K superiors a les dels controls, durant els dies 1-5 (primera onada) i dies 11-15 (segona onada). Els mesocosmos eren monitoritzats amb sensors submergits pel que fa a l’oxigen, la clorofil·la-a, la temperatura, la salinitat i la llum, de forma que hom podia calcular-hi la producció primària bruta, la respiració, la taxa de creixement del fitoplàncton i la pèrdua. També analitzaven els nutrients i els pigments. La primera onada experimental de calor augmentava la producció, la respiració, els nivell de clorofil·la-a, la taxa de creixement i la taxa de pèrdua. La segona onada de calor tan sols augmentava la respiració, indici d’un desplaçament cap al metabolisme heterotròfic. La diferencia s’explicaria perquè la primera onada de calor atenua la capacitat de resposta del fitoplàncton a la segona en gairebé tots els aspectes, excepte la respiració. La respiració, en efecte, es trobaria fortament regulada per la temperatura. Les onades de calor alteraven l’estructura de la comunitat filoplanctònica, en afavorir cianobacteris i cloròfits en detriment d’haptòfits.
L’Estanh de Taur, localitat on Soulié et al. realitzaren els seus experiments
Un experiment in situ a l’Estanh de Taur
Francesca Vidussi i Behzad Mostajir, tots dos del grup MARBEC (Biodiversitat, Explotació i Conservació Marines), de la Univ. Montpelhièr, dissenyaren l’estudi i n’aconseguiren el finançament a través del projecte AQUACOSM-plus. L’experiment de mesocosmos (a mig camí de l’estudi de camp o macroscosmos i de l’estudi de laboratori o microcosmos) fou conduït per Vidussi, Sébastien Mas (de MEDIMEER, Plataforma Mediterrània per a la Recerca Experimental d’Ecosistemes Marins, de la Univ. Montpelhièr, a Seta ) i Mostajir. Tanguy Soulié (MARBEC), Vidussi, Mas i Mostajir participaren en el mostreig diari dels mesocosmos. Soulié calibrà els sensors, processà les dades dels sensors, realitzà totes les anàlisi i redactà l’esborrany original de l’article, amb aportacions de tots els autors. Soulié i Mostajir, com a autors corresponsals, trameteren l’article a Scientific Reports el 8 de març. La revista l’acceptà el 16 de maig, i el publicà l’endemà.
Els autors agraeixen a David Parin (MEDIMEER) per posar a punt els sistemes d’escalfament i de sensors. A Florian Voron, Hadrien Blayac, Matteo Ferreri, de MEDIMEER, i a Katrina Feliciano, d’AQUACOSMOS-Plus, els agraeixen el suport en la instal·lació i monitoratge dels mesocosmos. També tenen paraules d’agraïment per Axelle Rivoallan i Enora Tregouët, per l’assistència en el mostreig, filtracions i anàlisis d’HPLC; per Auréline Gravant, per les anàlisis de nutrients en dissolució; i per Nawell Coloras per les dades de fraccions de clorofil·la.
Les onades de calor marina poden durar de dies a mesos. Segons els models de canvi climàtic, la freqüència i intensitat d’aquests fenòmens aniran en augment en la majoria d’oceans, i encara més en les aigües litorals de la Mar Mediterrània.
Soulié et al. són interessats en estudiar l’efecte de les onades de calor marina en l’estructura i funcionament de la comunitat planctònica (els organismes que suren), i particularment del fitoplàncton (els organismes fotosintètics que suren). La producció d’oxigen pel plàncton (concretament, pel fitoplàncton) és un indicador de la fotosíntesi i de la producció primària bruta. El consum d’oxigen pel plàncton (tant fitoplàncton com zooplàncton) és un indicador de la respiració aeròbia. El balanç entre producció primària bruta (PPG) i respiració (R) permet distingir si un ecosistema aquàtic és consumidor net (PPG < R) o productor net (PPG > R) d’oxigen. En el primer cas hi ha una tendència a la pèrdua de biomassa fitoplanctònica (taxa de pèrdua L), i el segon cas hi ha una tendència al creixement (taxa de creixement μ). Val a dir que en aquest índex tròfic del fitoplàncton participen factors com la predació o la lisi viral. Diferents grups d’organismes fitoplanctònics difereixen funcionalment per aquests paràmetres.
En termes generals, hom pensa que les onades de calor marines afecten de manera diferent el fitoplàncton segons la latitud. En latituds elevades de l’oceà obert, una onada de calor marina fa augmentar la biomassa fitoplanctònica. En latituds temperades i tropicals, les onades de calor marina fan reduir aquesta biomassa. Aquesta diferència podria explicar-se per un efecte positiu de les onades de calor en aigües riques en nutrients, i per un efecte negatiu en les aigües pobres en nutrients. En el cas de la Mar Mediterrània hi ha una limitació de nutrients pel que fa al fòsfor, la qual cosa faria que l’augment en intensitat, freqüència i durada de les onades de calor tingui un efecte negatiu sobre la biomassa fitoplanctònica. En el cas de les llacunes litorals de la Mar Mediterrània l’escenari pot ser més complex, ja que hi ha una entrada de nutrients al·lòctons, i bescanvis superiors entre plàncton (els organismes surants) i bentos (els organismes del fons).
Soulié et al. dugueren a terme el seu experiment entre el 28 d’abril i el 31 de maig del 2022 a l’Estanh de Taur. L’Estanh de Taur és de poca fondària (profunditat mitjana de 4 m) i relativament productiu. Els mesocosmos foren col·locats en les instal·lacions de MEDIMEER. Consistien en sacs de 230 cm d’alçada i 120 cm d’amplada, fets de polietilè de vinil i acetat transparent reforçat amb niló de la casa Insinööritoimisto Haikonen Ky. Cada mesocosmos era cobert amb una cúpula transparent de clorur de polivinil, que transmetia el 73% de les radiacions disponibles per a la fotosíntesi.
El dia 0 de l’experiment (28 d’abril del 2022), els mesocosmos s’ompliren simultàniament amb 1700 L d’aigua de la llacuna bombada a 1 metre de fondària, i prèviament filtrada per una malla de 1 mm. Com que els mesocosmos eren col·locats directament en la llacuna i sotmesos als moviments natural d’aigua, la columna d’aigua era barrejada naturalment pels vents i corrents de la llacuna.
Els sis mesocosmos es repartien en dos tractaments:
– tres mesocosmos feien de control, amb una temperatura natural.
– tres altres mesocosmos eren sotmesos a dues onades de calor artificials consecutives. Aquestes onades de calor tenien una durada de cinc dies: en el primer la temperatura era elevada 2,5 K respecte la de la llacuna; i 5 K en els dies 2-5. En els cinc dies següents a l’onada de calor artificial hi havia una recuperació de la temperatura. La primera onada de calor es feia en els dies 1-5 de l’experiment. Després d’un període de recuperació en els dies 6-10, seguia una segona onada de calors en els dies 11-15. El període de recuperació de la segona onada era dels dies 16-20.
La calor artificial era administrada amb un calefactor submergible de la casa Galvatek. Val a dir que un dels tres mesocosmos tractats, un problema d’aparell produí un escalfament de 8 K durant diverses hores en el dia 11, de forma que es decidí retirar de l’anàlisi aquest mesocosmos.
Durant els primers 21 dies de l’experiment es feien mostrejos diaris del mescosmos cada matí a les 09h. Els sensors cobriren tot el període experimental. Aquests sensors eren un sensor d’oxigen (Aanderaa 3835), un fluorímetre per a la clorofil·la (WetLabs ECO-FLNTU), un sensor de conductivitat (Aanderaa 4319) i un sensor quàntic subaquàtic esfèric (Li-Cor Li-193). La temperatura de cada mesocosmos era seguida en tres sondes termomètriques situades a 0,5 metres, 1 metre i 1,5 metres de fondària. Aquests sensors recollien dades cada minut.
Per a cada dia es mesurava la llum fotosintèticament activa rebuda per cada mesocosmos. Les dades de clorofil·la a (seguides amb el sensor i validades amb una anàlisi per HPLC) servien per calcular les taxes de creixement i de pèrdua del fitoplàncton. Les dades de concentració d’oxigen permetien estimar la producció primària bruta i la respiració.
Les mostres recollides diàriament en els primers 21 dies de l’experiment serviren per seguir la composició de pigments fitoplanctònics, i la concentracions de nutrients inorgànics (nitrats, nitrits, ortofosfats, silicats, amoni). Amb l’anàlisi de pigments hom podia sis grups de fitoplàncton: 1) cloròfits, 2) cianobacteris, 3) diatomees, 4) dinoflagel·lats (pigment peridinina), 5) haptòfits amb 19’-hexanoilfucoxantina, 19’-butanoiloxifucoxantina i 4-ceto-19’-hexanoilfucoxantina), i 6) haptòfits amb fucoxantina.
Les diferències entre el control i el tractament eren seguides per anàlisi de variança durant tot el període experimental (dies 1-33) i sobre períodes específics (primera onada de calor, segona onada de calor, recuperació de la primera onada de calor i recuperació de la segona onada de calor). El tractament era considerat factor fix, i el temps un factor aleatori.
Les dades de sis mesocosmos
En els mesocosmos de control la temperatura anà de 17,8 °C el dia1 de l’experiment a 23,1 °C el dia25. La dosi integral diària de llum oscil·là de 4,33 mol·m-2 el dia26 a 13,33 en el dia16. A partir del dia21, la dosi integral diària de llum era superior en 34% en els mesocosmos que havien passat dues onades de calor artificials.
La salinitat era de 37-38% en els mesocosmos controls. A partir de la primera onada de calor, la salinitat ja era significativament superior en els mesocosmos tractats.
Els nivells de clorofil·la a dels mesocosmos control anaven de 0,43 μg/L en el dia33 a 2,01 μg/L en el dia4. En els mesocosmos tractats els valors de clorofil·la a pujaven durant les onades de calor.
Els nivells d’oxigen dels mesocosmos control anaven de 8,28 gO2·m-3 (dia26) a 9,66 gO2·m-3 (dia1). Durant les onades de calor artificial, l’oxigen davallava en un 3-6%.
En els mesocosmos tractats amb onades de calor artificial resultaven superiors els nivells de nitrit, fosfat i silicat.
La primera onada de calor artificial induïa un augment en la producció primària bruta i en la respiració. En canvi, la segona onada de calor artificial únicament induïa un augment en la respiració.
En els mesocosmos control hom partia d’un domini de les diatomees, que en el dia1 suposaven el 45% del fitoplàncton. A partir del dia16, però, les diatomees ja havien desaparegut completament. En el cas dels cloròfits, si en el dia1 eren el 4%, en el dia8 ja havien desaparegut. En el cas dels cianobacteris, si en el dia1 eren el4%, en el dia5 ja havien desaparegut. Els haptòfits de tipus 3-4 passaren del 16% en el dia1 al 73% en el dia21. També experimentaven un augment, però no tan marcat, els dinoflagel·lats (del 6% al 19%) i els haptòfits de tipus 6-8 (del 15% al 37%).
En els mesocosmos tractats amb onades de calor artificial augmentaven els nivells de cloròfits, cianobacteris i haptòfits de tipus 6-8, mentre que disminuïen els haptòfits de tipus 3-4.
En diferenciar entre mides, la fracció de fitoplàncton situada entre els 3 μm i els 20 μm era la que contribuïa a la clorofil·la total.
La resposta funcional i estructural del fitoplàncton a onades de calor consecutives
La primera onada de calor impactava de forma forta sobre la producció primària bruta, la respiració, la taxa de creixement i la taxa de pèrdua del fitoplàncton. La segona onada de calor, en canvi, tenia una resposta inferior, centrada en la respiració.
La primera onada de calor, doncs, tenia un efecte positiu sobre la taxa metabòlica del fitoplàncton. Això es traduí en una reducció en concentració de nitrats, mentre que la concentració d’ortofosfat s’hi mantenia: el nitrogen, doncs, seria un factor de control sobre la comunitat fitoplanctònica superior al fòsfor en les condicions primaverals de l’Estanh de Taur.
En la segona onada de calor la resposta metabòlica del fitoplàncton és inferior. Això seria degut al fet que la primera onada de calor promogué els tàxons millor adaptats a altes temperatures. El cas és que en la segona onada de calor sí que torna a haver una promoció de la respiració. També s’hi registra un acumulació d’amoni (NH4+), atribuïble a una resposta positiva de bacteris heterotròfics.
Lligams:
– Functional and structural responses of plankton communities toward consecutive experimental heatwaves in Mediterranean coastal waters. Tanguy Soulié, Francesca Vidussi, Sébastien Mas, Behzad Mostajir. Sci. Rep. 13: 8050 (2023)
Des de la Mediterrània 
Podeu escriure el vostre comentari aquí: