El fitoplancton usa las turbulencias para moverse

This is an amazing view of a large phytoplankton bloom currently taking place in the South Atlantic Ocean  
Una masiva floración de fitoplancton. 
Image credits: ESA

 Se ha creído durante mucho tiempo que las diminutas plantas marinas, o fitoplancton, eran vagabundos pasivos en el mar - que no podían desafiar incluso las corrientes más débiles, o viajar por su propia voluntad. En décadas recientes, la investigación ha demostrado que muchas especies de estos microorganismos unicelulares pueden nadar, y lo hacen para optimizar la exposición a la luz, evitar a los depredadores o acercarse a otros de su especie.
Ahora científicos del MIT y la Universidad de Oxford han demostrado que la motilidad del fitoplancton también ayuda a determinar su destino en la turbulencia del océano. En lugar de actuar para distribuirse de manera uniforme - como exigiría la física de pequeñas partículas mezcladas en un fluido - los vórtices individuales que componen las turbulencias del océano son como mezcladores sociales para el fitoplancton, con lo que las células similares estrechan la proximidad, mejorando potencialmente la reproducción sexual y otras actividades ecológicamente deseables.

En un artículo que aparece en Internet el 15 de julio en Nature Communications, William Durham de Oxford, Roman Stocker del MIT y los co-autores, describen cómo en una escala de milímetros el fitoplancton atrapado en una forma de vórtice acuoso forma parches muy concentrados en el centro de la espiral. En el turbulento océano, donde se forman continuamente vórtices de corta duración, este proceso se repite, llevando a los microorganismos de un mezclador social a otro mezclador social.
Los resultados van en contra de porque la turbulencia es la forma más rápida de mezclarse dos sustancias (imagina el agitar la leche en el café). Si no fueran capaces de nadar, los microorganismos expuestos a un vórtice marino formarían una distribución homogénea en el agua. En cambio, el estudio muestra que la turbulencia hace que el fitoplancton forme manchas concentradas.

"Turbulencia sin mezcla"

"En base a nuestra intuición de la turbulencia y la mezcla turbulenta, esperábamos que reinase la homogeneidad", dijo Stoker profesor asociado de ingeniería civil y ambiental que dirigió el estudio. "En su lugar, el fitoplancton nos sorprendió mediante la formación de grupos de células altamente concentradas - es una turbulencia sin mezcla. Para el fitoplancton, este es un vehículo para encontrar eficazmente las células de la misma especie sin necesidad de ningún tipo de información sensorial en la localización de cada una o invertir en costosos medios de comunicación química".
Pero esta distribución irregular también puede tener su lado negativo: el fitoplancton, los microbios fotosintéticos del mar, forman la base de la cadena alimenticia del océano. Las agrupaciones de células pueden convertirse en presa fácil para los depredadores zooplancton que se adentran en grupos de fitoplancton. Y las células muy juntas pueden aumentar la competencia entre los microorganismos sobre los alimentos dispersos.

"A pesar de que la agregación aumenta la posibilidad de un encuentro fatal con un depredador, también aumenta la posibilidad de encontrar otras células de fitoplancton, lo que es necesario para formar quistes resistentes que pueden sobrevivir a las duras condiciones del invierno", dijo Durham, autor principal del trabajo y profesor en la Universidad de Oxford, que comenzó a trabajar en este estudio como estudiante de doctorado en el MIT. "Este mecanismo sugiere que el fitoplancton puede sintonizar su motilidad para tener lo mejor de ambos mundos, minimizando la agregación cuando hay una gran cantidad de depredadores en torno, al tiempo que maximiza la agregación cuando el tiempo no es el ideal con la formación de quistes".

El equipo de investigación - que incluye al estudiante graduado del MIT Michael Barry, Eric Climent de la Universidad de Toulouse, Filippo De Lillo y Guido Boffetta de la Universidad de Torino y Massimo Cencini del Centro Nacional de Investigación de Italia - realizó los primeros experimentos con fitoplancton en el laboratorio, y luego extendió sus observaciones a un océano turbulento con simulaciones de alta resolución realizadas en una supercomputadora.

Posible adaptación evolutiva

Para los experimentos, una caja transparente con forma de la letra H formó una versión simplificada del mar, con el agua de mar fluyendo hacia arriba a través de unas barras verticales, creando dos vórtices internos dirigidos dentro de la barra horizontal. Cuando los investigadores agregaron Heterosigma akashiwo (una especie móvil de marea roja conocida por su capacidad para matar a los peces), los microorganismos formaron densas manchas en los centros de los remolinos. Para destacar el papel de la movilidad, los investigadores repitieron el experimento con microorganismos muertos, que la turbulencia distribuyó uniformemente.

La simulación por ordenador imitaba la turbulencia del océano en una escala más grande, con más de 3 millones de fitoplancton y muchos vórtices interactuando que se forman en la escala más pequeña posible de la turbulencia. Se encontró que la agregación aumentó más de diez veces cuando el fitoplancton nadaba. Y a medida que aumentaba la velocidad, también aumentaba la agregación, lo que lleva a la conjetura de que, en escalas de tiempo de evolución, los microorganismos pueden posiblemente haber desarrollado la capacidad de adaptar activamente su velocidad de natación para modular las interacciones con otros de la misma especie y con los depredadores.
"Creo que este trabajo abre un amplio espectro de cuestiones evolutivas fascinantes", dice Simon Levin, de George M. Moffett Professor of Biology en la Universidad de Princeton. La motilidad en turbulencias "es una propiedad emergente de la selección para los comportamientos que conducen a la agregación. Por supuesto, la agregación podría ser un subproducto en lugar de la meta, en el sentido de que los organismos están convergiendo en sus comportamientos a lo que es individualmente óptimo. Pero la idea de esto es que podrían evolucionar porque los individuos se desempeñan mejor en las agregaciones - a causa de la reproducción, la captura de los recursos o la seguridad proveniente contra los depredadores - es muy intrigante".
"La vida es turbulenta en las vastas extensiones del océano - y es fascinante aprender que algunos de los organismos más importantes de nuestro planeta comen y se comportan en sus vidas diarias turbulentamente", añade Stocker.

ArtÍculo científico:Turbulence drives microscale patches of motile phytoplankton




 


Nota: (wikipedia)
Importancia ecológica del fitoplancton El fitoplancton se encuentra en la base de la cadena alimentaria de los ecosistemas acuáticos, ya que sirve de alimento a organismos mayores; es decir realiza la parte principal de la producción primaria en los ambientes acuáticos, sobre todos los animales marinos. Pero además de eso, el fitoplancton es el responsable original de la presencia de oxígeno (O2) en la atmósfera. La fotosíntesis oxigénica apareció evolutivamente con las cianobacterias, antepasadas además de los plastos de las algas eucarióticas. Durante casi 2.000 millones de años, hasta el desarrollo de las plantas terrestres, la fotosíntesis estuvo prácticamente restringida a los mares. La mayor parte de la producción primaria fotosintética de los mares, entonces como ahora, es atribuible al fitoplancton, con una parte menor debida a organismos bentónicos. 

La caza, la pesca y el cambio climático mantienen en amenza la existencia de ballenas

 File:Southern right whale.jpg
 Ballena franca austral en Península Valdés,

Wikimedia Commons Author Michaël CATANZARITI

El leve aumento anual registrado en  la población de ballenas no ha logrado salvar a esta especie de la amenaza  debido a la caza, la pesca y el cambio climático, advirtieron este viernes expertos durante una reunión de ministros centroamericanos de medioambiente.
"Anualmente la población de ballenas está creciendo de un 3 a un 4% en el  mundo. O lo que es lo mismo, de cada 100 ballenas, hay 3 o 4 ejemplares nuevos  cada año", dijo este viernes a la AFP Miguel Íñiguez, miembro del comité  científico de la Comisión Ballenera Internacional (CBI).
A pesar de ese crecimiento y por razones varias, "la mayoría de las  especies de ballenas se encuentran amenazadas", afirmó Íñiguez durante una  reunión de titulares centroamericanos de Medio Ambiente en Ciudad de Panamá.
Las amenazas actuales para la supervivencia de la ballena están vinculadas  al cambio climático, ya que el calentamiento de las aguas genera la pérdida de  sus fuentes alimenticias y cambios en sus rutas migratorias, lo que altera sus  lugares de crianza.
Además, la contaminación, las colisiones con buques y factores como el  quedar enredadas en herramientas de pesca son otras de las amenazas que  enfrentan estos animales que estuvieron al borde de la extinción el siglo  pasado debido a la caza comercial indiscriminada.
De la ballena se aprovecha todo, desde la carne para alimentación, los  huesos para construcción y la grasa para obtener aceite, lo que potenció una  caza extensiva que llevó a que en el hemisferio Sur sólo queden un 1% de las  250.000 ballenas azules que había hace 200 años. 
Otra especie, la ballena jorobada, llegó a 1000 ejemplares en los momento más críticos para la especie, de unos 15.000 que frecuentaban las  costas de Alaska, Canadá, Estados Unidos, Rusia, Japón y México.
"La población de ballenas jorobadas se comienza a recuperar paulatinamente  y la estimación más actual es de 18.000 a 20.000 individuos" en el Pacífico  norte, resaltó a la AFP Betsy Pérez, bióloga marina del Instituto Smithsonian  de Investigaciones Tropicales (STRI, por sus siglas en inglés).
A pesar que las ballenas están "en un grado de recuperación" debido a la  moratoria de la CBI y a la política de cuotas, "lamentablemente" aún se cazan  unos 1.800 animales al año, principalmente por Islandia, Noruega y Japón,  aseguró Íñiguez.
"La recuperación principalmente se ha dado por la prohibición por completo  de la cacería", añadió Pérez, quien lamentó que hasta la fecha "no ha habido  manera" de que la Comisión Ballenera apruebe la creación de un santuario en el  Pacífico y Atlántico Sur.  

Fuente: la tercera

Problemita simple

Resuelvan la siguiente ecuación (donde x representa un número real):


...y verifiquen que la solución obtenida es correcta (esto último es una adenda del 30.07.13).

Desvelan las tácticas de caza de cetáceos en Canarias




File:Sperm whale pod.jpg
Imagen Wikimedia Commons  
Fuente http://www.flickr.com/photos/barathieu/7991520863/ 
Autor Gabriel Barathieu


Un estudio realizado con la última tecnología demuestra el uso de chasquidos sonoros para descubrir piezas a más de un kilómetro de distancia.

El seguimiento a través de marcas digitales adheridas al lomo de cetáceos en Tenerife y El Hierro ha mostrado que estos mamíferos utilizan largas series de chasquidos sonoros de "ecolocalización" para distinguir sus presas a distancia, a más de mil metros en la oscura profundidad del mar.
La bióloga de la Universidad de La Laguna Natacha Aguilar de Soto explica que esta capacidad de ecolocalización fue detectada en una investigación sobre cetáceos de buceo profundo realizada entre esta institución docente y el Instituto Oceanográfico Woods Hole de Estados Unidos, cuya campaña ha proseguido en mayo de este año y en los que también participan las universidades de St Andrews del Reino Unido y de Aarhus de Dinamarca.
Para la investigación, que ha contado con la autorización del Gobierno de Canarias, se utilizó la mejor tecnología disponible en la actualidad: las "Dtag"", unas marcas digitales que se adhieren por ventosas al lomo de los animales con capacidad de grabación de movimientos y de datos acústicos hasta frecuencias ultrasónicas.
Ello permite conocer el comportamiento en inmersión de los animales, sus asociaciones con otros congéneres y sus respuestas a estímulos ambientales y los "Dtag" se utilizaron en Tenerife en cien calderones de aleta corta o tropicales y en 16 zifios de Blainville en el caso de El Hierro en la última década, en lo que supone el mayor estudio realizado a estos animales en el mundo.
Las marcas DTag son un ordenador miniaturizado, con una batería de alta densidad que alimenta la electrónica y el hidrófono. Todo ello se introduce en una carcasa estanca que puede sumergirse hasta 3.000 metros y que se coloca con un mástil en el lomo del animal, al que se adhiere con ventosas.
El seguimiento se realiza por radio VHF y la marca se recupera una vez se libera del animal tras un tiempo programado de grabación.
Natacha Aguilar de Soto señala que entre estos cetáceos odontocetos -tienen dientes para cazar sus presas- se encuentran algunos de los mamíferos más desconocidos del planeta, algo increíble en animales que pueden alcanzar más de diez metros de longitud, y ello se debe en parte a sus hábitos de buceo, con grandes cantidades de tiempo en inmersión.
Al menos cuatro de estas "misteriosas" especies se observan todo el año en Canarias: el cachalote, el calderón tropical o de aleta corta, y los zifios de Cuvier y de Blainville.
El estudio constató que los cetáceos odontocetos dependen del sonido para funciones tan importantes como la comunicación y la búsqueda de alimento y para ello utilizan su capacidad de ecolocalización, un "biosonar" que ha evolucionado de forma separada también en otro grupo de mamíferos: los murciélagos.
Los cetáceos emiten chasquidos sonoros y escuchan los ecos que son reflejados por organismos en el agua, o por el fondo marino, añade Aguilar de Soto.
Estos ecos aportan información acerca de la localización, el tamaño y de las características de los organismos, de modo que los odontocetos pueden encontrar a sus presas y seleccionarlas entre otros muchos organismos en el agua.
Así mismo, pueden utilizar los ecos del fondo y de la superficie para orientarse, precisa Natacha Aguilar, quien subraya que el sonido es también un medio importante de comunicación en los odontocetos, que emiten una amplia variedad de señales sonoras tales como silbidos y llamadas tonales y pulsadas.
Cuando el cetáceo se acerca a su presa para intentar capturarla emite zumbidos, series cortas de rápida emisión de chasquidos que provocan ecos muy frecuentes.
Ello se debe a que el eco, producido por la presa, debe regresar al animal emisor y ser recibido con la suficiente intensidad como para que lo pueda percibir por encima del ruido ambiente.
Los zifios tienen un repertorio vocal limitado casi exclusivamente a chasquidos y zumbidos y resulta sorprende, añade la investigadora, que a pesar de vivir en pequeños grupos muy unidos, se mantienen prácticamente en silencio en superficie, y sólo comienzan a emitir sonidos a profundidades medias de 470 metros en el descenso y 740 metros en el ascenso de sus buceos.
En estos buceos se registran unos 30 zumbidos o intentos de captura de presas y las inmersiones largas y profundas conllevan de media una hora (hasta dos), aunque otras son más cortas y someras, con una media de 14 minutos a unos 170 metros de profundidad, intercaladas con periodos en superficie de tan sólo dos minutos.
Sin embargo, los calderones tropicales sí se muestran "muy vocales" en superficie, pues emiten un rico repertorio de sonidos tonales y pulsados.
El hecho de que calderones y zifios dependan del sonido para alimentarse, además de para la socialización y detección de depredadores, supone que la contaminación acústica en el mar pueda limitar la distancia a la que pueden realizar funciones vitales mediadas por el sonido, como la comunicación con fines de reproducción, o la alimentación por ecolocalización.
El ruido del tráfico marino podría llegar a afectar la capacidad de alimentarse de forma eficiente de estos animales y uno de los impactos más conocidos en Canarias es el del varamiento de zifios por el uso de sonares para detectar submarinos en las maniobras navales, recuerdan los investigadores.
Gracias a los estudios de la Sociedad para el Estudio de los Cetáceos en Canarias se sabe que el archipiélago es uno de los lugares del mundo donde se ha producido un mayor número de estas mortandades y en los últimos casos registrados, entre 2002 y 2004, los veterinarios de Gran Canaria observaron que los zifios varados presentaban embolias grasas y gaseosas, además de amplias hemorragias internas.
Los estudios de población de zifios que desarrollan la Universidad de La Laguna y otras entidades ha resultado en una moratoria al uso de sonares militares en Canarias, que ha prevenido nuevas mortandades en los últimos diez años.

 Fuente: Canarias Ahora EFE

Extraordinario florecimento de fitoplancton en el mar de Noruega



Iceland Sea in Bloom


Las aguas de Islandia están entre las pesquerías más productivas del mundo. La razón de la abundancia es una amplia oferta de fitoplancton, la base de la cadena alimenticia marina. Al igual que cualquier otra planta, el fitoplancton microscópico necesita para sobrevivir luz solar y nutrientes.

Las aguas costeras de Islandia ofrecen tanto uno como otro durante los largos días de verano. 

El espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS), volando a bordo del satélite Aqua de la NASA tomó esta imagen de color verdadero  de un gran florecimiento de fitoplancton en el Mar de Noruega, cerca de Islandia, el 6 de julio de 2013. 
La gama de colores de azul a verde lechoso sugieren que componen esta flor una variedad de diferentes especies , muy probablemente incluyendo diatomeas y quizás cocolitofóridos blancas calcáreos, dice Sergion Signorini, científico marino del Goddard Space Flight Center de la NASA. 

Flotando en el agua, el fitoplancton actúa marcando trazas  revelando el curso de las corrientes de mezcla y donde chocan los remolinos. Una rama de la Corriente del Atlántico Norte (la Corriente del Golfo) fluye hacia el norte, con lo que el agua cálida del Atlántico se mezcla con las corrientes frías del Ártico rodeando por el este. 



Fuente: Iceland Sea in Bloom


Krill, el alimento vital de animales marinos, camino a desaparecer en Antártida, por acidificación del mar

 
    Antarctic krill (Photo: Stephen Brookes)

En el océano alrededor del Polo sur, se extinguirá en los próximos siglos el krill antártico, un crustáceo  que es importante fuente de alimentación de ballenas, pingüinos  y otras especies animales, por la acidificación de los mares a raíz del aumento de la concentración de dióxido de carbono  en la atmósfera. Esto fue pronosticado por biólogos  encabezados por So Kawaguchi del Antarctic Climate and Ecosystems Cooperative Research Centre en Tasmania, en un artículo publicado en la revista “Nature Climate Change”. Para el año 2100, en algunas regiones podría nacer la mitad de ejemplares de krill, un pequeño crustáceo de alto valor nutritivo, en comparación con la actualidad. Si no se reduce la emisión de dióxido de carbono, la población de krill en los mares antárticos podría colapsar para el año 2300, lo que tendría consecuencias devastadoras para todo el ecosistema .
 

Kawaguchi y colegas investigan desde hace alrededor de una década el krill (Euphausia superba). Para el estudio presentado ahora, recolectaron ejemplares del océano Antártico  y los mantuvieron en un acuario. Huevos de este crustáceo, producto de la fecundación natural, fueron colocados en 11 recipientes diferentes con agua de mar, en los que los biólogos realizaron pruebas con diferentes concentraciones de dióxido de carbono. Dependiendo de diversos escenarios climáticos previstos para el futuro, el agua de mar puede acidificarse a diferentes niveles, dependiendo de la cantidad de dióxido de carbono que deba absorber de la atmósfera . En el agua, el dióxido de carbono se convierte en ácido carbónico, que baja el pH, lo que significa que se produce una acidificación. Además, el CO2 es muy soluble en aguas frías. Ocho días después de la puesta de los huevos, los científicos  contaron cuántos ejemplares de krill nacieron. En el agua, que era sólo apenas más ácido que en la naturaleza, se producía aproximadamente la misma cantidad de nacimientos que en el océano. Pero en las muestras en las que el agua contenía grandes cantidades de ácido carbónico, la tasa de nacimiento bajó al 20% en comparación con el grupo control. “Además, un nivel elevado de dióxido de carbono en el mar retrasó el desarrollo de los embriones”, indicaron los especialistas. 
 Incremento temperatura media Antártida
 Visualización del incremento medio de temperaturas en la Antártida según la escala inferior en grados centígrados. Imagen NASA/GSFC.Antarctic Warming Trends

La futura concentración de dióxido de carbono  en el agua de mar alrededor del continente antártico podría ser heterogénea, tanto horizontal como verticalmente. Esto implica que el agua podría presentar una acidifición diferente a diferentes profundidades y en distintos lugares. Por este motivo, los expertos realizaron mapas de riesgo, en los que se ve que el mar de Weddell, en el mar del rey Haakon VII al este de la Antártida y a lo largo de la costa oeste del continente la situación será particularmente crítica para el krill en el año 2100, ya que la tasa de reproducción se reducirá a la mitad en comparación con la actual, aún si se estabiliza la emisión de dióxido de carbono a nivel mundial. Para el año 2300 el pronóstico es muy desalentador, ya que alrededor de toda la Antártida  el krill prácticamente se habrá extinguido, según los pronósticos.


ARTÍCULO CIENTÍFICO: Risk maps for Antarctic krill under projected Southern Ocean acidification

Acid Test: The Global Challenge of Ocean Acidification

Un comentario sobre "cero a la cero"

La entradas de este blog que se refieren al hecho de que "0 a la 0" es 1 están agrupadas bajo la etiqueta "irrefutable pero resistida". ¿Qué es lo "irrefutable"? La etiqueta se refiere en realidad a dos afirmaciones:

1) No se produce ninguna contradicción o paradoja si se define "0 a la 0" como 1.
Esto no es una opinión, sino un hecho demostrado matemáticamente; la demostración puede verse en la entrada aquí enlazada y dice básicamente así: si los números naturales son definidos de modo conjuntista entonces el hecho de que 0 a la 0 es 1 puede demostrarse como teorema (véase aquí), por lo tanto la afirmación "0 a la cero es 1" no genera contradicciones si se adopta la definición conjuntista. Es verdad que hay otras definiciones posibles, pero todas ellas son esencialmente equivalentes a la definición conjuntista, por lo tanto, si con la definición conjuntista no se producen contradicciones entonces tampoco se producirán si se adopta cualquier otra definición.

Puede decirse que tal ver tampoco se produzcan contradicciones se se define 0 a la 0 como 2 o como 56; aquí interviene la segunda afirmación, que dice:

2) El valor más conveniente y coherente para "0 a la 0" es 1.
En este caso no se trata de un hecho matemático riguroso, pero sí de un hecho con una gran carga de convicción. Hay muchas formas de justificar la afirmación, una de ellas fue mencionada en el punto anterior ("existe una definición de los números naturales en la que se puede probar que 0 a la 0 es igual a 1"), otra está basada en la escritura de los polinomios usando el símbolo de sumatoria, una tercera justificación se recoge aquí.

Todo lo demás es prejuicio.

Adenda: Puede leerse también este enlace, en especial las respuestas #9 y #11.