Plancton: Una Cápsula Del Tiempo Para La Investigación Científica

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Los foraminíferos de plancton han existido durante millones de años, en diversos entornos marinos; su estudio puede arrojar luz sobre el grado de cambio climático y sus efectos sobre el medio ambiente.

Este artículo de Detrás de las escenas se proporcionó a WordsSideKick.com en colaboración con la National Science Foundation.

Algunas de las preguntas más importantes a las que se enfrenta la ciencia hoy en día se preguntan cómo cambiarán el clima, los océanos y los ecosistemas de la Tierra en el futuro. Para predecir lo que vendrá, los científicos necesitan una visión a largo plazo de las condiciones ambientales pasadas para proporcionar un contexto, una línea de base y tal vez incluso análogos para el cambio global futuro. Pero, ¿cómo aprendemos sobre el pasado lejano, cuando no tenemos registros hechos por el hombre?

Una solución innovadora: proxies paleo, o características químicas y físicas conservadas en el registro fósil que contienen evidencia de ambientes antiguos. Entre los proxies más comunes que se usan para estudiar el clima prehistórico y las condiciones del océano están los foraminíferos, o "forams", para abreviar. Los forams son un tipo de plancton que ha existido durante millones de años, viviendo en una amplia gama de ambientes marinos. Sus conchas, comúnmente carbonatadas, registran la química del océano a medida que crecen. Esto significa que la información contenida en las conchas de foram fósil tiene el potencial de revelar, durante ciertos períodos de tiempo, la temperatura del océano, la cantidad de hielo en la tierra, cómo circulaban los océanos y cuán ácida era el océano, lo que apunta directamente a La concentración de CO2 de la atmósfera.

Para utilizar foramóseas fósiles como proxies, se necesita una comprensión precisa de las relaciones entre las cubiertas de foram y los factores ambientales como la temperatura y la acidez. Ahí es donde entran Howie Spero y el programa de cultivo de foraminíferos.

En 1975, la Fundación Nacional de Ciencia financió a dos investigadores del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia para que recolectaran y cultivaran (o cultivaran) por primera vez los forams en el laboratorio. Spero se unió a ellos como asistente de investigación en 1979 y continuó trabajando con forams en vivo a lo largo de su investigación de doctorado. En 1989, recibió una subvención de la NSF para llevar a cabo este trabajo en el Wrigley Marine Science Center en la Isla Santa Catalina, California, y su grupo de investigación UC-Davis ha estado cultivando foros con el apoyo de la NSF desde entonces.

El cultivo en el laboratorio permite que Spero y su equipo manipulen las condiciones físicas y químicas bajo las cuales crecen los forams y luego observan las relaciones entre esas condiciones y la composición química de las cubiertas de foram. Las relaciones observadas en el laboratorio actual se pueden utilizar para desarrollar una comprensión matemática más refinada de lo que indican los foros fósiles sobre ambientes antiguos. Esta práctica se denomina "calibrar" las relaciones proxy paleo.

A lo largo de los años, el programa de cultivo foram ha llevado a una serie de avances en la calibración que han ayudado a impulsar la investigación del proxy paleo a la vanguardia de la ciencia moderna. Spero y su equipo desarrollaron y calibraron el primer "paleotermómetro" de Mg / Ca, en el que se utiliza la relación entre el magnesio y el calcio en las conchas de foram fósiles para calcular la temperatura del océano. Llevaron a cabo los primeros experimentos para determinar las relaciones entre los elementos traza en las conchas de foram (por ejemplo, bario, cadmio, uranio, boro) y las condiciones del océano como la salinidad, la alcalinidad, los nutrientes y el pH. Y no solo han desarrollado relaciones proxy paleo en el laboratorio: también las han aplicado al registro fósil, vinculando los cambios pasados ​​en los entornos tropicales y subtropicales con los cambios en la circulación oceánica durante los ciclos glaciares y los eventos abruptos del cambio climático.

¿Qué sigue para el programa de cultivo foram? Sus últimos proyectos incluyen la investigación de los mecanismos de formación de conchas y el uso de nuevas técnicas para comprender las variaciones químicas de escala extremadamente fina dentro de las conchas (a través de micrones, o milésimas de milímetro). Spero y su equipo también están expandiendo la caja de herramientas de paleotermometría para incluir el uso de formas variantes de átomos de oxígeno (o isótopos) en diferentes especies de forams.

A medida que su trabajo en los foros actuales revela más sobre el pasado, el pasado puede revelar más sobre el estado actual del sistema de clima oceánico, y lo que vendrá en el futuro.

Nota del editor: Los investigadores descritos en los artículos de Detrás de escena han sido apoyados por el Fundación Nacional de Ciencia, la agencia federal encargada de financiar la investigación básica y la educación en todos los campos de la ciencia y la ingeniería. Todas las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material son las del autor y no necesariamente reflejan los puntos de vista de la National Science Foundation. Ver el Detrás del archivo de escenas.


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