Algas de nieve y hielo: definición, pigmentos y rol en ecosistemas polares

Descubre las algas de nieve y hielo: pigmentos protectores, su papel en ecosistemas polares y en la cadena alimentaria (krill) y su impacto en glaciares.

Las algas del hielo y las algas de la nieve son algas y cianobacterias que crecen en campos de nieve y hielo de larga duración como los glaciares. Cuando hay agua líquida entre la nieve y los cristales de hielo, pueden colorear la superficie de verde, amarillo o rojo durante los meses de verano. El pigmento rojo de algunas especies es una protección intracelular contra el exceso de luz visual y la radiación ultravioleta del sol, que de otro modo puede provocar la fotoinhibición de la fotosíntesis o mutaciones. Sin él, las algas de la superficie sufrirían roturas cromosómicas y mutaciones del ADN.

También hay comunidades de algas en el hielo marino. Estas algas (principalmente diatomeas) son importantes en los ecosistemas polares (especialmente en la Antártida) porque proporcionan alimento al krill. El krill raspa las algas de la parte inferior del hielo, que se tiñe de color marrón por las algas. Las algas pueden encontrarse entre los cristales de hielo o adheridas a ellos, en el agua o en los canales de agua salada entre los cristales de hielo.

¿Qué son y dónde viven?

Las algas de nieve y del hielo son comunidades microbianas fotosintéticas adaptadas a bajas temperaturas, radiación intensa y ciclos estacionales marcados. Se encuentran en:

• Superficies de nieve estacional y permanente (montañas, glaciares, capas de hielo).
• Hielo marino y su interfase con el agua de mar, donde las diatomeas y otras microalgas forman biofilms bajo la capa helada.
• Agujeros de cryoconita y canales de fusión, donde el agua líquida permite actividad metabólica en verano.

Pigmentos y sus funciones

Los pigmentos cumplen funciones protectoras y fotosintéticas. Entre los principales destacan:

• Clorofilas (a y b): responsables de la fotosíntesis primaria.
• Carotenoides (p. ej. β-caroteno): ayudan en la protección frente al exceso de luz y en la disipación de energía.
• Carotenoides secundarios y xantofilas como la astaxantina: dan colores rojos y naranjas a muchas algas de nieve; actúan como pantalla frente a la radiación UV y radicales libres.
• Ficobiliproteínas (en cianobacterias): como la ficocianina o la ficoeritrina, que capturan luz a longitudes de onda distintas y pueden dar tonos azulados o rojizos.

Estos pigmentos permiten a las algas aprovechar la luz disponible y, al mismo tiempo, reducir el daño por radiación y estrés oxidativo en condiciones extremas.

Adaptaciones al frío y a la radiación

• Producción de osmólitos y crioprotectores (azúcares, aminoácidos compatibles) que evitan la formación de cristales intracelulares.
• Acumulación de pigmentos protectores (carotenoides) para bloquear la radiación UV y visible excesiva.
• Formación de esporas o quistes resistentes que sobreviven en condiciones secas y retornan a la actividad cuando hay fusión.
• Síntesis de proteínas anticongelantes y producción de polisacáridos extracelulares que stabilizan microhábitats líquidos entre los cristales de nieve/hielo.

Rol ecológico en ecosistemas polares

Las algas del hielo y de la nieve son productores primarios esenciales en ambientes donde otra vegetación es escasa. Sus funciones incluyen:

• Base de la cadena trófica: alimentan herbívoros como el krill, que a su vez sostienen aves marinas, focas, pingüinos y ballenas.
• Fijación de carbono: contribuyen a la captura de CO2 y al ciclo del carbono en ecosistemas fríos.
• Fijación de nitrógeno: algunas cianobacterias pueden fijar nitrógeno atmosférico, enriqueciendo nutrientes limitantes.
• Alteración del albedo: las manchas oscuras o rojizas disminuyen la reflectancia de la nieve y el hielo, acelerando la fusión local y creando un efecto de retroalimentación climática.

Impactos del cambio climático

El calentamiento global está cambiando la extensión y la duración de las capas de nieve y hielo, con consecuencias para estas comunidades:

• Mayor periodo de fusión puede ampliar la actividad y la proliferación de algas en verano.
• Más biomasa superficial puede reducir aún más el albedo y acelerar el deshielo (retroalimentación positiva).
• Cambios en la composición de especies y posible expansión hacia latitudes y altitudes mayores.

Investigación y métodos de estudio

Los científicos usan varias herramientas para estudiar estas comunidades:

• Muestreo en campo y observación microscópica para identificar especies y estructuras
• Analítica de pigmentos (HPLC) para caracterizar carotenoides y clorofilas
• Secuenciación molecular y metagenómica para estudiar diversidad y funciones metabólicas
• Sensoramiento remoto y fotografía aérea/satélite para detectar manchas de nieve roja o verde y estimar extensión
• Experimentos de laboratorio y cultivos para investigar tolerancias térmicas, respuesta a la radiación y producción de compuestos útiles (p. ej. astaxantina)

Importancia práctica y conocimiento aplicado

• Las algas de nieve son fuente potencial de compuestos antioxidantes (como astaxantina) con aplicaciones nutricionales y cosméticas.
• Estudiarlas ayuda a entender y modelar procesos de deshielo y sus impactos en el nivel del mar y en la retroalimentación climática.
• Conocer su papel en la base alimentaria polar es clave para la conservación de especies comerciales y ecológicas dependientes del krill.

Conclusión

Las algas de nieve y del hielo son organismos adaptados a condiciones extremas que desempeñan un papel crucial en la productividad y la dinámica de los ecosistemas fríos. Sus pigmentos no solo determinan los colores llamativos que a menudo observamos en nieve y hielo, sino que son estrategias de protección que permiten la fotosíntesis bajo radiación intensa. Con el cambio climático, su distribución, abundancia e impactos ambientales están cambiando, lo que las convierte en indicadores importantes de los procesos glaciares y polares.

Chlamydomonas nivalis

Chlamydomonas nivalis es una microalga verde que provoca, además de otras especies estrechamente relacionadas, la nieve de sandía.

La nieve sandía es una nieve de color rojizo o rosado, y que puede tener un olor similar al de una sandía fresca. Este tipo de nieve es común durante el verano en las regiones polares alpinas y costeras, como la Sierra Nevada de California. Aquí, a una altitud de entre 3.000 y 3.600 metros, la temperatura es fría durante todo el año, por lo que la nieve perdura desde las tormentas de invierno. Cuando alguien pisa la nieve con algas, las huellas se ven rojas.

Chlamydomonas nivalis es un alga verde que debe su color rojo a un pigmento carotenoide de color rojo brillante (Astaxantina). Éste protege el cloroplasto y el núcleo celular de la fuerte radiación visible y ultravioleta. Los pigmentos verde y rojo absorben la luz y el calor, lo que hace que el alga tenga agua líquida cuando la nieve se derrite a su alrededor. Las floraciones de algas pueden alcanzar 25 cm de profundidad. Como cada célula mide entre 20 y 30 micrómetros de diámetro, una cucharadita de nieve derretida contiene un millón de células o más. Las algas se acumulan en "tazas de sol", que son depresiones poco profundas en la nieve. El pigmento carotenoide absorbe el calor, lo que profundiza las copas solares y hace que los glaciares y los bancos de nieve se derritan más rápidamente.

Durante los meses de invierno, cuando la nieve blanca las cubre, las algas se vuelven inactivas. En primavera, los nutrientes, el aumento de los niveles de luz y el agua de deshielo, estimulan la germinación. Una vez que germinan, las células en reposo liberan células flageladas verdes más pequeñas que se desplazan hacia la superficie de la nieve. Una vez que los flagelados se acercan a la superficie, pueden perder sus flagelos y formar células de reposo de paredes gruesas, o pueden funcionar como gametos, fusionándose por parejas para formar cigotos.

Algunas especies especializadas se alimentan de C. nivalis, incluyendo protozoos como ciliados, rotíferos, nematodos, gusanos de hielo y colémbolos.

Historia

Los primeros relatos sobre la nieve sandía se encuentran en los escritos de Aristóteles. La nieve sandía ha desconcertado a montañeros, exploradores y naturalistas durante miles de años.

En mayo de 1818, cuatro barcos zarparon de Inglaterra para buscar el Paso del Noroeste y cartografiar la costa ártica de Norteamérica. El mal tiempo hizo que finalmente dieran la vuelta a los barcos, pero la expedición hizo importantes contribuciones a la ciencia. El capitán John Ross se fijó en la nieve carmesí que salpicaba los blancos acantilados como si fueran chorros de sangre cuando estaban rodeando el cabo York, en la costa noroeste de Groenlandia. Un grupo de desembarco se detuvo y llevó muestras a Inglaterra. The Times escribió sobre este descubrimiento el 4 de diciembre de 1818:

"

El capitán Sir John Ross ha traído de la bahía de Baffin una cantidad de nieve roja, o más bien de agua de nieve, que ha sido sometida a un análisis químico en este país, con el fin de descubrir la naturaleza de su materia colorante. Nuestra credulidad se ve sometida a una prueba extrema en esta ocasión, pero no podemos saber que haya ninguna razón para dudar del hecho tal y como se afirma. Sir John Ross no vio caer ninguna nieve roja, pero vio grandes extensiones cubiertas de ella. El color de los campos de nieve no era uniforme, sino que, por el contrario, había manchas o vetas más o menos rojas, y de diversas profundidades de tinte. El licor, o la nieve disuelta, es de un rojo tan oscuro que se asemeja al vino tinto de Oporto. Se afirma que el licor deposita un sedimento; y no se responde a la pregunta de si ese sedimento es de naturaleza animal o vegetal. Se sugiere que el color se deriva del suelo sobre el que cae la nieve: en este caso, no se puede ver nieve roja en el hielo.

"

Cuando Ross publicó su relato del viaje en 1818, la historia tenía un apéndice de plantas de Robert Brown. En él, Brown comparaba la nieve roja con un alga.

Vetas de nieve de sandía.


Insólitos pozos de nieve de sandía, superpuestos con una huella de bota anaranjada.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué son las algas de hielo y las algas de nieve?

P: ¿Qué hace que el hielo y la nieve adquieran color durante los meses de verano?

P: ¿Para qué sirve el pigmento rojo de algunas algas del hielo y la nieve?

P: ¿Dónde se encuentran también comunidades de algas de hielo además de en los glaciares?

P: ¿Por qué son importantes las comunidades de algas de hielo en los ecosistemas polares?

P: ¿Cómo obtiene el krill el alimento de las comunidades de algas del hielo marino?

P: ¿Dónde pueden encontrarse las algas del hielo en relación con los cristales de hielo?

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