Tecnología digital detectará presencia de marea roja en Costa Rica

Hace un año, desde el Centro Espacial Kennedy en Florida, Estados Unidos, la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) puso en órbita la misión satelital PACE (Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem) que permite, por primera vez, observar el color del océano de manera hiperespectral desde el espacio y estudiar un gran número de nuevos parámetros y características que mejorarán nuestro entendimiento de la dinámica de la vida en el mar. 

En una expedición multiplataforma sin precedentes en Latinoamérica, realizada del 17 al 21 de febrero, PACE, en simultáneo con la misión aérea AVUELO del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de NASA a bordo de un avión de investigación, surcó los cielos de la costa Pacífica de Costa Rica para alinearse durante 5 días con una embarcación con biólogos y oceanógrafos de la Federación Costarricense de Pesca (FECOP), la Universidad Nacional (UNA), la Universidad de Costa Rica (UCR), y científicos de la NASA.

La misión era recolectar información óptica del océano en la costa Pacífica del país, donde el objetivo de este esfuerzo multidisciplinario es desarrollar nuevos productos satelitales que permitan caracterizar las variaciones en el color del océano y los componentes responsables, para identificar y monitorear eventos de marea roja en la región, y desarrollar la capacidad de anticipar y mitigar los impactos en las comunidades costeras.

Lo revolucionario de los instrumentos ópticos hiperespectrales como el de PACE es que pueden analizar cómo interactúa la luz del sol en el mar para un gran número de longitudes de onda, lo que permite detectar variaciones en la composición de la comunidad del fitoplanton, e identificar los grupos responsables de diferentes floraciones, incluyendo aquellas que podrían tener efectos nocivos tanto para los organismos marinos como para las personas.

La misión recolectó de forma exitosa información con diferentes sensores ópticos, incluyendo un espectrómetro ubicado en un avión de investigación, un radiómetro hiperespectral a bordo de una embarcación que recorrió el Pacífico central y sur de Costa Rica desde el Golfo de Nicoya hasta el Golfo Dulce, y otro radiómetro hiperespectral en órbita con PACE. De esta forma, se realizaron mediciones en simultáneo desde 3 perspectivas diferentes para caracterizar las condiciones que determinan el color del océano en nuestra región y determinar la presencia de algas microscópicas responsables de la formación de mareas rojas.

“Esta es una investigación pionera en materia de óptica oceánica ya que nunca antes se habían realizado mediciones tan exhaustivas aplicadas a la validación del color del océano en Costa Rica; tampoco se conoce de ningún registro y no hay datos sobre la óptica oceánica para hacer algoritmos regionales, y el objetivo final es generar algoritmos que sean sintonizados a la zona del Pacífico costarricense, para dar mejores predicciones sobre las mareas rojas, la ecología oceánica y el fitoplancton”, indicó Joaquín Chávez, científico investigador de Science Systems and Applications Inc. del grupo de apoyo de campo de la rama de ecología oceánica en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Para la Dra. Marina Marrari, Directora Ejecutiva de la FECOP, “Esta expedición sin precedentes marca un hito para la ciencia en Costa Rica ya que no sólo es de vital importancia para contribuir a nuestro entendimiento de los procesos biológicos y la dinámica de nuestro océano, sino también para desarrollar la capacidad de detectar en tiempo casi real eventos de marea roja, que pueden tener grandes impactos en el turismo, la pesca, la acuicultura y la salud pública, y establecer sistemas de alerta temprana para minimizar los impactos sobre las comunidades costeras y la población en general. Esta iniciativa colaborativa entre diferentes organizaciones de investigación científica nacionales e internacionales se viene gestando desde hace varios años y hoy gracias a la dedicación y el compromiso de todos empieza a generar resultados muy valiosos. El trabajo conjunto que estamos realizando con NASA, la UCR, la UNA y miembros del sector privado es inédito y estamos muy orgullosos de tener la posibilidad de liderar estas acciones”, indicó.

La visita de los biólogos de la NASA a Costa Rica también trajo otros beneficios ya que se realizaron capacitaciones a científicos de la Universidad Nacional y la Universidad de Costa Rica en el uso de instrumentos de medición óptica y protocolos de muestreo. “La información generada será de dominio público y los productos satelitales desarrollados como resultado de este proyecto serán distribuidos de forma libre a través de la aplicación de distribución de datos satelitales PezCA de FECOP. Queremos inspirar a la población a acceder a los beneficios de estas herramientas y aplicar los resultados de la nueva tecnología para el bienestar y el desarrollo de la comunidad”, agregó Marrari.

 A la expedición se sumaron los académicos de la Escuela de Ciencias Biológicas de la UNA: Andrea García Rojas, del Laboratorio de Estudios Marinos, y Carolina Marín Vindas y Luis Vega Corrales del Laboratorio de Microbiología Marina (LaMMar) y la Red Académica en Ciencias Marinas (RedMar), quienes además realizaron mediciones complementarias. “Se colectó información para determinar los niveles de algunos contaminantes como microplásticos y metales pesados; la experiencia también permitió realizar análisis de la estructura de la población microbiana y tomar muestras de la concentración de nutrientes y variables fisicoquímicas como la temperatura y salinidad del agua en distintos ecosistemas marinos”, comentó Andrea García Rojas, ecóloga marina del Laboratorio de Estudios Marinos de la Escuela de Ciencia Biológicas de la UNA. 

“El impacto para nuestra comunidad científica es invaluable ya que se contará con una evaluación del comportamiento de la microbiota en relación a variables ambientales y contaminantes emergentes desde el Golfo de Nicoya hasta el Golfo Dulce. Es un gran aporte porque nos permitirá hacer una descripción medioambiental de las aguas de la costa Pacífica de nuestro país”, concluyó García.

 La Universidad de Costa Rica (UCR), a través del Centro de Investigación en Estructuras Microscópicas, estuvo representado por la profesora e investigadora, Maribel Vargas, quién hizo una colecta de muestras de microalgas. “Vamos a implementar un protocolo de procesamiento de estas muestras para realizar un conteo de células por volumen de agua recolectado, además, se incluirá la identificación taxonómica de cada microalga presente en el agua, y estas muestras se analizarán en el Laboratorio del Centro de Investigación en Estructuras Microscópicas (CIEMIC)”, acotó la investigadora.

 La información y resultados de esta expedición permitirá a la UCR suministrar nuevos datos a las autoridades competentes para la toma de decisiones y como si fuera poco, suplirá la necesidad de la NASA de incluir esta información para el desarrollo de nuevos algoritmos, ya que las especies de fitoplancton no son las mismas que se encuentran en otras costas del mundo.