Si te apasiona la biología marina o simplemente te interesa la vida del océano, seguramente te has encontrado con el concepto de «relación de Redfield». Es una de esas reglas fundamentales que se enseñan a los estudiantes como una verdad incuestionable. Describe la relación sorprendentemente constante entre los elementos básicos de los organismos marinos y el agua del mar.
En términos sencillos, la regla establece que los átomos de carbono, nitrógeno y fósforo en la biomasa oceánica y en los nutrientes disueltos se encuentran en una proporción aproximada de 106:16:1. Durante mucho tiempo, esto se consideró la clave universal para comprender la productividad del océano, ya que explicaba cómo el crecimiento de las algas está limitado por la disponibilidad de nutrientes.
Sin embargo, en el mundo científico, las discusiones no han cesado durante varias décadas. Nuevas investigaciones muestran que esta proporción puede variar notablemente en diferentes partes del océano. Los científicos han descubierto que los ecosistemas marinos son mucho más diversos y complejos de lo que sugería la sencilla fórmula de Redfield.
¿Funciona realmente? Sí y no. Su valor radica en crear un punto de partida conveniente, un modelo general. Pero hoy en día ya no se puede aceptar ciegamente como una ley inmutable de la naturaleza. Se debate precisamente hasta qué punto esta proporción es universal y qué procesos —biológicos, químicos o físicos— la determinan en realidad.
En este artículo intentaremos entender de dónde viene esta regla, por qué sigue siendo útil y por qué es objeto de controversia en la comunidad científica. Esta es la historia de cómo una explicación simple y elegante se enfrenta a la caótica y diversa realidad del océano.
Antecedentes: ¿qué es la proporción de Redfield y qué tiene que ver Liebig?
En 1934, el oceanógrafo Alfred Redfield describió las proporciones atómicas de los elementos
- carbono, nitrógeno y fósforo en el plancton marino – C:N:P = 106:16:1;
- nitrógeno y fósforo en el agua de mar – N:P= 20:1 (primera versión), N:P= 16:1 (versión corregida).
Al mismo tiempo, Redfield señaló que el desplazamiento de las proporciones de los elementos en el agua afecta al crecimiento y la composición de las algas. El aumento del contenido de fósforo es favorable para las algas azules, y el de nitrógeno, para las verdes. Los datos se recopilaron en las aguas de los océanos Atlántico, Índico y Pacífico y en el mar de Barents. Por lo tanto, no puede haber objeciones a la representatividad de la muestra y la correspondencia encontrada no es una simple coincidencia o un error estadístico.
El cambio en las proporciones de los elementos en el agua afecta al crecimiento y la composición de las algas
«Estupendo», dirán los escépticos, «Redfield es un gran hombre y ha hecho un importante descubrimiento científico, pero ¿de qué nos sirve eso a nosotros?». Aquí es donde hay que recordar el factor limitante de Liebig.
Nota! En 1840, Justus von Liebig describió uno de los principios fundamentales del desarrollo de los ecosistemas: el factor más importante para el organismo es aquel que se desvía más de la norma.
La ley de Liebig en palabras sencillas
Supongamos que solo tenemos dos elementos: comida y agua. Entonces existen dos opciones desfavorables:
- hay agua, no hay comida – el organismo muere de hambre, y saciar la sed no sirve de nada en este caso;
- hay comida, pero no hay agua —muere de sed, porque la comida no puede sustituir al agua.
V. Trautschold. Laboratorio de Liebig en Gießen, 1840
En el primer caso, el factor limitante es el agua, que escasea; en el segundo, es la falta de comida, y el elemento bloqueante es esta. El principio se aplica con cualquier número de factores.
El desarrollo de las plantas está limitado por un mineral básico, que se encuentra en cantidades relativamente escasas. Este concepto de limitación se puede representar en forma de «barril de Liebig», un barril metafórico en el que cada tabla representa un elemento
En lo que respecta al acuario, esto significa que, si falta uno de los elementos, la planta no puede compensar físicamente su déficit con otros. Cuando hay una escasez crítica de algún componente, la planta deja de consumir otros nutrientes de forma adecuada, lo que acaba provocando que enferme y muera. Además, los nutrientes que la planta no puede consumir pueden convertirse en alimento para las algas, unos «parásitos» azul verdosos y «puntos» verdes que afean el aspecto del acuario.
— Alexander Tkachuk, biólogo marino, experto en acuariofilia y terrariofilia
La proporción de Redfield es la idea de que, en el océano, el carbono, el nitrógeno y el fósforo en los organismos vivos casi siempre se encuentran en una proporción estricta de 106:16:1. Durante mucho tiempo se consideró una ley de la naturaleza, pero ahora los científicos discuten: en algunas partes del océano las proporciones son realmente cercanas a las de Redfield, mientras que en otras difieren considerablemente. Resulta que la regla no funciona en todas partes y no se puede aplicar ciegamente. Las discusiones no se deben a que alguien se equivoque, sino a que la naturaleza es más compleja de lo que parece: diferentes organismos, condiciones y ecosistemas dan resultados diferentes. En lugar de un dogma, los científicos ahora ven en ello más bien una guía que ayuda a pensar, pero que no siempre permite predecir.
Cómo funciona en la práctica
Existe una fórmula para calcular la proporción atómica según la masa de fertilizantes. Se considera óptima la proporción cercana a los datos de Redfield, cuyos valores se resaltan en blanco. Los valores en azul y verde corresponden a las proporciones de fertilizantes que provocan el crecimiento de las algas correspondientes.
Algunos fabricantes de UDO utilizan y recomiendan la proporción de Redfield, otros la critican y otros no se pronuncian al respecto.
Las dos principales críticas y las respuestas a ellas
Argumento 1. El científico descubrió la proporción en el agua de mar, y se refiere al fitoplancton. Su aplicación en un acuario de agua dulce convencional parece un poco forzada.
No importa cómo se vea, lo importante es cómo funciona. La proporción óptima de nitrógeno y fósforo para las plantas es, de hecho, la siguiente en un rango de 10:1 a 20:1. Esto ha sido comprobado por muchas generaciones de acuaristas.
¿Qué tiene que ver Redfield con esto? Es posible que los acuaristas probasen a utilizar su proporción a modo de experimento, que el resultado fuese bueno y que se extendiese. Quizás, con esta proporción, se intentó inicialmente eliminar las algas, buscando una forma que no dañara las plantas.
Tenga en cuenta! También es posible que los acuaristas se basaran en proporciones similares mucho antes de que Redfield escribiera su trabajo científico, y que su nombre fuera utilizado con fines comerciales por los fabricantes de UDO. Lo que realmente ocurrió es algo que probablemente nadie sabe.
Argumento 2. En la práctica, es imposible mantener estrictamente la proporción, porque las plantas obtienen nitrógeno y fósforo no solo de los fertilizantes.
Es una observación acertada. De hecho, no solo hay que añadir los elementos en la proporción indicada, sino también controlar la composición del agua del acuario. Las plantas también obtienen nitrógeno y fósforo del suelo, el agua y el alimento para peces.
Es necesario controlar la composición del agua del acuario
Por lo tanto, es necesario analizar el agua periódicamente, estar atento a cualquier cambio dentro del ecosistema y, si es necesario, cambiar la duración del día y los patrones de aplicación del fertilizante. Sin embargo, nadie ha afirmado que cumplir con la proporción de Redfield sea todo lo que se necesita para mantener un acuario.
El papel de los fertilizantes en la vida de las plantas de acuario
Respuestas a preguntas frecuentes
Las proporciones están más o menos claras, pero ¿cuánto fertilizante se necesita en cuanto a cantidad?
Depende de la cantidad de plantas. Cuantas más haya por centímetro cúbico, más fertilizante hay que añadir.
Cumplo con Redfield, pero aún así han aparecido algas azul-verdes, ¿qué debo hacer?
Añadir menos fertilizante, manteniendo la proporción, y/o reducir la luz diurna a 6-8 horas.
¿Con qué frecuencia hay que añadir fertilizantes para mantener la proporción?
Todo es individual, depende del acuario. Se puede aplicar un poco cada día o una vez cada tres días y asegurarse de que no haya ni falta ni exceso de elementos.
¿Qué elemento hay que tener en cuenta: el nitrógeno o el fósforo?
En cuanto al fósforo, si hay escasez, hay que añadirlo y, junto con él, una cantidad de nitrógeno entre 10 y 12 veces mayor. De lo contrario, al saturarse el fósforo, el nitrógeno se convertirá en el elemento bloqueante.
Si las plantas obtienen nitrógeno y fósforo de los peces, del agua y del suelo, ¿quizás los fertilizantes no sean necesarios?
Sí, es posible. Por eso, en un acuario nuevo no hay que apresurarse a añadir fertilizantes, sino observar primero cómo se desarrolla el ecosistema. Si hay muchos peces y pocas plantas, no será necesario añadir fertilizantes tan pronto.
Entonces, ¿qué tenemos al final? La relación de Redfield no es una ley de la naturaleza, sino más bien una observación interesante que, en promedio, suele ser cierta para el océano abierto. Muestra una sorprendente constancia en la relación entre el carbono, el nitrógeno y el fósforo en el plancton y el agua. Es como si los organismos marinos siguieran una especie de receta universal de la vida.
¿Funciona siempre? No, y ahí radica el principal motivo de controversia. En aguas costeras, lagos o zonas oceánicas ricas en hierro, esta proporción se rompe fácilmente. Los científicos no discuten si existe esta regla, sino hasta qué punto es fundamental. Algunos ven en ella un principio profundo, otros, simplemente una coincidencia estadística que solo funciona bien en condiciones ideales.
Por lo tanto, hoy en día la relación de Redfield debe considerarse como una referencia útil y no como una verdad absoluta. Ayuda a construir modelos y a comprender los principios generales del ciclo de las sustancias. Pero siempre hay que recordar que el mundo real, especialmente en las costas, es mucho más complejo y diverso que cualquier fórmula bonita. Su valor radica precisamente en que, al ser simple, sigue estimulando nuevas investigaciones y debates en la ciencia oceánica.
