El último estudio global de teledetección que utiliza tecnología de inteligencia artificial muestra que las algas flotantes en la superficie de los océanos del mundo se están expandiendo rápidamente, lo que indica que los sistemas biológicos marinos pueden estar experimentando una profunda transformación. El equipo de investigación señaló que esta tendencia está estrechamente relacionada con los cambios en la temperatura del agua de mar, las corrientes oceánicas y los patrones de nutrientes, y puede tener impactos generalizados en la ecología marina, el turismo y las economías costeras en el futuro. La investigación, dirigida por científicos de la Universidad del Sur de Florida y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), destaca el papel fundamental de la inteligencia artificial en el procesamiento de datos de observación de los océanos a escala extremadamente grande.
Esta es la primera vez que los investigadores analizan sistemáticamente las algas flotantes en la superficie del mar a escala global, cubriendo grandes balsas de algas macroscópicas y películas superficiales de microalgas, y proporcionan una imagen general de su distribución y cambios en las últimas dos décadas. Hu Chuanmin, autor correspondiente del artículo y profesor de oceanografía en la Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad del Sur de Florida, dijo que los resultados de la investigación muestran que el entorno marino global actual es generalmente más propicio para el crecimiento de macroalgas flotantes. Señaló que en alta mar, las macroalgas como las praderas marinas y las algas pardas pueden proporcionar hábitats para una variedad de organismos marinos y servir como importantes sitios de cría para la pesca, lo que tiene un efecto ecológico positivo. Pero una vez que estas masas de algas sean transportadas a las zonas costeras por las corrientes oceánicas, su muerte y descomposición masivas causarán daños al paisaje turístico, impactarán la economía local y amenazarán la salud de los residentes costeros y la vida marina.
El estudio utilizó datos de observación por satélite de 2003 a 2022 y descubrió que tanto las películas de microalgas como los grupos de macroalgas flotantes en la superficie del mar están aumentando a nivel mundial. Las estadísticas muestran que el área de cobertura de las microalgas aumenta constantemente a un ritmo de alrededor del 1% anual, mientras que las macroalgas se están expandiendo mucho más rápidamente en algunas zonas marinas. En las regiones del Atlántico tropical y del Pacífico occidental, la tasa de crecimiento anual llega al 13,4%, especialmente después de 2008, cuando la tasa de crecimiento se aceleró significativamente. Al final del período de estudio, el área total de áreas de brotes de microalgas en la superficie marina global había alcanzado 43,8 millones de kilómetros cuadrados (aproximadamente 16,9 millones de millas cuadradas), desviándose significativamente del patrón de distribución histórico anterior. El equipo de investigación cree que estas cifras apuntan a una "transición de régimen" de un océano "pobre en macroalgas" a un océano "rico en macroalgas".
A juzgar por la línea de tiempo, aparecieron brotes a gran escala de algas flotantes macroscópicas en múltiples puntos de inflexión clave alrededor de 2010. En 2008, el Mar Amarillo registró el primer brote a gran escala de algas verdes de Enteromorpha; en 2011, se produjo un brote a gran escala de algas pardas Sargassum en el Atlántico tropical; y en 2012, se produjo otro episodio de sargazo a gran escala en el Mar de China Oriental. Hu Chuanmin señaló que antes de 2008, a excepción del sargazo en el sentido tradicional, casi ninguna otra zona había experimentado un brote de macroalgas flotantes a tan gran escala. Ahora, eventos similares se repiten en múltiples regiones oceánicas, lo que da a los investigadores razones para creer que el océano global está entrando en una nueva fase caracterizada por una gran abundancia de macroalgas flotantes.
La clave para completar este trabajo reside en la aplicación de tecnologías de inteligencia artificial como el aprendizaje profundo. El equipo de investigación entrenó un modelo de aprendizaje profundo para 13 áreas marinas típicas y 5 tipos diferentes de algas flotantes para identificar aproximadamente 1,2 millones de imágenes satelitales del océano píxel por píxel. Las algas flotantes a menudo solo representan una parte muy pequeña o incluso menos del 1% de un píxel en una sola imagen de satélite, y su distribución espacial está muy fragmentada, por lo que se ven fácilmente abrumadas por el ruido con los algoritmos tradicionales. Al extraer y clasificar automáticamente “señales visuales” sutiles, el modelo de IA puede detectar rastros de estas algas que son difíciles de identificar manualmente a escala global.
Qi Lin, primer autor del artículo y oceanógrafo del Centro de Investigación y Aplicación de Satélites del Servicio Nacional de Información y Datos de Satélites Ambientales (NESDIS), realizó mejoras basadas en el modelo del equipo anterior, lo que le permitió procesar de manera eficiente 20 años de datos de teledetección oceánica global. El entrenamiento del modelo en sí lleva meses y requiere analizar y optimizar millones de características de la imagen. La investigación también se basó en la plataforma informática de alto rendimiento proporcionada por el Centro de Computación de Investigación de la Universidad del Sur de Florida para lograr el procesamiento paralelo de múltiples conjuntos de imágenes. Incluso con el apoyo de esta infraestructura, se necesitaron varios meses para completar la tarea de análisis de 1,2 millones de imágenes. Ziering enfatizó que este trabajo sería casi imposible sin esta plataforma informática y la cooperación estable y a largo plazo entre la NOAA y la Universidad del Sur de Florida.
En cuanto a los factores impulsores, el estudio cree que las actividades humanas y el cambio climático son las dos causas principales de la expansión de los brotes de algas flotantes. La escorrentía de sal nutritiva de los ríos y zonas costeras se transporta continuamente al mar, lo que hace que aumente el contenido de nitrógeno, fósforo y otros elementos nutritivos en la superficie del mar, proporcionando suficiente "fertilizante" para las algas. Al mismo tiempo, el calentamiento global ha provocado que los océanos sigan calentándose, cambiando la estructura estratificada del agua de mar y los patrones de las corrientes oceánicas, creando condiciones térmicas y dinámicas que son más adecuadas para la rápida reproducción de algas en algunas zonas marinas. El equipo de investigación señaló que los mecanismos impulsores específicos pueden diferir significativamente en diferentes regiones y deben desmontarse con más observaciones y simulaciones regionales.
Desde una perspectiva ecológica, las macroalgas flotantes, por un lado, brindan refugio a una variedad de vida marina, incluidos los peces sargazo, y aumentan la biodiversidad local y los recursos pesqueros; por otro lado, las grandes cantidades de humus producido al ser transportado a la costa provocarán que la playa quede “sumergida por algas”, consuma oxígeno disuelto y libere gases nocivos durante el proceso de descomposición, exacerbando el riesgo de eutrofización e hipoxia en las masas de agua costeras. Para las comunidades costeras que dependen del turismo costero, la acumulación a gran escala de algas no sólo destruye el paisaje, sino que también eleva los costos de limpieza y mantenimiento, causando un impacto en cadena en hoteles, restaurantes y otras industrias relacionadas. En algunas zonas costeras de bajos ingresos, estos fenómenos ecológicos se ven agravados por tensiones climáticas, lo que plantea desafíos adicionales para la seguridad de los medios de vida de las comunidades vulnerables.
De cara al futuro, el equipo de investigación planea integrar aún más datos de observación satelital para refinar los patrones de expansión de diferentes áreas marinas y diferentes especies de algas, e intentar combinar los resultados del reconocimiento de IA con modelos numéricos oceánicos para mejorar la capacidad de predicción de la formación, deriva y aterrizaje de masas de algas flotantes. Qi Lin dijo que el próximo paso se centrará en aclarar el peso relativo de los principales factores impulsores en cada región para proporcionar una base científica más específica para la gobernanza costera y la gestión adaptativa. Según los informes, este estudio, titulado "Las floraciones globales de algas flotantes se están expandiendo", se publicó en "Nature Communications" en diciembre de 2025, destacando aún más la rápida remodelación del patrón ecológico de la superficie del océano en el contexto del cambio climático.