Arrecifes de coral se adaptan a la acidificación del océano y solo sufren bioerosión

No muestran ninguna de las respuestas predichas a un pH bajo a excepción de un aumento de la bioerosión, es decir, la ruptura física de esqueletos de coral perforados por organismos como moluscos y gusanos, según se detalla en un artículo que se publica este viernes en Science Advances.

Un estudio de la Institución Oceanográfica Woods Hole encontró que los arrecifes de coral en el archipiélago de Palau, en Oceanía, parecen estar desafiando la acidificación del agua.

No muestran ninguna de las respuestas predichas a un pH bajo a excepción de un aumento de la bioerosión, es decir, la ruptura física de esqueletos de coral perforados por organismos como moluscos y gusanos, según se detalla en un artículo que se publica este viernes en ‘Science Advances’.

«Sobre la base de experimentos de laboratorio y estudios de otros sistemas de arrecifales naturalmente bajos de pH, esto es lo contrario de lo que esperábamos», reconoce la autora principal Hannah Barkley, estudiante graduada en el programa conjunto WHOI-MIT en Oceanografía.

A medida que el océano absorbe el dióxido de carbono atmosférico (CO2) liberado por la quema de combustibles fósiles, su química cambia. El CO2 reacciona con las moléculas de agua, disminuyendo el pH del océano en un proceso conocido como acidificación de los océanos, que también elimina los iones de carbonato, un ingrediente esencial que necesitan los corales y otros organismos para construir sus esqueletos y conchas.

Además de los experimentos de laboratorio que simulan las condiciones futuras del océano, los científicos están estudiando los arrecifes de coral en áreas del océano donde el pH bajo es de origen natural para tratar de responder a importantes preguntas acerca de la acidificación del océano, que amenaza los ecosistemas de arrecifes de coral en todo el mundo.

Uno de estos lugares es el Palau, un archipiélago en el Océano Pacífico occidental lejano. Las tropicales aguas turquesas de las Islas Roca de Palau (islas Chelbacheb) son naturalmente más ácidas debido a una combinación de la actividad biológica y el tiempo de estancia del agua de mar a largo plazo de su laberinto de lagunas y ensenadas. El pH del agua de mar dentro de las lagunas en las Islas Roca es tan bajo ahora como se prevé que sea el océano abierto como consecuencia de la acidificación del océano cerca del final de este siglo.

Los experimentos que miden las respuestas de los corales a una variedad de condiciones de pH bajo han demostrado una serie de impactos negativos, como un menor número de variedades de corales, un mayor crecimiento de algas, menores tasas de producción de carbonato de calcio (crecimiento) y corales jóvenes que tienen dificultades para construir esqueletos.

«Sorprendentemente, en el Palau, donde el pH es más bajo, vemos una comunidad coral que alberga más especies y tiene mayor cobertura de coral que en los sitios donde el pH es normal –afirma Anne Cohen, coatura del estudio y asesora de Barkley en WHOI–. Eso no quiere decir que la comunidad de coral está prosperando debido a ello, sino que está prosperando a pesar del bajo pH, y tenemos que entender cómo».

Cuando el equipo de investigación comparó las comunidades que se encuentran en los arrecifes de Palau con las de otros arrecifes donde el pH es naturalmente bajo, encontraron que una mayor bioerosión era la única característica común compartida. «Nuestro estudio reveló que el aumento de la bioerosión era la única respuesta de la comunidad consistente, igual que otros signos de la salud del ecosistema cambian en diferentes lugares», dice Barkley.

«Esto es importante porque en los arrecifes de coral, el equilibrio entre la producción de carbonato de calcio y remoción por la bioerosión y disolución está muy ajustado», recalca Cohen. «Así que incluso si las tasas de producción no se ven afectadas por la acidificación del océano –como vemos en Palau– un aumento de la bioerosión puede llevar a los arrecifes a un estado de absorción neta de carbonato de calcio, que amenace su supervivencia».

UNA DISMINUCIÓN DE 0,1 UNIDADES DE PH

Desde el comienzo de la Revolución Industrial, el pH del océano ha disminuido en 0,1 unidades de pH, lo que representa un aumento de la acidez de aproximadamente el 30 por ciento. Para la vida marina que ha evolucionado durante millones de años en condiciones de pH relativamente estables, este tipo de cambio rápido no permite mucho tiempo para adaptarse. A finales de este siglo, se prevé que los niveles de pH sean casi un 150 por ciento más ácidos, lo que resulta en un pH que los océanos no han experimentado durante más de 20 millones de años.

Hay varios sitios en el mundo donde se libera el CO2 por la actividad volcánica submarina que se ventila desde el fondo del mar a través de la base de los arrecifes, creando un ambiente de pH mucho más bajo que el que se encuentra actualmente en el océano abierto. Estos laboratorios «naturales» están dando a los científicos una rara oportunidad de examinar lo que ya está sucediendo a los corales que se ubican en los niveles más bajos de pH previstos para el futuro.

Un ejemplo es un sistema de arrecifes de coral situado entre las islas volcánicas de Papúa Nueva Guinea. Allí, las corrientes de burbujas de gas se elevan desde el fondo marino, disminuyendo el pH del agua de mar suprayacente. Condiciones similares de pH bajo se encuentran en los sitios de ventilación fuera de Japón, filtraciones de agua dulce en México, y zonas de surgencia en las regiones del Océano Pacífico oriental tropical.

«El sistema de arrecifes de coral en el lugar de ventilación de Papua Nueva Guinea está dominado por un alga con pocas especies de corales –dice Barkley–. Vemos respuestas muy parecidas a las que se muestran en muchos experimentos de laboratorio en algunos de los otros sitios de arrecifes de coral, naturalmente bajos de pH, como, particularmente una menor producción de carbonato de calcio. Pero no vemos las mismas respuestas en todos los sitios, sobre todo en los arrecifes de coral en las Islas Rocas de Palau. Las comunidades de coral allí están prosperando, a excepción de tasas más altas de bioerosión».

En colaboración con el Centro Internacional de Arrecife de Coral de Palau, miembros del laboratorio de Cohen realizaron allí el trabajo de campo desde 2011. El equipo de investigación recogió muestras de agua y del centro del esqueleto de coral de ocho sitios en todo el sistema de arrecifes de Palau, y utiliaron el pH, la luz, la salinidad y sensores de flujo para caracterizar el medio ambiente del agua de mar en la que los corales crecen. También se recogieron y analizaron datos sobre la composición de la comunidad.

Se analizaron los núcleos óseos mediante el escáneres computarizados y las instalaciones de imagen en el WHOI. La tecnología Tomografía Axial Computarizada genera una imagen en 3-D de los núcleos, revelando información detallada no visible a simple vista, incluyendo las tasas de crecimiento de coral, las densidades esqueléticas y el alcance de la bioerosión.

El equipo utilizó las imágenes en 3-D para cuantificar la proporción de los esqueletos de coral que habían sido erosionadas por organismos y la gravedad de la bioerosión de cada coral. A medida que el pH del agua de mar cae en el arrecife, se vieron más cicatrices frecuentes y graves por la bioerosión en las exploraciones de coral.

Barkley y sus colegas encontraron que las tasas de bioerosión en los corales de Palau aumentaron once veces a medida que el pH disminuyó en la barrera de los arrecifes en las bahías de la Isla Roca. Al comparar estos resultados con otros sitios de arrecifes bajos en pH, surgió un patrón definido.

Los investigadores no están seguros todavía de por qué se desarrollan bien los arrecifes de Palau en condiciones de bajo pH, pero esperan poder responder a esta cuestión en futuros estudios. Asimismo, no entienden completamente por qué las condiciones creadas por la acidificación del océano parecen favorecer a organismos bioerosionadores.

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