Cambio Climático en
Arrecifes de Coral
Por: Andia Chaves Fonnegra
Los arrecifes de coral están muriendo alrededor
del mundo, y una de las principales causas es el cambio climático. A
continuación les explicaré qué son los arrecifes de coral, cuáles son los efectos
del cambio climático en éstos ecosistemas, y como la genética se usa para
restaurar los arrecifes.
Los arrecifes de coral son el conjunto de
muchos animales (llamados corales) que son capaces de crecer y depositar
carbonato de calcio formando una muralla costera [1]. El tejido vivo del coral es como
una piel que recubre el esqueleto, y el esqueleto es como una roca de blanco
inmaculado [2], Figura 1. Los corales son como los
árboles donde los otros organismos viven. Dentro del tejido del coral viven
algas microscópicas llamadas zooxantelas (especie Symbiodinium), Figura 1, que hacen fotosíntesis y transfieren parte
de su producción energética al coral. Aspecto fundamental para su crecimiento [2]. Los corales crecen en promedio
0.3- 1 cm por año [3], y solo les gusta vivir en aguas
cálidas, es decir, en la región tropical a subtropical del planeta (23°–29°C), Figura
2. No toleran temperaturas por debajo de los 18°C.
Figura 1. Anatomía de un coral. Las zooxantelas (color amarillo) se encuentran dentro del tejido del coral. El coral está formado por pólipos (= bocas con tentáculos) Far-Reaching Ecological Systems https://www.behance.net/gallery/4040147/Far-Reaching-Ecological-Systems.
Los arrecifes de coral constituyen uno de los
ecosistemas más valiosos de nuestro planeta, pues no solo contienen una alta
diversidad de organismos, sino que son una fuente actual y potencial de
medicinas y funcionan como rompeolas
naturales que protegen las costas del oleaje [4, 5]. Además, están involucrados en la
fijación de gas carbónico proveniente de la atmósfera, por lo que neutralizan
en parte el calentamiento global [6]. Son como los bosques y selvas del
mar, dónde otros organismos como peces, caracoles, cangrejos, algas, esponjas,
entre otros, se refugian y reproducen [4].
Figura 2. Distribución global de los arrecifes de coral (puntos rojos). NOAA Ocean Service Education http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/corals/media/supp_coral05a.html.
Hoy en día los corales, y por ende los
arrecifes, están muriendo [7, 8]. En el Mar Caribe la cobertura de
coral se ha reducido en un 80% en un periodo de tres décadas [7], y en el Océano Pacífico en un 50% [9]. Los factores que los afectan son
el cambio climático, la contaminación por aguas de alcantarillado, la
sobrepesca con dinamita, y el turismo descontrolado [8-12].
¿Cuál es el efecto del Cambio climático en arrecifes de coral? Debido al
exceso de gas carbónico (CO2) en la atmósfera (80 ppm por encima de los valores máximos de los últimos 740.000
años), el planeta está sufriendo un sobrecalentamiento y la temperatura del
agua está incrementando
en ciertas áreas del océano (el promedio para el del siglo XX es 0.74°C) [11]. Lo que afecta la simbiosis entre
corales y algas microscópicas [13]. Durante los periodos de altas
temperaturas en el agua, los corales tienden a perder sus algas, se blanquean -se
les ve el esqueleto blanco a través del coral vivo transparente-[11, 13], enferman, y son más susceptibles a la muerte [14] y a ser colonizados por macroalgas
y esponjas [15-17].
Solo 1°C de incremento en la temperatura del agua produce el blanqueamiento
coralino [11].
Al haber más CO2 de lo normal en la atmósfera, la química del
agua del mar también cambia, y se vuelve más ácida, haciendo que el carbonato
de calcio de corales y conchas de otros animales se fije menos, volviendo sus
esqueletos más débiles y frágiles, por lo que se vuelven más propensos a la
erosión [11]. La consecuencia mas seria de elevar
la temperatura del agua e incrementar la acidez, es la extinción de los
arrecifes coralinos [12].
Adaptación de los corales a altas temperatura y
uso de la genética
En el Mar Caribe la disminución de corales en su
mayoría ha sido por la pérdida de corales Acropora,
comúnmente llamados corales cuerno de alce (Acropora
palmata) y coral cuerno de ciervo (Acropora
cervicornis). Desde 1980, las poblaciones de éstos corales han disminuido
entre 80-90% en el Mar Caribe y en el occidente del Océano Atlantico, y ambas
especies están en peligro de extinción. Igualmente corales Acropora del Indo-Pacífico están amenazadas, y se ha demostrado que
cambios en la temperatura y acidez de agua disminuyen la concentración de
esperma y el éxito reproductivo en la especie Acropora tenuis [18].
Las poblaciones de corales que se enfrentan a blanqueamiento y mortandad
podrían extinguirse [10]. Para sobrevivir tendrían que
adaptarse, climatizarse o cambiar su rango geográfico [19-21]. Estas posibilidades han sido
investigadas, encontrando que depende de las especies de corales y de los tipos
de zooxanthelas asociadas. Así, corales ramosos de la especie Acropora hyacinthus (del Océano Pacífico) pueden
adaptarse y aclimatarse a áreas arrecifales con temperaturas por encima de su
rango de tolerancia [22]. En cuanto a las zooxanthellas, Symbiodinium
clado D son más comunes en corales que se encuentran en microclimas más
calientes, mientras que corales en otros regímenes de temperatura presentan Symbiodinium clados C y D [23]. Sin embargo, las zooxantelas capaces
de soportar altas temperaturas, no son necesariamente las mejores para ayudar a
mantener la salud y el crecimiento en los corales [24].
Para determinar que tanto los corales pueden tolerar la temperatura, se
han hecho diferentes experimentos; por ejemplo se transplantan corales a
arrecifes con temperaturas más altas y
se observa si sus zooxanthelas, tejidos, y expresión de los genes en el
transcriptoma cambian (=DNA que es transcrito y constituye el ARN mensajero) [22]. De esta manera se puede determinar el tiempo
que los corales resisten blanqueamiento, que tanto los clados de zooxantelas
cambian, y encontrar los genes y proteínas que son activados en los corales
cuando se blanquean, o en aquellos corales que no se blanquean y son capaces de
sobrevivir cambios continuos en la temperatura del agua [22, 23, 25]. Esto es importante para determinar qué especies
tienen mayor resistencia, y qué poblaciones de corales tienen una mayor
capacidad de sobrevivir a eventos de temperatura extrema (alta o fría). Con
esta información, es posible seleccionar especies e individuos para programas
de restauración de arrecifes coralinos [26].
Varias técnicas de
restauración se han usado para la recuperación de corales Acropora, uno de los métodos consiste en construir “jardines de
corales” en los cuales fragmentos vivos de los corales son puestos en viveros
bajo el agua y luego son transplantados a arrecifes que han sido destruidos [27]. La fragmentación de los corales, y su
crecimiento hasta formar colonias adultas es posible, ya que éstos corales se
reproducen naturalmente por medio de fragmentación. Específicamente en Florida, USA, y el Caribe,
ésta técnica se usa actualmente: pequeños fragmentos son cortados de
corales adultos, y luego son pegados con
epoxy (pegante que funciona en agua) a bloques de cemento. Cuando los corales
alcanzan una talla intermedia, se transplantan a nuevas áreas. En este proceso
es importante tener en cuenta la información genética de las colonias de coral,
ya que para restaurar a largo plazo es necesario que los arrecifes tengan
colonias de coral con diferente información genética, de esta manera cuando los
corales llegan a talla adulta y se reproducen sexualmente, la diversidad genética también se recupera en
las poblaciones de corales [27].
Los estudios genéticos
deben hacerse antes de cortar los fragmentos, así se puede determinar que tan
relacionados (si son una misma familia: padres, hijos, primos, etc.) están las
colonias de coral que van a ser usadas para el vivero. Luego se eligen tanto
corales de un mismo núcleo familiar como corales menos relacionados, con
información genética diferente y que provengan de diferentes áreas. Así se
garantiza que haya mezcla genética, y que genotipos con mayor resistencia a
efectos del cambio climático puedan sobrevivir [27] .
La mayoría de evidencia sugiere que el cambio climático ha excedido la
habilidad de los corales para aclimatarse y adaptarse, y que los arrecifes coralinos continuarán
disminuyendo [7]. Por tanto, los arrecifes de coral se enfrentan
a cambios dramáticos; un tercio de las especies de coral pueden estar en riesgo
de extinción [10]. No solo los corales, pero también las especies
asociadas a éstos (peces, y otros invertebrados) se espera que disminuyan [12]. Para evitar la extinción de los arrecifes de
coral, es necesario disminuir los impactos (cambio climático, contaminación, sobrepesca con
dinamita, y turismo descontrolado) sobre este ecosistema. Tenemos que reducir la cantidad de gas carbónico (CO2) que
está siendo librado a la atmósfera, de esta
manera evitamos que la
temperatura y la acidificación del mar sigan incrementando. Lo que daría tiempo
a los corales para aclimatarse y adaptarse a los cambios y destrucción que se
han hecho en estos ecosistemas.
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