La pócima de la bruja

Hoy hablaremos de océanos más ácidos y blooms de algas tóxicas en respuesta al aumento del CO2

Los océanos absorben un 30% del dióxido de carbono procedente de la quema de combustibles fósiles y aunque el fitoplancton nos haga el favor de capturar una parte, la fracción disuelta restante ocasiona la acidificación del mar.

Limacina helicina. Fuente: coaching-netz.info

En concreto, el pH medio de los océanos ha descendido 0.1 unidades en el último siglo, una tasa sin precedentes en los últimos 65 millones de años. Malas noticias para los organismos marinos que fabrican estructuras calcáreas porque aumenta la solubilidad de las 3 formas de carbonato cálcico (calcita, carbonato de magnesio y aragonito) que pueden integrar sus conchas y esqueletos.

Tal es el caso de nuestros losers de hoy: las mariposas marinas como Limacina helicina, un pterápodo cuyas conchas de aragonito se estima que se disolvían por causas naturales (es decir, época preindustrial) en el 20% de la población en el ecosistema de afloramiento de la corriente de California. Ello se debe a que en las zonas de afloramiento ascienden aguas ricas en CO2, más ácidas pues…

Pero a este fenómeno natural se ha sumado el aumento antropogénico del CO2 y en 2011 un estudio registró la disolución del 53% de los individuos entre 0-100 metros de profundidad (Bednaršek y col. 2014).

Efectos de la acidificación sobre conchas de Limacina helicina. Fuente: NOAA.

De seguir el mismo ritmo de subida del CO2 estos autores predicen que en 2050 la disolución alcanzará al 70% de las Limacinas en dicha región.

La acidificación del mar es consecuencia del calentamiento global y sus efectos interaccionan con el aumento de temperatura e hipoxia en distintas regiones oceánicas, poniendo en un brete a seres vivos como corales, moluscos, crustáceos y peces.

Para fabricar estructuras calcáreas hay que invertir energía –más si cabe cuando las condiciones son desfavorables por culpa de la acidificación– y ello repercute sobre el crecimiento y la viabilidad de dichos organismos.

Pero las Limacinas no preocupan tanto como las posibles consecuencias de la acidificación sobre especies de interés comercial: existen estimaciones de una caída del 10-25% en la cosecha de moluscos en 2060 en EEUU (Cooley & Dooney, 2009), debida entre otros a una menor supervivencia de las fases tempranas de desarrollo en dichos organismos.

Las microalgas tampoco se libran. Aunque algunas fabrican estructuras calcáreas como los cocolitofóridos, en principio responden positivamente al incremento de CO2 que utilizan en la fotosíntesis. ¿Pero cuáles podrían ser las consecuencias de dicho incremento?

Un trabajo reciente en las Islas Canarias ha lanzado un primer aviso. Riebesell y col. (2018) estudiaron la evolución del plancton durante 2 meses en bolsas de mesocosmos de 35.000 litros con 3 niveles de CO2. El nivel más alto coincidía con los valores esperados de CO2 en el año 2100 según el peor escenario del IPCC (RCP 8.5), que se ajusta a la tendencia actual…

Vicicitus globosus. Fuente: F.H. Chang (2015).

Pues bien, en el nivel intermedio apareció de la nada una microalga tóxica, nuestro winner de hoy: Vicicitus globosus (conocida hasta 2012 como Chattonella globosa).

La población de V. globosus declinó a mitad de experimento en el nivel intermedio; pero en el nivel más alto de CO2 estalló un bloom que perturbó la composición del plancton inhibiendo el crecimiento del zooplancton.

Vicicitus es una dictiocofícea de naturaleza ictiotóxica, responsable de muertes en cultivos y poblaciones salvajes de peces en países como Japón. Un aviso pues sobre la dirección que podrían tomar los cambios en las comunidades de fitoplancton en respuesta al aumento de CO2.

No obstante, a las microalgas les afectarán múltiples factores además de la acidificación, como la luz, temperatura y nutrientes en la capa de mezcla superficial que ocupan en el océano. Nos movemos en un mar de incertidumbre sobre la magnitud y dirección de los cambios en la productividad primaria, crucial para los ecosistemas marinos y los recursos pesqueros del futuro.

Cambios previstos en las propiedades físico-químicas de la capa de mezcla superficial y aguas profundas, asociados al calentamiento global. Fuente: Pörtner y col. (2014).

La mayoría de modelos oceanográficos predicen una mayor estratificación en el océano y el adelgazamiento de la capa de mezcla superficial. Si esto es así, el grueso de poblaciones de fitoplancton estarán expuestas a luces (y temperaturas) más elevadas.

Los modelos también predicen una intensificación del gradiente de densidad que separa la capa de mezcla frente a las aguas más profundas ricas en nutrientes, lo cual reduciría su flujo hacia la superficie.

¿Y esto es bueno o malo? pues depende…

Dicho escenario tendría en teoría un efecto negativo en latitudes subtropicales, extendiendo las condiciones oligotróficas del océano abierto y reduciendo la productividad primaria en latitudes medias.

Pero una mayor estabilidad en latitudes altas, unida al deshielo en zonas polares, podría prolongar el período de crecimiento y resultar beneficiosa para el desarrollo del fitoplancton.

Todo esto tiene mucho que ver con una noticia que publicó el diario El País con el titular «El mar está cambiando de color» [6-II-2019], a raíz del estudio «Ocean colour signature of climate change» de Dutkiewicz y col. (2019).

Cambios en (a) la clorofila (mg m-3) y (b) la comunidad de fitoplancton (índice Bray-Curtis: 1 indica poblaciones completamente nuevas) en el año 2100. Fuente: Figura 4 (Dutkiewicz y col. 2019).

La luz reflejada por el océano depende en gran medida del fitoplancton, pero también de otras partículas en suspensión, de la materia orgánica disuelta y de la propia agua.

La particularidad de las microalgas es que poseen pigmentos que absorben en todo el rango de luz visible, pero el dominante –la clorofila a– absorbe intensamente en el azul (∼440 nm) y apenas tiene influencia sobre el verde (∼550 nm).

Por ello cuando hay mucho fitoplancton las longitudes de onda azules quedan atrapadas en la tela de araña de las moléculas de clorofila y notamos un tono verdoso en el agua.

Y al contrario: en áreas oligotróficas pobres en fitoplancton el azul se refleja y observamos un eléctrico azul marino.

Esos cambios de color en el océano podrían servir para alertar de manera temprana sobre los efectos del calentamiento global mediante satélite. Sin embargo, lo que explican Dutkiewicz y col. es que serán sutiles y poco significativos durante el s.XXI respecto a la variabilidad natural.

Porcentaje de cambios significativos en el área total del océano. (a y b) distintas estimaciones de clorofila a mediante satélite, (c) detritus, (d) materia orgánica disuelta, (e) índice Bray-Curtis (cambios en la comunidad de fitoplancton), (f) cambios de color (más azul o más verde), (g) longitudes de onda en el espectro visible (destaca la señal intensa en el rango 487-512 nm). Fuente: Figura 10 (Dutkiewicz y col. 2019).

No obstante, además de la clorofila a, los distintos grupos de fitoplancton poseen una gran diversidad de pigmentos y el cambio climático tendrá efectos significativos en la composición y estructura de tamaños de la comunidad de fitoplancton.

¿Podemos detectar estos efectos de alguna manera? SÍ.

Dutkiewicz y col. identificaron una ventana de longitudes de onda (487-512 nm) que en su modelo exhibe señales de cambio a corto plazo –y significativas– en la luz reflejada del océano a lo largo del s.XXI.

Esas señales estarían relacionadas con los cambios en la composición del fitoplancton y sus pigmentos.

Por tanto, no es que vayamos a ver el mar de otro color sino que deberíamos fijarnos en los datos de satélite a esas longitudes de onda para anticipar los efectos del cambio climático. O dicho de otro modo, para ver dónde empieza a burbujear la pócima…

Referencias

-Bednaršek, N. y col. Limacina helicina shell dissolution as an indicator of declining habitat suitability owing to ocean acidification in the California Current Ecosystem. Proc. R. Soc. B281: 20140123 (2014).
-Cooley, S.R. & Doney, S.C. Anticipating ocean acidification’s economic consequences for commercial fisheries. Environmental Research Letters, 4(2), 024007 (2009).
-Dutkiewicz S. y col. Ocean colour signature of climate change. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-019-08457-x (2019).
-Hoegh-Guldberg, O.R. y col. The Ocean. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part B: Regional Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Barros, V.R. y col. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 1655-1731. (2014).
-Pörtner H.-O. y col. Ocean systems. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Field, C.B. y col. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 411-484 (2014).
-Riebesell U. y col. Toxic algal bloom induced by ocean acidification disrupts the pelagic food web. Nature Climate Change, https://doi.org/10.1038/s41558-018-0344-1 (2018).
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