El gigante durmiente

Imagen de portada: proliferación de fitoplancton en el mar de Chukchi (Junio 2018). Fuente: NASA.

La película del calentamiento global avanza a 4x en el Ártico respecto a la media del planeta. A este fenómeno se le conoce como «amplificación Ártica» y es uno de los signos de la alteración antropogénica del clima. En algunas zonas de la tundra se han registrado aumentos de 2-3 ºC en 30 años y esto afecta al estado del permafrost: suelos permanentemente helados durante al menos 2 años, ricos en agua, materia orgánica y CO2.

El deshielo estacional en la tundra activa el metabolismo de microorganismos en el permafrost que incrementan las emisiones biológicas de metano y CO2. Pero aún hay más…

Aparte de la biología, la subida de temperaturas también ocasiona la liberación del metano existente tanto en el permafrost como bajo él; y en el permafrost submarino al este de Siberia, en la plataforma costera más extensa y somera del mundo.

Todo ello contribuye a amplificar el ritmo de calentamiento en la región, sobre todo porque el deshielo y la desaparición de nieve oscurecen el Ártico y reducen el albedo aumentando la absorción de energía solar y la temperatura del aire. Como consecuencia el calentamiento del Ártico bate un récord tras otro y en 2020 Siberia sufrió una ola de calor que superó en 6 ºC el promedio entre 1979-2000.

Sin embargo, el deshielo y calentamiento del océano Ártico también tiene efectos en la buena dirección: la pérdida de hielo en el mar y el ascenso de temperatura favorecen la fotosíntesis del fitoplancton y que el océano retire más CO2 de la atmósfera.

En la costa oeste del archipiélago de Svalbard se ha descubierto que la productividad del fitoplancton contrarresta el efecto invernadero asociado a filtraciones de metano del fondo. Allí, el afloramiento de aguas profundas favorece el ascenso de metano, pero también lleva nutrientes hacia la superficie que estimulan la fotosíntesis y el consumo de CO2 respecto a aguas abiertas menos productivas.

Con el calentamiento global unos ganan y otros pierden. Y el océano no es una excepción. La subida de temperaturas en el océano Ártico, en zonas como el mar de Bering y al norte, en el mar de Chukchi, prolonga las condiciones favorables para el desarrollo del fitoplancton. Y de ello también se benefician especies tóxicas como el dinoflagelado Alexandrium catenella, responsable del envenenamiento por síndrome paralizante (PSP). Aquí tienen su imagen (a la izquierda) en una muestra del mar de Bering.

En Alaska hay antecedentes de varios siglos de intoxicaciones por PSP tras consumir moluscos contaminados, aunque hubo que esperar a 1937 para confirmar al organismo causante: Alexandrium.

El primer incidente documentado data de 1799 con la muerte de 100 cazadores que habían comido mejillones cerca de Sitka, en Alaska. Poca broma con las saxitoxinas y A. catenella. Todavía en 2010 fallecieron dos personas en Alaska por consumir marisco que habían recogido directamente en la costa.

A pesar de la elevada producción de marisco en Alaska, las toxinas paralizantes han condicionado históricamente su desarrollo y extensión geográfica. El marisco certificado está sujeto a control estricto por las autoridades y su consumo es seguro. Pero los moluscos y cangrejos recogidos por particulares en actividades recreativas o pesca tradicional plantean una amenaza muy real.

Las biotoxinas se acumulan en la cadena trófica marina. Un estudio reciente sobre mamíferos varados y capturados en Alaska detectó saxitoxinas de forma generalizada en 10 de 13 especies analizadas (ballenas, focas, marsopas, etc.), incluyendo aquellas consumidas por poblaciones locales. Y en algunos ejemplares la saxitoxina alcanzaba valores de riesgo tanto para la propia fauna como para las personas.

Transferencia de saxitoxina responsable de PSP en Alaska. Autor: S. Kibler. Fuente: NOAA.

El calentamiento global podría despertar a un gigante bajo el mar. Alexandrium catenella permanece durante la mayor parte de su ciclo de vida en el sedimento, durmiendo en forma de quistes. Cuando las condiciones son adecuadas (temperatura, oxígeno, etc.) germinan y se transforman en células vegetativas flageladas que hacen fotosíntesis, se dividen asexualmente y pueden ocasionar proliferaciones tóxicas.

Ciclo de vida de Alexandrium. Fuente: US National Office for HABs.

Durante dos campañas oceanográficas en verano de 2018 y 2019 se registraron proliferaciones de A. catenella en el mar de Chukchi. Y muestreos extensivos del fondo confirmaron la presencia de hasta 17.000 quistes cm-3 en los 3 cm superiores del sedimento. Extrapolando los datos al conjunto del Ártico, el semillero de quistes en Alaska sería gigantesco: el mayor del mundo registrado hasta la fecha.

La acumulación de quistes se cree que procede de poblaciones que proliferan más al sur y llegan hacia el norte por las corrientes a través del estrecho de Bering. Hasta hace 2 décadas las temperaturas del fondo eran probablemente demasiado bajas para permitir una germinación significativa. Pero los quistes pueden sobrevivir durante décadas (incluso hasta un siglo) en espera de condiciones oportunas.

Pues bien. Los registros actuales de A. catenella sugieren que ya se están desarrollando poblaciones locales a partir de quistes en el sedimento…

El aumento de temperatura acelera la germinación de quistes. Los incrementos de hasta 1,7-2,5 °C en el área estudiada del mar de Chukchi, junto a los resultados obtenidos de quistes en el laboratorio, sugieren que se ha reducido en 20 días el período de germinación de A. catenella respecto…atención¡a la década anterior!

Días necesarios para que germinen quistes de A. catenella incubados en el laboratorio, aislados en el Ártico de Alaska y el Golfo de Maine (GOM). La línea roja indica los 85 Degree Days (Grados Días), que deben acumular para germinar, independientemente de su origen. Fuente: Anderson y col. (2021).

¿Un gigante durmiente? Las proliferaciones históricas de Alexandrium catenella han llenado de quistes el fondo del Ártico en Alaska, depositados década tras década en un ambiente desfavorable, casi una tumba submarina…

Sin embargo, el calentamiento del Ártico podría cambiar su destino y favorecer que los quistes germinen a tiempo –y en cantidades suficientes- para desarrollar y acentuar las proliferaciones tóxicas en la región.

Un escenario preocupante, sumado al estrés que de por sí plantea el calentamiento global, para la fauna marina y las poblaciones que de ella dependen para su subsistencia.

Agradecimientos: a Emilio Soler por invitarme a escribir este artículo para el Boletín «Algas» de la Sociedad Española de Ficología (Diciembre 2022).

Referencias:

  • Anderson D. y col. Evidence for massive and recurrent toxic blooms of Alexandrium catenella in the Alaskan Arctic. PNAS, 118(41) e2107387118. (2021).
  • CCAG reports. Extreme weather events in the Arctic and beyond: A global state of emergency. Disponible en https://www.ccag.earth/reports
  • Froitzheim N. y col. Methane release from carbonate rock formations in the Siberian permafrost area during and after the 2020 heat wave. PNAS 118(32), e2107632118. (2021).
  • Horner R.A. y col. Harmful algal blooms and red tide problems on the U.S. west coast. Limnol. & Oceanogr. 42:1076-1088. (1997).
  • Lefebvre K.A. y col. Prevalence of Algal Toxins in Alaskan Marine Mammals Foraging in a Changing Arctic and Subarctic Environment. Harmful Algae 55:13–24. (2016).
  • Pohlman J.W. y col. Enhanced CO2 uptake at a shallow Arctic Ocean seep field overwhelms the positive warming potential of emitted methane. PNAS 114(21):5355-5360. (2017).
  • Vandersea M. y col. Environmental factors influencing the distribution and abundance of Alexandrium catenella in Kachemak bay and lower cook inlet, Alaska. Harmful Algae 77:81-92 (2018).
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