Alfombra roja

Imagen de portada: furnitureworld

Como celebrities que son, las microalgas pueden llegar en una alfombra roja. Lo de alfombra es por las capas finas (desde centímetros hasta ∼3 metros de espesor). Y lo de roja porque suelen dominar organismos de la línea evolutiva roja como diatomeas o dinoflagelados, entre otros.

¿Quieren saber dónde y cómo se forman? Pues lean sin prisas (1x) para no perderse nada y recordar este día para siempre jamás. Ah, y tengan un chicle a mano.

¡El fitoplancton no es una nube homogénea de células!

Sus poblaciones se distribuyen de forma heterogénea –que no al azar– debido a factores que regulan el crecimiento y pérdidas (por dispersión o muerte) como el movimiento del agua, nutrientes, salinidad, temperatura, luz, predadores, etc.

Las microalgas se localizan en la capa superior iluminada donde es posible la fotosíntesis, formando agregados aquí y allá, en superficie o a decenas de metros de profundidad.

Las capas finas de fitoplancton son un tipo de agregados, generalmente en zonas costeras aunque también en el océano.

Su permanencia y extensión son muy variables: desde horas a semanas y abarcan unos pocos kilómetros ¡o centenares! (p.ej. entre el Mar del Norte y el Báltico).

Las capas finas se distinguen de los máximos de clorofila profundos en que estos pueden alcanzar decenas de metros de espesor y los cambios en la concentración de fitoplancton no son tan bruscos como en ellas.

Formación de capas finas en respuesta a perfiles verticales de velocidad y cizallamiento en el océano. Fuente: Fig. 2 en Basterretxea y col. (2020).

Suelen asociarse a gradientes de densidad (estratificación por temperatura o salinidad) y de cizalla vertical. Este palabro lo explicaré con un chicle.

El chicle (de clorofila por supuesto y mascado para que estire mejor) será el fitoplancton, y sus manos la velocidad del agua. Sujétenlo por los extremos con ambas manos en posición vertical. Opcional >> piensen en el rumor del mar para meterse en el papel.

Ahora, con la mano de arriba, estiren el chicle hacia un lado (pero sujétenlo firme por abajo). Algo así es la cizalla vertical: un gradiente de velocidades (rápidas en superficie y lentas en profundidad) a resultas del cual puede formarse una capa fina. En la figura siguiente lo denominan Straining (a).

En ella se ilustran varios mecanismos físicos y biológicos para explicar la observación de capas finas en el medio natural.

Mecanismos propuestos para la formación de capas finas. Fuente: Fig. 2 de Durham y col. (2012).

Veamos. Tanto diatomeas como dinoflagelados pueden migrar en la columna de agua, pero estos últimos propulsan además sus células mediante flagelos.

Gracias a ello pueden desplazarse a profundidades con niveles adecuados de nutrientes produciendo capas finas si todos se dirigen hacia allí (b). Una consecuencia curiosa de estas migraciones es que la cizalla vertical de la que hablamos puede representar una trampa.

Las células se orientan en sus migraciones día/noche según la gravedad. Si el movimiento horizontal es demasiado intenso este las desviará y su trayectoria entrará en bucle. Han caído en una trampa girotáctica (d) que también puede contribuir a formar capas finas.

Otras posibilidades son un crecimiento in situ muy intenso (e), acumulación en zonas donde la flotabilidad de las células es neutra (c), así como intrusiones de masas de agua con máximos de fitoplancton (f).

Autor: A, B (F. Rodríguez), C (Bente Edvardsen: UIO).

La acumulación de fitoplancton en capas finas tiene implicaciones importantes para el ecosistema.

Suponen una despensa llena que atrae al resto de la cadena trófica (copépodos, zooplancton gelatinoso y peces), aunque en algunos casos el zooplancton parece «evitarlas» cuando las forman especies tóxicas.

Y con las especies tóxicas ya se imaginarán el problema. Los máximos de capas finas pueden pasar desapercibidos en muestreos de monitoreo de fitoplancton nocivo y desencadenar episodios tóxicos inesperados.

En las capas finas podemos encontrar especies potencialmente tóxicas de diatomeas (género Pseudo-nitzschia), dinoflagelados (Dinophysis, Prorocentrum, Alexandrium, etc) o haptofíceas (Chrysochromulina, Prymnesium).

Una de las alfombras rojas más tristemente famosa fue la de Prymnesium polylepis en 1988 en Noruega y Suecia (estrechos de Skagerrak y Kattegat), que arrasó a los juveniles de bacalao de la región, 900 toneladas de pescado de piscicultura y poblaciones bentónicas (excepto mejillones).

Salmones muertos tras el bloom de C. leadbeateri en 2019. Autor: Northern Light Salmon. Fuente: salmonbusiness

En 2019 -esta vez Chrysochromulina leadbeateri-, batió todos los récords con pérdidas de 80 millones de euros y 13.000 toneladas de peces muertos en Noruega.

El estudio de las capas finas se intensificó a partir de los 90′ gracias al desarrollo de tecnologías para muestreos verticales de alta resolución, tanto en Europa como en EEUU.

En el caso de las rías gallegas, los primeros trabajos se realizaron gracias a los instrumentos desarrollados por el grupo de Patrick Gentien (IFREMER, Brest), utilizados en la tesis doctoral de Lourdes Velo Suárez (2009) en el IEO de Vigo (asociada al proyecto europeo HABIT).

En aquella tesis (y publicaciones asociadas) se describieron capas finas en la Ría de Pontevedra -principalmente de Pseudo-nitzschia– en la interfase (picnoclina, ∼10 m de profundidad), entre aguas superficiales cálidas y masas de agua afloradas frías y ricas en nutrientes.

Capas finas de Pseudo-nitzschia en la Ría de Pontevedra (3 junio 2005). (A–E) Temperatura (rojo) y salinidad (azul); (F–J) densidad (negro) y clorofila a (verde). Fuente: Fig. II.9, Velo-Suárez y col. (2008).

Capas finas asociadas, por cierto, con estabilidad y máximos de cizalla vertical.

En la actualidad el proyecto REMEDIOS (con 2 subproyectos de física y plancton liderados por UdV (B. Mouriño) e IEO (E. Nogueira)) aborda los procesos de mezcla en las Rías y su papel en el inicio, mantenimiento y declive de las proliferaciones de fitoplancton.

RolE of Mixing on phytoplankton bloom initiation, maintEnance and DIssipatiOn in the galician ríaS. Fuente: remedios.com

Entre sus objetivos se incluye el estudio de capas finas de fitoplancton: frecuencia, distribución espacial y mecanismos responsables de su formación.

En un trabajo final de máster asociado a dicho proyecto, Esperanza Broullón Mandado (2018) ya anticipó resultados sobre capas finas de Pseudo-nitzschia y Dinophysis en las Rías de Vigo y Pontevedra.

Entender cómo se forman y la relación entre capas finas y proliferaciones tóxicas –gracias a proyectos como REMEDIOS tiene un enorme interés de cara a la gestión y mitigación del impacto socioeconómico de dichos episodios en el sector acuícola.

Referencias:

  • Basterretxea G. y col. Phytoplankton orientation in a turbulent ocean: a microscale perspective. Front. Mar. Sci. 7:185 (2020).
  • Broullón E. Relación entre capas finas y densidad de fitoplancton tóxico en las Rías de Pontevedra y Vigo. Trabajo Final de Máster (UC). pp. 30 (2018).
  • Durham W.M. & Stocker R. Thin phytoplankton layers: characteristics, mechanisms and consequences. Annu. Rev. Mar. Sci. 4:177–207 (2012).
  • Gjøsaeter J. y col. A long-term perspective on the Chrysochromulina bloom on the Norwegian Skagerrak coast 1988: a catastrophe or an innocent incident? Mar. Ecol. Prog. Ser. 207:201-218 (2000).
  • Ryan J.P. y col. Phytoplankton thin layers caused by shear in frontal zones of a coastal upwelling system. Mar. Ecol. Prog. Ser. 354:21-34 (2008).
  • Velo-Suárez L. Proliferaciones de fitoplancton tóxico en capas finas. Tesis Doctoral (UdV). pp. 202 (2009).
  • Velo-Suárez L. y col. Thin layers of Pseudo-nitzschia spp. and the fate of Dinophysis acuminata during an upwelling-downwelling cycle in a Galician Ría. Limnol. Oceanogr. 53:1816-1834 (2008).

Margalefidinium

Imagen de portada: Bahía Bioluminiscente de La Parguera. Fuente: viator.com

Hasta finales del siglo XX las especies de fitoplancton se describían examinando su morfología. Pero el desembarco de técnicas moleculares en los años 80′ abrió nuevas posibilidades para estudiar la biodiversidad, manifestando de paso algunos errores previos de identificación.

Vista de isla Magueyes y los laboratorios de la estación marina de la Universidad de Puerto Rico. Fuente: uprm.edu.p

Tal es el caso del protagonista de hoy: Margalefidinium polykrikoides, antes Cochlodinium polykrikoides.

Para contarles su historia vamos a retroceder al verano de 1958, sólo cinco años después de la publicación de la estructura del ADN.

Entre julio y agosto de 1958 Ramón Margalef estudió el fitoplancton de la costa sur de Puerto Rico, aprovechando una estancia en el Instituto de Biología Marina (Universidad de Puerto Rico) en isla Magueyes.

En dicha región, rica en manglares y arrecifes, el plancton de Bahía Fosforescente (de La Parguera) reveló una especie nueva de dinoflagelado, fotosintética y poco abundante.

Cuando había más células eran un fastidio: su mucosidad atascaba rápidamente los filtros en los que muestreaban el fitoplancton.

Por su aspecto exterior recordaba al género Polykrikos, aunque mostraba características distintas que Margalef juzgó intermedias entre dicho género y Cochlodinium.

Cochlodinium polykrikoides. Fuente: Fig. 27(m) de Margalef (1961).

Ante un hallazgo así un táxonomo puede jugar dos apuestas: conservadora o arriesgada. Y Margalef optó por la primera.

Decidió llamarle Cochlodinium polykrikoides (El Cochlodinium que parece Polykrikos).

Tratándose de Bahía Fosforescente, era asunto obligado discutir de la bioluminiscencia…

…Margalef explicaba que las densas poblaciones de dinoflagelados, en particular de Pyrodinium bahamense (responsable nº1 de la bioluminiscencia) crecían y se mantenían dentro de la bahía gracias a la circulación lenta del agua y a su limitada conexión con el mar.

Aquellas condiciones estimulaban el desarrollo de dinoflagelados y mareas rojas en la bahía, evitando su dispersión hacia la costa donde la turbulencia y nutrientes inclinaban la balanza a favor de las diatomeas.

De hecho Margalef cita que la bahía cerca de Nassau (Bahamas) donde se describió a Pyrodinium bahamense perdió su bioluminiscencia al agrandar el estrecho canal que la comunicaba con el mar.

Bahía Fosforescente (también llamada Bioluminiscente) de La Parguera. Fuente: travelnotes

Volviendo a C. polykrikoides, en décadas posteriores sus proliferaciones (y mareas rojas de color «café») se detectaron primero en Asia y desde los años 80′-90′ se extendieron a otras regiones en el Atlántico, Índico, Pacífico, Oriente Medio y Mediterráneo.

Suele proliferar en aguas cálidas (>20ºC) y como curiosidad les diré que es un campeón de velocidad: en sus migraciones verticales llega a recorrer ¡3 metros por hora! (triplica lo habitual en otros dinoflagelados).

Sus blooms se localizan principalmente en latitudes bajas (tropicales y subtropicales) y pueden ocasionar graves problemas medioambientales y para las actividades humanas.

Es nocivo para la fauna marina (causa mortandades masivas en peces, marisco, corales y plancton) y el mucílago que producen los blooms obstruye filtros en plantas desalinizadoras de Oriente Medio, en el Golfo Pérsico y de Omán. Su proliferación en 2008/09 forzó el cierre -durante 4 meses- en desaladoras de dicha región.

Las pérdidas económicas que ocasiona en la acuicultura mundial, principalmente en Asia, se estiman en 140 millones de US$.

En Japón y Corea del Sur las combaten sedimentándolas con arcilla fluida por ejemplo.

Importante: es nocivo únicamente si está vivo.

En ensayos de laboratorio solo se ha observado muerte de peces y marisco expuestos a cultivos de C. polykrikoides tanto, 1) en contacto directo, como 2) separados por mallas que impiden que pasen dinoflagelados (sólo el medio).

A partir de los cultivos se han aislado fracciones con actividad hemolítica, neurotóxica, hemoaglutinante y causantes de estrés oxidativo.

Pero no se ha identificado ninguna toxina, solo ácidos grasos relacionados con la hemólisis…

Sea lo que sea, toxinas o no, su naturaleza es lábil porque los cultivos dejan de ser nocivos tras congelar, sonicar o hervir las células.

En Latinoamérica no hay estimaciones económicas sobre el impacto de los blooms de C. polykrikoides.

Margalefidinium polykrikoides (1a). Registros de blooms en Latinoamérica (1b) y mecanismo de ictiotoxicidad ligado a daños en agallas de peces (1c). Fuente: Fig. 1 de López-Cortés y col. (2019).

Afectan principalmente a México y Centroamérica donde se han registrado proliferaciones masivas (durante semanas o meses) asociadas a muertes en fauna marina (peces, tortugas, cefalópodos y corales), así como daños al sector turístico.

En México se ha descrito hiperpigmentación en bañistas que nadaban en mareas rojas de este dinoflagelado. En centros sanitarios les trataron dichos síntomas como quemaduras solares.

Los estudios genéticos en Cochlodinium fueron revelando que distintas especies, como C. polykrikoides, no aparecían juntas en los árboles evolutivos sino dispersas entre otros géneros de dinoflagelados. Raro, raro…

Pero faltaba una pieza clave del puzzle: la posición filogenética de la especie tipo de Cochlodinium: C. strangulatum.

Dicha especie, descrita por Schütt (1895), define las características del género Cochlodinium y nadie la había caracterizado genéticamente (se había encontrado en escasas ocasiones o pasado desapercibida). C. strangulatum es heterótrofa como la mayoría de especies en dicho género salvo raras excepciones como C. polykrikoides.

Así que en 2017 Gómez y col. desenterraron el hacha de guerra molecular y secuenciaron parte de un gen ribosomal (28S o LSU en inglés) en C. strangulatum (aislado en Brasil) para salir de dudas.

Resumen gráfico de Gómez y col. (2017), mostrando la distancia en un árbol LSUrDNA entre Cochlodinium strangulatum y Margalefidinium.

Y los resultados moleculares evidenciaron que C. strangulatum era muy distante filogenéticamente de C. polykrikoides.

Ello justificaba su separación en géneros distintos (apoyada a su vez por diferencias morfológicas).

Y así fue como en reconocimiento a Ramón Margalef, su descubridor original, Gómez y col. (2017) renombraron a dicha especie como Margalefidinium polykrikoides. La especie tipo del nuevo género Margalefidinium.

Referencias:

  • Alonso-Rodríguez R. y col. El fitoplancton en la camaronicultura y larvicultura: Importancia de un buen manejo. México, ME: Comité Estatal de Sanidad Acuícola de Sinaloa, pp. 147 (2004).
  • Anderson D.M. y col. (Eds), Harmful Algal Blooms (HABs) and Desalination: A Guide to Impacts, Monitoring and Management. Paris, Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO, 539 pp. (IOC Manuals and Guides No.78.) (English) (IOC/2017/MG/78) (2017).
  • Gómez F. y col. Molecular characterization and morphology of Cochlodinium strangulatum, the type species of Cochlodinium, and Margalefidinium gen. nov. for C. polykrikoides and allied species (Gymnodiniales, Dinophyceae). Harmful Algae 63:32-44 (2017).
  • Kudela R.M. & Gobler C.J. Harmful dinoflagellate blooms caused by Cochodinium sp.: global expansion and ecological strategies facilitating blooms formation. Harmful Algae 14:71–86 (2012).
  • López-Cortés D.J. y col. The state of knowledge of harmful algal blooms of Margalefidinium polykrikoides (a.k.a. Cochlodinium polykrikoides) in Latin America. Front. Mar. Sci. 6:463 (2019).
  • Margalef R. Hidrografía y fitoplancton de un área marina de la costa meridional de Puerto Rico. Inv. Pesq. XVIII:33-96 (1961).
  • Schütt F. Die Peridineen der Plankton-Expedition. I. Theil Studien Über die Zellen der Peridineen. Ergebnisse der Plankton-Expedition der HumboldtStiftung, IV. M.a.A. Kiel, Leipzig: Lipsius und Tischler (1895).
  • Tang Y.Z. & Gobler C.J. Characterization of the toxicity of Cochlodinium polykrikoides isolates from Northeast US estuaries to finfish and shellfish. Harmful Algae 8:454-462 (2009).

Las Noctilucas son para el verano

Imagen de portada: marea roja en Canido (12 de agosto 2020). Autor: F. Rodríguez.

Este verano en Galicia están surgiendo mareas rojas del dinoflagelado Noctiluca scintillans en muchas zonas de las Rías Baixas, tanto en la de Vigo como en Pontevedra.

Mareas rojas acompañadas de mar de ardora porque Noctiluca es bioluminiscente. Pero una cosa no implica a la otra: el fitoplancton que produce mareas rojas puede pertenecer a distintos grupos y especies. Y sólo algunos géneros del grupo de los dinoflagelados poseen especies bioluminiscentes.

La primera noticia de este fenómeno me llegó desde más al sur: de Matosinhos (Portugal), el 22 de julio.

Marea roja de Noctiluca en Matosinhos (Portugal), 22 de julio 2020. Autora: María García Portela.

Y por si fuera poco, de esta marea roja en Portugal hay un vídeo de mar de ardora (también de María García Portela).

Marea roja de Noctiluca en Silgar (26 de julio 2020. Sanxenxo, Ría de Pontevedra). Autor: J. Filgueira.

Días después se observó una marea roja de Noctiluca en Galicia. Fue el 26 de julio en Silgar (Sanxenxo), y en otras zonas del Morrazo según medios locales (La Voz de Galicia, Faro de Vigo).

Se trata de un fenómeno habitual en verano, a menudo entre julio-septiembre…

…y obedece a un ritmo natural en la sucesión del plancton combinado con condiciones ambientales favorables (temperatura, estabilidad del agua y productividad del plancton).

Para definir a las Noctilucas me sigo quedando con la letra de Jorge Drexler: «un punto en el mar oscuro donde la luz se acurruca«.

Marea roja de Noctiluca en Bouzas (Vigo), 29 de agosto 2018. Autor: F. Rodríguez

Son tan habituales que si revisan entradas antiguas del blog encontrarán referencias a sus blooms en las Rías Baixas en 2009, 2014, 2017…y en 2018 (fue pequeñita y no la cité en el blog).

Quizás este 2020 haya sido especialmente Noctilucoso. Lo que sí es seguro es que aparecen todos los años (con más o menos intensidad), en diferentes enclaves de las rías gallegas.

En esas entradas antiguas encontrarán respuestas a muchas cuestiones sobre Noctiluca scintillans. Hoy sólo les recordaré que dicha especie forma parte del 50% de dinoflagelados heterótrofos (la otra mitad son fotosintéticos).

Ciclo de vida de Noctiluca scintillans. Fuente: Fukuda & Endoh (2006).

Y también mencionaré que lo que vemos en la marea roja son trofontes, una fase del ciclo de vida de Noctiluca (la célula de gran tamaño #12 en la parte superior del esquema).

Su flotabilidad provoca que los trofontes se concentren en superficie.

La estabilidad en la columna de agua y su escasa capacidad de movimiento llevan a su acumulación y a la potencial aparición de mareas rojas por acción de las corrientes.

Noctiluca contiene pigmentos (carotenoides) que le confieren ese color anaranjado característico y que permiten a menudo identificar (incluso con imágenes macroscópicas) sus proliferaciones.

Noctiluca scintillans (100 aumentos) aisladas de la marea roja de Canido (12/08/2020). Autor: F. Rodríguez.

El 12 de agosto se observaron manchas en la orilla de varios arenales entre Canido y Samil. Recogí una muestra en Samil después de un aviso de Carlos Vales (coordinador de los Servicios de Salvamento en el Concello de Vigo), y cuando iba de camino al IEO me encontré con esto…

Para confirmar que se trata de Noctiluca necesitamos un microscopio. Aunque por su tamaño (0,5-1 mm) pueden verse a simple vista las bolitas semitransparentes que son sus células.

Después de filtrarlas por gravedad, tal y como muestra el vídeo, las células quedan posadas sobre el filtro. Parecen una tarta

Noctilucas sobre un filtro de fibra de vidrio de 2,5 cm de diámetro. Autor: F. Rodríguez

En mis charlas de divulgación o en los talleres que hacemos en el IEO suele haber siempre dinoflagelados bioluminiscentes para mostrar la ardora en directo.

En esos casos no usamos Noctilucas (difíciles de mantener durante mucho tiempo en laboratorio), sino dinoflagelados fotosintéticos del género Alexandrium. Pertenecen a la colección de cultivos CCVIEO del IEO de Vigo.

La ardora supone un espectáculo que bien merece la pena el esfuerzo de acercarse a una playa de noche. Pero no siempre es posible desplazarse y además el éxito de un cazador de ardoras es impredecible.

Que haya marea roja de Noctiluca no es sinónimo de mucha ardora: las células pueden dispersarse con las corrientes y luego por la noche apenas veremos tímidos destellos o repentinos fulgores en la rompiente.

Imágenes de la marea roja de Noctiluca en la Ría de Pontevedra. Izquierda: Playa de Lagos (Bueu). Autor: Manuel Garci. Derecha: Playa de Bascuas (Sanxenxo). Autor: Mateo Villaverde.

Además, insisto, no todas las mareas rojas se deben a especies bioluminiscentes: el bloom de Alexandrium minutum en 2018 fue un ejemplo perfecto de ello.

La imagen más bonita de mar de ardora en Vigo que he visto estos días es de Diego Muñoz. La compartió en su página de facebook donde podrán disfrutar también con imágenes y vídeos de las propias Noctilucas.

Mar de ardora en Canido (13 de agosto 2020). Autor: Diego Muñoz.

Aquí les dejo también el enlace al vídeo que grabó Gerardo Fernández para «A Senda do Moucho» en la playa de Alcabre (Vigo), en esa misma madrugada del 13 de agosto. Al día siguiente lo mostró el Faro de Vigo en un artículo de Sandra Penelas: «Resplandor nocturno en la ría de Vigo».

Convertir el mar de ardora en atractivo turístico de las rías gallegas es tentador pero muy arriesgado dado lo azaroso y variable del fenómeno.

Hay destinos turísticos que sí lo ofrecen, como Puerto Rico, pero sus condiciones naturales del Caribe son privilegiadas. Nada que ver. En Galicia habría que hacer un estudio a lo largo del verano en distintos enclaves de las rías para saber si es posible o no «garantizar» buenas observaciones de ardora.

Turistas pasean en bote por la laguna Grande bioluminiscente de Fajardo en Puerto Rico. Autor: Departamento de Recursos Naturales de Puerto Rico y EFE. Fuente: paginasiete.bo

Personalmente veo casi imposible explotar este recurso natural en Galicia. Pero sí el incluirlo como un complemento de otras actividades, aunque sin garantías de éxito.

Otro problema para que el público general disfrute de la ardora es la contaminación lumínica.

Muchos arenales, y ya no digo si están cerca de núcleos de población como Samil o Canido, están iluminados de forma excesiva y sin sentido: farolas, locales comerciales y viviendas envían luz hacia el mar dificultando o impidiendo observar la ardora ¿Para qué?

Aún en playas alejadas, puedes llevarte la sorpresa de un chiringuito de playa que ilumina la playa o viviendas con focos dirigidos al mar. Todo un sinsentido además de un gasto inútil que deberíamos reconsiderar para minimizar dicho impacto.

Afortunadamente siempre nos quedará Carnota, la mayor playa de Galicia, en un paraje natural bien conservado. En este enlace tienen la foto de un mar de ardora, por Fins Eirexas (Carnota, 8 de agosto 2020). Y La Voz de Galicia publicó un artículo de Xavier Fonseca: «La increíble fotogenia del Mar de ardora» (15-VIII-2020), con la siguiente foto también en Carnota.

Mar de ardora en Carnota. Autora: Ana García. Fuente: La Voz de Galicia (15-VIII-2020).

Para aportar algo de luz, se me ocurrió escribir una receta en twitter (@Lilestak) para ver una ardora en casa. Primero debemos entender que las células toleran un rango de temperatura determinado (en nuestro caso 15-25 ºC) y que están adaptadas al ciclo de luz/oscuridad natural, clave para la bioluminiscencia.

Al grano. Si encontramos una marea roja de Noctiluca en la playa, la receta para una ardora casera en 5 pasos sería la siguiente:

  1. Una botella de agua mineral pequeña (500 mL).
  2. Llenar 1/3 de la botella con muestra de la marea roja y luego, fuera de la mancha, completar el resto con agua sin color.
  3. Evitar cambios bruscos de temperatura y mantener la botella en un sitio fresco (nada de nevera ¡que te las cargas!).
  4. A eso de las 21 hrs. poner la botella en un lugar oscuro. Mantenerla así hasta las 23 hrs.
  5. A partir de ese momento, en completa oscuridad, agita suavemente la botella (como si quisieras resuspender azúcar del fondo) y voilà, las Noctilucas deberían iluminarse con la vibración del agua. Puedes ver el efecto varias veces, pero deja reposar un poco la muestra para que recuperen intensidad.
Noctilucas en botella. Son de la marea roja de Canido. Autor: F. Rodríguez

Si no brillan es que no han llegado vivas a la noche

Los principales motivos son un exceso de temperatura o de concentración. Para saber si están vivas basta comprobar si hay una banda anaranjada en superficie: las células sanas.

El resto, de color más apagado y aspecto amorfo, son células muertas que sedimentan y están degradándose.

La temperatura elevada acelera la degradación de la muestra y si están muy concentradas se morirán antes también. De ahí el consejo de diluirlas.

Con suerte podrían durar vivas en casa 1-2 días. Si tienes fácil acceso al mar es buena idea cambiarles el agua. Basta coger otra botella con agua de mar fresca y añadirle la capa superior anaranjada con las Noctilucas vivas.

Por otro lado, es importante tener en cuenta que la bioluminiscencia obedece a un ritmo interno de las células (circadiano). Necesitarán recibir luz durante el día para mantener ese ritmo interno y generar bioluminiscencia por la noche.

Noctiluca scintillans. Autor: Diego Muñoz.

Y esta no aparece de golpe al 100% de intensidad, sino que aumenta gradualmente para decaer luego al llegar el nuevo día.

Así que al inicio de la noche no brillarán mucho aún ¡sólo es cuestión de esperar un poco más!

Agradecimientos: A todos a quienes cito en esta entrada y que han compartido sus imágenes y vídeos para ilustrarla. Muchas gracias a tod@s.

Referencias:

  • Fukuda Y. & Endoh H. New details from the complete life cycle of the red-tide dinoflagellate Noctiluca scintillans (Ehrenberg) McCartney. Eur. J. Protistol. 42(3):209-19 (2006).

¿Quién me ha robado el mes de abril?

Quién me ha robado el mes de abril
Lo guardaba en el cajón
Donde guardo el corazón

Joaquín Sabina (1988)

Imagen de portada: el interior del disco «El hombre del traje gris» (Sabina, 1988)

Sepan ustedes que en Galicia nos han robado el mes de abril. Y no me refiero al confinamiento por la COVID-19. Se trata de que en la última década el afloramiento de abril es una sombra de lo que fue.

Laboratorios del INTECMAR (Silvia Calvo, Unidad de Oceanografía y Fitoplancton). Fuente: La Voz de Galicia.

Todos los datos que citaré salen del IEO (índice de afloramiento) y del INTECMAR (cierres por toxinas y datos biológicos).

Vayamos al grano…

Una gráfica habla más que mil palabras.

A continuación tienen la media histórica del índice de afloramiento entre 1970 y 2018.

En colores señalo algunas décadas. En rojo la última. Y tanto 2019 como 2020 marcan la misma tendencia.

Es más...

El índice de afloramiento en abril de 2020 ha sido negativo: hundimiento en lugar de afloramiento. Este hecho, infrecuente entre 1967-2009 (6 veces), se ha repetido en 5 ocasiones entre 2010-2020.

Índice de afloramiento (FNMOC serie histórica). Fuente: IEO. Valores positivos indican afloramiento. Los negativos son sinónimo de hundimiento (elaboración propia).

Alguien nos ha robado el mes de abril y me temo que somos los principales sospechosos.

¿Esto qué significa? ¿en qué afecta a las rías? Pues ya se imaginarán que voy a hablarles del fitoplancton tóxico…

El razonamiento (simplificado) es el siguiente: los vientos de componente norte favorecen el afloramiento y la fertilización natural de las rías, intensificando la circulación positiva de las mismas. Es decir: la entrada de agua profunda, fría y rica en nutrientes, y la salida de agua superficial hacia plataforma.

Esquema del afloramiento costero. Fuente: NPG.

Dicho fenómeno favorece una mayor turbulencia y enriquecimiento en nutrientes que estimula a su vez el crecimiento de especies de gran tamaño como las diatomeas.

La producción acuícola de Galicia se beneficia de ello y es un sector clave: las rías producen el 97% del mejillón español (50% del europeo).

Problema: que la extracción de moluscos puede verse seriamente afectada por los cierres debidos a unas pocas especies de microalgas tóxicas.

Por el contrario, los vientos de componente sur ralentizan e incluso invierten la circulación estuarina, aumentando el tiempo de residencia de las masas de agua en las rías, favoreciendo el hundimiento.

Imaginen al afloramiento como un «centrifugado de las rías» mientras que el hundimiento introduce agua superficial cálida de plataforma, «concentrando pasivamente y/o favoreciendo el desarrollo de poblaciones de dinoflagelados: el grupo de fitoplancton que concentra la mayoría de especies nocivas.

Alexandrium minutum, dinoflagelado productor de episodios PSP por toxinas paralizantes (Samil, Ría de Vigo, 28 junio 2018).

Su capacidad de movimiento les permite, a diferencia de las diatomeas, explotar ambientes estables y migrar entre la capa superior iluminada y la inferior, más rica en nutrientes.

Por tanto, si las Rías Baixas pasan de ser un sistema dominado por el afloramiento a otro dominado por el hundimiento (en promedio), dichas condiciones favorecerán una presencia mayor de dinoflagelados.

Bateas en Bueu (Ría de Pontevedra). Autor: F. Rodríguez

En otra entrada ya mencioné un artículo de Álvarez-Salgado y col. (2008), que relacionaba el descenso (en intensidad y duración) del afloramiento en Galicia entre 1966-2006, con el incremento en los días de cierre de explotación de mejillón en batea en las Rías Baixas.

En la década siguiente a dicho estudio el afloramiento ha aumentado en intensidad durante el verano tal y como muestra la primera gráfica ¡igualando e incluso superando los valores de la serie histórica!.

Pero en primavera han seguido los recortes retrasando el inicio de la temporada. En septiembre, curiosamente, nada cambia desde hace 50 años.

Álvarez-Salgado y col. (2008) concluían que el aumento en el tiempo de renovación del agua en las Rías Baixas por el descenso del afloramiento explicaba el 80% de incremento en los días de cierre de la explotación de mejillón en batea.

Ese descenso del afloramiento lo cuantificaron en -30% de duración y -45% de intensidad.

El fitoplancton tóxico más perjudicial para el sector acuícola gallego continúa siendo Dinophysis, con especies como D. acuminata y D. acuta, productoras de toxinas diarreicas (DSP: ácido okadaico).

Proliferación de Dinophysis acuta y D. acuminata (Ría de Pontevedra, 2013).

En una tesis doctoral realizada en el IEO de Vigo, Patricio Díaz (hoy en la Universidad de Los Lagos, Chile) examinó la variabilidad interanual en las proliferaciones de ambas especies en las Rías Baixas.

Sus conclusiones (sobre datos de 1985-2012), fueron que no existía un aumento significativo en la frecuencia e intensidad de sus proliferaciones (Díaz y col. 2013, 2016).

Aaaamigo…pero los años han seguido pasando en este rincón gaiteiro del mundo. Y tras añadir una década de observaciones asistimos a algo distinto: un adelanto en el inicio de las proliferaciones de Dinophysis ligado, aparentemente, al retraso primaveral del afloramiento.

Evolución en los días de cierre de mejillón en batea en la zona Bueu B. Desde 2012 todos los meses de abril «hay pleno» debido a toxinas diarreicas (DSP: Dinophysis). Y marzo cada vez más por el mismo camino. Fuente: INTECMAR (elaboración propia).

Las diferencias son sustanciales en función de la región que estudiemos. Para esta entrada he escogido zonas de las Rías Baixas (muy afectadas), y otras con cierres moderados o bajos (incluyendo además las Rías Altas).

Bueu, en la ría de Pontevedra, es una zona con cierres prolongados por biotoxinas: llegan a superar 6 meses al año. Pues bien, la siguiente gráfica muestra la evolución en los días de cierre entre 1998-2019: +2,3 días/año.

Promedio de cierres en tres zonas de Bueu (A, B1 y B2). Se trata de los códigos de INTECMAR para distintos polígonos de bateas. Fuente: INTECMAR (elaboración propia).

Puede parecer poco, pero ello supone haber pasado de unos 180 días en 1998 a casi 240 en 2019. De mantener esa progresión en veinte años sólo habrá 2 meses libres de toxinas en la zona.

La tendencia general en Galicia es neutra ó positiva (al menos en los datos que he revisado), con mucha variación geográfica. Las otras 5 zonas que he incluido en este análisis arrojan valores de entre +0,3 y +1,8 días/año de cierres.

Promedio de cierres en diversas zonas de las Rías Baixas y Rías Altas (Sada 2). Se trata de los códigos de INTECMAR para distintos polígonos de bateas. Fuente: INTECMAR (elaboración propia).

Efectivamente, ya se habrán dado cuenta: esto es un blog y no una publicación científica. Este tema requiere de un análisis exhaustivo y una evaluación y discusión en profundidad, incluyendo más variables.

Mi intención es sólo llamar la atención sobre un hecho. La última década está consolidando una tendencia al alza en las proliferaciones tóxicas en las rías, que afectan cada vez más a la explotación de los recursos acuícolas en Galicia.

Fuente: Xerais.

Yo mismo era incrédulo hace unos años acerca de esta tendencia, debido a las oscilaciones de larga escala y la relativa corta duración de la serie temporal de datos biológicos. Pero los datos están ahí, sobre todo en lo que respecta a las Rías Baixas.

Si este incremento está asociado a los efectos del cambio climático en Galicia, listos vamos.

Porque asistimos a un aumento gradual de temperatura y a una prolongación de los días estivales en las últimas décadas (Os tempos e o clima de Galicia).

Afundación, la obra social de ABANCA, organizó en junio un ciclo de charlas bajo el lema del «Mes de los océanos y el medio ambiente«.

Por parte del IEO participamos Montse Pérez Rodríguez, Suso Gago y yo. Pero no voy hablar de la nuestra sino de otra charla: «El mar de Galicia y el cambio climático«, por Xosé Antón Álvarez Salgado (IIM-CSIC).

Fuente: Afundación.

Y la cito porque es una charla ideal para conocer los efectos del cambio climático en la costa gallega.

Toca todos los palos: elevación del nivel del mar y de su temperatura superficial, acidificación oceánica, registros de especies tropicales de peces, etc…y por supuesto, las proliferaciones de fitoplancton tóxico. Si les interesa pueden verla aquí.

Y ahora la pregunta del millón sobre proliferaciones tóxicas y cierres: ¿afectan mucho o poco al precio, venta y producción de mejillón?

Pues de contestar a esta cuestión se han encargado varios estudios, como Rodríguez-Rodríguez y col. (2011) y la tesis de máster de Pablo Louzao (2017).

Incidencia de periodos de cierre por biotoxinas y producción de mejillón en Galicia. Fuente: Rodríguez-Rodríguez y col. (2011).

Y la conclusión es que las proliferaciones tóxicas tienen un efecto moderado en dichos factores…

…pero no se puede establecer una correlación directa entre los cierres de los polígonos de bateas y las pérdidas económicas.

Y ello es así porque existen otras variables que también influyen en las caídas de la producción y modulan las consecuencias de los cierres por biotoxinas.

Las consecuencias finales dependen de la época del año (p.ej. si coincide con una mayor demanda y extracción), la intensidad de los episodios y la capacidad que tengan los productores de anticiparse y colocar el mejillón en el mercado antes –ó después– de que tengan lugar los cierres, suavizando así las pérdidas durante dichos periodos.

Ventas (en euros) de mejillón fresco e incidencia de cierres por biotoxinas en Galicia. Fuente: Louzao (2017).

En consecuencia, la buena noticia es que a pesar del efecto creciente de las proliferaciones tóxicas en los últimos años, la producción de mejillón en Galicia no se ha resentido y continúa en unas 225.000 toneladas anuales.

La mala es este ritmo de incremento observado en las proliferaciones tóxicas.

Referencias:

  • Álvarez-Salgado y col. Renewal time and the impact of harmful algal blooms on the extensive mussel raft culture of the Iberian coastal upwelling system (SW Europe). Harmful Algae 7:849–55 (2008).
  • Díaz P. y col. Climate variability and oceanographic settings associated with interannual variability in the initiation of Dinophysis acuminata blooms. Marine Drugs 11:2964-2981 (2013).
  • Díaz P. y col. Climate variability and Dinophysis acuta blooms in an upwelling system. Harmful Algae 53:145-159 (2016).
  • Louzao P. What is the true influence of the red tide on the production, price and marketing of the Galician mussel? Master Thesis in International Fisheries Management, The Arctic University of Norway, 61 pp. (2017).
  • Rodríguez-Rodríguez y col. Are red tides affecting economically the commercialization of the Galician (NW Spain) mussel farming? Marine Policy 35(2):252-257 (2011).
  • Fuentes Web: INTECMAR e IEO.

Cuadernos de bitácora

Imagen de portada: Carta de navegación del s.XIII ó Rosa de los Vientos. Fuente: Alamy (Museo Naval, Ministerio de Marina, Madrid).

En mis manos tengo un artículo de Timothy Wyatt (1979), con una revisión de observaciones sorprendentes en el océano, a partir de registros de buques que se remontan al s.XVIII. Me lo regaló él mismo porque es así de majo y sabía que me iba a interesar. Mucho.

Dicho artículo, –más bien nota breve-, explica que los buques del almirantazgo británico anotaban ya desde 1790 observaciones inusuales en sus cuadernos de bitácora o diarios de a bordo.

Antigua sede del Almirantazgo británico (Londres), departamento gubernamental responsable de la Marina Real británica hasta 1964. Autor: Diliff. Fuente: Wikimedia commons.

Desde 1835 el sistema se estandarizó y pasó a llamarse «Remark Book«. En 1855 la Meteorological Office siguió su ejemplo solicitando que dichos fenómenos fuesen también consignados por otros barcos de forma voluntaria.

Aparentemente, dichos registros (que incluyen mareas rojas entre otras muchas cosas), podrían continuar hasta el presente. Al menos así sucedía en 1979 y estoy seguro de que mantienen la serie histórica, aunque no he podido encontrar pruebas que lo atestigüen.

Así que hablaremos sólo de los registros hasta 1979. Incluyen dos categorías: 1) coloración y 2) bioluminiscencia en el mar. En muchas ocasiones no se recogían muestras, sólo observaciones, así que la naturaleza de estos fenómenos era cuando menos incierta y sujeta por tanto a toda clase de hipótesis…

1) Sobre la coloración se habla de mareas verdes y rojas, incluyendo estas una gama diversa desde el rosado a tonos marrones, pasando por amarillos y naranjas.

Karenia mikimotoi aislada del bloom de Kachemak (Alaska, 2013). Fuente: Vandersea y col. (2020).

Más extrañas son las descripciones de aguas grises, plateadas, blancas ¡e incluso de azules distintos al normal del mar!

Por citar un episodio reciente, en 2013 se registró una marea «ámbar» en Alaska, que denominaron «Beer tide«.

El responsable fue un dinoflagelado tóxico: Karenia mikimotoi (Vandersea y col. 2020).

Las mareas rojas parecen más habituales en latitudes bajas, mientras que las verdosas abundan en latitudes altas.

Uno de los primeros registros de coloración en el mar de dicha serie histórica data de 1768, a cargo de Joseph Banks.

Banks era naturalista a bordo del H.M.S. Endeavour durante la campaña capitaneada por James Cook al «mar del Sur», en la que mapeó y reclamó para la corona británica la actual Nueva Zelanda y costa este de Australia.

H.M.S. Endeavour. Fuente: arstechnica.com

Pues bien, Banks observó «largas extensiones amarillentas en la superficie del mar«, que los marineros asociaban con puestas de peces. Su descripción y las latitudes bajas coinciden con un bloom de cianobacterias (Trichodesmium erythraeum), conocidas popularmente como «serrín marino» (sea sawdust).

Bloom de «serrín marino»: Trichodesmium erythraeum en Tenerife (julio 2017). Autor: J. Reyes.

Dicho «serrín«, según explicó un marino al propio Banks, se hallaba habitualmente en el estómago de ballenas en las costas de San Salvador (Bahía, Brasil).

Y miren ustedes por dónde, también se cita este fenómeno en un capítulo de Moby Dick: Brit.

En nuestro rumbo al nordeste de las Crozetts caímos en vastas praderas de brit, esa sustancia amarilla y minúscula de que se alimenta sobre todo la ballena franca. Durante leguas y leguas onduló en torno a nosotros, de modo que teníamos la impresión de navegar entre infinitos campos de trigo maduro y dorado.

Moby Dick (H. Melville, 1851)

El propio Darwin también documentó una proliferación de «serrín marino» de Trichodesmium tras zarpar precisamente de Bahía en 1832 durante la expedición del H.M.S. Beagle.

Y luego también describió con todo lujo de detalles una marea roja del ciliado Mesodinium frente a las costas de Chile (entre Concepción y Valparaíso).

L. Herfort recogiendo muestras de una marea roja de Mesodinium rubrum. Fuente: CMOP.

En el mismo relato, Darwin menciona coloraciones rojas debidas a crustáceos en la región de la Tierra del Fuego (que los balleneros denominaban «Whale food«; krill ¿verdad?), así como otras debidas a bolas gelatinosas de distintos aspectos y que no se atrevió a relacionar con ningún animal.

2) Sobre la bioluminiscencia, los registros históricos de buques británicos que comenta Tim Wyatt distinguen seis clases de observaciones, a cada cual más curiosa:

  • 1: Bioluminiscencia producida por el barco al romper el mar o por animales nectónicos (organismos que nadan activamente).
  • 2: Destellos o manchas estables de luz.
  • 3: Bioluminiscencia ocasionada por plancton de gran tamaño.
  • 4: «Erupciones» de luz.
  • 5: Mares de leche o aguas blancas.
  • 6: «Ruedas» fosforescentes.

Según parece, los fenómenos de bioluminiscencia se concentran con mayor frecuencia en tres grandes áreas: el Golfo de Guinea (entre 25ºN y 10ºS), el mar Arábigo y el mar de China, hasta Tailandia. Aunque las observaciones varían en el tiempo acompañando a los cambios en las rutas de navegación.

Las «erupciones» de luz se describen como rayos de luz que surgen a cierta profundidad, y que forman luego manchas luminosas en superficie. Su origen es desconocido...

Imagen de satélite de un mar de leche. Fuente: Miller y col. (2007).

Los mares de leche son extensiones inmensas que llegan a cubrir la superficie del mar, hasta el horizonte, de un manto blanco brillante o grisáceo.

El ronsel que deja el barco y los objetos que flotan en el mar parecen negros en contraste.

La capa iluminada parece ser muy fina y hoy en día sabemos que su origen son bacterias marinas. De ello hablamos en «Desayuno para Richard Parker»…y en esta otra entrada, aprovechando que Verne mencionó un «Milky sea» en 20.000 leguas de viaje submarino.

Lo que es seguro es que aquellos que pasan largas temporadas en el mar consiguen avistar fenómenos sorprendentes que a los «de tierra» nos resultan tan poéticos y evocadores como un sueño de verano.

¿Y ustedes? ¿qué es lo más sorprendente que han descubierto en el mar?

Referencias:

  • Darwin, C. The Voyage of the Beagle. London: JM Dent & sons (1906).
  • Miller S.D. y col. Detection of a bioluminescent milky sea from space. PNAS 102:14181-14184 (2007).
  • Vandersea M. y col. An extraordinary Karenia mikimotoi «beer tide» in Kachemak Bay Alaska. Harmful Algae 92:101706 (2020).
  • Wyatt T. Global Patterns of Discolored Water and Related Events in the Nineteenth and Twentieth Centuries. Taylor, Seliger, eds. Toxic Dinoflagellate Blooms, pp. 262-268 (1979).

Un Alexandrium para Santi

Imagen de portada: Santi Fraga en el curso COI (2008). Autora: Mónica Lion.

Siendo estudiante de doctorado me encontré casi sin creérmelo en la conferencia de fitoplancton tóxico ICHA 2000 (Hobart). Si mal no recuerdo allí conocí a Santi Fraga. Gracias a mi director de tesis, Manuel Zapata, que además de llevarme al congreso era su amigo y colega profesional.

Años después, en el centro oceanográfico de Vigo, trabajé en un despacho vecino al suyo desde 2008. Santi se jubiló al finalizar 2017, tras 40 años en el IEO.

Un año antes participamos en la conferencia ICHA 2016 (Florianópolis), y entre pinchos y copas en la recepción de bienvenida, sus autoras desvelaron una nueva especie de dinoflagelado: Alexandrium fragae.

Suema Branco, Santi Fraga y Mariângela Menezes, con el póster de Alexandrium fragae durante la conferencia ICHA 2016.

Se la dedicaban a Santi, quien ha compaginado su investigación con una intensa formación en taxonomía de fitoplancton tóxico, mediante cursos internacionales y los que organizaba la Comisión Oceanográfica Intergubernamental (COI) en el IEO de Vigo, con asistencia sobre todo de estudiantes latinoamericanos.

Una de las firmantes del trabajo de A. fragae (Mariângela Menezes) recuerda así cómo le conoció:

O Santi também ministrou um curso sobre dinoflagelados aqui no Brasil em 2008. Acho que foi quando começamos a trocar figurinhas. Eu o conheci em 2006, em um curso sobre algas nocivas na Argentina, organizado pela Marta Ferrario. De imediato, o convidei para ministrar o curso. Foi excelente! Foi a primeira vez que veio ao Brasil.
Caramba! Já se vão 14 anos desde que conheci o Santi!! O tempo passa rápido.

26 junio 2020 (M. Menezes)

Con el tiempo algunos de aquellos estudiantes terminaron como investigadores y colegas de profesión. Tal es el caso de la primera autora de A. fragae: Suema Branco, que participó en aquel curso organizado por Mariângela en 2008 y…mejor que lo cuente ella:

Eu fiz o curso COI de taxonomia em Vigo no ano de 2012. Mas conheci o Santi no Brasil, em 2008, num curso que a Mariângela o convidou para ministrar: curso «Teórico-Prático sobre Dinoflagelados Marinhos», na Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ.
Quando fiz o curso de 2008 eu era ainda aluna do bacharelado de ciências biológicas, na UFRJ. As aulas do Santi foram ótimas, aprendi muito com ele em 2008 e em 2012. Além disso, sempre foi muito generoso e solicito com todos. Ele é um excelente taxonomista e uma pessoa muito amável. Temos muita admiração e carinho pelo Santi.

27 junio 2020 (S. Branco)
Curso COI 2012 (IEO Vigo). A la izquierda Santi Fraga con Jacob Larsen. Y en primera fila, Suema Branco. Autora: Mónica Lion.

Fruto de esa colaboración con colegas de la UFRJ, hace unos años estudiamos conjuntamente cultivos de dinoflagelados aislados en Brasil, que resultaron pertenecer a una nueva especie.

Santi nunca dudó de que debía llamarse Prorocentrum caipirignum. La broma, que no era tal, circuló por email de un lado a otro del Atlántico. Pero en 2015, cuando Mariângela visitó el IEO de Vigo, se dio cuenta de que iba en serio. Todavía recuerdo su desconcierto (entre risas) cuando él mismo se lo confirmó.

¡Y vaya si se publicó con aquel nombre! El artículo dice así:

Etymology: The epithet caipirignum makes reference to “caipirinha”, a popular cocktail typical and original from Brazil but also consumed in many other countries of the world. Although P. caipirignum is described from Brazil, it is also present in other countries.

Nascimento y col. (2017).
Prorocentrum caipirignum. A) autofluorescencia de la clorofila a, B) célula vista con iluminación en campo claro. Fuente: Nascimento y col. (2017).

Pero Santi también es serio -a veces- y ha escogido razones más «tradicionales» para nombrar a otras especies. Por ejemplo, para la primera cita en España de Gambierdiscus (Fraga y col. 2011), un género de dinoflagelados tóxicos asociado con el síndrome de ciguatera.

En aquel trabajo describió una nueva especie, a partir de muestras de agua que él mismo recogió en charcas intermareales de Tenerife (Punta del Hidalgo). Su nombre, G. excentricus, se refiere a un rasgo morfológico que facilita su identificación:

Etymology: Refers to the position of the Po plate which is ventrally displaced compared to other species of Gambierdiscus in which it is centrally located.

Fraga y col. (2011)
Gambierdiscus excentricus. Fíjense en la placa Po, desplazada hacia la placa 1″. De ahí le viene su nombre. Fuente: Fraga y col. (2011)

Santi también le ha dedicado especies a otros colegas como Estela Sousa da Silva o a su admirado Enrique Balech. En ambos casos también del género Gambierdiscus. Sus méritos los reflejó así en sendos artículos…

En primer lugar G. silvae (descrito en Canarias).

Etymology: This species is dedicated to the late Dr. Estela Sousa e Silva, a Portuguese researcher who was the first to report a Gambierdiscus species from samples taken in Cabo Verde in 1948 although as Goniodoma sp.

Fraga & Rodríguez (2014)
Gambierdiscus silvae. En la visión apical (A) la placa Po (el circulito central) está aproximadamente a media distancia entre las placas 1″ y 3″. En (D) un zoom de la Po. Fuente: Fraga y Rodríguez (2014).

Y en segundo lugar G. balechii (descrito en Indonesia).

Etymology: It honors the late Prof. Enrique Balech for his outstanding contributions to the taxonomy of armored dinoflagellates.

Fraga y col. (2016)
Quistes de Gambierdiscus balechii. Fuente: Fraga y col. (2016).

En mi caso, me gustaría destacar de Santi el perfeccionismo a la hora de realizar su trabajo y su infatigable curiosidad, pero también su simpatía, cercanía y buen humor. Siempre planteándose preguntas, las más interesantes, y contagiando su entusiasmo a los demás para responderlas.

Aparte de uno de los taxónomos de dinoflagelados más reconocidos a nivel mundial, Santi es un magnífico conversador y contador de historias. Él fue quien me descubrió la descripción de las mareas rojas en 1918 por Sobrino y el famoso cuadro desaparecido.

Y tantos otros relatos, algunos de los cuales han aparecido en este blog...

Como la copia del escrito de Urdaneta (1580) que obtuvo para documentar lo que podría ser el primer registro de intoxicación por ciguatera.

Sucedió en 1525, en la actual isla de Annobon (Golfo de Guinea), durante la segunda circunnavegación al mundo. Urdaneta describe la intoxicación de los capitanes tras zamparse una barracuda. Todos los afectados murieron tiempo después, entre ellos Juan Sebastián Elcano.

El hecho de intoxicarse con aquel pez (carnívoro y asociado al riesgo de ciguatera) y que fallecieran luego por causas desconocidas, distintas al escorbuto, apunta a la ciguatera como motivo de aquel suceso.

El texto dice: «“En esta ysla se pescó un pescado en la nao Capitana muy fermoso que se llama picuda y el Capitán General convidó algunos de los capitanes e oficiales del Rey y todos los que comieron de la picuda cayeron malos de cámaras que se iban sin sentir que pensamos que murieran empero quiso nuestro criador que guarescieran todos”. Sin embargo, tras su recuperación inicial, todos perecieron. Fuente: Urdaneta (1580).

Santi incluyó este relato en la descripción de Gambierdiscus excentricus (Fraga y col. 2011), que luego reprodujo un informe GEOHAB (Berdalet y col. 2012).

Y ya sólo me queda el epílogo antes de leer sus comentarios…

Branco y col. (2020) publicaron ¡al fin! aquella nueva especie aislada en 2014 en la Bahía de Guanabara (Río de Janeiro): Alexandrium fragae. Productora de saxitoxinas y otros compuestos relacionados (GTX2 y GTX3), que pueden suponer un riesgo para la salud por el consumo de marisco contaminado (intoxicación paralizante: PSP).

Alexandrium fragae. Fuente: Branco y col. (2020).

Por sus dimensiones y aspecto, Branco y col. consideran que A. fragae podría haber pasado inadvertido en estudios previos como variantes morfológicas de A. minutum con un intrigante patrón reticulado. Pero fueron ellas las que acertaron y se llevaron «el gato al agua» ¡enhorabuena!

Y así justificaron una dedicatoria que suscribiríamos todos…

Etymology: The species epithet is dedicated to dr. Santiago Fraga, for his significant contributions to the taxonomy of harmful marine dinoflagellates.

Branco y col. (2020)

Referencias

  • GEOHAB 2012. Global Ecology and Oceanography of Harmful Algal Blooms, GEOHAB Core Research Project: HABs in Benthic Systems. Berdalet E. y col. (Eds.). IOC of UNESCO and SCOR, Paris and Newark, 64 pp.
  • Branco S. y col. Morphology and molecular phylogeny of a new PST-producing dinoflagellate species: Alexandrium fragae sp. nov.(Gonyaulacales, dinophyceae). Harmful Algae 95:101793 (2020).
  • Fraga S. y col. Gambierdiscus excentricus sp. nov. (Dinophyceae): a benthic toxic dinoflagellate from the Canary Islands (NE Atlantic Ocean). Harmful Algae 11:10–22 (2011).
  • Fraga S., Rodríguez F. Genus Gambierdiscus in the Canary Islands (NE Atlantic Ocean) with description of Gambierdiscus silvae sp nov., a new potentially toxic epiphytic benthic Dinoflagellate. Protist 165:839–853 (2014).
  • Fraga S. y col. Gambierdiscus balechii sp. nov. (Dinophyceae), a new benthic toxic dinoflagellate from the Celebes Sea (SW Pacific Ocean). Harmful Algae 58, 93–105 (2016).
  • Nascimento S.M. y col. Morphology and phylogeny of Prorocentrum caipirignum sp. nov. (Dinophyceae), a new tropical toxic benthic dinoflagellate. Harmful Algae 70:73-89 (2017).
  • Urdaneta A. Relación de los sucesos de la armada del comendador Loaisa a las Islas de la Especiería o Molucas en 1525 y sucesos acaecidos en ellas hasta el 1536. Real Biblioteca II/1465 (1580).

Mirar el fitoplancton desde el espacio

Imagen de portada: costa de Namibia por el instrumento MERIS del satélite Europeo ENVISAT el 6 de noviembre del 2007. Fuente: ESA.

La entrada de hoy surge de una nueva colaboración: Cristina Rodríguez-Benito, con más de dos décadas de experiencia en la detección de fitoplancton mediante satélite. Ya verán qué interesante todo lo que nos cuenta.

Sin más, les invito a Mirar el fitoplancton desde el espacio

Por Cristina Rodríguez-Benito, PhD.

¡Que título absurdo!, podríamos pensar. Sí, efectivamente, cómo es posible “ver” algo microscópico desde 700 km de altura. Pues a primer golpe de lógica sería imposible.

Sin embargo, aunque no podemos ver, a nivel celular, las microalgas marinas como con un microscopio, sí podemos detectar sus pigmentos fotosintéticos, en particular la clorofila-a, principal indicador de la biomasa fitoplanctónica (Anderson et al., 1995; Parsons et al., 1985) y con eso calcular la concentración de los organismos que forman el primer nivel de la cadena trófica marina.

Teniendo en cuenta que el fitoplancton es responsable de la mayor producción de oxígeno del planeta y de una enorme parte de la fijación del CO2 atmosférico, las mediciones de su concentración son fundamentales para el estudio del clima.

Sus variaciones tienen gran repercusión para la vida en el planeta. Los mapas globales de la cantidad de fitoplancton en el océano nos permiten detectar las zonas más ricas y las menos productivas de los océanos (Fig. 1).

Figura 1: composición mensual de la concentración de clorofila del fitoplancton durante diciembre 2019. Datos del sensor MODIS Aqua de la agencia espacial NASA.

La concentración y composición de fitoplancton en el mar, junto con otros componentes del agua y factores ambientales, que mencionaremos más adelante, es lo que determina el color del océano.

Este campo de la oceanografía constituye un mundo apasionante, relacionado con las áreas de la biología, la física, la química y la geología oceánica y tiene aplicaciones en múltiples sectores.

La mejor percepción del color del océano es la que podemos realizar desde el espacio mediante el uso de los satélites de observación de la Tierra (Fig. 2). Estas naves orbitan nuestro planeta equipadas con sensores que detectan la radiación electromagnética, emitida desde los distintos componentes de la superficie terrestre.

Estos sensores se denominan radiómetros y en el caso de los que nos importan en este artículo, son sensores pasivos que funcionan en el rango del visible (detectan la longitud de onda entre 400 y 700nm).

Por simplificar la descripción, podemos decir que ven de forma semejante a lo que verían nuestros ojos desde el espacio, es decir entre 400km (desde la estación espacial internacional ISS), hasta los 700km aproximadamente en que se sitúan los satélites polares que orbitan nuestro planeta.

Figura 2: Visión esquemática del Satélite Sentinel-2 del Programa europeo Copernicus. (créditos imagen: EADS Astrium).

El primer radiómetro capaz de estudiar el color del océano fue el instrumento Costal Zone Color Scanner (CZCS), a bordo del NIMBUS 7, que envió datos desde 1978 hasta 1986.

Hubo un gran lapso de 10 años de esta información hasta la llegada del SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor) en 1997 y desde entonces se han ido estableciendo en órbita nuevos instrumentos que han ido mejorando en sus capacidades de resolución espacial y espectral.

Evitaremos la tentación de hacer un repaso detallado de esta tecnología para mencionar directamente, que en la actualidad hay alrededor de 12 instrumentos espaciales con sensores de color del océano (IOCCG, 2020).

Sin entrar en las capacidades técnicas de cada uno de ellos sólo mencionaremos que estos datos están gestionados por distintas agencias espaciales de los países propietarios de los satélites como son Estados Unidos (NASA), Agencia Espacial Europea (ESA), Japón (JAXA), China (CNSA/NSOAS), Corea del Sur (KARI/KIOST) e India (ISRO).

La política de gestión de los datos es distinta en cada caso, así como la disponibilidad de la información. En el caso de la NASA y la ESA los datos son de libre disposición para la comunidad científica.

En particular, podemos mencionar los datos del programa europeo Copernicus, que inicia en el 2014 con Sentinel 1, con datos de apertura sintética, del rango radar, y que actualmente ya tiene en órbita cinco satélites, entre ellos los S-2 y S-3, en el rango óptico, de la serie que planifica para garantizar la continuidad de las observaciones y aplicaciones en la observación de la Tierra (https://Copernicus.eu).

Para acercarnos de forma somera a la técnica de la medición del fitoplancton desde el espacio, hay que mencionar que cuando la luz del sol incide sobre la superficie marina ocurren algunos fenómenos ópticos que pueden resumirse en absorción, dispersión y retrodispersión de la radiación.  

El color del océano depende de la combinación de varios elementos que son básicamente las propiedades ópticas del agua, la cantidad de fitoplancton, la cantidad de sedimentos inorgánicos y la concentración de materia orgánica disuelta.

En este punto podríamos preguntarnos por qué vemos el mar azul y con ello por qué nuestro planeta tiene ese color en el 70% de su superficie.

Para ello, lo entenderemos mejor si miramos una imagen del fragmento de luz blanca del espectro electromagnético (Fig. 3).

Figura 3. El espectro electromagnético (ampliación en el rango del rango visible).

En palabras sencillas, de forma global, vemos el mar de color azul porque el agua absorbe toda la radiación que llega en otras longitudes de onda más altas, como la roja.

La absorción del agua en la zona de color azul del espectro visible es muy débil, mientras que por encima de 550 nm y hasta aproximadamente 750 nm la absorción es cada vez más significativa.

Pero el mar a veces presenta tonalidades verdes, marrones y en ocasiones rojizas, entre otras. Esto depende de los organismos que se encuentran en ciertos lugares del océano, así como de la batimetría de la zona de estudio ya que en zonas someras el fondo marino puede reflejar la luz y variar la intensidad del azul.

La composición del fitoplancton puede otorgar distintos tonos dependiendo de los grupos de microalgas dominantes (Fig. 4).

Figura 4: Floración de cocolitofóridos en el Mar de Barents (30-06-2016). Imagen capturada por Sentinel-2. Créditos Copernicus (2016), ESA.

El color del mar que observemos varía por tanto entre zonas oceánicas y costeras, así como según la época del año.

Esta observación es limitada cuando la realizamos desde la costa o desde barcos, pero podemos salvar estas dificultades mediante los satélites, que permiten medir sobre grandes áreas de forma sinóptica.

Esto significa que podemos abarcar grandes áreas en la observación al mismo tiempo, algo imposible con las tecnologías tradicionales para cuantificar la biomasa fitoplanctónica, en especial en zonas muy extensas y alejadas como las de ambas costas de la Patagonia (Fig. 5).

En este punto es muy relevante mencionar que la tecnología espacial es una herramienta más para el estudio de los océanos y como todo instrumental tiene sus ventajas y desventajas. La observación sinóptica de grandes áreas y con una frecuencia diaria o de pocos días de revisita (dependiendo del satélite) es la gran ventaja.

Figura 5: Color del océano en los océanos que rodean la Patagonia. Imagen adquirida por el sensor MODIS-Aqua (NASA).

La limitación de datos ante nubosidad es la gran desventaja. Por otro lado, hay que considerar que para realizar determinaciones taxonómicas es necesario la toma de datos in situ. Sin embargo, el poder apoyarnos en el dato satelital puede ser una información estratégica a la hora de muestrear una zona de interés, por ejemplo, ante eventos de floraciones de fitoplancton o también llamados blooms por su terminología en inglés.

Cuando las especies que están presentes contienen toxinas se denominan floraciones algales nocivas (FAN). Estos eventos de crecimientos explosivos de fitoplancton pueden ser dañinos para la salud humana, para las actividades productivas como la acuicultura, o para las recreativas como el turismo.

En muchos casos estos eventos se denominan mareas rojas, pero ya sabemos que no siempre las mareas rojas son toxicas tóxicas y por otro lado las floraciones toxicas tóxicas no siempre tienen el mismo color.

Estacionalmente ocurren floraciones de microalgas en todo el planeta, pero todavía no se conoce la causa de todas las floraciones microalgalesellas y es son un tema de estudio para investigadores de todo el mundo, habiéndose creado programas internacionales como Global Harmful Algal Blooms, un programa internacional apoyado por SCOR (Scientific Committee on Oceanic Research) y por la IOC (Intergovernmental Oceanographic Commission) de UNESCO.

Dado que no es posible tener un afinado conocimiento de las causas de estos eventos, la mejor forma de mitigar los impactos es el uso de todas las tecnologías disponibles para anticiparse a ellos.

La percepción remota nos puede permitir ahorrar muchos recursos económicos al poder detectar estos focos de actividad cuando se trata de grandes áreas que no pueden monitorearse de forma tradicional operativamente, por los costos que supone la logística para movilizar embarcaciones, personal y equipamiento.

Determinar el lugar y momento de una floración desde el espacio permite ir a muestrear de forma dirigida, sin dejar a un lado la operatividad de los programas de monitoreo costero.

La incorporación de la observación satelital de forma operacional no solo tiene aplicaciones científicas, sino que es relevante en la toma de decisiones de las administraciones y entidades privadas porque con estos datos es posible generar una alerta temprana ante eventos dañinos para la vida o con repercusiones socio-económicas.

Este fue el caso de las floraciónes floraciones algales dañinas ocurridas en las costas del sur de Chile en el 2016 (ver Fitopasión, 29-V-2019) (Fig. 6), detectadas en mar abierto, más allá de los fiordos y canales donde opera la acuicultura.

Figura 6: Monitoreo de floraciones algales en Patagonia, durante el verano del 2016. Productos elaborados a partir de datos de color del océano.

En este evento se sucedieron varias especies dañinas, la primera de ellas para la salmonicultura (Villanueva et al, 2016). Pero dado que la tecnología satelital no estaba considerada en los programas de monitoreo de la actividad acuícola, las primeras observaciones no fueron acogidas por la industria.

Sin embargo la colaboración interdisciplinaria con los servicios de salud del Gobierno regional evitó el fallecimiento de personas, por el cierre oportuno de las áreas de manejo de mariscos, en un evento donde los niveles de toxicidad, por toxina paralitica paralítica superaron con creces las concentraciones permitidas para el consumo humano (Rodríguez & Haag, 2016).

La detección de floraciones algales desde el espacio requiere un trabajo minucioso desde el punto de vista técnico y oceanográfico y a través de esta área de la ciencia marina es posible enriquecer los conocimientos oceanográficos de las zonas de estudio.

Las imágenes de color del océano no solo permiten la cuantificación de la biomasa fitoplanctónica y la producción primaria de los océanos, sino que por los patrones de colores, formas y dimensiones es posible detectar fenómenos oceanográficos como corrientes marinas, grandes giros en los océanos (Fig. 7), áreas ricas en productividad marina y otros aspectos de la oceanografía costera a nivel de mesoescala.

Figura 7. Color del océano en el Mar Mediterráneo. 17 de Enero 2018- Imagen capturada por el sensor MODIS-Aqua (NASA).

Algunos de estos aspectos proporcionan herramientas de gestión y clasificación de actividad productivas, recreacionales y de protección y conservación de áreas marinas (Fig. 8).

Figura 8. Floración algal revelando un gran giro en el Atlántico Norte durante julio del 2018. Imagen adquirida por el sensor OLI de LANDSAT-8 (NASA).

Con una inversión inicial no menor por parte de los gobiernos es posible tener información ambiental durante muchos años, de forma operacional sobre grandes áreas del planeta.

Todo ello permite mejorar la mejor administración de los recursos marinos y la toma de decisiones en la gestión y cuidado de los océanos.

Sobre la autora:

Cristina V. Rodríguez-Benito

La doctora Cristina V. Rodríguez-Benito (cristina.rodriguez@mariscope.cl), española, estudió en la Universidad de Alcalá de Henares.

Inició su carrera relacionada con la tecnología satelital en un curso de la Agencia Espacial Europea (ESA) y posteriormente en un proyecto de la ESA realizado entre el ICCM, en Gran Canaria y la empresa de ingeniería GMV.

Vive en la Patagonia hace 17 años con su familia y trabaja como investigadora y empresaria desde la compañía Mariscope, dedicada a tecnología marina y a ciencia aplicada.

Desde su llegada a Latinoamérica ha promovido el uso de la tecnología satelital para las aplicaciones en salud humana, en la acuicultura, y en la observación de patrones oceanográficos a mesoescala de áreas marinas del sur de Chile.

Sus pasiones el océano y el espacio.

Referencias:
• Anderson, D.M. (ed.). 1995. ECOHAB, The ecology and oceanography of harmful algal blooms: A national research agenda. Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, MA. 66 pp.
• IOCCG (2020). International Ocean Color Coordinating Group. https://ioccg.org
• Parsons, T. R.; ., Y. Maita, C. M. Lalli (1985) A manual of chemical and biological methods for seawater analysis. Pergamon Press. Oxford. 173 pp.
• Rodríguez-Benito, Cristina V. and C. Haag (2016). Remote Sensing of recent huge algal blooms with High Socio-Economic Impact in the Southern Pacific Coast. Color and Light in the Ocean from EO (CLEO), Frascaty (Italy), 6-8 Sept. 2016.
• Villanueva F. et al, 2016. Harmful algal bloom of Pseudochatonella verruculosa (Dictiochophyceae, Florenciellales) associated with salmon farm mortalities in the south of Chile. Conference ICHA, Nov. 2016.

¿Dónde enviamos el artículo?

Las entradas de este blog suelen incluir un apartado de referencias. Porque mis fuentes de información están en artículos (papers) científicos.

¿Dónde enviamos el artículo? es una frase común en cualquier centro de investigación. Tras recoger los datos de un estudio, llega el momento de procesarlos, pensar en escribir y entonces ¡zas! alguien pronuncia las palabras mágicas.

Para responder a esa cuestión hay que considerar varios aspectos relacionados con la temática e impacto de la revista, rapidez en el proceso de revisión/evaluación, calidad de edición y costes de publicación.

En general, lo suyo es primar las revistas con mayor factor de impacto (IF en inglés), y que formen parte del Q1 (primer cuartil en número de citas de un área de conocimiento: Aquatic Science, etc). Hablamos de revistas indexadas (SCI): sujetas al sistema de revisión por pares que luego comentaré.

El IF viene a ser lo que el PIB en los países: una medida de riqueza, en este caso de revistas científicas, discutible por lo que representa (cantidad de citas, no calidad del trabajo). Nos guste o no, es la referencia actual.

Y de ese IF depende luego indirectamente tu propio índice de impacto (h), que siguiendo con el símil de los países viene a ser tu renta per cápita científica. Si consigues publicar en revistas con mayor IF, tanto mejor para la repercusión de tus trabajos, citas e índice h.

Esos indicadores, el IF de tus artículos (y cuántos Q1), así como el h, deben constar en el currículum vitae para convocatorias de proyectos, contratos y plazas de investigación. Y pueden ser determinantes para el éxito o el fracaso final.

Para un estudiante predoctoral sus artículos son lo más valioso de cara a situarse en la casilla de salida en pos de contratos postdoctorales u optar a una plaza de investigador (al menos en un país que apueste firme por la ciencia, no como en España).

La expresión «publish or perish» resume la presión que existe por publicar si pretendes tener éxito en la carrera académica. «Publish» pero no de cualquier manera: Q1 como mínimo.

Todo esto hace que a veces olvidemos lo más importante: los artículos son ladrillos (literalmente en muchos casos) que construyen el progreso de la ciencia y el beneficio de la sociedad en general. Sirven para refrendar tu trabajo y entregarlo al resto de la comunidad científica. Esa al menos es la teoría.

Elisabeth Bik (1966, Holanda) es microbióloga y consultora de integridad científica. Fuente: thescientist

En la práctica hay fuerzas de todo tipo que pugnan por beneficiarse del sistema desvirtuando su esencia: desde la manipulación de resultados por autores sin ética y editoriales «depredadoras», hasta el oligopolio editorial.

Para lo primero existen herramientas de detección de plagios y denunciantes particulares como Elisabeth Bik (en Twitter @MicrobiomDigest y en su Blog ScienceIntegrityDigest). Con ella descubrirán cosas que nunca creerían: compraventa de autorías, copia y pega de ilustraciones en distintos artículos, etc.

En cuanto a editoriales «depredadoras», pretenden estar sujetas al sistema de revisión por pares pero la supuesta virtud es dudosa o falsa. Lo que buscan es captar clientes y forrarse con los gastos de publicación. En BEALL existe una lista de dichas editoriales (que también llenan de spam el correo en los centros de investigación), así como de conferencias «depredadoras», etc. Aquí el que no corre, vuela y depreda…

Para lo último, el asunto del oligopolio editorial, existe Sci-Hub.

La mayoría de revistas pertenecen a cinco grupos editoriales (Elsevier, Springer-Nature, Wiley-Blackwell, Taylor & Francis, Sage) que concentran el conocimiento generado por laboratorios de todo el mundo y controlan su distribución.

Logo de Sci-Hub. Fuente: resumen.cl

Dichas editoriales ofrecen la posibilidad de publicar en abierto en las revistas de su grupo a cambio de un desembolso económico entre considerable y astronómico.

Las propias instituciones públicas de investigación, si quieren facilitar el acceso a revistas a sus investigadores, deben pagar también cuotas de suscripción que sólo en el CSIC en 2017 ascendieron a 6 millones de euros (El Confidencial, 16-II-2018).

Oigan, negocio redondo: cobramos suscripción a las instituciones y artículos a los proyectos...

…porque la obligatoriedad de publicar en abierto la investigación financiada con fondos públicos, en el caso de España siguiendo el art. 37 de la Ley de la Ciencia (2012), supone que debamos incluir en cualquier proyecto un apartado para cubrir gastos de publicación.

Insisto: proyectos financiados principal o exclusivamente por fondos públicos. Dicha ley establece que la versión digital de los artículos aceptados debe estar disponible en los 12 meses siguientes a su fecha de publicación.

¿Y cuánto cuesta publicar en abierto? pues depende. Generalmente más de 1.000 $, aunque a menudo el coste es 2, 3, 4 (o más) veces superior en función del prestigio de la revista…perdón, del factor de impacto.

Por dar un rango, Nature Communications, revista de acceso abierto estrella del grupo Springer-Nature, impone un coste de 4.380 €/5.380 $ por paper (según la procedencia del autor principal). Su IF (2019) es 11,88. Mientras, Scientific Reports, del mismo grupo, impone 1.570 €/1.870 $ con un IF (2018) de 4,12.

En el caso del grupo del IEO en el que trabajo, solemos publicar artículos relacionados con fitoplancton tóxico y una de las habituales es Harmful Algae. Su IF (2019) es 4,51 y cada artículo en abierto sale a 3.300 $.

Los costes citados corresponden a la vía dorada que garantiza acceso abierto inmediato y permanente tras la aceptación del trabajo, en su formato correspondiente.

Una manera de ahorrar costes de publicación en abierto es la vía verde, que permite acceder al postprint (versión aceptada antes de publicar y sin formato final). Eso sí, tras un período inicial de embargo (12-24 meses) y a través de un repositorio público (bien por disciplinas: ArXiv, BiorXiv, etc; o institucional).

Otra alternativa de publicación en abierto es alojar el preprint (versión del artículo enviada por el autor, antes de la revisión y sin formato) en un repositorio público de los antes mencionados.

Aquí el tweet de un preprint sobre el coronavirus en el repositorio BioRxiv. Fuente: Twitter.

Esta opción permite un acceso rápido a los trabajos pero ¿de qué sirve consultar un estudio que no haya sido revisado ni aceptado? su validez está en entredicho, y a no ser que los resultados sean de vital importancia lo mejor es esperar y ver cómo termina la cosa.

Los preprints se han puesto de moda durante la pandemia del COVID-19. Multitud de ellos han florecido en los distintos repositorios para acelerar la comunicación de resultados y conocer mejor los puntos débiles del SARS-COV-2.

La intención es buena, pero una vez más, se mezcla el grano con la paja y hay que insistir en que recogen datos y conclusiones provisionales.

Veamos en qué consiste la revisión de un artículo. Habitualmente se dice que los estudios publicados han sido validados por la comunidad científica. Pero eso no es del todo cierto.

Los artículos los evalúan generalmente 2-3 revisores externos y la decisión final la toma el editor de la revista. A menudo la propia revista solicita al autor del trabajo los nombres de posibles revisores. E incluso puedes bloquear algunos. Así que el proceso no es abierto a la comunidad ni siempre independiente.

Y al revisor, pues que sea muy rápido: cada vez más. Y las prisas no son buenas.

Una vez publicado puede que se descubran errores de diseño «honestos» que lo invaliden parcialmente, o algo peor que justifique la retirada del artículo. Cada año se retiran unos 1000 artículos y aunque la tasa de retirada aumentó durante el s. XXI, se ha mantenido estable desde 2012 según Science (Brainard y You, 2018).

Cuánto daño ha hecho este trabajo…

De esto no se libra ni la mejor revista ni artículos muy citados. Existen numerosos ejemplos como el infausto trabajo de Wakefield et al. (1998) en The Lancet que relacionaba vacunas con autismo, retirado en 2010.

Y en lo que va de pandemia se han retirado 14 artículos relacionados con el COVID-19 (RetractionWatch).

No olvidemos tampoco que el número de publicaciones se ha disparado (el doble en 2016 respecto a 2003), así que el problema podría ser aún peor. Esto quiere decir que el filtro de evaluación por pares en general funciona bien.

Pero el sistema posee agujeros y la validación de la comunidad científica se realiza a posteriori de la publicación. Todo conocimiento está sujeto a revisión y examen, así es como avanza la ciencia. A partir de los artículos.

Para minimizar estos errores antes de la publicación, una idea podría ser establecer que los preprints (anónimos) estén disponibles en la web de las revistas, de modo que otros investigadores puedan consultar no sólo artículos aceptados sino aquellos en revisión.

Un número mayor de especialistas podría revisarlos y contribuir a mejorar, replantear o incluso descartar el trabajo antes de su publicación. No habría riesgo de copia dado que la fecha de publicación del preprint serviría como prueba ante posibles plagios.

Y dirán ustedes: ¡Pero si esto ya existe! tenemos repositorios públicos de preprints. Sí. Pero no están asociados a las revistas. Los investigadores participamos en el proceso de revisión pero sin contrapartida justa en la publicación y el acceso a la información. Aquí quería llegar yo.

La única contrapartida es que otros colegas evaluarán tu trabajo. Hoy por ti, mañana por mí.

En general, la revisión de artículos, parte fundamental de la actividad investigadora, es anónima y no se puede cuantificar. Tenemos indicadores para todo menos para esto ¿por qué?

Un sistema de evaluación de preprints en abierto sería un beneficio para todos. Que la actividad como revisor sea cuantificable y a cambio de ello poder publicar gratis en abierto (o a bajo coste) me parece una contrapartida mucho más justa que la de trabajar gratis para las revistas.

Tu indicador como evaluador de artículos podría formar parte del CV investigador. Esto es lo que intenta hacer Publons, p. ej., pero el sistema de revisión dista mucho de ser así.

El problema de acceder a la información de los artículos recién publicados de forma inmediata y a coste razonable no tiene fácil solución. Las editoriales son muy celosas de su negocio y el acceso abierto no deja de ser un eufemismo de acceso para quien lo pueda pagar.

Alexandra Elbakyan (1988, Kazajistán). La revista Nature la reconoció como uno de los 10 personajes más influyentes del año en 2016. Fuente: Nature.

Es por ello que existen webs como ResearchGate, una especie de red social de investigadores donde a menudo se encuentran artículos en abierto sin el permiso de la revista. Pero sobre todo tenemos el repositorio Sci-hub.

Se trata de una web pirata, sí, tal como explica su propia portada.

Sci-hub facilita el acceso a artículos científicos (>82 millones en la actualidad) gracias a (entre otros), la donación de credenciales de acceso a las revistas.

Su creadora en 2011, Alexandra Elbakyan, la fundó en respuesta a los costes elevados de acceso a los artículos y a su distribución limitada por las revistas.

Yo también uso Sci-hub, claro que sí. Tuve mis dudas al comienzo, ¡pero me duraron bien poco!

Infringe los derechos de copyright de las revistas y por ello ha sido denunciada por editoriales como Elsevier y ACS, perdiendo ambos litigios y debiendo dar de baja el servidor original sci-hub.org.

Sin embargo, Sci-hub continúa viva y en buena salud. Cambia continuamente de dirección ya que posee un grupo de servidores en la deepweb que encriptan el tráfico y ocultan su origen. A menos que alguien los encuentre físicamente y los desmonte…

El éxito de Sci-hub entre la comunidad científica reside en la necesidad de una distribución justa de la información, lejos de las restricciones y costes siderales difíciles de entender dado que los investigadores realizan y revisan sus propios trabajos.

Desde 2016, tras su fusión en 2011 con Rhapsody, esta cambió su nombre a Napster, y funciona como un servicio de música en streaming.

Hace 20 años, sitios web como Napster permitían compartir libremente música a través de internet.

También fueron denunciados y condenados por infringir las leyes de propiedad intelectual. La propia evolución del negocio musical, la demanda y la tecnología han llevado al desarrollo de plataformas legales gratuitas o de bajo coste que permiten disfrutar de música online.

La ciencia está 20 años por detrás de esto. Y además somos los investigadores quienes cedemos el copyright de los trabajos a las revistas.

Sci-hub es, con todas las pegas que puedan ponerle, una grieta en un sistema injusto. Quizás nos cueste recordar su nombre en una o dos décadas (igual que Napster), cuando el acceso a la información científica y el sistema en sí mismo sea más justo y razonable.

Yo le deseo lo mejor a su creadora y a su web. Gracias Alexandra.

Agradecimientos:

A Uxía Tenreiro (IEO Vigo) por su lectura crítica y comentarios tan interesantes sobre la primera versión de esta entrada.

Referencias:

  • Brainard J. & You J. What a massive database of retracted papers reveals about science publishing’s ‘death penalty’. Science (News, 28/10/2018)

Cachitos de plástico y fitoplancton

Imagen de portada: Sabrina (Billy Wilder, 1954). Fuente: toldbydesign

Después de las 2 entradas de Suso Gago sobre macro- y microplásticos (MP), hoy cerramos la trilogía plástica explicando la interacción entre el fitoplancton y esos materiales que revolucionaron el siglo XX.

En su honor, esta entrada va a ser un poquito vintage.

Empezando por la portada, que escogí como ejemplo de dicha revolución tecnológica. En Sabrina (1954) un empresario de éxito (Humphrey Bogart) se empeña en demostrar divertidamente las propiedades de un plástico ideal (flexible, a prueba de balas e ignífugo)…lo más de lo más...

(M Schilthuizen, 2019).
Fuente: Turner.

Décadas después (remake de Sabrina incluido), el impacto de nuestra civilización en el planeta ha dejado una impronta de basura plástica en todos los océanos, incluso en la fosa de las Marianas.

Si esto les aflige, para levantar el ánimo les recomiendo «Darwin viene a la ciudad«. A mí al menos me ha servido para considerar desde una perspectiva más amplia nuestro impacto sobre el planeta.

Su autor explica la evolución de los seres vivos en zonas urbanas, a las que destaca como un elemento más de la naturaleza.

Las especies animales y vegetales del antiguo entorno salvaje (junto a las invasoras), pelean por los recursos y desarrollan adaptaciones para sobrevivir en la jungla urbana.

El ecosistema de las ciudades es dinámico y fragmentado. Ofrece nuevos recursos, estructuras y sustancias –a menudo tóxicas– que afectan a los procesos evolutivos (p.ej. selección natural y sexual), a expensas de la biodiversidad.

Schilthuizen se centra en organismos terrestres, sobre todo en aves. Pero también menciona a los ecosistemas acuáticos y creo que su discurso es aplicable igualmente a plásticos y microalgas.

Así que digannos, por 25 pesetas, algunos ejemplos de interacciones entre plásticos y microalgas. Por ejemplo: la dispersión. 1, 2, 3, responda otra vez.

¡ La dispersión !

Microorganismos sobre plásticos. (A,B,C) A. taylori. (D,E) Quistes desconocidos. (F) Ostreopsis. (G) Prorocentrum. (H,I) diatomeas
(J) hidrozoo (K) macroalgas. Fuente: Massó y col. (2003).

Las microalgas bentónicas habitan sobre sustratos inertes (rocas) o vivos (macroalgas): son un miembro más de la biopelícula microbiana.

Al fitoplancton tanto le da colonizar restos de madera, conchas de moluscos, el lomo de una ballena o cachitos de plásticos que flotan a la deriva.

¡Mientras haya luz y nutrientes todo va bien!

A estas microalgas que habitan en las fibras de poliester o tapones de botellas podríamos llamarlas epiplásticas.

Se calcula que en total, sobre los cachitos de plástico en el mar, podrían vivir de 1.000 a 15.000 toneladas de microorganismos.

La basura marina, plásticos incluidos, es un nuevo hábitat para el crecimiento y dispersión del fitoplancton (incluyendo especies nocivas).

Ya lo dijeron Massó y col. (2003) tras estudiar plásticos flotantes, en la costa mediterránea de Cataluña, colonizados por células vegetativas y quistes de dinoflagelados (Ostreopsis, Coolia, Alexandrium taylori…).

Las comunidades epiplásticas son distintas a las del agua que les rodea, aunque en ello influyen varios factores como su antigüedad, la degradación del material o si han pasado…¡por el tracto digestivo de algún animal!

Fuente: Mincer y col. (2016).

A menudo, cuando el plástico llega al mar, las primeras microalgas que colonizan su superficie son diatomeas.

En las imágenes de la derecha podemos ver diatomeas pennadas pegadas a poliestireno expandido (el corcho blanco de los envases) sumergido durante 1 semana en el Atlántico Norte.

No obstante, además de diatomeas, los estudios genéticos revelan que sobre el plástico pueden habitar numerosos grupos: criptofíceas, cocolitofóridos, prasinofíceas, pelagofíceas, etc.

¡ La sedimentación !

Aunque a los que vivimos en la costa pueda parecernos que esto de la basura marina va cada vez a más, los estudios disponibles no confirman una tendencia clara y de hecho su presencia en el océano es muy inferior a la que cabría esperar.

¿Dónde está ese plástico que falta? La respuesta parece ser en el fondo del mar.

En 2014 un estudio de Woodall y col. descubrió que la abundancia de MP en 12 muestreos en el Mediterráneo, Atlántico e Índico era 4 órdenes de magnitud superior a la de la superficie en los giros oceánicos (que como bien saben concentran la basura marina por acción de las corrientes).

Pues bien. El fitoplancton podría jugar un papel importante en ese transporte profundo al adherirse los MP sobre agregados de partículas como los que producen las diatomeas.

Dicho grupo, clave en la producción primaria marina, se caracteriza por producir grandes cantidades de partículas exopoliméricas transparentes (en inglés, TEP). las TEP son pegajosas y agregan a su vez a otras partículas, contribuyendo a la exportación de materia orgánica, CO2 y por qué no, MP, hacia aguas profundas.

Chaetoceros neogracile. Fuente: NCMA.

Apenas existen trabajos sobre ello, pero Long y col. (2015) demostraron que los agregados celulares de diatomeas y criptofitas incorporan microplásticos aumentando enormemente su velocidad de sedimentación.

Aunque el efecto varía según la naturaleza tanto de los MP (p.ej. densidad y carga superficial) como de los agregados. En el caso de las diatomeas (Chaetoceros neogracile) observaron que los agregados con MP sedimentaban a menor velocidad que los agregados «limpios». Es decir: los plásticos hacían flotar más a las diatomeas.

Esto plantea cuestiones sobre las consecuencias para el plancton y otros organismos que se alimentan de dichos agregados (que forman la llamada nieve marina) así como la eficiencia de la bomba biológica.

Ya ven. Queda mucho por estudiar. Y esto nos da pie a la última respuesta de nuestros concursantes del 1, 2, 3…

¡ La toxicidad !

De entrada hay que decir que la concentración actual de MP en el mar es poco probable que tenga efectos sobre el metabolismo del fitoplancton.

Pero la preocupación sobre este asunto alienta en la actualidad múltiples investigaciones y proyectos para conocer los posibles efectos fisiológicos en microalgas expuestas a concentraciones elevadas de MP y de nanoplásticos (NP: <100 nm).

¿Y qué concluyen esos trabajos? pues que las consecuencias suelen ser neutrales o negativas: liberación de sustancias tóxicas, descenso en el contenido de clorofila, de la actividad fotosintética y del crecimiento; estrés oxidativo, alteraciones metabólicas y morfológicas.

Resumen de efectos de los microplásticos sobre el fitoplancton.
Fuente: Correia-Prata y col. (2019).

El tipo de MP y su tamaño son factores importantes a la hora de su interacción con el fitoplancton. En estudios comparativos, los MP con carga positiva y de menor tamaño son más tóxicos para las microalgas.

Sin embargo, los factores responsables de la toxicidad de los MP y de la sensibilidad de determinadas especies o grupos del fitoplancton no están nada claros.

Pero no todo va a ser toxicidad. Los plásticos son polímeros cuyo elemento principal es el carbono y se estima que sus residuos en el mar liberan anualmente 23.000 toneladas de carbono orgánico disuelto.

Autor: E. Zettler. Fuente: whoi.edu

Esto supone una fuente de energía extra para las comunidades microbianas heterótrofas, con un impacto que sí podría ser significativo –y cada vez mayor– sobre la actividad y la composición de dichos microorganismos y otros miembros del plancton, así como para el ciclo del carbono en el océano (Romera-Castillo y col. 2018).

¡Campaaaaaana y se acabó!

La investigación de los efectos de los MP y NP sobre el fitoplancton es un asunto reciente y de candente actualidad…

…y dada la importancia crucial de los productores primarios –y del plancton en su conjunto para la salud de los ecosistemas- cabe esperar un auténtico boom de proyectos en el futuro que profundicen sobre este tema.

Referencias:

  • Correia-Prata y col. Effects of microplastics on microalgae populations: A critical review. Sci. Total Environ. 665:400-405 (2019).
  • González-Fernández C. y col. Do transparent exopolymeric particles (TEP) affect the toxicity of nanoplastics on Chaetoceros neogracile?. Environ. Pollut. 250:873-882 (2019).
  • Long M. y col. Interactions between microplastics and phytoplankton aggregates: Impact on their respective fates. Mar. Chem. 175:39-46 (2015).
  • Massó M. y col. Drifting plastic debris as a potential vector for dispersing Harmful Algal Bloom (HAB) species. Sci. Mar. 67:107-111 (2003).
  • Ortega-Retuerta E. y col. Horizontal and Vertical Distributions of Transparent Exopolymer Particles (TEP) in the NW Mediterranean Sea are Linked to Chlorophyll a and O2 variability. Front. Microbiol. 7:2159 (2017).
  • Romera-Castillo C. y col. Dissolved organic carbon leaching from plastics stimulates microbial activity in the ocean. Nat. Comm. 9:1430 (2018).
  • Seoane M. y col. Polystyrene microbeads modulate the energy metabolism of the marine diatom Chaetoceros neogracile. Environ. Pollut. 251:363-371 (2019).
  • Woodall L.C. y col. The deep sea is a major sink for microplastic debris. R. Soc. Open Sci. 1:140317 (2014).
  • Yokota K. y col. Finding the missing piece of the aquatic plastic pollution puzzle: Interaction between primary producers and microplastics. Limnol. Oceanogr. Lett. 2:91-104 (2017).

Los plásticos en el medio marino, una cuestión de tamaño. Parte II: los microplásticos

Imagen de portada: microplásticos en la Ría de Vigo. Autora: Olga Carretero Perona (IEO Vigo).

Por Jesús Gago Piñeiro

¡Y vamos con la segunda parte!

Y es que si en la primera entrada apuntábamos a una ola global de reacción, la parte relacionada con el «micro» ha generado más miedo debido a los impactos desconocidos que puede tener, no solo sobre el medio sino también sobre la salud humana.

Figura 1. Portada de la revista Science en la que aparece el estudio pionero de Carpenter. Fuente: CNN.

Como ejemplo, tan solo apuntar que “microplásticos” fue elegida como palabra del año 2018 por la fundación del español urgente de la RAE.

Uno de los primeros trabajos científicos que apunta a la presencia de los plásticos en el mar se relaciona en cierta forma con Julio Verne.

El trabajo pionero de Carpenter en los 70′ publicado en Science menciona la presencia de plásticos en el Mar de los Sargazos, tal como se indicaba en la novela de Verne con la basura marina (¿les habría servido de inspiración?).

Ya en esta publicación se menciona explícitamente la posibilidad de que los plásticos puedan servir como superficies en las que se desarrollen diatomeas.

Pero en microplásticos, ya no tenemos referencias a literatura clásica como la de Julio Verne.

Tendríamos que esperar hasta el año 2004 para que R. Thompson de la universidad de Plymouth y colaboradores usaran este término en un trabajo científico, de nuevo en Science, con un título muy indicativo: «Perdido en el mar. ¿Dónde está todo el plástico?«

Figura 2. Portada de la revista Science en la que aparece el estudio pionero de Thompson.

Podríamos decir que este trabajo del 2004 inicia esta nueva era del estudio de los microplásticos en el medio marino, o sea que estamos hablando de poco más de 15 años.

¡Y el desarrollo ha sido exponencial, en cuanto al impacto en la opinión pública y la producción científica!. Este fenómeno ha sido objeto de estudio por psicólogos y expertos en ciencias sociales.

¿Pero qué entendemos por microplásticos?

Primero empecemos con los conceptos básicos, el tamaño. Se denominan microplásticos primarios aquellos que se manufacturan con un tamaño microscópico de menos de 5 mm, aunque incluso en este aspecto hay discusión y algunos hablan de partículas de 1 mm (GESAMP, 2020).

También hay debate en el límite inferior, y si bajamos mucho ya entraríamos en los nanoplásticos.

Ningún trabajo ha demostrado la presencia en el medio marino de nanoplásticos, pero esto es debido a que a día de hoy no hay metodologías que permitan detectarlos en tan baja concentración, pero usemos el axioma meiga “yo no los he visto, pero existen” (cosecha propia ; ) ).

Entre los microplásticos primarios, destacan las microesferas (< 500 μm) contenidas por ejemplo en algunos productos de cosmética.

Los microplásticos secundarios son aquellos que proceden de la fragmentación de los grandes como puede ser una botella de agua (ver Figura 3 de Oceans of Plastics, un proyecto de la FECYT del Campus do Mar; aquí podéis encontrar material diverso en la temática que hemos desarrollado desde unidades didácticas a GIFs).

Figura 3. Fuentes de microplásticos primarios y secundarios.

En los microplásticos secundarios también encontramos algunos que parece que están presentes en todos los lugares como pueden ser la microfibras. Estos se han encontrado en lugares tan remotos como en un lago en el Ártico y en una revisión reciente que hemos realizado, sobre su presencia en agua y sedimentos, se encontraban desde el Ártico a la Antártida (Gago et al. 2018).

Un problema que existe hoy en este campo de investigación es la dificultad para comparar resultados por el uso de diferentes metodologías; desde el muestreo hasta su identificación, e incluso en las unidades que se pueden usar para referir su concentración.

Los microplásticos agrupan un continuo de tamaños, desde los 5 mm hasta los nanómetros, lo cual complica las técnicas a usar para su identificación. Una técnica no puede cubrir todo el espectro de tamaños y tipos de microplásticos (fragmentos, pellets, fibras, etc.).

Como ejemplo, podéis ver en la Figura 4 un conjunto de microplásticos muestreados en la Ría de Vigo.

Figura 4. Microplásticos encontrados en la ría de Vigo.
(cedida por Olga Carretero, IEO Vigo).

Los microplásticos pueden tener varios impactos, podemos dividirlos en tres:

  • Transferencia de sustancias químicas, ya sea aquellas que tienen de forma original ya añadidas intencionadamente durante su producción (aditivos y plastificantes) o de sustancias adsorbidas del medio (contaminantes de distinto tipo)
  • Impacto físico (ulceración, asfixia, etc.).
  • Transporte de especies invasoras o patógenas como fitoplancton tóxico, virus o bacterias.
Figura 5. Algunos de los impactos de los microplásticos. Fuente: Oceans of Plastics.

Pero todos estos impactos no están asociados a un tipo de microplásticos u otro. Por ello cuando oímos que los microplásticos son un grave problema, esto no es del todo cierto.

Depende de muchos y muy diversos factores y cuando hablamos de microplásticos, incluso partículas del mismo tipo (por ejemplo de PET) pueden presentar diferentes riesgos según los aditivos que tengan o la carga de contaminantes que hayan adquirido del medio ambiente (como metales pesados o hidrocarburos). Por lo que podemos hablar de un estresor múltiple del ecosistema.

Y hay un concepto interesante que podemos usar para el impacto de los microplásticos asociado a todo lo que adsorben del medio, y es el de la historia del caballo de Troya.

Figura 6. El caballo de Troya. Fuente: workersadvisor

El caballo de Troya fue lo que desencadenó el fin del asedio de una manera cruente según Homero en la Odisea.

Durante muchos años se creía que era algo meramente literario, pero un alemán llamado Heinrich Schliemann descubrió Troya y otros lugares supuestamente inexistentes, una historia fascinante la de Heinrich pero que se escapa a Fitopasión y podríamos definir como Arqueopasión ; )

En cierto sentido los microplásticos son como un troyano (sí, el que se refiere a los virus informáticos también): él puede no ser peligroso pero sí lo que viene asociado con él.

Pero dejemos a un lado los clásicos y enfrentémonos con el problema que afronta el medio ambiente.

¿Cuáles son las opciones para acabar con los microplásticos en el medio? Las que se refieren a los microplásticos secundarios son las que apuntamos en la parte referente a los macroplásticos. Aparte existen medidas más específicas como el uso de filtros para la retención de las microfibras en las lavadoras por ejemplo

Con los microplásticos primarios tenemos que contemplar como una de las principales medidas su eliminación en la medida de lo posible de todos los productos en los que no sean necesarios. Y en aquellos casos que no se pueda, mejorar las medidas que eviten su pérdida al medio ambiente.

Sobre el autor:

Jesús Gago Piñeiro (jesus.gago@ieo.es) es investigador del IEO-Vigo, coordinando el grupo CAMBIOCEAN (Cambio global y oceanografía operacional). Con especial interés en el impacto de las basuras en el medio marino y participando en diversos proyectos y trabajos tanto en macrobasuras (cleanatlantic) como en microplásticos (jpi-oceans). Podéis consultar sus publicaciones en Scholar o Researchgate.

Referencias:

  • Carpenter E.J. & Smith Jr. K.L. Plastics on the Sargasso Sea surface. Science 175:1240-1241 (1972).
  • Gago J. y col. Synthetic microfibers in the marine environment: A review on their occurrence in seawater and sediments. Marine Pollution Bulletin 127:365-376 (2018).
  • González-Pleiter M. y col. Fibers spreading worldwide: Microplastics and other anthropogenic litter in an Arctic freshwater lake. Science of the Total Environment 722:137904 (2020).
  • Thompson R.C. y col. Lost at Sea: Where Is All the Plastic?. Science 304:838 (2004).
  • «Proceedings of the GESAMP International Workshop on Assessing the Risks associated with Plastics and Microplastics in the Marine Environment». #103, 60 pp. (2020). Disponible en GESAMP.