Las algas del hielo

Imagen de portada: mapa de «Los tres viajes por el Ártico», de W. Barents [Fuente: Sutori]

Estoy muy bien, amigo. Espero correr por esas laderas antes de que lleguemos.

Willem Barents (junio, 1597). Fuente: 500 años de frío (Autor: Javier Peláez, 2019).

Que la realidad supera (tristemente) a la ficción es una frase que hoy cobra pleno sentido en muchos países, entre ellos España, que es donde vivo.

Al mismo tiempo no dejo de pensar en la suerte de estar en una parte del mundo donde la calidad de vida –en promedio– es envidiable para tantas personas que luchan por llegar a Europa huyendo de guerras, hambre y enfermedades. Muchas veces dejándose la vida en el camino o hacinados en campos de refugiados en nuestras fronteras.

Nos han sacado bruscamente de nuestra burbuja de confort. Desde ella contemplábamos calamidades en la distancia y ahora sufrimos con extrema dureza una catástrofe sanitaria, social y económica. Eso sí, con la protección de un estado que puede afrontar el problema mal que bien. Si no fuese así también nosotros huiríamos a otra parte. No olvidemos esto cuando todo haya pasado.

Pero lo cierto es que, aún así, en España dependemos del exterior para obtener muchos recursos, p.ej. a través de la compra o donación de material para cubrir la urgente necesidad de equipos de protección individual y tests para diagnosticar el SARS-CoV-2.

Homenaje de la policía al personal sanitario (Hospital Álvaro Cunqueiro, Vigo). Fuente: El Metropolitano (22-III-2020).

Habrá que revisar nuestras prioridades y ver en qué hemos fallado.

Sin entrar en plazos de reacción y medidas políticas (que también deberán analizarse), debemos exigir que se haga un esfuerzo serio en este país por mejorar las condiciones laborales del personal sanitario, aumentando plantillas y dotándolas de más y mejores medios. ¡Aplaudirles está muy bien! pero hay que recuperar mucho terreno perdido tras la crisis de 2008.

Y también invertir en investigación al menos el porcentaje promedio del PIB que dedican nuestros socios de la UE.

Pero de este asunto ya traté en otra ocasión: Fútbol y Ciencia.

Vamos al tema de hoy. Llevo más de una semana confinado en un piso de 88 m2 con mi pareja (un gato y un puñado de peces tropicales), saliendo únicamente para lo esencial.

Y dado que nuestras vidas transcurren en un espacio limitado suspendidas en el tiempo, he pensado que podría hablar de otros seres confinados: las algas del hielo. En concreto las del Ártico.

Foca barbuda (Erignathus barbatus) en el mar de Barents. Autor: Norwegian Polar Institute. Fuente: Barentsportal.com
W. Barents (c.a. 1550-1597). Fuente: Wikimedia commons.

El mar de Barents debe su nombre al explorador Willem Barents, quien intentó encontrar una ruta para comerciar con las Indias a través del Atlántico Nordeste.

El suyo era un reto demasiado ambicioso para la tecnología del s.XVI: cruzar el Ártico.

Sin embargo, consiguió alcanzar los 80 ºN en la última de sus intrépidas expediciones. Todo un récord para la época acompañado del descubrimiento de Svalbard y Spitsbergen.

Si desean aprender más sobre Barents y la apasionante historia de las expediciones en el Ártico les recomiendo 500 años de frío, un librazo de Javier Peláez.

Precisamente uno de los nombres más destacados en esa historia, Fridtjof Nansen (1861-1930), describió en 1906 los microorganismos de las comunidades del hielo en la primera expedición polar noruega (1893-1896).

Editorial Crítica (2019).

Se trató de una expedición increíble: a bordo del «Fram», diseñado para resistir atrapado en el hielo del Ártico según los planes de Nansen. Lean el libro si pueden.

En el hielo habita una comunidad compleja en la que no falta de nada: virus, bacterias, hongos, microalgas y zooplancton.

Las microalgas del hielo (o simpágicas) pueden vivir en él todo el año o establecerse sólo de forma estacional.

Su óptimo de crecimiento está entre -0,5 y 4 ºC (bastante por encima de la temperatura a la que suelen vivir). Para observarlas vivas en el microscopio hay que mantener la muestra refrigerada porque si no se «fríen».

El grupo más estudiado y diverso son las diatomeas (pennadas, -con simetría bilateral- y céntricas, -simétricas radiales-).

Diatomeas aisladas en el Ártico. Fuente: vaulot.netlify.com

También pueden abundar flagelados fotosintéticos (haptofitas, clorofíceas, dinoflagelados), que proliferan en charcas de derretimiento.

¿Hay algas del hielo que aparezcan en ambos Polos?

Igual que sólo hay osos polares en el Ártico y pingüinos en la Antártida, la mayoría de algas simpágicas sólo se encuentran bien en el Polo Norte o en el Sur. No obstante, muchos géneros sí son cosmopolitas y existen ejemplos de especies bipolares: dinoflagelados (Polarella glacialis) y diatomeas (Fragilariopsis cylindricus).

En el mar de Barents predomina el hielo joven (anual) sobre el antiguo (plurianual) y las microalgas simpágicas se establecen en su cara inferior a partir del otoño.

El hielo es un bioma muy complejo con distintos microhábitats en función del espesor, salinidad, porosidad, antigüedad, etc.

Sección de hielo ártico mostrando una franja de color a causa de las diatomeas simpágicas. Fuente: windows2universe

La localización de los microorganismos en él (superficial, intersticial, bajo el hielo) condiciona la luz y la dinámica y composición de las comunidades. Las poblaciones más complejas suelen estar asociadas al hielo antiguo.

El hielo ofrece a las microalgas la ventaja de mantenerlas en superficie, ajenas al movimiento vertical del agua.

Por ello las algas simpágicas desarrollan sus poblaciones antes que las planctónicas…

En el mar de Barents desde el mes de febrero, mientras que el fitoplancton en la columna de agua suele proliferar en abril, al aumentar la estabilidad superficial.

A medida que avanza el deshielo primaveral, las algas simpágicas se convierten en un primer alimento esencial para el zooplancton –y para la cadena trófica pelágica y bentónica-.

Esquema recreando el bioma del hielo y las algas simpágicas que crecen bajo la superficie. Fuente: arcticjournal.ca

Como nota curiosa, en el Ártico no hay crustáceos equivalentes al krill antártico (Euphausia superba) y su posición ecológica la ocupan anfípodos (Themisto libelula, Apherusa glacialis) y copépodos pelágicos (Calanus spp.).

Según retrocede el hielo, este deja tras de sí una capa superficial estable, de baja salinidad, donde proliferan microalgas a medida que se liberan al mar.

Al inicio suele ocurrir una sucesión de diatomeas y luego, cuando escasean los nutrientes, abundan más los flagelados.

Las estrategias para sobrevivir durante el invierno y la noche perpetua del Ártico no están del todo claras. Se supone que lo habitual es 1) que reduzcan sus tasas metabólicas y/o 2) la producción de formas de resistencia (parecidas a células vegetativas pero enriquecidas en pigmentos, lípidos y azúcares).

Dichas células sedimentarían en el fondo del océano y se resuspenderían a finales del invierno, siendo atrapadas por el hielo que vuelve a crecer en superficie, iniciando así un nuevo ciclo anual…

Melosira arctica. Autora: Susanne Busch. Fuente: Nordic microalgae.

A partir de cierto grosor (>15 cm) el hielo se tiñe de marrón debido a diatomeas de los géneros Thalassiosira, Porosira, Chaetoceros, Fossula, Nitzschia, etc.

Sus colonias tapizan la base del hielo, mecidas por las corrientes como una oscura alfombra con largos mechones agitados sobre el mar.

En el hielo más viejo (plurianual), llegan a superar un metro de longitud, y se han llegado a medir extensiones de hasta 5-6 metros !!

La especie omnipresente en esas comunidades del Ártico es Melosira arctica, que sirve de sustrato a su vez para diatomeas epífitas como Attheya septentrionalis.

Apherusa glacialis, un anfípodo herbívoro estricto, alimentándose de diatomeas (Melosira arctica). Autor: G. Johnsen. Fuente: Ecosystem Barents Sea (2009).

Las algas simpágicas son esenciales en la cadena trófica del Ártico –desde el zooplancton hasta peces y mamíferos-.

Su contribución a la productividad primaria es relevante y en primavera pueden suponer el 100% en aguas superficiales.

Existen registros ocasionales de mamíferos como focas y osos polares alimentándose de los mechones de diatomeas simpágicas (M. arctica).

Los osos polares necesitan del hielo para sobrevivir: en él cazan, se desplazan y reproducen.

Pues bien. Un estudio reciente en Canadá sobre 55 osos polares demostró que el 86% del carbono de su dieta procedía de diatomeas simpágicas y no del fitoplancton en la columna de agua (Brown y col. 2018).

Oso polar (Ursus maritimus) en el mar de Barents. Autora: Angelika Renner / Norwegian Polar Institute. Fuente: icepeople.net

¿Y cómo lo averiguaron? Porque las diatomeas simpágicas sintetizan lípidos específicos (isoprenoides de 25 átomos de carbono, «IP25«) que pueden trazarse a lo largo de la cadena trófica y estimar su importancia e impacto en el ecosistema.

Mediante análisis cromatográficos pudieron cuantificarlos y conocer su proporción frente a lípidos marcadores de diatomeas pelágicas.

Cambio climático y algas del hielo.

En los últimos 30 años el hielo del Océano Ártico ha reducido un 45% su extensión durante el mínimo del verano.

Esta tendencia unida al adelgazamiento y fragilidad del hielo tendrá consecuencias para las algas simpágicas y la cadena trófica que depende de ellas. Aunque los cambios en la composición y producción primaria son difíciles de predecir con los modelos actuales, condicionados por nuestro conocimiento limitado de los ciclos biogeoquímicos en las regiones polares.

Lo que sí sabemos es que las microalgas pueden acelerar el derretimiento del hielo. En concreto en los glaciares de Groenlandia.

Así era el campo de estudio donde muestrearon Williamson y col. (2020) en Groenlandia. Autora: Jenine McCutcheon. Fuente: phys.org

La biología juega un papel destacado en la reducción del albedo en Groenlandia en las últimas décadas.

Se considera de hecho el factor más importante por encima de las partículas inorgánicas de origen natural o antropogénico (incendios, erupciones volcánicas, etc).

Mesotaenium berggrenii, en un glaciar de Nepal. Fuente: wrc.kyoto

Este mismo año se han publicado dos estudios en el Ártico, confirmando que un bloom en 2017 de microalgas de agua dulce (Mesotaenium berggrenii y Ancylonema nordenskioldii) en glaciares del suroeste de Groenlandia, intensificó el derretimiento del hielo.

Ambas son algas verdes de la clase Zygnematophyceae y poseen un compuesto fenólico parecido a la purpurogalina que absorbe intensamente en el UV y la parte más energética del espectro visible.

Su concentración en las células es 11 veces mayor a la de la clorofila a y su función es proteger a los cloroplastos del exceso de luz.

Absorción relativa del compuesto fenólico y los demás pigmentos fotosintéticos y fotoprotectores en las microalgas verdes del bloom. Fuente: Fig.2A de Cook y col. (2020).

Tan a salvo que gracias a ese «filtro solar» están adaptados a baja luz a pesar del brillo cegador del verano en el Ártico !!

La consecuencia es que dicho pigmento fenólico oscurece (y reduce el albedo) del hielo, devolviendo en forma de calor el exceso de radiación perjudicial para la fotosíntesis, contribuyendo hasta en un 10% al derretimiento de los glaciares en el suroeste de Groenlandia.

Referencias:

  • Brown T.A. y col. High contributions of sea ice derived carbon in polar bear (Ursus maritimus) tissue. Plos One 13(1): e0191631 (2018).
  • Cook J.M. y col. Glacier algae accelerate melt rates on the south-western Greenland Ice Sheet. The Cryosphere 14:309-330 (2020).
  • Peláez J. 500 años de frío: la gran aventura del Ártico. Editorial Crítica, 320 pp. (2019).
  • Sakshaug y col. (Eds.) Ecosystem Barents Sea. Tapir Academic Press, 587 pp. (2009).
  • van Leeuwe M. y col. Microalgal community structure and primary production in Arctic and Antarctic sea ice: A synthesis. Elem. Sci. Anth. 6:4. (2018).
  • Williamson C.J. y col. Algal photophysiology drives darkening and melt of the Greenland Ice Sheet. PNAS 117:5694-5705 (2020).

Virus y perlas japonesas

Desde el viernes 13 de marzo las autoridades españolas -y el sentido común- recomiendan que nos quedemos en casa, ya veremos hasta cuando, para ralentizar la expansión del coronavirus COVID-19. Mi gato está encantado

En este planeta globalizado ya no quedan fronteras. Y mucho menos en el mar, donde también hay virus.

Tantos que una vez escribí «el mar es una sopa de virus« y me quedé tan pancho!

Pues bien. Los virus marinos, al igual que los terrestres, pueden infectar huéspedes específicos para completar su «ciclo de vida». Y quien dice huéspedes dice microalgas.

Conchas de molusco Akoya (Pinctada fucata) con perlas hemiesféricas. Fuente: catawiki

Hoy hablaré de unos virus que infectan dinoflagelados tóxicos en bahías del Japón y de por qué son beneficiosos para los cultivos de perlas.

El comienzo de esta historia se remonta a finales del s.XIX.

Un entrepreneur japonés llamado Kokichi Mikimoto (1858-1954) patentó un método en 1896 para cultivar perlas fundando así la primera industria perlífera del Japón.

Eran perlas hemiesféricas (perlas «mabé», «blister»…medias perlas para entendernos!).

Mikimoto las cosechaba en la bahía de Ago (al suroeste del Japón), a partir de un cachito de madreperla introducido en moluscos Akoya -la ostra Pinctada fucata martensii-.

Dos décadas después modificó su patente para conseguir perlas esféricas, conocidas como Akoya o Japonesas.

Brazalete de perlas Akoya. Fuente: pearlsonly.ca

Con ellas triunfó y expandió su negocio de lujo a todo el mundo.

Estas perlas se forman alrededor de un núcleo sintético sobre el que se acumulan las capas de nácar durante 1 a 3 años.

Un siglo después, en la misma bahía donde el Sr. Mikimoto cultivaba sus perlas se descubrió una nueva especie de dinoflagelado:

Heterocapsa circularisquama

Su aparición fue por todo lo alto. La bahía de Ago sustenta una próspera industria perlífera (64 millones US$ anuales) y H. circularisquama produjo dos mareas rojas, en verano y otoño de 1992, que arrasaron los cultivos de ostras perlíferas y de otros bivalvos.

¿Y los peces qué? pues ni se enteraron

La descripción original de Heterocapsa circularisquama (Horiguchi 1995) no estudió las toxinas responsables de aquellos estragos en moluscos.

A) Ilustración original de Heterocapsa circularisquama (Horiguchi 1995). Mapa de la prefectura de Mie y la bahía de Ago, con las células de H. circularisquama en la marea roja de 1992. Fuente: Matsuyama y col. (1995).

25 años después el origen de la toxicidad de H. circularisquama sigue sin estar claro. Sólo existe un extraño candidato: un derivado de porfirina citotóxico en presencia de luz.

Las porfirinas forman parte de moléculas de pigmentos fotosintéticos como las clorofilas. Y absorben la luz de forma intensa.

Estas son las posibles estructuras del derivado de porfirina con actividad hemolítica en H. circularisquama. Fuente: Miyazaki y col. (2005).

En concreto, la molécula detectada en H. circularisquama podría ser un metil-ester pirofeofórbido a, y su toxicidad consiste en actividad hemolítica pero sólo si hay luz.

Curiosamente, H. circularisquama posee la mayor cantidad de genes asociados con producción de toxinas que se conoce en dinoflagelados (Salcedo y col. 2012). Y dado que las células expresan dichos genes –aunque no se hayan encontrado toxinas– se supone que están implicados en rutas metabólicas importantes.

Vamos con los virus. En 2001 se identificó al primer virus capaz de infectar dinoflagelados. Su nombre actual: HcDNAV. Un virus gigante icosaédrico (200 nm) o «girus«, con un genoma de ADN de doble cadena. Lo aislaron de un bloom de H. circularisquama en Japón.

Imágenes TEM de A) Sección de una célula sana de H. circularisquama. B) Infectada por HcDNAV (24 horas). E) Zoom sobre partículas virales intracelulares. Fuente: Tarutani y col. (2001).

HcDNAV infecta específicamente a dicho dinoflagelado y en condiciones de laboratorio arrasa literalmente con su huésped.

Su periodo de latencia es de 40-56 horas y tras replicarse en el citoplasma de su víctima la lisis final libera unas 2.000 partículas virales.

Sorprendentemente, el HcDNAV se replica mediante una enzima polimerasa cuya secuencia genética es muy parecida a la del virus responsable de la peste porcina africana.

La hipótesis es que el virus terrestre podría remontarse evolutivamente a otro de origen marino…

¿Puede el HcDNAV controlar o aniquilar las proliferaciones de H. circularisquama?

Se cree que sí, pero hay más virus cooperando con el HcDNAV para sacar tajada de dichos blooms.

Imágenes de ambos virus mediante TEM. A & B) HcDNAV. C & D) HcRNAV. Fuente: Tomaru y col. (2009)

En 2009 se identificó al HcRNAV, un virus mucho más pequeño que el HcDNAV (30 nm), poliédrico y con un genoma de ARN.

Su periodo de latencia es de 20-48 horas y llega a liberar 21.000 partículas virales por huésped lisado!

Ambos virus coexisten en las proliferaciones de H. circularisquama.

Desde su aparición, este dinoflagelado tóxico ha extendido su área de distribución en Japón. Prolifera casi todos los años provocando daños periódicamente a los cultivos de bivalvos y ostras perlíferas.

Durante un bloom en 2001 en la bahía de Ago se observaron infecciones masivas en H. circularisquama -hasta en el 88% de la población- asociadas sobre todo al virus HcRNAV.

Este valor tan alto hace sospechar que los virus podrían ser un agente clave en la terminación de dichos blooms, reduciendo así los daños que ocasionan sobre los cultivos de ostras perlíferas. ¡Virus que protegen perlas!

Cosechando ostras en la bahía de Ago. Fuente: scmp.com

Aunque para confirmar su contribución real habría que considerar otros factores como la disponibilidad de nutrientes, abundancia de predadores (zooplancton) o condiciones oceanográficas…

…sin olvidar que existen varios tipos de virus HcRNAV y de células de H. circularisquama que únicamente son compatibles entre sí y susceptibles por tanto de ser infectadas…

El medio natural es una guerra de trincheras evolutivas y en el laboratorio sacamos a los ejércitos a campo abierto. Esto hace que debamos ser cautos antes de concluir que lo que vemos en el microscopio sucede del mismo modo en el mar.

Referencias:

  • Horiguchi T. Heterocapsa circularisquama sp. nov. (Peridiniales, Dinophyceae): a new marine dinoflagellate causing mass mortality of bivalves in Japan. Phycol. Res. 43:129-136 (1995).
  • Matsuyama Y. y col. Ecological features and mass mortality of pearl oysters during red tides of Heterocapsa sp. in Ago Bay in 1992. Nippon Suisan Gakkaishi 61:35-41 (1995).
  • Miyazaki Y. y col. Purification and characterization of photosensitizing hemolytic toxin from harmful red tide phytoplankton Heterocapsa circularisquama. Aquat. Toxicol.73: 382–393 (2005).
  • Nagasaki K. y col. Dynamics of Heterocapsa circularisquama (Dinophyceae) and its viruses in Ago Bay, Japan. Aquat. Microb. Ecol. 34:219-226 (2004).
  • Nagasaki K. y col. Dinoflagellates, diatoms and their viruses. The Journal of Microbiology. pp. 235-243 (2008).
  • Ogata H. y col. Remarkable sequence similarity between the dinoflagellate-infecting marine girus and the terrestrial pathogen African swine fever virus. Virology Journal 6:178 (2009).
  • Salcedo T. y col. Dozens of toxin-related Genes are expressed in a non-toxic Strain of the dinoflagellate Heterocapsa circularisquama. Mol. Biol. Evol. 29:1503-1506 (2012).
  • Tarutani K. y col. Isolation of a virus infecting the novel shellfish-killing dinoflagellate Heterocapsa circularisquama. Aquat. Microb. Ecol. 23:103-111 (2001).
  • Tomaru Y. y col. Co-occurrence of DNA- and RNA-viruses infecting the bloom-forming dinoflagellate, Heterocapsa circularisquama, on the Japan coast. Plankton Benthos Res. 4:129-134 (2009).

Apuntes de la Ría de Vigo

Imagen de portada: puente de Rande sobre la Ría de Vigo. Autor: P. Salgado.

Desmontando Galicia emitió 8 capítulos entre octubre-diciembre de 2019. Fuente: mbcaudiovisuales

Hace ahora un año me contactaron de TVG para grabar una entrevista sobre la Ría de Vigo. Era un cuestionario breve para un nuevo programa (Segredos-Desmontando Galicia) con el objetivo de descubrir el patrimonio natural y cultural de lugares como A Costa da Morte, o poblaciones como Lugo, A Coruña, Ourense y Vigo, entre otras.

Grabamos la entrevista en marzo en el IEO de Vigo. Pero en noviembre, cuando emitieron el programa, me llevé el chasco de comprobar que no la habían incluido.

Más que en la Ría de Vigo, al final se centraron en su símbolo más reconocible: el puente de Rande, que además daba pie para remontarse hasta la famosa batalla naval de 1702 que sembró de anclas y cañones a la Ría de Vigo (y también «sembró» la imaginación de Jules Verne que atribuyó a los galeones hundidos el origen de los tesoros del Nautilus en 20.000 leguas de viaje submarino).

Puente de Rande. En funcionamiento desde 1981. Autor: F. Rodríguez

De todas formas, en Desmontando Rande sí hubo una entrevista sobre la Ría de Vigo. La grabaron desde los pilares del puente de Rande con quien fue uno de mis profesores en la Universidad de Vigo: Gonzalo Méndez.

Para el caso. Antes de la entrevista me documenté para atender a las cuestiones que ellos me habían enviado y responderlas de la forma más sencilla posible.

Cuando descubrí que al final no se iba a emitir pensé dos cosas. La primera que me habría gustado que me avisaran, y la segunda, que las publicaría en este blog para que el asunto no hubiese sido del todo en balde.

Que se dirijan a ti los medios de comunicación requiere un esfuerzo adicional para transmitir un mensaje de manera clara y entendible para todos los públicos.

Las vistas desde la terraza del IEO de Vigo. Autor: F. Rodríguez

Todo lo que requiere un esfuerzo sirve para aprender (también de los errores!) por lo que agradezco igualmente a la TVG el haberme contactado y la experiencia de la grabación. Vamos a ello.

Imagínense por un momento sobre la terraza del IEO de Vigo, una mañana soleada a comienzos de marzo con unas ocho personas, equipos audiovisuales diversos y un dron en el suelo.

Entre aquellas figuras hay una que destaca en especial: una chica morena con un abrigo y un vestido rojo que lucha por mantener la sonrisa a pesar del gélido viento norte.

Su nombre es Diana Nogueira y mientras nos colocan los micrófonos charla conmigo para romper el hielo (nunca mejor dicho, con la «rasca» que hacía!) y que la entrevista fluya lo más natural posible.

Diana Nogueira en «Desmontando Rande». Fuente: TVG.

Este recurso profesional me recordó, salvando las distancias, al que emplean las enfermeras cuando te distraen con trivialidades antes de pincharte con la aguja.

Diana hace las preguntas y yo le respondo como puedo entre tanto despliegue de medios. Mientras, el dron revolotea por la costa grabando imágenes de la ría con las Cíes al fondo.

¿Cómo se formó la Ría de Vigo?

Su aspecto actual se remonta a unos 6.000 años atrás, cuando el aumento del nivel del mar que aisló a las Islas Cíes se estabilizó durante el período cálido actual después de la última glaciación. Pero el paisaje de las Rías Baixas, incluido el de la Ría de Vigo, se remonta a mucho más atrás. Hablamos ya de escalas de millones de años y está asociado con las elevaciones y oscilaciones del terreno que dieron lugar a los sistemas montañosos del norte de la Península Ibérica, desde los Pirineos hasta Galicia, fracturados y luego erosionados en la costa por ríos que en aquella época transportaban mucha más agua que ahora, y que formaron grandes valles fluviales hoy hundidos bajo el mar.

¿Cuántos metros de profundidad alcanza la Ría de Vigo?

La profundidad máxima se encuentra en la boca sur de la Ría, con unos 60 metros, y disminuye tierra adentro en la ensenada de San Simón, donde no alcanza los 10 m. en promedio. Aunque en el paso del Estrecho de Rande aumenta la profundidad hasta alcanzar unos 35 metros.

¿Qué supone esto a nivel medioambiental?

El famoso choco de Redondela, en la zona más interna de la Ría de Vigo. Fuente: BIOIMAXE.

Esto significa que las Rías son un ambiente muy dinámico, con aguas bien iluminadas y oxigenadas, con fondos muy variados en los que abundan a veces algas de gran tamaño.

La influencia oceánica en la Ría de Vigo es mayor en su zona externa, más expuesta al oleaje y con grandes arenales, mientras que su zona interior más protegida posee mayor influencia de los ríos con predominio de fondos fangosos.

La Ría de Vigo es un ecosistema muy productivo y diverso, pero más allá de Rande, en la zona interior hay bancos de marisco y proliferan plantas acuáticas que, más allá de su valor ecológico, son un medio ideal para el desarrollo de especies de interés comercial como la sepia.

Por otro lado, la geografía y las corrientes en las Rías Baixas hacen que estas actúen a modo de embudo para el plancton, concentrando las poblaciones y la producción del fitoplancton, base de la cadena alimentaria marina.

¿Como es el tráfico de corrientes en la ría de Vigo?

La circulación del agua en las Rías está controlada principalmente por el viento que sopla en la plataforma costera. El agua de las Rías es casi toda oceánica y la circulación natural es positiva y en dos capas. Es decir, el agua entra por el fondo y sale por la superficie. La mayor parte del agua que ingresa en la Ría de Vigo lo hace a través de la boca sur, y sale por la boca norte.

Cuando el viento sopla de componente norte esta circulación se intensifica y estimula el afloramiento, que fertiliza las Rías gracias a la entrada de agua profunda, fría y rica en nutrientes. Esto es típico de primavera y verano. Por el contrario, con vientos del sur, la circulación puede incluso invertirse, con el agua superficial hundiéndose y saliendo por el fondo de la Ría. Esto ocurre generalmente en otoño e invierno.

Bateas en la Ría de Vigo. Autor: Jorge Hernández Urcera.

¿Cómo afecta esto a la flora y fauna marina y a los distintos usos de la ría?

La productividad del plancton debido al afloramiento permite que se desarrollen de forma natural los organismos filtradores que dependen precisamente del plancton para alimentarse y que viven en la costa rocosa o en el fondo, como los moluscos bivalvos (mejillones, vieiras, almejas, navajas). Sin esta riqueza no podrían mantenerse las poblaciones de otros organismos de interés económico como pulpos, sepias, peces, y cangrejos como la centolla, el buey de mar y la nécora.

El hombre ha utilizado estas virtudes naturales para desarrollar intensivamente el cultivo de mejillones a mediados del siglo XX, aprovechando que el régimen de corrientes y la productividad de las Rías permite instalar bateas y obtener altos rendimientos con bajos costes de instalación y explotación.

La ría de Vigo no sería la misma sin las islas Cíes. ¿Cómo afectan a la ría y a la ciudad de Vigo?

Vigo de noche. Fuente: galiciaunica.es

La Ría de Vigo está protegida del oleaje del Atlántico gracias a las Cíes, de modo similar a lo que sucede con las Óns en la Ría de Pontevedra.

Esta defensa natural hace que la Ría de Vigo sea más amable para la navegación, favoreciendo el asentamento de instalaciones portuarias, la actividad pesquera, el tráfico de personas e intercambios comerciales.

En consecuencia podemos decir que el desarrollo y las características actuales de la ciudad de Vigo deben mucho a la dinámica oceanográfica y a la geografía tan particular de esta Ría.

Referencias:

  • LA RÍA DE VIGO. Una aproximación integral al ecosistema marino de la Ría de Vigo. González-Garcés A. y col. (Eds.) Instituto de Estudios Vigueses, 414 pp. (2008). Disponible en IEV.
  • Vidal Romaní J.R. Discurso de ingreso en la Real Academia Galega de Ciencias (2015). Disponible en RAGC.

Paretic syndrome in gulls

Credits: SGB

Gaviota, gaviota, vals del equilibrio
Cadencia increíble, llamada en el hombro
Gaviota, gaviota, blancura de lirio
Aire y bailarina, gaviota de asombro
¿A dónde te marchas, canción de la brisa
Tan rápida, tan detenida?

La gaviota (Silvio Rodríguez. «Unicornio», 1982)

I live in Vigo. On a ninth floor. Close to the sea. On the rooftop of my neighbors, nex to a chimney, a pair of yellow-legged gulls raises their chicks every spring. I had never watched it. It’s a touching and curious spectacle.

Seagulls. Almost no one will tell you anything good about them. They soil your car, mug your son’s sandwich on the beach, scour for food in garbage bins, wake you up squawking over the weekend…I did not value their presence either: they’re there every day.

Yellow-legged gull (Larus michahellis) in Cíes Islands. Credits: Gerardo Fdez. Carrera

You don’t appreciate what you have until you lose it. Last year we noticed for the first time in my house that something was missing. The habitual fuss of gulls vanished although the usual couple didn’t miss their rendezvous.

In July I found a dead seagull in the street, at my door. A Colombian visitor in our laboratory asked me surprised by the dead seagulls in Vigo.

On June 26, 2019, the Galician Society of Ornithology (SOG) published a press release warning of the collapse in the populations of yellow-legged gulls.

The Cies islands no longer host the largest colony in Europe after a 78% decrease between 2006-2015 (from 16,035 to 3,520 couples…and in 1996 there were 19,000).

Yellow-legged gull in América beach (Nigrán). Credits: Santi Fraga.

Their decline is generalized in the National Park of the Atlantic Islands, located in the southern Rías Baixas (Cíes, Óns and Sálvora Is.) but also further north, in the Costa da Morte (Sisargas Is.).

In Vigo the calls to remove nests from the rooftops have also been greatly reduced, suggesting a significant decrease in the city.

Many will say: «there were too many.» Right. But how far do their populations should fall to be alarmed and take action?

Seagulls have descended globally in Europe. For example, herring gulls (Larus argentatus) -previously considered a pest- are now included in the UK’s red list of conservation concern.

According to the SGO there must be several causes behind the situation in Galicia: the recent closure of landfills, less food through fishing discards…but there’s something else. I literally quote the SGO:

[…] SGO’s expert ornithologists have for many years detected a large number of seagulls in their nesting areas that at the time of reproduction seem to be affected by some type of poisoning that in a few days, or even just a few hours, weakens them and culminating in full paralysis until death […]
Often, seagulls affected by this syndrome die on the coast, in ports and on beaches commonly used by citizens, and even on the streets.

Less and less seagulls in Galicia («Cada vez menos gaivotas en Galicia». Álvaro Barros, SGO, 2019)

Last year I spoke with Alberto Velando (Animal Ecology Group, University of Vigo), who’s been studying seabirds in the area for many years and explained to me that these deaths have been going on for a decade. For more information, he told me to contact Salvador García Barcelona (IEO Málaga).

Days later I sent him an email and what Salva answered left me stunned:

[…] I’ve been collecting gulls with paralysis syndrome on the coast of Malaga since 2006. I retrieve them at home and then release them with PVC rings to keep track of them in the future.

I don’t know what the cause is, I communicated it several times to the local authorities in case it was convenient to do some kind of analysis. But they answered me that the seagulls were not precisely a priority because they weren’t protected.

So for a few years I freeze all the bodies that I collect and those that end up dying at home in case anyone ever wants to look for the cause of that syndrome. There will be almost two hundred frozen birds of various species, and they keep coming, but not in the form of mass deaths but rather as a trickle.

Lesser black-backed gull (Larus fuscus) with the paretic syndrome. Credits: SGB.

[…] Since 2006 I’ve collected about 500 seagulls by myself, most of them released alive after keeping them at home for a couple of weeks ingesting whey and fish. Fortunately there are other people in the province who collaborate in the collection and care of these gulls, mostly yellow-legged and lesser black-backed ones.

Some are even veterinarians and offer the full potential of their clinics for their care. Our ability to continue collecting gulls is very high since a few months ago we managed to centralize their collection in several veterinary clinics and two canine residences.

They also give us notices from the cleaning services of some beaches and some patrols of the local police of Málaga. And once they reach us in the points we have (mainly to the Protective Society of Animals and Plants of Málaga) they remain in captivity for a few days, are ringed with PVC and released somewhere near predictable food sources, such as the fishing port.

If some gull dies, they keep the bodies and freeze them and then do the autopsies. From post-mortem exams we get a lot of information about the birds (sex, stomach content, molt…). The pity is that there’s no way to carry out analyses to know the cause of these poisonings as there’s no funding or specific projects in progress.

What are the causes of this syndrome? The only work I’ve found in the Iberian Peninsula on the causes of this syndrome was published in 2014 at the University of Lisbon: the doctoral thesis of Susana Patrícia Veloso Soares: «PARETIC SYNDROME IN GULLS (LARIDAE) IN THE SOUTH OF PORTUGAL». The author studied 148 seagulls received at a wildlife rehabilitation center in Algarve (RIAS) between 2009-2012.

The most common symptoms were muscular weakness, wing-drop, ataxia, diarrhoea (cloaca distended), depressed mental status and poor general condition (feathers soiled, thin and dehydrated specimens). Only half of these survived but the analyses failed to reveal the possible causes for this syndrome.

In her work Susana examined, indeed, a lot of them: aspergillosis, salmonellosis, sarcocystosis, botulism, metal poisoning (lead, copper, mercury), pesticides, lack of vitamin B1 (thiamine) and…microalgal toxins.

Harmful algae can seriously intoxicate all kinds of marine fauna through the bioaccumulation of toxins in the food chain (or by other ways). In this blog I’ve cited examples of that in several regions of the world (1,2,3,4,5), but in the Iberian Peninsula there are hardly any confirmed cases of fatal poisoning by biotoxins in seabirds.

Lucía Soliño (IPMA) told me two of them. First, the death of several dozen pelagic seabirds on the coast of Catalonia in 2007 (mainly Mediterranean shearwater, Puffinus yelkouan) associated with amnesic toxins (domoic acid) produced by diatoms of the genus Pseudo-nitzschia.

And secondly, the death of fish and several specimens of waterfowl (common coots and black-headed gulls, among others) in the Doñana National Park (Huelva) in 2004, in this case by microcystins produced by cyanobacteria (Microcystis aeruginosa).

Cory’s shearwater (Calonectrys borealis), one of the species studied by Soliño et al. (2019). Credits: Niclas Ahlberg. Source: niclasahlberg.se

Last year Soliño et al. also published a study on the presence of amnesic toxins (domoic acid) in pelagic seabirds of the Canary and Balearic Islands, detecting these toxins in almost half of the analyzed individuals.

The birds showed no symptoms of intoxication, but this study demonstrates a chronic exposure to domoic acid, worrying due to the possible increase in HAB’s of the genus Pseudo-nitzschia, associated with global warming.

A few years ago, the Parque Nacional das Illas Atlánticas sent us samples of four seagulls with paralysis syndrome from Cíes. But the biotoxin results were negative for the compounds studied (PSP and ASP toxins).

Other possible causes. In northern Europe (Baltic Sea) Balk et al. (2009) associated deaths with symptoms of paralysis in water and land birds in recent years with a deficiency of vitamin B1 (thiamine). But the conclusions of that study were then questioned.

In 1964, residues of various chlorinated hydrocarbon insecticides were discovered in terns and spatulas, dying or already dead, on the island of Texel (​​Wadden Sea, The Netherlands). The symptoms -tremors and convulsions- were compatible with poisoning, probably due to neurotoxic substances.

Fishermen cleaning fish in Essaouira (Morocco). Credits: F. Rodríguez

The usual suspects of gull paralysis syndrome, based on what’s been reported in other European countries, are the botulinum toxins. Although, as we shall see, in the case of the Iberian Peninsula, the suspect is far from being «behind bars».

Avian botulism is usually due to forms of botulinum toxin C / D, distinct to those that affect people by consuming, e.g., tinned food in poor condition.

It affects waterfowl all around the world. Its impact in Europe is greater in the north (Denmark, Sweden, Holland), but also in the United Kingdom and France.

Clostridium botulinum. Source: fineartamerica

It can harm birds in lakes, marshes and public parks that feed on invertebrates (crustaceans, mollusks) that concentrate these toxins.
In fact, avian botulism was first registered in the US in 1910 as «western duck sickness«.

Clostridium botulinum spores are present in terrestrial and aquatic soils, as well as in decomposing organic matter that gulls scavenge in landfills.

These places favor the development of the bacillus and the birds themselves can transport spores from other areas (in their feathers and excrements), setting the basis for further intoxications.

Botulism produces weakness and sagging: individuals cannot fly or barely walk. The potency of these toxins produces fast death by suffocation, drowning (because they can’t hold their heads out of the water), or even if they survive for a while, they eventually perish from starvation or thirst.

Very sad and worrying. These symptoms reminiscent of botulism are those exhibited by the affected seagulls in Portugal and Spain (Andalusia and Galicia).

Celia Sánchez Sánchez, who was a veterinarian at the Wildlife Recovery Center of El Acebuche (Doñana), quotes that a few years ago registered spastic paralysis in herons and some gulls. They named it the syndrome «of His Highness«: the individuals remained rigid, like cardboard, gradually weakening until they died from starvation.

They also frequently received seagulls with paralysis syndrome. It happened not only in the coastal provinces, so one of their hypotheses was the intoxication at landfills. However, the diagnoses through histopathological studies did not elicit the causes of these symptoms.

Although botulism has already been cited in local media such as La Voz de Galicia («Avian botulism, origin of the descent of the seagulls, 20-VIII-2019»), the tests performed in the «Parque das Illas Atlánticas» have been negative.

The only certainty is that there are hardly any studies and much less conclusive evidence to establish the agent (or agents) involved in the syndrome of paresis/paralysis in the Iberian Peninsula.

If they were another animal with greater sympathy it would be easier. That’s why public and private initiatives (from natural parks, research organizations, associations and individuals such as Salvador García [I recommend his twitter @salvagaviotas]) are so valuable for rehabilitating birds, collecting data and biological material for further research on the reasons of this syndrome.

Common guillemot. Credits: blogdeaves

This summer I attended a talk by Pablo Pereira Sánchez, in the visitor center of the National Park das Illas Atlánticas. He mentioned that Galician ornithologists have a hole in the heart in the shape of a guillemot.

During his talk (which fascinated me), I learned that species change their distribution areas for complex reasons (natural and/or anthropogenic ones). It’s not always in our hands to prevent them from leaving, nor is it that new ones arrive.

But it’s indeed our duty to put into action the resources to conserve and showcase a natural heritage that we must protect from our activities and impact on the climate and ecosystems.

Acknowledgments: for the information, review of the text and pictures to Salvador García Barcelona, ​​Lucía Soliño Alonso, Celia Sánchez Sánchez, Pablo Pereira Sánchez, Alberto Velando Rodríguez, Pilar Riobó Agulla, Santiago Fraga Rivas and Gerardo Fernández Carrera. Thank you very much everyone for your comments and collaboration, which contributed so much to elaborate the final version of this post.

References:

  • Balk L. et al. Wild birds of declining European species are dying from a thyamine deficiency syndrome. PNAS 101:12001-12006 (2009).
  • Gutiérrez R. et al. Toxic algae in the Western Mediterranean: a new threat for the critically endangered Balearic Shearwater Puffinus mauretanicus. Waterbird Society Meeting (2007). DOI:10.13140/RG.2.2.22752.12807
  • Koeman J.H. et al. Residues of chlorinated hydrocarbon insecticides in the North Sea environment. Helgol. wiss. Meeresunters. 17:375-380 (1968).
  • López-Rodas V. et al. Mass wildlife mortality due to cyanobacteria in the Doñana National Park, Spain. Veterinary Record 162:317-318 (2008).
  • Ortiz N.E. & Smith G.R. Landfill sites, botulism and gulls. Epidemiol. Infect. 112:385-391 (1994).
  • Rocke T.E. & Barker I. Proposed link between paralytic syndrome and thiamine deficiency in Swedish gulls not substantiated. PNAS 107: E14 (2010).
  • Sociedade Galega de Ornitoloxía. Cada vez menos gaivotas en Galicia. Enlace web: SGO.
  • Soliño L. et al. Are pelagic seabirds exposed to amnesic shellfish poisoning toxins? Harmful Algae 84:172-180 (2019).
  • Veloso Soares S.P. Paretic syndrome in gulls (Laridae) in the South of Portugal. Universidade de Lisboa, 180 pp. (2014).
  • Web sources: Birds of Conservation Concern 4. & In defense of seagulls: they’re smart and they co-parent, 50/50 all the way (NY Times, 23-VIII-2019).

El síndrome de parálisis en gaviotas

Autor de la imagen de portada: SGB.

Gaviota, gaviota, vals del equilibrio
Cadencia increíble, llamada en el hombro
Gaviota, gaviota, blancura de lirio
Aire y bailarina, gaviota de asombro
¿A dónde te marchas, canción de la brisa
Tan rápida, tan detenida?

La gaviota (Silvio Rodríguez. «Unicornio», 1982)

Vivo en Vigo. En un noveno. Cerca del mar. En el tejado de los vecinos, aprovechando una chimenea, una pareja de gaviotas cría a sus polluelos cada primavera. Nunca lo había visto. Es un espectáculo entrañable y curioso.

Gaviotas. Casi nadie te dirá algo bueno de ellas. Manchan tu coche, roban el bocata de tu hijo en la playa, revuelven la basura, te despiertan graznando el fin de semana. Yo tampoco valoraba su presencia: cada día están ahí.

Gaviotas patiamarillas (Larus michahellis) en Cíes. Autor: Gerardo Fernández Carrera.

No aprecias lo que tienes hasta que lo pierdes. El año pasado notamos por primera vez en mi casa que faltaba algo. Se esfumó el alboroto habitual de gaviotas aunque la pareja de siempre no faltó a su cita.

En julio encontré una gaviota muerta en la calle, frente al portal de mi casa. Un visitante colombiano en nuestro laboratorio me preguntó extrañado por las gaviotas muertas en Vigo.

El 26 de junio de 2019 la Sociedad Gallega de Ornitología (SOG) publicó una nota de prensa alertando del derrumbe en las poblaciones de gaviota patiamarilla.

Las Cíes ya no albergan la mayor colonia de Europa tras una disminución del 78 % entre 2006-2015 (de 16.035 a 3.520 parejas…y en 1996 había 19.000).

Gaviota patiamarilla en playa América (Nigrán). Autor: Santi Fraga.

El descenso es generalizado en las Rías Baixas (Cíes, Óns y Sálvora) pero también en el norte, en A Costa da Morte (Sisargas).

En Vigo los avisos para retirar nidos de los tejados también se han reducido mucho lo cual sugiere una disminución importante en la ciudad.

Muchos dirán: «había demasiadas«. De acuerdo. Pero ¿hasta dónde tienen que caer sus poblaciones para alarmarse y tomar medidas?

Las gaviotas han descendido globalmente en Europa. Por dar un ejemplo la gaviota argéntea (Larus argentatus) -antes considerada una peste- ahora está incluida en la lista roja del Reino Unido.

Según la SGO deben haber varias causas detrás de la situación en Galicia: la clausura reciente de vertederos, menos alimento en forma de descartes de pesca...pero hay algo más. Cito literalmente a la SGO:

[…] os ornitólogos expertos en aves mariñas da SGO levan anos detectando unha gran mortandade de gaivotas nas súas zonas de nidificación […] Así, nas últimas tempadas nas colonias de Cíes, Ons, Sálvora e Sisargas detectáronse moitas aves adultas que en plena época de reprodución parecen verse afectadas por algún tipo de intoxicación que en poucos días, ou incluso tan só nunhas poucas horas, vainas debilitando ata que finalmente paraliza por completo os seus corpos e morren […]
Moitas veces, gaivotas afectadas por esta especie de síndrome paralizante morren na costa, nos portos e nas praias usadas habitualmente polos cidadáns, e mesmo nas rúas […].

«Cada vez menos gaivotas en Galicia» (SGO, 2019. Autor: Álvaro Barros)

El año pasado hablé con Alberto Velando (Grupo de Ecología Animal, Universidad de Vigo), quien lleva muchos años estudiando aves marinas en la zona y me explicó que estas mortandades ocurren desde hace una década. Para ampliar información me comentó que contactase con Salvador García Barcelona (IEO Málaga).

Días después le envié un email y lo que Salva me respondió me dejó atónito:

[…] llevo desde 2006 recogiendo gaviotas con síndrome de parálisis en la costa de Málaga. Las recupero en casa y luego las libero con anillas de PVC para poder seguirles la pista en el futuro. No sé cuál es la causa, lo comuniqué varias veces a las autoridades locales por si convenía hacer algún tipo de análisis pero me vinieron a decir que las gaviotas no eran precisamente una prioridad por no tener algún grado de protección.

Así que desde hace unos años congelo todos los cadáveres que recojo y las que acaban muriendo en casa por si alguna vez alguien quiere buscar la causa de ese síndrome. Habrá casi dos centenares de aves congeladas de varias especies, y siguen llegando, pero no en forma de mortandades masivas sino más bien a modo de goteo.

Gaviotas sombrías (Larus fuscus) afectadas por el síndrome de parálisis. Autor: SGB.

[…] Desde 2006 he recogido unas 500 gaviotas yo solo, la mayoría las he liberado con vida tras mantenerlas en casa un par de semanas a base de suero y pescado. Afortunadamente hay otras personas en la provincia que colaboran en la recogida y cuidado de estas gaviotas, mayoritariamente patiamarillas y sombrías.

Algunas incluso son veterinarias y ofrecen todo el potencial de sus clínicas para su cuidado. Nuestra capacidad para continuar recogiendo gaviotas es muy alta ya que hace unos meses conseguimos centralizar la recogida de gaviotas en varias clínicas veterinarias y dos residencias caninas.  

También nos dan avisos desde los servicios de limpieza de algunas playas y algunas patrullas de la policía local de Málaga. Y una vez nos llegan a los recintos de que disponemos (principalmente a la Sociedad Protectora de Animales y Plantas de Málaga) se mantienen en cautividad unos días, se anillan con PVC y se liberan en algún lugar próximo a fuentes de alimento predecibles, como un puerto pesquero.

Si alguna muere me guardan los cadáveres y los congelo para posteriormente hacer las necropsias. De los exámenes post mortem obtenemos mucha información de las aves (sexo, contenido estomacal, muda…), pero la pena es que no hay manera de conseguir hacer análisis que sirvan para saber la causa de esas intoxicaciones porque no hay financiación ni proyectos específicos en curso.

¿Cuáles son las causas de este síndrome? En 2014 se publicó en la Universidad de Lisboa el único trabajo que he encontrado en la Península Ibérica sobre las causas de este síndrome: la tesis doctoral de Susana Patrícia Veloso Soares: «PARETIC SYNDROME IN GULLS (LARIDAE) IN THE SOUTH OF PORTUGAL». Su autora estudió 148 gaviotas recibidas en un centro de rehabilitación de fauna salvaje en Algarve (RIAS) entre 2009-2012.

Los síntomas más comunes fueron parálisis parcial, cloaca flácida, comportamiento deprimido y mal estado general de los individuos (deshidratados y consumidos). Sólo sobrevivieron la mitad pero los análisis no consiguieron revelar al responsable del síndrome.

Y mira que examinó posibilidades: aspergilosis, salmonelosis, sarcocistosis, botulismo, intoxicación por metales (plomo, cobre, mercurio), pesticidas, falta de vitamina B1 (tiamina) y…toxinas de microalgas.

El fitoplancton productor de estas sustancias puede intoxicar gravemente a toda clase de fauna marina a través de la bioacumulación de toxinas en la cadena alimentaria (u otros motivos). En este blog he citado ejemplos de ello en varias regiones del mundo (1,2,3,4,5), pero en la Península Ibérica apenas existen casos confirmados de intoxicaciones fatales por biotoxinas en aves marinas.

Lucía Soliño (IPMA) me comentó dos de ellos. En primer lugar la muerte de varias decenas de aves marinas pelágicas en la costa de Cataluña en 2007 (principalmente pardela mediterránea, Puffinus yelkouan) asociada con toxinas amnésicas (ácido domoico) producidas por diatomeas del género Pseudo-nitzschia.

Y en segundo lugar la muerte de peces y varios ejemplares de aves acuáticas (fochas comunes y gaviotas reidoras, entre otras) en el Parque Nacional de Doñana (Huelva) en 2004, en este caso por microcistinas producidas por cianobacterias (Microcystis aeruginosa).

Pardela cenicienta (Calonectrys borealis), una de las especies estudiadas por Soliño y col. (2019). Autor: Niclas Ahlberg. Fuente: niclasahlberg.se

El año pasado Soliño y col. publicaron además un estudio sobre la presencia de toxinas amnésicas (ácido domoico) en aves marinas pelágicas de Canarias y Baleares, detectando dichas toxinas en casi la mitad de los individuos analizados.

Las aves no mostraban síntomas de intoxicación, pero dicho estudio demuestra una exposición crónica al ácido domoico, preocupante por el posible incremento de las proliferaciones de diatomeas nocivas del género Pseudo-nitzschia, asociado con el cambio climático.

Hace varios años el Parque Nacional das Illas Atlánticas nos envió al IEO muestras de cuatro gaviotas con síndrome de parálisis en Cíes. Pero los resultados de biotoxinas fueron negativos para los compuestos que se estudiaron (toxinas paralizantes y amnésicas).

Otras posibles causas. Un estudio en el norte de Europa (Mar Báltico) asoció las muertes con síntomas de parálisis en aves acuáticas y terrestres de los últimos años con una deficiencia de vitamina B1 (tiamina). Pero las conclusiones de dicho estudio fueron luego puestas en entredicho.

En 1964 se descubrieron residuos de varios insecticidas de hidrocarburos clorados en charranes y espátulas, agonizantes o ya muertas, en la isla de Texel (Mar de Wadden, Países Bajos). Los síntomas -temblores y convulsiones- eran compatibles con envenenamiento, probablemente por sustancias neurotóxicas.

Pescadores limpiando pescado en Essaouira (Marruecos). Autor: F. Rodríguez

Las sospechosas habituales del síndrome de parálisis en gaviotas, en base a lo que sucede en otros países europeos, son las toxinas botulínicas. Aunque como veremos, en el caso de la Península Ibérica el sospechoso dista mucho de estar «entre rejas».

El botulismo aviar suele deberse a formas de toxina botulínica C/D, distintas a las que afectan a las personas por consumir, por ejemplo, conservas en mal estado.

Afecta a aves acuáticas de todo el mundo. Su impacto en Europa es mayor en el norte (Dinamarca, Suecia, Holanda), aunque también en Reino Unido y Francia.

Clostridium botulinum. Fuente: fineartamerica

Puede perjudicar a aves en lagos, marismas y parques públicos que se alimentan de invertebrados (crustáceos, moluscos) que concentran dichas toxinas.

De hecho el botulismo aviar se registró por primera vez en EEUU en 1910 como «western duck sickness«.

Las esporas de Clostridium botulinum están presentes en suelos terrestres y acuáticos, así como en la materia orgánica en descomposición que carroñean las gaviotas en los vertederos.

Dichos lugares favorecen el desarrollo del bacilo y son las mismas aves las que pueden transportar las esporas de otras zonas (en sus plumas y excrementos), sembrando las bases para desarrollar la intoxicación.

El botulismo produce debilidad y flacidez: los individuos no pueden volar ni apenas andar. La potencia de estas toxinas ocasiona que mueran rápidamente por asfixia, ahogamiento (porque no pueden sostener la cabeza fuera del agua), o aunque sobrevivan un tiempo perecen finalmente de hambre y sed.

Muy triste y preocupante. Estos síntomas que recuerdan al botulismo son los que exhiben las gaviotas afectadas en Andalucía, Portugal y Galicia.

Celia Sánchez Sánchez, que era veterinaria del Centro de Recuperación de Fauna Silvestre de El Acebuche (Doñana), cita que observaban hace unos años parálisis espásticas en garza real y alguna gaviota. Le llamaban el síndrome «de su excelencia»: los individuos se quedaban rígidos, como de cartón, perdiendo fuerzas hasta morir de inanición.

También recibían con frecuencia gaviotas con parálisis flácida. No se daba solo en las provincias de costa así que una de sus hipótesis era que se intoxicaran en los vertederos. Sin embargo los diagnósticos mediante estudios histopatológicos no arrojaron resultados que permitiesen conocer las causas de aquellos síntomas.

A pesar de que la hipótesis del botulismo ya se ha citado en medios locales como La Voz de Galicia («El botulismo aviar, origen del descenso de las gaviotas, 20-VIII-2019«), las pruebas realizadas en el Parque das Illas Atlánticas han resultado negativas.

Lo único cierto es que apenas hay estudios y mucho menos evidencias concluyentes que permitan establecer el agente (o agentes) implicados en el síndrome de paresis/parálisis en la Península Ibérica.

Si fuese otro animal con mayores simpatías lo tendría más fácil. Por eso mismo iniciativas públicas y privadas (de parques naturales, organismos de investigación, asociaciones y particulares como Salvador García [les recomiendo su twitter @salvagaviotas]) son tan valiosas para rehabilitar aves, recabar datos y material biológico para proyectos de estudio sobre los motivos de este síndrome.

Arao común. Fuente: blogdeaves

Este verano asistí a una charla de Pablo Pereira Sánchez, en el centro de visitantes del Parque Nacional das Illas Atlánticas, y mencionó que en los ornitólogos gallegos hay un hueco en el corazón con forma de arao.

Durante su charla (que me fascinó), aprendí que las especies cambian sus áreas de distribución por motivos complejos (naturales y/o antropogénicos). No siempre está en nuestra mano evitar que se vayan, como tampoco lo está que lleguen otras nuevas.

Pero que no sea por no haber puesto los medios necesarios para conservar y poner en valor un patrimonio natural que debemos proteger de nuestras actividades e influencia sobre el clima y los ecosistemas.

Agradecimientos: por la información, revisión del texto e imágenes a Salvador García Barcelona, Lucía Soliño Alonso, Celia Sánchez Sánchez, Pablo Pereira Sánchez, Alberto Velando Rodríguez, Pilar Riobó Agulla, Santiago Fraga Rivas y Gerardo Fernández Carrera. Muchas gracias a todos por vuestros comentarios y colaboración, que han hecho que la versión final de esta entrada sea mucho más completa e interesante.

Referencias:

  • Balk L. y col. Wild birds of declining European species are dying from a thyamine deficiency syndrome. PNAS 101:12001-12006 (2009).
  • Gutiérrez R. y col. Toxic algae in the Western Mediterranean: a new threat for the critically endangered Balearic Shearwater Puffinus mauretanicus. Waterbird Society Meeting (2007). DOI:10.13140/RG.2.2.22752.12807
  • Koeman J.H. & col. Residues of chlorinated hydrocarbon insecticides in the North Sea environment. Helgol. wiss. Meeresunters. 17:375-380 (1968).
  • López-Rodas V. & col. Mass wildlife mortality due to cyanobacteria in the Doñana National Park, Spain. Veterinary Record 162:317-318 (2008).
  • Ortiz N.E. & Smith G.R. Landfill sites, botulism and gulls. Epidemiol. Infect. 112:385-391 (1994).
  • Rocke T.E. & Barker I. Proposed link between paralytic syndrome and thiamine deficiency in Swedish gulls not substantiated. PNAS 107: E14 (2010).
  • Sociedade Galega de Ornitoloxía. Cada vez menos gaivotas en Galicia. Enlace web: SGO.
  • Soliño L. y col. Are pelagic seabirds exposed to amnesic shellfish poisoning toxins? Harmful Algae 84:172-180 (2019).
  • Veloso Soares S.P. Paretic syndrome in gulls (Laridae) in the South of Portugal. Universidade de Lisboa, 180 pp. (2014).
  • Fuentes web: Birds of Conservation Concern 4. & In defense of seagulls: they’re smart and they co-parent, 50/50 all the way (NY Times, 23-VIII-2019).

Fuego y cenizas

Incendio en New South Wales (Australia, 2019). Autor: Orbital Horizon/Copernicus Sentinel Data/Gallo Images/Getty Images. Fuente: vox.com

A día de hoy siguen activos los incendios que desde septiembre devastan enormes áreas del sureste de Australia.

Más de 60.000 km2 (2/3 de la extensión de Portugal) es lo que se ha quemado en estos meses con un balance de 28 fallecidos y cientos de miles de personas desplazadas.

Wallabie en New South Wales aprovechando las zanahorias caídas del cielo. Fuente: dailymail.co.uk

En cuanto a la fauna salvaje se estiman en cientos de millones los animales muertos bajo el fuego, mientras que otros serán sacrificados por motivos de seguridad. Sí, han leído bien: camellos, unos 10.000).

La situación es tal que se ha creado la «Operación Rock Wallaby» consistente en arrojar miles de kilos de patatas y zanahorias desde helicópteros para que las colonias de estos marsupiales puedan sobrevivir tras la catástrofe.

Aunque no haya estudios todavía sobre estos incendios, el caso de 2019 ilustra las consecuencias de condiciones meteorológicas extremas (prolongadas sequías y elevadas temperaturas), cada vez más frecuentes debido al cambio climático.

Lo que sí sabemos es que las grandes sequías en Australia están asociadas con un fenómeno similar a lo que sucede en el Pacífico con «El Niño», y que en el Índico se denomina «Dipolo del Océano Índico (DOI)».

Consiste en una oscilación periódica de la temperatura superficial del Índico. Su relación con las sequías en Autralia se demostró en 2009, a partir de una serie temporal de 120 años.

Fase positiva del Dipolo del Océano Índico. Fuente: bom.gov.au

El DOI posee 3 fases: neutra, positiva y negativa. Durante la fase positiva la temperatura en el Índico occidental es más elevada, justo lo contrario que en la zona oriental.

En ella se intensifica el afloramiento costero y desciende la temperatura superficial del Índico, gracias al aumento de los alisios que transportan agua superficial desde Oceanía hacia África.

La intensidad del DOI suele ser máxima entre agosto y octubre. Sus efectos pueden prolongarse hasta diciembre para luego desaparecer con la llegada del monzón.

Pues bien. En septiembre de 2019 ya se constató que el DOI iba a ser especialmente intenso por lo que era de esperar una intensa sequía en Indonesia, Singapur y Australia.

Dipole Mode Index. Es el índice normalizado del DOI, donde se puede observar la intensa fase positiva de 2019. Fuente: Dr. Saji N. Hameed (http://enformtk.u-aizu.ac.jp)

Así pues, las grandes sequías en Australia (como las sufridas en las últimas dos décadas, desde 1995) están relacionadas con esta oscilación de temperatura en el Índico.

Si a ello le sumamos el aumento de temperatura debido al cambio climático tenemos el cóctel perfecto para la propagación de incendios.

A pesar del período seco que atraviesa Australia desde 1995 –conocido como «Big Dry»– la zona afectada por los incendios destacaba a nivel mundial por el crecimiento de su vegetación en las últimas décadas. Y no lo digo yo, lo reconocía el informe del IPCC titulado «Climate Change and Land» (2019):

Globally, greening trends (trends of increased photosynthetic activity in vegetation) have increased over the last 2–3 decades by 22–33%, particularly over China, India, many parts of Europe, central North America, southeast Brazil and southeast Australia.

IPCC (2019)
Volcanes en las Aleutianas y Alaska. La nube corresponde a la erupción del Kasatochi en 2008. Fuente: Fig. 1 de Langmann y col. (2010).

Para terminar con mejor sabor de boca despediré esta entrada con el vídeo de un koala rescatado de los incendios.

Pero antes querría contarles que los incendios en tierra pueden afectar a la vida marina. ¿CÓMO? pues, por ejemplo, fertilizando el océano.

Las cenizas de los incendios o de las erupciones volcánicas, a través de la erosión, la escorrentía de los ríos o la deposición atmosférica, aportan minerales y nutrientes esenciales para el crecimiento del fitoplancton tales como el hierro.

El efecto del polvo del desierto como fertilizante en el mar es bien conocido, pero no fue hasta la década de los 90′ cuando empezó a plantearse también que las cenizas volcánicas podrían ser relevantes para el ciclo del hierro y la productividad primaria en el océano.

Este campo de estudio es tan reciente que la primera evidencia de la relación causal entre una erupción y un bloom de microalgas se estableció en 2008 en el Pacífico NE tras el estallido del Kasatochi (un volcán situado en la islas Aleutianas, en el cinturón de fuego del Pacífico).

El Pacífico NE es una zona de baja productividad durante todo el año debido a la escasez de nutrientes en la capa iluminada del océano como el hierro.

Diferencia entre la media mensual de clorofila en 2008 respecto a 2002-2007, desde abril (A) a octubre (G). Fuente: Fig. 3 de Langmann y col. (2010).

De hecho Martin & Fitzwater escogieron esta región para confirmar la hipótesis de la limitación por hierro del fitoplancton en 1988, posible vía además para contrarrestar el cambio climático gracias al aumento de la fotosíntesis y la absorción de CO2 en el océano. Fascinante idea abandonada en la actualidad.

Pues bien, tras la erupción del Kasatochi a comienzos de agosto se observó un crecimiento anómalo de fitoplancton de forma casi inmediata y hasta el mes de octubre.

El área de crecimiento detectada mediante satélite coincidió con el desplazamiento y la deposición atmosférica de cenizas volcánicas del Kasatochi.

Pero además de la erupción contribuyeron también las condiciones oceanográficas favorables. Sin ellas no habría sucedido el bloom.

Porque en verano la capa de mezcla superficial se reduce a 20-40 metros, aumentando la estabilidad y el impacto de la fertilización claves ambas para la proliferación del fitoplancton durante semanas y semanas…

Respecto al efecto de las cenizas de los incendios, existe un antecedente preocupante para lo que está sucediendo ahora mismo en Australia.

En 1997 se observó una mortalidad masiva de arrecifes de coral en las islas Mentawai frente a Sumatra (Indonesia) tras una marea roja de fitoplancton. Dicho suceso mereció un artículo en Science (Abram y col. 2003).

Los autores de dicho trabajo identificaron como causa principal de la catástrofe la hipoxia asociada con la fase final de la marea roja y la descomposición de la materia orgánica producida durante ella.

Islas Mentawai (Indonesia). Fuente: everessencenutrition

Esta relación causa-efecto se apoya también en testimonios locales describiendo que los arrecifes y los peces comenzaron a morir cuando el mar se tiñó de rojo (nasa.gov).

La marea roja fue inmensa: cubrió los 400 kilómetros de extensión del archipiélago Mentawai y los daños que produjo fueron tan graves que perecieron la práctica totalidad de arrecifes y peces en la región.

Desgraciadamente nadie identificó la especie responsable. Pero no es descartable que la marea roja fuese también tóxica o ictiotóxica dados los efectos sobre el ecosistema (puede que fuesen dinoflagelados, rafidofíceas, quien sabe…).

¿Y cuál fue el motivo de aquella marea roja letal? Coincidió con un período de afloramiento, que favorece la proliferación de fitoplancton, y 1997 coincidió con valores positivos muy elevados para el índice del DOI, lo cual intensifica el afloramiento costero en la costa de Sumatra.

Oscilación del DOI durante los últimos 150 años. Fuente: CSIRO, a través de smh.com.au

El estudio de registros fósiles de arrecifes de hasta 7.000 años de antigüedad en la región no reveló alteraciones del crecimiento compatibles con episodios pasados de mortalidades masivas.

Y la reconstrucción prehistórica del índice DOI en la región reveló valores también elevados en épocas pasadas…

Así que la mortalidad de arrecifes en 1997 fue excepcional. Algo más tuvo que ocurrir aquel año…ya se lo imaginarán.

En 1997 sucedieron los peores incendios en el sureste de Asia desde que existen registros históricos especialmente en las islas de Sumatra y Borneo. Sólo en Sumatra se quemaron 15.000 km2 y unas condiciones anómalas de vientos alisios del este desplazaron las nubes de ceniza hacia las islas Mentawai, entre septiembre-diciembre de 1997.

A) extensión de los arrecifes muertos en Mentawai. B) anomalía superficial de temperatura mostrando el enfriamiento asociado con el afloramiento. C) Nube de humo asociada con los incendios.

El aporte de nutrientes y de hierro por las cenizas de los incendios (unido a las condiciones de afloramiento favorables al crecimiento del fitoplancton), se calcula que habría sido más que suficiente para iniciar y mantener la gigantesca, excepcional y mortífera marea roja.

Este siniestro es una llamada de atención sobre las graves consecuencias que pueden ocasionar los incendios forestales en el océano si las condiciones ambientales son también propicias.

Afortunadamente no parece haber sido el caso de Australia.

Los arrecifes ya están suficientemente amenazados por el aumento de temperatura como para echar más leña al fuego, nunca mejor dicho.

Peces muertos en el río MacLeay (New South Wales). Autor: L Newberry. Fuente: The Guardian.

El tiempo dirá si se observan efectos similares en las zonas costeras y de océano abierto afectadas por las cenizas de los incendios de 2019-2020.

A estas alturas no hay noticias de ningún bloom de fitoplancton y cabe pensar que no sucederá nada parecido a lo de Mentawai.

Lo que sí ha saltado a la prensa es la muerte de centenares de miles de peces en aguas continentales del estado de New South Wales por falta de oxígeno en ríos y lagos cargados de cenizas y fango (The Guardian, 17-I-2020).

Y ahora sí, aquí tienen a un koala con mucha suerte. Me encanta cómo le intenta tranquilizar la rescatadora tras meterlo al transportín.

Uno de esos vídeos que deja esperanza aunque también sabor agridulce en medio del naufragio.

Referencias:

  • Abram N.J. y col. Coral reef death during the 1997 Indian Ocean Dipole linked to Indonesian wildfires. Science 301:952-955 (2003).
  • Bixby R.J. y col. Fire effects on aquatic ecosystems: an assessment of the current state of the science. Freshwater Science 34:1340-1350 (2015).
  • Duggen S. y col. The role of airborne volcanic ash for the surface ocean biogeochemical iron-cycle: a review. Biogeosciences 7:827-844 (2010).
  • Langmann B. y col. Volcanic ash as fertiliser for the surface ocean. Atmos. Chem. Phys. 10:3891-3899 (2010).
  • Martin J. H. & Fitzwater S. E. Iron deficiency limits phytoplankton growth in the north-east Pacific subarctic. Nature 331: 341–343 (1988).
  • Shukla P.R. y col. Technical Summary. In: Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems, 74 pp. (2019). Disponible en: IPCC.
  • Ummenhoffer C.C. y col. What causes southeast Autralia’s worst droughts? Geophys. Res. Lett. 36. L04706 (2019).

Las Coloradas

Jess Glynne («I’ll be there»). Autora: Avigail Collins. Fuente: whowhatwear.co.uk

Jess Glynne es una artista británica de inmenso éxito comercial a la que desconocía por completo hasta hace unas semanas.

Jess Glynne en «I’ll be there» (2018). Fuente: kozziimag.com

Mientras desayunaba en una cafetería los televisores del local emitían vídeos musicales a los que no prestaba casi atención. Pero en esas llegó «I’ll be there» y levanté la mirada del café.

Y no fue por su estribillo pegadizo sino por la aparición de una laguna rosa hasta el horizonte!!

Jess aparecía en la orilla, cerca de un coche sobre un camino de tierra. Todo en el vídeo posee colores y una luminosidad irreal: la laguna rosa, su traje azul de látex, la tierra blanca. Pero no hay ningún truco.

A medida que el vídeo avanza vemos a Jess cabalgando con unas charras y luego en un cenote. Con estas pistas todo apuntaba a que la laguna debía estar en México. Mi yo bloguero batió palmas de contento con este ovillo caído del cielo y me lancé a tirar del hilo y desenredarlo…

Varias webs tratan sobre el vídeo desde el punto de vista artístico y técnico. En ellas describen las circunstancias del rodaje citando efectivamente que la laguna se encuentra en el estado de Yucatán (México), a dos horas en coche de Valladolid. Su nombre: el lago Rosa, en Las Coloradas (Río Lagartos). Luego encontré cantidad de webs turísticas promocionando excursiones diarias desde la Riviera Maya.

A 28 de diciembre de 2019 este vídeo acumula más de 82 millones de visitas. Aquí pueden sumar la suya y descubrir por si mismos lo que tanto me interesó…

El Lago Rosa forma parte del Parque Natural Ría Lagartos, un estero con lagunas hipersalinas en el extremo noreste de la península de Yucatán. Dicho parque representa un refugio para aves migratorias como flamencos, con una flora y fauna únicas de dichos ecosistemas, cocodrilos incluidos.

Flamencos en Las Coloradas. Fuente: civitatis.

Los principales recursos de la pequeña población de Las Coloradas son la explotación industrial de las salinas y la pesca.

El clima en la región se caracteriza por una estación lluviosa (desde finales de junio a octubre), fría/tormentosa (octubre a noviembre) y calurosa/seca (marzo a junio).

Justo en esta época es cuando podemos observar las lagunas rosas tal como las grabaron en «I’ll be there«.

Vamos al color del agua. La salinidad de las lagunas oscila entre 35 (típica del océano) hasta más de 150. Su fitoplancton está dominado por clorofíceas (Dunaliella), criptofíceas (Rhodomonas), cianobacterias y arqueas halófilas (clase Haloarchaea, antes Halobacteria, como p.ej. Halobacterium salinarum). Las arqueas son procariotas pero no son bacterias y poseen su propio reino en el árbol de la vida.

Las responsables del color rosado son principalmente las haloarqueas y Dunaliella salina, que acumulan pigmentos como α-bacterioruberina/bacteriorodopsina y zeaxantina/β-caroteno (entre otros carotenoides), respectivamente.

Estructura 3D de bacteriorodopsina, con 6 hélices y una molécula de retinal. Fuente: proteopedia.org

La bacteriorodopsina cumple en las arqueas el mismo papel que la clorofila y bacterioclorofila en las microalgas y bacterias fotosintéticas: capturar energía lumínica para transformarla en energía química que permita la síntesis de ATP y de moléculas orgánicas.

Curiosamente la bacteriorodopsina es una proteína transmembranal con un cromóforo (la parte de la molécula que absorbe la luz) de tipo retinal.

Es similar a las rodopsinas de vertebrados como las que se encuentran en los bastones, células fotorreceptoras de nuestros ojos (que permiten ver con poca luz), junto a los conos (que poseen otras opsinas responsables de la visión en color).

En cuanto a los carotenoides, tanto la α-bacterioruberina en arqueas como la zeaxantina y el β-caroteno en Dunaliella funcionan como fotoprotectoras y antioxidantes en el aparato fotosintético frente al exceso de luz y radiación UV.

En el zooplancton de lagunas hipersalinas como las de Yucatán domina Artemia salina, un crustáceo que se alimenta de microalgas y al que ingieren luego los flamencos (junto al propio fitoplancton y comunidades microbianas del sedimento), acumulando así los pigmentos responsables del color rosado de su plumaje.

Para terminar…la otra protagonista en Las Coloradas: Dunaliella salina. Seguramente una de las especies de mayor éxito para producción masiva gracias a su capacidad para soportar salinidades intolerables para otros microorganismos.

Dunaliella salina (Microscopio electrónico de barrido, coloreada). Autor: S. Gschmeissner. Fuente: pixels

El interés de su cultivo radica en la capacidad de acumular β-caroteno (hasta un 14% de peso seco), un carotenoide de gran interés por sus aplicaciones en biotecnología, la industria alimentaria y farmacéutica.

En un artículo de 2007 García y col. aislaron en Las Coloradas cepas de dos especies –D. salina y D. viridis– para estudiar sus rangos fisiológicos y producción de carotenoides.

Entre D. salina y D. viridis hay una diferencia: sólo la primera acumula β-caroteno, lo cual no quita que D. viridis se utilice como alimento en acuicultura.

Ambas especies fueron capaces de soportar temperaturas de hasta 38ºC !!. De hecho, a esa temperatura tan loca el contenido de carotenoides fue máximo en D. salina.

En cuanto a la salinidad, ambas especies toleraron salinidades de 10-35% (10 veces superiores a la del océano) y el crecimiento máximo en D. salina se observó con 10% de NaCl (y 22ºC de temperatura). Disuelvan dos cucharaditas de sal en medio vaso de agua y prueben un poquito. En eso tan indescriptible retoza feliz D. salina cual cochina en el fango !!

Colonias de Dunaliella atacamensis sobre telarañas (A,C,D) y ampliadas al microscopio óptico (B). La flecha roja (en D) señala una colonia en una gota de agua. Fuente: Fig.1 de Azúa-Bustos y col. (2010).

Y es que a Dunaliella no hay muchas microalgas que puedan superarla en lo de vivir en ambientes extremos…

Porque existe otra especie, D. atacamensis, que es subaérea!! La descubrieron en las telarañas de una cueva en el desierto de Atacama (Chile) en 2010 (Azúa-Bustos y col.).

La cueva se abría hacia el sur al océano Pacífico, en la cordillera costera a 100 km de Iquique. Y en la penumbra de su entrada encontraron que D. atacamensis aprovechaba la condensación de la brisa marina para formar colonias sobre las telarañas de la pared.

Referencias:

  • Azúa-Bustos A. y col. A novel subaerial Dunaliella species growing on cave spiderwebs in the Atacama Desert. Extremophiles 14:443-452 (2010).
  • García F. y col. Physiological characterization of Dunaliella sp. (Chlorophyta, Volvocales) from Yucatan, Mexico. Biores. Technol. 98:1359-1365 (2007).
  • Oren A. The ecology of Dunaliella in high-salt environments. J. Biol. Res.-Thess. 21:23 (2014).
  • Torrentera L. & Dodson S.I. Ecology of the brine shrimp Artemia in the Yucatan, Mexico, Salterns. J. Plankton Res. 26:617-624 (2004).

La banda amarilla del Everest

Imagen de portada: La cumbre del Everest [Fuente: Pinterest].

Alfred Wegener presentó en 1912 su hipótesis sobre la deriva de los continentes, décadas antes de comprender los mecanismos que la regían y de que se enunciase la teoría de la tectónica de placas.

Epicentros de terremotos. Autor: NASA. Fuente: denali.gfsc.nasa

Las zonas de colisión entre placas son «puntos calientes» de actividad sísmica y a lo largo de ellas se distribuyen los epicentros de los seísmos más importantes registrados en el planeta.

El choque entre placas es responsable también de las simas oceánicas más profundas y del levantamiento de cordilleras como la americana (desde Norteamérica hasta los Andes), los Alpes, el Atlas y el Himalaya.

Esta última formación surgió tras la colisión entre la placa India y la Euroasiática hace 55 millones de años.

La placa India llegó desde el sur, separándose de la africana y antártica, a medida que el lecho del antiguo mar de Tetis se hundía bajo la corteza continental.

Placas tectónicas mayores. Fuente: USGS

La colisión de placas dejó tras de sí el actual océano Índico levantando de paso la cordillera más elevada del mundo. Pero el mar de Tetis no desapareció sin dejar rastro.

Porque el Himalaya surgió precisamente por la elevación de su lecho. Las rocas más densas de la corteza oceánica se hundieron en los límites entre placas pero aquellas más ligeras, cargadas de sedimentos y fósiles marinos, se elevaron.

Sobre ellas actuaron presiones enormes que las transformaron en rocas metamórficas en distinto grado (debido al calor por la presión y el engrosamiento de la corteza). Así se formó el Himalaya…

Para ilustrarlo mejor vamos a utilizar el Everest (Qomolangma en tibetano o Sagarmatha en nepalí).

Los minerales que integran su base soportaron mayor presión y temperatura por lo que se fundieron eliminando cualquier resto de fósiles marinos. Se trata de rocas metamórficas como esquistos, gneis y granito.

Sin embargo, en niveles superiores (desde unos 6.900 metros de altitud y hasta la cumbre del Everest) se conservaron fósiles de hasta 400 millones de antigüedad. Depósitos marinos que hoy contemplan el mundo desde su mismo techo. Del lecho al techo, si me permiten el chiste malo.

Principales formaciones rocosas del Everest. YB es la banda amarilla (Yellow Band). Fuente: volcanocafe y earthsciences.

En una cota por encima de 8.000 metros, se encuentra la banda amarilla del Everest. En 2005 un grupo de investigadores japoneses publicaron un estudio sobre la geología de su cumbre y de la banda amarilla.

Aprovecharon que uno de los coautores había coronado el Everest y recogido preciosas muestras hasta sólo 6 metros de la cima (y no en ella porque se encontraba cubierta de hielo).

La disposición de estratos en la banda amarilla sugiere que los sedimentos calizos que la formaron se depositaron en una plataforma continental bastante inclinada. Su grosor es de 172 metros.

La banda amarilla está formada por arenisca sedimentaria de fondos marinos someros, que se transformó en distintas rocas metamórficas: mármol, filita (con moscovita y biotita), y semi-esquistos.

Debido al metamorfismo la banda amarilla no conserva apenas fósiles, pero a pesar de ello se aciertan a distinguir rastros de crinoideos, ostrácodos, braquiópodos y trilobites.

Clases de microbialitos según su entramado interno. Fuente: Riding (2011).

Sobre la banda amarilla se encuentra el último estrato: caliza prácticamente inalterada con fósiles de ostrácodos, trilobites y crinoideos en un lecho sedimentario de unos 60 metros de grosor, formado por trombolitos. ¿Hein? ¿trombo-qué?

Traducción de trombolito: sedimentos atrapados en un biofilm de cianobacterias. Sí, han leído bien. La cumbre del Everest, el techo del mundo, alberga estructuras originadas por cianobacterias marinas.

Los trombolitos son un tipo de microbialito: depósitos organo-sedimentarios, generalmente de carbonato cálcico.

Estromatolitos (Shark Bay, Australia). Fuente: lifeder.com

Quizás les suenen otras estructuras relacionadas, los estromatolitos.

Ambas se diferencian en que los estromatolitos tienen estructuras laminadas en su interior mientras que los trombolitos son irregulares, grumosos.

Los estromatolitos son los fósiles más antiguos del mundo, las primeras evidencias de vida sobre La Tierra (3500 millones de años).

Trombolitos fósiles en Flower’s Cove (Terranova, Canadá). Fuente: tripadvisor.

Su abundancia y diversidad se redujeron enormemente desde los últimos 1000 m.a. y hoy en día para contemplarlos «vivos» hay que subirse a un avión con destino a Australia o Bahamas.

Los trombolitos aparecen más tarde en el registro fósil (desde hace 1200 m.a.), y además de los que coronan el Everest podemos admirar restos fósiles a nivel del mar en lugares como Terranova (Canadá) o Almería (España).

Los trombolitos «vivos» son escasos hoy en día y se encuentran en lagos salobres de Australia y en Columbia Británica (Canadá).

¿Cómo se forman los trombolitos?

Para empezar, las cianobacterias no son organismos que fabriquen estructuras calcáreas de manera obligatoria (como los cocolitofóridos, p.ej.).

Provocan la precipitación de carbonatos al absorber CO2 durante la fotosíntesis, y el resultado final depende de que las condiciones ambientales sean favorables (alto estado de saturación del carbonato en el agua), así como de las tasas de precipitación, sedimentos depositados y la comunidad microbiana del biofilm.

Formación de cristales de carbonato cálcico en cianobacterias filamentosas. Fuente: Riding (2011).

La calcificación en cianobacterias es extracelular.

Los cristales de carbonato se forman en la vaina mucilaginosa que protege a las células debido a la absorción activa de bicarbonato (HCO3).

Este se transforma intracelularmente en CO2, liberando hidroxilos (OH) al medio.

Dicho proceso aumenta el pH alrededor de las células induciendo la precipitación de carbonato cálcico (tal como muestra la figura anterior).

Scytonema. Fuente: conncoll.edu

La aparición de trombolitos en el registro fósil coincide con una caída significativa en los niveles de CO2 hace 1200 m.a. y el consiguiente desarrollo de mecanismos de concentración de CO2 en cianobacterias, responsables del proceso de absorción activa de bicarbonato.

¿Qué cianobacterias los forman?

En los trombolitos modernos encontramos cianobacterias filamentosas como Scytonema.

Y entre los fósiles destacan Angusticellularia, Botomaella y Girvanella.

Volviendo al Everest para terminar…

(a-d) microfotografías de rocas en la cima del Everest. (e-f) en la banda amarilla. Fuente: Sakai y col. (2005).

Para ilustrar los fósiles marinos de la cumbre y el metamorfismo en la banda amarilla, lo mejor es una imagen de las muestras recogidas por Mr. Sawada ¡¡el intrépido investigador que se ganó con creces la firma como coautor de Sakai y col. (2005)!!

En ella pueden observar restos de crinoideos (C), trilobites (T), ostrácodos (O) y pellets fecales (P), en rocas de la cima (a-d).

Y en contraste las muestras de la banda amarilla (e-f), alteradas por el metamorfismo (e: mosaico de calcita; f: cuarzo-moscovita).

Referencias:

-Riding R. Calcified cyanobacteria. Encyclopedia of Geobiology. Encyclopedia of Earth Science Series, Springer. pp. 211-223 (2011).

-Riding R. Microbialites, Stromatolites and Thrombolites. Encyclopedia of Geobiology. Encyclopedia of Earth Science Series, Springer. pp. 635-654 (2011).

-Sakai H. y col. Geology of the summit limestone of Mount Qomolangma (Everest) and cooling history of the Yellow Band under the Qomolangma detachment. The Island Arc 14:297-310 (2005).

Hace 66 millones de años

Imagen de portada: fósiles de ammonites (Speetoniceras sp.). [Autor: Daderot (Wikimedia)].

«Gee, I wish we had one of them doomsday machines…»

Dr. Strangelove (1964).

Leyendo artículos científicos uno se encuentra a veces expresiones y palabras sin traducción directa del inglés. Una de ellas es Strangelove ocean, en referencia a la mítica película «Dr. Strangelove» (¿Teléfono rojo? viajamos hacia Moscú), de Stanley Kubrick (1964).

Peter Sellers caracterizado como el Dr. Strangelove en esta fabulosa sátira antibelicista. La cita que escogí para el comienzo de la entrada me parece desternillante. Aquí tienen la escena para entenderla (min 3:33).

El Dr. Strangelove es un científico que trabajó para los nazis y luego como director de las investigaciones y desarrollo de armamentos de E.E.U.U. Él es quien confirma la posibilidad de que la U.R.S.S. posea el «artefacto definitivo» («doomsday machine»), una bomba nuclear que arrasaría la vida sobre La Tierra.

Dicha escena ocurre durante el gabinete de crisis reunido en el Pentágono.

Pero una catástrofe similar también podría llegar del espacio y de hecho originó la última extinción masiva en La Tierra. Hace unos 66 millones de años el impacto del asteroide de Chicxulub (Yucatán, México) provocó lo que se conoce como un invierno nuclear: oscuridad prolongada.

Si por algo es famoso aquel cataclismo es porque finiquitó a los dinosaurios. Una extinción en masa, aunque selectiva, al final del Cretácico, que acabó con el 70% de las especies sobre el planeta. Ello incluye a los ammonites y al nanoplancton calcáreo responsable de los depósitos de carbonato cálcico (creta) que dieron nombre a dicho período.

Los restos geológicos indican tsunamis, incendios y terremotos devastadores, pero las causas que llevaron a la extinción masiva de la vida en tierra y mar son menos evidentes. Una explicación propuesta en los años 80′ fue la del colapso de la fotosíntesis en el océano: Strangelove ocean (océano muerto).

Los motivos: el bloqueo de la luz solar tras el cataclismo impidió la fotosíntesis en el océano por las cenizas y gases emitidos a la atmósfera. Sin mencionar la destrucción temporal de la capa de ozono, calentamiento global, lluvia ácida y brusca acidificación del océano.

El cráter de Chicxulub tiene 200 km de diámetro. Fuente: ptcy.com.mx

El indicio: la caída del gradiente de δ¹³C característico entre las conchitas de foraminíferos planctónicos (que habitan en la capa superior del océano) y bentónicos (en el fondo).

Dicho gradiente se mantiene por efecto de la fotosíntesis de las microalgas y refleja también la eficiencia de la bomba biológica de carbono (es decir: el carbono orgánico exportado desde la superficie al fondo del océano). Por tanto su caída se interpretó como el colapso de la fotosíntesis.

Para entender esto del gradiente vamos a explicar tres cosas, por este orden: 1) qué es el δ¹³C, 2) qué efecto que tiene sobre él la fotosíntesis y 3) qué indica el δ¹³C de las conchitas de los foraminíferos.

  1. δ¹³C es la diferencia entre los isótopos ¹³C y ¹²C. Su abundancia relativa es 98,89% para el ¹²C y 1,10% para el ¹³C. El resto es ¹4C (radiactivo y minoritario). Si una muestra está enriquecida en ¹²C su δ¹³C será, en consecuencia, menor. Aquí tienen la fórmula: δ¹³C=[(¹³C-¹²C)muestra/ (¹³C-¹²C)estándar]x1000‰
  2. Las microalgas cuando incorporan CO2 en la fotosíntesis discriminan a favor del isótopo ligero ¹²C, retirándolo así del agua y enriqueciendo a esta en ¹³C. Resultado: el agua superficial tiene δ¹³C más altos en comparación a las aguas profundas. Además, la remineralización de la materia orgánica procedente del fitoplancton (carbono orgánico exportado) libera nuevamente el ¹²C al agua disminuyendo el δ¹³C profundo.
  3. El δ¹³C en las conchas de los foraminíferos refleja el δ¹³C de las aguas en las que habitan.

Estas tres cuestiones nos ayudan a entender el gradiente de δ¹³C entre especies planctónicas y bentónicas de foraminíferos. En un océano vivo, el δ¹³C de las conchas planctónicas es superior a las bentónicas debido a la producción primaria y a la exportación de la materia orgánica al fondo.

Tras el impacto en el Yucatán, el gradiente de δ¹³C entre las conchas planctónicas y bentónicas se redujo drásticamente debido exclusivamente a la disminución del δ¹³C en las planctónicas. Este fue el indicio en el que se basó la hipótesis del Strangelove ocean (océano muerto: sin fotosíntesis).

Sin embargo, los foraminíferos bentónicos (a diferencia de los planctónicos), no sufrieron extinciones. Y esto no cuadra con un Strangelove ocean dado que su supervivencia depende estrechamente de la materia orgánica que cae desde la superficie: del fitoplancton.

Imagen SEM de un cocolito perteneciente a microalgas calcáreas del período Cretácico (origen: Folkestone Chalk). Fuente: age.fotostock

Alegret y col. (2012) propusieron otra hipótesis: la brusca acidificación (y no la oscuridad, que habría durado 1-2 años), fue el motivo de la extinción masiva de la vida en el océano, afectando al nanoplancton calcáreo y al resto del ecosistema en cascada.

La reducción del gradiente de δ¹³C entre foraminíferos planctónicos y bentónicos indicaría una reducción moderada y regional de la materia orgánica exportada (bomba biológica menos eficaz), pero no de la producción primaria que se habría recuperado rápidamente.

De lo contrario la catástrofe para la vida habría sido aún mayor y los foraminíferos bentónicos se habrían extinguido masivamente.

¿Y cómo afecta al δ¹³C el hecho de que la bomba biológica sea menos eficaz? Si la materia orgánica se remineraliza en aguas superficiales (y no se exporta tanto al fondo) el ¹²C se libera más en dicha zona y se reduce el gradiente de δ¹³C entre foraminíferos planctónicos y bentónicos.

La propia Laia Alegret explicó con lujo de detalles el tema de la acidificación al final del Cretácico y sus trabajos sobre foraminíferos en una entrevista reciente en Ciencia.es (Eventos climáticos y de extinción a través de los microfósiles).

Laia Alegret es paleontóloga y profesora titular en el departamento de Ciencias de La Tierra (Universidad de Zaragoza). Fuente: Ciencia.es

La oscuridad de aquel invierno nuclear habría durado 1-2 años, a lo sumo. Y la acidificación del océano afectó solo a la capa superficial con extinciones catastróficas y rápidas tras el impacto del asteroide.

La desaparición asociada del nanoplancton calcáreo facilitó que otros grupos de microalgas, como los dinoflagelados, aprovechasen las condiciones eutróficas del nuevo océano para proliferar.

Los efectos sobre la diversidad de las comunidades marinas se prolongaron en el tiempo cientos de miles de años, a diferencia de la extinción masiva e inmediata.

El desequilibrio ecológico y la pérdida de diversidad en el plancton habría disminuido la eficacia de la bomba biológica, aunque con grandes diferencias a nivel local en los océanos.

A esta segunda hipótesis se la denominó luego océano heterogéneo: reducción regional de la bomba biológica.

Una tercera hipótesis es la del oceáno vivo: recuperación global de la productividad primaria y reducción global de la bomba biológica como explicación de la disminución del gradiente de δ¹³C.

Todo esto sigue siendo objeto de estudio y de debate. En 2019 Henehan y col. publicaron los resultados de un modelo y datos experimentales que darían la razón a un escenario intermedio: reducción global de la productividad primaria y de la bomba biológica.

Según estos autores la hipótesis del océano vivo no bastaría por sí sola para explicar los resultados obtenidos a partir de los fósiles de foraminíferos.

Además de una intensa remineralización de la materia orgánica en superficie sería también necesaria una reducción global del 50% en la productividad primaria para explicar la evolución de los gradientes de δ¹³C y de pH estimados en aquel océano que renacía de sus cenizas nunca mejor dicho tras el invierno nuclear.

Referencias:

  • Alegret A. y col. End-Cretaceous marine mass extinction not caused by productivity collapse. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109:728–732 (2012).
  • Henehan M.J. y col. Rapid ocean acidification and protracted Earth system recovery followed the end-Cretaceous Chicxulub impact. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 116:22500-22504 (2019).
  • Vellekoop J. y col. Ecological response to collapse of the biological pump following the mass extinction at the Cretaceous-Paleogene boundary. Biogeosciences Discuss. doi:10.5194/bg-2016-275 (2016).

Nadando de noche

Imagen de portada: moon and sea [Autor: George Desipris. Fuente: pexels].

Nightswimming, remembering that night.

«Nightswimming». REM (Automatic for the people, 1992).

Las microalgas no duermen. De noche nadan y continúan con su ciclo de vida gracias a la energía acumulada durante el día. Sin luz no hay fotosíntesis pero en las horas nocturnas se dedican a asuntos tan importantes como dividirse. Sin embargo, hay una especie de microalga que sí «duerme» por la noche y se despereza al levantar el día.

Les propongo una cosa: pinchen sobre el vídeo y sigan leyendo (si quieren, claro). Es un bonito hilo musical para la historia de hoy.

En 1985, en una laguna intermareal en la isla de Jogashima (Japón) se documentó un curioso fenómeno: unas microalgas que proliferaban durante el día, en marea alta, a lo largo de la primavera y el verano.

A aquellas células, dinoflagelados para más señas, las identificaron como Goniodoma pseudogoniaulax. Para empezar estaba mal escrito (siendo japoneses tienen disculpa). El nombre correcto, o eso creían ellos, era Goniodoma pseudogonyaulax.

Isla de Jogashima. Autor: S. Chakrabarty. Fuente: Flickr.

Pero el género tampoco estaba actualizado porque ya se había transferido en 1983 al género Alexandrium. Quitando este detalle taxonómico había otro asunto si cabe más importante. El comportamiento de aquel dinoflagelado no era nada habitual.

Sus células vegetativas, móviles, flageladas y cubiertas por tecas de celulosa, se dirigían al fondo al atardecer y muchas se desprendían allí de sus flagelos y placas. Se quedaban quietecitas y se transformaban en quistes temporales.

Luego, a lo largo de la madrugada, algunos quistes se dividían. Y en las horas previas al amanecer se desperezaban liberando células flageladas que se dispersaban en el agua de la laguna. Con la llegada de un nuevo atardecer estas se dirigían al fondo para repetir la fase bentónica.

Ilustración original de A. hiranoi. Fuente: Kita & Fukuyo (1988).

Su aspecto no encajaba del todo con Alexandrium pseudogonyaulax y sumando evidencias se concluyó en 1988 que se trataba de una nueva especie, Alexandrium hiranoi.

En la descripción original sus autores señalaron que también se había encontrado en la Laguna de Óbidos, en Portugal (Kita & Fukuyo 1988).

Justo antes de darle el nombre que aún tiene en la actualidad, otro grupo japonés descubrió que las células de A. hiranoi producían una nueva toxina que designaron Goniodomina A (GDA), parecida a las pectenotoxinas.

La descubrieron buscando sustancias biológicamente activas y se interesaron en ella porque poseía propiedades antifúngicas.

Goniodomina A. Estructura original publicada por Murakami y col. (1988).

Sin embargo, la GDA también tiene efectos indeseados: es tóxica para la fauna marina y se ha relacionado con muertes de invertebrados y peces (p.ej. en el estuario del Misissipi y la costa de Florida), durante las proliferaciones de otra especie de Alexandrium productora de GDA: A. monilatum.

Recientemente se ha descubierto que Alexandrium pseudogonyaulax (la especie prima-hermana de A. hiranoi) aislado en la laguna de Bizerte (Túnez) también produce GDA. Estas tres especies (A. hiranoi, A. monilatum y A. pseudogonyaulax) sólo parecen producir Goniodominas: ni rastro de otras biotoxinas.

Nunca se han registrado intoxicaciones en humanos por Goniodominas y se desconoce si el consumo de marisco contaminado con ellas (GDA ó GDB, variante descubierta en 2016) supone un riesgo para la salud. Ni siquiera se encuentran entre las biotoxinas reguladas por la Unión Europea.

A día de hoy no plantean ningún riesgo porque las especies que las producen no son abundantes. Pero vigilar su presencia como precaución ante cambios en esta situación en el futuro no deja de ser recomendable. Y desde el año pasado ya existe un método de LC-MS para su detección y cuantificación (Krock y col. 2018).

A. hiranoi. Fuente: sci.hokudai.ac.jp

Mientras, las células de A. hiranoi siguen ajenas a todas estas preocupaciones humanas. Ellas continúan con su curioso ciclo de vida, alternando una fase planctónica y bentónica entre el día y la noche. Yéndose al fondo para soñar como quistes temporales y despertándose al alba para nadar, colocándose bien sus flagelos cada mañana…

Referencias:

  • Espiña B. y col. Cytotoxicity of goniodomin A and B in non contractile cells. Toxicol. Lett. 250–251:10–20 (2016).
  • Kita T. y col. Life history and ecology of Goniodoma pseudogoniaulax (Pyrrophyta) in a rockpool. Bull. Mar. Sci. 37:643-651 (1985).
  • Kita T. & Fukuyo Y. Description of the gonyaulacoid dinoflagellate Alexandrium hiranoi sp. nov. inhabiting tidepools on Japanese Pacific coast. Bull. Plankton Soc. Jpn. 35:1–7 (1988).
  • Krock B. y col. Development of a LC-MS/MS method for the quantification of goniodomins A and B and its application to Alexandrium pseudogonyaulax strains and plankton field samples of Danish coastal waters. Toxicon 155:51-60 (2018).
  • Murakami M. y col. Goniodomin A, a novel polyether macrolide from the dinoflagellate Goniodoma pseudogoniaulax. Tetrahedron Lett. 29:1149–1152 (1988).
  • Zmerli Triki H. y col. First report of goniodomin A production by the dinoflagellate Alexandrium pseudogonyaulax developing in southern Mediterranean (Bizerte Lagoon, Tunisia). Toxicon 111:91–99 (2016).