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El mar del ámbar

El libro de H. Jahren (Ed. Paidós, 2016). Fuente: Planetadelibros

El permafrost es una capa de suelo o de roca de profundidad variable donde la temperatura ha estado por debajo de 0ºC ininterrumpidamente durante miles de años (AMS).

Existe en latitudes altas de ambos hemisferios (América del Norte, Eurasia, Antártida y los Andes) y es famoso por las consecuencias de su deshielo a causa del calentamiento global >>aumento de la erosión y deslizamientos del terreno, alteración de ecosistemas y liberación de gases de efecto invernadero (metano y CO2).

En un capítulo de «Lab girl« (traducido como «La memoria secreta de las hojas«), la investigadora Hope Jahren se descubre cubierta de hojas muestreando el permafrost en Nunavut (Canadá).

Allí sólo crecen líquenes: esas hojas son la prueba de inmensos bosques de coníferas que iban más allá del círculo polar Ártico hace más de 40 millones de años (en el Eoceno y Paleoceno, cuando los mares templados se extendían hasta los polos).

 

A partir del ámbar se han descrito numerosas especies y géneros extintos de vegetales y animales, sobre todo insectos. Fuente: Chiapas virtual

La resina fosilizada de aquellas coníferas es también el principal origen de una piedra semipreciosa: el ámbar. Y los depósitos del Báltico se cuentan entre los mayores del mundo…

En el origen del ámbar Báltico podrían estar, según un estudio reciente, coníferas de la familia Sciadopityaceae, de las que sólo queda una especie considerada «fósil viviente»: el pino sombrilla del Japón (Sciadopitys verticillata, endémica de dicho país).

El mar Báltico es el más joven del planeta. Se originó mucho después de la desaparición de aquellos bosques polares, hace menos de 20.000 años, por efecto de la erosión glaciar y la retirada de los hielos.

Su forma y salinidad actuales son aún más recientes —unos 2000 años— según HELCOM (HELsinki COMmision, el organismo responsable de la protección medioambiental del Báltico). Es un ecosistema único, inmaduro por su juventud y sujeto a una enorme presión humana. 9 países le rodean con 85 millones de personas en su área de influencia.

La reducción en la extensión máxima del hielo en el Báltico, comparando la década de los 60′ y los años 2005-09. Fuente: HELCOM (2017)

El agua del Báltico es salobre, con una salinidad media de 6 (por 35 del océano), debido a su estrecha comunicación con el mar del Norte, además de la baja evaporación y el ingente aporte de agua de los ríos, la lluvia y el deshielo. No en vano, los vikingos le llamaban «el lago del este» o «el mar del este».

Su profundidad media es de 57 metros. El estrecho de Kattegat es su conexión al océano, con unos 50 km en su parte más estrecha y una profundidad máxima de apenas 151 m (descendiendo rápidamente a 20-40 m). En comparación, el estrecho de Gibraltar en el Mediterráneo sólo tiene 14 km de ancho pero su profundidad máxima alcanza los 900 m.

Parte de la superficie del Báltico se congela durante el invierno pero en esta región los efectos del calentamiento global avanzan a mayor velocidad que en el promedio del planeta.

En los próximos 100 años se espera que las precipitaciones de nieve se reduzcan hasta en un 75% y que la cobertura máxima de hielo disminuya entre 50-80%, con aumentos del nivel del mar especialmente en la zona sur del Báltico.

HELCOM se creó en 1974 en Helsinki, para contrarrestar el deterioro medioambiental del Báltico.

HELCOM publicó en 2010 un informe integral del estado ecológico del Báltico y en 2017 otro sobre el progreso de las medidas para mejorar la salud de sus ecosistemas.

A la vista de ambos informes queda mucho por hacer: el impacto acumulado de las actividades humanas es enorme y solo se libra la parte central de su cuenca norte, el Golfo de Bothnia.

En 2010, la mayoría de las zonas costeras poseían concentraciones de nutrientes y clorofila demasiado elevadas. Esto se llama eutrofización y es uno de los problemas más serios del Báltico, junto a la contaminación por la industria y el tráfico marítimo, la sobrepesca y la degradación del fondo por arrastreros, construcciones y dragados.

La eutrofización afecta a la inmensa mayoría de aguas, tanto abiertas como costeras, debido al nitrógeno, fósforo y materia orgánica que llega desde los terrenos agrícolas, núcleos urbanos y rurales.

La susceptibilidad del Báltico a la eutrofización se debe a que la renovación de sus aguas es muy lenta como consecuencia de su limitada comunicación con el océano.

Estas gráficas son «malas noticias» para las cianobacterias del Báltico. Fuente: HELCOM (2017)

Muchas regiones del Báltico permanecen en un «círculo vicioso» que favorece las proliferaciones algales, a pesar de que los aportes de nutrientes se han reducido bastante desde los años 80′.

Las condiciones de hipoxia y anoxia en el fondo, debidas a la degradación bacteriana de la materia orgánica y la pobre ventilación de las aguas, favorecen la liberación de fósforo desde los sedimentos, alimentando la proliferación de cianobacterias fijadoras de nitrógeno durante el verano.

Dichas cianobacterias no son perjudiciales en sí mismas: cumplen un papel ecológico importante ya que su habilidad para capturar N2 disuelto permite transformarlo en compuestos asimilables para los niveles tróficos superiores.

El problema es que su crecimiento descontrolado en superficie (>200 μg (peso húmedo)/L) y posterior sedimentación estimulan la actividad microbiana en los sedimentos alimentando el «círculo vicioso». Se calcula que los niveles bajos de oxígeno han dañado y disminuido la fauna bentónica en 1,7 millones de toneladas.

El rectángulo en el sur del Báltico indica la localización del bloom de cianobacterias en la imagen inferior: Fuente: NASA

En el último siglo las condiciones de hipoxia y anoxia se han multiplicado x12 en el Báltico (de 5.000 a 60.000 km2).  Esta situación tiene repercusiones a todos los niveles del ecosistema, ya que empobrece la biodiversidad vegetal y animal favoreciendo el desarrollo de proliferaciones «oportunistas» de cianobacterias filamentosas u otras microalgas.

Aunque su variabilidad interanual es enorme, los blooms masivos de cianobacterias eran un fenómeno esporádico hace un siglo que se ha convertido en habitual durante las últimas décadas.

Bloom de Nodularia en el Báltico (11/VIII/2015). Arriba en el centro hay señalado un barco. Fuente: NASA

Aphanizomenon, Nodularia y Dolichospermum son los principales géneros responsables y aprox. 1/3 de dichas proliferaciones son debidas a una especie tóxica: Nodularia spumigena, sobre todo en las regiones central y sur del Báltico (Aphanizomenon domina en el norte).

Las Nodularinas que produce N. spumigena son compuestos hepatotóxicos y el riesgo sanitario y el desagradable aspecto (espuma, mal olor) que ocasionan sus proliferaciones provocan el cierre cada verano de numerosas playas en el sur del Báltico, concretamente en Polonia.

Pasemos a los dinoflagelados tóxicos…

En 1997 se produjo por primera vez una proliferación de Alexandrium ostenfeldii, que además ocasionó una tremenda bioluminiscencia tal y como observaron los pescadores locales en Åland.

Alexandrium ostenfeldii (teñido con calcoflúor). Autor: René. Fuente: Photomacrophotography.net

En agosto de 2001 una proliferación similar acompañada de bioluminiscencia volvió a suceder en el Golfo de Gdansk (Polonia) y desde entonces las proliferaciones de dicha especie y su bioluminiscencia se registran en el Báltico de modo habitual todos los años.

A. ostenfeldii produce toxinas paralizantes y los experimentos con cultivos demuestran que sus poblaciones en el Báltico están adaptadas a un rango de salinidades de 6-25, distinto al de sus congéneres marinos. De hecho A. ostenfeldii es la única especie de su género en el Báltico y sus proliferaciones las únicas responsables de fenómenos de bioluminiscencia en este mar.

Es más >>> Le Tortorec y col. (2016) confirmaron la presencia del gen luciferasa (lcf) en todos los cultivos de A. ostenfeldii aislados del Báltico y su relación con la producción de bioluminiscencia, planteando la posibilidad de utilizar este bonito fenómeno para detectar la presencia de proliferaciones de A. ostenfeldii !!

Para mejorar la salud del Báltico es importante rehabilitar los hábitats naturales dañados: humedales, poblaciones de macroalgas y fanerógamas, que actúan como filtros naturales del exceso de nutrientes preservando la estabilidad de los ecosistemas del Báltico. Pero esto no es suficiente…

La caza y la pesca han tenido un enorme impacto y modificado sustancialmente el ecosistema original del Báltico. Veamosa lo largo del último siglo dicho ecosistema ha sufrido 3 grandes cambios:

Ecosistema natural del Báltico. Fuente: HELCOM (2010)

El primero de ellos (a comienzos del s.XX), fue el declive de las poblaciones de focas y marsopas por culpa de la caza masiva, lo que provocó como efecto rebote liberar a las poblaciones de bacalao del control de sus predadores naturales.

El segundo cambio vino del incremento de nutrientes y la eutrofización generalizada en el Báltico durante la segunda mitad del s.XX, que aumentó la productividad de sus aguas. A pesar de las consecuencias negativas que discutimos antes, esto disparó las poblaciones de bacalao cuya supervivencia en las fases iniciales del ciclo de vida se vio favorecida por la mayor productividad.

Y por último, el desarrollo de la industria pesquera a gran escala a finales de los 80′, que diezmó al bacalao limitando sus poblaciones a la zona sur del Báltico, y multiplicó a su vez la de una de sus presas: el espadín. Su otra presa favorita, el arenque, ha caído gradualmente desde los años 70′ con una ligera recuperación durante la última década.

Todo ello ilustra los efectos en cascada que tienen los cambios en el ecosistema, que te benefician o perjudican según la posición que ocupes en la cadena trófica. En el caso de la eutrofización, el efecto general ha sido que en las bahías y lagunas costeras las poblaciones de macrófitas han declinado a favor de la dominancia del fitoplancton, incluyendo los blooms mencionados de cianobacterias y proliferaciones ocasionales de macroalgas.

Marsopas del Báltico (Phocoena phocoena). Autor: Solvin Zankl. Fuente: Ascobans

Sin embargo, no todo son malas noticias. Se ha comprobado una recuperación gradual en las poblaciones de mamíferos y aves marinas gracias a que la presión de factores como la caza y la contaminación ha disminuido en las últimas décadas. Asimismo, el esfuerzo pesquero sobre el bacalao se ha reducido a niveles sostenibles acordes al plan de gestión a largo plazo establecido por la UE (Anon. 2007) y se confía en que aumenten los stocks en un futuro próximo.

En cualquier ecosistema los desequilibrios pueden llegar de dos direcciones: los niveles inferiores y superiores de la cadena trófica. Así que la recuperación integral del Báltico que propugnan organizaciones como HELCOM sólo puede conseguirse actuando en ambos niveles. No sólo reduciendo la entrada de nutrientes sino permitiendo que los niveles superiores, focas y marsopas, vuelvan a ocupar la posición que nunca debieron perder…

Referencias:

-Alessandro O. Understanding the spatio-temporal dynamics of demersal fish species in the Baltic Sea. Aqua Introductory Research Essay 2015:1. Department of Aquatic Resources, Swedish University of Agricultural Sciences, Drottningholm Lysekil Öregrund. 29 pp. (2015)
-Anon. Council Regulation (EC) No 1098/2007 of 18 September 2007 establishing a multiannual plan for the cod stocks in the Baltic Sea and the fisheries exploiting those stocks, amending Regulation (EEC) No 2847/93 and repealing Regulation (EC) No 779/97. Official Journal of the European Union, L 248/1, 22.9.2007
-HELCOM. Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003–2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No. 122 (2010)
-HELCOM. Measuring progress for the same targets in the Baltic Sea. 48 pp. (2017)
-Le Tortorec A. y col. Diversity of luciferase sequences and bioluminescence production in Baltic Sea Alexandrium ostenfeldii. Eur. J. Phycol. 51:317-327 (2016)
-Wolfe A.P. y col. A new proposal concerning the botanical origin of Baltic amber. Proc. R. Soc. B. 276:3403–3412 (2009)

 

 

Matar algas tóxicas (y todo lo demás)

A.K. Geim es la única persona
que ha ganado el Nobel y el Ig Nobel.
Fuente: improbable research

Los premios Ig Nobel se conceden a logros científicos que «primero hacen reír y luego pensar»,
aunque a mí me gustaba más su lema original en los 90′: 
«premiar descubrimientos que no pueden ó no deberían ser reproducidos».

En el año 2000 el físico ruso Andre Geim ganó un Ig Nobel por hacer levitar (magneticamente) a una rana. Y en el 2001 publicó otro artículo en el que firmaba con su mascota, un hamster!! al que también hizo flotar en el aire…

Divertido, sí. Pero además de buen humor Andre Geim también tiene el premio Nobel (el de verdad) que ganó en 2010 por sus investigaciones con el grafeno…!!

En los Ig Nobel de este año, celebrados el 18 de septiembre en la Universidad de Harvard, me llamó la atención el premio en la categoría de «salud pública» concedido a varios investigadores por intentar comprender si tener un gato puede perjudicar mentalmente a sus dueños.
El tema me toca de cerca….

C.A.T. Sheldon (mi gato) no firma artículos, todavía…

Uno de esos estudios, publicado en la revista de acceso público Plos One, se titula «Describing the Relationship between Cat Bites and Human Depression Using Data from an Electronic Health Record».

En él seleccionaron a un grupo de personas con depresión y/ó mordiscos:
750 con mordiscos de gatos, 1108 con mordiscos de perros y 117.000 con depresión.

Analizaron estadisticamente los datos y observaron que el 40% de las personas con mordiscos de gatos tenían depresión. Y esto no afecta por igual a ambos sexos: el 85% resultaron ser mujeres.
La conclusión es preocupante: los mordiscos de gatos podrían alertar a los médicos sobre posibles casos de depresión entre sus pacientes, especialmente mujeres. Y terminan así: «while no causative link is known to explain this association, there is growing evidence to suggest that the relationship between cats and human mental illness, such as depression, warrants further investigation». O sea que quieren seguir investigando por qué es más probable que caigas en un pozo de tristeza si tu gatito te mordisquea a menudo…!!

Corramos un tupido velo y vayámonos con las algas a Holanda porque allí se hizo un estudio que merecería ganar un Ig Nobel. Su título es «Termination of a toxic Alexandrium bloom with hydrogen peroxide» y lo publicaron Burson y col. (2014) en la revista Harmful Algae.

 

Ouwerkerkse Kreek (Holanda). Fuente: Nationaal Park Oosterschelde

La historia comenzó en agosto de 2012 cuando apareció un perrito muerto con grandes cantidades de saxitoxina en su cuerpo (una poderosa neurotoxina que provoca parálisis y en casos graves la muerte). ¿Cómo se intoxicó? no se sabe, pero el animal estaba cerca de un arroyo salobre, Ouwerkerkse Kreek.
Se trata de un área recreativa con terrenos agrícolas, conectada por un canal a un estuario en el que hay grandes extensiones de cultivos de mejillones, ostras y berberechos.

Y en el análisis del agua encontraron entre 1 y 2 millones de células por litro del dinoflagelado tóxico Alexandrium ostenfeldiial que pueden ver en este vídeo…
Saltó la alarma y la zona se cerró al público. Justo entonces cayó una lluvia torrencial que amenazaba con desbordar el arroyo e inundar las zonas agrícolas. Había que tomar medidas, y pronto…
En el mapa está marcada la zona de riesgo por culpa de A. ostenfeldii.
El canal estrecho comunica directamente con el estuario y los cultivos
de marisco. Fuente:duikplaats.net

Tenían que decidir entre susto (desaguar el arroyo abriendo el canal y verter el Alexandrium tóxico a los mejillones), ó muerte (eliminar la proliferación tóxica por lo civil ó lo criminal…!!)

No olvidemos que es un problema que hemos creado nosotros mismos.

La escorrentía de los fertilizantes en los campos cultivados puede provocar eutrofización de las aguas costeras y continentales, que a su vez favorecen las proliferaciones (tóxicas ó no) de algas. Reducir el exceso de nutrientes contribuiría a evitar el crecimiento descontrolado de algas.

Y ésa, tal como reconocen Burson y col., sería la buena solución a medio/largo plazo. 

Pero hacía falta algo rápido. Un ejemplo de este tipo de soluciones «relámpago» es el vertido de arcilla para provocar la sedimentación y muerte de las microalgas, tal como hacen en Corea. Sin embargo, las características de este arroyo cerrado y poco profundo no hacían viable esta opción. La cuestión era si podían echar algo mortífero sin dejar residuos tóxicos en el medio ambiente…¿Y qué pasó al final?

La cianobacteria tóxica Planktothrix agardhii.
Su proliferación en un lago holandés fue eliminada
con agua oxigenada. Fuente: biolib.cz

Que se decantaron por el peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), la misma que se usó en un lago holandés y algunos embalses para eliminar cianobacterias tóxicas. El agua oxigenada se libera de forma natural en las células durante la respiración y la fotosíntesis.
Es en cantidades excesivas cuando sus efectos pueden ser letales por la liberación de radicales hidroxilo (OH) que dañan las membranas celulares, proteínas y ácidos nucleicos. 

Las cianobacterias son más sensibles al peróxido de hidrógeno que las células eucariotas. Esto es una ventaja ya que las concentraciones letales para ellas apenas afectan al plancton eucariota.

Pero los dinoflagelados son eucariotas, así que en este caso hicieron una prueba en el laboratorio para calcular la dosis necesaria y luego comprobaron las consecuencias biológicas en un canal cercano al arroyo.
Una vez convencidos de la bondad del método, se decidieron a «limpiar» el arroyo como si de una herida infectada se tratara, eso sí –con una superficie de 12 hectáreas y 425 millones de litros de agua–

Después de conseguir el permiso de las autoridades, anunciar la operación en todos los medios de comunicación y cerrar la zona, cargaron 15.000 litros de agua oxigenada en camiones cisterna hasta una barcaza en el arroyo. Y desde allí los vertieron y estudiaron los efectos.

El espinoso ó espinocho (Gasterosterus aculeatus).
Un pez muy flojo que no aguanta el agua oxigenada.
Fuente: peatom.info

En 48 horas desapareció el 99.8% de las células de Alexandrium del agua…y con él un 94% del fitoplancton, la práctica totalidad del zooplancton y subieron bastante los valores de nitritos y amonio…hecatombe microscópica.

Respecto a los macroinvertebrados y peces, dicen que los resultados no fueron muy graves: entre los daños colaterales contabilizaron 40 peces espinosos muertos, algunos poliquetos, una anguila, y una cantidad indeterminada de crustáceos maltrechos.
Coste total de la operación: 375.000 euros
¿Fin del problema?…rotundamente no.

Porque el ciclo de vida de Alexandrium ostenfeldii, como el de muchos otros dinoflagelados, incluye a los quistes que se refugian en el sedimento y luego germinarán dando lugar a una nueva población. Y además, ni el arroyo está cerrado al mar ni murieron todas las células que había en el agua…

Ouwerkerkse Kreek. Fuente: ad.nl (1/8/2013)
El cartel dice «evitar el contacto con el agua por su mala calidad»

La mejor prueba de que no funciona es la imagen de la derecha, tomada un año después, con un cartel que avisa otra vez de la mala calidad del agua por culpa de Alexandrium ostenfeldii.

Por tanto la guerra química puede ser efectiva de forma inmediata más no erradica el problema.

Por no decir que es una auténtica cafrada medioambiental, matar moscas a cañonazos

Lo peor es que ahora estas decisiones tan poco ecológicas se pueden intentar justificar porque hay un estudio publicado en una revista científica seria. 

 

Referencias:
-Burson A y col. Termination of a toxic Alexandrium bloom with hydrogen peroxide. Harmful Algae 31:125-135 (2014).
-Matthijs HCP y col. Selective suppression of harmful cyanobacteria in an entire lake with hydrogen peroxide. Water Research 46:1460-1472 (2012).