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Pregúntale al pato

En la costa de Oia (Pontevedra)
25 julio 2012. Autor: F. Rodríguez

Los cormoranes son aves marinas del género Phalacrocorax.
El de la imagen tomaba el sol cerca de Baiona y parece un Phalacrocorax carbo (cormorán grande = corvo mariño en gallego), pero agradecería comentarios de los expertos.
A todo esto: visiten Fauna Compacta o Madera de Olmo si quieren ver fotos buenas de cormoranes.

El yacimiento de «Pinecrest Sand» en el golfo de Florida, es una de las zonas más relevantes a nivel mundial por la cantidad y diversidad de moluscos marinos del Plioceno que atesora (3.5-2 millones de años). El interés arqueológico coexiste con unas explotaciones mineras que abastecen de materiales para la construcción local. Y fueron precisamente unas excavaciones en 1989 las que descubrieron un hecho insólito: miles de huesos de Phalacrocorax filyawi, un cormorán extinto hace 2 millones de años !!

La explotación minera dañó bastante los depósitos antes de que se pudieran estudiar sistemáticamente, aún así un grupo de investigación coordinado por el ornitólogo marino Steven Emslie pudo catalogar 5.000 huesos y 137 esqueletos (parciales o completos).

Descubrieron que el apocalipsis «avícola» no fue un hecho aislado: los huesos se superponían en varias capas indicando eventos repetidos a lo largo del tiempo. En total estimaron que apenas analizaron un 10% de los restos del yacimiento, que podría incluir entre 2.550 y 10.000 cormoranes !!

La empresa SMR Aggregates Quarries explota estas
minas al noreste de Sarasota para la construcción.
Los fósiles de cormoranes afloraron en excavaciones
cercanas a las de la imagen.
Fuente: SEGS Field Trip Guidebook 56

El ser humano es curioso y decidieron realizar un estudio tafonómico para descubrir las causas de aquella catástrofe…
¿Y qué diablos significa eso de la tafonomía se preguntarán ustedes? 
Pues integrar informaciones múltiples para entender cómo se formaron los yacimientos fósiles.

Querían reconstruir el escenario del «crimen» y buscar las huellas del asesino entre los restos vegetales y animales de todo tipo, desde el polen a los huesos de cormoranes.
Y lo encontraron, pero esperen que les cuento más cosas…


La acumulación de huesos y carcasas de aves podía sugerir que se trataba de colonias reproductoras. En las colonias lo habitual es que mueran individuos jóvenes, pero en Pinecrest los huesos eran de adultos y el estado de los esqueletos indicaba que murieron a la vez.
Junto a ellos había también una concentración llamativa de huesos de peces y restos de mamíferos marinos, como focas y hasta una ballena…!!

Fósiles de gasterópodos en Pinecrest Sands.
Fuente: SEGS Field Trip Guidebook 56.

Por otra parte, el análisis de los sedimentos, restos vegetales y fauna asociada reveló que aquello era un amasijo de fósiles de distintos ambientes arrastrados y mezclados (quizá) por canales de marea.

Las conclusiones del grupo de Emslie fueron, en primer lugar, que los restos de cormoranes y peces pudieron depositarse en la zona exterior de una barrera de arena costera que se rompió varias veces. Luego habrían sido arrastrados tierra adentro por fenómenos meteorológicos (probables en la región) como un huracán.

Y en segundo lugar, creen que los cormoranes murieron por culpa del dinoflagelado Pyrodinium bahamense.

Verán. En los depósitos sedimentarios de cormoranes encontraron quistes de Lingulodinium polyedrum pero sobre todo de Polysphaeridium zoharyi, que hoy sabemos son quistes del dinoflagelado Pyrodinium bahamense.
Éste último es productor de toxinas paralizantes, un síndrome que causa muertes de fauna marina (incluyendo aves, mamíferos y peces), y también en humanos, por supuesto…

Polysphaeridium zoharyi,
el quiste de Pyrodinium bahamense.
Autora: K. Zonneveld. Fuente: Marum

A nivel mundial los registros de muertes de aves marinas por toxinas de fitoplancton son escasos y dispersos. Se cree que pueden pasar inadvertidas muchas veces, salvo en el caso de catástrofes espectaculares con cientos o miles de cadáveres en la costa. Pinecrest Sand sería la prueba más antigua de una muerte masiva de aves marinas por toxinas.

Algunos ejemplos documentados son la muerte de 2000 gaviotas tridáctilas entre 1996-97 en Reino Unido, o la de 3400 pingüinos en el año 2000 en Golfo Nueveo, Argentina.

Aythia affinis (Porrón bola o lesser scaup en inglés).
Autor: Mike Khansa. Fuente: Ducks Unlimited

En el caso de Florida las muertes de aves y mamíferos marinos por toxinas de dinoflagelados son un hecho recurrente. Hoy en día «el asesino» es Karenia brevis, una especie tóxica que en 1975 provocó la muerte de 12.000-20.000 patitos «porrón bola».

No sería descabellado pensar que Pyrodinium bahamense provocaba episodios tóxicos en Florida hace 2 millones de años. Pero existe un «pequeño» problema.
En una entrada anterior comentamos que hay dos variedades de Pyrodinium bahamense separadas por el istmo de Panamá: la del Pacífico, que es tóxica, y la del Atlántico, que no lo es.

Así era la región antes de existir el istmo de Panamá.
En su formación influyeron las fuerzas tectónicas
y erupciones volcánicas en un pluma caliente del lecho marino.
La zona caliente se ha ido desplazando a lo largo del tiempo,
formando lo que hoy conocemos como las Islas Galápagos.
Fuente: Smithsonian Tropical Research Institute

Pues bien: al final del Plioceno, cuando los cormoranes lo pasaban malamente, el istmo de Panamá ya se interponía entre ambos océanos.

Aún se debate sobre el período exacto de su formación, pero los estudios más recientes sugieren que la separación del Pacífico y el Atlántico pudo ocurrir hace 13-15 millones de años, y no 3 como se creía hasta hace poco.

Lo publicaron en abril de este año en Science un grupo de investigadores colombianos (Montes y col), a partir del rastro de zirconio en un antiguo lecho fluvial. Ése rastro correspondería al vulcanismo del istmo de Panamá, demostrando una conexión entre Suramérica y Centroamérica

La unión del continente americano alteró completamente la circulación oceánica de la región y las poblaciones de Pyrodinium bahamense quedaron separadas en ese momento. Quizás las del Pacífico y Atlántico eran tóxicas pero las últimas perdieron la capacidad de producir toxinas a lo largo del tiempo, aunque tardaron millones de años para desgracia de los cormoranes.

Eider común (Somateria mollisima).
Fuente: SEO/Birdlife

Ningún ave marina puede considerarse a salvo de las toxinas que acumula su alimento, ya sea pescado o marisco. Pero se cree que algunas especies han desarrollado la capacidad de reconocer y evitar las toxinas en el alimento.
Suena extraño pero Shumway y col (2003) citan anécdotas y comunicaciones personales como la del Eider común.

Esta anátida se alimenta de mejillones en las aguas de Maine (EEUU), afectadas por proliferaciones tóxicas del género Alexandrium.

Allí los muestreadores conocen desde hace tiempo que la distribución de estos «patitos» en las zonas altas del estuario es un buen indicador para saber si los mejillones están contaminados con PSP. Y más sorprendente aún…(original de Shumway y col. 2003):
«In laboratory studies, Eider ducks were offered toxic versus non-toxic mussel meats and refused the toxic mussels. Eider ducks that were force-fed toxic mussel meat regurgitated the food almost immediately (Hurst, unpublished)».

Cómo no han publicado esto por favor !! Yo lo titularía «pregúntale al pato» (Ask the duck), una alternativa elegante al bioensayo de ratón…!!

Referencias:
-Emslie SD y col. Integrated taphonomy of an avian death assemblage in marine sediments from the late Pliocene of Florida. Palaegeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 124:107–136 (1996).
-Montes C y col. Middle Miocene closure of the Central American Seaway. Science 348(6231):226-229 (2015).
-Shumway SE y col. Marine birds and harmful algal blooms: sporadic victims or under-reported events? Harmful Algae 2:1-17 (2003).

Prohibido comer murciélagos

Los Grandes Lagos. Autor: SEAWIFS project, NASA.
Fuente: Wikimedia commons
Los Grandes Lagos están situados en la frontera de Canadá y EEUU.
Sus aguas se comunican por un sistema fluvial que desemboca en la costa este, en Canadá.
El lago Erie es uno de los cinco Grandes Lagos, concretamente el nº4. Sus aguas vierten al río Niágara cuyas famosas cataratas están a medio camino del lago Ontario. Tras el Ontario llegamos al río San Lorenzo, con el estuario más grande del mundo…

 

Pues bien. Entre julio y octubre de 2011 sucedió en el Erie una proliferación masiva de cianobacterias tóxicas: Microcystis aeruginosa. No era la primera vez que proliferaban pero marcaron un récord de abundancia y duración en el tiempo…el triple que en años anteriores (Michalak y col., PNAS 2013).
El «bloom» de Microcystis en el Erie
visto por el satéltite Landsat-5. 9 octubre 2011.
Fuente: Earth Observatory (NASA).

El «caldo de cultivo» para esta proliferación fue la acumulación de nutrientes procedentes de tierras cultivadas y los factores climáticos favorables: invierno con grandes nevadas y fuertes lluvias que arrastraron la contaminación, más un largo y cálido verano de aguas tranquilas.

Es la «eutrofización» artificial: un aporte de nutrientes antropogénicos que «abona» el crecimiento de algas, favorecidas por un entorno restringido como lagos y embalses.
Pero hay más…se cree que los mejillones cebra que invaden también el Erie juegan a favor de Microcystis. Su intensa actividad filtradora contribuye a que las aguas del lago sean más transparentes y se alimentan de fitoplancton, pero evitan filtrar a Microcystis

Michalak y col. concluyen que las circunstancias ambientales del lago Erie agravarán el problema de Microcystis aeruginosa en el futuro, a no ser que alguien tome (costosas) medidas para evitarlo…

Cuál es el problema con Microcystis? que las cianobacterias son la mayor «fábrica» de toxinas en agua dulce, igual que los dinoflagelados en el mar. Microcystis aeruginosa produce microcistinas, unas sustancias hepatotóxicas que pueden causar daños graves en el hígado: son responsables de la muerte de ganado (también de perros nadando…) y fauna silvestre en embalses y ríos contaminados por esta cianobacteria «all over the world».

Pero existen otros muchos géneros de cianobacterias que producen distintas neurotoxinas y hepatotoxinas: saxitoxinas en Aphanizomenon (igual que algunos dinoflagelados), anatoxinas en Anabaena, y cilindroespermopsinas en Cylindrospermopsis. Algunas de ellas poseen varias clases de toxinas y en el mar tenemos a Nodularia que sintetiza nodularina (hepatotóxica).

A: Anabaena spherica. B: Nodularia spumigena.
C: Aphanizomenon flosaquae. D: Microcystis aeruginosa.
E: Cylindrospermopsis raciborskii. Fuente: A-C, Wikimedia commons,
D-E, http://cianobacterias.tripod.com/imagenes.htm

El problema de las cianobacterias no es solo su posible toxicidad, afectan al ecosistema acuático de muchas maneras: olor pestilente, consumo de oxígeno y aguas anóxicas cuando sedimentan y se pudren, llegando a causar la muerte de peces…

Un ejemplo en Galicia lo tenemos en el embalse das Cunchas, en Ourense, contaminado también por Microcystis aeruginosa.

Y al igual que en el Erie, en 2011 sufrió una proliferación masiva de Microcystis que inutilizó las aguas para cualquier uso.

 

En el caso «das Cunchas», el motivo es la contaminación por purines de las granjas en el río Limia unida a los calores veraniegos.
Se da la circunstancia especial de que el embalse das Cunchas conserva en sus orillas los restos de un campamento romano «Aqvis Querquennis» además de surgencias termales de uso público. Estas imágenes del embalse y la zona termal pertenecen al año 2010, cuando tuve la suerte de descubrir este lugar…

 

Hoy en día el uso del embalse está prohibido y las surgencias termales están inundadas todo el año. Es una pena: un entorno de gran interés cultural y de recreo que no podemos disfrutar por la contaminación.

La lenta reacción de las autoridades y el coste económico de las medidas ambientales no ayudan a paliar el problema de ésta y otras zonas afectadas por cianobacterias.

Pero existe una Directiva Marco del Agua europea que «deberíamos» cumplir y un dictamen de mayo pasado del tribunal de justicia europeo anuncia que España incumple sus obligaciones en este asunto. En las próximas semanas saldrá una sentencia definitiva de la UE que podría acarrear una grave multa económica si España no pone medios para mejorar la salud ambiental de sus cuencas hidrográficas (El Mundo, 30/5/2013).

Por dar un ejemplo, Francia ha sido condenada en abril de 2013 a pagar 7 millones de euros al departamento bretón de «Côtes d’Armor» por los gastos provocados en la limpieza y tratamiento de toneladas de algas verdes que invaden la costa cada año, por los vertidos descontrolados de fertilizantes agrícolas (http://www.lemonde.fr/planete/article/2013/04/15/algues-vertes-l-etat-condamne-a-payer-7-millions-d-euros-aux-cotes-d-armor_3160231_3244.html).

Y para terminar…una historia curiosa de ésas que nos encantan en este blog.

Cyca circinalis (falsa palma del Sagú)
donde fue aislado el BMAA.
Fuente: Wikimedia commons.
Autor: Tato Grosso.
Bastantes cianobacterias, además de las toxinas que citaba antes, producen un aminoácido neurotóxico (BMAA) cuyo nombre completo les ahorraré. El BMAA fue aislado en 1967 en cicadáceas de la isla de Guam. Las cicadáceas son plantas primitivas parecidas a palmeras, nativas de Asia, Africa y Oceanía. Tienen cianobacterias simbiontes en sus raíces que producen BMAA.
Las cianobacterias son muy beneficiosas para las plantas ya que pueden fijar nitrógeno aportando nutrientes a su huésped…que se lo pregunten a los manglares, por ejemplo.

Pues bien, a finales de los años 90′ el botánico Paul Alan Cox visitó la isla de Guam (en las Marianas, océano Pacífico) buscando sustancias anti-cancerígenas en sus bosques. Allí entró en contacto con la comunidad indígena de los «chamorros», conocida tiempo atrás por sufrir una enfermedad neurodegenerativa mortal: complejo parkinson-demencia-esclerosis lateral amiotrófica. Tenían la costumbre de comer tortillas de semillas de cicadáceas, pero los chamorros las machacaban y lavaban con agua para eliminar las toxinas…de hecho daban a beber el agua a sus gallinas y si éstas sobrevivían, entonces cocinaban las tortillas.

Pero los chamorros consumían también carne de murciélagos frugívoros y éstos a su vez comen semillas de cicadáceas concentrando enormes cantidades de BMAA en su cuerpo. Los murciélagos se comen cocidos en crema de coco, con cabeza y alas…!!

Pteropus mariannus, conocido
como «zorro volador», uno de los
murciélagos que cocinaban
los chamorros…

El equipo de Paul A. Cox sugirió que el BMAA era la causa de la grave enfermedad de los chamorros, pero no fue hasta 2002 cuando una colega suya, Sandra Banak de la California State University, le llamó (a las 2 de la madrugada !!) para confirmarle que la carne de los murciélagos de Guam contenía 10.000 veces más BMAA que las cianobacterias, 3 veces más que las cicadáceas…un ejemplo de biomagnificación de toxinas en la cadena trófica, causa de la grave enfermedad entre los indígenas.

Esta historia que parece exótica y anecdótica, ha alimentado la investigación sobre BMAA en la última década con resultados sorprendentes y a la vez inquietantes. No me extenderé más y les remito si están interesados al documento «The emerging Science of BMAA» (2012), disponible en la web.

Pero volviendo a los lagos de norteamérica, un estudio epidemiológico en New Hampshire (EEUU) reveló que la población alrededor del lago Mascoma (donde abundan las proliferaciones de cianobacterias) tenía un riesgo 25 veces mayor a la media de sufrir esclerosis lateral amiotrófica…

P.A. Cox y sus colaboradores no bromean al respecto «we encourage water managers to take a closer look to cyanobacterial blooms«…pues que así sea…!!

 

Referencias:

-De Hoyos Alonso C. y col. Problemas de las cianobacterias en aguas de recreo y aguas de consumo. Ingeniería Civil 151: 63-69 (2008)
-Holtcamp W. The emerging science of BMAA. Environmental Health Perspectives 120, 3: 110-116 (2012). http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3295368/pdf/ehp.120-a110.pdf
-Michalak AM y col. Record setting algal bloom in lake Erie caused by agricultural and meteorological trends consistent with expected future conditions. PNAS doi 10/10.703/pnas.1216006110 (2013).