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| Photo by naomi tamar on Unsplash |
En septiembre de 2017, la becaria postdoctoral del Instituto Oceanográfico Woods Hole, Maggie Johnson, realizaba un experimento con un colega en Bocas del Toro, frente a la costa caribeña de Panamá. Después de sentarse en un tranquilo y cálido océano abierto, bajaron con el esnórquel para encontrar una peculiar capa de agua turbia y maloliente a unos 3 metros por debajo de la superficie, con estrellas quebradizas y erizos de mar, que normalmente están escondidos, posados en las cimas de los corales.
Esta singular observación dio lugar a un estudio en colaboración que se explica en un nuevo artículo publicado hoy en Nature Communications en el que se analiza a qué se debe esta capa de agua turbia y el impacto que tiene en la vida del fondo marino.
"Lo que vemos son aguas oceánicas hipóxicas, lo que significa que hay poco o ningún oxígeno en esa zona. Todos los macroorganismos intentan huir de esta agua desoxigenada y los que no pueden escapar se asfixian. Nunca había visto algo así en un arrecife de coral", dijo Johnson.
El estudio examina detenidamente los cambios que se producen tanto en el arrecife de coral como en las comunidades microbianas cerca de Bocas del Toro durante los acontecimientos hipóxicos repentinos. Cuando el agua desciende por debajo de 2,8 mg de oxígeno por litro, se convierte en hipóxica. Más del 10% de los arrecifes de coral de todo el mundo están en alto riesgo de hipoxia (Altieri et al. 2017, Tropical dead zones and mass mortalities on coral reefs).
"Hay una combinación de agua estancada por la baja actividad de los vientos, las temperaturas cálidas del agua y la contaminación por nutrientes de las plantaciones cercanas, lo que contribuye a una estratificación de la columna de agua. A partir de esto, vemos que se forman estas condiciones de hipoxia que comienzan a expandirse y a infringir los hábitats cercanos de poca profundidad", explicó Johnson.
Los investigadores sugieren que la pérdida de oxígeno en el océano mundial se está acelerando debido al cambio climático y al exceso de nutrientes, pero no se sabe muy bien cómo afectan los fenómenos de desoxigenación repentinos a los ecosistemas marinos tropicales. Investigaciones anteriores muestran que el aumento de las temperaturas puede provocar alteraciones físicas en los corales, como el blanqueo, que se produce cuando los corales se estresan y expulsan las algas que viven en sus tejidos. Si las condiciones no mejoran, los corales blanqueados mueren. Sin embargo, rara vez se han observado los cambios en tiempo real causados por la disminución de los niveles de oxígeno en los trópicos.
A escala local, los fenómenos de hipoxia pueden suponer una amenaza más grave para los arrecifes de coral que los fenómenos de calentamiento que provocan el blanqueo masivo. Estos acontecimientos repentinos afectan a toda la vida marina que requiere oxígeno y pueden acabar rápidamente con los ecosistemas de los arrecifes.
Los investigadores informaron de la decoloración del coral y de la mortalidad masiva debida a este suceso, causando una pérdida del 50% de coral vivo, que no mostró signos de recuperación hasta un año después del suceso, y un cambio drástico en la comunidad del fondo marino. La medición más superficial con aguas hipóxicas fue de unos 9 pies de profundidad y a unos 30 pies de la costa de Bocas del Toro.
¿Y el 50% del coral que sobrevivió? Johnson y sus compañeros de investigación descubrieron que la comunidad coralina que observaron en Bocas del Toro es dinámica, y que algunos corales tienen el potencial de soportar estas condiciones. Este descubrimiento sienta las bases para futuras investigaciones destinadas a identificar qué genotipos o especies de coral se han adaptado a entornos que cambian rápidamente y las características que les ayudan a prosperar.
Los investigadores también observaron que los microorganismos que vivían en los arrecifes volvían a su estado normal en un mes, a diferencia de los macroorganismos, como las estrellas frágiles, que perecían en estas condiciones. Mediante la recogida de muestras de agua de mar y el análisis del ADN microbiano, pudieron concluir que estos microbios no se adaptaban necesariamente a su entorno, sino que "esperaban" su momento para brillar en estas condiciones de bajo oxígeno.
"El mensaje para llevar a casa es que tienes una comunidad de microbios; tiene una composición particular y se conecta a lo largo, entonces, de repente, todo el oxígeno se elimina, y se obtiene una sustitución de los miembros de la comunidad. Florecen durante un tiempo, y finalmente la hipoxia desaparece, el oxígeno vuelve, y esa comunidad vuelve rápidamente a ser lo que era antes debido al cambio de recursos. Esto contrasta mucho con lo que se ve con los macroorganismos", afirma Jarrod Scott, coautor del artículo y becario postdoctoral del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales en la República de Panamá.
Scott y Johnson coinciden en que la actividad humana puede contribuir a la contaminación por nutrientes y al calentamiento de las aguas, lo que a su vez provoca condiciones de hipoxia en el océano. Actividades como el desarrollo de las tierras costeras y la agricultura pueden ser mejor gestionadas y mejoradas, lo que reducirá la probabilidad de que se produzcan eventos de desoxigenación.
El estudio proporciona información sobre el destino de las comunidades de microbios en un arrecife de coral durante un evento de desoxigenación agudo. Los microbios de los arrecifes responden rápidamente a los cambios en las condiciones fisicoquímicas, lo que proporciona indicaciones fiables de los procesos físicos y biológicos en la naturaleza.
El cambio que el equipo detectó de la comunidad microbiana hipóxica a una comunidad en condiciones normales después de que el evento remitiera sugiere que la ruta de recuperación de los microbios del arrecife es independiente y está desvinculada de los macroorganismos bentónicos. Esto puede facilitar el reinicio de procesos microbianos clave que influyen en la recuperación de otros aspectos de la comunidad del arrecife.
Fuentes, créditos y referencias:
Maggie D. Johnson et al, Rapid ecosystem-scale consequences of acute deoxygenation on a Caribbean coral reef, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24777-3