Una evaluación de la acidificación oceánica, presentada en la Conferencia sobre el cambio climático de la ONU en Warsaw en noviembre 2013, concluyó claramente que la acidez está en vías de aumentar un 170 por ciento para finales de este siglo. Como muchas especies clave son sensibles a los cambios en acidez, esto podría impactar drásticamente en los ecosistemas oceánicos, con efectos especialmente pronunciados en las regiones polares donde las frías aguas intensifican la acidificación y alberga a muchos organismos que son particularmente vulnerables a la acidificación.
El océano actúa como un sumidero gigante de carbono, absorbiendo 24 millones de toneladas de CO2 de la atmósfera cada día. Desde la industrialización, aproximadamente el 30 por ciento del CO2 antropogénico (generado por los humanos) ha sido absorbido de esta manera. En el contexto del cambio climático esto es increíblemente importante, ya que la cantidad de CO2 atmosférico está directamente vinculado a las temperaturas globales. Pero al ser absorbido el CO2, el pH del agua disminuye y se vuelve más ácido. Comparado con los niveles preindustriales, la acidez del océano ha aumentado un 26 por ciento y seguirá aumento a medida que las emisiones de CO2 incrementan. No solo es probable que esto dañe a los ecosistemas marinos, sino que, cuanta más acidez haya en el agua, menor es su capacidad de absorber el carbono, exacerbando así las emisiones de CO2.
Además del daño al ecosistema, la acidificación de los océanos podría ocasionar importantes pérdidas económicas.
“La gente que depende de los servicios del ecosistema de los océanos –a menudo en países en desarrollo- son especialmente vulnerables”, según un comunicado del Consejo Internacional para la Ciencia.
Los autores del informe representaban la mayor reunión de la historia de científicos de la acidificación oceánica, con 540 expertos de 37 países contribuyendo al debate de la investigación sobre la acidificación. Se encontraron con que el ritmo actual de acidificación no tiene precedentes y es diez veces más rápido que en cualquier otro momento de los últimos 55 millones de años.
Con los cambios químicos de los océanos viene una cascada innumerable de efectos. Los arrecifes de coral pueden empezar a erosionarse a más velocidad de la que son construidos. Las especies que dependen de la calcificación para construir sus conchas y esqueletos –usando formas de carbonato de calcio- pueden encontrar la acidez de las aguas demasiado corrosiva para sobrevivir. Esto significa que, muy probablemente, la industria marisquera sufrirá ya que los moluscos (incluidos los mejillones y las ostras) están entre los organismos más sensibles a la acidificación. Y con otros factores también cambiando al mismo tiempo, como la temperatura, la sobrepesca y los niveles de contaminación, es probable que los efectos acumulativos sean incluso más pronunciados.
“Múltiples factores estrésantes componen los efectos de la acidificación oceánica”, escribieron los autores.
Como el CO2 es más soluble en aguas frías, los océanos polares son especialmente vulnerables. No solo están estas regiones sufriendo los mayores impactos de la acidificación hoy en día, sino que también actúan como un indicador de como la acidificación puede impactar a los océanos más cálidos en el futuro.
Dr Helen Findlay del Laboratorio marino de Plymouth con una muestra de agua. Crédito: Martin Hartley-Catlin Arctic Survey
Una pregunta clave en la investigación sobre la acidificación es el efecto de la acidez no solo en especies individuales, sino en todo el ecosistema marino. Una manera de evaluarlo es investigando como están manejando la reducción del pH los organismos en la base de la cadena alimentaria, ya que su salud y abundancia es vital para la salud del ecosistema en su conjunto.
Una intrépida expedición de investigación al alto Ártico canadiense en 2011 intentó responder a esta pregunta a través del estudio de los copépodos, pequeños crustáceos que forman el zooplancton dominante en el océano Ártico. Las investigaciones fueron dirigidas por científicos de la Universidad de Exeter y del Laboratorio marino de Plymouth en el Reino Unido y sus resultados fueron publicados recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Indican que la variedad en los niveles del pH que los copépodos experimentan en su vida diaria puede predecir en qué medida serán capaces de hacer frente a las subidas de acidez: aquellos con unos requisitos más especializados pueden tener dificultades para sobrevivir, mientras que las especies más generalistas es muy posible que puedan salir adelante en el futuro.
“Nuestro estudio encontró que puede que algunos animales marinos no sean capaces de sobrevivir al impacto de la acidificación de los océanos, particularmente en las etapas tempranas de la vida”, dijo Ceri Lewis de la Universidad de Exeter. “Esta visión única de cómo responderá la vida marina a futuros cambios en los océanos tiene implicaciones que alcanzan mucho más allá de las regiones árticas”.
Al colaborar con el Catlin Arctic Survey –una colaboración entre exploradores y científicos- una brecha crucial en el conocimiento científico podría resolverse: ¿Qué les sucede a estos organismos bajo el hielo durante el invierno ártico? Llevar a cabo la investigación durante esta época del año es extremadamente exigente pero comprender lo que sucede durante este periodo de tiempo puede ser particularmente importante.
“Si no comprendemos lo que sucede durante todo el ciclo estacional (y hay muy pocos estudios de invierno), no habrá forma de saber cómo y qué está cambiando y por qué. En invierno, todavía se helará el mar, incluso si, eventualmente, se derrete todo en verano. Siempre estará oscuro y también habrá falta de alimentos”, Helen Findlay, del Laboratorio marino de Plymouth dijo a mongabay.com.
“Este es un período increíblemente duro para cualquier organismo que viva en el Ártico y, como los organismos son, potencialmente, más vulnerables en esta época del año, necesitamos entender como lo sobreviven”, continuó Findlay. “Tuvimos la suerte de obtener la oportunidad de formar parte del Catlin Arctic Survey, que quería unir un equipo de científicos con exploradores para emprender este difícil trabajo de campo. Sin su apoyo no hubiésemos tenido las instalaciones base en el hielo y la capacidad de ir a la ubicación en el alto Ártico en esa época del año”.
El equipo pasó dos meses acampado a temperaturas bajo cero para llevar a cabo su investigación, que consistió en perforar a través de 1,6 metros (5,3 pies) de hielo para recoger las muestras de copépodos para determinar cómo cambia su presencia y abundancia a diferentes profundidades oceánicas. Aunque las condiciones eran casi inimaginablemente duras, la experiencia tuvo sus recompensas.
“En realidad, fue increíble. Fue agotador tanto física como mentalmente; mantenerse encima de todo durante dos meses a temperaturas constantes por debajo de menos 25ºC (-15ºF) fue todo un desafío. Sobre todo porque dormíamos en tiendas de campaña sin calefacción –solo un saco de dormir y un thermarest entre nosotros y el hielo”, dijo Findlay. “En un viaje como este las horas son largas y realmente no tienes un día libre, pero las recompensas son que vives y trabajas en un medioambiente precioso con un viento y condiciones de luz increíbles, recogiendo información que nadie ha recogido antes que tú”.
Los investigadores recogieron muestras de una gama de profundidades de hasta 200 metros (650 pies) bajo tierra y monitorizaron la respuesta de copépodos, tanto adultos como nauplios (etapa temprana de la vida), a niveles de pH y CO2 que se predice tendrá lugar en los próximos 100 años.
Las muestras revelaron distintas capas en la composición química del agua, con los mayores niveles de CO2 y los más bajos de pH a 100 metros (325 pies) bajo la superficie. Se encontraron con que los copépodos adultos del género endémico Calanus migraban por todos los 200 metros donde se tomaron las muestras y, por lo tanto, estaban expuestos a una amplia gama de condiciones del CO2 y del pH. Afortunadamente, estas especies no sufrieron altos niveles de mortalidad en los experimentos que imitaban medioambientes con alta acidez del futuro. Pero se encontró que los adultos del copépodo más pequeño distribuido por todo el mundo Oithona similis estaban restringidos a 50 metros (150 pies) de profundidad, lo que quiere decir que viven en un medioambiente relativamente constante en comparación con la especie Calanus La supervivencia en los experimentos fue significativamente menor para los Oithona similis su distribución global significa que las implicaciones podrían ser mucho mayores.
Una fotografía de un Copépodo –Foto de Uwe Kils, obtenida gracias a una licencia de Creative Commos 3.0: Atribución- No Comercial – Compartir Obras Derivadas Igual.
Significativamente, los científicos solo encontraron los estadios larvarios de todas las especies en la capa superior de la columna de agua. Estas respondieron en un forma similar al adulto Oithona similis, con un grado de supervivencia reducido en tratamientos experimentales de alto CO2.
“Parece ser que los copépodos más pequeños, o más jóvenes, no tienden a experimentar una gama de variabilidad tan amplia como los adultos y esto les hace vulnerables a cambios [medioambientales]”, dijo Findlay. “Los pequeños (copépodos y sus nauplios) aún son una parte muy importante de la cadena alimenticia, como alimento del zooplancton más grande y otros organismos, así que, indirectamente, un declive es este tipo de organismos podría tener un impacto en la cadena alimenticia. Más directamente, si los nauplios (primeras etapas de la vida) no son capaces de sobrevivir, ¡no habrá ningún adulto!”
No se entiende el efecto del aumento de las concentraciones de acidez y CO2 en copépodos individuales en su totalidad, pero los científicos creen que una escasez de comida en el invierno puede causar un mayor índice de mortalidad, así como efectos directos de cambios del pH y CO2 en sus procesos biológicos.
“Estos tipos de pequeños organismos simples no tienen una estructura interna muy complicada como un sistema sanguíneo para regular las condiciones internas de CO2 y pH, ambos son importantes para cosas como la actividad enzimática, el equilibrio iónico y muchos otros procesos fisiológicos”, dijo Findlay. “Así que creemos que si cambiamos el pH o CO2 externo influye las condiciones del pH y CO2 interno, provocando una alteración a estos procesos fisiológicos normales”.
“Es un problema para algunos copépodos porque no tienen unos sistemas complicados para combatirlo, eso es lo mismo para muchos otros organismos, no solo copépodos”, continuó Findlay. “Algunos organismos son capaces de ajustar las proteínas o el intercambio iónico para compensar el cambio, pero esto, generalmente, requiere más energía”.
Los investigadores en el Ártico. Crédito: Martin Hartley-Catlin Arctic Survey
Los hallazgos de Findlay son similares a estudios que han analizado la respuesta a la temperatura en un surtido de organismos y encontraron que el margen templado normal de las especies puede ser usado para predecir su reacción a cambios potenciales.
“El hecho [de que] esto también se aplica a las condiciones del pH o CO2 tiene sentido porque muchos de los procesos internos dependen de las condiciones del pH y CO2 externos y si un organismo experimenta una amplia gama de estas condiciones podríamos esperar que fuese capaz de hacer frente a ese cambio”, apunta Findlay.
Aunque preocupante para las especies más pequeñas y más especializadas, el potencial de adaptación entre aquellos que son más generalizados es positivo. Sin embargo, la naturaleza de los ecosistemas árticos futuros sigue siendo incierta.
“Desde luego, habrá especies que podrán sobrevivir a estos cambios”, dijo Findlay. “Esto es solo una pieza más del rompecabezas y todavía hay muchas piezas que necesitan ser colocadas. Es muy probable que los ecosistemas cambien tanto con el calentamiento global como con la acidificación, ciertamente, para las especies árticas hay muchos factores estresantes que jugaran un papel en determinar cómo serán los ecosistemas en el futuro”.
Citas:
- IGBP, IOC, SCOR (2013). Ocean Acidification Summary for Policymakers – Third Symposium on the Ocean in a High-CO2 World. International Geosphere-Biosphere Programme, Stockholm, Sweden
- Lewis, C. N., Brown, K. A., Edwards, L. A., Cooper, G., and Findlay, H. S. (2013) Sensitivity to ocean acidification parallels natural pCO2 gradients experienced by Arctic copepods under winter sea ice. PNAS. DOI: www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1315162110