Medición del oxigeno en los corales. Imagen: C. Lott/HYDRA Institute/Max Planck Institute for Marine Microbiology, Bremen.
Los arrecifes de coral, ecosistemas diversos que muchos describen como «selvas marinas», sufren los efectos de las actividades humanas, y el pronóstico no es nada bueno. Según un nuevo estudio dirigido por el Instituto Max Planck de Microbiología Marina (Alemania), la industrialización, la deforestación y la agricultura intensiva en zonas litorales están haciendo estragos en las condiciones para la vida subacuática. Según los hallazgos, el agotamiento del oxígeno y la acidificación del entorno provocan una reacción en cadena que causa la muerte de los corales.
Los arrecifes de coral se encuentran en regiones costeras someras de los trópicos, a ambos lados del Ecuador. Los pólipos de coral construyen, a lo largo de cientos y miles de años, los esqueletos de carbonato que dan lugar a los coloridos y fascinantes arrecifes. La fotosíntesis realizada por microalgas simbióticas alojadas en el interior de los pólipos genera oxígeno y carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua. A su vez, esto promueve el crecimiento de los pólipos.
La comunidad científica lleva tres decenios estudiando el proceso de decoloración de los corales. Según han observado, el incremento de las temperaturas hace que las algas mencionadas produzcan toxinas. En consecuencia, los pólipos reaccionan expulsando las algas. A raíz de esto, los arrecifes de coral pierden color y, a la larga, su aspecto es similar a si se hubieran sumergido en lejía. Los corales no pueden sobrevivir más que unas pocas semanas si desaparece la simbiosis, que se define como un lazo estrecho entre dos o más organismos de especies distintas y que beneficia a cada uno de ellos.
«Nuestra hipótesis era que la muerte repentina de los corales podía deberse a una mayor deposición de sedimentos con un contenido elevado de materia orgánica y la injerencia de ciertos microorganismos naturales», declaró Miriam Weber, del Instituto Max Planck. «Para comprender los distintos parámetros físicos, biológicos y químicos que entran en juego, realizamos experimentos en el Instituto Australiano de Ciencias del Mar (AIMS) de Townsville [en la costa noreste de Australia, cerca de la sección central de la llamada Gran Barrera de Coral] en condiciones controladas en grandes cisternas (mesocosmos) que imitaban el hábitat natural.»
Los arrecifes de coral se encuentran en regiones costeras someras de los trópicos, a ambos lados del Ecuador. Los pólipos de coral construyen, a lo largo de cientos y miles de años, los esqueletos de carbonato que dan lugar a los coloridos y fascinantes arrecifes. La fotosíntesis realizada por microalgas simbióticas alojadas en el interior de los pólipos genera oxígeno y carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua. A su vez, esto promueve el crecimiento de los pólipos.
La comunidad científica lleva tres decenios estudiando el proceso de decoloración de los corales. Según han observado, el incremento de las temperaturas hace que las algas mencionadas produzcan toxinas. En consecuencia, los pólipos reaccionan expulsando las algas. A raíz de esto, los arrecifes de coral pierden color y, a la larga, su aspecto es similar a si se hubieran sumergido en lejía. Los corales no pueden sobrevivir más que unas pocas semanas si desaparece la simbiosis, que se define como un lazo estrecho entre dos o más organismos de especies distintas y que beneficia a cada uno de ellos.
«Nuestra hipótesis era que la muerte repentina de los corales podía deberse a una mayor deposición de sedimentos con un contenido elevado de materia orgánica y la injerencia de ciertos microorganismos naturales», declaró Miriam Weber, del Instituto Max Planck. «Para comprender los distintos parámetros físicos, biológicos y químicos que entran en juego, realizamos experimentos en el Instituto Australiano de Ciencias del Mar (AIMS) de Townsville [en la costa noreste de Australia, cerca de la sección central de la llamada Gran Barrera de Coral] en condiciones controladas en grandes cisternas (mesocosmos) que imitaban el hábitat natural.»
Nuevos descubrimientos
Descubrieron que, en una primera fase, sobre los corales se forma una capa de sedimentos ricos en compuestos orgánicos que, cuando alcanza un grosor de dos milímetros, impide que llegue la luz y, en consecuencia, las algas dejan de realizar la fotosíntesis. En una segunda fase, se produce una actividad microbiana de digestión de la materia orgánica contenida en los sedimentos que, a su vez, reduce gradualmente y termina por agotar la concentración de oxígeno bajo la película de sedimento. El pH disminuye cuando otros microbios comienzan a digerir, por fermentación e hidrólisis, compuestos de carbono más grandes. En una tercera fase, los tejidos coralinos presentan daños irreversibles causados por la falta de oxígeno y la acidez. La materia muerta es absorbida por microbios que generan sulfuro de hidrógeno, un compuesto muy tóxico. Tras completarse este proceso, en un plazo de veinticuatro horas se han destruido todos los corales que aún quedasen con vida.
«Al principio pensábamos que la causa de muerte era el sulfuro de hidrógeno, que es tóxico, pero tras estudios en profundidad en el laboratorio y con modelos matemáticos, conseguimos demostrar que la causa proximal es el enriquecimiento orgánico, puesto que causa el agotamiento del oxígeno y la acidificación, todo lo cual provoca el desequilibrio natural de los corales», explicó la Dra. Weber.
«El sulfuro de hidrógeno no hace sino acelerar la propagación del daño. Nos sorprendió constatar que, para que se desencadene el proceso, basta con que los sedimentos tengan un 1 % de materia orgánica. El efecto extremo que surte la combinación de agotamiento de oxígeno y acidificación resulta relevante, habida cuenta de la acidificación cada vez mayor de los océanos. Si se quiere detener esta destrucción, se necesitan medidas políticas que protejan los arrecifes de coral.»
Descubrieron que, en una primera fase, sobre los corales se forma una capa de sedimentos ricos en compuestos orgánicos que, cuando alcanza un grosor de dos milímetros, impide que llegue la luz y, en consecuencia, las algas dejan de realizar la fotosíntesis. En una segunda fase, se produce una actividad microbiana de digestión de la materia orgánica contenida en los sedimentos que, a su vez, reduce gradualmente y termina por agotar la concentración de oxígeno bajo la película de sedimento. El pH disminuye cuando otros microbios comienzan a digerir, por fermentación e hidrólisis, compuestos de carbono más grandes. En una tercera fase, los tejidos coralinos presentan daños irreversibles causados por la falta de oxígeno y la acidez. La materia muerta es absorbida por microbios que generan sulfuro de hidrógeno, un compuesto muy tóxico. Tras completarse este proceso, en un plazo de veinticuatro horas se han destruido todos los corales que aún quedasen con vida.
«Al principio pensábamos que la causa de muerte era el sulfuro de hidrógeno, que es tóxico, pero tras estudios en profundidad en el laboratorio y con modelos matemáticos, conseguimos demostrar que la causa proximal es el enriquecimiento orgánico, puesto que causa el agotamiento del oxígeno y la acidificación, todo lo cual provoca el desequilibrio natural de los corales», explicó la Dra. Weber.
«El sulfuro de hidrógeno no hace sino acelerar la propagación del daño. Nos sorprendió constatar que, para que se desencadene el proceso, basta con que los sedimentos tengan un 1 % de materia orgánica. El efecto extremo que surte la combinación de agotamiento de oxígeno y acidificación resulta relevante, habida cuenta de la acidificación cada vez mayor de los océanos. Si se quiere detener esta destrucción, se necesitan medidas políticas que protejan los arrecifes de coral.»
Referencia
Miriam Weber, Dirk de Beer, Christian Lott, Lubos Polerecky, Katharina Kohls, Raeid M. M. Abed, Timothy G. Ferdelman, and Katharina E. Fabricius. Mechanisms of damage to corals exposed to sedimentation. PNAS 10.1073/pnas.1100715109 PNAS May 21, 2012
Miriam Weber, Dirk de Beer, Christian Lott, Lubos Polerecky, Katharina Kohls, Raeid M. M. Abed, Timothy G. Ferdelman, and Katharina E. Fabricius. Mechanisms of damage to corals exposed to sedimentation. PNAS 10.1073/pnas.1100715109 PNAS May 21, 2012