Tendencias Científicas
Larva de pulpo. Foto: Lilly McCormick. Scripps Institution of Oceanography.
Científicos del Instituto Scripps de Oceanografía de la Universidad de California en San Diego han descubierto que los bajos niveles de oxígeno en el agua de mar podrían cegar a algunos invertebrados marinos.
Estos resultados, publicados en el Journal of Experimental Biology, constituyen la primera demostración de que la visión en invertebrados marinos es altamente sensible a la cantidad de oxígeno disponible en el agua.
Muchos invertebrados marinos dependen de la visión para encontrar alimento, refugio y evitar a los depredadores, particularmente en sus etapas iniciales de la vida, cuando muchos son planctónicos.
Esto es especialmente cierto para los crustáceos y cefalópodos, que son presas comunes para otros animales y cuyas larvas son altamente migratorias.
La investigación en animales terrestres ha demostrado que los niveles bajos de oxígeno pueden afectar a la visión.
De hecho, los humanos pueden perder la función visual en condiciones de bajo oxígeno. Los pilotos que vuelan a gran altura, por ejemplo, han demostrado tener problemas de visión si las aeronaves no pueden complementar las cabinas con oxígeno adicional.
Además, los problemas de salud, como la presión arterial alta y los accidentes cerebrovasculares, ambos asociados con la pérdida de oxígeno, pueden también dañar la visión.
"Con todo este conocimiento sobre la visión que afecta al oxígeno en los animales terrestres, me pregunté si los animales marinos reaccionarían de manera similar", señala Lillian McCormick, autora principal del estudio en un comunicado.
Resultados sorprendentes
Sus resultados la sorprendieron. Al estudiar cuatro invertebrados marinos locales de California (calamares, pulpos, cangrejos) descubrió que la visión se redujo entre un 60% y un 100% en condiciones de bajo oxígeno.
Usando larvas recolectadas en las aguas de Scripps (California), McCormick testó las diferentes respuestas a la pérdida de oxigeno marino mediante un microscopio que analizó agua de mar con progresiva pérdida de oxígeno.
Las larvas fueron expuestas a condiciones de luz que McCormick podría usar para provocar respuestas visuales. Midió estas respuestas utilizando electrodos conectados a la retina de las larvas. Esta técnica se llama electroretinograma.
Tan pronto como la disponibilidad de oxígeno comenzó a disminuir desde niveles bien oxigenados, como los que se encuentran en la superficie del océano, McCormick vio una respuesta inmediata de las larvas.
El cangrejo y el calamar perdieron casi toda su visión cuando el agua de mar perdió el 20 por ciento del nivel de oxígeno que muestra en la superficie.
Los pulpos mantuvieron la visión durante más tiempo, y las respuestas de la retina solo disminuyeron después de que el oxígeno se redujo a cierto nivel. Los cangrejos atuneros, que toleran las aguas con poco oxígeno, fueron todavía más resistentes que los pulpos a la pérdida de visión.
Sin embargo, cuando se restauraron los niveles de oxígeno, la mayoría de los especímenes recuperaron alguna función visual, lo que indica que el daño puede no ser permanente por períodos de oxígeno bajo a corto plazo.
"Esta investigación ofrece una nueva comprensión que cambiará la forma en que interpretamos las respuestas de los animales a la pérdida de oxígeno en los océanos y los tipos de estudios de campo que realizamos", señala Lisa Levin, coautora del artículo e investigadora principal del Laboratorio Levin en Scripps. "El gran desafío será lograr que los científicos de campo midan la luz y el oxígeno al estudiar animales en el océano", añade.
Estos resultados, publicados en el Journal of Experimental Biology, constituyen la primera demostración de que la visión en invertebrados marinos es altamente sensible a la cantidad de oxígeno disponible en el agua.
Muchos invertebrados marinos dependen de la visión para encontrar alimento, refugio y evitar a los depredadores, particularmente en sus etapas iniciales de la vida, cuando muchos son planctónicos.
Esto es especialmente cierto para los crustáceos y cefalópodos, que son presas comunes para otros animales y cuyas larvas son altamente migratorias.
La investigación en animales terrestres ha demostrado que los niveles bajos de oxígeno pueden afectar a la visión.
De hecho, los humanos pueden perder la función visual en condiciones de bajo oxígeno. Los pilotos que vuelan a gran altura, por ejemplo, han demostrado tener problemas de visión si las aeronaves no pueden complementar las cabinas con oxígeno adicional.
Además, los problemas de salud, como la presión arterial alta y los accidentes cerebrovasculares, ambos asociados con la pérdida de oxígeno, pueden también dañar la visión.
"Con todo este conocimiento sobre la visión que afecta al oxígeno en los animales terrestres, me pregunté si los animales marinos reaccionarían de manera similar", señala Lillian McCormick, autora principal del estudio en un comunicado.
Resultados sorprendentes
Sus resultados la sorprendieron. Al estudiar cuatro invertebrados marinos locales de California (calamares, pulpos, cangrejos) descubrió que la visión se redujo entre un 60% y un 100% en condiciones de bajo oxígeno.
Usando larvas recolectadas en las aguas de Scripps (California), McCormick testó las diferentes respuestas a la pérdida de oxigeno marino mediante un microscopio que analizó agua de mar con progresiva pérdida de oxígeno.
Las larvas fueron expuestas a condiciones de luz que McCormick podría usar para provocar respuestas visuales. Midió estas respuestas utilizando electrodos conectados a la retina de las larvas. Esta técnica se llama electroretinograma.
Tan pronto como la disponibilidad de oxígeno comenzó a disminuir desde niveles bien oxigenados, como los que se encuentran en la superficie del océano, McCormick vio una respuesta inmediata de las larvas.
El cangrejo y el calamar perdieron casi toda su visión cuando el agua de mar perdió el 20 por ciento del nivel de oxígeno que muestra en la superficie.
Los pulpos mantuvieron la visión durante más tiempo, y las respuestas de la retina solo disminuyeron después de que el oxígeno se redujo a cierto nivel. Los cangrejos atuneros, que toleran las aguas con poco oxígeno, fueron todavía más resistentes que los pulpos a la pérdida de visión.
Sin embargo, cuando se restauraron los niveles de oxígeno, la mayoría de los especímenes recuperaron alguna función visual, lo que indica que el daño puede no ser permanente por períodos de oxígeno bajo a corto plazo.
"Esta investigación ofrece una nueva comprensión que cambiará la forma en que interpretamos las respuestas de los animales a la pérdida de oxígeno en los océanos y los tipos de estudios de campo que realizamos", señala Lisa Levin, coautora del artículo e investigadora principal del Laboratorio Levin en Scripps. "El gran desafío será lograr que los científicos de campo midan la luz y el oxígeno al estudiar animales en el océano", añade.
Oxígeno marino en declive
Más de 50 por ciento del oxígeno que hay en el planeta se produce en el mar por medio de la fotosíntesis desencadenada por el fitoplancton. Este oxígeno disuelto es uno de los principales elementos que requieren los organismos para su vida.
Sin embargo, el volumen de agua de mares y océanos que está completamente desprovisto de oxígeno (anóxico) se ha más que cuadruplicado en los últimos 50 años, según un estudio publicado el año pasado por la revista Science, debido a la acumulación de gases de efecto invernadero.
Los niveles de oxígeno marino cambian en escalas de tiempo diarias, estacionales e interanuales. También hay grandes fluctuaciones de oxígeno en las aguas profundas.
Sin embargo, estas condiciones están cambiando debido al cambio climático influenciado por la actividad humana e incluso por la contaminación. El calentamiento atmosférico también está cambiando las temperaturas en el océano, lo que disminuye el trasvase de aguas superficiales bien oxigenadas a aguas más profundas.
Además, los entornos cercanos a la costa están perdiendo cada vez más oxígeno en un proceso llamado eutrofización, en el que el exceso de nutrientes en el agua alimenta una floración de plancton que luego agota el oxígeno disponible disuelto en el agua. Esto puede llevar a la muerte de peces y otros animales marinos.
La eutrofización es a menudo el resultado de la contaminación costera, como el escurrimiento de la agricultura o las aguas residuales. Las pérdidas de oxígeno son especialmente pronunciadas en áreas donde el oxígeno y los afloramientos son naturales, como en la costa de California donde se desarrolló esta investigación.
Más de 50 por ciento del oxígeno que hay en el planeta se produce en el mar por medio de la fotosíntesis desencadenada por el fitoplancton. Este oxígeno disuelto es uno de los principales elementos que requieren los organismos para su vida.
Sin embargo, el volumen de agua de mares y océanos que está completamente desprovisto de oxígeno (anóxico) se ha más que cuadruplicado en los últimos 50 años, según un estudio publicado el año pasado por la revista Science, debido a la acumulación de gases de efecto invernadero.
Los niveles de oxígeno marino cambian en escalas de tiempo diarias, estacionales e interanuales. También hay grandes fluctuaciones de oxígeno en las aguas profundas.
Sin embargo, estas condiciones están cambiando debido al cambio climático influenciado por la actividad humana e incluso por la contaminación. El calentamiento atmosférico también está cambiando las temperaturas en el océano, lo que disminuye el trasvase de aguas superficiales bien oxigenadas a aguas más profundas.
Además, los entornos cercanos a la costa están perdiendo cada vez más oxígeno en un proceso llamado eutrofización, en el que el exceso de nutrientes en el agua alimenta una floración de plancton que luego agota el oxígeno disponible disuelto en el agua. Esto puede llevar a la muerte de peces y otros animales marinos.
La eutrofización es a menudo el resultado de la contaminación costera, como el escurrimiento de la agricultura o las aguas residuales. Las pérdidas de oxígeno son especialmente pronunciadas en áreas donde el oxígeno y los afloramientos son naturales, como en la costa de California donde se desarrolló esta investigación.
Referencia
Vision is highly sensitive to oxygen availability in marine invertebrate larvae. Lillian R. McCormick, Lisa A. Levin, Nicholas W. Oesch. Journal of Experimental Biology 2019 : jeb.200899. DOI: 10.1242/jeb.200899 Published 24 April 2019
Vision is highly sensitive to oxygen availability in marine invertebrate larvae. Lillian R. McCormick, Lisa A. Levin, Nicholas W. Oesch. Journal of Experimental Biology 2019 : jeb.200899. DOI: 10.1242/jeb.200899 Published 24 April 2019
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Se acelera la vorágine del calentamiento global
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