Un nuevo estudio identifica los detalles de cómo la acidificación de los océanos afecta los esqueletos de coral, lo que permite a los científicos predecir con mayor precisión dónde los Corales serán más vulnerables.

Los corales desarrollan sus esqueletos hacia la luz solar y también los engrosan para reforzarlos.

La nueva investigación, dirigida por científicos de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI), muestra que la acidificación de los océanos impide en particular el proceso de espesamiento, disminuyendo la densidad de los esqueletos y dejándolos más vulnerables a la rotura. El estudio fue publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .

"Nuestra investigación incorpora los matices del crecimiento del esqueleto coralino, permitiendo proyecciones más precisas de cómo, dónde y cuánto afectará la acidificación del océano a los corales formadores de arrecifes tropicales", dijo Nathaniel Mollica, autor principal del estudio y graduado. estudiante en el Programa Conjunto MIT-WHOI en Oceanografía. El equipo de investigación también incluyó a Weifu Guo, Anne Cohen y Andrew Solow (WHOI), Kuo-Fang Huang (Academia Sínica en Taiwán) y Hannah Donald y Gavin Foster (Universidad de Southampton en Inglaterra).

El equipo de investigación desarrolló un modelo numérico que simula este mecanismo detallado de crecimiento esquelético y lo combinó con los cambios proyectados en el pH del océano (una medida de su acidez) inducida por el cambio climático global.

Los resultados mostraron que la disminución de la densidad esquelética de los corales ocurrirá en muchos arrecifes de coral . El impacto será especialmente fuerte en la región del Indo-Pacífico, con reducciones de hasta el 20 por ciento en las densidades de los esqueletos de coral para el 2100 en partes del Triángulo de Coral, el área delimitada por las aguas de Indonesia, Malasia, Filipinas, Papua Nueva. Guinea, Timor Leste y las Islas Salomón. Según los autores, los corales en el Caribe, Hawái y el norte del Mar Rojo podrían tener un mejor desempeño, con disminuciones de menos del 10 por ciento causadas solo por la acidificación de los océanos [VIDEO].

"Este estudio muy importante determinó la forma específica en que una especie de coral se ve afectada por la acidificación del océano y modeló el efecto de las condiciones ambientales futuras", dijo David Garrison, director del programa de Oceanografía Biológica de la Fundación Nacional de Ciencias, que financió una gran parte de la investigación.

junto con The Robertson Foundation y Woods Hole Oceanographic Institution.

Los esqueletos de coral están hechos de aragonita, una forma de carbonato de calcio. Los corales desarrollan sus esqueletos hacia arriba apilando haces de cristales de aragonita, uno encima del otro. Al mismo tiempo, engrosan los paquetes con cristales adicionales, lo que fortalece los esqueletos y los ayuda a resistir las roturas causadas por las corrientes, las olas, las tormentas y las picaduras de lombrices, moluscos y peces loro.

"Los arrecifes de coral se encuentran entre los ecosistemas más diversos de la Tierra, con un enorme valor cultural, ecológico y económico", dijo Anne Cohen, científica de WHOI y coautora del estudio. Los arrecifes enfrentan múltiples tensiones, incluido el aumento del nivel del mar, cambios en los regímenes de nutrientes y temperaturas oceánicas más cálidas, dijo, pero a diferencia del calentamiento oceánico, que causa blanqueamiento visible, el impacto de la acidificación de los océanos es más insidioso y difícil de detectar y por lo tanto más difícil de predecir .

¿Por que es causada la acidificación del océano?

La acidificación del océano es causada por el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, principalmente por la quema de combustibles fósiles. El dióxido de carbono (CO2) es absorbido por el agua de mar, poniendo en movimiento reacciones químicas que producen iones de bicarbonato (HCO3-) y carbonato (CO32-). Los pólipos de coral -los pequeños animales de coral blandos y de cuerpo blando- introducen agua de mar que contiene iones de HCO3, CO32 y calcio (Ca2 +) en un "espacio de calcificación" entre sus células y la superficie del esqueleto existente. Bombean iones de hidrógeno (H +) fuera de este espacio para producir más iones de carbonato (CO32-), lo que facilita la fabricación de carbonato de calcio (CaCO3) para sus esqueletos. Pero cuando los océanos absorben el exceso de CO2, como está sucediendo ahora, hay más iones de HCO3- pero menos iones de CO32 en el agua de mar, lo que hace más difícil que los corales acumulen esqueletos.

Sin embargo, los experimentos de laboratorio y los estudios de campo han sido ambiguos, mostrando claros impactos negativos de la acidificación de los océanos sobre el crecimiento esquelético en algunos casos, pero no en otros. La nueva investigación sugiere que esta inconsistencia refleja en parte la complejidad recién descubierta del crecimiento esquelético de los corales [VIDEO].

¿Como probaron esta teoría?

Los científicos tomaron núcleos de esqueletos de un tipo común de corales formadores de arrecifes llamados Porites en cuatro lugares: Palau, Atolón Dongsha en el Mar del Sur de China, Isla Verde en Taiwán y Saboga en Panamá, donde las condiciones del agua de mar abarcaron una amplia gama de niveles de pH y concentraciones de iones de carbonato. Utilizaron un escáner de tomografía computarizada (CT) en 3-D para obtener imágenes de los núcleos esqueléticos, que revelan bandas de crecimiento anuales, como los anillos en un árbol. A partir de los escaneos, pudieron discernir y cuantificar por separado los componentes ascendentes y espesantes del crecimiento del coral. Su análisis reveló una correlación consistente: los esqueletos de los corales en aguas más ácidas (pH más bajo y menos iones de carbonato) eran significativamente más delgados. Sin embargo, no encontraron ninguna relación entre el crecimiento ascendente y la concentración de iones de carbonato.

Para comprender mejor estos procesos, los investigadores examinaron el proceso de crecimiento de los corales y mostraron que a medida que el pH y los iones de carbonato disminuyen en el agua de mar ambiental, también lo hacen las concentraciones de iones de carbonato en el espacio de calcificación de los corales. En consecuencia, los corales no pueden producir tanto aragonito como para espesar el esqueleto . Los corales continúan invirtiendo en crecimiento hacia arriba, pero la "densificación" o engrosamiento sufre. Como resultado, los corales en aguas de pH más bajo crean esqueletos más delgados que son más susceptibles al daño de las olas o ataques de organismos erosionados.

El equipo de investigación analizó además los datos publicados sobre más de 100 núcleos esqueléticos de coral Porites tomados por otros científicos en muchos lugares donde también se conoce la química del agua de mar ambiental. Los análisis validaron el mecanismo propuesto por el equipo de cómo la química del agua de mar afecta la densidad de los esqueletos de coral .

Los investigadores señalan que la acidificación de los océanos no está sucediendo de forma aislada y que otros cambios, como el calentamiento de los océanos, también afectarán el crecimiento de los corales .

"Nuestro siguiente paso es expandir nuestro modelo para incorporar los efectos de múltiples factores estresantes en el crecimiento esquelético de los corales", dijo Weifu Guo, un geoquímico de WHOI e investigador principal del estudio. "Conocer los detalles de cómo las diferentes facetas del cambio oceánico afectarán a los corales nos permitirá proyectar cuantitativamente la trayectoria de los corales constructores de arrecifes bajo el cambio climático del siglo XXI".