Las caídas en el pH indican aguas más ácidas, que puede obstaculizar la capacidad de un coral para construir su esqueleto, mientras que el calor extremo puede hacer que expulse las algas fotosintéticas que le proporcionan gran parte de su energía alimentaria. Crédito:Emily Rivest.
Los científicos suelen hacer todo lo posible para mantener todos los factores, excepto uno, constante cuando realizan un experimento. Los científicos del cambio global podrían mover un coral de un arrecife a un acuario cuya agua se mantiene 1 ° C más alta para probar los efectos del calentamiento del océano predicho para fines de siglo. O podrían disminuir el pH del agua en 0.4 unidades para estudiar los efectos de la acidificación del océano.
Pero un nuevo artículo de revisión presenta evidencia que aboga por un enfoque más matizado para el diseño de estos experimentos, uno que reconozca e incorpore intencionalmente la variabilidad inherente a la naturaleza.
El artículo, en el último número de Informes actuales sobre cambio climático , se centra en estudios que examinan cómo el calentamiento y la acidificación de los océanos podrían afectar a los corales y las algas coralinas. La autora principal, Emily Rivest, del Instituto de Ciencias Marinas de Virginia de William &Mary, dice que sus hallazgos probablemente también sean aplicables a otras especies de arrecifes fundamentales como las ostras.
"El rango de pH y temperatura que experimentan algunos organismos a diario supera los cambios que esperamos ver en el océano global para fines de siglo, "observa Rivest, profesor asistente en VIMS. "Pero realmente no sabemos cómo esta variabilidad afecta su fisiología y su capacidad para responder a cambios futuros. Los artículos que revisamos sugieren que esta variabilidad es importante, y necesitamos incorporarlo en nuestros experimentos ".
En efecto, Existe un consenso cada vez mayor de que el grado de variabilidad en la temperatura y el pH que enfrenta un organismo en su entorno actual probablemente influirá en su respuesta al calentamiento y la acidificación futuros. Por ejemplo, un coral que crece en una laguna de arrecife, cuyas aguas restringidas pueden calentarse drásticamente cada tarde bajo el sol abrasador, puede ser menos susceptible al calentamiento a largo plazo que un coral que crece en lugares más abiertos, aguas templadas de la cara del arrecife. Lo mismo puede aplicarse a especies o poblaciones enteras de corales adaptados al calor.
Dra. Emily Rivest, ahora profesor asistente en el Instituto de Ciencias Marinas de Virginia, nada por encima de un arrecife en Moorea, Polinesia francés, buscando corales para recolectar. Crédito:Brian Rivest.
En su papel Rivest y los coautores Steeve Comeau y Christopher Cornwall de la Universidad de Australia Occidental revisaron casi 100 estudios sobre cómo los cambios previstos en el pH o la temperatura del océano podrían afectar el crecimiento de los corales. Pero su revisión encontró que solo un "puñado" de los estudios había variado intencionalmente estos factores, o examinó la importancia de la variabilidad natural para el desempeño de los organismos del arrecife.
Los experimentos que incorporaron variabilidad se clasificaron en dos categorías. "Un tipo fueron los estudios en los que se recolectan corales de un sitio de alta variabilidad y un sitio de baja variabilidad y se ve cómo les va en condiciones de laboratorio controladas, "dice Rivest." Si la variabilidad es importante para dar forma a su respuesta al cambio ambiental, entonces su respuesta dependerá del sitio de donde provengan ".
El segundo tipo "analizó la variabilidad dentro de los tratamientos de laboratorio:llevar corales al laboratorio y criarlos en condiciones constantes o variables, luego proporcionándoles un estrés adicional y viendo si la variabilidad que experimentaron en el laboratorio influye en su respuesta a ese estrés ".
Rivest y sus colegas descubrieron que la incorporación de la variabilidad en el diseño de un experimento producía resultados ambiguos e intrigantes.
"Los corales de hábitats con mayor variabilidad de temperatura generalmente exhiben mayor termotolerancia, "dice Rivest, "pero los efectos de la variabilidad del pH en el pasado son menos claros". Por otra parte, ella dice, "En estudios de laboratorio, La variabilidad del pH a menudo limita los efectos de la acidificación del océano, pero los efectos de la variabilidad de la temperatura sobre las respuestas al calentamiento fueron equívocos ".
La Dra. Emily Rivest recupera un sensor de pH lleno de datos de un arrecife en Taiwán. Crédito:Apple Chui.
Remache Comeau, y Cornwall dicen que sus hallazgos justifican una investigación adicional. "Queremos que nuestro artículo señale el inicio de una nueva era en los estudios sobre cómo el cambio climático afecta a las especies fundamentales, ", dice Rivest." Realmente debemos considerar el entorno actual de un animal como un punto de partida para saber cómo responderá en el futuro; queremos que este sea un punto de discusión en nuestro campo, para saber cómo deberíamos diseñar experimentos y pensar en estas preguntas en el futuro ".
El equipo dice que sus hallazgos también podrían conducir a aplicaciones prácticas. "Si conocemos mejor cómo la variabilidad ambiental afecta la capacidad de los animales para tolerar cambios ambientales futuros, entonces podemos pensar en ello en un contexto de restauración y conservación, "dice Rivest". Por ejemplo, si apuntas a un arrecife para su restauración, podríamos comenzar un programa de capacitación para corales en el que se cultiven en el laboratorio en condiciones variables para que estén listos para funcionar bien en el entorno del arrecife ". Este enfoque ya se está aplicando en el Instituto de Biología Marina de Hawai'i, el Instituto Australiano de Ciencias Marinas, y otros laboratorios de investigación en todo el mundo.
Rivest dirigió uno de los estudios de campo incluidos en el artículo de revisión reciente, en el que comparó los corales de las cálidas aguas de la Polinesia Francesa con las aguas más frías de Taiwán, y ahora tiene planes de extender esa investigación a diferentes animales y aguas cercanas a su nuevo hogar. en la costa este de EE. UU. Se unió a la facultad del Instituto de Ciencias Marinas de Virginia en Gloucester Point en 2016.
"Pienso en las ostras como los corales de la bahía de Chesapeake, ", dice Rivest." Proporcionan beneficios similares en el sentido de que crean un hábitat tridimensional que sustenta a otras especies. Y la variabilidad en el pH y la temperatura en la Bahía es aún más dramática de lo que vemos en muchos arrecifes de coral. Así que planeo hacer el mismo tipo de preguntas aquí. Hay mucho que podemos aprender sobre cómo responderán las ostras a los cambios ambientales futuros con solo estudiar los gradientes ambientales naturales que enfrentan en la Bahía en este momento ".
También planea comenzar una serie de estudios de laboratorio. "Todavía no he tenido la capacidad de manipular fácilmente la variabilidad de la temperatura y el pH en el laboratorio, "dice Rivest, "pero el sistema de acuario que estoy construyendo aquí me permitirá hacer eso". Ella está construyendo el sistema en el Laboratorio de Investigación de Agua de Mar en VIMS, una de las instalaciones más grandes de su tipo en la nación.
