La creciente acidez de los océanos amenaza los arrecifes de coral al dificultar que los corales construyan sus esqueletos. Un nuevo estudio identifica los detalles de cómo la acidificación del océano afecta a los esqueletos de coral, permitiendo a los científicos predecir con mayor precisión dónde serán más vulnerables los corales.

Los corales hacen crecer sus esqueletos hacia la luz del sol y también los engrosan para reforzarlos.

La nueva investigación, dirigido por científicos de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI), muestra que la acidificación de los océanos impide particularmente el proceso de espesamiento, disminuyendo la densidad de los esqueletos y dejándolos más vulnerables a romperse. El estudio se publicó hoy en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Nuestra investigación incorpora los matices del crecimiento esquelético de coral, permitiendo proyecciones más precisas de cómo, dónde, y por cuanto, La acidificación de los océanos afectará a los corales formadores de arrecifes tropicales. "dijo Nathaniel Mollica, quien es el autor principal del estudio y estudiante de posgrado 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 Sinica 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 de crecimiento esquelético detallado y lo combinó con los cambios proyectados en el pH del océano (una medida de su acidez) inducidos por el cambio climático global. Los resultados mostraron que se producirá una disminución en la densidad del esqueleto de coral en muchos arrecifes de coral. El impacto será especialmente fuerte en la región del Indo-Pacífico, con reducciones de hasta un 20 por ciento en la densidad de esqueletos de coral para el 2100 en partes del Triángulo de Coral, el área delimitada por las aguas de Indonesia, Malasia, las Filipinas, Papúa Nueva Guinea, Timor Leste, y las Islas Salomón. Corales en el Caribe, Hawai y el norte del Mar Rojo podrían tener mejores resultados, los autores dicen, con disminuciones de menos del 10 por ciento causadas solo por la acidificación de los océanos.

"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 la mayor parte de la investigación, junto con la Fundación Robertson y la Institución Oceanográfica Woods Hole.

Los esqueletos de coral están hechos de aragonito, una forma de carbonato de calcio. Los corales hacen crecer sus esqueletos hacia arriba apilando paquetes de cristales de aragonito, Uno encima del otro. Al mismo tiempo, espesan esos paquetes con cristales adicionales, que fortalece los esqueletos y los ayuda a resistir la rotura causada por las corrientes, ondas, tormentas y aburrido y mordido por gusanos, moluscos y pez loro.

"Los arrecifes de coral se encuentran entre los ecosistemas más diversos de la Tierra, con enorme cultura, ecológico, y valor económico, "dijo Anne Cohen, científico de WHOI y coautor del estudio. Los arrecifes enfrentan múltiples tensiones, incluido el aumento del nivel del mar, cambiar los regímenes de nutrientes, y temperaturas oceánicas más cálidas, ella dijo, pero a diferencia del calentamiento del océano, 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.

La acidificación del océano es causada por niveles crecientes 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, poner en movimiento reacciones químicas que producen iones bicarbonato (HCO3-) y carbonato (CO32-). Los pólipos de coral, los diminutos animales vivos de coral de cuerpo blando, aportan agua de mar que contiene HCO3-, Los iones CO32- y calcio (Ca2 +) en un "espacio calcificante" 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-), facilitando la producción de carbonato de calcio (CaCO3) para sus esqueletos. Pero cuando los océanos absorben el exceso de CO2, como esta pasando ahora, hay más iones HCO3- pero menos iones CO32- en el agua de mar, haciendo más difícil para los corales acrecer esqueletos.

Experimentos de laboratorio y estudios de campo, sin embargo, 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 del esqueleto de coral.

Para probar esta teoría, los científicos tomaron núcleos de esqueletos de un tipo común de corales formadores de arrecifes llamados Porites en cuatro ubicaciones:Palau, Atolón de Dongsha en el Mar de China Meridional, Isla Verde frente a Taiwán, y Saboga en Panamá, donde las condiciones del agua de mar abarcaron una amplia gama de niveles de pH y concentraciones de iones carbonato. Utilizaron un escáner de tomografía computarizada (TC) 3-D para obtener imágenes de los núcleos esqueléticos, que revelan bandas de crecimiento anual, como los anillos de un árbol. De los escaneos, pudieron discernir y cuantificar por separado los componentes ascendentes y espesantes del crecimiento del coral. Su análisis reveló una correlación constante: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 relación entre el crecimiento ascendente y la concentración de iones carbonato.

Para comprender mejor estos procesos, Los investigadores examinaron el proceso de crecimiento de los corales y demostraron 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. Como consecuencia, los corales no pueden producir tanto aragonito para engrosar el esqueleto. Los corales continúan invirtiendo en crecimiento ascendente, pero sufre la "densificación" o espesamiento. Como resultado, los corales en aguas de pH más bajo construyen esqueletos más delgados que son más susceptibles a los daños causados ​​por las olas o los ataques de organismos erosivos.

El equipo de investigación analizó además los datos publicados sobre más de 100 núcleos esqueléticos de coral de 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 se produce 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, geoquímico en 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 formadores de arrecifes bajo el cambio climático del siglo XXI".