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miércoles, 17 de septiembre de 2014

Acidificación y supervivencia

Musola pintada (Mustelus canis). Fuente: Discovery.com.

Por si no fuese suficiente con lo que ya tienen encima, la última novedad es que la acidificación del océano reducirá la capacidad olfativa de los tiburones, debilitando así uno de sus principales sistemas de detección de alimento, según demuestra un estudio¹ que acaba de publicarse en Global Change Biology. 

En su heroico afán por destruir el cuerpo que lo alberga, solo comparable al del virus más letal, el ser humano ha logrado, entre otras proezas, que la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera sea la más elevada de los últimos 800 000 años. Gracias a ello, el clima de la Tierra está cambiando a tal velocidad que puede que no lleguemos a tiempo, no ya para revertir o siquiera detener el proceso, sino para adaptarnos a sus consecuencias. Pero esa es la idea, cabe suponer.
Pero en esta jovial marcha hacia nuestra autodestrucción nos hemos topado con un factor con el que no contábamos, y mira que es inmenso. Se calcula que el océano absorbe aproximadamente el 25% del dióxido de carbono que emitimos a la atmósfera. Esto quiere decir que, de no ser por él, tal vez habríamos ya podido consumar el desastre. Mala pata.

Sarcasmos aparte, el trasvase de dióxido de carbono antropogénico al mar, lejos de aliviar el problema, lo que ha hecho es extenderlo. Cuando el CO2 se disuelve reacciona con el agua generando ácido carbónico y reduciendo su pH, en un proceso conocido como acidificación. Es una evidencia científica que el océano se está acidificando, y parece que a buen ritmo. Se calcula que el nivel actual de acidificación es un 30% superior al de épocas preindustriales y el pH de las aguas superficiales es 0.1 puntos inferior (y las previsiones a medio plazo son descorazonadoras). Esto tiene graves consecuencias para las criaturas marinas. El descenso del pH trae consigo la drástica disminución de las concentraciones de iones carbonato, fundamentales para la formación y el desarrollo de los esqueletos y otras estructuras de carbonato cálcico, como conchas y caparazones, de una inmensa variedad de organismos: corales, moluscos, foraminíferos, equinodermos, crustáceos, etc., poniendo poblaciones enteras en serio peligro. Pensemos que aproximadamente la cuarta parte de todas las especies marinas dependen de un modo u otro del coral. Varios trabajos han descrito los efectos de la acidificación en diversos organismos calcáreos; igualmente se ha demostrado que la exposición de los teleósteos a niveles elevados de CO2 puede alterar un amplio espectro de procesos biológicos como la percepción sensorial, modificando la respuesta a estímulos químicos y auditivos, y, a consecuencia de ello, la toma de decisiones².
Foto de Danielle Dixson publicada en la edición digital de The Washington Post del 10 de septiembre.
Este es el primer estudio que aborda los efectos de la acidificación sobre el comportamiento y la capacidad olfativa de los tiburones. Sus autores trabajaron con una especie oriunda del Atlántico occidental, la musola pintada (Mustelus canis), un pequeño cazador oportunista que frecuenta las aguas turbias próximas a la costa, en las que se maneja perfectamente para localizar a sus presas gracias sobre todo a su agudo sentido del olfato. El candidato ideal.
Las 24 musolas utilizadas en el experimento se distribuyeron en tres tanques con diferentes niveles de concentración CO2 (por tanto con agua de diferente pH): el primero con los valores medios registrados en la actualidad (pH 8.11), el segundo con los estimados para dentro de 50 años según la tendencia actual de emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera (pH 7.80), y el tercero con los estimados para el año 2100 (pH 7.69, o sea, una caída de 0,4 puntos).
Los tiburones se iban introduciendo en un tanque de 9x2 m en el que se habían creado dos corredores olorosos mediante sendos emisores situados a cada extremo, cerca del fondo, que bombeaban constantemente agua de mar, en uno de ellos mezclada con jugo de calamares. Como era de esperar, todos los tiburones sometidos al nivel actual de pH permanecieron la mayor parte del tiempo (entre el 60-84%) en la calle por la que discurría este potente estímulo oloroso, llegando incluso a lanzar ataques sobre su fuente, bien golpeándola con el morro, bien mordiéndola. Cuando el pH descendió 0,2 puntos, el tiempo de permanencia en el corredor oloroso se mantuvo, pero los ataques a su fuente fueron menos intensos o agresivos. Sin embargo, con los valores previstos para fin de siglo la situación cambió drásticamente. Las musolas dejaron de responder a los estímulos químicos, incluso parecían evitarlos, ya que pasaban más rato en la zona de flujo de agua salada normal; el tiempo de permanencia en la calle del corredor oloroso fue inferior al 15%.
En los tres casos, el comportamiento natatorio de los tiburones fue muy similar, sin ninguna señal externa que hiciese pensar en algún tipo de anomalía; lo mismo el movimiento de las aberturas branquiales, que en ningún momento evidenció signos de estrés que pudiesen explicar su comportamiento.
La doctora Dixson y sus colegas aventuran que la raíz del problema está en que el agua acidificada altera el funcionamiento de un receptor químico conocido como GABAA, como ocurre con los peces payaso.

Fuente: Danielle Dixson, Global Change Biology, 2014.
La conclusión es evidente: el aumento de la acidificación del océano va a tener un impacto terrible en los tiburones al modificar o anular su respuesta a estímulos químicos primordiales para su supervivencia, como los que proceden de una fuente de alimento y, tal vez, quién sabe (en el trabajo no se mencionan), los emisores químicos que las hembras liberan cuando están listas para aparearse.

Otro trabajo de parecidas características³ ha encontrado cambios importantes no solo en el comportamiento natatorio, sino en la sangre de pintarrojas (Scyliorhinus canicula) sometidas a los niveles de dióxido de carbono previstos para el 2100, que contenía más iones de sodio y bicarbonato de lo normal seguramente como un mecanismo para mantener estable su pH en un entorno de mayor acidez (aparentemente no se habían producido cambios apreciables en su metabolismo). Los investigadores también observaron que en un ambiente fuertemente acidificado las pintarrojas permanecían nadando durante periodos de tiempo considerablemente más largos (hasta una hora sin interrupción) que aquellos ejemplares procedentes de un entorno "normal", que presentaban periodos de natación más cortos, de entre unos pocos segundos hasta un minuto. Esto podía deberse bien a alteraciones en las concentraciones de iones de sodio y bicarbonato en el cerebro, bien a que los tiburones percibían la acidez del agua y estaban nadando en busca de un entorno más saludable. Estas observaciones fueron realizadas durante la noche, cuando estos animales se muestran más activos.

En los millones de años que llevan en la tierra, los tiburones han logrado sobrevivir en mares con un nivel de acidez muy superior al previsto para fin de siglo. Lo que no deja de ser un motivo para la esperanza. Pero el problema es si serán capaces de adaptarse con la suficiente presteza a la velocidad a la que van a tener lugar los grandes cambios que se nos vienen encima.
Los seres humanos somos así de inteligentes.


[ACTUALIZACIÓN a 16-X-2014] Frente a todo lo anterior, hay al menos un tiburón al que no parecen afectarle los ambientes con alto contenido de CO2. Se trata de la pintarroja colilarga ocelada (Hemiscyllium ocellatum), una pequeña especie endémica de Nueva Guinea y norte de Australia que habita en las aguas someras de arrecifes e incluso charcas de marea, ambientes muy expuestos a fuertes fluctuaciones ambientales tanto de oxígeno como de dióxido de carbono. Por la noche, el nivel de oxígeno en el agua cae drásticamente, muy particularmente durante las mareas bajas nocturnas, debido a la respiración de los organismos del arrecife, lo que provoca un fuerte incremento del CO2, cuya concentración puede incluso ser más alta en los agujeros y grietas del coral (ambientes de bajo flujo de agua) que este tiburón acostumbra a usar como refugio. La adaptación a la vida en estos ambientes de fluctuaciones extremas es tal, que la pintarroja colilarga no solo puede resistir sin mayor problema cortos periodos de hipoxia (baja concentración de oxígeno en el ambiente), sino que, tal como acaba de demostrar un reciente trabajo, es capaz de adaptar sus procesos fisiológicos a largas exposiciones (60-90 días) a ambientes con altas concentraciones de dióxido de carbono como las previstas a medio plazo.

Pintarroja colilarga ocelada (Hemiscyllium ocellatum). Foto: Richard Ling.

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¹Danielle L. Dixson, Ashley R. Jennings, Jelle Atema & Philip L. Munday (2014). "Odor tracking in sharks is reduced under future ocean acidification conditions". Global Change Biology, doi: 10.1111/gcb.12578.
²Las señales químicas juegan un papel fundamental en la biología de muchos peces. Se ha comprobado, por ejemplo, que los peces de arrecife con la capacidad olfativa mermada por la exposición a altos niveles de CO2 mostraban problemas a la hora de encontrar refugio, seleccionar el hábitat más adecuado y evitar a los depredadores.
³Leon Green & Fredrik Jutfelt (2014). "Elevated carbon dioxide alters the plasma composition and behaviour of a shark". Biology Letters, 10(9): 20140538.
Dennis D. U. Heinrich, Jodie L. Rummer, Andrea J. Morash, Sue-Ann Watson, Colin A. Simpfendorfer, Michelle R. Heupel & Philip L. Munday (2014). "A product of its environment: the epaulette shark (Hemiscyllium ocellatum) exhibits physiological tolerance to elevated environmental CO2." Conservation Physiology, vol 2. doi: 10.1093/conphys/cou047

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