Qué se necesita para crear arrecifes?

DEL AULA

¿Qué se necesita para

CREAR ARRECIFES?

Citlalli Álvarez

En la restauración de los corales, aunque parezca extraño, año, intervienen los pólipos, la electrólisis, la acreción mineral y la técnica BioBiorock. Es un tema que espero les guste tanto como a mí. Abordaré primero mero la biología de los corales y después un poco de conceptos químicos para para . concluir con esta técnica usada en la creación de arrecifes artifi ciales.

¿Qué son los corales?

Los corales son colonias de animales sésiles formadas por cientos o miles de individuos. De forma individual son pequeños organismos que miden sólo unos milímetros de diámetro llamados pólipos. Su forma es parecida a una copa con una corona de tentáculos alrededor de su boca.

Los pólipos tienen la capacidad de fi jar el carbonato de calcio (CaCO3), que está disuelto en el mar, para formar pequeñas estructuras rígidas en donde viven. Muchas de estas copas cementadas forman una colonia.

Los corales tienen un crecimiento lento pero continuo que varía dependiendo de la especie; en términos generales, un arrecife puede crecer un milímetro de alto y ocho de ancho por año. A lo largo de miles o millones de años se forman grandes formaciones calcáreas, que en combinación con la fl ora y fauna del lugar constituyen un arrecife coralino. Los arrecifes fl orecen en aguas tropicales donde la temperatura, la salinidad y la claridad del agua, y los bajos niveles de nutrientes son los factores que regulan el desarrollo de los corales.1

¿Cómo se alimentan los corales?

Los corales obtienen su alimento por dos vías. La primera es la simbiosis. En los tejidos de los

1 Nava, G., et al., Restauración del coral Acropora palmata en el

Sistema Arrecifal Veracruzano, Gobierno de Veracruz, Parque

Nacional Sistema Arrecifal Veracruzano, Acuario de Veracruz y Oceanus, México, 2010; Field, J.G., et al., (Eds.), Oceans 2020 science, trends, and the challenge of sustainability, Island Press,

Washington, 2002, 365 pp.; Castro, P. y M. Huber, Marine biology, 3a. ed., McGraw-Hill, Nueva York, 2000; Sumich, J. L., An introduction to the biology of marine life, 7a. ed., McGraw-Hill, WCB, 1999; Tudge, C., Global ecology, Natural Hystory Museum and

British Petroleum, Londres, 1991, 173 pp.; Ramírez, J., “Arrecifes de coral”, disponible en: ponce.inter.edu/acad/cursos/ciencia/ pages/corales.htm, s.f., obtenido el 2 de abril de 2011; Wikipedia

“Corales”, disponible en: es.wikipedia.org/wiki/Coral, s.f.

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Pólipos de coral. Por la noche los pólipos se extienden para alimentarse.

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Pólipos de coral de diferentes especies.

corales viven algas. En esta asociación tanto el coral como las algas se benefi cian. Los corales proporcionan un ambiente seguro y nutrientes; a cambio, las algas suministran productos fotosintéticos y ayudan a aumentar la capacidad del coral para fi jar el carbonato de calcio. La segunda manera en que los pólipos obtienen su alimento es a través de sus tentáculos con los que atrapan plancton.2

¿Cómo se reproducen los corales?

Los pólipos del coral se pueden reproducir asexual y sexualmente.

En la reproducción sexual la mayoría de los corales liberan los óvulos y espermatozoides al agua, por lo que la fecundación es externa. En muchas especies la reproducción sexual sucede una sola vez al año y es sincronizada.

Varios días después de la fecundación, se forma una larva que es dispersada por las corrientes, para luego fi jarse en el suelo marino y formar una colonia por medio de la reproducción asexual.

La reproducción asexual es por gemación. Ésta sucede cuando un pólipo se divide para formar otro pólipo idéntico.

En el caso de los corales que tienen crecimiento ramifi cado, una manera de reproducción asexual es la fragmentación. En ella ocurre que una ramita se rompe con pólipos vivos y, en cuanto cae al suelo y se fi ja, empezará a formar otra colonia.3

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2 Nava, G., et al., op. cit., 2010; Field, J.G., et al., op. cit., 2002;

Castro, P. y M. Huber, op. cit., 2000; Sumich, J. L., op. cit., 1999;

Tudge, C., op. cit., 1991; Ramírez, J., op. cit.; Wikipedia“Corales”, disponible en: es.wikipedia.org/wiki/Coral, s.f. 3 Nava, G., et al., op. cit., 2010; Ramírez, J., op. cit. Estas imágenes muestran cómo los corales desovan sincrónicamente. Óvulos y espermatozoides se liberan. La última imagen muestra una larva de coral.

Arrecife coralino.

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¿Qué problemas enfrentan los arrecifes?

Como en todo ecosistema existen amenazas naturales y antropogénicas; dentro de las primeras están los huracanes, la depredación y los cambios de temperatura y salinidad del agua; sin embargo, como son causas naturales, las estrategias adaptativas de los corales les permiten sobrevivir.

Las amenazas producidas por el hombre pueden ser directas e indirectas. La sobrepesca, la introducción de especies exóticas, la contaminación y el turismo a gran escala son ejemplos de amenazas directas que desestabilizan el ecosistema.

La destrucción de los manglares, la deforestación y el calentamiento global del planeta constituyen causas indirectas que afectan a los arrecifes; la enfermedad llamada “blanqueamiento de corales” provocada por la expulsión de las algas, se debe al incremento en la temperatura del agua.4

¿Cuál es la importancia de los arrecifes coralinos?

Los arrecifes nos brindan grandes benefi cios por lo que su valor es difícil de estimar.

4 Goreau, T. J., Coral reef and sheries habitat restoration in the coral triangle: the key to sustainable reef management, World Ocean

Congress, Manado, Sulawesi, Indonesia, 2009, disponible en: biomimicry.typepad.com/clippings/2006/03/biorock_mineral. html, obtenido el 28 de marzo del 2011; Goreau, T. J. y W.

Hilbertz, “Marine ecosystems restauration: cost and bene ts for coral reefs”, en World Resource Review, vol. 17, núm. 3, 2005, pp. 375-409; Field, J.G., et al., op. cit., 2002; Castro, P. y M. Huber, op. cit., 2000; Sumich, J. L., op. cit., 1999; Tudge, C., op. cit., 1991;

Ramírez, J., op. cit.

• Son el hogar de muchos organismos que encuentran alimento y protección contra los depredadores. • Se encuentran entre los ecosistemas con mayor diversidad y productividad. • Mantienen redes alimentarias muy importantes.

• En los arrecifes habitan organismos con aplicaciones médicas y comerciales; de hecho, muchos países dependen de ellos para sostener su industria pesquera. • Son fuente importante de turismo y recreación porque atraen a millones de buceadores y turistas. • Son indispensables en la formación de arena y playas (cuando el carbonato de calcio de las formaciones arrecifales se erosiona proporciona material que se incorpora a la arena). • Proveen protección a las costas de los embates de las olas y la erosión.

Aun cuando nos brindan todos estos servicios, los arrecifes están siendo rápidamente deteriorados a nivel mundial, lo que ocasiona daños graves en los recursos pesqueros, la biodiversidad, el turismo, el suministro de arena y la protección costera alrededor del mundo.5

Desde hace varias décadas se han hecho innumerables esfuerzos a fi n de conservar y restaurar los arrecifes coralinos para recuperar sus benefi cios. Una técnica que revolucionó la restauración coralina es el método Biorock. A continuación se explica, no sin antes revisar algunos procesos químicos para comprenderlo mejor.

5 Nava, G., et al., op. cit., 2010; Goreau, T. J., op. cit., 2009; Goreau,

T. J. y W. Hilbertz, op. cit., 2005; Field, J.G., et al., op. cit., 2002;

Castro, P. y M. Huber, op. cit., 2000; Sumich, J. L., op. cit., 1999;

Tudge, C., op. cit.,1991; Ramírez, J., op. cit.

Electrólisis

La electrólisis es uno de los principales métodos químicos de separación. La etimología de la palabra refi ere a dos términos: electro, que signifi ca ‘electricidad’, y lisis, que signifi ca ‘rotura’.6

El proceso electrolítico se lleva a cabo de la siguiente manera: en una solución, se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos (sumergidos en dicha solución) y conectados a una fuente de alimentación eléctrica.

Oxígeno

Hidrógeno

La electrólisis es un proceso en el que, por medio de la electricidad, se separan los elementos del compuesto que forman.

6 Ortega A., “Basic technology: mineral accretion for shelter.

Seawater as a source for building”, en Architecture in development, núm. 32, 1989, pp. 60-63; Construmática. Sin fecha. Electrolisis. Disponible en: www.construmatica.com/construpedia/

Electr%C3%B3lisis; Wikipedia, “Electrolisis”, disponible en: es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisis, s.f., obtenido el 2 de abril de 2011.

El electrodo conectado al polo negativo se denomina cátodo y el conectado al positivo, ánodo. Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. De esta manera, los iones positivos, o cationes, son atraídos por el cátodo, mientras que los iones negativos, o aniones, se desplazan hacia el ánodo. En la electrólisis del agua, por ejemplo, se forma hidrógeno en el cátodo y oxígeno en el ánodo.7

Acreción mineral

A principios de 1970, el arquitecto alemán Wolf Hilbertz aplicó la electrólisis en agua de mar para obtener depósitos de minerales en estructuras metálicas y usarlos en la construcción de viviendas. El agua marina contiene una amplia fuente de minerales (cloro, sodio, magnesio, calcio, potasio) por lo que constituye a su vez una importante fuente natural de materiales químicos de construcción. El proceso de extraerlos a través de electrólisis se llama electrodeposición o acreción mineral. 8

¿Cómo se logra?

La acreción mineral se produce cuando un material conductor de electricidad, como una malla metálica, sumergido en agua de mar, se conecta al polo negativo (cátodo) de una corriente directa provocando la precipitación de las sales disueltas en el agua marina. Al cargarse positivamente, el carbonato de calcio y el hidróxido de magnesio, disueltos en el mar, se depositan alrededor del metal cargado negativamente.9

7 Construmática op. cit.; Wikipedia, “Electrolisis”, disponible en: es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisis, s.f.; op. cit. 8 Ortega A., op. cit., 1989. 9 Idem.

¿Cómo restaurar un coral?

Casi todos los corales pueden sobrevivir a algún grado de fragmentación o rotura y recuperarse para formar nuevas colonias si se fi jan en el fondo antes de que sus tejidos sean lastimados. En la década de 1950, se empezaron a crear arrecifes artifi ciales usando una variedad de métodos. Al principio, los corales sueltos se fi jaban en su lugar con estacas de madera, luego se usó pegamento en lugar de estacas y a su vez el pegamento fue sustituido por refugios artifi ciales como piedras, neumáticos, barcos y aviones sumergidos. Sin embargo, estos hábitats no alcanzaron la diversidad de los arrecifes naturales.10

Tecnología Biorock

En la década de 1980 Hilbertz comenzó una larga colaboración con Thomas Goreau, presidente de la Alianza Mundial de Arrecifes Coralinos (GCRA por sus siglas en inglés) para la investigación y el desarrollo de un proyecto con enfoque en la conservación, propagación y restauración de los arrecifes de coral. El proyecto fue denominado “Biorock, un método para impulsar el crecimiento de organismos acuáticos y las estructuras creadas por ellos mismos” (actualmente Biorock™ es una marca registrada).11

10 Wells, L., et al., “Effect of severe hurricanes on Biorock coral reef restoration projects in Grand Turk, Turks and Caicos Islands”, en Rev. Biol. Trop, vol. 58 (Suppl. 3), 2010, pp. 141-149;

Goreau, T. J., op. cit., 2009; Wikipedia, “Arrecife arti cial”, disponible en: translate.google.com.mx/translate?hl=es&langpair =en%7Ces&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Arti cial_reef, s.f., obtenido el 26 de marzo de 2011; Wikipedia, “Biorock”, disponible en: en.wikipedia.org/wiki/Biorock, s.f., obtenido el 29 de marzo del 2011. 11 Biorock™, “Un método para impulsar el crecimiento de organismos acuáticos y las estructuras creadas por ellos mismos”, s.f., disponible en: www.Biorock.Net, obtenido el 29 de marzo del 2011.

El método Biorock es la aplicación de la acreción mineral para ayudar a los pólipos en la formación de las estructuras calcáreas que forman los arrecifes. Goreau y Hilbertz (2005) explican que el ayudar a los pólipos en la formación de sustrato calcáreo los deja con más energía metabólica para el crecimiento, la reproducción y la resistencia a los cambios ambientales.

Así pues, para construir un arrecife con Biorock, se arma una estructura metálica conductora de electricidad y se ancla en el fondo del mar. Posteriormente, se le aplica una corriente eléctrica continua de bajo voltaje (la fuente de corriente puede venir de baterías, paneles solares o molinos de viento). Esto inicia la reacción electrolítica y provoca que los minerales disueltos en el mar –como el carbonato de calcio y el hidróxido de magnesio– se depositen en la estructura metálica.

En pocos días, la estructura adquiere una tonalidad blanquecina debido a las incrustaciones de los minerales precipitados que, además, añaden rigidez al armazón. A continuación, los buzos comienzan a trasplantar fragmentos de coral de otros arrecifes en la estructura. De inmediato, las piezas de coral se afi anzan en el sustrato mineral acrecido; al respecto, se reportan crecimientos a un ritmo de hasta cinco veces más rápido de lo normal. Pronto el marco de corales se convierte en un hábitat y atrae más vida marina como peces, cangrejos, almejas, pulpos, langostas y erizos de mar. Las estructuras Biorock se pueden construir en cualquier forma o tamaño dependiendo sólo de la composición física del fondo del mar, del oleaje, de la fuente de energía y de los materiales de construcción. La aplicación de la corriente eléctrica de bajo voltaje es completamente segura para los nadadores y la vida marina.

Los proyectos Biorock se han implementado en más de 20 países, entre ellos, Tailandia, Filipinas, Papúa Nueva Guinea, Malasia, Maldivas, Panamá y México. Actualmente, la mayoría de las investigaciones se encuentran en Indonesia.12

www.gaiadiscovery.com

Thomas Goreau.

www.wolfhilbertz.com

Wolf Hilbertz.

12 Goreau, T. J., Biorock arks: The last hope for coral reefs, 2010, disponible en: www.Biorock.Net, obtenido el 27 de marzo del 2007; Wells, L., et al., op. cit., 2010; Goreau, T. J., op. cit., 2009;

Goreau, T. J. y W. Hilbertz, op. cit., 2005; Alianza Mundial de

Arrecifes Coralinos (GCRA), s. f., disponible en: www.globalcoral.org, obtenido el 28 de marzo del 2011; Naguran M.,

“Thomas Goreau on coral restoration with Biorock”, disponible en: www.gaiadiscovery.com/latest-people/thomas-goreau-oncoral-restoration-with-biorock.html, s. f., obtenido el 25 de marzo de 2011; Biorock™, op. cit.; Wikipedia, “Biorock”, disponible en: en.wikipedia.org/wiki/Biorock, s.f., obtenido el 29 de marzo del 2011.

Las siguientes imágenes muestran el proyecto Biorock “Coral Ark Project” en Sambirenteng, Bali, creado por Ari Spenhoff y Jorgenson Julia. En las dos fotos superiores se ve la estructura cuando se inició en 2003, y abajo un año después, en enero de 2004.

Sambirenteng, Bali, 2003.

Sambirenteng, Bali, 2004.

www.biorock.net

Los científi cos de la GCRA trabajan con fundaciones, gobiernos o empresas privadas para construir, restaurar y mantener los arrecifes de coral. La tecnología Biorock ha podido conservar saludables las poblaciones de corales y peces en altas temperaturas y reducidas calidades de agua que comúnmente son fatales. Por esta razón, Biorock constituye una herramienta para preservar los ecosistemas de arrecifes coralinos y, en consecuencia, todos los benefi cios que nos brindan.13

Esta técnica es tan fascinante que Goreau comenta: “Nadie cree que lo que hacemos es posible hasta que lo ven con sus propios ojos”.

13 Goreau, T. J. y W. Hilbertz, op. cit., 2005.

Glosario

Acreción: Crecimiento de un cuerpo por agregación de otros menores.

Solución: Mezcla homogénea obtenida al disolver una o más sustancias, llamadas solutos, en otra que constituye el solvente.

Plancton: Conjunto de organismos microscópicos (zooplancton y fi toplancton) que son desplazados por las corrientes marinas.

Bibliografía:

ALIANZA Mundial de Arrecifes Coralinos (GCRA), s. f., disponible en: www.globalcoral.org, obtenido el 28 de marzo del 2011. BIOROCK™, “Un método para impulsar el crecimiento de organismos acuáticos y las estructuras creadas por ellos mismos”, s. f., disponible en: www.Biorock.Net, obtenido el 29 de marzo del 2011. CASTRO, P. y M. Huber, Marine biology, 3a. ed., McGraw-

Hill, Nueva York, 2000. CONSTRUMÁTICA, Electrolisis, disponible en: www.construmatica.com/construpedia/Electr%C3%B3lisis, obtenido el 2 de abril del 2011. FIELD, J.G., G. Hempel y C. P. Summerhayes, (eds.), Oceans 2020 science, trends, and the challenge of sustainability, Island Press, Washington, 2002, 365 pp. GOREAU, T. J., Biorock arks: The last hope for coral reefs, disponible en: www.Biorock.Net, obtenido el 27 de marzo del 2007. , Coral reef and fi sheries habitat restoration in the coral triangle: the key to sustainable reef management, World Ocean

Congress, Manado, Sulawesi, Indonesia, 2009, disponible en: biomimicry.typepad.com/clippings/2006/03/ biorock_mineral.html, obtenido el 28 de marzo del 2011. y W. Hilbertz, “Marine ecosystems restauration: cost and benefi ts for coral reefs”, en World Resource Review, vol. 17, núm. 3, 2005, pp. 375-409. NAGURAN M., “Thomas Goreau on coral restoration with

Biorock”, disponible en: www.gaiadiscovery.com/latest-people/thomas-goreau-on-coral-restoration-withbiorock.html, s. f., obtenido el 25 de marzo de 2011. NAVA, G., M. García, M. Román, M. Rangel e I. López, Restauración del coral Acropora palmata en el Sistema Arrecifal

Veracruzano, Gobierno de Veracruz, Parque Nacional Sistema Arrecifal Veracruzano, Acuario de Veracruz y Oceanus, México, 2010, 8 pp. ORTEGA A., “Basic technology: mineral accretion for shelter. Seawater as a source for building”, en Architecture in development, núm. 32, 1989, pp. 60-63. RAMÍREZ, J., “Arrecifes de coral”, disponible en: ponce.inter. edu/acad/cursos/ciencia/pages/corales.htm, s.f., obtenido el 2 de abril de 2011. SUMICH, J. L., An introduction to the biology of marine life, 7a. ed., McGraw-Hill, WCB, 1999. TUDGE, C., Global ecology, Natural Hystory Museum and

British Petroleum, Londres, 1991, 173 pp. WELLS, L., F. Pérez, M. Hibbert, L. Clerveaux, J. Johnson y

T. Goreau, “Effect of severe hurricanes on Biorock coral reef restoration projects in Grand Turk, Turks and Caicos

Islands”, en Rev. Biol. Trop, vol. 58 (Suppl. 3), 2010, pp. 141-149. WIKIPEDIA1, “Arrecife artifi cial”, disponible en: translate. google.com.mx/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u =http://en.wikipedia.org/wiki/Artifi cial_reef, s.f., obtenido el 26 de marzo de 2011. WIKIPEDIA2, “Biorock”, disponible en: en.wikipedia.org/ wiki/Biorock, s.f., obtenido el 29 de marzo del 2011. WIKIPEDIA3, “Corales”, disponible en: es.wikipedia.org/ wiki/Coral, s.f., obtenido el 1° de abril de 2011. WIKIPEDIA4, “Electrolisis”, disponible en: es.wikipedia.org/ wiki/Electr%C3%B3lisis, s.f., obtenido el 2 de abril de 2011.