ACIDIFICACIÓN DE LOS OCÉANOS
En general, los animales con concha, incluidos los mejillones, las almejas, los erizos y las estrellas de mar, tendrán problemas para construir sus conchas en agua más ácida. Se espera que los mejillones y las ostras crezcan menos concha en un 25 por ciento y 10 por ciento, respectivamente, para fines de siglo. Los erizos y las estrellas de mar no están tan bien estudiados, pero construyen sus partes en forma de concha a partir de calcita con alto contenido de magnesio, un tipo de carbonato de calcio que se disuelve aún más rápidamente que la forma aragonita de carbonato de calcio que usan los corales. Esto significa una cáscara más débil para estos organismos, aumentando la posibilidad de ser aplastados o comidos. Más sobre la acidificación de los océanos en nuestro resumen.
La acidificación de los océanos a veces se llama "el gemelo igualmente malvado del cambio climático", y por una buena razón: es una consecuencia significativa y dañina del exceso de dióxido de carbono en la atmósfera que no vemos ni sentimos porque sus efectos están ocurriendo bajo el agua. Al menos una cuarta parte del dióxido de carbono (CO2) liberado por la quema de carbón, petróleo y gas no permanece en el aire, sino que se disuelve en el océano. Desde el comienzo de la era industrial, el océano ha absorbido unos 525 mil millones de toneladas de CO2 de la atmósfera, actualmente alrededor de 22 millones de toneladas por día.
Al principio, los científicos pensaron que esto podría ser algo bueno porque deja menos dióxido de carbono en el aire para calentar el planeta. Pero en la última década, se han dado cuenta de que este calentamiento más lento se ha producido a costa de cambiar la química del océano. Cuando el dióxido de carbono se disuelve en el agua de mar, el agua se vuelve más ácida y el pH del océano (una medida de cuán ácido o básico es el océano) disminuye. A pesar de que el océano es inmenso, suficiente dióxido de carbono puede tener un gran impacto. Solo en los últimos 200 años, el agua del océano se ha vuelto un 30 por ciento más ácida más rápida que cualquier cambio conocido en la química del océano en los últimos 50 millones de años.
Los científicos anteriormente no se preocupaban por este proceso porque siempre asumían que los ríos transportaban suficientes productos químicos disueltos de las rocas al océano para mantener estable el pH del océano. (Los científicos llaman a este efecto estabilizador "amortiguación"). Pero tanto dióxido de carbono se está disolviendo en el océano tan rápidamente que este amortiguador natural no ha podido mantenerse al día, lo que resulta en una caída relativamente rápida del pH en las aguas superficiales. A medida que esas capas superficiales se mezclan gradualmente en aguas profundas, todo el océano se ve afectado.
Un cambio relativamente rápido en la química del océano no le da a la vida marina, que evolucionó durante millones de años en un océano con un pH generalmente estable, mucho tiempo para adaptarse. De hecho, las conchas de algunos animales ya se están disolviendo en el agua de mar más ácida, y esa es solo una de las formas en que la acidificación puede afectar la vida oceánica. En general, se espera que tenga impactos dramáticos y en su mayoría negativos en los ecosistemas oceánicos, aunque algunas especies (especialmente las que viven en estuarios) están encontrando formas de adaptarse a las condiciones cambiantes.
Sin embargo, aunque la química es predecible, los detalles de los impactos biológicos no lo son. Aunque los científicos han estado rastreando el pH del océano durante más de 30 años, los estudios biológicos realmente solo comenzaron en 2003, cuando el rápido cambio llamó su atención y se acuñó por primera vez el término "acidificación del océano". Lo que sí sabemos es que las cosas se verán diferentes, y no podemos predecir en detalle cómo se verán. Algunos organismos sobrevivirán o incluso prosperarán en las condiciones más ácidas, mientras que otros tendrán dificultades para adaptarse e incluso pueden extinguirse. Más allá de la pérdida de biodiversidad, la acidificación afectará a la pesca y la acuicultura, amenazando la seguridad alimentaria de millones de personas, así como el turismo y otras economías relacionadas con el mar.
Química de la acidificación
En esencia, el problema de la acidificación de los océanos es simple química. Hay dos cosas importantes para recordar acerca de lo que sucede cuando el dióxido de carbono se disuelve en el agua de mar. Primero, el pH del agua de mar disminuye a medida que se vuelve más ácido. En segundo lugar, este proceso une los iones de carbonato y los hace menos abundantes que los corales, las ostras, los mejillones y muchos otros organismos con concha que necesitan para construir conchas y esqueletos.
Un océano más ácido
ATMOSFÉRICA
AGUA DE MAR
AGUA DE MAR
Este gráfico muestra el aumento de los niveles de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, el aumento de los niveles de CO2 en el océano y la disminución del pH en el agua frente a la costa de Hawái. (Programa de carbono PMEL de la NOAA.
El dióxido de carbono está naturalmente en el aire: las plantas lo necesitan para crecer, y los animales lo exhalan cuando respiran. Pero, gracias a las personas que queman combustibles, ahora hay más dióxido de carbono en la atmósfera que en cualquier otro momento en los últimos 15 millones de años. La mayor parte de este CO2 se acumula en la atmósfera y, debido a que absorbe el calor del sol, crea una manta alrededor del planeta, calentando su temperatura. Pero alrededor del 30 por ciento de este CO2 se disuelve en agua de mar, donde no permanece como moléculas flotantes de CO2. Una serie de cambios químicos descomponen las moléculas de CO2 y las recombinan con otras.
Cuando el agua (H2O) y el CO2 se mezclan, se combinan para formar ácido carbónico (H2CO3). El ácido carbónico es débil en comparación con algunos de los ácidos conocidos que descomponen los sólidos, como el ácido clorhídrico (el ingrediente principal del ácido gástrico, que digiere los alimentos en el estómago) y el ácido sulfúrico (el ingrediente principal en las baterías de los automóviles, que puede quemar la piel con solo una gota).
El ácido carbónico más débil puede no actuar tan rápido, pero funciona de la misma manera que todos los ácidos: libera iones de hidrógeno (H +), que se unen con otras moléculas en el área.
El agua de mar que tiene más iones de hidrógeno es más ácida por definición, y también tiene un pH más bajo. De hecho, las definiciones de los términos acidificación acidez, H+, pH están interrelacionadas: la acidez describe cuántos iones H+ hay en una solución; un ácido es una sustancia que libera iones H+; y pH es la escala utilizada para medir la concentración de iones H+.
https://youtu.be/lWEvBLlUa2E
Cuanto más bajo es el pH, más ácida es la solución. La escala de pH va de extremadamente base a 14 (la lejía tiene un pH de 13) a extremadamente ácida a 1 (el jugo de limón tiene un pH de 2), con un pH de 7 siendo neutro (ni ácido ni básico). El océano en sí no es realmente ácido en el sentido de tener un pH inferior a 7, y no se volverá ácido incluso con todo el CO2 que se disuelve en el océano. Pero los cambios en la dirección del aumento de la acidez siguen siendo dramáticos.
Hasta ahora, el pH del océano ha disminuido de 8.2 a 8.1 desde la revolución industrial, y se espera que caigan otras unidades de pH de 0.3 a 0.4 para fines de siglo. Una caída en el pH de 0.1 puede no parecer mucho, pero la escala de pH, como la escala de Richter para medir terremotos, es logarítmica. Por ejemplo, pH 4 es diez veces más ácido que pH 5 y 100 veces (10 veces 10) más ácido que pH 6. Si continuamos agregando dióxido de carbono al ritmo actual, el pH del agua de mar puede caer otro 120 por ciento para fines de este siglo, a 7.8 o 7.7, creando un océano más ácido que cualquiera visto en los últimos 20 millones de años o más.
Porque importa la acidez
Las aguas ácidas de las filtraciones de CO2 pueden disolver las conchas y también dificultar el crecimiento de las conchas en primer lugar.
(Laetitia Plaisance)
Muchas reacciones químicas, incluidas las que son esenciales para la vida, son sensibles a pequeños cambios en el pH. En los seres humanos, por ejemplo, el pH normal de la sangre oscila entre 7,35 y 7,45. Una caída en el pH de la sangre de 0.2-0.3 puede causar convulsiones, comas e incluso la muerte. Del mismo modo, un pequeño cambio en el pH del agua de mar puede tener efectos nocivos en la vida marina, afectando la comunicación química, la reproducción y el crecimiento.
La construcción de esqueletos en criaturas marinas es particularmente sensible a la acidez. Una de las moléculas con las que se unen los iones de hidrógeno es el carbonato (CO3-2), un componente clave de las capas de carbonato de calcio (CaCO3). Para producir carbonato de calcio, los animales marinos constructores de conchas, como los corales y las ostras, combinan un ion de calcio (Ca+2) con carbonato (CO3-2) del agua de mar circundante, liberando dióxido de carbono y agua en el proceso.
Al igual que los iones de calcio, los iones de hidrógeno tienden a unirse con el carbonato, pero tienen una mayor atracción por el carbonato que el calcio. Cuando un hidrógeno se une con carbonato, se forma un ion bicarbonato (HCO3-). Los organismos constructores de conchas no pueden extraer el ion de carbonato que necesitan del bicarbonato, lo que les impide usar ese carbonato para cultivar una nueva cáscara. De esta manera, el hidrógeno esencialmente une los iones de carbonato, lo que dificulta que los animales con concha construyan sus hogares. Incluso si los animales son capaces de construir esqueletos en agua más ácida, es posible que tengan que gastar más energía para hacerlo, quitando recursos de otras actividades como la reproducción. Si hay demasiados iones de hidrógeno alrededor y no hay suficientes moléculas para que se unan, incluso pueden comenzar a romper las moléculas de carbonato de calcio existentes disolviendo las conchas que ya existen.
Este es solo un proceso con el que los iones de hidrógeno adicionales causados por la disolución del dióxido de carbono pueden interferir en el océano. Los organismos en el agua, por lo tanto, tienen que aprender a sobrevivir ya que el agua a su alrededor tiene una concentración creciente de iones de hidrógeno que acaparan el carbonato. Impactos en la vida oceánica
El pH del océano fluctúa dentro de los límites como resultado de los procesos naturales, y los organismos oceánicos están bien adaptados para sobrevivir a los cambios que normalmente experimentan. Algunas especies marinas pueden adaptarse a cambios más extremos, pero muchas sufrirán, y es probable que haya extinciones. No podemos saberlo con certeza, pero durante el último gran evento de acidificación hace 55 millones de años, hubo extinciones masivas en algunas especies, incluidos los invertebrados de aguas profundas. Un océano más ácido no destruirá toda la vida marina en el mar, pero el aumento de la acidez del agua de mar del 30 por ciento que ya hemos visto ya está afectando a algunos organismos oceánicos.
Arrecifes de coral
Los corales ramificados, debido a su estructura más frágil, luchan por vivir en aguas acidificadas alrededor de filtraciones naturales de dióxido de carbono, un modelo para un océano futuro más ácido. (Laetitia Plaisance).
Los corales constructores de arrecifes crean sus propios hogares a partir de carbonato de calcio, formando arrecifes complejos que albergan a los animales de coral y proporcionan hábitat para muchos otros organismos. La acidificación puede limitar el crecimiento del coral al corroer los esqueletos de coral preexistentes y, al mismo tiempo, ralentizar el crecimiento de otros nuevos, y los arrecifes más débiles que resulten serán más vulnerables a la erosión. Esta erosión vendrá no solo de las olas de tormenta, sino también de los animales que perforan o comen coral. Un estudio reciente predice que para aproximadamente 2080 las condiciones oceánicas serán tan ácidas que incluso los arrecifes de coral sanos se erosionarán más rápidamente de lo que pueden reconstruir.
La acidificación también puede afectar a los corales incluso antes de que comiencen a construir sus hogares. Se han estudiado los huevos y larvas de solo unas pocas especies de coral, y el agua más ácida no dañó su desarrollo mientras aún estaban en el plancton. Sin embargo, las larvas en agua ácida tuvieron más problemas para encontrar un buen lugar para establecerse, lo que les impidió llegar a la edad adulta.
La cantidad de problemas con los que se encuentran los corales variará según la especie. Algunos tipos de coral pueden usar bicarbonato en lugar de iones de carbonato para construir sus esqueletos, lo que les da más opciones en un océano acidificante. Algunos pueden sobrevivir sin un esqueleto y volver a las actividades normales de construcción de esqueletos una vez que el agua vuelve a un pH más cómodo. Otros pueden manejar un rango de pH más amplio.
No obstante, en el próximo siglo veremos que los tipos comunes de coral que se encuentran en los arrecifes cambian, aunque no podemos estar completamente seguros de cómo será ese cambio. En los arrecifes de Papúa Nueva Guinea que se ven afectados por las filtraciones naturales de dióxido de carbono, grandes colonias de rocas se han apoderado y las formas delicadamente ramificadas han desaparecido, probablemente porque sus ramas delgadas son más susceptibles a disolverse. También es probable que este cambio afecte a los muchos miles de organismos que viven entre el coral, incluidos los que las personas pescan y comen, de manera impredecible. Además, la acidificación se acumula sobre todas las demás tensiones que los arrecifes han estado sufriendo, como el calentamiento del agua (que causa otra amenaza para los arrecifes conocida como blanqueamiento de corales), la contaminación y la sobrepesca.
Ostras, mejillones, erizos y estrellas de mar
Las estrellas de mar ocres (Pisaster ochraceus) se alimentan de mejillones de la costa de Oregón. (Susanne Skyrm/Marine Photobank).
En general, los animales con concha, incluidos los mejillones, las almejas, los erizos y las estrellas de mar, tendrán problemas para construir sus conchas en aguas más ácidas, al igual que los corales. Se espera que los mejillones y las ostras crezcan menos concha en un 25 por ciento y 10 por ciento, respectivamente, para fines de siglo. Los erizos y las estrellas de mar no están tan bien estudiados, pero construyen sus partes en forma de concha a partir de calcita con alto contenido de magnesio, un tipo de carbonato de calcio que se disuelve aún más rápidamente que la forma aragonita de carbonato de calcio que usan los corales. Esto significa una cáscara más débil para estos organismos, aumentando la posibilidad de ser aplastados o comidos.
Sin embargo, algunos de los principales impactos en estos organismos van más allá de la construcción de conchas adultas. Los hilos bisales de los mejillones, con los que se aferran a las rocas en las olas, no pueden aguantar tan bien en agua ácida. Mientras tanto, las larvas de ostras ni siquiera comienzan a crecer sus conchas. En sus primeras 48 horas de vida, las larvas de ostras experimentan un crecimiento masivo, construyendo sus conchas rápidamente para que puedan comenzar a alimentarse. Pero el agua de mar más ácida se come sus conchas antes de que puedan formarse; esto ya ha causado muertes masivas de ostras en el noroeste del Pacífico de los Estados Unidos. Sin embargo, este fracaso masivo no es universal: los estudios han encontrado que los crustáceos (como langostas, cangrejos y camarones) crecen conchas aún más fuertes bajo una mayor acidez. Esto puede deberse a que sus conchas están construidas de manera diferente. Además, algunas especies ya pueden haberse adaptado a una mayor acidez o tener la capacidad de hacerlo, como los erizos de mar púrpura. (Aunque un nuevo estudio encontró que los erizos larvales tienen problemas para digerir sus alimentos bajo una acidez elevada).
Por supuesto, la pérdida de estos organismos tendría muchos efectos mayores en la cadena alimentaria, ya que son alimento y hábitat para muchos otros animales.
Zooplancton
Este par de mariposas marinas (Limacina helicina) revolotean no lejos de la superficie del océano en el Ártico. (Cortesía de Alexander Semenov, Flickr.Hay dos tipos principales de zooplancton (pequeños animales a la deriva) que construyen conchas hechas de carbonato de calcio: foraminíferos y pterópodos. Pueden ser pequeños, pero son grandes jugadores en las redes alimentarias del océano, ya que casi toda la vida más grande come zooplancton u otros animales que comen zooplancton. También son críticos para el ciclo del carbono cómo el carbono (como dióxido de carbono y carbonato de calcio) se mueve entre el aire, la tierra y el mar. Los océanos contienen la mayor cantidad de carbono ciclado activamente en el mundo y también son muy importantes en el almacenamiento de carbono. Cuando el zooplancton con concha (así como el fitoplancton con concha) mueren y se hunden en el fondo marino, llevan consigo sus conchas de carbonato de calcio, que se depositan como roca o sedimento y se almacenan en el futuro previsible. Esta es una forma importante de eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera, ralentizando el aumento de la temperatura causado por el efecto invernadero.
Estos pequeños organismos se reproducen tan rápidamente que pueden adaptarse a la acidez mejor que los animales grandes y de reproducción lenta. Sin embargo, los experimentos en el laboratorio y en las filtraciones de dióxido de carbono (donde el pH es naturalmente bajo) han encontrado que los foraminíferos no manejan muy bien una mayor acidez, ya que sus conchas se disuelven rápidamente. Un estudio incluso predice que los foraminíferos de áreas tropicales se extinguirán a finales de siglo.
Las conchas de los pterópodos ya se están disolviendo en el Océano Austral, donde el agua más ácida de las profundidades marinas sube a la superficie, acelerando los efectos de la acidificación causada por el dióxido de carbono derivado del hombre. Al igual que los corales, estos caracoles de mar son particularmente susceptibles porque sus conchas están hechas de aragonita, una forma delicada de carbonato de calcio que es un 50 por ciento más soluble en agua de mar.
Una gran incógnita es si la acidificación afectará a las poblaciones de medusas. En este caso, el temor es que sobrevivan ilesos. Las medusas compiten con los peces y otros depredadores por el alimento, principalmente zooplancton más pequeño y también comen peces jóvenes. Si las medusas prosperan en condiciones cálidas y más ácidas, mientras que la mayoría de los otros organismos sufren, es posible que las medusas dominen algunos ecosistemas (un problema ya visto en partes del océano).
Plantas y Algas
La hierba de Neptuno (Posidonia oceanica) es una hierba marina de crecimiento lento y larga vida nativa del Mediterráneo. (Gaynor Rosier/Marine Photobank).
Las plantas y muchas algas pueden prosperar en condiciones ácidas. Estos organismos producen su energía combinando la luz solar y el dióxido de carbono para que más dióxido de carbono en el agua no los lastime, pero ayuda.
Los pastos marinos forman ecosistemas de aguas poco profundas a lo largo de las costas que sirven como viveros para muchos peces más grandes, y pueden ser el hogar de miles de organismos diferentes. En condiciones de laboratorio más ácidas, pudieron reproducirse mejor, crecer más alto y hacer crecer raíces más profundas, todas las cosas buenas. Sin embargo, están en declive por una serie de otras razones, especialmente la contaminación que fluye hacia el agua de mar costera y es poco probable que este impulso de la acidificación compense por completo las pérdidas causadas por estas otras tensiones.
Algunas especies de algas crecen mejor en condiciones más ácidas con el aumento de dióxido de carbono. Pero a las algas coralinas, que construyen esqueletos de carbonato de calcio y ayudan a cementar los arrecifes de coral, no les va tan bien. La mayoría de las especies de algas coralinas construyen conchas a partir de la forma de calcita con alto contenido de magnesio del carbonato de calcio, que es más soluble que la aragonita o las formas de calcita regular. Un estudio encontró que, en condiciones de acidificación, las algas coralinas cubrían un 92 por ciento menos de área, dejando espacio para otros tipos de algas no calcificantes, que pueden sofocar y dañar los arrecifes de coral. Esto es doblemente malo porque muchas larvas de coral prefieren asentarse en algas coralinas cuando están listas para abandonar la etapa de plancton y comenzar la vida en un arrecife de coral.
Un grupo importante de fitoplancton (algas unicelulares que flotan y crecen en aguas superficiales), los cocolitóforos, crecen conchas. Los primeros estudios encontraron que, al igual que otros animales con concha, sus conchas se debilitaban, haciéndolos susceptibles al daño. Pero un estudio a largo plazo permitió que un cocolitóforo común (Emiliania huxleyi) se reprodujera durante 700 generaciones, tomando alrededor de 12 meses completos, en las condiciones más cálidas y ácidas que se espera que se conviertan en realidad en 100 años. La población fue capaz de adaptarse, creciendo conchas fuertes. Podría ser que solo necesitaran más tiempo para adaptarse, o que la adaptación varíe especie por especie o incluso población por población.
Peces
Dos peces anémona de color naranja brillante asoman la cabeza entre los tentáculos de la anémona. (Usuario de Flickr Jenny Huang (JennyHuang)/EOL).
Si bien los peces no tienen conchas, aún sentirán los efectos de la acidificación. Debido a que el agua circundante tiene un pH más bajo, las células de un pez a menudo entran en equilibrio con el agua de mar al tomar ácido carbónico. Esto cambia el pH de la sangre del pez, una condición llamada acidosis.
Aunque el pez está entonces en armonía con su entorno, muchas de las reacciones químicas que tienen lugar en su cuerpo pueden ser alteradas. Solo un pequeño cambio en el pH puede hacer una gran diferencia en la supervivencia. En los seres humanos, por ejemplo, una caída en el pH de la sangre de 0.2-0.3 puede causar convulsiones, comas e incluso la muerte.
Del mismo modo, un pez también es sensible al pH y tiene que poner su cuerpo a toda marcha para que su química vuelva a la normalidad. Para hacerlo, quemará energía extra para excretar el exceso de ácido de su sangre a través de sus branquias, riñones e intestinos. Puede parecer que esto no consumiría mucha energía, pero incluso un ligero aumento reduce la energía que un pez tiene para encargarse de otras tareas, como digerir los alimentos, nadar rápidamente para escapar de los depredadores o atrapar alimentos, y reproducirse. También puede retardar el crecimiento de los peces.
Incluso el agua ligeramente más ácida también puede afectar las mentes de los peces. Mientras que los peces payasos normalmente pueden escuchar y evitar a los depredadores ruidosos, en aguas más ácidas, no huyen del ruido amenazante. Los peces payasos también se alejan más de casa y tienen problemas para "oler" su camino de regreso. Esto puede suceder porque la acidificación, que cambia el pH del cuerpo y el cerebro de un pez, podría alterar la forma en que el cerebro procesa la información. Además, la cobia (un tipo de pez de caza popular) cultiva otolitos más grandes, pequeños huesos del oído que afectan la audición y el equilibrio en aguas más ácidas, lo que podría afectar su capacidad para navegar y evitar presas. Si bien todavía hay mucho que aprender, estos hallazgos sugieren que podemos ver cambios impredecibles en el comportamiento animal bajo la acidificación.
La capacidad de adaptarse a una mayor acidez variará de una especie de pez a otra, y se desconoce qué cualidades ayudarán o perjudicarán a una especie de pez determinada. Un cambio en las especies de peces dominantes podría tener un gran impacto en la red alimentaria y en la pesca humana.
Estudio Acidificación
En el pasado
Los geólogos estudian los efectos potenciales de la acidificación excavando en el pasado de la Tierra cuando el dióxido de carbono y la temperatura del océano eran similares a las condiciones que se encuentran hoy. Una forma es estudiar núcleos, muestras de suelo y roca tomadas desde la superficie hasta las profundidades de la corteza terrestre, con capas que se remontan a 65 millones de años. La composición química de los fósiles en núcleos de las profundidades del océano muestra que han pasado 35 millones de años desde la última vez que la Tierra experimentó los altos niveles actuales de dióxido de carbono atmosférico. Pero para predecir el futuro de cómo podría ser la Tierra a finales de siglo, los geólogos tienen que mirar hacia atrás otros 20 millones de años.
Hace unos 55,8 millones de años, se liberaron cantidades masivas de dióxido de carbono a la atmósfera, y las temperaturas aumentaron en aproximadamente 9 ° F (5 ° C), un período conocido como el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno. Los científicos aún no saben por qué sucedió esto, pero hay varias posibilidades: intensa actividad volcánica, descomposición de los sedimentos oceánicos o incendios generalizados que quemaron bosques, turba y carbón. Al igual que hoy, el pH del océano profundo disminuyó rápidamente a medida que el dióxido de carbono aumentó rápidamente, causando un repentino "evento de disolución" en el que desapareció gran parte de la vida marina con conchas que el sedimento cambió de "tiza" principalmente de carbonato de calcio blanco a lodo de color marrón rojizo.
Mirando aún más atrás, unos 300 millones de años, los geólogos ven una serie de cambios que comparten muchas de las características de la acidificación oceánica impulsada por el hombre en la actualidad, incluida la casi desaparición de los arrecifes de coral. Sin embargo, ningún evento pasado imita perfectamente las condiciones que estamos viendo hoy. La principal diferencia es que, hoy en día, los niveles de CO2 están aumentando a un ritmo sin precedentes, incluso más rápido que durante el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno.
En el laboratorio
El científico de GEOMAR Armin Form trabaja en su laboratorio durante un experimento a largo plazo sobre los efectos de un pH más bajo, temperaturas más altas y "estrés alimentario" en el coral de agua fría Lophelia pertusa. (Solvin Zankl).
Otra forma de estudiar cómo los organismos marinos en el océano actual podrían responder al agua de mar más ácida es realizar experimentos de laboratorio controlados. Los investigadores a menudo colocan organismos en tanques de agua con diferentes niveles de pH para ver cómo les va y si se adaptan a las condiciones. No solo buscan la capacidad de construcción de conchas; Los investigadores también estudian su comportamiento, uso de energía, respuesta inmune y éxito reproductivo. También observan diferentes etapas de la vida de la misma especie porque a veces un adulto se adaptará fácilmente, pero las larvas jóvenes no lo harán o viceversa. Estudiar los efectos de la acidificación con otros factores estresantes como el calentamiento y la contaminación, también es importante, ya que la acidificación no es la única forma en que los humanos están cambiando los océanos.
En la naturaleza, sin embargo, esas algas, plantas y animales no viven aislados: son parte de comunidades de muchos organismos. Así que algunos investigadores han analizado los efectos de la acidificación en las interacciones entre especies en el laboratorio, a menudo entre presas y depredadores. Los resultados pueden ser complejos. En el agua de mar más ácida, un caracol llamado bígaro común (Littorina littorea) construye una concha más débil y evita a los depredadores de cangrejos, pero en el proceso, también puede pasar menos tiempo buscando comida. Las esponjas perforan los esqueletos de coral y las conchas de vieira más rápidamente. Y las larvas de última etapa del pez payaso de aleta negra pierden su capacidad de oler la diferencia entre depredadores y no depredadores, incluso se sienten atraídos por los depredadores.
Aunque la tasa actual de acidificación de los océanos es más alta que durante eventos pasados (naturales), todavía no está sucediendo de una vez. Por lo tanto, los estudios a corto plazo de los efectos de la acidificación podrían no descubrir el potencial de algunas poblaciones o especies para aclimatarse o adaptarse a la disminución del pH del océano. Por ejemplo, el coral de aguas profundas Lophelia pertusa muestra una disminución significativa en su capacidad para mantener su esqueleto de carbonato de calcio durante la primera semana de exposición a pH disminuido. Pero después de seis meses en agua de mar acidificada, el coral se había ajustado a las nuevas condiciones y volvió a una tasa de crecimiento normal.
Variación natural
Frente a la costa de Papúa Nueva Guinea, el CO2 burbujea de los respiraderos volcánicos en el arrecife. El exceso de dióxido de carbono se disuelve en el agua de mar circundante, haciendo que el agua sea más ácida como esperaríamos ver en el futuro debido a la quema de combustibles fósiles. (Laetitia Plaisance)
Hay lugares dispersos por todo el océano donde el agua fría rica en CO2 burbujea de los respiraderos volcánicos, reduciendo el pH en las aguas circundantes. Los científicos estudian estas comunidades inusuales en busca de pistas sobre cómo se verá un océano acidificado.
Los investigadores que trabajan en la costa italiana compararon la capacidad de 79 especies de invertebrados que habitan en el fondo para establecerse en áreas a diferentes distancias de los respiraderos de CO2. Para la mayoría de las especies, incluidos gusanos, moluscos y crustáceos, cuanto más cerca del respiradero (y más ácida es el agua), menor es el número de individuos que pudieron colonizar o sobrevivir.
Las algas y los animales que necesitan abundante carbonato de calcio, como los corales constructores de arrecifes, caracoles, percebes, erizos de mar y algas coralinas, estaban ausentes o eran mucho menos abundantes en el agua acidificada, que estaba dominada por densos rodales de pastos marinos y algas pardas. Solo una especie, el gusano poliqueto Syllis prolifers, fue más abundante en agua de pH más bajo. Los efectos de las filtraciones de dióxido de carbono en un arrecife de coral en Papúa Nueva Guinea también fueron dramáticos, con grandes corales de roca reemplazando formas complejas de ramificación y, en algunos lugares, con arena, escombros y lechos de algas reemplazando a los corales por completo.
Todos estos estudios proporcionan una fuerte evidencia de que un océano acidificado se verá muy diferente del océano actual. Algunas especies seguirán adelante, mientras que otras disminuirán o se extinguirán y, por completo, los diversos hábitats del océano ya no proporcionarán la diversidad de la que dependemos.
Experimentos de campo
Al bombear enormes tubos de ensayo que tienen 60 pies de profundidad y contienen casi 15,000 galones de agua con dióxido de carbono para hacer que el agua del interior sea más ácida, los investigadores pueden estudiar cómo el zooplancton, el fitoplancton y otros organismos pequeños se adaptarán en la naturaleza. © (Yves Gladu)
Un desafío de estudiar la acidificación en el laboratorio es que solo se puede observar un par de especies a la vez. Para estudiar ecosistemas enteros, incluidos los muchos otros efectos ambientales más allá de la acidificación, incluido el calentamiento, la contaminación y la sobrepesca, los científicos deben hacerlo en el campo.
El mayor experimento de campo en curso para estudiar la acidificación es el proyecto Biological Impacts of Ocean Acidification (BIOACID). Científicos de cinco países europeos construyeron diez mesocosmos esencialmente tubos de ensayo gigantes de 60 pies de profundidad que contienen casi 15,000 galones de agua y los colocaron en el fiordo sueco de Gullmar.
Después de dejar que el plancton y otros organismos diminutos se desplazaran o nadaran, los investigadores sellaron los tubos de ensayo y disminuyeron el pH a 7.8, la acidez esperada para 2100, en la mitad de ellos. Ahora están esperando a ver cómo reaccionarán los organismos y si son capaces de adaptarse. Si este experimento, uno de los primeros de su tipo, tiene éxito, puede repetirse en diferentes áreas oceánicas de todo el mundo.
ACIDIFICACIÓN DE LOS OCÉANOS UN ECOSISTEMA QUE SE ENFRENTA A LA DISOLUCIÓN
Como un gran sumidero, el océano absorbe dióxido de carbono de la atmósfera. Pero en el agua de mar, el gas reacciona para producir ácido carbónico, una amenaza para los organismos que construyen sus conchas y esqueletos a partir de carbonato de calcio
https://youtu.be/m-1fcNnJzaY
Mirando hacia el futuro
Si la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera se estabiliza, eventualmente se producirá amortiguación (o neutralización) y el pH volverá a la normalidad. Esta es la razón por la que hay períodos en el pasado con niveles mucho más altos de dióxido de carbono pero sin evidencia de acidificación del océano: la tasa de aumento del dióxido de carbono fue más lenta, por lo que el océano tuvo tiempo de amortiguarse y adaptarse. Pero esta vez, el pH está cayendo demasiado rápido. La amortiguación tomará miles de años, que es un período de tiempo demasiado largo para los organismos oceánicos afectados ahora y en el futuro cercano.
Hasta ahora, los signos de acidificación visibles para los humanos son pocos. Pero solo aumentarán a medida que más dióxido de carbono se disuelva en el agua de mar con el tiempo.
Martin Eduardo Lucionehttps://facebook.com/Ecoalfabetizacion
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Extraído NOAA Ocean acidification
