Ciencia ciudadana: Alternativa costo efectiva para el estudio y la conservación de arrecifes de coral en Puerto Rico

Ciencia ciudadana

Alternativa costo efectiva para el estudio y la conservación de arrecifes de coral en Puerto Rico

Yasmín Detrés, PhD

Investigadora, Departamento de Ciencias Marinas Universidad de Puerto Rico, Recinto de Mayagüez

Juan Torres, PhD

Investigador, Bay Area Environmental Research Institute, NASA Ames Research Center, Moffett Field CA

Roy Armstrong, PhD

Profesor, Departamento de Ciencias Marinas Universidad de Puerto Rico, Mayagüez

Carolina Aragonés Fred

Estudiante Oceanografía Biológica Departamento de Ciencias Marinas, UPRM

Juan J Cruz Motta, PhD

Profesor, Departamento de Ciencias Marinas Universidad de Puerto Rico Mayagüez

Ciencia ciudadana en ambientes marinos

La ciencia ciudadana es la investigación científica que se realiza mediante la colaboración entre científicos y ciudadanos voluntarios que no poseen un entrenamiento científico formal. Cuando los ciudadanos se integran a los proyectos de investigación, estos contribuyen con su tiempo, esfuerzo y capacidades en iniciativas científicas. También, colaboran en la recolección y análisis de datos experimentales. Por su parte, los científicos comparten sus conocimientos y entrenan a los voluntarios en el manejo de protocolos para la adquisición de datos, así como en el manejo de estos. La ciencia ciudadana es considerada una nueva cultura científica, que adelanta el conocimiento y el interés de la población general en el quehacer científico.

Durante las últimas décadas han surgido numerosos proyectos de ciencia ciudadana en diversos campos de la ciencia, que incluyen desde astronomía hasta zoología, botánica y cambio climático. Ejemplos de iniciativas de ciencia ciudadana son el programa eBird, de Cornell Lab of Ornithology (Ithaca, New York). En este programa, observadores de aves de todo el mundo recopilan datos para obtener información sobre la abundancia y distribución de aves en diferentes lugares y épocas del año. También está la iniciativa de BioBlitz, de la National Geographic Society, en el que los ciudadanos adquieren información de la biodiversidad en un lugar en particular. Asimismo, también se encuentra el programa Globe at Night, desarrollado para monitorear y crear conciencia sobre los impactos de la contaminación lumínica en los seres humanos y ambientes naturales. Entre las iniciativas más exitosas de ciencia ciudadana en Puerto Rico se encuentran las auspiciadas por la organización no gubernamental Para La Naturaleza. Árboles Campeones, Mapa de Vida y el Proyecto de Recuperación del Sapo Concho son ejemplo de estas. Dichas iniciativas han permitido que los ciudadanos se involucren en los procesos de conservación, adquiriendo destrezas que resultan en beneficio personal y el de sus comunidades. Todas han sido muy exitosas y han permitido que los ciudadanos se involucren en los procesos de conservación, adquiriendo destrezas que resultan en beneficio personal y el de sus comunidades.

Los retos que representa el trabajo en el entorno marino y costero han limitado las iniciativas de ciudadano científico en este ambiente1. Sin embargo, se pueden mencionar algunos ejemplos de proyectos de ciencia ciudadana relacionados a temas marinos que han sido realizados en otras latitudes. Entre estos está Floating Forests, de la Universidad de Massachusetts en Boston (subvencionado por la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio; NASA por sus siglas en inglés), en el que los ciudadanos ayudan a analizar imágenes satelitales para producir mapas de quelpos en las costas del oeste de Estados Unidos. También encontramos NeMO-Net, auspiciado igualmente por la NASA. Estos crearon una aplicación para tabletas electrónicas en la que los ciudadanos pueden caracterizar fondos arrecifales a distintos niveles, dependiendo del grado de experiencia, usando imágenes reales en 2 o 3D, obtenidas en el campo en diversas partes del mundo, incluyendo Puerto Rico.

Por otro lado, iniciativas como CoralWatch y Reef Check han sido muy exitosas en promover la participación de ciudadanos científicos en el monitoreo continuo de la salud de los corales2 en diversas partes

1 Roy et al., 2012. 2 Fabricius, 2011.

del mundo. CoralWatch fue desarrollado en el 2002 en la Universidad de Queensland, Australia, para monitorear el blanqueamiento de corales. En este programa los voluntarios utilizan el Coral Health Chart como una herramienta estándar para obtener, de una manera rápida, datos asociados a la salud de los corales, como por ejemplo, los cambios en el color. El Programa Reef Check se fundó en California en el año 1996, y más de noventa países alrededor del mundo lo adoptaron, incluyendo Puerto Rico. A los buzos certificados bajo este protocolo se les conoce como Reef Check EcoDivers. Estos buzos participan de los esfuerzos de monitoreo en los países donde el programa ha sido implementado. Los buzos recopilan datos que son útiles para el manejo de los fondos marinos.

Amenazas a los arrecifes de coral en Puerto Rico y el Caribe

A nivel mundial, los arrecifes de coral están siendo amenazados por los impactos de la aceleración del cambio climático. El aumento en el nivel del mar, el incremento en la temperatura del agua y la acidificación de los océanos figuran entre estos impactos3. También se suman a estos impactos los factores estresantes inducidos por el ser humano, el aumento en la eutrofización y la sedimentación, y los daños causados por las embarcaciones4. Los arrecifes en el archipiélago de Puerto Rico y en el mar Caribe no son la excepción5 y están experimentando eventos de blanqueamiento graves y crónicos. La disminución de la calidad del agua por falta de tratamiento adecuado y otros daños causados por actividades pesqueras y recreativas sin manejo apropiado por parte de los usuarios, son otras amenazas de origen antropogénico que afectan la salud de los arrecifes de coral6. Estos impactos, sumados a la vulnerabilidad de nuestras costas, debido a la mayor frecuencia y magnitud de los sistemas de tormentas tropicales en la región del Caribe7, el aumento regional del nivel del mar y la intensificación de actividades humanas como resultado de la expansión urbana, son asuntos de gran preocupación para la comunidad científica, así como para los administradores y manejadores de los recursos naturales.

3 Torres, 2001; Torres y Morelock, 2002; Cróquer y Weil, 2009; Weil et al., 2009. 4 Gillett et al., 2012; Forrester et al., 2015. 5 Cigliano et al., 2015; Roelfsema, et al., 2016. 6 Aceves-Bueno et al., 2015. 7 Branchini et al., 2015; Forrester, 2015. Los brotes de enfermedades y el blanqueamiento de corales son eventos catastróficos que requieren un programa de monitoreo frecuente. Sin embargo, restricciones asociadas con el costo, la distancia y la logística del monitoreo de los arrecifes de coral, incluyendo la disponibilidad de personal calificado y con el equipo requerido, limitan la frecuencia con la que los científicos pueden visitar los arrecifes y las comunidades bentónicas. Por lo tanto, el monitoreo de la salud de los arrecifes y el estado de los corales en la región del Caribe, se beneficiaría del desarrollo de iniciativas de ciencia ciudadana que sean costo-efectivas. Esto generaría datos confiables y científicamente válidos, y ofrecería oportunidades para que la ciudadanía pueda contribuir con la ciencia.

La ciencia ciudadana ha sido subutilizada en ambientes marinos debido a diversos desafíos que afectan la evaluación y el monitoreo de los arrecifes de coral y las comunidades bentónicas. Estos desafíos incluyen: 1) destrezas técnicas requeridas para el buceo científico8; 2) logística y costo elevado asociado a la utilización de embarcaciones, combustible, equipo de buceo, seguros y mano de obra, requeridos para el muestreo marino y costero9; y 3) experiencia requerida en cuanto a técnicas de evaluación subacuática e identificación de especies indicadoras del estado de los arrecifes10 . La participación de buzos profesionales y recreativos, asociados a operaciones comerciales de buceo en la recolección de datos de arrecifes de coral, tiene un gran potencial para lograr los objetivos de monitoreo de una manera costo-efectiva11. También, ayuda a aumentar la capacidad de monitorear y observar cambios a alta resolución temporal y espacial12 .

Coral BASICS: proyecto de ciencia ciudadana para el monitoreo de arrecifes de coral en el suroeste de Puerto Rico

El proyecto piloto Coral BASICS (subvencionado por la NASA) se implementó en el año 2017. Este consistió en la aplicación de ciencia ciudadana para determinar el estado actual y los cambios a corto plazo en la composición bentónica de arrecifes de coral y la salud de

8 Gillett et al., 2012; Forrester et al., 2015. 9 Cigliano et al., 2015; Roelfsema, et al., 2016. 10 Forrester et al., 2015. 11 Aceves-Bueno et al., 2015. 12 Branchini et al., 2015; Forrester, 2015.

corales en el suroeste de Puerto Rico. En este proyecto participaron un grupo de instructores de buceo quienes fueron entrenados en la utilización de los protocolos de Reef Check, antes mencionados, y de un método “híbrido” que combina el trabajo de voluntarios con el de científicos expertos en arrecifes de coral de la Universidad de Puerto Rico y la NASA. En el método “híbrido”, los voluntarios estuvieron a cargo de obtener videos en transectos lineales establecidos en los arrecifes de coral, los cuales fueron analizados posteriormente por los científicos participantes en el proyecto.

Las ventajas y desventajas de cada uno de estos métodos fueron evaluadas a lo largo de la duración de este proyecto piloto. La implementación de los protocolos Reef Check conllevó un entrenamiento riguroso para familiarizar a los participantes con las destrezas y conocimientos esenciales acerca de la composición bentónica y los indicadores de salud de los corales. Además, los participantes también recibieron capacitación sobre técnicas adecuadas para muestreo subacuático, protocolos de muestreo y manejo de datos utilizando las plantillas estandarizadas del Programa Reef Check (figura 1). Al final de la capacitación, los participantes fueron certificados como Reef Check Eco Divers a través de una serie de pruebas escritas y prácticas. Los Eco Divers apoyaron la adquisición de datos siguiendo los protocolos establecidos para el monitoreo de peces, invertebrados y sustrato a lo largo de transectos lineales de 100m (328 pies) en cada una de las estaciones establecidas.

En este proyecto, que se llevó a cabo de enero a diciembre del 2017, participaron diez instructores de buceo de cuatro operaciones de buceo (Paradise Scuba & Snorkeling, Papayo Divers, Captain Frank Divers y Island Scuba), localizadas en Lajas y Guánica. Todos los participantes contaban con vasta experiencia como instructores y estaban familiarizados con los arrecifes de coral en esta región de la isla, que incluye la Reserva Natural de La Parguera (RNLP) y la Bahía de Guánica (Reserva de la Biosfera). Esta región contiene numerosos arrecifes de parcho, extensas praderas de yerbas marinas y constituye una de las áreas de pesca y buceo recreativo más importante en la isla. De acuerdo a los participantes, la RNLP está afectada por diversas amenazas antropogénicas, como el turismo, la navegación, la pesca recreativa y comercial, los sedimentos y otros contaminantes terrestres. Se seleccionaron cinco estaciones las cuales

Figura 1. Actividades durante el entrenamiento de los ciudadanos científicos que participaron en el proyecto Coral BASICS.

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Figura 2. Las cinco estaciones seleccionadas como área de estudio para el proyecto Coral BASICS.

fueron monitoreadas mensualmente por un periodo de seis meses (figura 2). Las áreas de estudio se eligieron mediante un consenso entre los instructores de buceo y los investigadores del proyecto, dándole prioridad a los lugares frecuentados por las diferentes operaciones de buceo y así evitar la posible alteración en sus operaciones diarias.

El protocolo “híbrido” conllevó un entrenamiento básico sobre el funcionamiento de la cámaras de acción subacuática (GoPro 4®), técnicas de transectos de video para la recolección de datos científicos y la descarga de videos. Se obtuvieron videos a lo largo de transectos de 100m (328 pies) en cada una de las estaciones. Una vez en el laboratorio, los transectos se analizaron con el programa Coral Point Count con extensión de Excel (CPCe, Nova Southeastern University), una aplicación que permite determinar los distintos tipos de sustratos, incluyendo diferentes especies de coral vivo. El análisis genera valiosa información como por ejemplo, el porcentaje de cobertura de coral. La tabla 1 incluye una comparación cualitativa de ambos enfoques (Reef Check versus “híbrido”).

Capacitación

Entrenamiento de voluntarios

Reclutamiento de voluntarios

Frecuencia de visitas

Tiempo requerido – Campo

Tiempo requerido – Laboratorio Reef Check

Incluye adiestramiento amplio en la caracterización de comunidades bentónicas en los arrecifes, salud de los corales y técnicas para el monitoreo subacuático y manejo de datos. Incluye entrenamiento básico sobre técnicas de videografía subacuática.

Requiere de cinco a siete días de entrenamiento intensivo que incluye identificación de sustrato, invertebrados y peces, identificación de blanqueamiento y enfermedades en corales, protocolos para realizar evaluaciones subacuáticas y procedimiento para manejar los datos en plantillas estandarizadas de RC. Entrenamiento básico de medio día en técnicas de instalación de transectos, recopilación de videos bajo el agua y descarga de los mismos.

Requiere entrenamiento y certificación como RC Eco Diver. La certificación requiere exámenes de identificación fotográfica y destrezas de identificación in-situ.

La recopilación de datos de campo confiables conlleva una compleja logística de trabajo de campo (planificación y monitoreo). No requiere una amplia experiencia o capacitación.

La adquisición de material fílmico de buena calidad conlleva una simple logística de trabajo.

Baja frecuencia asociada a coordinación y logística complejas Alta frecuencia debido a su simplicidad

1 a 2 horas por transecto

30 minutos por transecto 60 a 90 minutos por transecto (identificación de un mínimo de 500 puntos por transecto)

Mano de obra +4 Eco Divers / 1 estación por día

Entrenamiento para análisis de datos Calidad y precisión de los datos

Requerido (incluido en entrenamiento de Eco Divers) Depende de la experiencia y apreciación del observador. Depende de la apreciación del científico experto.

Repetitividad de la datos Baja

Protocolos

3 diferentes protocolos (bentos, invertebrados, peces) 1 protocolo (adquisición de video)

Entrada de datos Voluntarios Eco Divers

Análisis e interpretación de datos

Reef Check Internacional

Costo

Labor, materiales para el entrenamiento, equipo de campo, costo de certificación Labor, equipo videográfico y materiales básicos de muestreo

Detección de cambios Eficiente

Híbrido

30 minutos por transecto

2 voluntarios / múltiples estaciones por día

No requerido

Alta

Científico experto

Científico experto

Eficiente

Tabla 1. Comparación cualitativa de las estrategias (Reef Check versus video transectos) utilizadas para la caracterización de arrecifes de coral.

Lecciones aprendidas

Los ciudadanos científicos participantes de Coral BASICS demostraron un gran entusiasmo y compromiso hacia la conservación de los arrecifes. Las dos estrategias de ciencia ciudadana utilizadas en Coral BASICS representan alternativas costo-efectivas para el monitoreo de los arrecifes de coral en el Caribe, particularmente en los tiempos actuales, en los que la investigación subacuática utilizando métodos tradicionales es cada vez más costosa. Ambas alternativas aumentan el conocimiento científico, y la capacidad de observar variaciones temporales y espaciales en la salud de los arrecifes de coral. Por lo tanto, la selección de un enfoque de ciencia ciudadana en particular depende de la complejidad y el tipo de datos que se recopilarán, así como del presupuesto disponible para la evaluación.

El uso de video-transectos puede considerarse una alternativa simple y de bajo costo conveniente para aquellos países con recursos limitados, como la mayoría de las islas caribeñas. Este método no requiere que los participantes tengan un alto nivel de experiencia y es accesible para voluntarios con diferentes niveles de destrezas y disponibilidad, incluyendo turistas, buzos recreativos y profesionales, y grupos ambientales, entre otros. Este método fomenta las colaboraciones a largo plazo entre científicos y voluntarios y garantiza la calidad y precisión de los datos recopilados y su posterior utilización por la comunidad científica.

Por otro lado, el protocolo Reef Check es una excelente alternativa para aquellos proyectos a largo plazo que requieran evaluaciones de arrecifes, con una complejidad mayor que la que se puede lograr con el análisis de una imagen obtenida de un video-transecto. Además, es confiable para documentar cambios ecológicos moderados en las comunidades de coral14. Aunque requiere de un entrenamiento riguroso, una vez que los voluntarios estén debidamente capacitados y adquieren la experiencia necesaria en el trabajo de campo y de laboratorio, pueden realizar el proceso desde la planificación, adquisición y manejo de datos con una supervisión mínima.

Los participantes del proyecto Coral BASICS reconocieron las ventajas de la ciencia ciudadana para sus respectivas operaciones y la oportunidad para expandir el conocimiento acerca de la biología de los arrecifes e identificación de especies con sus clientes y estudiantes. Estos expresaron su interés en colaborar con otras fases del proyecto o con esfuerzos similares. No obstante, al trabajar con instructores de buceo de operaciones comerciales es importante coordinar los objetivos del proyecto, de manera que no afecten sus actividades profesionales.

La participación de instructores de buceo en iniciativas de ciencia ciudadana proporciona beneficios mutuos para los investigadores y para los ciudadanos científicos. La resolución temporal y espacial de los datos que podemos colectar con los ciudadanos científicos puede ayudarnos a contestar muchas preguntas que aún no hemos podido contestar usando métodos de investigación tradicionales. Además, la ciencia ciudadana promueve la alfabetización científica (comprensión de conceptos científicos y capacidad para tomar decisiones informadas) y la transferencia de datos y tecnología entre la academia, los investigadores y los miembros de las comunidades locales, para entender las condiciones ambientales que están afectando a los arrecifes de coral en Puerto Rico.

14 Done et al., 2017.

acidificación de los océanos– Cuando el océano absorbe más dióxido de carbono del que supone y se vuelve más ácido. arrecifes de parcho – Son los arrecifes de coral que se forman en pequeñas concentraciones, y está rodeado, por lo regular, de arena y pasto marino. astronomía – Es la ciencia que estudia los astros. bentónicas – Que están en contacto con el fondo marino. biodiversidad – Es la variedad de especies, tanto animal como vegetal, que viven en el planeta. blanqueamiento de corales – Es la enfermedad que padecen los corales debido al estrés que sufren cuando pierden las zooxantelas (los organismos que les da energía y los mantiene con vida). botánica – Es la ciencia que estudia las plantas, y la relación que estas tienen entre sí. cambio climático – Es el cambio que ocurre en el sistema climático, a lo largo de un largo periodo de tiempo. datos experimentales – Son los datos que resultan tras un experimento. eutrofización – Cuando ciertas algas crecen sin control debido al exceso de nutrientes en un ecosistema. mapas de quelpos – Mapas de grandes algas pardas que forman que forman un hábitat similar a un bosque terrestre. muestreo - Es la selección de un conjunto de individuos de una población, con el fin de estudiarlos. sedimentación – Es cuando los sedimentos (partículas sólidas) se depositan en algunas zonas de la superficie. video-transectos – Método que consiste en recorrer con una cámara de video una línea de muestreo establecida en una zona de estudio. zoología - Ciencia que estudia los animales.

Agradecimientos

Este proyecto fue subvencionado por el programa NASA ROSES Citizen Science for Earth Systems Program. Los autores agradecemos el arduo trabajo, entusiasmo y dedicación de todos los instructores de buceo y operaciones de buceo que contribuyeron a este proyecto. Un agradecimiento especial a la Organización Pro Ambiente Sustentable (OPAS) y al instructor Joel Meléndez a cargo del entrenamiento de Reef Check y al Departamento de Ciencias Marinas de la Universidad de Puerto Rico por su continuo apoyo y por permitirnos usar sus instalaciones.

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