Océanos y CO2: una Tensa Relación

Es un hecho conocido los efectos que el incremento de concentración de dióxido de carbono (CO2) tiene sobre el clima, provocando el denominado calentamiento climático; sin embargo, esto representa únicamente una de las caras de la moneda. Otra de las consecuencias que tiene el incremento del dióxido de carbono en la atmósfera, y que con frecuencia suele pasar desapercibido, es la acidificación de los océanos.

Una quinta parte del CO2 atmosférico es secuestrado por los océanos. Esto supone que en los últimos 200 años se han absorbido más de 150.000 millones  de toneladas de carbono procedente de las actividades humanas. En un principio este fenómeno era considera como una especie de “bendición”, ya que se pensaba que actuaría de contrapeso a las emisiones antropogénicas. Sin embargo esta esperanza se ha diluido, dado que el incremento de las emanaciones de gases de efecto invernadero desde la revolución industrial ha provocado que se rebase la capacidad de autodepuración del sistema; en los últimos 80 años el planeta ha experimentado transformaciones que en condiciones naturales hubiesen requerido periodos de entre 5.000 a 8.000 años.

En la actualidad se estima que los océanos absorben entorno a un millón de toneladas de  CO2 por hora, lo cual es comparable, anualmente, a un tren cargado lo suficientemente largo como para rodear 13 veces el ecuador.

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Alteraciones en la química del carbono

Como otros gases, el dióxido de carbono se disuelve en el agua, pero a diferencia del oxígeno o el nitrógeno, éste reacciona con las moléculas de agua dando lugar a bicarbonato e hidrógeno. En las condiciones actuales entorno al 89%  del CO2 disueldo toma la forma de ion bicarbonato (HCO3-), mientras que solo el 10% se encuentra en forma de ion carbonato (CO3-2), y un 1% se mantiene como gas disuelto, estableciéndose de este modo un equilibrio químico entre las distintas especies de carbono.

El incremento de la concentración de CO2 desde la revolución industrial ha provocado que el pH de los océanos pase de 8.2 a 8.1. Aunque tal variación parece insignificante, ello supone un incremento del 30% en su concentración de protones (H+), dado que el pH representa la concentración de H+ en escala logarítmica. La principal consecuencia que puede deducirse a partir del gráfico que se muestra a continuación es que al descender el pH el equilibrio químico de las distintas especies de carbono se desplaza hacia la izquierda, es decir, se reduce la concentración de carbonato disuelto en los océanos en favor de los iones bicarbonato.

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Equlibrio químico de las distintas espécies de carbono y su relación con pH.

Desde hace millones de años las condiciones de los océanos han permanecido constantes,  lo que ha permitido que durante este periodo los organismos hayan adaptado su fisiología para funcionar se forma óptima en un estrecho rango de CO2 disuelto y pH. Esta es la razón por la que el rápido cambio que ha tenido lugar en el último siglo en las condiciones del medio marino tiene profundos efectos en los ecosistemas a todos los niveles .

Efectos sobre la fauna marina

Los iones carbonato son la unidad básica que muchas plantas y animales acuáticos usan para construir sus cubiertas de carbonato cálcico (CaCO3). En ellos la reducción de las concentraciones de este ion tiene consecuencias de diversa magnitud sobre su fisiología. En algunos grupos, entre los que se incluyen las langostas y los cangrejos, los procesos de biomineralización tienen lugar en el interior de cavidades especiales que no están expuestas directamente al medio. Esta peculiaridad les permite controlar mejor las condiciones de los fluidos internos, de modo que pueden suportar mejor las fluctuaciones ambientales.

Sin embargo, otros organismos, como los moluscos son altamente sensibles a los cambios de pH del medio. Un ejemplo de dicha sensibilidad lo constituyen las ostras, las cuales son conocidas como “los canarios del mar”. La amenaza sobre estos no se debe a que sus cubiertas de carbonato cálcico se disuelvan como consecuencia del aumento de la acidez del medio, sino que debido al desplazamiento del equilibrio químico, necesitan invertir mucha energía para mantener un nivel óptimo de iones carbonato en el interior del organismo. Básicamente mueren de cansancio. Así mismo, estudios realizados en bivalvos han vinculado dicho estrés metabólico a alteraciones inmunológicas en diversas especies, haciéndoles más susceptibles a infecciones bacterianas.

Los corales representan otro de los grupos amenazados por el incremento en las emisiones de CO2. Estos aparecen formando grandes colonias constituidas por miles de individuos en asociaciones simbióticas con algas unicelulares fotosintéticas denominadas zoaxantelsa (tan sólo algunos géneros de corales como Tubastraea, Dendronephthya no son fotosintéticos). La necesidad de vivir en zonas poco profundas en las que disponer de luz solar hacen a estos organismos especialmente sensibles, dado que se estima que la zona fótica de los océanos podría perder la mitad de los iones carbonato disueltos para finales de este siglo como resultado del incremento de la temperatura y el descenso del pH. En estas condiciones, el estrés metabólico al que son sometidos los corales provoca un fenómeno conocido como blanqueamiento, y que básicamente es resultado de la incapacidad de mantener la relación simbiótica con las algas.

Resultados recientes han advertido que  los arrecifes de coral podrían desaparecer antes de final de siglo si se mantiene el ritmo actual de emisiones. Esto no solo supondría un grave perjuicio para la biodiversidad, sino que tendría además graves repercusiones socioeconómicas. Estos ecosistemas sirven de hábitat para más de un millón de especies, y son una fuente de riqueza para mas de 500 millones de personas en 109 paises.

El océano Ártico es otro de las regiones sobre la que la comunidad científica ha puesto la voz de alarma. Ello es debido a que en sus gélidas aguas la solubilidad de los gases es mucho mayor, pudiendo alcanzarse en estos ecosistemas niveles de acidificación tales que las estructuras calcáreas de los organismos marinos puedan llegar a literalmente a disolverse en las condiciones corrosivas. Sus efectos sobre muchos grupos de plancton se traduciría en graves perturbaciones ecológicas a todos los niveles, dado que estos constituyen la base de la cadena trófica marina, poniendo en peligro incluso a los grandes mamíferos marinos.

 

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Cangrejo de mar común (Carcinus maenas)

 

Además de los efectos derivados de la alteración de los procesos de biomineralización, otro de los daños colaterales de la acidificación es la disrupción de los mecanismos de comunicación de muchos organismos marinos. En los ambientes acuáticos la comunicación química usando el olfato es comparable en importancia a la suma de la visión y la audición en el caso de los humanos. Muchas de las moléculas implicadas en esta actividad son extremadamente sensibles a los cambios en el pH, al provocar alteraciones en la conformación y en la carga de las mismas, lo que dificulta su reconocimiento por parte de los órganos quimiosensores. Entre ellas destacan los péptidos y las proteínas, las cuales son usadas, entre otros animales, por diversas especies de cangrejos, percebes o mejillones como indicadores de alimento, depredadores o espacios de asentamiento. En uno de estudios realizados sobre el cangrejo de mar común (Carcinus maenas) se comprobó que las larvas liberan diversas compuestos para informar a sus madres los niveles de ventilación y oxigenación.

Resultados recientes apuntan a que un incremento de  la acidificación como el estimado para finales de siglo provocaría graves alteraciones en los mecanismos de comunicación química de multitud de especies, cuyas consecuencias aún no se conocen con exactitud.

¿No es esto otra exageración propia de hippies melenudos?

Evidentemente que existan personas escépticas es un hábito saludable para la ciencia, cuyo progreso se basa en el cuestionamiento de lo previamente establecido. Sin embargo, en los últimos años se ha puesto de manifiesto el gran poder que los lobbies tienen sobre la comunidad científica para alimentar un escepticismo sustentado mayoritariamente por intereses económicos. Un claro ejemplo lo constituye Patrick Moore, un científico canadiense famoso por verter a los medios opiniones que repudian el papel de las emisiones de origen humano sobre el calentamiento global. Es por ello, y para no extenderme más, por lo que recomiendo la lectura de un artículo publicado en The Guardian el 16 de Abril de 2015 bajo el título ‘Ask the real experts about ocean acidification, not climate deniers‘, en el cual se analizan punto por punto los principales argumentos que usan aquellos que aún siguen relativizando el peligro real que suponen las emisiones de gases de efecto invernadero. Si alguien conoce al primo de Rajoy, háganme el favor de enviárselo.

Con todo ello, la historia ha demostrado que la vida tiene una amplia caja de herramientas para intentar sobreponerse a las dificultades que amenazan su integridad. Diversas investigaciones han demostrado que las distintas especies, e incluso distintos linajes pertenecientes a una misma especie, pueden mostrar distintos grados de sensibilidad a la acidificación; tal diversidad parece vincularse las historias evolutivas. La cuestión es si, al endiablado ritmo que está imponiendo la humanidad, la evolución tendrá tiempo suficiente para desplegar los mecanismos que permitan afrontar este desafío.

Por Cristóbal Gallardo.

Referencias

[1]  Ask the real experts about ocean acidification, not climante science deniers.
[2]  Colony specific calcification and mortality under ocean acidification in the braching coral Montipora digitata.
[3]  Impacts of climate change on ocean acidification on coral reef fisheries: an integrated ecological-economic model.
[4]  Ocean acidification weakens the immune response of blood clam thought hampering the NF-kappa b and toll-like receptor pathways.
[5]  Oceans may become too acidic for animals to smell way around.
[6]  Ocean of acid: How fossil fuels could destroy marine ecosystems.
[7]  Our deadend, carbon-soaked seas.
[8]  Rising acidity in the Ocean: The other CO2 problem.
[9]  What you need to know about Ocean acidification.

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