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Resiliencia de los arrecifes de coral

La resiliencia de los arrecifes de coral es la capacidad de estos para resistir perturbaciones naturales y antropogénicas , como tormentas y episodios de blanqueamiento , y recu...

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La resiliencia de los arrecifes de coral es la capacidad de estos para resistir perturbaciones naturales y antropogénicas , como tormentas y episodios de blanqueamiento , y recuperarse tras sufrir daños. [ 1 ] La resiliencia se refiere a la capacidad de los sistemas biológicos o sociales para mantener funciones clave o adaptarse al cambio con el fin de superar las presiones y tensiones del medio ambiente. [ 2 ] Mide la capacidad de los arrecifes de coral para tolerar cambios en la química oceánica , el nivel del mar y la temperatura de la superficie del mar . [ 3 ] En conjunto, la resistencia y la resiliencia de los arrecifes influyen en su recuperación tras perturbaciones como la acidificación oceánica . Los procesos naturales de resiliencia de los arrecifes pueden utilizarse como modelo de recuperación para los arrecifes de coral y como una oportunidad para la gestión en áreas marinas protegidas (AMP).

Mecanismos de resiliencia

Tolerancia térmica

Muchos corales dependen de un alga simbiótica llamada zooxantela para la absorción de nutrientes a través de la fotosíntesis . Los corales obtienen entre el 60 y el 85 % de su nutrición total de las zooxantelas simbióticas. [ 4 ] Los ligeros aumentos en la temperatura de la superficie del mar pueden causar la muerte de las zooxantelas. Los corales hospedadores se blanquean cuando pierden sus zooxantelas. Las diferencias en los simbiontes, determinadas por agrupaciones genéticas ( clados AH), pueden explicar la tolerancia térmica en los corales. [ 5 ] Las investigaciones han demostrado que algunos corales contienen clados de zooxantelas resistentes al calor. Los corales que albergan principalmente simbiontes del clado D, y ciertos tipos de simbiontes del clado C resistentes al calor, permiten a los corales evitar el blanqueamiento tan severo como otros que experimentan el mismo factor de estrés. [ 6 ] Los científicos siguen debatiendo si la resistencia térmica en los corales se debe a la mezcla o el cambio de simbiontes, o a tipos de zooxantelas resistentes al calor frente a tipos sensibles al calor. Las especies de coral que albergan múltiples tipos de zooxantelas pueden soportar un  cambio de temperatura de 1 a 1,5 °C. [ 6 ] Sin embargo, se sabe que pocas especies de coral albergan múltiples tipos de zooxantelas. Es más probable que los corales contengan simbiontes del clado D después de múltiples eventos de blanqueamiento de coral. [ 6 ]

Biodiversidad y diversidad funcional

La biodiversidad y la diversidad funcional influyen en el funcionamiento y la resiliencia de los ecosistemas de arrecifes de coral. Una mayor riqueza de especies de coral se ha asociado con un mejor desempeño del ecosistema, incluyendo contribuciones al crecimiento y desarrollo estructural del arrecife, aunque la fuerza de esta relación no es lineal, con beneficios que aumentan rápidamente en niveles más bajos de diversidad y luego se estabilizan en niveles más altos. [ 7 ] Este patrón indica que los arrecifes con baja diversidad pueden experimentar mayores disminuciones en el funcionamiento del ecosistema con la pérdida adicional de especies, mientras que los arrecifes más diversos pueden mostrar cambios funcionales menores cuando se pierden especies. [ 7 ] Además de la riqueza de especies, la diversidad funcional, el rango de roles o rasgos ecológicos representados por las especies, varía entre las regiones de arrecifes de coral y no siempre está directamente correlacionada con el número de especies presentes. [ 8 ] Un análisis global de corales constructores de arrecifes encontró que algunas regiones con alta riqueza de especies exhiben una diversidad funcional relativamente baja, lo que indica un grado de similitud funcional entre especies. Esta variación en la diversidad de rasgos funcionales sugiere que los arrecifes difieren en la distribución de las funciones ecológicas que sustentan, lo que puede influir en sus respuestas al cambio ambiental. [ 8 ] En conjunto, estos hallazgos indican que tanto la diversidad de especies como la diversidad de rasgos funcionales contribuyen a los patrones de funcionamiento del ecosistema en los arrecifes de coral. [ 8 ]

Impactos ecológicos y recuperación

Los corales a los que se les han introducido zooxantelas termorresistentes pueden volverse más resistentes y capaces de soportar el blanqueamiento de los corales .

Estudios de investigación de la especie mediterránea de coral Oculina patagonica [ 9 ] revelan que la presencia de algas endolíticas en los esqueletos de coral puede proporcionar energía adicional que puede resultar en la recuperación posterior al blanqueamiento. [ 10 ] Durante el blanqueamiento, la pérdida de zooxantelas disminuye la cantidad de luz absorbida por el tejido del coral, lo que permite que mayores cantidades de radiación fotosintéticamente activa penetren en el esqueleto del coral. Mayores cantidades de radiación fotosintéticamente activa en los esqueletos de coral causan un aumento en la biomasa de algas endolíticas y la producción de fotoasimilados . [ 10 ] Durante el blanqueamiento, el aporte de energía al tejido del coral de los endolitos fototróficos se expande a medida que disminuye el aporte de energía de las zooxantelas. Esta energía adicional podría explicar la supervivencia y la rápida recuperación de O. patagonica después de los eventos de blanqueamiento. [ 10 ] Un estudio del Consejo Australiano de Investigación propuso que la pérdida de coral de rápido crecimiento podría conducir a una menor resiliencia del coral restante. El estudio se llevó a cabo tanto en el Caribe como en el Indo-Pacífico y llegó a la conclusión de que este último puede ser más resistente que el primero basándose en varios factores; el proceso de herbivoría y las tasas de formación de floraciones de algas. [ 11 ]

pez loro

El blanqueamiento de los corales es una consecuencia importante del estrés en los arrecifes de coral. Los eventos de blanqueamiento debido a cambios bruscos de temperatura, contaminación y otras alteraciones de las condiciones ambientales son perjudiciales para la salud de los corales, pero estos pueden recuperarse si el estrés no es crónico. [ 12 ] Cuando los corales se exponen a un período prolongado de estrés severo, puede producirse la muerte debido a la pérdida de zooxantelas, que son vitales para la supervivencia del coral por los nutrientes que proporcionan. [ 13 ] El blanqueamiento, la degradación y la muerte de los corales tienen un gran efecto en el ecosistema circundante y la biodiversidad. Los arrecifes de coral son ecosistemas importantes y diversos que albergan una gran cantidad de organismos que contribuyen con diferentes servicios para mantener la salud del arrecife. Por ejemplo, los peces herbívoros de arrecife, como el pez loro, mantienen los niveles de macroalgas . El mantenimiento de las algas contribuye a disminuir la competencia por el espacio para los organismos que buscan sustrato, como los corales, para establecerse y propagarse, creando un arrecife más fuerte y resistente. [ 14 ] Sin embargo, cuando los corales se blanquean, los organismos suelen abandonar el hábitat del arrecife, lo que a su vez elimina los servicios que antes proporcionaban. Los arrecifes también brindan muchos servicios ecosistémicos , como el suministro de alimentos para muchas personas en todo el mundo que dependen de la pesca en los arrecifes para su subsistencia. Existe evidencia de que algunas especies de coral son resistentes a temperaturas elevadas de la superficie del mar durante un corto período de tiempo. [ 15 ]

Trastornos y factores estresantes

Mecanismos fisiológicos del blanqueamiento de los corales

El blanqueamiento de los corales se produce cuando un estrés ambiental afecta negativamente la relación simbiótica que existe entre las algas fotosintéticas (Symbiodiniaceae) del coral y este. Esto provoca la expulsión de las algas o su pérdida. [ 16 ] Además, las temperaturas superficiales del mar superiores a lo normal reducen la eficiencia fotosintética de las células del simbionte. [ 17 ] Como resultado, las algas dañadas producen especies reactivas de oxígeno, que dañan aún más las células del huésped. [ 18 ]

Para mitigar daños adicionales a sus células, los corales expulsan a sus simbiontes. La expulsión de estos simbiontes provoca la apariencia incolora del coral blanco. [ 19 ] La expulsión de simbiontes reduce considerablemente la cantidad de energía disponible para el coral, ya que entre el 80 % y el 90 % de sus necesidades energéticas provienen directamente de la fotosíntesis. [ 20 ] Si las condiciones estresantes persisten durante un período prolongado, las deficiencias energéticas a largo plazo pueden provocar una disminución de las tasas de crecimiento, una reducción de la capacidad reproductiva y, finalmente, la muerte. [ 21 ] Sin embargo, en ciertas circunstancias, los corales que han sufrido un blanqueamiento severo debido a factores de estrés ambiental pueden regenerarse y recuperar a sus simbiontes, siempre que se hayan eliminado los factores ambientales que causaron el estrés y la especie de coral tenga la capacidad suficiente para resistirlo. [ 16 ]

perturbaciones naturales

Fuerzas naturales como enfermedades, tormentas y emersión de mareas degradan los corales. La frecuencia de enfermedades de coral causadas por patógenos microbianos ha aumentado a lo largo de los años, contribuyendo a la mortalidad de los arrecifes de coral. [ 22 ] Las infecciones bacterianas, fúngicas, virales y parasitarias pueden producir efectos fisiológicos y morfológicos. Algunas de las enfermedades de coral más comunes incluyen la enfermedad de la banda negra , la enfermedad de la viruela blanca , la plaga blanca y la enfermedad de la banda blanca , todas las cuales implican degradación del tejido y exposición del esqueleto del coral. [ 23 ] Enfermedades como estas pueden propagarse rápidamente entre arrecifes de coral sanos, haciéndolos potencialmente más susceptibles a daños por perturbaciones como tormentas. Las tormentas, incluidos ciclones y huracanes, pueden causar destrucción mecánica a los arrecifes y un cambio en la sedimentación. [ 24 ] Las fuertes olas que resultan de estas perturbaciones pueden golpear los corales, provocando su desprendimiento, y también pueden hacer que el arrecife entre en contacto con sedimentos liberados y agua dulce. La emersión mareal, o mareas bajas, puede dejar los arrecifes poco profundos desprotegidos de la radiación UV y el calor, lo que provoca que los corales se estresen y se sequen, pudiendo expulsar sus zooxantelas si se exponen durante demasiado tiempo. [ 25 ]

perturbaciones antropogénicas

Las fuerzas antropogénicas contribuyen a la degradación de los arrecifes de coral, reduciendo su resiliencia. Algunas de estas fuerzas incluyen la contaminación, la sedimentación derivada del desarrollo costero y la acidificación de los océanos debido al aumento de las emisiones de combustibles fósiles. Las emisiones de carbono provocan el calentamiento y la acidificación de las aguas superficiales del océano. [ 26 ] La combustión de combustibles fósiles produce la emisión de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, a la atmósfera. El océano absorbe parte del dióxido de carbono emitido, lo que perjudica los procesos naturales que ocurren en él. La acidificación de los océanos reduce el pH del agua, afectando negativamente la formación de estructuras de carbonato de calcio, esenciales para el desarrollo de los corales. [ 27 ] El desarrollo de zonas costeras puede provocar que la contaminación química y por nutrientes se filtre a las aguas circundantes. La contaminación por nutrientes causa el crecimiento excesivo de vegetación acuática, que puede competir con los corales por espacio, nutrientes y otros recursos. [ 28 ] En ocasiones, la escorrentía de agua que contiene patógenos provenientes de desechos humanos y ganaderos también puede infectar a los corales en grandes brotes y dañar los arrecifes. [ 29 ] La contaminación por plásticos es otra perturbación antropogénica que afecta la resiliencia de los arrecifes de coral. Los corales pueden reconocer los microplásticos como alimento e ingerirlos, lo que posiblemente les haga sentir saciados cuando en realidad su sistema digestivo está congestionado. Los microplásticos también pueden depositarse en la superficie de los corales, causándoles irritación y bloqueando su acceso a los alimentos adecuados. [ 30 ] Los desechos plásticos más grandes también son peligrosos para los corales, ya que se incrustan en su estructura y aumentan el riesgo de enfermedades debido a los patógenos que pueden contener. [ 31 ]

La sobrepesca también puede tener efectos devastadores en los arrecifes de coral. Debido a la seguridad alimentaria que proporcionan los arrecifes, a menudo se sobreexplotan, lo que puede impedir que los ecosistemas de arrecifes se recuperen tras el daño sufrido. [ 32 ] La restauración puede ser un desafío debido al daño directo que las actividades pesqueras pueden causar en los arrecifes de coral a través de los daños provocados por los aparejos de pesca, incluyendo redes, sedales y trampas. Además, los cambios notables en la vida marina, como la pérdida de peces herbívoros que ofrecen valiosos servicios a los arrecifes de coral, pueden reducir la función del ecosistema en su conjunto. [ 33 ] Otra fuerza antropogénica que degrada los arrecifes de coral es la pesca de arrastre de fondo; una práctica pesquera que raspa los hábitats de los arrecifes de coral y otros organismos que habitan el sustrato del fondo marino. La pesca de arrastre de fondo produce daños físicos y estrés que provocan la rotura de los corales y la expulsión de las zooxantelas. De forma similar a la pesca de arrastre de fondo, el anclaje en rocas utilizado para la pesca puede causar daños físicos a estos frágiles arrecifes debido al gran peso del ancla, los cables y las cadenas. [ 34 ] Si los arrecifes de coral se exponen regularmente a daños físicos como el anclaje en rocas, esto puede resultar en una menor resistencia a la acidificación de los océanos.

El ecoturismo es otro factor antropogénico que contribuye a la degradación de los arrecifes de coral. Durante el ecoturismo, los humanos pueden causar estrés a los corales al tocarlos accidentalmente, contaminarlos o romper partes del arrecife, lo que a menudo resulta en el blanqueamiento del coral al intentar combatir la intrusión. [ 35 ] Sin embargo, el ecoturismo no solo es dañino cuando los humanos están lo suficientemente cerca como para tocar el coral. Impactos menos directos, como los químicos dañinos en los protectores solares y la sedimentación impulsada por la industria turística, también pueden tener efectos irreversibles. [ 35 ] Las industrias de fabricación de joyas y acuarios también pueden dañar los arrecifes de coral a través de la sobreexplotación y la recolección excesiva. Esto puede conducir a una menor biodiversidad en un arrecife y dañar los corales circundantes que no fueron recolectados. [ 36 ]

Gestión de arrecifes de coral

En un intento por prevenir el blanqueamiento de los corales, los científicos están experimentando con la siembra de corales que pueden albergar múltiples tipos de zooxantelas con zooxantelas termorresistentes. [ 37 ] Las AMP han comenzado a aplicar técnicas de manejo de la resiliencia de los arrecifes para mejorar el "sistema inmunológico" de los arrecifes de coral y promover la recuperación de los arrecifes después del blanqueamiento. [ 38 ]

The Nature Conservancy ha desarrollado, y perfecciona continuamente, un modelo para ayudar a gestionar y promover la resiliencia de los arrecifes. Si bien este modelo no garantiza la resiliencia de los arrecifes, es un modelo de gestión comprensible a seguir. Los principios descritos en su modelo son: [ 39 ]

  • Gestión eficaz: Las estrategias basadas en la resiliencia se fundamentan en la reducción de amenazas para mantener arrecifes saludables. La medición de la gestión eficaz de las áreas marinas protegidas permite una gestión adaptativa .
  • Representación y replicación : La supervivencia de los corales se garantiza mediante la representación y replicación de especies y hábitats resilientes en una red de áreas marinas protegidas (AMP). La presencia de especies resilientes en la gestión de las AMP contribuirá a proteger a los corales de los episodios de blanqueamiento y otras perturbaciones naturales.
  • Áreas críticas : Las áreas prioritarias de conservación brindan protección a áreas marinas críticas, como fuentes de larvas para la regeneración de arrecifes de coral o hábitats de cría para el desove de peces .
  • Conectividad : Preservar la conectividad entre los arrecifes de coral y los hábitats circundantes proporciona comunidades de coral saludables y hábitat para los peces.
  • Criterios socioeconómicos : Considerar factores sociales, como la actividad cultural y recreativa, y factores económicos, como la pesca y el turismo, en la gestión de las Áreas Marinas Protegidas (AMP).

Los científicos también han desarrollado una nueva técnica por parte del Instituto Nacional de Biología de la Conservación y Zoológico del Smithsonian, financiada por la organización conservacionista Revive and Restore. Esta técnica, denominada criopreservación , consiste en congelar y descongelar fragmentos completos de coral, lo que permite frenar la pérdida de especies de coral y restaurar los arrecifes dañados. Las técnicas anteriores de criopreservación de coral se basaban principalmente en la congelación de esperma y larvas, lo que dificultaba la recolección, ya que los eventos de desove solo ocurren unos pocos días al año. Esta técnica anterior también era difícil porque las frecuentes olas de calor marinas y las aguas cálidas pueden causar estrés biológico en los corales, lo que hace que su material reproductivo sea demasiado débil para congelarse o descongelarse. La nueva técnica es más sencilla y rápida, ya que permite a los investigadores y a los conservacionistas trabajar durante todo el año, en lugar de esperar a que una especie determinada desove y ejerza estrés sobre el material reproductivo del coral. [ 40 ]

Los científicos también han investigado más a fondo las reservas de energía y la alimentación de los corales. La alimentación a base de zooplancton, artemia y algas puede servir como amortiguador de los duros efectos del cambio climático. Alimentar a los corales puede ayudarles a mantener la biomasa tisular y las reservas de energía, además de aumentar el contenido de nitrógeno, lo que permite una mayor concentración de zooxantelas y una mayor fotosíntesis. [ 41 ] [ 42 ] El aumento de las tasas de alimentación también puede permitir que ciertas especies de corales blanqueados y en recuperación superen sus requerimientos diarios de energía metabólica. Estos resultados sugieren que las especies de coral con una alta capacidad CHAR (porcentaje de contribución del carbono adquirido heterotróficamente a la respiración animal diaria) pueden ser más resistentes a los eventos de blanqueamiento, convirtiéndose en la especie dominante y ayudando a proteger los arrecifes afectados de la extinción. [ 43 ]

Avances en la predicción de la resiliencia

Un reciente descubrimiento científico ha identificado biomarcadores moleculares que pueden ayudar a predecir la resistencia de los corales a las condiciones de estrés térmico. En un estudio de 2025 publicado en "Nature Communications", los autores establecieron que patrones específicos de expresión de proteínas en los corales estaban relacionados con su capacidad para sobrevivir a olas de calor. Mediante el análisis de estas firmas proteicas, los investigadores pudieron identificar y priorizar especies y poblaciones de coral tolerantes al calor con el objetivo de su conservación y restauración. Este método proporciona una herramienta para mejorar la resiliencia de los arrecifes de coral y optimizar las estrategias de gestión ante los problemas actuales del cambio climático. [ 44 ]

Se están realizando trabajos experimentales utilizando estructuras artificiales para aumentar la resiliencia de los corales. Un método consiste en plantar modelos de coral impresos en 3D en los arrecifes para fomentar la biodiversidad de los organismos del arrecife y permitir que los pólipos se adhieran y crezcan. Se ha demostrado que estas estructuras de coral impresas en 3D no afectan los comportamientos naturales de los organismos del arrecife ni alteran los patrones de crecimiento y mortalidad, lo que permite el funcionamiento normal de la comunidad del arrecife. [ 45 ] Otro método consiste en crear y plantar estructuras de arrecife completas, utilizando una variedad de materiales que incluyen la impresión 3D o el moldeo de estructuras de carbonato de calcio, hormigón moldeado, grandes barcos hundidos y más. [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] Estas estructuras de arrecife artificiales proporcionan refugio y áreas habitables para que crezcan los pólipos de coral jóvenes y promueven la recuperación de los corales previamente blanqueados. [ 49 ]

Referencias

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Referencias adicionales

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