LOS ARRECIFES SE QUEDAN SIN OXÍGENO

Los Arrecifes se quedan sin oxígeno. Este es un examen sin precedentes de la pérdida de oxígeno en los arrecifes de coral de todo el mundo debido al calentamiento de los océanos. Fue dirigido por investigadores del Instituto de Oceanografía Scripps de UC San Diego y un gran equipo de colegas nacionales e internacionales. El estudio captura el estado actual de hipoxia, o niveles bajos de oxígeno, en 32 sitios diferentes. Y revela que la hipoxia ya está generalizada en muchos arrecifes.

Hipoxia marina generalizada

La disminución general del contenido de oxígeno en los océanos y las aguas costeras del mundo es real. Este es un proceso conocido como desoxigenación de los océanos y ha sido bien documentada. Pero la hipoxia en los arrecifes de coral ha sido relativamente poco explorada.

Se predice que la pérdida de oxígeno en el océano amenazará los ecosistemas marinos a nivel mundial. Aunque se necesita más investigación para comprender mejor los impactos biológicos en los corales tropicales y los arrecifes de coral. El estudio, publicado en la revista Nature Climate Change, es el primero en documentar las condiciones de oxígeno en los ecosistemas de arrecifes de coral a esta escala.

“Este estudio es único porque nuestro laboratorio trabajó con una serie de colaboradores para compilar este conjunto de datos de oxígeno global, especialmente centrado en los arrecifes de coral. Nadie lo había hecho antes a esta escala con esta cantidad de conjuntos de datos”, dijo el científico marino Ariel Pezner, becario postdoctoral en la Estación Marina Smithsonian en Florida. «Nos sorprendió descubrir que muchos arrecifes de coral ya están experimentando hipoxia en las condiciones actuales».

Los autores descubrieron que los niveles bajos de oxígeno ya están ocurriendo en algunos hábitats de arrecifes. Y se espera que empeoren si las temperaturas del océano continúan calentándose debido al cambio climático. También utilizaron modelos de cuatro escenarios diferentes de cambio climático para mostrar que el calentamiento y la desoxigenación proyectados del océano aumentarán sustancialmente la duración, intensidad y gravedad de la hipoxia en los arrecifes de coral para el año 2100.

Diferentes umbrales

Históricamente, la hipoxia se ha definido por un límite de concentración muy específico de oxígeno en el agua, menos de dos miligramos de oxígeno por litro, un umbral que se determinó en la década de 1950. Los investigadores señalan que un umbral universal puede no ser aplicable para todos los entornos o todos los arrecifes o todos los ecosistemas. Y exploraron la posibilidad de cuatro umbrales de hipoxia diferentes: débil (5 mg/L), leve (4 mg/L), moderada (3 mg/L) e hipoxia severa (2 mg/L).

Con base en estos umbrales, encontraron que más del 84 por ciento de los arrecifes en este estudio experimentaron hipoxia «débil a moderada». Y el 13 por ciento experimentó hipoxia «grave» en algún momento durante el período de recopilación de datos.

Como esperaban los investigadores, el oxígeno era más bajo temprano en la mañana en todos los lugares. Y más alto a media tarde como resultado de la respiración nocturna y la fotosíntesis diurna, respectivamente. Durante el día, cuando los productores primarios del arrecife tienen luz solar, hacen la fotosíntesis y producen oxígeno, dijo Pezner.

Pero por la noche, cuando no hay luz solar, no hay producción de oxígeno y todo en el arrecife está respirando, inhalando oxígeno y exhalando dióxido de carbono. Lo que resulta en un medio ambiente menos oxigenado y, a veces, en hipoxia.

Este es un proceso normal, dijo Andersson, autor principal del estudio. Pero a medida que aumenta la temperatura del océano, el agua de mar puede contener menos oxígeno. Mientras que la demanda biológica de oxígeno aumentará, lo que exacerbará esta hipoxia nocturna. Los Arrecifes se quedan sin oxígeno.

Menos oxígeno nocturno

“Imagínate que eres una persona que está acostumbrada a las condiciones del nivel del mar, y luego todas las noches tienes que ir a dormir a algún lugar de las Montañas Rocosas, donde el aire tiene menos oxígeno. Esto es similar a lo que experimentan estos corales durante la noche y temprano en la mañana cuando experimentan hipoxia”, dijo Andersson. «Y en el futuro, si la duración y la intensidad de estos eventos hipóxicos empeoran, entonces podría ser como dormir en el Monte Everest todas las noches».

Los investigadores descubrieron que a medida que las temperaturas globales continúan aumentando y las olas de calor marinas se vuelven más frecuentes y severas, es probable que las condiciones de bajo nivel de oxígeno en los arrecifes de coral se vuelvan más comunes.

Usando proyecciones adoptadas de modelos climáticos, el equipo calculó que para el año 2100, la cantidad total de observaciones hipóxicas en estos arrecifes aumentará en todos los escenarios de calentamiento global. Desde una subida del 13 al 42 por ciento en un escenario al 97 al 287 por ciento en el otro. Un escenario mucho más extremo en relación con el actual.

Controlarlos para protegerlos

Los investigadores dijeron que las mediciones continuas y adicionales de oxígeno en los arrecifes de coral durante diferentes temporadas y escalas de tiempo más largas serán «imperativas». Y resultarán vitales para establecer condiciones de referencia. Rastrear posibles eventos hipóxicos. Y predecir mejor los impactos futuros en la ecología, la salud y la función de los arrecifes.

“Las condiciones de oxígeno de referencia variaron ampliamente entre nuestros hábitats de arrecife. Lo que sugiere que una definición singular de ‘hipoxia’ puede no ser razonable para todos los entornos”, dijo Pezner. «Determinar qué umbrales son relevantes será importante para avanzar en las predicciones sobre cómo podrían cambiar los arrecifes con el cambio climático y la pérdida de oxígeno».

Autores

El análisis fue dirigido por Pezner mientras era estudiante de doctorado en Scripps Oceanography, donde trabajaba en el laboratorio Scripps Coastal and Open Ocean BiogeochemistrY Research ( SCOOBY ) junto con el biogeoquímico Andreas Andersson.

Pezner y sus colegas utilizaron datos de sensores autónomos para explorar la variabilidad del oxígeno y la exposición a la hipoxia en 32 sitios de arrecifes diversos en 12 ubicaciones en aguas de Japón, Hawái, Panamá, Palmira, Taiwán y otros lugares. Muchos de los conjuntos de datos se recopilaron utilizando sensores SeapHOx.

Que son instrumentos desarrollados originalmente por el laboratorio del investigador de Oceanografía de Scripps, Todd Martz. Estos y otros sensores autónomos se desplegaron en diferentes hábitats de arrecifes de coral, donde midieron la temperatura, la salinidad, el pH y los niveles de oxígeno cada 30 minutos.

El laboratorio SCOOBY y sus socios recopilaron la mayoría de los datos en un esfuerzo por caracterizar la química del agua de mar y el metabolismo de los arrecifes en diferentes entornos de arrecifes de coral. Los socios internacionales fueron fundamentales para facilitar la logística de investigación. Y el acceso a muchos sitios de estudio. Varios colaboradores también compartieron datos de sus propios estudios. En Scripps Oceanography, Martz Lab , Smith Lab y Tresguerres Lab hicieron contribuciones significativas al estudio.

Financiación

Esta investigación fue financiada principalmente por la Fundación Nacional de Ciencias. Y los estudios de posgrado de Pezner fueron apoyados por la Beca de Investigación de Posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias. Y por un Premio Internacional de Académico de la Organización Educativa Filantrópica (PEO).

Este estudio involucró a un total de 22 autores que representan a 14 organizaciones de investigación y universidades diferentes, incluidas UC San Diego; Universidad de Puerto Rico en Mayagüez; Centro de Ciencias Pesqueras de las Islas del Pacífico de la NOAA; Universidad Nacional del Océano de Taiwán; Universidad del Sur de Georgia; Universidad de Montana; Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales; Universidad Nacional Sun Yat-sen; Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa; Asociación de Educación del Mar; Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey; Universidad Nacional de Taiwán; y el Servicio Geológico de EE.UU.