12.2 Ecosistemas de Arrecifes

Corales de la Gran Barrera de Coral de Australia. (Wikipedia)

Los arrecifes de coral se caracterizan por las estructuras que proporcionan hábitat a las especies de peces e invertebrados que conforman el ecosistema. Los corales duros crean el arrecife mismo. Por lo general, consisten en una capa de pólipos coloniales que viven en la superficie de un esqueleto de carbonato de calcio que es secretado por los pólipos de coral. Los corales se basan en una relación simbiótica con las algas zooxantelas que se encuentran en la gastrodermis, el “estómago”, de los pólipos corales. Las zooxantelas fotosintetizan mientras residen dentro de su huésped y proporcionan los nutrientes y energía necesarios para el pólipo, transfiriendo 95% de los azúcares producidos (Muscatine, 1990). A cambio, los corales suministran a las zooxantelas nutrientes esenciales para la fotosíntesis como el amoníaco y el fosfato a partir de su metabolismo de desechos. Estos nutrientes parecen ser esenciales para la supervivencia de las zooxantelas ya que la columna de agua en los trópicos suele estar desprovista de compuestos inorgánicos esenciales (Trench, 1979).

Pólipos del coral Eusmilia fastigiata (Wikipedia) Zooxantelas

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Rango óptimo para el crecimiento de coral

Los arrecifes coralinos poco profundos se encuentran en aguas cristalinas tropicales con temperaturas alrededor de 70—85° F o 21—29° C. La temperatura, la salinidad, los nutrientes, el estado de saturación de aragonitos y la luz se encuentran entre los factores más importantes para controlar la distribución geográfica de los arrecifes de coral de aguas poco profundas (Couce et al., 2012) (Kleypas et al., 1999). Los límites globales de tolerancia promedio anual para los arrecifes de coral son 21.7—29.6 °C para la temperatura, 28.7—40.4 psu para la salinidad, 4.51 μmol L-1 para el nitrato, 0.63 μmol L-1 para el fosfato y 2.82 para el estado de saturación de aragonita. La intensidad lumínica mínima promedio en los arrecifes coralinos es de 450 μmol fotones m-2 s-1 (Guan et al., 2015).

Hábitat de arrecifes de coral poco profundos florece bajo la luz del sol (Wikimedia)

Efectos de las temperaturas más altas en los corales

Los arrecifes de coral son uno de los ecosistemas más vulnerables a la variación y el cambio climático. Los corales, los bloques de construcción de los arrecifes carbonatados, tienen una tolerancia térmica restringida. Esto da como resultado eventos de 'blanqueo' (pérdida de algas simbióticas) cuando las temperaturas de la superficie del mar se elevan por encima de un umbral determinado (Graham et al., 2008). Las temperaturas del mar en las regiones tropicales han aumentado en 1°C durante el siglo pasado. Estos aumentos de temperatura pueden superar la tolerancia térmica de los corales y sus simbiontes fotosintéticos, zooxantelas, y provocar un blanqueamiento más frecuente y generalizado. (Guldberg, 1999). Consulte la sección X.X para obtener información adicional sobre el blanqueo de coral.

Arriba se muestra un arrecife donde un número significativo de corales han sido blanqueados. (Wikimedia)

Este gráfico resume los procesos detrás del blanqueamiento de coral (Wikimedia)

Desplazamientos de fase de corales y macroalgas

También existen otras influencias sustanciales para la degradación de los arrecifes de coral. Factores específicos como la eutrofización, el aumento de la sedimentación, el turismo y el aumento de las presiones pesqueras pueden interactuar con el cambio climático para producir efectos sinérgicos negativos (Wilkinson y Buddemeier, 1994). Los arrecifes degradantes sufren un cambio de fase en el que la abundancia de corales disminuye y cambia a un aumento en la abundancia de macroalgas carnosas más grandes (Done, 1992). Los principales impulsores que se han citado para explicar tal cambio son principalmente de la eutrofización (Lapointe, 1997) y la reducción de la herbivoría (Hughes, 1994). La eutrofización es causada principalmente por la alta escorrentía de nitrógeno y fósforo de las tierras agrícolas que se filtran hacia el océano. El aumento de la carga nutrimental crea un ambiente óptimo para la producción de macroalgas, que es un competidor directo con los arrecifes de coral ya que disminuyen la cantidad total de luz disponible para que las zooxantelas fotosinteticen. La alimentación intensa de peces herbívoros y erizos de mar favorece los ecosistemas coralinos al excluir la presencia de macroalgas. El aumento de la presión pesquera ha reducido el número de peces herbívoros en órdenes de magnitud, estimados en alrededor de un 60% de disminución (Jackson, 1997) (Bellwood et al., 2004). Por esta razón es fundamental conservar especies especializadas en herbivoría si nuestro objetivo es preservar los ecosistemas coralinos (Adam et al., 2015).

Un arrecife de coral sano donde no hay algas puede sostener grandes cantidades de biodiversidad. (Wikipedia)

Herramientas útiles:

1. https://www.youtube.com/watch?v=2aAfIlRjgk8: Pez loro manteniendo las macroalgas bajo control a través de la herbivoría

2. https://www.youtube.com/watch?v=1aWoTGgVUkc: Jennifer Smith de Scripps explicando los fundamentos de los arrecifes de coral

3. https://www.youtube.com/watch?v=60jof35WuAo: Explicación del blanqueamiento de coral

4. https://www.youtube.com/watch?v=rHHuq_COHZs: Heron Island Marine Research Station Experimento de cambio climático de arrecifes de coral de la Universidad de Queensland

Referencias

1. Adam, Thomas C., et al. “Herbivoría y resiliencia de los arrecifes coralinos del Caribe: brechas de conocimiento e implicaciones para el manejo”. Mar Ecol Prog Ser 520 (2015): 1-20.

2. Bellwood, David R., et al. “Enfrentar la crisis de los arrecifes de coral”. Naturaleza 429.6994 (2004): 827-833.

3. Couce E, Ridgwell A, Hendy EJ (2012) Controles ambientales sobre la distribución global de arrecifes de coral de aguas poco profundas. J Biogeogr 39:1508—1523.

4. Hecho TJ (1992) Cambios de fase en comunidades de arrecifes de coral y su importancia ecológica. Hidrobiologia 247:121} 132

5. Gattuso, J.-P., Frankinoulle, M., Bourges, I., Romaine, S., y Buddemeier, R. W. (1998). Efecto de la saturación de carbonato cálcico del agua de mar sobre la calcificación de coral. Cambio Planetario Global 18, 3747.

6. Graham, Nicholas AJ, et al. “El calentamiento climático, las áreas marinas protegidas y la integridad a escala oceánica de los ecosistemas de arrecifes de coral”. PLoS One 3.8 (2008): e3039.

7. Guan, Yi, Sönke Hohn y Agostino Merico. “Ramas Ambientales Adecuadas para Hábitats Potenciales de Arrecifes de Coral en el Océano PLoS uno 10.6 (2015): e0128831.

8. Hoegh-Guldberg, Ove. “El cambio climático, el blanqueamiento de los corales y el futuro de los arrecifes de coral del mundo”. Investigación marina y de agua dulce 50.8 (1999): 839-866.

9. Hughes TP (1994) Catástrofes, cambios de fase y degradación a gran escala de un arrecife coralino caribeño. Ciencia 265:1547-1551

10. Jackson JBC (1997) Arrecifes desde Colón. Arrecifes de Coral 16:S23−S32

11. Kleypas JA, McManus JW, Meñez LAB (1999) Límites ambientales al desarrollo de los arrecifes de coral: Dónde trazamos la línea. Am Zool 39:146—159.

12. Lapointe BE (1997) Umbrales de nutrientes para el control de abajo hacia arriba de las floraciones de macroalgas en arrecifes de coral en Jamaica y el sureste de Florida. Limnol Oceanogr 42:1119} 1131

13. Muscatine, L. “El papel de las algas simbióticas en el flujo de carbono y energía en los corales de arrecife”. Ecosistemas del mundo 25 (1990): 75-87.

14. Trench, R. K. (1979). La biología celular de la simbiosis animal vegetal. Revisiones Anuales de Fisiología Vegetal 30, 485-531.

15. Wilkinson, C. R., y Buddemeier, R. W. (1994). Cambio climático global y arrecifes de coral: implicaciones para las personas y los arrecifes. Informe del Equipo Global de Tarea PNUMA- IOC-ASPEI-UICN sobre las Implicaciones del Cambio Climático en los Arrecifes de Coral. UICN, Gland, Suiza, 124 pp.