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Nature Ecology & Evolution

Un océano más cálido y acidificante puede provocar la extinción de los corales formadores de arrecifes

Arrecife coralino bajo estress (blanqueamiento) en el Océano Pacífico.

Fotografía cortesia de James Reimer and Takuma Fujii

Las emisiones de carbono por el ser humano están devastando los arrecifes coralinos, aunque los corales blandos como los abanicos de mar persistirán y se diversificarán durante millones de años.



Un estudio, publicado el 31 de agosto de 2020 en la revista cientfica Nature Ecology and Evolution, descubrió que los corales formadores de arrecifes surgieron solo cuando las condiciones del océano permitieron la construcción de los esqueletos de carbonato de calcio de estos organismos, mientras que la diversidad de abanicos de mar y anémonas florecieron en otro momento. Sin un cambio significativo en las emisiones antropogénicas de carbono, los nuevos hallazgos presentan graves implicaciones para el presente y el futuro de los corales formadores de arrecifes, mientras que al tiempo sugieren un rayo de luz y esperanza para la diversidad de algunos de sus familiares de cuerpo más blando.


En este estudio, los recientes análisis genéticos muestran que los corales, junto con las anémonas que forman una clase de animales conocidos como antozoos, han estado en el planeta por 770 millones de años. Esta investigación ubica su origen 250 millones de años antes de la primera evidencia fósil de su existencia. Durante este tiempo, estos organismos han experimentado cambios drásticos en el clima, fluctuaciones en la química del océano y varias extinciones masivas.



Este estudio fue lidereado por científicas del Harvey Mudd College, American Museum of Natural History y Smithsonian’s National Museum of Natural History y un equipo formado por otros investigadores e investigadoras de diversas instituciones de Estados Unidos, Australia, Brasil, México y Japón. El equipo analizó el ADN, de alrededor de 2,000 regiones clave del genoma, de cientos de especímenes de todo el mundo y examinó cómo las condiciones pasadas afectaron la diversidad de estos organismos.



Esta investigación fue posible gracias a un nuevo método molecular desarrollado por Andrea Quattrini, zoóloga investigadora y curadora de corales en el Smithsonian’s National Museum of Natural History (derecha), Catherine McFadden, bióloga del Harvey Mudd College (izquierda), y Estefanía Rodríguez, curadora del American Museum of Natural History (centro).

Fotografía cortesia de Andrea Quattrini.




Cuando los datos moleculares se alinearon con la evidencia fósil de la historia de los antozoos, revelaron cómo estos diversos animales evolucionaron a lo largo del tiempo geológico.



A lo largo de la historia de la Tierra, los cambios en la acidez y las concentraciones de iones han modificado la composición química del océano entre dos estados, conocidos como mares de aragonita y calcita. Estos cambios, así como los cambios en la temperatura del agua del océano, parecen haber jugado un papel importante en la determinación de qué tipos de esqueletos eran capaces de producir los corales y, por tanto, cómo evolucionaron los antozoos.


Arrecife Chinchorro en buen estado de salud en el Caribe mexicano.

Fotografía David A. Paz García

Los corales pétreos, del tipo que construyen arrecifes masivos que sustentan ecosistemas marinos complejos, toman minerales del agua para construir esqueletos duros a partir de una forma de carbonato de calcio conocido como aragonita. Otros corales, como los abanicos de mar y los corales negros, construyen sus esqueletos más blandos a partir de proteínas o calcita (una forma menos soluble de carbonato de calcio), mientras que las anémonas de mar no tienen esqueleto en absoluto.


Trabajando con un equipo internacional de investigadores, Quattrini y sus colegas encontraron que los corales pétreos no surgireron hasta que las condiciones favorecieron la construcción de sus esqueletos durante los períodos de mares de aragonita cuando las temperaturas del océano eran relativamente frías a las actuales.



Anemona (Actiniidae sp., Actiniaria), Anemona colonial (Zoanthus sansibaricus, Zoantharia) y Anemona de tubo (Ceriantharia, Ceriantharia)



Durante los períodos de mares de calcita, cuando el dióxido de carbono fue más abundante en la atmósfera y los océanos fueron más ácidos, la evolución favoreció a las anémonas y los corales que construyeron sus esqueletos a partir de proteínas o calcita (corales blandos).


"Ha habido varias crisis de extinsiones masivas con alrededor del 90% asociadas con los arrecifes coralinos a lo largo de la historia, debido a los cambios de la temperatura y química del océano" dijo Paz-García.


"Nuestro estudio mostró que después de estas crisis de arrecifes, una mayor diversificación de los antozoos se puede alcanzar debido a aquellos organismos que pueden soportar estas condiciones climáticas, pero son los que no producen aragonita y no son capaces de formar arrecifes”, dijo Quattrini.


Esto es consistente con las observaciones de los arrecifes de hoy, que están amenazados por el cambio climático y otras actividades humanas. “Los estudios ecológicos actuales han demostrado que cuando los corales pétreos mueren, estos otros antozoos comienzan a colonizar los corales muertos y prosperan”, dijo Quattrini. "De hecho, también vemos eso en nuestro árbol evolutivo".


"Desafortunadamente, aunque estas especies de cuerpo más blando pueden adaptarse mejor al cambio climático que los corales pétreos, no forman grandes arrecifes", dijo McFadden. “Entonces, en el futuro, los arrecifes pueden ser reemplazados por diferentes comunidades marinas. Esto ya parece estar sucediendo en el Caribe, donde los corales pétreos están siendo reemplazados por 'bosques' de abanicos de mar ".



Corales blandos del Arrecife Chinchorro en el Caribe mexicano.

Fotografía David A. Paz García



Hoy en día, alrededor de 1,300 especies de corales pétreos habitan en el océano, favorecidas por las condiciones del mar de aragonita. Pero los crecientes niveles de dióxido de carbono en la atmósfera están calentando y acidificando las aguas, haciéndolas menos habitables para ellos y otros organismos cuyas conchas y esqueletos están hechos de aragonita. "Se espera que la aragonita se disuelva bajo la acidificación del océano", dijo Quattrini. "A medida que nuestros mares se vuelven más ácidos y cálidos, es probable que los esqueletos de los corales se disuelvan o no puedan crecer".



Esta investigación sugiere que a medida que cambia el clima, estos ecosistemas también pueden ver una mayor diversificación de antozoos sin esqueletos de aragonita. Sin embargo, la pérdida de corales formadores de arrecifes tendrá consecuencias devastadoras para las comunidades que dependen de los arrecifes y de los ricos y complejos ecosistemas que sustentan para la pesca, la protección de las costas y el turismo. "Los corales han sufrido extinciones en el pasado cuando el clima ha planteado desafíos, y es probable que veamos eso en el futuro", dijo Quattrini. "La mejor manera de protegerlos es reducir nuestras emisiones de carbono".


“Este estudio nos muestra cómo la naturaleza a través de la evolución es capaz de adaptarse, sobrevivir y reinventarse, de modo que cuando los corales duros no pueden sobrevivir, sus parientes de cuerpo blando como las anémonas de mar prosperarán en su lugar”, dijo Rodríguez. “La pregunta es si seremos capaces de adaptarnos y reinventarnos una vez que la naturaleza, tal como la conocemos actualmente, ya no exista”.



Los cambios en la química y la temperatura del océano han tenido un efecto dramático en la diversidad de las especies de corales formadores de arrecifes, según el equipo de científicos que ha rastreado su evolución a través del tiempo profundo.





Referencia:

Quattrini et al. 2020. Palaeoclimate ocean conditions shaped the evolution of corals and their skeletons through deep time. Nature Ecology & Evolution. https://doi.org/10.1038/s41559-020-01291-1



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