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LA SUBSIDENCIA Y EL NIVEL DEL MAR, FUNDAMENTALES PARA LA FORMACIÓN DE ARRECIFES CORALINOS

 
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Clouds of reef fish and corals, French frigate shoals, NWHI09 de agosto de 2014

La subsidencia y el nivel del mar son dos factores fundamentales para la formación y crecimiento de los arrecifes de coral, reveló un estudio encabezado por Paul Blanchon, investigador del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL) de la UNAM.

La primera es un movimiento de la corteza terrestre en el que el componente vertical del desplazamiento predomina sobre el horizontal, explicó el doctor en geología marina.

Con su alumna de doctorado Marian GranadosCorea y otros siete autores de Australia, España y Reino Unido, Blanchon —adscrito a la Unidad de Sistemas Arrecifales del ICLyM en Puerto Morelos, Quintana Roo— identificó la primera transición entre los tipos de arrecife de costa y de barrera, ocurrido hace aproximadamente 16 mil años en Tahití. Los resultados de su investigación se publicaron en la revista Scientific Reports.

Tres tipos de arrecifes abordados por Darwin

Se trata de un estudio precursor sobre las formaciones arrecifales realizado por Charles Darwin en 1842, después de su viaje en el barco HMS Beagle.

“En aquel año publicó una teoría en la que sugería que los tres tipos de arrecifes —costeros, barrera y atolones— se forman secuencialmente conforme se hunden las islas volcánicas en las que crecen, debido a la subsidencia de la corteza oceánica. El mecanismo que él propuso fue el simple crecimiento arrecifal vertical”, explicó.

Aunque la hipótesis del naturalista inglés fue bien recibida en su época y le valió que le otorgaran en 1853 la Royal Medal de la Royal Society de Londres, hubo un factor que desconocía: los ciclos del nivel del mar y su influencia en esas formaciones.

“La hipótesis de Darwin fue propuesta en un tiempo en que el clima de la Edad de Hielo y los ciclos en el nivel del mar, que han dominado los últimos dos millones de años, eran desconocidos. En lugar de responder a una subsidencia lenta y a un único aumento en el nivel del mar, como él sugirió, los arrecifes habían estado sujetos a repetidos aumentos y descensos del nivel del mar durante sucesivos ciclos”, detalló.

Blanchon comentó que si los arrecifes respondieran a las oscilaciones con crecimiento vertical, se hubiese desarrollado uno nuevo en cada ciclo? entonces se producirían muchos de ellos alrededor de la misma isla, en lugar de una secuencia arrecife barreracosteroatolón, como ocurre.

Ligan crecimiento y ciclos de nivel del mar

En busca de respuestas para relacionar el crecimiento de los arrecifes con los ciclos del nivel del mar, Blanchon y sus colaboradores estudiaron núcleos de arrecifes antiguos de Tahití e identificaron la primera transición entre los tipos de arrecife de costa y de barrera.

“Encontramos que al final del estadio glacial, hace aproximadamente 16 mil años, Tahití tenía arrecifes costeros estrechos que eran fuertemente afectados por los sedimentos costeros. Este exceso de sedimento excluía a corales constructores de arrecifes, como los Acropóridos, y los reemplazaba por corales de crecimiento más lento, pero tolerantes al sedimento.

El resultado fue que los arrecifes costeros crecieron más lentamente y no podían compensar la subida rápida del nivel del mar. Así, en vez de desarrollarse verticalmente, como Darwin propuso, quedaron atrapados a lo largo de la costa y únicamente pudieron sobrevivir al subir la pendiente conforme se incrementó el nivel del mar.

El vestigio de Tahití muestra que el retraimiento pendiente arriba del arrecife costero continuó durante unos 14 mil años, cuando se alcanzó el borde externo de una amplia plataforma arrecifal formada durante el ciclo interglacial previo. Conforme el nivel inundó la plataforma creó una amplia laguna detrás del arrecife que, protegida de las olas, atrapó el sedimento aportado por los ríos y el oleaje de tormentas, liberándolo de la carga de sedimento costero.

Sin sedimento, los Acropóridos de crecimiento rápido volvieron e incrementaron la tasa de desarrollo, lo que permitió que el arrecife se formara al ritmo del aumento del nivel del mar y se transformara en un arrecife de barrera.

“El desplazamiento pendiente arriba del arrecife costero proporciona el mecanismo clave que relaciona los tipos de Darwin. Por ser móviles, la trayectoria de estas estructuras puede intersectar con plataformas o con inversiones de pendiente, lo que los libera de la sedimentación costera”, comentó.

Una vez que el arrecife costero se transforma en barrera durante el primer ciclo glacial, la propia inversión de la pendiente de la barrera facilita el desarrollo de un atolón en ciclos posteriores. El único requisito es una lenta subsidencia de la isla que desplace la barrera por debajo del nivel del mar durante las subsecuentes etapas de niveles altos en el mar.

“Darwin estaba en lo cierto en cuanto a que los tipos de arrecife están relacionados y en que se necesita subsidencia para explicar los atolones. Pero como se ha descubierto en Tahití, la relación requiere que los arrecifes se muevan durante el aumento posglacial en el nivel del mar”.

Finalmente, Blanchon destacó que, entre otras consecuencias, la subida en el nivel del mar que en varias regiones del mundo es provocada por el cambio climático, afectará directamente a los arrecifes.

Créditos: UNAM-DGCS-458-2014

EN 30 AÑOS, LA ACTIVIDAD HUMANA HA REDUCIDO 80 POR CIENTO LA ACRECIÓN NATURAL DE ARRECIFES

 
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acreciondearresifeEn los últimos 30 años la actividad humana en el Caribe mexicano ha reducido 80 por ciento la acreción natural de arrecifes, hogar de los corales y ecosistemas fundamentales en la diversidad marina.

Dicha actividad es más dañina para ese ecosistema que el cambio climático, alertó Juan Pablo Carricart Ganivet, investigador de la Unidad Académica Sistemas Arrecifales Puerto Morelos, del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL) de la UNAM.

El crecimiento desmedido y sin planeación de las zonas hoteleras en las costas de Quintana Roo, el consumo excesivo de agua–que alcanza mil 500 litros per cápita en Cancún, mientras en la ciudad de México es de 400–, la contaminación debida al desagüe que se vierte al mar y el daño directo a los arrecifes por parte de turistas que bucean para conocerlos, tocarlos y a veces extraerlos, son las agresiones más severas.

Equilibrio fracturado

A nivel global, los arrecifes coralinos ocupan el 0.2 por ciento del área oceánica mundial, pero contienen el 30 por ciento de la diversidad marina y mantienen el nueve por ciento de las pesquerías del planeta, destacó el doctor en biología por esta casa de estudios.

“Para México el turismo es muy importante; el 30 por ciento de las divisas que entran al territorio lo hacen por el norte de Quintana Roo (Cancún, Cozumel, Isla Mujeres y Puerto Morelos), zonas de arrecifes que ofrecen paisajes atractivos”.

Las aguas cristalinas de varios tonos de azul turquesa y las arenas blancas del Caribe existen por los arrecifes de coral. Las arenas son restos de las conchas de habitantes del arrecife que por erosión natural se han formado, indicó.

Pero esa condición de playas blancas y aguas cristalinas está en riesgo, junto con estos ecosistemas. “Urge modificar la manera en que usamos nuestros recursos naturales y el consumo de energía”, resaltó Carricart, quien realizó estudios posdoctorales en el Instituto Australiano de Ciencias Marinas, en otra de las regiones del mundo más favorecidas por los sistemas arrecifales.

En muchos casos el daño ya está hecho, alertó. Por ejemplo, el género Acropora, un coral ramificado y el más importante en términos de la cantidad de carbonato de calcio que aporta de manera anual, tuvo una muerte masiva en la década de 1980 en la región y los científicos desconocen la causa.

“De tener coberturas de 40 a 50 por ciento de Acropora en el Caribe, hoy tenemos menos del cinco por ciento y no sabemos por qué se murieron, pero coincide con los índices del desmedido crecimiento turístico”, comentó.

Existe una enfermedad recién descrita para el coral Acropora palmata, causada por una bacteria entérica humana (Serratia marcescens) que los destruye. “Más que la pérdida de corales, lo preocupante es la del ecosistema arrecifal como lo conocemos y de los servicios ambientales que proporciona”.

Tasa de calcificación, indicador ambiental

Carricart utiliza la tasa de calcificación de los arrecifes como un indicador ambiental. “Hemos observado que en los últimos 20 a 30 años, con el aumento de la temperatura del agua superficial del océano, hay una caída de la tasa de calcificación de los corales. Según la especie, esa descenso va del 20 al 30 por ciento en las últimas tres décadas”, explicó.

En un artículo publicado el año pasado, el universitario documentó que el efecto térmico del agua superficial afecta de manera distinta a cada género coralino.

Tienen dos estrategias de crecimiento. Cuando hay recursos extra de calcificación, los del género Porites aprovechan para crecer más rápido, mientras los Orbicella (antes Montastraea) hacen los esqueletos más densos, de más gramos por centímetro cúbico. Se defienden de manera distinta: uno opta por crecer más rápido y otro por ser más robusto.

“Los corales Porites son porosos y los Orbicella sólidos; bajo el tejido tienen una placa que impide llegar al esqueleto. Ambos están afectados por el calentamiento y por la intervención humana. El primero es más sensible al estrés térmico. Otro género, Diploria, es intermedio y hace esqueletos más densos”.

Orbicella es uno de los constructores de arrecifes principales en el Caribe, junto con Diploria, mientras Porites es importante como constructor en el Indo-Pacífico, detalló.

“Las consecuencias del cambio climático son variadas. Los corales Porites del Indo-Pacífico cada vez van a crecer en menor proporción, pues tienen menos recursos de calcificación. Mientras los otros dos van a formar esqueletos menos densos o robustos. En esa región habrá arrecifes más planos y en el Caribe menos fuertes. Son dos efectos muy nocivos y presentes”, resumió.

Carricart mencionó que en el Indo-Pacífico existen cerca de 400 especies de coral, así que unas sustituyen a otras. En el Caribe hay alrededor de 50, de las que tres o cuatro forman el arrecife y el resto son de acompañamiento. “Son muy relevantes. El aporte de carbonato de calcio de estos corales es de suma importancia”, subrayó.

En la naturaleza hay un balance entre la construcción de arrecifes (en los que los corales son sus ladrillos) y la destrucción natural por oleaje, marea, vientos y huracanes, una erosión natural que deriva en arenas blancas. Pero el balance entre construcción y destrucción es frágil.

“A nivel global, por cada 10 kilogramos de arrecifes que se construyen al año nueve se destruyen de manera natural, así que es fácil que el balance pueda pasar a ser negativo con cualquier alteración, por mínima que sea”, destacó.

Esclerocronología, análisis del pasado

Las conchas y esqueletos duros de organismos, formados principalmente de carbonato de calcio, tienen una huella química de cómo era el ambiente marino al formarse. Esa huella se estudia desde la esclerocronología.

“En su esqueleto, los corales tienen dos bandas, una de baja y otra de alta densidad, que juntas representan un año de crecimiento. Son análogas a los anillos de crecimiento de los árboles y se ven si se radiografía el esqueleto”, dijo.

Las bandas se ven en lajas de coral de al menos siete milímetros, en corales completos o en núcleos, que se obtienen al taladrar con barrenos. Permiten fechar el coral de manera retrospectiva y conocer el registro de la química del agua que existía al momento que se formaron. “Pueden ser isótopos estables, metales pesados o nutrientes. Fechado esto, es factible hacer una historia de cómo era la química del agua”, reiteró.

Además del ambiente que los rodeó en el pasado, con el bandeo se obtienen dos parámetros de crecimiento: la tasa de extensión esqueletal, que evidencia cuántos centímetros crecieron los corales por año, y la tasa de calcificación, que revela cuánto carbonato de calcio se depositó por unidad de área anual; se mide en gramos de carbonato de calcio por centímetro cuadrado por año.

Créditos: UNAM-DGCS-118-2014

USAN BIOTECNOLOGÍA PARA REPRODUCIR CORALES Y REPOBLAR ARRECIFES EN EL CARIBE MEXICANO

 
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Para apoyar la conservación de los ecosistemas marinos, Anastazia Banaszak, del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL) de la UNAM, utiliza técnicas de biotecnología para reproducir corales y repoblar arrecifes en el Caribe mexicano.
En la Unidad Académica Sistemas Arrecifales de Puerto Morelos de la entidad universitaria, en Quintana Roo, la científica desarrolla un modelo de trabajo circular que inicia en el mar, donde obtiene células sexuales (gametos) de corales; continúa en tierra, para fertilizar a esos diminutos animales invertebrados en laboratorio y cultivarlos en viveros especializados y concluye en su ecosistema natural, al incorporar corales a los arrecifes para rehabilitar las estructuras calcáreas en las que viven.
El proyecto inició en 2007, con la finalidad de obtener embriones para realizar experimentos sobre los efectos de la radiación ultravioleta en el desarrollo de corales; desde entonces ha crecido a un plan de cultivo, en el que participan especialistas del Instituto Nacional de Pesca (INAPESCA) y del Parque Xcaret en Playa del Carmen.
A la fecha, cuenta con aproximadamente cuatro mil colonias de tres especies: un lote de mil colonias de la especie coralina Orbicella faveolata, mil de Diploria labyrinthiformis y dos mil de Acropora palmata, esta última enlistada para protección especial en la Norma Oficial Mexicana (NOM) 059, que agrupa a especies en alguna categoría de riesgo.
Captura y reproducción in vitro
Para recolectar los gametos sin dañar el ecosistema, Banaszak y sus colaboradores cubren a las colonias con unas redes que en la parte superior tienen un embudo invertido y un envase recolector.
“Los gametos tienen una flotabilidad ligera, así que se desplazan de la colonia a través de la red hacia el bote recolector. En el proceso no se daña el arrecife ni se rompen las colonias de corales. Desde 2007 lo hacemos con vigilancia de personal del Parque Nacional Arrecifes de Puerto Morelos, en el que trabajamos y nunca hemos causado daño, pues los buzos tienen mucho cuidado para no tocarlos”, explicó la investigadora.
El material biológico que se recolecta son huevos y espermatozoides, mezclados homogéneamente para asegurar una fertilización cruzada y generar así reclutas sexuales. “La colonia exuda paquetes de gametos en donde los espermas están adentro, rodeados por los huevos, pero no pueden autofertilizarse, el esperma requiere fertilizar los de otra colonia”, detalló.
En el medio natural los paquetes de gametos flotan hasta la superficie y el movimiento de las olas los rompe; así da inicio la fertilización entre gametos de diferentes colonias. Colectamos los paquetes en frascos y en la embarcación se mezclan huevos y espermas de distintas colonias. Simulamos las olas al hacer movimientos suaves para que se origine el proceso, reiteró.
Ya en tierra, los excedentes de espermas se remueven y comienza la incubación de los embriones, que se transformarán en los reclutas. “Realizamos pruebas para estimar el tiempo que deben permanecer en el laboratorio antes de trasladarlos a un vivero en mar. Hasta el momento, la permanencia en acuarios en el laboratorio es aproximadamente de tres meses, donde hay que limpiarlos de manera constante para reducir su mortalidad”, destacó.
Viveros en tierra y mar
Actualmente, los universitarios trabajan en el cultivo de corales en tres viveros de agua marina en tierra. Dos se ubican en Puerto Morelos, uno pertenece a la Universidad Nacional y otro al Centro Regional de Investigaciones Pesqueras del INAPESCA. El tercero está en el Parque Xcaret, en Playa del Carmen. En este mes se contempla llevar un lote de reclutas al mar para determinar su sobrevivencia en el medio natural y el próximo año se planea abrir otros dos viveros marinos.
“En los viveros trabajamos con los reclutas sexuales, es decir, los corales que han sido producidos aquí en la UNAM por fertilización. La mayoría los tenemos en el acuario de Xcaret, con quienes colaboramos desde hace tres años. Ahí contamos con reclutas de diferentes edades, de tres a 27 meses”, comentó.
Banaszak tiene bajo su responsabilidad la predicción de las temporadas de desove y la recolección de gametos en el mar, su fertilización, el cultivo de embriones, la inoculación con sus simbiontes y el crecimiento de reclutas, así como todos los experimentos e investigaciones encaminadas a conocer las condiciones óptimas de crecimiento.
“Los primeros resultados de la repoblación se conocerán en un año. A corto plazo podremos saber cuál es la sobrevivencia”.
Mientras la mayoría de los intentos de conservación en el mundo se basan en la utilización de fragmentos de coral para producir clones, en el Caribe el grupo universitario es el único que ensaya la producción de reclutas sexuales, un proceso costoso que requiere más atención e investigación, pero que se enfoca en cuidar la variabilidad de estas especies marinas.
UNAM-DGCS-703-2013

UNAM25112013Para apoyar la conservación de los ecosistemas marinos, Anastazia Banaszak, del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (ICMyL) de la UNAM, utiliza técnicas de biotecnología para reproducir corales y repoblar arrecifes en el Caribe mexicano.

En la Unidad Académica Sistemas Arrecifales de Puerto Morelos de la entidad universitaria, en Quintana Roo, la científica desarrolla un modelo de trabajo circular que inicia en el mar, donde obtiene células sexuales (gametos) de corales; continúa en tierra, para fertilizar a esos diminutos animales invertebrados en laboratorio y cultivarlos en viveros especializados y concluye en su ecosistema natural, al incorporar corales a los arrecifes para rehabilitar las estructuras calcáreas en las que viven.

El proyecto inició en 2007, con la finalidad de obtener embriones para realizar experimentos sobre los efectos de la radiación ultravioleta en el desarrollo de corales; desde entonces ha crecido a un plan de cultivo, en el que participan especialistas del Instituto Nacional de Pesca (INAPESCA) y del Parque Xcaret en Playa del Carmen.

A la fecha, cuenta con aproximadamente cuatro mil colonias de tres especies: un lote de mil colonias de la especie coralina Orbicella faveolata, mil de Diploria labyrinthiformis y dos mil de Acropora palmata, esta última enlistada para protección especial en la Norma Oficial Mexicana (NOM) 059, que agrupa a especies en alguna categoría de riesgo.

Captura y reproducción in vitro

Para recolectar los gametos sin dañar el ecosistema, Banaszak y sus colaboradores cubren a las colonias con unas redes que en la parte superior tienen un embudo invertido y un envase recolector.

“Los gametos tienen una flotabilidad ligera, así que se desplazan de la colonia a través de la red hacia el bote recolector. En el proceso no se daña el arrecife ni se rompen las colonias de corales. Desde 2007 lo hacemos con vigilancia de personal del Parque Nacional Arrecifes de Puerto Morelos, en el que trabajamos y nunca hemos causado daño, pues los buzos tienen mucho cuidado para no tocarlos”, explicó la investigadora.

El material biológico que se recolecta son huevos y espermatozoides, mezclados homogéneamente para asegurar una fertilización cruzada y generar así reclutas sexuales. “La colonia exuda paquetes de gametos en donde los espermas están adentro, rodeados por los huevos, pero no pueden autofertilizarse, el esperma requiere fertilizar los de otra colonia”, detalló.

En el medio natural los paquetes de gametos flotan hasta la superficie y el movimiento de las olas los rompe; así da inicio la fertilización entre gametos de diferentes colonias. Colectamos los paquetes en frascos y en la embarcación se mezclan huevos y espermas de distintas colonias. Simulamos las olas al hacer movimientos suaves para que se origine el proceso, reiteró.

Ya en tierra, los excedentes de espermas se remueven y comienza la incubación de los embriones, que se transformarán en los reclutas. “Realizamos pruebas para estimar el tiempo que deben permanecer en el laboratorio antes de trasladarlos a un vivero en mar. Hasta el momento, la permanencia en acuarios en el laboratorio es aproximadamente de tres meses, donde hay que limpiarlos de manera constante para reducir su mortalidad”, destacó.

Viveros en tierra y mar

Actualmente, los universitarios trabajan en el cultivo de corales en tres viveros de agua marina en tierra. Dos se ubican en Puerto Morelos, uno pertenece a la Universidad Nacional y otro al Centro Regional de Investigaciones Pesqueras del INAPESCA. El tercero está en el Parque Xcaret, en Playa del Carmen. En este mes se contempla llevar un lote de reclutas al mar para determinar su sobrevivencia en el medio natural y el próximo año se planea abrir otros dos viveros marinos.

“En los viveros trabajamos con los reclutas sexuales, es decir, los corales que han sido producidos aquí en la UNAM por fertilización. La mayoría los tenemos en el acuario de Xcaret, con quienes colaboramos desde hace tres años. Ahí contamos con reclutas de diferentes edades, de tres a 27 meses”, comentó.

Banaszak tiene bajo su responsabilidad la predicción de las temporadas de desove y la recolección de gametos en el mar, su fertilización, el cultivo de embriones, la inoculación con sus simbiontes y el crecimiento de reclutas, así como todos los experimentos e investigaciones encaminadas a conocer las condiciones óptimas de crecimiento.

“Los primeros resultados de la repoblación se conocerán en un año. A corto plazo podremos saber cuál es la sobrevivencia”.

Mientras la mayoría de los intentos de conservación en el mundo se basan en la utilización de fragmentos de coral para producir clones, en el Caribe el grupo universitario es el único que ensaya la producción de reclutas sexuales, un proceso costoso que requiere más atención e investigación, pero que se enfoca en cuidar la variabilidad de estas especies marinas.

UNAM-DGCS-703-2013