Resiliencia de los arrecifes de coral

La resiliencia de los arrecifes de coral es la capacidad biológica de los arrecifes de coral para recuperarse de perturbaciones naturales y antropogénicas como tormentas y episodios de blanqueamiento . ^[1] La resiliencia se refiere a la capacidad de los sistemas biológicos o sociales para superar presiones y tensiones manteniendo funciones clave mediante la resistencia o adaptación al cambio. ^[2] La resistencia de los arrecifes mide qué tan bien los arrecifes de coral toleran los cambios en la química del océano , el nivel del mar y la temperatura de la superficie del mar . ^[3] La resistencia y la resiliencia de los arrecifes son factores importantes en la recuperación de los arrecifes de coral de los efectos de la acidificación de los océanos . La resiliencia natural de los arrecifes se puede utilizar como un modelo de recuperación para los arrecifes de coral y una oportunidad para la gestión en áreas marinas protegidas (AMP).

Muchos corales dependen de un alga simbiótica llamada zooxantelas para la absorción de nutrientes a través de la fotosíntesis . Los corales obtienen alrededor del 60-85% de su nutrición total de las zooxantelas simbióticas. ^[4] Ligeros aumentos en la temperatura de la superficie del mar pueden causar la muerte de las zooxantelas. Los huéspedes corales 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] La investigación ha demostrado que algunos corales contienen clados de zooxantelas térmicamente resistentes. Los corales que albergan principalmente simbiontes del clado D, y ciertos tipos de simbiontes del clado C térmicamente resistentes, permiten que los corales eviten el blanqueamiento tan severo como otros que experimentan el mismo factor estresante. ^[6] Los científicos siguen debatiendo si la resistencia térmica en los corales se debe a la mezcla o cambio de simbiontes, o tipos de zooxantelas térmicamente resistentes vs. térmicamente sensibles. Las especies de coral que albergan varios tipos de zooxantelas pueden soportar un cambio de temperatura de entre 1 y 1,5 °C. ^[6] Sin embargo, se sabe que pocas especies de coral albergan varios tipos de zooxantelas. Es más probable que los corales contengan simbiontes del clado D después de varios eventos de blanqueamiento de corales. ^[6]

Estudios de investigación de la especie mediterránea de coral Oculina patagonica ^[7] 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. ^[8] 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 provocan un aumento en la biomasa de algas endolíticas y la producción de fotoasimilados . ^[8] Durante el blanqueamiento, el aporte de energía al tejido coralino de los endolitos fototróficos se expande a medida que el aporte de energía de las zooxantelas disminuye. Esta energía adicional podría explicar la supervivencia y la rápida recuperación de O. patagonica después de los eventos de blanqueamiento. ^[8] Un estudio del Consejo de Investigación Australiano propuso que la pérdida de coral de rápido crecimiento podría conducir a una menor resiliencia del coral restante. El estudio se realizó tanto en el Caribe como en el Indopacífico y llegó a la conclusión de que este último puede ser más resistente que el primero en función de varios factores: el proceso de herbivoría y las tasas de formación de floraciones de algas. ^[9]

El blanqueamiento de los corales es una consecuencia importante del estrés en los arrecifes de coral. Los eventos de blanqueamiento debido a cambios de temperatura, contaminación y otros cambios en las condiciones ambientales son perjudiciales para la salud de los corales, pero los corales pueden recuperarse de los eventos de blanqueamiento si el estrés no es crónico. ^[10] Cuando los corales están expuestos a un largo período de estrés severo, pueden morir debido a la pérdida de zooxantelas, que son vitales para la supervivencia del coral debido a los nutrientes que proporcionan. ^[11] 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 niveles de macroalgas . El mantenimiento de las algas marinas contribuye a disminuir la competencia espacial para que los organismos que buscan sustrato, como los corales, se establezcan y se propaguen, creando un arrecife más fuerte y resistente. ^[12] Sin embargo, cuando los corales se blanquean, los organismos suelen abandonar el hábitat del arrecife de coral, lo que a su vez les quita los servicios que antes proporcionaban. Los arrecifes también administran muchos servicios ecosistémicos , como el suministro de alimentos para muchas personas en todo el mundo que dependen de los arrecifes pesqueros para su sustento. Hay evidencia de que algunas especies de coral son resistentes a las temperaturas elevadas de la superficie del mar durante un corto período de tiempo. ^[13]

Las fuerzas naturales como las enfermedades y las tormentas degradan los corales. La frecuencia de las enfermedades de los corales causadas por patógenos microbianos ha aumentado con los años, lo que contribuye a la mortalidad de los arrecifes de coral. ^[14] Las infecciones bacterianas, fúngicas, virales y parasitarias pueden provocar efectos fisiológicos y morfológicos. Algunas de las enfermedades de los corales más comunes incluyen la enfermedad de la banda negra , la enfermedad de la viruela blanca , la peste blanca y la enfermedad de la banda blanca , todas las cuales implican la degradación del tejido y la exposición del esqueleto del coral. ^[15] Enfermedades como estas pueden propagarse rápidamente entre los arrecifes de coral sanos, lo que potencialmente los hace más susceptibles a lesiones por perturbaciones como las tormentas. Las tormentas, incluidos los ciclones y huracanes, pueden causar destrucción mecánica de los arrecifes y un cambio en la sedimentación. ^[16] Las fuertes olas que resultan de estas perturbaciones pueden golpear los corales, provocando su desalojo, y también pueden hacer que el arrecife entre en contacto con sedimentos liberados y agua dulce.

Las fuerzas antropogénicas contribuyen a la degradación de los arrecifes de coral, reduciendo su resiliencia. Algunas fuerzas antropogénicas que degradan los corales incluyen la contaminación, la sedimentación del desarrollo costero y la acidificación de los océanos debido al aumento de las emisiones de combustibles fósiles. Las emisiones de carbono hacen que las aguas superficiales del océano se calienten y acidifiquen. ^[17] La ​​combustión de combustibles fósiles da como resultado 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 es perjudicial para los procesos naturales que ocurren en el océano. La acidificación de los océanos da como resultado un pH más bajo del agua del océano, lo que afecta negativamente la formación de estructuras de carbonato de calcio que son imprescindibles para el desarrollo de los corales. ^[18] El desarrollo de las áreas costeras tiene el potencial de que la contaminación química y de nutrientes se escurra hacia las aguas circundantes. La contaminación por nutrientes provoca el crecimiento excesivo de la vegetación acuática que tiene la capacidad de competir con los corales por espacio, nutrientes y otros recursos. ^[19] La sobrepesca también puede tener efectos devastadores en los arrecifes de coral. Debido a la seguridad alimentaria que brindan los arrecifes, a menudo se los somete a una sobrepesca, lo que puede provocar que los ecosistemas arrecifales no puedan reconstruirse después de que se hayan producido daños. ^[20] La restauración puede ser un desafío debido al daño directo que las actividades pesqueras pueden tener en los arrecifes de coral a través del daño causado por los aparejos de pesca, incluidas las redes, las líneas y las trampas. Además, los cambios notables en la vida marina, como la pérdida de peces herbívoros que ofrecen servicios valiosos a los arrecifes de coral, pueden reducir la función del ecosistema en su conjunto. ^[21] 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 en el sustrato del fondo del océano. La pesca de arrastre de fondo produce destrozos físicos y estrés que hacen que los corales se rompan y las zooxantelas sean expulsadas. De manera similar a la pesca de arrastre de fondo, el anclaje en rocas utilizado para pescar puede causar daños físicos a estos frágiles arrecifes debido al gran peso del ancla, los cables y las cadenas. ^[22] Si los arrecifes de coral se ven expuestos a daños físicos, como el anclaje en rocas, de forma regular, pueden perder su capacidad de recuperación frente 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 seres humanos pueden causar estrés a los corales al tocar, contaminar o romper accidentalmente partes del arrecife, lo que a menudo provoca el blanqueamiento de los corales en un intento por combatir la intrusión. ^[23]Sin embargo, el ecoturismo no sólo es perjudicial cuando los seres humanos están lo suficientemente cerca como para tocar el coral. Los impactos menos directos, como los productos químicos nocivos de los protectores solares y la sedimentación provocada por la industria del turismo, también pueden tener efectos irreversibles. ^[23]

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 resistentes al calor. ^[1] Las AMP han comenzado a aplicar técnicas de gestión de la resiliencia de los arrecifes con el fin de mejorar el "sistema inmunológico" de los arrecifes de coral y promover la recuperación de los arrecifes después del blanqueamiento. ^[3]

The Nature Conservancy ha desarrollado y perfeccionado 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 que se puede seguir. Los principios que se describen en su modelo son los siguientes: ^[3]

• Representación y réplica : la supervivencia de los corales se garantiza mediante la representación y réplica de especies y hábitats resilientes en una red de AMP. La presencia de especies resilientes en la gestión de las AMP ayudará a proteger a los corales de los fenómenos 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 los arrecifes de coral o hábitats de crianza para el desove de peces .
• Conectividad : Preservar la conectividad entre los arrecifes de coral y los hábitats circundantes proporciona comunidades de coral y hábitat para peces saludables.
• Gestión eficaz : las estrategias basadas en la resiliencia se basan en la reducción de amenazas para mantener arrecifes saludables. Las mediciones de la gestión eficaz de las AMP permiten una gestión adaptativa .

Los científicos también han desarrollado una nueva técnica por el Instituto Nacional de Zoológico y Biología de la Conservación del Smithsonian y financiada por una organización de conservación llamada Revive and Restore. Esta técnica se conoce como criopreservación e implica congelar y descongelar fragmentos enteros de coral, lo que resulta en frenar la pérdida de especies de coral y restaurar los arrecifes dañados. Las técnicas anteriores de criopreservación de corales dependían en gran medida de 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 resulta en que su material reproductivo sea demasiado débil para ser congelado o descongelado. La nueva técnica es más fácil y funciona más rápidamente, ya que permite a los investigadores y conservacionistas trabajar durante todo el año, en lugar de esperar a que una cierta especie desove y genere estrés en el material reproductivo del coral. ^[24] Los científicos también han estudiado más a fondo las reservas de energía y la alimentación de los corales. La alimentación de zooplancton, camarones de salmuera y algas puede servir como amortiguador de los duros efectos del cambio climático. La alimentación de los corales puede ayudarlos a mantener la biomasa tisular y las reservas de energía y mejorar el contenido de nitrógeno, lo que permite una mayor concentración de zooxantelas y un aumento de la fotosíntesis. ^{[25] [26]} El aumento de las tasas de alimentación también puede permitir que ciertas especies de corales blanqueados y en recuperación superen sus requisitos diarios de energía metabólica. Estos resultados sugieren que las especies de coral con una alta capacidad de 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. ^[27]

• Oliver, Thomas Andrew (2009) El papel de los simbiontes de algas de coral en la adaptación de los arrecifes de coral al cambio climático ProQuest. ISBN 978-0-549-98995-0 . 

• Resiliencia de los arrecifes: sitio de conservación de arrecifes de coral de The Nature Conservancy