Usted no se lo cree

«We are entering an unknown territory of marine ecosystem change.” – Andy Ridgwell⁽⁵⁵²⁾

Disolución de caparazones y ruptura de cadenas tróficas

Lo más grave que les ocurre a los océanos no lo veremos en los termómetros, sino en los medidores de pH y en los seres que sufren la disminución de esa variable. Es algo de lo que se habla demasiado poco, pero su impacto sobre el conjunto de la biosfera marina, y sobre todos nosotros, es verdaderamente serio, tanto o más que las olas de calor marinas. Es la acidificación de los océanos debida a la absorción de CO₂, un gas levemente ácido que altera la química de los mares, decisivamente para su biología. Al igual que en la atmósfera, esto no ocurre gratis. Puede, de hecho, salir tan caro como toda la vida marina. La acidificación altera la especiación química y los ciclos biogeoquímicos de muchas especies y compuestos marinos, y entre sus efectos más conocidos se encuentra la reducción del nivel de saturación de carbonato cálcico⁽⁵⁵³⁾. La acidificación de los océanos se está produciendo a una velocidad más rápida de lo esperado⁽⁵⁵⁴⁾, de hecho mayor que cualquier episodio de acidificación ocurrido en los últimos 300 millones de años, algunos de ellos asociados a extinciones masivas⁽⁵⁵⁵⁾.

Su importancia es tan grande que fue incluido en uno de los nueve conocidos límites planetarios, separándolo del cambio climático aunque su causa originaria sea común⁽⁵⁵⁶⁾. Y el problema es tan serio que, hace ya más de diez años, el conjunto de todas las academias científicas del mundo, reunidas en el InterAcademy Council, efectuó un llamamiento desesperado a la comunidad internacional para que comprendiera la gravedad de este problema concreto, algo así como la otra cara del cambio climático. Pero ¿ha oído usted a los medios hablar de este asunto durante todos estos años?

Veamos.

Es importante darse cuenta de la importancia de la biología de los mares. La cadena trófica marina no es solo local, sino que está a su vez globalmente conectada⁽⁵⁵⁷⁾. En diversas zonas presenta un nivel elevado de resiliencia debido a su gran diversidad, lo que ha evitado por ahora una extinción masiva global. Además la mayoría de las especies no han agotado todavía su margen de migración u otras adaptaciones menores.

La acidificación de los océanos ha sido uno de los aspectos del cambio climático que menos atención recibió en los primeros informes del IPCC. De hecho, en los tres primeros informes, ninguna: ni una sola palabra. Tal vez todavía creían, erróneamente, que era una cuestión – concomitante eso sí con el cambio climático – pero no propiamente climática. Lo cierto es que, ún cuando se conocía el fenómeno por lo menos desde 1922⁽⁵⁵⁸⁾, el estudio académico regular de esta importante y decisiva consecuencia de las emisiones de CO₂ comenzó en los años 90, por lo que había pocos trabajos que examinar. Hasta que, en 2007, decidieron por fin abordar la cuestión, siquiera algo tímidamente. Por supuesto, para entonces todo iba ya a peor de lo que se estaba creyendo⁽⁵⁵⁹⁾. En ese informe AR4, el primero en que se atrevió a abordar la cuestión, el IPCC proyectó para 2100 una disminución del pH oceánico de entre 0,14 y 0,35 puntos adicionales de pH a escala global⁽⁵⁶⁰⁾, cantidad que ha resultado moderada pero que pareció no haber sido revisada al alza en el informe especial sobre océanos de agosto de 2019 fijándola en 0,3 puntos, salvo por el detalle no menor de haber cambiado la referencia, siendo ahora la de 2006-2015⁽⁵⁶¹⁾. Entretanto, desde final de los 80 la velocidad de acidificación viene siendo de 0,017-0,027 unidades por década y el fenómeno ha alcanzado ya al 95% de las aguas superficiales oceánicas⁽⁵⁶²⁾.

Cómo se mide la acidez

La acidez de una sustancia se mide en unidades de pH, definidas en escala logarítmica (a semejanza de la escala de Richter para los terremotos) entre 0 y 14, y da cuenta de la cantidad de iones hidrógeno (H⁺) en una solución. Esto significa que un punto de diferencia equivale a 10 veces más iones hidrógeno, 2 puntos a 100 veces más, y así. A mayor acidez, menor pH. El pH del agua pura es de 7 (pH neutro de referencia), y se denomina solución ácida a la que tiene un pH menor que 7 y alcalina o básica cuando el pH es mayor que 7. Pues bien: en la superficie marina el pH de los mares es levemente alcalino, y se sitúa entre 7.9 y 8.25⁽⁵⁶³⁾. En comparación, el de los líquidos estomacales de 2. En este sentido en realidad hablamos de acidificación de los mares de forma algo impropia, porque lo que en realidad ocurre es una disminución de la alcalinidad.

Hoy sabemos ya que, desde la era preindustrial, los mares se han acidificado por lo menos en pH 0,1⁽⁵⁶⁴⁾. Esta décima equivaldría a un aumento del 30% de los iones hidrógeno, lo que en realidad es extraordinario. Estos iones de hidrógeno están ávidos por reaccionar (eliminar) con, por ejemplo, distintas formas de carbonato cálcico presentes en los mares (calcita y aragonita), y de hecho ya han hecho disminuir su concentración en los océanos en un 16%, y ello a una velocidad de cambio unas 100 veces superior a la de cualquier momento de los últimos 20 millones de años⁽⁵⁶⁵⁾. Por ahora, la alcalinidad es la más baja de como mínimo los últimos 800.000 años⁽⁵⁶⁶⁾. Los iones H⁺ encuentran este deseado compuesto calcáreo en distintos organismos marinos, singularmente aquellos cuyo exoesqueleto (cáscara) está formado precisamente por esta sustancia en forma de aragonita, la más frágil: pterópodas, caracolas, amebas tipo forminífera, corales, etc., a los que pueden liquidar ya desde sus primeras etapas de formación.

Ocurre que estos organismos calcáreos constituyen la base de la cadena trófica⁽⁵⁶⁷⁾ del zooplancton carnívoro, distintos invertebrados marinos tales como arenques, pequeños peces pelágicos como los verdeles, y moluscos bivalvos (mejillones, ostras, marisco en general), a su vez pasto de predadores de tamaño y complejidad progresivamente mayor, como el salmón rosa⁽⁵⁶⁸⁾ y el bacalao⁽⁵⁶⁹⁾. No solo perecen estos organismos calcificados: también el ecosistema completo en que antes florecían⁽⁵⁷⁰⁾. Cuanto más frías las aguas, más vulnerables los organismos, ya que su nivel de saturación de las distintas variedades de carbonato cálcico es menor: latitudes elevadas y profundidades oceánicas son pues las zonas afectadas en primer lugar⁽⁵⁷¹⁾.

Por ejemplo, las pterópodas^[1] constituyen la base de la cadena trófica del kril y de todos los organismos que se alimentan de ellos. La Nationa Oceanic and Atmospheric Administration de los Estados Unidos (NOAA) sometió a estos ejemplares a las condiciones marinas previstas para fin de siglo en un escenario de altas emisiones, con el resultado de que su cáscara de caracol se disolvió casi completamente en solo mes y medio, y concluyó además que las condiciones dañinas para los ecosistemas de altas latitudes se van a desarrollar en cuestión de décadas, y no siglos como hasta entonces se creía. El fitoplancton y el propio zooplancton pueden aguantar algo más, pues sus caparazones son de calcita, una forma menos soluble de carbonato cálcico que la aragonita⁽⁵⁷²⁾.

Pero no habrá que esperar tanto. Estos organismos perecerán antes de que los niveles de acidez crucen el umbral que les impide mantener la funcionalidad de sus caparazones. Esto es así pues lo que en realidad cuenta es el nivel de saturación de las aguas, por lo menos en el caso de los bivalvos⁽⁵⁷³⁾.

Si el proceso de acidificación por aumento del CO₂ transcurriera con mayor parsimonia, como lo fue hace 100 millones de años, estas reacciones químicas en el océano son a su vez más lentas y la acidez no aumenta. El motivo es que al aumentar la temperatura por causa del incremento atmosférico de CO₂ llueve en cantidades mayores, y la escorrentía de las costas transporta una mayor cantidad de minerales al océano compensando así los que son pasto de la acidez. Gaia autorregulándose. Pero ahora, dada la extrema velocidad con que se produce la acidificación, no va a dar tiempo para que sea compensado por otros procesos.

El ritmo de aumento de la acidificación de los mares es extraordinario: entre 10 y 20 veces superior al más rápido conocido en toda la historia geológica de la Tierra⁽⁵⁷⁴⁾: el de hace 65 millones de años, cuando se produjo un volcanismo extremo fuertemente emisor de CO₂ al chocar el subcontinente indio con Asia y formar la cordillera Himalaya. Entonces si, a diferencia del episodio anterior, las consecuencias fueron devastadoras. Esa velocidad de acidificación, tan superior a lo esperado⁽⁵⁷⁵⁾, sorprendió a los científicos⁽⁵⁷⁶⁾.

Así pues, la vida marina jamás ha experimentado un cambio de su hábitat tan drástico como el actual. De hecho ahora tanto la velocidad de aumento de la acidificación, como la del incremento de la temperatura, junto al crecimiento de la concentración atmosférica de CO₂ que causa ambos efectos, son más de un orden de magnitud superior a lo más rápido de entre lo conocido en toda la historia geológica de la Tierra, que es mucho ya. De forma que nosotros, los humanos, nos hemos convertido en una fuerza geológica de tal magnitud que resulta ser de entre diez y veinte veces más intensa que en el peor de los episodios anteriores de alteración geológica fundamental. En este caso la acidificación provocó una extinción del 90% de las especies marinas⁽⁵⁷⁷⁾, que ya hemos visto similar a la actual por lo menos en las zonas costeras. Los mares tardaron entonces centenares de miles de años en recuperarse de tamaño impacto de proporciones cósmicas⁽⁵⁷⁸⁾. Es lo que previsiblemente va a ocurrir también tras el episodio en curso.

Por cierto que algunas aguas profundas se están acidificando también más deprisa de lo que se creía, debido en este caso a la reducción de velocidad de la corriente termohalina⁽⁵⁷⁹⁾. La reducción de carbonatos cálcicos debida a la acidificación debilita a su vez la denominada bomba de carbono⁽⁵⁸⁰⁾, aquél proceso por el cual la materia orgánica decae al fondo de los océanos.

Señalemos finalmente que una parte de la acidificación más extrema procede no solo del incremento de CO₂ sino que viene también provocado por los procesos de surgencia que llevan a la superficie carbono procedente de los fondos oceánicos (upwelling)⁽⁵⁸¹⁾. Claro que este no es un fenómeno generalizado de todo el océano⁽⁵⁸²⁾ sino solo de los denominados Eastern Boundary Upwelling Systems (EBUS)⁽⁵⁸³⁾, siendo la corriente de California y la de Humboldt (Perú) las más afectadas y donde los ecosistemas han sufrido ya alteraciones fundamentales⁽⁵⁸⁴⁾.

La acidificación provoca la emisión de óxido nitroso

Encontramos un lazo de realimentación positivo del sistema climático de la Tierra, y bastante inesperado, en la respuesta de la microbiología marina a la acidificación. Contrariamente a lo que se creía hasta ahora, experimentos locales han mostrado que, al aumentar la acidez, la respuesta biológica de nitrificación consiste en multiplicar la producción de óxido nitroso por un factor cercano a 5, por lo menos en el Pacífico subártico donde se realizó el estudio⁽⁵⁸⁵⁾. Recordemos que el óxido nitroso N₂O es un potente gas de efecto invernadero cuyas emisiones antropogénicas están enormemente subestimadas, y que su poder de calentamiento es 265 veces superior al del CO₂. De nuevo el planeta emitiendo por su cuenta.

DMS: Amplificación del calentamiento global y menos olor a mar

El DMS, sulfuro de dimetilo, es un gas que percibimos como el olor a mar. Hasta hace bien poco su papel en la biología marina resultaba enmarcado en la teoría Gaia de James Lovelock, que consideraba al DMS, cantidad ligada a la abundancia de algas superficiales, un componente tan fundamental del ciclo global del azufre que llegaba incluso a conseguir la regulación del clima terrestre – aunque no todo el mundo anduviera coinvencido de ello⁽⁵⁸⁶⁾.

Así, al tratarse de partículas sólidas y no de gases, el DMS se constituye en núcleos de condensación del vapor de agua, favoreciendo así la formación de nubes. El DMS regularía pues el clima modificando la cantidad de nubosidad y, así, la reflectividad (albedo) del planeta a la luz solar. Al aumentar la temperatura aumenta la formación de nubes y con ella el albedo, lo que tendería a enfriar el clima⁽⁵⁸⁷⁾. Un lazo de realimentación negativo, es decir, compensatorio. En su famoso modelo de margaritas Daisyworld, base de su Gaia cibernética, Lovelock había simulado este proceso de regulación que, en todo caso, operaba cada vez más débilmente cuanto mayor fuera el incremento de temperatura. Y por encima de una temperatura de 20 ºC, unos +5-6 ºC superiores a la actual, se producía la ruptura de todo mecanismo regulador – incluido el de la biosfera terrestre – y los lazos se tornaban positivos, autorreforzando y desbocando el calentamiento⁽⁵⁸⁸⁾.

Sin embargo, en 2013 cinco investigadores del Max Planck Institute for Meteorology demostraron que la acidificación constituye, de hecho, un contribuyente adicional al calentamiento de la atmósfera. A través del DMS, precisamente, calentando en lugar de enfriar. El mecanismo tiene que ver con la observada reducción de DMS provocada por la acidificación. Proyectaron que, en 2100, las emisiones globales de DMS se habrán reducido en un 18% en relación al estado preindustrial como consecuencia tanto del calentamiento como de la acidificación, siendo esta última responsable en un 83% de esta reducción. Pues bien, este efecto, no contemplado en los modelos, es suficiente como para hacer aumentar la sensibilidad climática entre 0,23 y 0,48 ºC⁽⁵⁸⁹⁾.

Así, la acidificación conseguiría de hecho alterar el signo del lazo de realimentación, convirtiendo el DMS de un regulador-estabilizador del clima a un contribuyente acelerador.

Arrecifes de coral liquidados antes de +2 ºC

Los corales ocupan alrededor del 0,5% de los océanos, y la alta consideración que se les otorga no es solo por la singular belleza y atractivo turístico de sus especies de aguas más superficiales sino también, y sobre todo, porque de ellos depende nada menos que el 30% de toda la vida marina. Su fisiología es comparable a las de las selvas tropicales, y su biodiversidad todavía mayor que estas⁽⁵⁹⁰⁾. Su pérdida no solo tiene fuertes implicaciones sobre la biodiversidad marina, sino también sobre los 400 millones de personas de unos 100 países que de ella dependen tanto para su alimentación como por su función de protección contra los fenómenos extremos de origen oceánico⁽⁵⁹¹⁾, por ejemplo el oleaje.

Bajo distintas condiciones de estrés los corales, que habitan con las algas de forma simbiótica controlando conjuntamente el ciclo del nitrógeno, las expelen⁽⁵⁹²⁾. Pierden así su color súbitamente, blanqueándose, lo que a menudo les lleva a la muerte. El momento en que esto se produce viene determinado por la temperatura, si bien no es este el único factor que interviene en el proceso y su dinámica es más compleja que la simple superación de un umbral térmico, como se creía hasta hace poco⁽⁵⁹³⁾. En todo caso desde 1998 las olas de calor marinas han blanqueado o liquidado más del 90% de los corales declarados Patrimonio de la Humanidad por la Unesco. La Gran Barrera de Coral australiana, de una longitud de 2.300 km, ha sufrido ya tres grandes episodios de blanqueamiento y mortandad en los últimos 18 años (1998, 2002 y 2016)⁽⁵⁹⁴⁾. Toda la barrera ha resultado afectada de una u otra manera, llegando al 60% de la zona norte en el último de los episodios⁽⁵⁹⁵⁾.

Hasta ahora se creía que el blanqueo de los corales se producía de forma gradual y que, si eventualmente desaparecía la causa del estrés éstos tenían, bajo condiciones de normalidad, la posibilidad de recuperarse transcurridas una o dos décadas⁽⁵⁹⁶⁾. Pero por lo general la causa del estrés no desaparece completamente, pues esta singular especie marina es especialmente sensible a la temperatura y sabemos que los océanos prosiguen y proseguirán su calentamiento.

Una consecuencia de este fenómeno es que, al resultar interrumpida la relación simbiótica con las algas, estas pueden reproducirse libremente provocando proliferaciones súbitas y masivas de algas tóxicas para otras especies. Así ocurrió en la primavera de 2015, momento en que se registró el mayor brote conocido de ácido domoico, una neurotoxina letal⁽⁵⁹⁷⁾, que provocó a su vez la muerte masiva de aves que se alimentan del zooplankton que lo absorbe⁽⁵⁹⁸⁾.

En relación al estrés térmico las cosas son peores de lo esperado. La proporción de ubicaciones expuestas a estas situaciones es un 50% mayor de lo que hasta ahora se creía⁽⁵⁹⁸⁾. Ya se sabía que un aumento de +2 ºC sería letal para una gran parte de los corales del mundo⁽⁶⁰⁰⁾, y letal también para muchos otros ecosistemas marinos⁽⁶⁰²⁾, pero estas situaciones se están dando ya para el incremento de +1,2 ºC que ya estamos viviendo⁽⁶⁰³⁾. Se ha visto ahora que la respuesta a las olas de calor es biológicamente distinta que a la del mero estrés, y que el coral muere casi al instante. Efectivamente, las olas de calor marinas son una amenaza para los arrecifes de coral mucho mayor de lo que se creía hasta ahora⁽⁶⁰⁴⁾, y hemos visto que su frecuencia e intensidad van a ser cada vez mayores, sorprendentemente mucho mayores. Y si por cualquier motivo no perecieran por calor morirían de acidez, pues la InterAcademy asumió en 2009 que, a una concrentración atmosférica de CO₂ de 550 ppm, todos los corales del mundo resultarían disueltos⁽⁶⁰⁴⁾.

Pero lo más grave que les está ocurriendo a los corales es menos visible. Al parecer, han perdido su sincronismo reproductivo: desovan “fuera de plazo” debido precisamente a la alteración de las condiciones medioambientales, climáticas o no. Este efecto, que por ahora ha sido observado en tres especies de coral del Mar Rojo, reduce la probabilidad de una fertilización exitosa, reduciendo así el reemplazo y acelerando su extinción⁽⁶⁰⁵⁾.

La lucha de los corales por la vida

Puesto que no todos los corales mueren en estos episodios, los biólogos se han centrado en estudiar a los supervivientes, examinando cuáles son las condiciones que les hace ser más resilientes⁽⁶⁰⁶⁾ y averiguando cómo podrían favorecerse estas condiciones desde las poblaciones costeras⁽⁶⁰⁷⁾. Al parecer los corales han iniciado ya un proceso de reconfiguración, incluso genética⁽⁶⁰⁸⁾, con el fin de adaptarse a las nuevas condiciones, situación que se ha observado en episodios climáticos severos del pasado⁽⁶⁰⁹⁾. Gaia intenta reaccionar y veremos hasta dónde aguanta, pues el propio IPCC señala que los corales estarían alcanzando distintos límites incluso a sus propios intentos de adaptación⁽⁶¹⁰⁾.

Con respecto a los corales de aguas profundas, las proyecciones indican que en 2100 pueden haber desaparecido en un 70% a nivel global, debido precisamente a que estarán rodeados por unas aguas acidificadas que disuelven su estructura calcárea. Lo mismo hicieron con los corales de aguas cálidas, soporte de la cuarta parte de la totalidad de la biosfera marina: los corales se habían disuelto casi completamente al cabo de 6 meses⁽⁶¹¹⁾.

En todo caso recordemos que esta moderada institución anuncia, con un grado de confianza elevado, que la práctica totalidad de los corales del mundo habrá desaparecido con un incremento de la temperatura media de la Tierra inferior +2 ºC⁽⁶¹²⁾, y que este irreversible proceso está ya en marcha. Parece pues claro que los corales son una de las primeras especies críticas en superar su tipping point⁽⁶¹³⁾.

Señalemos finalmente que la acidificación mata directamente, liquidando organismos calcáreos, y también indirectamente, creando zonas hipóxicas⁽⁶¹⁴⁾. .Pero las causas que provocan estas zonas con un bajo o casi nulo nivel de oxígeno, auténticos desiertos marinos y que resultan letales para muchas especies son, como veremos en el próximo capitulo, mucho más variadas.

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Notas

[1] Pterópodas (pies en las alas): caracolas o babosas de mar características
[2] Estratificación de los océanos: Fenómeno por el cual se generan capas de distintas propiedades, entre ellas la densidad, que dificultan o impiden la mezcla de la columna de agua, pudiendo provocar la anoxia de las capas más profundas

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