Los corales duros utilizan un refinado sistema de ventilación integrado

arrecife de corales pétreos
Arrecife con colonia de corales pétreos (Porites lutea) en el Mar de Andamán frente a la costa oeste de Tailandia. Crédito: Niphon Phongsuwan, Centro de Biología Marina de Phuket

Los flujos ciliares ventilan áreas objetivo de alta producción de oxígeno fotosintético

A medida que las aguas se calientan, continúa propagándose el fenómeno del "blanqueamiento de corales". Sin embargo, no todos los corales son igualmente susceptibles.

Un equipo internacional dirigido por Cesar Pacherres y Moritz Holtappels del Instituto Alfred Wegener, el Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) en Bremerhaven y Soeren Ahmerkamp del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen puede haber encontrado la explicación: Usando minúsculos filamentos (cilios), los corales pueden influir en las corrientes en su vecindad inmediata, protegiéndose de las concentraciones dañinas de oxígeno.

Los arrecifes de coral no son solo uno de los ecosistemas más biodiversos de nuestro planeta; también se encuentran entre los más importantes económicamente. "Por ejemplo, son extremadamente importantes para la pesca y el turismo", dice Moritz Holtappels. "Y como rompeolas, brindan servicios esenciales para la gestión costera".

En consecuencia, los expertos están muy preocupados por el estado actual de estas valiosas ciudades submarinas, que se enfrentan simultáneamente a una variedad de amenazas: la sobrefertilización y acidificación del océano, así como la pesca excesivamente intensiva. Para empeorar las cosas, el cambio climático conduce cada vez más al temido "blanqueamiento de corales".

Esto sucede cuando el agua se calienta demasiado para los constructores de arrecifes. La mayoría de los pequeños pólipos que crean estas impresionantes formaciones de carbonato de calcio viven en simbiosis con algas pertenecientes a los dinoflagelados. Ofrecen protección a estos organismos y, a cambio, reciben azúcar rica en energía y otros productos que sus "compañeros de piso" producen a partir de dióxido de carbono y agua con la ayuda de la luz solar.

Pero este proceso, conocido como fotosíntesis, puede volverse problemático cuando las temperaturas suben demasiado. En lugar de proporcionar energía a los corales, las algas liberan sustancias nocivas.

En respuesta, los pólipos las "desalojan", lo que hace que los corales pierdan su color y, en muchos casos, mueran por completo. "Pero esto no les sucede a todos los corales de un arrecife", explica César Pacherres. "Algunos se decoloran rápido, otros, nada". ¿Qué explica la diferencia en las respuestas?

pólipo de coral

Imagen: Pólipos de coral. Thomas Heran A. / Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Para averiguarlo, los investigadores observaron más de cerca la compleja relación entre el coral pétreo Porites lutea y sus vecinas verdes. Aparentemente, un problema que enfrenta este "piso compartido" submarino es que la fotosíntesis de las algas libera grandes cantidades de oxígeno. Aunque vital para la mayoría de la flora y la fauna, demasiado oxígeno puede ser peligroso, especialmente en aguas cálidas.

Cuando la concentración es demasiado alta, el órgano de fotosíntesis de las algas procesa cada vez más oxígeno en lugar de dióxido de carbono. Esto no solo es menos eficiente en términos de generación de energía; también produce peligrosos radicales de oxígeno, que pueden dañar las células.

"Cuando hay demasiada luz solar, es difícil para los corales deshacerse de este exceso de oxígeno", dice Pacherres. "El bajo movimiento del agua y las altas temperaturas empeoran este efecto, conocido como estrés oxidativo, que se considera ampliamente como la principal causa de la decoloración de los corales".

Usando métodos innovadores, los expertos siguieron el rastro del oxígeno. Lo que aprendieron fue que las algas que producen el oxígeno no estaban distribuidas uniformemente entre los corales examinados. Las algas eran mucho más densas en algunas áreas que en otras.

"Esperábamos encontrar las concentraciones de oxígeno más altas en el agua sobre estos puntos críticos de fotosíntesis", dice Soeren Ahmerkamp. "Pero para nuestra sorpresa, sucedió todo lo contrario".

corales pétreos

Imagen: Con la ayuda de diminutos cilios, los corales pétreos pueden influir en las condiciones de flujo en su entorno y así protegerse de las concentraciones dañinas de oxígeno. Crédito: Niphon Phongsuwan, Centro de Biología Marina de Phuket

Este hallazgo contradice la teoría convencional sobre la transferencia de masa entre los corales y sus alrededores: hasta hace poco, se suponía que, una vez que las sustancias liberadas abandonaban el tejido en cuestión, simplemente se movían de las regiones con concentraciones más altas a aquellas con concentraciones más bajas a través de la difusión.

Pero si eso fuera cierto, los investigadores deberían haber encontrado las concentraciones de oxígeno más altas donde se produjo la mayor cantidad de oxígeno. La única explicación para un patrón diferente es si los corales transportan activamente el elemento a otro lugar. Y gracias a las tecnologías de vigilancia de vanguardia, ahora saben exactamente cómo se hace.

"El truco es que los diminutos pelos, o cilios, en la superficie de los corales, cuando se mueven al unísono, crean pequeños remolinos", explica Ahmerkamp. De esta forma, los pólipos pueden formar corrientes locales para ventilar específicamente aquellas zonas ricas en algas. Para ello, dirigen el agua pobre en oxígeno desde arriba hacia las zonas con mayor densidad de algas, donde se carga de oxígeno. A su vez, la porción ascendente del remolino producido se aleja de los corales y libera su carga más arriba en la columna de agua.

Usando un modelo de computadora, los investigadores simularon la interacción entre la difusión y la acción ciliar en la superficie de los corales. Como muestra la simulación, al producir estos remolinos locales cerca de las algas, los corales pétreos pueden reducir a la mitad el área de su superficie expuesta a concentraciones críticas de oxígeno.

"En consecuencia, estos corales sésiles no están completamente a merced de su entorno marino, como se creía anteriormente", dice Moritz Holtappels.

Influir en la transferencia de masa con su entorno de manera específica y expulsar el exceso de oxígeno puede ser vital para estos organismos, especialmente aquellos que crecen en aguas con poca o ninguna corriente. Sin embargo, lo más probable es que no todos los corales tengan un sistema de ventilación tan refinado. Esto podría explicar por qué algunos sufren una decoloración más extrema que otros en respuesta a condiciones adversas.

Los expertos informan de los hallazgos en la revista Current Biology: Ciliary flows in corals ventilate target areas of high photosynthetic oxygen production

Etiquetas: CoralVentilaciónCilio

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