Las floraciones de algas nocivas amenazan la seguridad alimentaria de las comunidades costeras
El aumento de toxinas encontradas en las ballenas de Groenlandia, capturadas con fines de subsistencia por las comunidades nativas de Alaska, revela que el calentamiento de los océanos está causando mayores concentraciones de toxinas de algas en las redes alimentarias del Ártico, según una nueva investigación publicada ayer.
Investigadores del Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI) formaron parte de un estudio multiinstitucional y plurianual que se centró en este problema crítico, que amenaza la seguridad alimentaria de las comunidades costeras que dependen de la vida marina, incluidas las almejas, los peces y las ballenas, para obtener alimentos y otros recursos.
Las comunidades de Alaska ahora están pidiendo a los investigadores que les ayuden a comprender y monitorear la aparición de toxinas de algas en los ecosistemas árticos de los que dependen.
"Estos son nuevos riesgos que antes se desconocían", afirmó Kathi Lefebvre, investigadora del Centro de Ciencias Pesqueras del Noroeste de la NOAA Fisheries en Seattle y autora principal del nuevo estudio. "Las personas que viven en comunidades remotas del norte y el oeste de Alaska dependen de los recursos marinos para su bienestar nutricional y cultural. Ahora descubrimos que estos recursos están en riesgo".
Imagen derecha: La Dra. Kathi Lefebvre y Emily Bowers, del programa WARRN-Oeste de la NOAA, preparan una muestra fecal para la extracción de toxinas de algas. Crédito: Cathy Laetz/NOAA Fisheries
“Las comunidades nativas conocen íntimamente los ecosistemas de los que dependen y fueron de las primeras en reconocer los efectos del calentamiento”, dijo Raphaela Stimmelmayr, veterinaria de vida silvestre del distrito de North Slope en Barrow, Alaska. Dijo que las comunidades necesitan ahora herramientas confiables como pruebas de campo, para que puedan detectar en tiempo real la presencia de toxinas de algas en los alimentos tradicionales.
Estas pruebas, así como la información obtenida de los programas e instrumentos de monitoreo, también les ayudan a tomar decisiones informadas sobre si es seguro comer mamíferos marinos u otra vida silvestre marina (como almejas, peces y aves).
"Es muy difícil renunciar a los recursos que necesitan y de los que han dependido desde tiempos inmemoriales", dijo.
Los científicos superiores del WHOI, Don Anderson y Bob Pickart, así como la estudiante de posgrado de Anderson, Evie Fachon, forman parte de este estudio, así como de otras investigaciones centradas en la oceanografía y la dinámica de floración de las especies de algas que producen estas peligrosas toxinas.
Además de dirigir un programa de investigación activo, Anderson dirige la Oficina Nacional de Estados Unidos para Floraciones de Algas Nocivas, con sede en el WHOI, cuya misión es facilitar la coordinación y comunicación de actividades para la comunidad de floraciones de algas nocivas de Estados Unidos a nivel nacional. Una de esas actividades fue colaborar en la publicación de una estrategia científica nacional para la investigación y la respuesta a las floraciones de algas nocivas.
Imagen derecha: Pseudo-nitzschia (diatomeas con forma de cigarro que producen ácido domoico) y Alexandrium (dinoflagelados redondos que producen saxitoxina). (Crédito de la foto: Brian Bill/NOAA Fisheries/Northwest Fisheries Science Center)
"En los últimos años, he trasladado gran parte del enfoque de investigación de mi laboratorio al Ártico de Alaska", afirmó Anderson. "Es una nueva frontera en la investigación de floraciones de algas nocivas, dado el rápido calentamiento de las aguas en la región y la enorme escala de las poblaciones de Alexandrium que hemos documentado".
Esa investigación ha revelado que los yacimientos más grandes del mundo de quistes de Alexandrium, que son células latentes de las algas tóxicas, se encuentran en los sedimentos del fondo marino del Ártico de Alaska. Estos quistes se acumulan con el tiempo a medida que las floraciones que se originan en el mar de Bering se desplazan hacia el norte y depositan sus quistes en aguas frías como las del mar de Chukchi, donde las temperaturas gélidas del fondo históricamente han suprimido la germinación.
"Durante años, estos quistes han permanecido inactivos, esencialmente preservados por el frío", explicó Anderson. "Pero a medida que la temperatura del fondo del mar aumenta periódicamente, observamos condiciones que permiten la germinación, lo que cambia drásticamente el panorama de riesgo".
La germinación de quistes locales representa una segunda fuente de floraciones de esta especie que aumentan las floraciones episódicas transportadas desde el sur. Estos dos mecanismos de floración son consistentes con los estudios realizados por Anderson, Pickart y Fachon que documentan acumulaciones masivas de quistes (lechos quísticos) en las aguas del Ártico de Alaska, así como floraciones igualmente masivas de células en aguas superficiales.
Las condiciones de calentamiento podrían desencadenar floraciones locales de estos quistes que han permanecido inactivos durante mucho tiempo, aumentando la amenaza a los ecosistemas árticos y a las comunidades costeras debido a las potentes neurotoxinas que producen las algas.
En este nuevo estudio, Pickart y su ex investigador posdoctoral Peigen Lin, ahora en la Universidad Jiao Tong de Shanghai, analizaron las corrientes y las propiedades del agua a través del tiempo, demostrando un vínculo crítico entre el calentamiento de las temperaturas y la toxicidad de la ballena de Groenlandia.
"Mi investigación en el Ártico se ha vuelto cada vez más interdisciplinaria con los años, incluyendo la exploración del papel de los patrones de circulación, el forzamiento atmosférico y las propiedades del agua en la dinámica de las floraciones de algas nocivas", explicó Pickart.
Imagen: Ballena de Groenlandia. Crédito: CC0 - Vicki Beaver, Centro de Ciencias Pesqueras de Alaska, Departamento de Pesca de la NOAA, Permiso para Mamíferos Marinos n.° 14245
Las mismas ballenas recolectan muestras
Lefebvre, de la NOAA, lidera la Red de Investigación y Respuesta a las Toxinas de Algas en la Fauna Silvestre de la Costa Oeste de EE. UU. (WARRN-West) Esta alianza de agencias e instituciones recolecta muestras de tejido de fauna silvestre desde el Mar de Beaufort en Alaska hasta el sur de California. Los miembros envían las muestras a su laboratorio en Seattle para analizar la presencia de toxinas de algas. Los primeros trabajos del laboratorio revelaron que muchas especies de Alaska presentaban evidencia de exposición, aunque no a niveles lo suficientemente altos como para considerarse perjudiciales para los animales muestreados.
Durante más de dos décadas, el laboratorio analizó regularmente ballenas de Groenlandia capturadas durante las cacerías anuales de subsistencia de otoño en el mar de Beaufort, frente a la vertiente norte de Alaska. Las ballenas filtran el agua de mar para alimentarse, consumiendo krill que contiene toxinas de algas adquiridas de la red trófica. El equipo de investigación se dio cuenta de que las muestras fecales de las ballenas podrían revelar toxinas en el entorno marino del que dependen las ballenas.
"Nadie contaba con un conjunto de datos como este", dijo Lefebvre. "En lugar de salir cada año a recolectar muestras del entorno marino, las ballenas lo hicieron por nosotros. Sus muestras nos ofrecen una visión general de lo que hay en la red trófica cada año, según las muestras que recolectan las ballenas".
Tras realizar pruebas a 205 ballenas de Groenlandia durante 19 años, de 2004 a 2022, el equipo concluyó que contaba con datos suficientes para buscar cambios a lo largo del tiempo. En particular, querían rastrear las concentraciones de ácido domoico, producido por un alga marina llamada Pseudo-nitzschia, y saxitoxina, producida por Alexandrium.
Se encontró saxitoxina entre al menos la mitad y el 100 % de las ballenas de Groenlandia muestreadas anualmente durante 19 años. Si bien el ácido domoico fue menos prevalente (en algunos años no se detectó DA), este estudio muestra por primera vez que la exposición al ácido domoico en aguas árticas está aumentando debido al calentamiento y la pérdida de hielo marino.
Imagen: Fotografía de Gay Sheffield, permiso NMFS n.° 814-1899-02. Heces de los intestinos de una ballena de Groenlandia muestreadas para el análisis de toxinas de floración de algas nocivas después de ser cosechadas con fines de subsistencia.
Los vientos, las corrientes y la capa de hielo afectan a las toxinas
Los científicos utilizaron datos de un amarre de monitoreo en el Mar de Beaufort, financiado por la Red de Observación del Ártico de la Fundación Nacional de Ciencias, para comparar las toxinas en las ballenas de Groenlandia con las condiciones ambientales.
"Fue una casualidad que mantuviéramos un amarre a largo plazo cerca del sitio de alimentación de las ballenas, lo que nos brindó la oportunidad de investigar el papel de la circulación cambiante y las propiedades del agua durante este período de dos décadas", dijo Pickart. Los investigadores descubrieron que los períodos de mayor toxicidad en las ballenas estaban asociados con un mayor flujo de calor hacia el norte, que a su vez era impulsado por patrones de viento específicos.
Imagen: Toxinas algales y flujo de calor acumulado. a) Mapa de corrientes y ubicación del amarre oceanográfico de largo plazo (estrella dorada). Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09230-5
Estas condiciones más cálidas favorecen el crecimiento de las floraciones de algas nocivas (FAN) y se correlacionan con mayores concentraciones de toxinas en la red trófica. Por lo tanto, las condiciones atmosféricas influyen en la oceanografía, la cual, a su vez, influye en la dinámica de las FAN.
También utilizaron datos climáticos para comparar las muestras de ballenas boreales con los cambios en el hielo marino. Históricamente, el hielo marino cubría grandes extensiones del Ártico, pero ha disminuido drásticamente en las últimas décadas. Cuando hay menos hielo marino, la luz solar calienta el océano con mayor rapidez y las algas crecen con mayor rapidez.
Los años con las mayores reducciones de la capa de hielo marino en junio provocaron un aumento de la temperatura del agua en julio. Esto incrementó la probabilidad de floraciones de algas nocivas y el aumento de los niveles de toxinas en las ballenas. El aumento de la temperatura oceánica y la pérdida de hielo marino están relacionados con mayores niveles de toxinas en la red trófica.
"Como investigadora al inicio de mi carrera, nunca llegué a ver cómo debería ser un Ártico 'normal'", dijo Fachon del WHOI. "Aprender sobre estas floraciones junto con científicos que llevan décadas trabajando en la región me ha impresionado profundamente la novedad de las floraciones de algas nocivas en esta parte del mundo".
Esta extensa investigación se logró gracias a décadas de colaboración entre investigadores de gobiernos tribales, estatales y federales, instituciones académicas y organizaciones privadas. La ciencia ártica es óptima cuando existe trabajo en equipo entre la ciencia nativa y la occidental.
El equipo de investigación incluyó especialistas en conocimiento ecológico tradicional del Ártico, oceanografía, climatología, floraciones de algas nocivas, ecología de la red trófica y expertos en salud y ecología de la ballena de Groenlandia. Estos investigadores lograron completar una pieza del rompecabezas del riesgo de FAN en el Ártico. Este estudio confirma la necesidad de continuar y aumentar el seguimiento de los riesgos que plantean las floraciones de algas nocivas para la seguridad alimentaria y la inocuidad alimentaria de los recursos marinos de subsistencia utilizados por las comunidades rurales de Alaska.
La investigación se publica en la revista Nature: Bowhead whale faeces link increasing algal toxins in the Arctic to ocean warming
