Reducen su reproducción a temperaturas sustancialmente inferiores a los niveles que les resultan letales
Los biólogos creían que las olas de calor marinas solo reducían la reproducción de los erizos a temperaturas letales. Un nuevo estudio muestra que la reproducción se detiene incluso antes.
Los erizos de mar son una parte clave, pero a menudo destructiva, del ecosistema de los bosques de algas a lo largo de la costa del Pacífico, y en años de abundancia pueden convertir estos bosques en páramos desprovistos de vida marina.
Pero sigue siendo un misterio qué causa los ciclos de auge y caída de los erizos de mar y cómo les afectan las cada vez más frecuentes olas de calor marinas.
Un nuevo estudio realizado por biólogos marinos de la Universidad de California, Berkeley, sugiere ahora que las poblaciones de erizos de mar a lo largo de la costa del Pacífico son más susceptibles a las olas de calor de lo que se pensaba, porque estos animales reducen su reproducción a temperaturas sustancialmente inferiores a los niveles que les resultan letales.
A medida que aumentan las temperaturas oceánicas con el calentamiento global, el umbral más bajo significa que el colapso de las poblaciones de erizos de mar podría volverse más frecuente de lo que han predicho los biólogos, afectando el medio ambiente costero que depende de un equilibrio entre las algas y los erizos para un ecosistema saludable.
Comprender qué conduce a los colapsos y explosiones demográficas podría ayudar a los biólogos y a los recolectores comerciales de erizos de mar a planificar mejor la gestión y el mantenimiento de las poblaciones.
Imagen: Un erizo de mar púrpura, Strongylocentrotus purpuratus. Originario del océano Pacífico oriental, desde Ensenada hasta la Columbia Británica, es un voraz herbívoro que puede destruir por completo los bosques costeros de algas. Crédito: Clint Nelson/UC Santa Bárbara
"Demostramos que los colapsos en la abundancia de crías —en este caso erizos de mar— que hemos visto durante las últimas cuatro décadas y que están asociados con olas de calor marinas no se producen debido a un estrés letal, sino, en parte, debido a la supresión de la reproducción por la temperatura", dijo Daniel Okamoto, autor principal del estudio y profesor asistente de biología integrativa de la UC Berkeley.
"Las implicaciones son que el calentamiento global podría provocar el colapso de poblaciones silvestres mucho antes de lo previsto, debido a que el estrés subletal puede paralizar procesos clave como la reproducción".
Los hallazgos sugieren que otros organismos marinos, desde abulones y corales hasta ostras y mejillones, pueden experimentar una supresión reproductiva similar a temperaturas subletales, señaló.
El estudio se realizó en colaboración con el Instituto Hakai en la Columbia Británica, Canadá, y el Laboratorio Marino Bodega de la UC Davis en California.
Más erizos de mar significan menos algas marinas
En los últimos 35 años, los biólogos marinos han registrado cambios en las poblaciones de erizos de mar a lo largo de la costa del Pacífico tras las olas de calor marinas, pero el patrón ha sido desconcertante.
En el sur de California, las poblaciones disminuyen drásticamente durante el año posterior a las olas de calor, pero a lo largo de la costa norte de California, en realidad aumentan. Existen numerosas hipótesis, pero los biólogos se han centrado principalmente en cómo afectan las olas de calor directamente a las larvas y sus fuentes de alimento, así como en un posible aumento de enfermedades.
Imagen: Daniel Okamoto toma muestras de algas bentónicas en busca de invertebrados, incluidos erizos de mar juveniles, como parte del Programa de Investigación Ecológica a Largo Plazo de la Costa de Santa Bárbara. Crédito: Clint Nelson/UC Santa Bárbara
"Incluso en los años más cálidos, los adultos prosperan en el sur de California. Las larvas se encuentran en el plancton durante el invierno, y nunca se alcanzan las temperaturas que consideraríamos demasiado estresantes para ellas. Así que, era un tanto problemático", dijo Okamoto.
Las poblaciones de erizos de mar tienen un gran impacto en el medio ambiente costero, ya que en años de abundancia diezman los bosques de algas, creando aguas estériles que provocan la muerte de otras especies que dependen de ellas. Una abundancia de larvas de erizo de mar un año presagia una disminución de los bosques de algas al año siguiente.
Parte de la dificultad para estudiar las fluctuaciones de la población radica en que especies como los erizos de mar producen muchos huevos; las larvas microscópicas resultantes se dispersan en mar abierto durante varias semanas o meses, donde se alimentan de fitoplancton.
"No tenemos ni idea de adónde van ni de dónde vienen, y por lo tanto no hay manera de entender por qué vemos los patrones que vemos", dijo Okamoto.
Una vez que las larvas regresan a la costa, se asientan sobre rocas y algas como pequeños erizos del tamaño de un grano de arena, alimentándose de la acumulación de algas. Un año o más tarde, emergen en los arrecifes mucho más grandes y listas para comer algas de mayor tamaño.
Imagen: Okamoto mide el tamaño de los erizos de mar en un sitio de estudio cerca de Santa Bárbara. Investigadores de la UC Berkeley utilizaron datos de 30 años sobre poblaciones costeras de erizos de mar púrpura en su reciente estudio. Crédito: Clint Nelson/UC Santa Bárbara
"En el sur de California, ese proceso estaba realmente correlacionado con las olas de calor marinas en los años de El Niño. Cada vez que se produce un evento de aguas cálidas, vemos la desaparición de muchos de esos nuevos erizos de mar que salen del plancton. Básicamente, una desaparición del suministro de larvas", dijo.
Para esclarecer el motivo, Okamoto y sus colegas analizaron 30 años de datos sobre las temperaturas costeras y las poblaciones larvarias y adultas de erizos de mar púrpura. Posteriormente, realizaron experimentos de laboratorio para evaluar la respuesta de los erizos de mar rojos y púrpura a temperaturas elevadas sostenidas durante distintos periodos de tiempo.
Descubrieron que, si bien los adultos y las larvas comienzan a morir a temperaturas de 23 a 25 grados Celsius (73-77 °F) y de 20 a 22 grados Celsius (68-73 °F), respectivamente, las hembras adultas dejaban de producir huevos a temperaturas más bajas, alrededor de los 18 grados Celsius. Esto ocurría incluso cuando el alimento era abundante y las hembras tenían gónadas sanas.
El momento en que se produce la ola de calor también es crucial, afirmó Okamoto. Las olas de calor marinas de verano en el sur de California no representan un problema tan grave como las que se prolongan hasta el otoño y principios del invierno —de septiembre a diciembre—, cuando las hembras adultas normalmente deberían estar poniendo huevos.
Señaló que el calentamiento marino en el norte de California y la Columbia Británica no suele alcanzar temperaturas que afecten la reproducción de la misma manera. Curiosamente, a diferencia del sur de California, donde las olas de calor disminuyen la disponibilidad de larvas, el aumento de larvas relacionado con las olas de calor en el norte de California contribuye al sobrepastoreo de los bosques de algas.
El estudio se ha publicado la semana pasada en la revista Communications Biology: Thermal suppression of gametogenesis can explain historical collapses in larval recruitment in Strongylocentrotus purpuratus
