Los animales marinos viven donde el océano es más respirable

aguas respirables

Sus rangos de distribución pueden reducirse con el cambio climático

A medida que los océanos se calientan debido al cambio climático, los científicos están tratando de predecir cómo reaccionarán los animales marinos, desde peces con espinas hasta medusas sin espinas. Los experimentos de laboratorio indican que, en teoría, muchos podrían tolerar temperaturas mucho más altas que las que encuentran hoy.

Pero estos estudios no significan que los animales marinos puedan mantener sus rangos actuales en océanos más cálidos, según Curtis Deutsch, profesor asociado de oceanografía en la Universidad de Washington.

"La temperatura por sí sola no explica en qué parte del océano puede vivir un animal", dijo Deutsch. "Se debe considerar el oxígeno: cuánto está presente en el agua, qué tan bien puede absorberlo y utilizarlo un organismo, y cómo afecta estos procesos la temperatura".

Se combinan las características específicas de la especie, los niveles generales de oxígeno y la temperatura del agua para determinar qué partes del océano son "respirables" para las diferentes criaturas que habitan el océano. Una nueva investigación dirigida por Deutsch muestra que una amplia variedad de animales marinos, desde vertebrados hasta crustáceos y moluscos, ya habitan en el rango máximo de océano respirable que permite su fisiología.

Los hallazgos, publicados el 16 de septiembre en Nature, también brindan una advertencia sobre el cambio climático: dado que las aguas más cálidas albergarán menos oxígeno, algunos tramos de océano que hoy son respirables para una especie determinada pueden no serlo en el futuro.

"Los organismos de hoy básicamente viven hasta las temperaturas más cálidas posibles que les proporcionarán el oxígeno adecuado para su nivel de actividad, por lo que las temperaturas más altas afectarán inmediatamente su capacidad para obtener suficiente oxígeno", dijo Deutsch. "En respuesta al calentamiento, su nivel de actividad se verá restringido o su hábitat comenzará a reducirse. No es como si estuvieran bien y simplemente continuaran".

Océano Atlántico Norte

Los niveles de oxígeno y las temperaturas varían en las aguas del océano. Generalmente, el agua cerca del ecuador es más cálida y contiene menos oxígeno que las aguas más frías cerca de los polos. Pero al pasar de la superficie del océano a aguas más profundas, tanto el oxígeno como la temperatura disminuyen juntos.

Estos principios crean complejos patrones tridimensionales de niveles de oxígeno y temperatura a través de profundidades y latitudes. La anatomía, fisiología y nivel de actividad de un organismo determinan sus necesidades de oxígeno, la eficacia con la que absorbe y utiliza el oxígeno disponible en su entorno y cómo la temperatura afecta su demanda de oxígeno.

Deutsch y sus coautores, Justin Penn, un estudiante de doctorado en oceanografía de la Universidad de Washington, y Brad Seibel, profesor de la Universidad del Sur de Florida, querían comprender si la respirabilidad era un factor limitante para determinar los rangos de los animales marinos en la actualidad. Combinaron datos sobre la temperatura y el contenido de oxígeno en los océanos con estudios publicados sobre la fisiología, la demanda de oxígeno y el metabolismo de 72 especies de cinco grupos diferentes de animales marinos: vertebrados de sangre fría, como peces, y sus parientes; crustáceos; moluscos gusanos segmentados; y medusas y sus parientes.

camarón Pandalus borealisEl equipo modeló para cada especie qué partes del océano son habitables y cuáles no. Los investigadores muestran que el rango actual de una especie generalmente se superpone con las partes de los océanos que se predice que serán habitables para ella. Su modelo predice que el camarón del norte, un crustáceo, debería poder obtener suficiente oxígeno en aguas frías al norte de unos 50 grados de latitud norte, y ese es generalmente el rango de distribución del camarón en la actualidad. El tiburón gato de manchas pequeñas puede habitar aguas templadas y frías a una variedad de profundidades, pero cerca de los trópicos solo las aguas cercanas a la superficie, por encima de unos 300 pies, son respirables, lo que también se refleja en su rango actual.

Scyliorhinus caniculaEn muchos casos, el rango de especies está al borde de la transpirabilidad, lo que indica que para los animales marinos la capacidad de obtener suficiente oxígeno puede ser un importante factor limitante para determinar dónde pueden vivir, agregó Deutsch. Fuera de ese rango, los organismos corren el riesgo de hipoxia o no recibir suficiente oxígeno.

La temperatura afecta tanto la cantidad de oxígeno que puede contener el agua de mar como la cantidad de oxígeno que necesita un animal para mantener el mismo nivel de actividad. La ya estrecha superposición que vieron los investigadores entre la respirabilidad y los rangos actuales indica que las subidas a largo plazo de la temperatura, como se espera bajo el cambio climático, probablemente restringirán los rangos de muchos animales marinos.

Este nuevo estudio sigue a un estudio de 2015 de cuatro especies del océano Atlántico realizado por el equipo de Deutsch, y se basa en sus hallazgos al mostrar que actualmente diversas especies en todas las cuencas oceánicas generalmente habitan el rango máximo que pueden.

En el futuro, Deutsch quiere incluir especies adicionales y explorar más a fondo las relaciones entre temperatura, oxígeno y fisiología.

A los investigadores también les gustaría encontrar ejemplos históricos de especies marinas que cambiaron su rango en respuesta a la transpirabilidad del agua, como mostró el equipo a principios de este año con la anchoa del norte.

"Lo que realmente queremos encontrar son más observaciones de especies marinas que se mueven de acuerdo con lo que esperaríamos con las condiciones de temperatura y la disponibilidad de oxígeno", dijo Deutsch. "Eso nos dará ejemplos firmes de lo que podemos esperar a medida que las condiciones de temperatura y oxígeno fluctúen y cambien permanentemente con el cambio climático".

La investigación se publicó en la revista Nature: Metabolic trait diversity shapes marine biogeography

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