Descubren sistema de ventilación en corales

Los corales pedregosos utilizan un refinado sistema de ventilación incorporado para protegerse de los factores estresantes ambientales

17. Agosto 2022

Arrecifes moribundos y corales que alguna vez fueron vibrantes que desde entonces han perdido todo color: el cambio climático está teniendo efectos masivos en los arquitectos de las ciudades submarinas. A medida que las aguas se calientan, el fenómeno del "blanqueamiento de los corales" continúa extendiéndose. 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 para la 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 filamentos minúsculos (cilios), los corales pueden influir en las corrientes en sus inmediaciones, protegiéndose de las concentraciones nocivas de oxígeno, como informan los expertos en la revista Current Biology.

Los arrecifes de coral no solo son uno de los ecosistemas con mayor biodiversidad 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, proporcionan 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 está llevando cada vez más al temido "blanqueamiento de los corales".


Con la ayuda de pequeños cilios, los corales pueden influir en las condiciones de flujo en su entorno y, por lo tanto, protegerse de las concentraciones dañinas de oxígeno.

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Con la ayuda de pequeños cilios, los corales pueden influir en las condiciones de flujo en su entorno y, por lo tanto, protegerse de las concentraciones dañinas de oxígeno.

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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 los "desalojan", haciendo que los corales pierdan su color y, en muchos casos, mueran por completo. "Pero esto no le sucede a todos los corales en un arrecife", explica César Pacherres. "Algunos se blanquean rápidamente, otros, en absoluto". ¿Qué explica la diferencia en las respuestas?

Para averiguarlo, los investigadores analizaron más de cerca la compleja relación entre el coral pedregoso Porites lutea y sus vecinos verdes. Aparentemente, un problema que enfrenta este "piso compartido" bajo el agua es que la fotosíntesis de las algas libera grandes cantidades de oxígeno. Aunque es vital para la mayoría de la flora y la fauna, demasiado oxígeno puede ser peligroso, particularmente 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 radicales de oxígeno peligrosos, 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 es ampliamente considerado como la principal causa del blanqueamiento de los corales".

Utilizando nuevos métodos innovadores, los expertos siguieron el rastro del oxígeno. Lo que aprendieron: las algas que producen el oxígeno no se distribuyeron de manera uniforme entre los corales examinados. Las algas eran mucho más densas en algunas áreas que en otras. "Esperábamos encontrar las concentraciones más altas de oxígeno en el agua por encima de estos puntos calientes de fotosíntesis", dice Soeren Ahmerkamp. "Pero para nuestra sorpresa, todo lo contrario era cierto".

Este hallazgo contradice la teoría convencional sobre la transferencia de masa entre los corales y sus alrededores: hasta hace poco, la suposición había sido que, una vez que las sustancias liberadas salían del tejido en cuestión, simplemente se movían de 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 más altas de oxígeno 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 pequeños pelos, o cilios, en la superficie de los corales, cuando se mueven al unísono, crean pequeños remolinos", explica Ahmerkamp. De esta manera, los pólipos pueden dar forma a las corrientes locales con el fin de ventilar específicamente aquellas áreas que son ricas en algas. Para ello, dirigen el agua pobre en oxígeno desde arriba a aquellas zonas con mayores densidades de algas, donde se carga de oxígeno. A su vez, la porción ascendente del remolino producido fluye lejos de los corales y libera su carga más arriba en la columna de agua. Utilizando un modelo informático, 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 pedregosos pueden reducir el área de su superficie expuesta a concentraciones críticas de oxígeno a la mitad.

"En consecuencia, estos corales sésiles no están completamente a merced de su entorno marino, como se creía anteriormente", resume Moritz Holtappels. Influir en la transferencia de masa con su entorno de una manera específica, y abanicar 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 se someten a un blanqueamiento más extremo que otros en respuesta a condiciones adversas.
 

 
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