Resumen de Predicting the impact of ocean acidification on benthic biodiversity: What can animal physiology tell us? by Sthephen Widdicombe, John I. Spicer

Debido a la revolución industrial la concentración de CO₂ en la atmósfera aumentó considerablemente (280ppm-380ppm) y el CO₂ emitido en los últimos 250 años ha sido absorbido por los océanos de mundo.

Gracias al sistema tampón fosfato se mantuvo el pH del océano entre 8-8,3 en los últimos 25 años pero a medida que aumentaba la industria el pH cayó 0,1 unidades (un aumento del 30% en la concentración de iones H⁺) es lo que se conoce como   ``Acidificación de los océano´´.

En la actualidad el aumento de la quema de combustibles fósiles y la fabricación de cemento ha producido una acidificación mucho mayor que en todos los años anteriores y esto ha causado un incremento en la hipercapnia.

Se cree que estas predicciones cambiaran la química del carbono del agua de mar teniendo un impacto enorme sobre la salud y la función de muchos organismos marinos y que la acidificación del océano reducirá la biodiversidad marina.

Ya que el ambiente bentónico tiene una gran importancia debido a su biodiversidad, se ha considerado si la acidificación del océano podría reducir la biodiversidad bentónica ya que una reducción de esta biodiversidad podría cambiar el ciclo del carbono y del nitrógeno.

Actualmente no hay muchos datos que determinen el impacto que podría producir la acidificación en la biodiversidad bentónica pero se cree que podría reducirse de diferentes formas:

·         Perdida de las especies que son sensibles a cambios en el pH.

·         La acidificación puede reducir también la diversidad taxonómica, debido a la mayor sensibilidad que presentan unos organismos frente a otros.

·         La pérdida de especie crítica, o una reducción de su actividad.

Debido a esto, está claro que los niveles altos de CO₂ en el medio marino tienen un impacto en la salud, función y actividad de muchos invertebrados bentónicos.

Hay datos generados por fisiólogos que han utilizado la exposición a valores altos de presión parcial de CO₂ (PCO₂) y han demostrado que el crecimiento y componentes del crecimiento (síntesis de proteínas) puede afectar de forma negativa la exposición a largo plazo a la hipercapnia en por ejemplo moluscos bivalvos y crustáceos.

Si exponemos al copépodo Acartia steueri a la hipercapnia en agua de mar de pH 6,8 se produce una disminución de la producción de huevos; en otros experimentos se realizó la exposición de Acipenser transmontanus a PCO₂= 1kPa y resulto que se produjo una reducción significativa en el pH del semen.

Se podría decir que a un pH de menos 7,5 la mortalidad de los espermatozoides se ve afectada.

Realizando experimentos sobre la acidificación  del océano y el calentamiento progresivo sobre cangrejo comestible Cancer pagurus, se ha descubierto que se producía una hipercapnia relacionada con la reducción de la temperatura en esta especie.

Estudios recientes de los fondos marinos sobre el Cangrejo tanner  mostró una compensación parcial de la acidosis extracelular cuando se exponía a la hipercapnia pero cuando la hipercapnia se agravaba por la hipoxia no se detectó compensación.

Los efectos combinados de la hipercapnia y la hipoxia en la ostra Crassostrea virginica produjo una reducción de los mecanismos de defensa celular, también mostraron una reducción en la respuesta inmune de Mytilus edulis cuando se expone a elevados niveles de CO₂, debido a esto hoy en día se debate si los organismos serán capaces de adaptarse o evolucionar en respuesta a cambios químicos del agua del mar, con la suficiente  rapidez como para mantener el ritmos al que cambia el fondo ambiental.

Otro debate abierto es que tanto los fisiólogos como ecologistas utilizan de forma poco acertada en ocasiones la palabra ``adaptarse´´ ya que hay individuos que para responder a cambios en su entorno lo que realizan es una aclimatación, y hay algunas evidencias de este hecho en organismos que son expuestos a la hipercapnia, como por ejemplo experimentos a corto plazo sobre el efecto de la hipercapnia en la mortalidad de juveniles de Sillago japonica que mostró un aumento  de normocapnia de 7-9% aproximadamente en CO₂ como resultado se produjo la mortalidad total en los primeros  15 minutos, mientras que después de una exposición paso a paso los individuos seguían con vida después de 18 horas; pero por ejemplo en copépodos la exposición gradual a la hipercapnia no produjo ninguna diferencia en los índices de mortalidad.

En concreto nos gustaría saber que ocurriría con la acidificación creciente del océano en un periodo de 10-100 años aunque no se conozca ninguna investigación actualmente. Hay algún estudio de evolución en respuesta al calentamiento climático global como hipótesis de que la sensibilidad térmica de algunas especies les impide adaptarse a temperaturas variables; esto fue probado en Drosophila melanogaster, donde se observaron diferencias evolutivas con relación a la temperatura en menos de 4 años y medio.

Otra cuestión es, si la acidificación del océano puede afectar a la diversidad taxonómica, primero tendríamos que saber qué grado de sensibilidad a la acidificación está relacionado con su filogenia. Los animales acuáticos que poseen branquias regulan el grado en que esas branquias son ventiladas en respuesta a diferencias en ambientes de O₂ y no de CO₂.

Se observaron los picos de CO₂ en la función respiratoria y esto puede permitir que veamos una relación entre la filogenia y la sensibilidad a la acidificación del océano.

La hipercapnia por ejemplo aumenta los latidos de los pleópodos y los movimientos respiratorios del pulpo, sin embargo no influyó en el riego de las branquias de la lapa Balanus balanoides por lo que podemos deducir que no son evidentes las diferencias en la sensibilidad de las especies a la hipercapnia.

El grado al cual un organismo puede alcanzar la compensación de pH ante el aumento de niveles de CO₂ podría ofrecer otro método de diferenciación en la sensibilidad frente a la hipercapnia entre grupos taxonómicos. La hipercapnia relacionada con la disminución en el pH intracelular parece estar casi totalmente compensada a las 24-48 horas en una amplia gama de invertebrados marinos,por el contrario es atípico lo que les ocurre tanto a la sepia Sepia officinalis como el pez que son capaces del mantenimiento de su pH extracelular en condiciones de hipercapnia,y muestran cerca de la compensación completa.

Pero todavía hoy en día no existe alguna prueba fisiología que demuestre que esta sensibilidad podría depender de la filogenia de un organismo. Si hay un elemento filogenético a la sensibilidad, parece más probable que tenga que ver con el equilibrio extracelular acido-base y/o pigmentos respiratorios. Hay una gran diferencia en las respuestas acido-base en relación a las especies de aguas poco profundas, ya que los animales de aguas poco profundas carecen de la capacidad de regulación acido-base para hacer frente a la exposición hipercapnica y por eso el secuestro de CO₂ sería más perjudicial para la fauna de aguas profundas.

Otra división biológica es que los organismos bentónicos también han demostrado ser susceptibles a la hipercapnia. Se sabe muy poco sobre las capacidades de la infauna bentónica pero se conoce que algunos organismos infaunales experimentan de forma natural condiciones de hipoxia e hipercapnia.

Por otro lado las especies calcificantes tiene también mayor riesgo de sufrir los efectos de la acidificación que las no calcificantes ya que las especies calcificantes utilizan CO₂ para crear estructuras o esqueletos carbonados y si se acidifica el medio cambia la concentración de CO₂ presente en el agua y esto les afectaría mas que a las no calcificantes.

Por lo que debemos asumir hoy en día que la perdida de especies será muy probablemente determinada para cada especie y por lo tanto, los impactos sobre la riqueza de especies y las medidas de claridad taxonómica serán muy difíciles de predecir; sin nuevos estudios, no se podrá determinar qué impacto causara la acidificación sobre la fisiología de los organismos marinos.

Astrid Villacorta Hernando -3ºGrado de biologia UPV