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12-07-2016 : Informe

Cómo cultivar plantas marinas puede ayudar a retardar la acidificación de los océanos

Los investigadores están descubriendo que las algas, la hierba marina y otra vegetación pueden efectivamente absorber CO2 y reducir la acidez del mar. Cultivar estas plantas en aguas locales, aseguran los científicos, podría ayudar a mitigar los impactos perjudiciales de la acidificación en la vida marina

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Robert Schwemmer/NOAA

Alga cultivada frente a la costa de California, la cual elimina el CO2 del ecosistema.

La pintoresca bahía de Netarts, en Oregón, siempre ha sido conocida por sus ostras. Pero esta, al igual que toda la costa oeste de América del Norte, es cada vez más ácida. Y a las ostras no les gusta.

Desde la Revolución Industrial, el dióxido de carbono en el aire se ha infiltrado en las aguas oceánicas y la acidez ha incrementado en un 30%. A escala global, el pH del mar ha descendido de 8,2 a 8,1, y podría caer otras 0,4 unidades a finales de siglo. El problema es peor en la costa oeste de América del Norte, donde los vientos que soplan desde el mar llevan las aguas ácidas del fondo a la superficie. Este tipo de aguas corrosivas pueden destruir las bases naturales de las conchas, y literalmente se comen los esqueletos de los corales.

El verano pasado, George Waldbusser, ecólogo marino de la Universidad Estatal de Oregón (Oregon State University) y su equipo fueron en barco alrededor de la bahía de Netarts sembrando ostras para ver cómo estas se adaptaban. Las únicas que prosperaron fueron las que estaban protegidas por lechos de hierba marina, los cuales parece que absorben suficiente dióxido de carbono durante el momento de mayor intensidad de cada día para dar un respiro, libre de ácido, a las ostras, así como una oportunidad para crecer.

“Básicamente nada fuera de esos lechos sobrevivió”, sostiene Waldbusser, quien no ha publicado aún el trabajo. Mientras tanto, el criadero de moluscos Whiskey Creek en la bahía de Netarts ha empezado a pasar agua a sus tanques solamente por la tarde, cuando se producen los picos de la fotosíntesis y el agua es menos ácida.

Waldbusser forma parte de un pequeño grupo de científicos que está estudiando ahora la idea de que los pastos marinos, las algas y los lechos de conchas podrían ser capaces de contrarrestar la creciente marea de acidez oceánica en los lugares críticos locales, haciendo la vida un poco más fácil a los animales que luchan por sobrevivir. Él y otros expertos en la acidificación de los océanos en la costa oeste y el Comité Científico sobre la Hipoxia (West Coast Ocean Acidification and Hypoxia Science Panel), que publicó su primer informe en abril de este año, recomendaron que los científicos y los gestores impulsaran dichas estrategias para extraer el CO2 del agua.

La idea es realizar proyectos a menor escala, menos invasivos, como alternativa a programas grandiosos de geoingeniería. Ha habido propuestas para mitigar el exceso de ácido del mar vertiendo en el agua hierro, piedra caliza u olivino, impulsando el crecimiento del plancton, añadiendo los recursos naturales básicos para las conchas o absorbiendo químicamente el CO2. Pero la respuesta a estos planes habitualmente se manifiesta con una sacudida de cabeza de incredulidad ante la idea de que esto pueda ser viable o eficaz, o una preocupación generalizada acerca de los posibles daños colaterales de carácter ecológico. La energía necesaria para extraer y distribuir rocas y los cambios imprevisibles en las cadenas tróficas han hecho que estas estrategias sean consideradas poco atractivas a escala global. A escala local, sin embargo, una restauración ecológica menos costosa y con menor riesgo podría tener el doble beneficio de ofrecer a las criaturas marinas amenazadas un mejor lugar para vivir y un refugio del ácido del mar.

“Un estudio sostiene que las praderas de pastos marinos impulsarían el crecimiento de los corales alrededor de un 18%”.

Las ostras no serían las únicas criaturas beneficiadas. Derek Manzello gestiona una estación de control de la acidificación de los océanos a largo plazo en Cheeca Rocks, en los cayos de Florida, en el marco del Programa Nacional de Vigilancia de los Arrecifes de Coral de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Esta zona de coral en particular es uno de los únicos arrecifes en los cayos de Florida que todavía está creciendo; en otros arrecifes, la mayoría de los corales han muerto de enfermedades y blanqueo desde principios de la década de los 80. Esto es extraño porque Cheeca Rocks, al igual que otros puntos cercanos a la costa de Florida, sufre altas oscilaciones de temperatura y el vertido al agua de grandes cantidades de tierra y nutrientes, lo que debería limitar el crecimiento de los corales. Hay varias explicaciones posibles de la resistencia de Cheeca Rocks a estas condiciones problemáticas, incluyendo que los corales podrían haberse adaptado genéticamente para prosperar en condiciones extremas. Pero otra explicación posible es que están viviendo en un refugio de baja acidez creado por los lechos de hierbas marinas próximos.

En 2012, Manzello mostró que las aguas costeras de Florida, incluyendo donde se encuentra Cheeca Rocks, están llenas de aragonito disuelto, el material que los corales necesitan para crecer. Los ácidos en el agua reducen el valor de saturación de aragonito; si está por debajo de 1, los corales y las conchas comienzan a disolverse. En la época preindustrial, estas aguas costeras normalmente tenían un valor de saturación de 4,6. Hoy en día, la mayoría de los arrecifes de Florida y el Caribe han sobrevivido en condiciones difíciles, marcadas por un valor de saturación de tan solo 3,8. Pero las aguas costeras de Florida tienen un feliz 4,7.

“Esta diferencia es fundamental”, afirma Manzello. La razón son los bancos de pastos marinos que crecen en las aguas costeras de Florida, como la hierba de tortuga y plantas marinas del género Syringodium filiforme, que absorben el CO2 cuando hacen la fotosíntesis, particularmente en primavera.

Ese mismo año salió otro estudio que mostró el mismo efecto en el Indo-Pacífico tropical. Las praderas de pastos marinos ahí tienen el potencial para aumentar la saturación de aragonito en hasta 2,9 unidades, y el pH en 0,38. Esto impulsaría el crecimiento de los corales alrededor de un 18%, lo que convierte los pastos marinos en una herramienta potencial para la preservación del parque marino, apuntan los autores del estudio.

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George Waldbusser/OSU.

Stephanie Smith está en un lecho de hierba marina Zostera marina en la bahía de Netarts con el sensor de CO2 que diseñó como estudiante de posgrado en la Universidad Estatal de Oregón (Oregon State University).

El potencial es enorme. Las plantas en el mar, desde los pastos marinos hasta el plancton, suman apenas el 0,05% de la biomasa de las plantas en la tierra, pero son tan omnipresentes y eficientes a la hora de absorber carbono que procesan aproximadamente la misma cantidad de carbono cada día que todas las plantas terrestres. Sin embargo, los ecosistemas de pastos marinos están en peligro por múltiples factores, desde las enfermedades pandémicas hasta la contaminación de las aguas y los proyectos de construcción en la costa. La tasa de pérdida se ha disparado desde menos del 1% de la cubertura global de pastos marinos por año en la década de los 70, hasta un 7% anual en los 2000, lo que ha convertido los pastos marinos en uno de los ecosistemas más amenazados del planeta. Los esfuerzos destinados a restaurar o cultivar estas plantas podrían tener gran cantidad de beneficios, incluyendo la absorción de carbono de la atmósfera.

Waldbusser advierte que muchos científicos no conocen aún el efecto de los pastos marinos en la química de los océanos. Algunas especies, como la invasiva hierba marina Zostera japonica en Oregón, tienden a perder sus hojas en invierno, y la degradación de materia vegetal incrementa los niveles de dióxido de carbono en el agua en lugar de disminuirlos. Y si el agua corre con rapidez, entonces cualquier porción de agua convertida en menos ácida por las plantas probablemente será arrastrada antes de que tenga la oportunidad de beneficiar a los moluscos o corales de la zona.

Los pastos marinos no son la única solución posible. Las algas son también bien conocidas por absorber el exceso de nutrientes y hacer las aguas más limpias para los moluscos. La mayoría de trabajos académicos que estudian los beneficios de las algas ni siquiera mencionan la acidificación. Pero Nichole Price, del Bigelow Laboratory for Ocean Science en Maine, no tardó mucho en atar cabos. “El mayor desafío de los viveros terrestres de algas es mantener el pH lo suficientemente bajo porque consumen mucho CO2”, dice Price, que se preguntaba cómo esas mismas algas fotosintéticas estaban afectando a las aguas oceánicas.

Price se asoció con Ocean Aprobbed, el primer agricultor comercial de algas norteamericano, para poner los medios dentro y fuera de sus granjas de algas y ver qué pasaba. En una obra todavía inédita, muestran que el nivel de saturación de aragonito es entre 0,5 y 1,0 unidad más alto dentro de la granja de algas. “Eso es más importante que el cambio que esperamos en la acidificación de los océanos”, expone ella. El próximo año planean mapear la magnitud del impacto y probar el efecto de las algas en un criadero de mejillones vecino. Según la ecóloga, ese criadero ya ha empezado a cultivar las algas sobre la base de estos resultados preliminares.

“Los investigadores pronto iniciarán el primer proyecto a gran escala de plantación y cultivo de algas para absorber CO2”.

Para Price, la clave es cosechar las algas para que el carbono que extraen se elimine del ecosistema. Es difícil competir con los proveedores de algas de países asiáticos, pero las algas de la zona podrían secarse y utilizarse como alimento o fertilizante, lo que ofrecería un poco de diversidad económica a una economía costera en dificultades. “Hay un gran potencial para la acuicultura de moluscos, pero la gente tiene muchas dudas [por la acidificación]”, comenta Price, quien ahora dirige centros de investigación de riesgos de Bigelow. Invertir en algas marinas podría ser el criterio para participar en nuevas empresas y adquirir un seguro contra condiciones futuras, explica ella.

Este otoño, los investigadores iniciarán el primer proyecto a gran escala de plantación y cultivo de algas pensado para absorber dióxido de carbono. Puget Sound Restoration Fund, con base en Bainbridge Island, Washington, ganó 1,5 millones de dólares otorgados por la fundación Paul G. Allen Ocean Challenge en abril de 2015 para investigar la posibilidad de que la laminaria azucarada (Laminaria saccharina) redujera la acidez en las aguas locales, donde el pH puede llegar a 7,8. Los planes para iniciar el cultivo de unas 40 áreas de algas están previstos para octubre de este año.

Asimismo, las aguas oceánicas pueden protegerse de la acidez con material no vivo. En lugar de absorber dióxido de carbono, la estrategia aquí es agregar más carbonato al agua. Esto cambia el punto de saturación de aragonito, lo que, a su vez, contribuye al crecimiento de los moluscos.

Casi todos los estuarios que una vez tuvieron una floreciente industria de la ostra intentan poner de nuevo en el agua conchas viejas, sostiene Waldbusser. La mayoría de estos proyectos, si no todos, se centran en dar a las ostras u otros moluscos algo donde agarrarse para crecer —sus crías prefieren colocarse en los montones de conchas viejas, en lugar de ser enterradas o ahogadas por el barro. El hecho de que estos depósitos ayuden a amortiguar la acidez del agua es un valor añadido.

La bahía de Chesapeake, señala, ha realizado el mayor esfuerzo de restauración de un arrecife de ostras hasta la fecha y posiblemente también el experimento (accidental) más grande de amortiguación de la acidificación oceánica. Unos 196 millones de bushels de conchas de ostra dragadas volvieron a colocarse en la bahía de Chesapeake desde 1960 hasta 2006, antes de que los coordinadores del proyecto se quedaran sin conchas. Todavía faltan alrededor de 100 millones de bushels para restablecer el equilibrio ecológico en Chesapeake, que existiría si no se hubieran extraído ostras durante siglos, indica Waldbusser, y los efectos sobre la compleja química del agua de la bahía han sido difíciles de rastrear hasta el momento. Pero eso no significa que las conchas no cambien significativamente el pH en condiciones diferentes.

En trabajos anteriores en la costa de Maine, el equipo de Waldbusser, dirigido por Mark Green del Saint Joseph’s College de Maine, mezcló conchas viejas en polvo con sedimentos oceánicos y las replantó. Entonces estudiaron cómo esto afectaba a las ostras. Tres veces más larvas de ostras se registraron en el suelo enriquecido con conchas que en el suelo sin ostras. La razón, piensa Waldbusser, se debe a un cambio en la acidez del agua dentro de los poros de los sedimentos.

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“Tienes este ambiente increíblemente hostil en el agua intersticial, que es generalmente más ácida que el agua suprayacente”, dice Waldbusser, y añade: “Mezcla conchas y será un poco menos hostil”.

Waldbusser está familiarizado con otras propuestas para cambiar el pH del mar. Él mismo escribió una propuesta para utilizar las emisiones de CO2 desde un criadero para disolver rocas de carbonato de calcio en el océano, como si fueran productos efervescentes, y ayudar a amortiguar la acidez en gran parte, como se hace en los acuarios domésticos. Pero no consiguió financiación. “Existen muchas tecnologías y cosas que se pueden hacer, pero hay que pensar en la escalabilidad y las consecuencias imprevistas”, dice Waldbusser. Usar rocas para amortiguar la acidez del agua del océano, por ejemplo, implica el uso de energía para preparar los minerales para que se disuelvan, y entonces tienes que preocuparte por los niveles tóxicos de cadmio o níquel y darte un paseo por las rocas.

Al final, dice Waldbusser, “siempre vuelvo a la restauración”. La replantación de pastos marinos o bancos de conchas que solían existir en un estuario es mucho más seguro y, a menudo, más fácil que algunos sistemas industriales. Y, añade, que probablemente esto supondrá “beneficios integrados que nosotros ni siquiera reconocemos”.

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Nicola Jones

ACERCA DE LA AUTORA
Nicola Jones es una periodista freelance residente en Pemberton, British Columbia, en las afueras de Vancouver. Con conocimientos de química y oceanografía, escribe sobre las ciencias de la física, en gran parte para el periódico Nature. También ha colaborado con medios como Scientific American, Globe and Mail y New Scientist y ejerce de periodista científica residente de la Universidad de British Columbia (University of British Columbia).