CORAL BLEACHING Etiología del blanqueamiento María López Acosta Julia Máñez Crespo

Índice

•INTRODUCCIÓN

 Qué es y a quién afecta el bleaching  Fisiología del bleaching Marco contextual

•Causantes del bleaching Acidificación  Enfermedades bacterianas  Salinidad  Temperatura  Radiación solar  Nivel del mar

•Conclusiones

•Bibliografía

Introducción

¿Qué es el bleaching?  Es la pérdida de color en la simbiosis entre las zooxantelas y algunos grupos de animales

bentónicos marinos, como los corales (Douglas, 2003).  Mecanismos (Smith&Buddemeier,1992): • Pérdida de las zooxantelas. • Pérdida de los pigmentos del alga.

 Consecuencias para los corales (Smith&Buddemeier,1992): • ↓ ratio producción/respiración.

• ↓ o cese de la calcificación. • Interrupción de la actividad reproductiva.

Termina por provocar la muerte

¿A quién afecta? PHYLUM CNIDARIA, CLASE ANTHOZOA

Corales del Or. Scleractinia

Octocorales

Corales del Or. Zoantharia

Anémonas de mar

OTROS

Esponjas

Bivalvos del gén. Tridacnia Imágenes: en.wikipedia.org/ & reefguide.org

Fisiología del bleaching

Douglas (2003)

www.gbrmpa.gov.au

Mecanismos celulares implicados en el blanqueamiento (Brown, 1997): • Degeneración de las zooxantelas in situ. • Liberación de las algas por filamentos mesentéricos. • Liberación de las algas dentro de las células huésped, desprendiéndose del endodermo.

Fisiología del bleaching  Los pigmentos foto-protectores (carotenoides) de las zooxantelas juegan un papel muy importante en la respuesta al blanqueamiento.  Hipótesis del bleaching adaptativo

(Buddemeier&Fautin, 1993): los corales afectados por el blanqueamiento y aún vivos podrían ser

repoblados por algas con un genotipo diferente y más resistente al estrés. Douglas (2003)

Problemas: • Sólo se ha probado en un género de corales en el Caribe (Montastraea). • No es válido para el blanqueamiento en esponjas (A. varians).

Marco contextual •

Importancia ecológica Los arrecifes de coral son los ecosistemas más diversos del planeta: ↑↑ Div. Hábitats ↑↑ Div. Biológica

•

Importancia económica Proveen de “bienes y servicios” (ecological goods and services) vitales para la sociedad humana y la industria:

Moberg and Folke (1999)

Causantes del bleaching

Acidificación Contexto general • El océano actúa como sumidero de CO2. • Estimaciones del CO2 antropogénico en el océano: Prentice et al., 2001 Últimos 20 años  entrada al océano de 1/3 del Co2 liberado de combustible fósil.

Sabine et al., 2004

Década 1990, el inventario de CO2 antropogenico en el océano era aproximadamente la mitad del CO2 liberado de 1800 a 1994.

Kleypas et al., 2006

Con las tasas de emisión actuales es probable que en los siguientes 50 años la presión parcial de CO2 disuelto en la superficie del océano doble los valores pre-industriales.

Acidificación Contexto general

↑DIC ------ ↓pH y ↓[CO3-2 ]

Kleypas et al., 2006

Acidificación Efecto en Corales

•

Formas cristalinas en la mineralogía del CaCO3 : Aragonito y Calcita

•

Las variaciones en la concentración de [CO3-2 ] gobiernan el grado de saturación en el agua de la calcita y la aragonito.

Mayor entrada de [CO2] oc.

pH

[CO3-2]

Infrasaturaci ón Aragonito y Calcita

Calcificación

IPCC 2007

Acidificación Ejemplos en Corales -

Estudio que presenta futuros escenarios para los arrecifes de coral cuyas consecuencias tendrán un impacto directo en todo tipo de actividad antropogénica.

- Tasas de crecimiento y densidad del esqueleto más bajas. - Coral masivo Porites sp. en la Gran Barrera de Coral en los últimos 16 años: - Reducción de la tasa de extensión lineal en 1.02% año −1 - Reducción en la densidad esquelética en 0.36% año −1 - Equivalente a una reducción en la tasa de crecimiento de 1.29% año−1 - Equivalente a una caída del 20.6% en la tasa de crecimiento en los últimos 16 años.

Aunque no se puede atribuir de forma definitiva a la acidificación del océano, hay consistencia con los cambios del pH oceánico y las concentraciones de ion carbonato. Hoegh-Guldberg et al., 2007

Acidificación Ejemplos en Corales

Hoegh-Guldberg et al., 2007

Se espera disminución de la calcificación en un 30% en respuesta a una duplicación de la pCO2 atmosférica actual. Kleypas et al., 2006

Acidificación Ejemplos en Corales

Hoegh-Guldberg et al., 2007

Acidificación Consecuencias •

La reducción en la densidad puede provocar mayor bioerosión y fracturas por fenómenos climáticos como huracanes

•

Cambios en las estrategias de reproducción  menor output larval/repr. Asexual

•

Mayor competencia por parte de otros grupos llevando a una dominancia de las macroalgas en los arrecifes de coral

Hoegh-Guldberg et al., 2007

Enfermedades bacterianas

•Bacterias del género Vibrio. • Específicas a coral y termodependientes. •Método de actuación.

•Poliquetos: reservorios naturales.

Enfermedades bacterianas Mar Maditerráneo • • • •

Oculina patagonica vs. Vibrio shiloi Aplicación de los postolados de Koch’s Relacionado con hv Finn et al. 2002

Arrecife de Zanzíbar y Mar Rojo • Pocillopora damicornis vs. Vibrio coralliitycus • Muy dependiente de la temperatura (entre 24ºC – 26ºC) • Ben-Haim and Rosenberg, 2002; Jockiel and Coles, 1990

Arrecifes del Caribe • Monastrea annularis vs. Vibrio spp. • Nunca presente en corales sanos • E. Rosenberg et al., 2009

Salinidad

• Pocos artículos al respecto. • Especie estudio: Stylophora pistillata. • Muchas contradicciones en los estudios:

Mundoarrecife.es

Van Woesik R. et al. (1995)  Efecto en la [proteina]; menos resistente a más Salinidad. Ailsa P. Kerswell et al. (2003)  Afecta a la eficiencia FTST; muy similares daños a los causados por la elevada Tº.

Temperatura 1ª hipótesis para explicar el bleaching

Gran cantidad de bibliografía

Razones: facilidad para tomar medidas

Problemas: • no siempre se toman las medidas

adecuadas. • la resolución de las medidas.

http://earthobservatory.nasa.gov/

Temperatura - Estudio del efecto de la temperatura sobre los corales Stylophora pistillata y Seriatopora hystrix en Lizard Island, en la Gran Barrera de coral, en condiciones de laboratorio. - Resultados: • Se observa blanqueamiento cuando la temperatura aumenta. • Este blanqueamiento se debe a la pérdida de las zooxantelas cuando se aumenta la temperatura, no a la pérdida de los pigmentos. Hoegh-Guldberg&Smith (1989)

Temperatura - Estudio del efecto de la temperatura sobre los corales de la Bahía Academy, en las islas Galápagos, entre 1973-1994.

- Resultados: • Se observa que los procesos de bleaching se producen los años que la temperatura es máxima. Evolución de la temperatura superficial oceánica (SST) y de los días con daño en los corales de Academy Bay, en las Gálápagos, desde 1973 a 1994. SB=bleaching importante, MB=bleaching medio, LB=bleaching suave (Glynn, 1996).

Radiación Solar Tipo de radiación solar

Longitud de onda

Importancia

UVR (UltraViolet Radiation)

280-400 nm

Daños en el DNA y procesos asociados.

PAR (Photosynthetically Active Radiation)

400-700 nm

Necesaria para que las algas realicen la fotosíntesis.

PAR

Radiación Solar: UVR La UVR que llega a la superficie del océano depende: • Del ozono de la estratosfera. • De la meteorología  principalmente nubes. La UVR que atraviesa la columna de agua depende: • De la materia particulada. • Del carbono orgánico disuelto (DOC). • Hidrodinamismo. Problema (?): La mayoría es trabajo de laboratorio  estudios de cómo afecta la

UVR a las zooxantelas (Banaszak&Trench, 1995).  Trabajo de campo: Gleason&Wellington (1993). Brown (1997)

Radiación Solar: UVR - Estudio del efecto de la UVR sobre el coral Montastrea annularis en las

Bahamas, en Septiembre de 1991. - Resultados:

• Cuando no existe UVR, no hay bleaching. • Los corales a 12 m  los más afectados.

• Existen menor densidad de zooxantelas y cantidad de clorofila a 12m (diferencias

significativas con 24m=control). • UVR no afecta a la concentración de

clorofila por célula algal ni a la cantidad de proteínas en el coral. Efecto de la radiación UV en la densidad de zooxantelas (a), concentración de clorofila por cm2 de coral (b), concentración de clorofila por célula (c) y cantidad de proteínas por cm2 de coral (d). (Gleason&Wellington, 1993).

Radiación Solar: PAR - Estudio del efecto de la temperatura oceánica y de la PAR en el arrecife de coral en el mar de Andamán, entre 1993-1998. - Resultados: • Se observaron procesos de bleaching en 1991 (previo al estudio), 1995, 1997 y 1998.

Porcentaje observado de cada una de las categorías propuestas de bleaching (Dunne&Brown, 2001)

• Los años en que hubo blanqueamiento coinciden con los que superaron la temperatura máxima media. • Además, coincide con que el índice de estrés por la PAR es elevado justo antes del proceso de blanqueamiento. Importante tanto PAR como temperatura. Temperatura oceánica mensual e índice de estrés por PAR entre 1993-1998 (Dunne&Brown, 2001).

Nivel del mar A finales de 1994 y 1997, se observan un nivel del mar muy bajo  coincide con una mayor

incidencia de la PAR en profundidad  se encontraron procesos de blanqueamiento después de estos puntos.  Relación entre las anomalías en el nivel del mar y la incidencia de la radiación solar.

Medias mensuales de la PAR medida en superficie, a la profundidad de los corales y un ratio entre las dos (prof./sup.) (Dunne&Brown, 2001).

Anomalías del nivel de mar en la estación Ko Taphao Noi, a 2,5 km del lugar de estudio y del satélite TOPEX/POSEIDON (Dunne&Brown,2001).

Conclusiones

Conclusiones •

La temperatura y la acidificación aparecen como las principales causas del

bleaching de los corales.

•

Se han descrito otras causas del blanqueamiento, como la radiación solar, que presentan un papel secundario.

•

Pese a que el estudio de este proceso se lleva a cabo desde hace 30 años, aún no se conoce el origen real de esta enfermedad.

•

No obstante, parece ser fundamental el estudio de múltiples variables

interrelacionadas para poder explicar realmente las causas del blanqueamiento.

Conclusiones “La alcalinidad del mar podría haber sido mayor durante los períodos con altos niveles de CO2, ya que mayores niveles de CO2 aceleran la erosión y disolución de la roca CaCO3, lo que aumenta la alcalinidad. Durante largos periodos de tiempo, esta retroalimentación tiende a mantener un equilibrio entre el CO2 atmosférico y la alcalinidad. Sin embargo, al ritmo actual de aumento de CO2 en la atmósfera, esta retroalimentación actúa con demasiada lentitud para aumentar la alcalinidad de manera significativa” Muchas predicciones a futuro

=

No hay conclusiones claras

Kleypas et al., 2006

Bibliografía AILSA P. KERSWELL, ROSS J. JONES (2003). Effects of hypo-osmosis on the coral Stylophora pistillata: nature and cause of ‘low-salinity bleaching’. Marine Ecology progress series. 253, pp. 145-154. BANASZAK, A.T. & TRENCH R.K. (1995). Effects of ultraviolet (UV) radiation on marine microalgal-invertebrate symbioses. Response of the algal symbionts in culture and in hospite. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 194: 213-232. BROWN, B.E. (1997). Coral bleaching: causes and consequences. Coral Reefs. 16, Suppl.: S129-S138. BUDDEMEIER, R.W. & FAUTIN D.G. (1993). Coral bleaching as an adaptative mechanism: a testable hypothesis. BioScience. 43: 320-326. DOUGLAS, A.E. (2003). Coral bleaching – how and why? Marine Pollution Bulletin. 46: 385-392. DUNNE, R.P. & BROWN B.E. (2001). The influence of solar radiation on bleaching of shallow water reef corals in the Andaman Sea, 1993-1998. Coral Reffs. 20: 201-210. EUGENE ROSENBERG, ARIEL KUSHMARO, ESTI KRAMARSKY-WINTER, EHUD BANIN & LOYA YOSSI (2009). The role of microorganisms in coral bleaching. The ISME Journal 3, pp. 139–146 GLEASON, D.F. & WELLINGTON G.M. (1993) Ultraviolet radiation and coral bleaching. Nature. 365: 836-838.

Bibliografía GLYNN, P.W. (1996). Coral reef bleaching: facts, hypotheses and implications. Global Change Biology. 2: 495-509. HOEGH-GULDBER, O. & SMITH, G.J. (1989). The effect of sudden changes in temperature, light and salinity on the population density and export of zooxanthelas from the reef corals Stylophora pistillata Esper and Seriatopora hystrix Dana. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 129: 279-303. HUGHES TP, ET AL. (2003) Climate Change, Human Impacts, and the Resilence of Coral Reefs. Science. 301: 929. IPCC, 2007: Cambio climático 2007: Informe de síntesis. Contribución de los Grupos de trabajo I, II y III al Cuarto Informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático [Equipo de redacción principal: Pachauri, R.K. y Reisinger, A. (directores de la publicación)]. IPCC, Ginebra, Suiza, 104 págs. JAMES C. ORR, VICTORIA J. FABRY, OLIVIER AUMONT, LAURENT BOPP, SCOTT C. DONEY, RICHARD A. FEELY, ANAND GNANADESIKAN, NICOLAS GRUBER, AKIO ISHIDA, FORTUNAT JOOS, ROBERT M. KEY, KEITH LINDSAY, ERNST MAIER-REIMER, RICHARD MATEAR, PATRICK MONFRAY, ANNE MOUCHET, RAYMOND G. NAJJAR, GIAN-KASPER PLATTNER, KEITH B. RODGERS, CHRISTOPHER L. SABINE, JORGE L. SARMIENTO, REINER SCHLITZER, RICHARD D. SLATER, IAN J. TOTTERDELL, MARIE-FRANCE WEIRIG, ASUHIRO YAMANAKA & ANDREW YOOL (2005). Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms. Nature. 437; pp. 681-686.

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Bibliografía VAN WOESIK R, DE VANTIER LM, GLAZEBROOK JS (1995). Effects of Cyclone ‘Joy’ on nearshore coral communities of the Great Barrier Reef. Mar Ecol Prog Ser 128:261–270 Recursos de la red Australian Goverment, Great Barrier Reef Marine Park Authority: www.gbrmpa.gov.au Florent’s Guide to the Tropical Reefs: reefguide.org University of Queensland: http://www.uq.edu.au/ Wikipedia: http://en.wikipedia.org

¡¡¡Muchas gracias!!!