La acidificación de los océanos, o AO, es el proceso por el que el aumento del carbono disuelto hace que el agua del mar sea más ácida. Aunque la acidificación de los océanos se produce de forma natural a lo largo de escalas de tiempo geológicas, en la actualidad los océanos se están acidificando a un ritmo más rápido del que el planeta ha experimentado nunca. Se espera que el ritmo sin precedentes de la acidificación de los océanos tenga consecuencias devastadoras para la vida marina, especialmente para los mariscos y los arrecifes de coral. Los esfuerzos actuales para combatir la acidificación de los océanos se centran en gran medida en ralentizar el ritmo de la acidificación de los océanos y reforzar los ecosistemas capaces de amortiguar todos los efectos de la acidificación de los océanos.
Tabla de contenidos
¿Qué causa la acidificación de los océanos?
Hoy en día, la causa principal de la acidificación de los océanos es la continua liberación de dióxido de carbono a nuestra atmósfera por la quema de combustibles fósiles. Otros culpables son la contaminación costera y las filtraciones de metano en las profundidades del mar. Desde el comienzo de la revolución industrial, hace unos 200 años, cuando las actividades humanas empezaron a liberar grandes cantidades de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra, la superficie del océano se ha vuelto un 30% más ácida.
El proceso de acidificación del océano comienza con el dióxido de carbono disuelto. Al igual que nosotros, muchos animales submarinos realizan la respiración celular para generar energía, liberando dióxido de carbono como subproducto. Sin embargo, gran parte del dióxido de carbono que se disuelve en los océanos hoy en día procede del exceso de dióxido de carbono en la atmósfera por encima de la quema de combustibles fósiles.
Una vez disuelto en el agua del mar, el dióxido de carbono pasa por una serie de cambios químicos. El dióxido de carbono disuelto se combina primero con el agua para formar ácido carbónico. A partir de ahí, el ácido carbónico puede romperse para generar iones de hidrógeno independientes. Estos iones de hidrógeno sobrantes se unen a los iones de carbonato para formar bicarbonato. Finalmente, no quedan suficientes iones de carbonato para unirse a cada ion de hidrógeno que llega al agua de mar a través del dióxido de carbono disuelto. En su lugar, los iones de hidrógeno independientes se acumulan y reducen el pH, o aumentan la acidez, del agua de mar circundante.
En condiciones no acidificantes, gran parte de los iones de carbonato del océano son libres de establecer conexiones con otros iones del océano, como los iones de calcio para formar carbonato de calcio. Para los animales que necesitan carbonato para formar sus estructuras de carbonato cálcico, como los arrecifes de coral y los animales que construyen conchas, la forma en que la acidificación del océano roba iones de carbonato para producir en su lugar bicarbonato reduce el conjunto de carbonato disponible para la infraestructura esencial.
El impacto de la acidificación de los océanos
A continuación, analizamos organismos marinos específicos y cómo estas especies se ven afectadas por la acidificación del océano.
Moluscos
Los animales constructores de conchas del océano son los más vulnerables a los efectos de la acidificación del océano. Muchas criaturas oceánicas, como los caracoles, las almejas, las ostras y otros moluscos, están equipados para extraer el carbonato cálcico disuelto del agua de mar para formar conchas protectoras mediante un proceso conocido como calcificación. A medida que el dióxido de carbono generado por el ser humano sigue disolviéndose en el océano, la cantidad de carbonato cálcico disponible para estos animales constructores de conchas disminuye. Cuando la cantidad de carbonato cálcico disuelto es especialmente baja, la situación empeora considerablemente para estas criaturas dependientes del caparazón; sus caparazones empiezan a disolverse. En pocas palabras, el océano se ve tan desprovisto de carbonato cálcico que se ve obligado a recuperar una parte.
Uno de los calcificadores marinos más estudiados es el pterópodo, un pariente nadador del caracol. En algunas partes del océano, las poblaciones de pterópodos pueden alcanzar más de 1.000 individuos en un solo metro cuadrado. Estos animales viven en todo el océano, donde desempeñan un importante papel en el ecosistema como fuente de alimento para animales más grandes. Sin embargo, los pterópodos tienen conchas protectoras amenazadas por el efecto disolvente de la acidificación del océano. El aragonito, la forma de carbonato de calcio que utilizan los pterópodos para formar sus caparazones, es aproximadamente un 50% más soluble, o disoluble, que otras formas de carbonato de calcio, lo que hace que los pterópodos sean especialmente susceptibles a la acidificación del océano.
Algunos moluscos están equipados con medios para aferrarse a sus conchas frente a la atracción disolvente de un océano acidificado. Por ejemplo, se ha demostrado que los animales parecidos a las almejas, conocidos como braquiópodos, compensan el efecto disolvente del océano creando conchas más gruesas. Otros animales constructores de conchas, como el bígaro común y el mejillón azul, pueden ajustar el tipo de carbonato cálcico que utilizan para formar sus conchas para preferir una forma menos soluble y más rígida. Para los muchos animales marinos que no pueden compensarlo, se espera que la acidificación de los océanos conduzca a conchas más finas y débiles.
Desgraciadamente, incluso estas estrategias de compensación tienen un coste para los animales que las tienen. Para luchar contra el efecto disolvente del océano mientras se aferran a un suministro limitado de bloques de construcción de carbonato cálcico, estos animales deben dedicar más energía a la construcción de conchas para sobrevivir. Como se utiliza más energía para la defensa, queda menos para que estos animales realicen otras tareas esenciales, como comer y reproducirse. Aunque sigue habiendo mucha incertidumbre en torno al efecto final que tendrá la acidificación de los océanos en los moluscos, está claro que los impactos serán devastadores.
Cangrejos
Aunque los cangrejos también utilizan el carbonato cálcico para construir sus caparazones, los efectos de la acidificación del océano sobre las branquias de los cangrejos pueden ser los más importantes para este animal. Las branquias de los cangrejos cumplen una serie de funciones para el animal, incluida la excreción del dióxido de carbono que se produce al respirar. A medida que el agua de mar circundante se llena de exceso de dióxido de carbono procedente de la atmósfera, a los cangrejos les resulta más difícil añadir su dióxido de carbono a la mezcla. En su lugar, los cangrejos acumulan dióxido de carbono en su hemolinfa, la versión cangrejera de la sangre, que en cambio cambia la acidez dentro del cangrejo. Se espera que los cangrejos más aptos para regular la química interna de su cuerpo sean los que mejor se comporten cuando los océanos se vuelvan más ácidos.
Arrecifes de coral
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Los corales pétreos, como los conocidos por crear magníficos arrecifes, también dependen del carbonato cálcico para construir su esqueleto. Cuando un coral se blanquea, es el esqueleto de carbonato cálcico de color blanco crudo del animal el que aparece en ausencia de los vibrantes colores del coral. Las estructuras tridimensionales en forma de piedra que construyen los corales crean un hábitat para muchos animales marinos. Aunque los arrecifes de coral abarcan menos del 0,1% del fondo oceánico, al menos el 25% de todas las especies marinas conocidas utilizan los arrecifes de coral como hábitat. Los arrecifes de coral son también una fuente vital de alimento para los animales marinos y los seres humanos. Se calcula que más de mil millones de personas dependen de los arrecifes de coral para alimentarse.
Dada la importancia de los arrecifes de coral, el efecto de la acidificación de los océanos en estos ecosistemas únicos es especialmente relevante. De momento, las perspectivas no parecen buenas. La acidificación de los océanos ya está reduciendo las tasas de crecimiento de los corales. Cuando se combina con el calentamiento del agua del mar, se cree que la acidificación del océano exacerba los efectos perjudiciales de los eventos de blanqueamiento del coral, haciendo que mueran más corales por estos eventos. Afortunadamente, hay formas en las que los corales pueden adaptarse a la acidificación del océano. Por ejemplo, ciertos simbiontes de los corales -los diminutos trozos de algas que viven dentro de los corales- pueden ser más resistentes a los efectos de la acidificación del océano en los corales. En cuanto al propio coral, los científicos han encontrado potencial para que algunas especies de coral se adapten a sus entornos rápidamente cambiantes. No obstante, a medida que continúe el calentamiento y la acidificación de los océanos, es probable que la diversidad y la abundancia de los corales disminuyan gravemente.
Peces
Los peces no producen caparazones, pero tienen huesos del oído especializados que necesitan carbonato cálcico para formarse. Al igual que los anillos de los árboles, los huesos del oído de los peces, u otolitos, acumulan bandas de carbonato cálcico que los científicos pueden utilizar para determinar la edad de un pez. Más allá de su utilidad para los científicos, los otolitos también tienen un papel importante en la capacidad de los peces para detectar el sonido y orientar su cuerpo adecuadamente.
Al igual que las conchas, se espera que la formación de otolitos se vea afectada por la acidificación del océano. En experimentos en los que se simulan las futuras condiciones de acidificación del océano, se ha demostrado que los peces tienen mermadas sus capacidades auditivas, su capacidad de aprendizaje y una función sensorial alterada debido a los efectos de la acidificación del océano en los otolitos de los peces. En condiciones de acidificación de los océanos, los peces también muestran una mayor audacia y respuestas diferentes contra los depredadores en comparación con su comportamiento en ausencia de acidificación de los océanos. Los científicos temen que los cambios de comportamiento de los peces relacionados con la acidificación de los océanos sean una señal de problemas para comunidades enteras de vida marina, con importantes implicaciones para el futuro de los productos del mar.
Algas marinas
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A diferencia de los animales, las algas marinas pueden obtener algunos beneficios en un océano que se está acidificando. Al igual que las plantas, las algas marinas realizan la fotosíntesis para generar azúcares. El dióxido de carbono disuelto, impulsor de la acidificación del océano, es absorbido por las algas durante la fotosíntesis. Por esta razón, una abundancia de dióxido de carbono disuelto puede ser una buena noticia para las algas marinas, con la clara excepción de las que utilizan explícitamente el carbonato cálcico como soporte estructural. Sin embargo, incluso las algas no calcificantes presentan tasas de crecimiento reducidas en condiciones de acidificación oceánica futuras simuladas.
Algunas investigaciones sugieren incluso que las zonas con abundancia de algas, como los bosques de algas, podrían ayudar a reducir los efectos de la acidificación de los océanos en su entorno inmediato debido a la eliminación fotosintética de dióxido de carbono por parte de las algas. Sin embargo, cuando la acidificación del océano se combina con otros fenómenos, como la contaminación y la falta de oxígeno, los beneficios potenciales de la acidificación del océano para las algas pueden perderse o incluso invertirse.
Para las algas marinas que utilizan el carbonato cálcico para crear estructuras protectoras, los efectos de la acidificación del océano se asemejan más a los de los animales calcificadores. Los cocolitóforos, una especie de algas microscópicas que abunda en todo el mundo, utilizan el carbonato cálcico para formar placas protectoras conocidas como cocolitos. Durante las floraciones estacionales, los cocolitóforos pueden alcanzar altas densidades. Estas floraciones no tóxicas son rápidamente destruidas por los virus, que utilizan las algas unicelulares para generar más virus. Lo que queda son las placas de carbonato cálcico de los cocolitóforos, que a menudo se hunden en el fondo del océano. A través de la vida y la muerte del cocolitóforo, el carbono contenido en las placas del alga se transporta a las profundidades del océano, donde se elimina del ciclo del carbono, o se secuestra. La acidificación de los océanos tiene el potencial de infligir graves daños a los cocolitóforos del mundo, destruyendo un componente clave de la alimentación de los océanos y una vía natural para el secuestro de carbono en el fondo marino.
¿Cómo podemos limitar la acidificación de los océanos?
Eliminando la causa de la rápida acidificación actual del océano y apoyando los refugios biológicos que amortiguan los efectos de la acidificación del océano, se pueden evitar las consecuencias potencialmente nefastas de la acidificación del océano.
Emisiones de carbono
Con el paso del tiempo, aproximadamente el 30% del dióxido de carbono liberado en la atmósfera de la Tierra ha acabado disolviéndose en el océano. Hoy en día, los océanos todavía se están poniendo al día para absorber su parte del dióxido de carbono que ya está en la atmósfera, aunque el ritmo de absorción oceánica está aumentando. Debido a este retraso, es probable que sea inevitable una cierta acidificación de los océanos, incluso si los seres humanos detienen todas las emisiones inmediatamente, a menos que se elimine el dióxido de carbono de la atmósfera directamente. No obstante, reducir – o incluso invertir – las emisiones de dióxido de carbono sigue siendo la mejor manera de limitar la acidificación de los océanos.
Algas
Los bosques de algas pueden reducir los efectos de la acidificación de los océanos a nivel local mediante la fotosíntesis. Sin embargo, un estudio de 2016 descubrió que más del 30% de las ecorregiones que observaron habían experimentado una disminución de los bosques de algas en los últimos 50 años. En la costa oeste de Norteamérica, el declive se ha debido en gran medida a los desequilibrios en la dinámica de depredadores y presas, que han permitido que los erizos comedores de algas tomen el control. En la actualidad, se están llevando a cabo muchas iniciativas para recuperar los bosques de algas y crear más zonas protegidas de los efectos de la acidificación del océano.
Fugas de metano
Aunque se forman de forma natural, las filtraciones de metano tienen el potencial de agravar la acidificación de los océanos. En las condiciones actuales, el metano almacenado en las profundidades del océano permanece a una presión suficientemente alta y a temperaturas frías como para mantenerlo a salvo. Sin embargo, a medida que aumenta la temperatura del océano, las reservas de metano en las profundidades corren el riesgo de liberarse. Si los microbios marinos acceden a este metano, lo convertirán en dióxido de carbono, reforzando el efecto de la acidificación del océano.
Dado el potencial del metano para potenciar la acidificación de los océanos, las medidas para reducir la liberación de otros gases de efecto invernadero que calientan el planeta, además del dióxido de carbono, limitarán el impacto de la acidificación de los océanos en el futuro. Del mismo modo, la radiación solar hace que el planeta y sus océanos corran el riesgo de calentarse, por lo que los métodos para reducir la radiación solar pueden limitar los efectos de la acidificación de los océanos.
Contaminación
En los entornos costeros, la contaminación magnifica los efectos de la acidificación del océano en los arrecifes de coral. La contaminación añade nutrientes a entornos de arrecifes normalmente pobres en nutrientes, lo que da a las algas una ventaja competitiva sobre los corales. La contaminación también altera el microbioma del coral, lo que lo hace más susceptible a las enfermedades. Aunque el calentamiento de las temperaturas y la acidificación de los océanos son más perjudiciales para los corales que la contaminación, eliminar otros factores de estrés de los arrecifes de coral puede mejorar la probabilidad de que estos ecosistemas se adapten para sobrevivir. Otros contaminantes oceánicos, como los aceites y los metales pesados, hacen que los animales aumenten su ritmo de respiración, un indicador del uso de energía. Dado que los animales calcificadores deben aplicar energía adicional para construir sus caparazones más rápido de lo que se disuelven, la energía necesaria para combatir simultáneamente la contaminación del océano hace que sea aún más difícil para los animales constructores de caparazones mantener el ritmo.
La sobrepesca
Para los arrecifes de coral en particular, la sobrepesca es otro factor de estrés para su existencia. Cuando se eliminan demasiados peces herbívoros de los ecosistemas de los arrecifes de coral, las algas que los asfixian pueden apoderarse más fácilmente de un arrecife, matando a los corales. Al igual que con la contaminación, reducir o eliminar la sobrepesca aumenta la resistencia de los arrecifes de coral a los efectos de la acidificación de los océanos. Además de los arrecifes de coral, otros ecosistemas costeros son más susceptibles a la acidificación del océano cuando se ven afectados simultáneamente por la sobrepesca. En los entornos rocosos intermareales, la sobrepesca puede provocar una sobreabundancia de erizos de mar, que crean zonas estériles donde antes había algas calcificadoras. La sobrepesca también provoca el agotamiento de las especies de algas no calcificantes, como los bosques de algas, dañando los lugares donde los efectos de la acidificación del océano se ven amortiguados por la absorción fotosintética del carbono disuelto.
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