CORAL BLEACHINGEtiología 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?

Corales del Or. Scleractinia

Imágenes: en.wikipedia.org/ & reefguide.org

Octocorales

Bivalvos del gén. Tridacnia

Anémonas de marCorales del Or. Zoantharia

PHYLUM CNIDARIA, CLASE ANTHOZOA

OTROS

Esponjas

Fisiología del bleaching

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.

www.gbrmpa.gov.au

Douglas (2003)

Fisiología del bleaching

Douglas (2003)

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.

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

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

Acidificación

↑DIC ------ ↓pH y ↓[CO3-2 ]

Kleypas et al., 2006

Contexto general

• 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]

Infrasaturación Aragonito

y CalcitaCalcificación

AcidificaciónEfecto en Corales

IPCC 2007

- Estudio que presenta futuros escenarios para los arrecifes de coral cuyasconsecuencias tendrán un impacto directo en todo tipo de actividadantropogénica.

- 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.

Acidificación

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

Ejemplos en Corales

Acidificación

Hoegh-Guldberg et al., 2007

Se espera disminución de la calcificación en un 30% en respuesta a unaduplicación de la pCO2 atmosférica actual.

Kleypas et al., 2006

Ejemplos en Corales

Acidificación

Hoegh-Guldberg et al., 2007

Ejemplos en Corales

• 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

Acidificación

Consecuencias

•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

Enfermedades bacterianas

• Pocos artículos al respecto.

• Especie estudio: Stylophora pistillata.

• Muchas contradicciones en los estudios:

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.

Salinidad

Mundoarrecife.es

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

Hoegh-Guldberg&Smith (1989)

- 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.

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).

Temperatura

Tipo de radiación solar Longitud de onda Importancia

UVR (UltraViolet Radiation) 280-400 nm Daños en el DNA y procesos asociados.

PAR (PhotosyntheticallyActive Radiation)

400-700 nm Necesaria para que las algas realicen la fotosíntesis.

PAR

Radiación Solar

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

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

- 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.

Radiación Solar: UVR

Temperatura oceánica mensual e índice de estrés por PAR entre 1993-1998 (Dunne&Brown, 2001).

- 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.

• 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.

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

Radiación Solar: PAR

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

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).

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.

Nivel del mar

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

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

AILSA P. KERSWELL, ROSS J. JONES (2003). Effects of hypo-osmosis on the coral Stylophorapistillata: 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. 139–146GLEASON, D.F. & WELLINGTON G.M. (1993) Ultraviolet radiation and coral bleaching. Nature. 365: 836-838.

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Bibliografía

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Recursos de la redAustralian Goverment, Great Barrier Reef Marine Park Authority: www.gbrmpa.gov.au Florent’s Guide to the Tropical Reefs: reefguide.orgUniversity of Queensland: http://www.uq.edu.au/Wikipedia: http://en.wikipedia.org

Bibliografía

¡¡¡Muchas gracias!!!