Impactos de la acidificación de los océanos sobre la fauna marina y los procesos del ecosistema Irene Gallardo Sagué Sandra Navarro Rojas Índice 1. Introducción 2. Sistema Carbono – Carbonato 3. Efectos y respuestas biológicas a la acidificación 4. Conclusiones 5. Observaciones a tener en cuenta 6. BibliograJa Introducción La composición de la atmósfera y las concentraciones de CO2: Composición de la atmósfera: 1. Nitrógeno 78,1% 2. Oxigeno 20,94% 3. Argón 0,93% 4. CO2: variable, pero alrededor de 0,035% 5. Vapor de agua y neón 0,00182% 6. Hielo 0,000524% 7. Kriptón 0,000114% 8. Hidrogeno 0,00005% 9. Ozono 0,00116% 10. Otros como metano y CFC [CO2] Temperatura Introducción ¿Qué efecto Iene el incremento de CO2 en el océano? • La combus\ón de los combus\bles fósiles, el cambio de los usos del suelo y la desforestación, son los factores antropogénicos que han contribuido al incrementado del CO2 en la atmosfera. Este incremento, en los úl\mos 250 años, representa aproximadamente el 40%. Hemos pasado de unos 280 ppm CO2 del periodo Pre‐industrial a unos 380 ppm CO2. • El aumento de CO2 antropogénico de la atmósfera es atenuado por la absorción oceánica. Sistema Carbono ‐ Carbonato Sistema Carbono ‐ Carbonato: Aumento de HCO3‐ y H‐ Disminución de CO32‐ Por lo tanto tenemos un incremento de DIC y la acidificación del medio The Royal Society, (2005) Sistema Carbono ‐ Carbonato El pH en la superficie hasta ahora ha aumentado 0,1 unidades, que equivale a un incremento del 30% de protones. Según el estudio de Caldeira & Wickeh (2003) se es\ma que el pH podría incrementar unas 0,7 unidades des del 1750 hasta el año 3000 El cambio de pH variará las [DIC] Caldeira & Wickeh, (2003) Sistema Carbono ‐ Carbonato Previsiones futuras: Aumenta Disminuye Wolf‐Gladrow et al., (1999) Sistema Carbono ‐ Carbonato Serie temporal del Océano de Hawaii: Takahashi et al., (1980) Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación ¿Cómo afecta la acidificación en el proceso de Cocolitofórido Equinodermo calcificación de los organismos? Los organismos marinos pueden tener diferentes respuestas en función al incremento de CO2 disuelto en el agua Corales Foraminífero Moluscos Ptreópodo Crustáceo Doney et al., (2009) Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación La formación del esqueleto de carbonato cálcico de un cocolitofórido: Ca 2+ Brownlee et al. Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Estabilidad y disolución de CaCO3 : Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación La Profundidad de Compensación de CaCO3 (PCC): CaCO3 se acumula PCC PCC CaCO3 se disuelve Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Los factores ambientales que contribuyen a la precipitación o disolución CaCO3 : Disuelve CaCO3 Precipita CaCO3 Temperatura Bajas Altas pH Ácido Básico Presión Alta Baja CO2 Alta concentración Baja concentración Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación El pterópodo Cuvierina columnella \ene una concha de aragonita CaracterísIcas de la Aragonita: ‐ Más soluble ‐ Menos estable ‐ Menos abundante El erizo de mar Echinus esculentus \ene un caparazón hecho de calcita CaracterísIcas de la Calcita: ‐ Menos soluble ‐ Más estable ‐ Más abundante Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Evolución de la aragonita y de la calcita en el Océano Pacífico des del periodo pre‐industrial hasta el día de hoy : Feely et al., (2004) Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Ejemplos de efectos y respuestas biológicas Emiliania huxleyi Gephyrocapsa oceanica Calcificación Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Emiliania huxleyi Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Disolución de la concha de un pterópodo en agua acidificada: Metodología: 1. Se expuso 48 horas a pterópodos vivos al nivel de infra‐saturación de aragonito que se prevé en el Océano Antár\co para el 2100. Guinohe et al., (2008) Degradación de la concha Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Metodología: 1. Introdujeron los pterópdo en una disolucion acuosa de agua de mar insaturada por aragonita durante 48 horas. Orr et al. 2006 Resultados: a) Concha completa de Clio pyramidata b) Fosas de disolución y exposición de las barras de aragonita; la capa prismá\ca c) Desgasto hacia atrás, aumento de superficie en la que se produce la disolución d) Región de abertura, que revela la disolución avanzada y e) C. pyramidata no expuestos a condiciones insaturadas. Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Metodología: 1. Se cogieron 30 fragmentos de coral de cinco colonias de corales esclerac\nios del Mediterráneo. 2. Se some\eron a valores de pH de 7,3 a 7,6 y 8,0 a 8,3 durante 12 meses. Los corales se mantuvieron en una cubierta de flujo a temperatura ambiente del Mediterráneo (17 ° a 30 °C ) y un fotoperíodo (250 fotones νmol m‐2 s‐1) Fine et al., (2007) Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Equinodermos: Moluscos: ofiura Especies, como mejillones, ostras, estrellas marinas, ofiuras y crustáceos, mostraron un menor índice de calcificación durante la fase larval en condiciones de incremento de dióxido de carbono. Frederic et al., (2007) Harrould‐Kolieb et al., (2009) Efectos y Respuestas biológicas a la acidificación Efectos fisiológicos en la vida marina • Efectos en la capacidad reproduc\va • Efectos en procesos respiratorios • Efectos de conducta Efectos en los ecosistemas • La fase larvaria y juvenil produciría grandes impactos en las poblaciones y en la estructura del ecosistema. • Hay especies que pueden verse afectadas de forma crónica, y las especies que no estén afectadas directamente a nivel biológico o fisiológico podrían sufrir los efectos nega\vos debido a los cambios en la cadena alimen\cia y en la estructura del ecosistema. Conclusiones 1. Con la acidificación de los océanos: disminuye el pH, aumenta la concentración del carbono inorgánico disuelto (CID) y disminuye el estado de saturación del carbonato de calcio (CaCO3) en las aguas superficiales. 2. Aunque se conozcan los procesos químicos que hacen que los océanos sean cada vez más ácidos, nos queda mucho por conocer acerca de los numerosos efectos de la acidificación en la vida marina. 3. Puede que un aumento de la acidez no elimine aquellos organismos que no sean capaces de crear estructuras calcáreas, pero su adaptabilidad y capacidad de supervivencia podría verse afectada. Su tasa de crecimiento podría disminuir, así como su capacidad reproduc\va, las funciones de su sistema respiratorio y nervioso podrían alterarse y finalmente ser más suscep\bles a los depredadores y las enfermedades, lo cual podría tener un efecto dominó en las cadenas alimen\cias y en los propios ecosistemas. Conclusiones 4. Los procesos de acidificación podrían transformar de forma defini\va los océanos, mermando su diversidad y su produc\vidad, por lo que la vida y el sustento de aquellos que dependen del mar podrían ser más incierto. Observaciones a tener en cuenta del presente trabajo 1. Las predicciones de los efectos y respuestas del diseño del pH marino son a par\r de experimentos en el laboratorio. 2. El proceso de acidificación no afecta únicamente el pH, sino que es un problema donde interfieren muchos factores como: ‐ La concentración de O2 ‐ El incremento de la temperatura como a consecuencia de una mayor concentración de CO2 en el agua. (Columna de agua más estra\ficada, reducción de la capa de mezcla, medios más oligotróficos) 3. El conjunto de todas las modificaciones Jsico‐químicas que engloba la acidificación del océano, las especies a parte del pH podrían estar expuestas a un mayor numero de efectos. Bibliograca • Takahashi T, Broecker WS, Bainbridge AE, Weiss RF. 1980. Carbonate chemistry of the Atlan\c, Pacific, and Indian Oceans: The results of the GEOSECS expedi\ons, 1973–1978 Na\onal Science Founda\on. Washington D.C. • Feely RA, Sabine CL, Lee K, Berelson W, Kleypas J, et al. 2004. Impact of anthropogenic CO2 on the CaCO3 system in the oceans. Science 305:362–66 • Fine M, Tchernov D. 2007. Sclerac\nian coral species survive and recover from decalcifica\on. Science 315:1811 • Wolf‐Gladrow DA, Riebesell U, Burkhardt S, Bijma J (1999) Direct effects of CO2 concentra\on on growth and isotopic composi\on of marine plankton. Tellus B Chem Phys Meterol 51:461– 476 • Gazeau, Frederic et al. (2007) Impact of Elevated Carbon Dioxide on Shellfish Acidifica\on, Geophysical Research Lehers, Vol. 34 • Scoh C. Doney, Victoria J. Fabry, Richard A. Feely, and Joan A. Kleypas (2009). Ocean Acidifica\on: The Other CO2 Problem, Annu. Rev. Mar. Sci. 2009. 1:169–92 Bibliograca • Colin Brownlee, Alison R Taylor. Algal Calcifica\on and Silifica\on • Caldeira, K. & M. Wickeh (2003) Antropogenic carbon and ocean pH.Nature 125:365. • Orr, J…. (2005) Anthropogenic ocean acidifica\on over the twenty‐first century and its impact on calcifying organisms.Nature 437:681‐686 • The Royal Society (2005). Ocean acidifica\on due to increasing atmospheric carbon dioxide. ISBN 0 85403 617 2. • Guinohe, John M. and Victoria J. Fabry (2008) Ocean Acidifica\on and Its Poten\al Effects on Marine Ecosystems, Annals of the New York. • M.D. Iglesias‐Rodriguez et al., Phytoplankton Calcifica\on in a High‐CO2 World, Science 320, 336 (2008). • Ellycia Harrould‐Kolieb, Jacqueline Savitz, (2009). La acidificación: ¿Cómo afecta el CO2 a los océanos? Gràcies per la vostra atenció “Sin una acción importante para reducir las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera, en el futuro no habrá espacio en los océanos para muchas de las especies y ecosistemas que hoy conocemos” The Royal Society