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El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) cuenta con 23 institutos/centros de investigación, propios o mixtos, en Andalucía. En este espacio de divulgación, las opiniones de los autores expresadas en este blog son de exclusiva responsabilidad de los mismos.

La medusa simbionte del Mediterráneo nos seguirá visitando en 2100

Bloom de 'Cotylorhiza tuberculata' en las costas del Mediterráneo

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En el laboratorio del grupo de investigación de Ecología y Gestión Costera del ICMAN-CSIC, tenemos varias especies de pólipos de medusa en cultivo. Durante los últimos años, una de mis tareas en el laboratorio ha sido cuidar de ellos. Estos pólipos vivían en pequeñas peceras bajo las condiciones adecuadas para su crecimiento de luz, temperatura y nutrientes. Los alimentaba varias veces a la semana, y observándolos bajo la lupa, veía como las poblaciones iban creciendo y estudiaba las diferentes formas de reproducción de cada especie. Sin embargo, la especie que más me inquietaba, y que, hasta hoy no deja de sorprenderme es Cotylorhiza tuberculata. 

La medusa huevo frito

Recuerdo la primera vez que vi un ejemplar adulto de C. tuberculata, fue al final del verano en La Manga del Mar Menor (Murcia). Como podréis deducir por su nombre común, desde la superficie parecían huevos fritos flotando. Cogí una de ellas con cuidado para observar sus colores y su extraña apariencia, ¡parecía estar viendo un extraterrestre! Le di la vuelta para mirar debajo de la umbrella y ahí estaban, las inseparables compañeras de Cotylorhiza, las microalgas zooxantelas, agrupadas en hileras de color verdoso en la parte más protegida de la medusa. Esta es una de las razones por la que esta especie de medusa me parece fascinante. 

Cotylorhiza mantiene una relación con las microalgas conocidas como zooxantelas, los famosos huéspedes de los corales. Estos microscópicos compañeros aportan a la medusa alimento extra que sintetizan a través de la fotosíntesis. A cambio, la medusa, además de ofrecerles cobijo a las zooxantelas en su interior para vivir protegidas de la depredación y la radiación solar, les aportar los nutrientes inorgánicos necesarios para realizar la fotosíntesis. Un mutualismo perfecto donde ambas partes salen beneficiadas. 

Blooms anuales

Cotylorhiza se observó por primera vez en el Mar Menor en 1995, tras el dragado de uno de los canales de navegación que comunicaban la laguna con el Mediterráneo. El intercambio de agua con el Mediterráneo modificó las características oceanográficas, la composición de sedimentos y la distribución de la biota de la laguna. De este modo, el Mar Menor se convirtió en el hábitat ideal para el desarrollo de estos organismos gelatinosos, que han completado su ciclo de vida en la laguna, de manera que cada verano, las medusas vuelve a colonizar el Mar Menor.

La presencia de millones de ejemplares de esta medusa en la laguna trajo consigo pérdidas económicas importantes asociadas sobre todo al turismo, la actividad económica principal de la zona. Durante los siguientes años, la Administración gastó ingentes cantidades de dinero público para retirar las medusas de sus playas usando barcos y redes para capturarlas. Con la llegada del invierno las medusas desaparecían, si embargo el proceso se repetía al verano siguiente. La parte invisible del ciclo de vida seguía su curso durante el invierno, y los pequeños pólipos volvían a liberar éfiras cada primavera.

¿Dónde se esconden las medusas durante el invierno?

A finales de verano, las medusas maduras se reproducen sexualmente generando huevos que son liberados al agua por la hembra. ¡Cada hembra puede liberar hasta 45.000 huevos al día! Estos huevos eclosionan dando lugar a pequeñas larvas que buscarán un lugar adecuado en el lecho marino al que adherirse. Una vez se han adherido al lecho marino, llevarán a cabo una metamorfosis y se transformarán en pólipos, la forma de vida secreta de las medusas. Durante el invierno, estos diminutos individuos (2 milímetros) son capaces de reproducirse asexualmente formando clones de sí mismos y dando lugar a poblaciones de millones de pólipos. Finalmente, al llegar la primavera, estos pólipos llevan a cabo el proceso conocido como estrobilación, mediante el cual liberan pequeñas medusas llamadas éfiras a la columna de agua. Así, se reanuda la vida pelágica (y visible) de la medusa que durará hasta finales de verano, cuando volverá a repetirse el proceso, ya que los pólipos permanecen en el lecho marino durante todo el año.

Por lo tanto, es lógico pensar que la capacidad de formar blooms de una especie de medusa viene dada por la supervivencia y el crecimiento de las fases más tempranas del desarrollo. 

¿Por qué es tan importante estudiar los pólipos?

Cuantas más larvas liberen las medusas más pólipos sobrevivirán, y cuanto mayor sea la reproducción de los pólipos más éfiras se generarán. La supervivencia de las éfiras determinará el tamaño de la población adulta que visitará las playas durante el verano. Por lo tanto, para solucionar el problema de las plagas de medusas, de nada sirve capturarlas con redes de pesca, ya que el verdadero control del tamaño de la población, depende más bien de los pólipos y su capacidad de liberarlas.

He pasado muchas horas en el laboratorio observando los pólipos de Cotylorhiza, son los más pequeños de nuestra colección de medusas, pero los más rápidos reproduciéndose. Un pólipo, además de generar las éfiras, también puede formar otro nuevo en un periodo de 3 a 5 días. Se reproducen por gemación, el pólipo progenitor genera una protuberancia en su cuerpo con forma de lágrima, que más tarde se desprenderá y dará lugar a un nuevo pólipo. Esta forma de reproducción resulta en un crecimiento exponencial de la población bajo condiciones óptimas. 

Los cultivos de Cotylorhiza siempre están en crecimiento. Pero, ¿hay algo que pueda afectar a la supervivencia de estos pequeños animales?

La amenaza del cambio climático

Pese a la degradación ecosistémica que sufre el Mar Menor y las evidencias de un mayor impacto del cambio climático sobre las zonas costeras del Mediterráneo, los blooms de Cotylorhiza siguen siendo un problema. Los científicos alertan sobre las consecuencias que tendrán el aumento de temperatura y la acidificación oceánica sobre los ecosistemas y los organismos marinos, en especial sobre aquellos que presentan esqueletos de carbonato cálcico. Pero, las medusas no tienen esqueleto, ¿Qué pasará con ellas si se cumplen las peores predicciones?

En el año 2013, los expertos del Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) elaboraron un informe en el que se predecían las condiciones climáticas esperadas para finales de siglo (2100). Si se continua con el sistema de producción y consumo actual, la temperatura del planeta aumentará entre 2 y 5 ºC, y el océano será un 150% más ácido. Bajo esas condiciones la supervivencia de muchas especies marinas se verá afectada negativamente, y aquellas más vulnerables a los efectos del cambio climático serán desplazadas por especies más generalistas y con una mayor tolerancia a los cambios, como las medusas.

Frente a esta problemática surgió el proyecto MED2CA, propuesto por las investigadoras del CSIC Laura Prieto y Emma Huertas, que unieron su experiencia en el estudio de las poblaciones de medusas y el estudio del cambio climático para crear un proyecto multidisciplinar que permitiera conocer la respuesta de las poblaciones de medusas del Mediterráneo frente al efecto interactivo del calentamiento global y la acidificación oceánica.

El experimento

Cuando las tres nos reunimos para planificar el diseño experimental, coincidimos en que queríamos imitar las condiciones futuras de la forma más realista posible. Hasta entonces, la mayoría de los estudios realizados en medusas sólo habían tenido en cuenta el efecto del aumento de la temperatura o de la acidificación oceánica por separado. Sin embargo, en el futuro estos dos cambios ocurrirán de forma sinérgica, lo más acertado era, por tanto, combinar temperatura y acidificación.

Decidimos que queríamos testar tres temperaturas: 18 ºC para el invierno actual, 24 ºC para el verano actual y el invierno futuro, y 30 ºC para el verano del futuro. Estas tres temperaturas de cultivo se combinaron con los niveles de CO2 actuales y las futuras predicciones del IPCC. 

Sinceramente, creíamos que la condición más extrema de cultivo, con 30 ºC y un 150% más de acidificación, era una locura. Pensábamos que pasados unos días nuestros pólipos morirían al someterlos a semejante cambio, acabándose así el experimento.

El experimento comenzó con las temperaturas invernales. Como era de esperar, los pólipos crecían exponencialmente y la acidificación del agua parecía no afectarles. Cuando indujimos el cambio de estación hacia el verano del futuro, la población no dejó de crecer. De los 15 pólipos iniciales que había en cada pecera al inicio del experimento, llegué a contar hasta 600 individuos después de 50 días de experimento. Los pólipos de Cotylorhiza se reproducían al mismo ritmo en las condiciones actuales que bajo el escenario de cambio climático más pesimista.

Además, la cantidad de zooxantelas dentro de los pólipos se mantuvo casi constante a lo largo del experimento, lo que demuestra también la resistencia de estas compañeras fotosintéticas. 

Sin embargo, tras 20 días expuestos a las condiciones del peor escenario de cambio climático, los pólipos comenzaron a presentar dificultades para llevar a cabo el proceso de estrobilación (el momento de liberar a las éfiras). Muchos de ellos se quedaron a medio camino, comenzaban el proceso, pero no liberaban la nueva medusa. Otros pólipos conseguían liberar las éfiras, pero las medusitas no estaban bien formadas y tenían dificultades para nadar correctamente. Además, las recién nacidas presentaban muy pocas zooxantellas en su interior, indicando problemas durante el proceso de formación de las mismas.

Entonces, ¿cuál es el futuro de las poblaciones de Cotylorhiza?

Aunque los pólipos de nuestra medusa sobrevivirán al peor escenario de cambio climático propuesto para finales de siglo en el Mar Mediterráneo, su capacidad para formar nuevas éfiras sanas se verá afectada. Estas medusas recién nacidas serán más vulnerables a las condiciones futuras, comprometiendo su supervivencia. Por lo tanto, a pesar de la resistencia a los cambios evidenciada por esta especie, la dinámica de la población podría cambiar en el futuro.

Sin embargo, no podemos obviar que en nuestro experimento de laboratorio se han imitado las condiciones de cambio futuras, que sucederán en un periodo de 80 años, en dos meses. Por lo que la gran capacidad para tolerar cambios de los pólipos de Cotylorhiza, probablemente permitirán una aclimatación gradual a estas condiciones extremas. Además, esta capacidad de adaptación a la acidificación también podría verse mitigada por la presencia de las zooxantelas, que utilizan el CO2 en exceso como combustible para la fotosíntesis. 

El artículo publicado en PLOS ONE: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0254983

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