- El pH de la superficie oceánica ha disminuido 0.1 unidades desde la época preindustrial —un aumento del 26% en la acidez— impulsado por la absorción de CO₂ antropogénico.
- La saturación de aragonita (Ωarag) es la métrica clave para la salud de los arrecifes de coral; ha disminuido de ~3.5 a ~2.8 en las aguas superficiales tropicales y se proyecta que caiga por debajo de 2.0 en escenarios de altas emisiones.
- El IPCC AR6 proyecta una disminución adicional de 0.2 a 0.4 unidades de pH para 2100, lo que provocaría condiciones desfavorables para la acreción de arrecifes en la mayor parte de los trópicos.
Cada año, los océanos del mundo absorben aproximadamente entre el 25% y el 30% de las emisiones humanas de dióxido de carbono, alrededor de 10 mil millones de toneladas de CO₂ anualmente. Este servicio modera el calentamiento atmosférico, pero tiene un coste químico. A medida que el CO₂ se disuelve en el agua de mar, forma ácido carbónico (H₂CO₃), que se disocia para liberar iones de hidrógeno que reducen el pH del agua de mar [1]. Desde la época preindustrial, el pH promedio de la superficie oceánica ha disminuido de aproximadamente 8.2 a 8.1; un cambio que parece pequeño hasta que recuerdas que el pH es logarítmico: esto representa un aumento del 26% en la concentración de iones de hidrógeno [2]. Los océanos no se están volviendo ácidos en el sentido absoluto, pero se están volviendo mediblemente menos alcalinos, con consecuencias para cada organismo que construye una concha, esqueleto o placa a partir de carbonato de calcio. Para los buceadores, las implicaciones están grabadas en los arrecifes donde bucean. La aragonita, la forma de carbonato de calcio utilizada por los corales constructores de arrecifes, se está disolviendo más rápido de lo que puede ser reemplazada en muchas regiones tropicales [1]. Hoegh-Guldberg et al. [3] advirtieron ya en 2007 que con concentraciones atmosféricas de CO₂ superiores a 450-500 ppm —concentraciones que ahora se proyecta que se superarán en décadas— la erosión de los arrecifes superará la acreción en la mayoría de los sistemas de arrecifes tropicales del mundo. El Sexto Informe de Evaluación del IPCC confirmó estas trayectorias [5], elevando la acidificación del océano junto con el blanqueamiento térmico como un factor conjunto de la inminente crisis de los arrecifes. Este artículo examina la química, los calcificadores amenazados y lo que los buceadores pueden observar y hacer.
La Química Bajo la Superficie
CO₂, Ácido Carbónico y la Disminución del pH
Cuando el CO₂ atmosférico se disuelve en el agua de mar, reacciona con las moléculas de agua para formar ácido carbónico (H₂CO₃). El ácido carbónico se disocia rápidamente en bicarbonato (HCO₃⁻) e iones de hidrógeno (H⁺), y luego en carbonato (CO₃²⁻) e iones H⁺ adicionales. El efecto neto del CO₂ elevado en la atmósfera es doble: la concentración de iones de hidrógeno aumenta (disminuyendo el pH) y la concentración de iones de carbonato disminuye. Feely et al. [1] mapearon este proceso globalmente utilizando datos de encuestas oceánicas del Experimento de Circulación Oceánica Mundial y encontraron que el horizonte de saturación de aragonita, la profundidad por debajo de la cual el agua de mar es corrosiva para la aragonita, ha disminuido mediblemente tanto en el Atlántico como en el Pacífico desde los tiempos preindustriales.
Saturación de Aragonita: La Métrica Clave para Buzos de Arrecifes
El estado de saturación de aragonita (Ωarag) se define como la relación del producto iónico [Ca²⁺][CO₃²⁻] en el agua de mar con el producto de solubilidad de la aragonita. Cuando Ωarag > 1, el agua de mar está sobresaturada y los corales pueden construir esqueletos. Cuando Ωarag < 1, la aragonita se disuelve espontáneamente. Las aguas superficiales tropicales preindustriales tenían valores de Ωarag de aproximadamente 3.5; los valores actuales promedian alrededor de 2.8 en las regiones de arrecifes tropicales y están disminuyendo en aproximadamente 0.1–0.2 unidades por década bajo las trayectorias de emisiones actuales [2]. Ricke et al. [4] modelaron los futuros estados de saturación de aragonita utilizando proyecciones de modelos del sistema terrestre y encontraron que bajo el RCP8.5, la mayoría de las ubicaciones de arrecifes de coral experimentarán Ωarag < 2 antes de mediados de siglo, un umbral en el que las tasas de calcificación en muchas especies de coral disminuyen precipitadamente.
Calcificadores en el Punto de Mira
Corales Constructores de Arrecifes
Los corales hermatípicos (zooxantelados) son los arquitectos de los arrecifes tropicales, y se encuentran entre los calcificadores marinos más sensibles al pH. Estudios de laboratorio y mesocosmos han demostrado consistentemente que las tasas de calcificación coralina disminuyen entre un 10% y un 40% por cada disminución de 0.1 unidades de pH, dependiendo de la especie y el historial térmico. Hoegh-Guldberg et al. [3] sintetizaron múltiples líneas de evidencia para concluir que con concentraciones atmosféricas de CO₂ superiores a 500 ppm, las tasas de erosión de los arrecifes superarían la acreción en la mayor parte de los trópicos, transformando fundamentalmente los arrecifes de productores netos de carbonato de calcio a perdedores netos. Para los buceadores, esto se manifiesta como arrecifes con menor complejidad topográfica, menos estructuras sobresalientes y menor cobertura coralina, una degradación de las características arquitectónicas que hacen que el buceo en arrecifes sea visualmente extraordinario.
Equinodermos, Moluscos y Pterópodos
La acidificación del océano afecta mucho más que a los corales. Los erizos de mar (herbívoro clave del arrecife que controla el crecimiento excesivo de algas) muestran deformidades esqueléticas y una respuesta de enderezamiento reducida a valores de pH proyectados dentro de décadas. Los pterópodos —caracoles marinos de nado libre a menudo llamados mariposas marinas, que forman densos enjambres consumidos por salmones, arenques, ballenas y aves marinas— muestran disolución de la concha a valores de pH ya observados estacionalmente en partes del Océano Austral y en zonas de afloramiento frente a la costa del Pacífico de los EE. UU. [2]. Orr et al. [2] proyectaron que las aguas superficiales del Océano Austral podrían volverse subsaturadas de aragonita para 2050 bajo el escenario de emisiones habituales, amenazando directamente las poblaciones de pterópodos que sustentan las redes alimentarias polares y subpolares. Para los buceadores en destinos de aguas templadas y frías, esto predice redes alimentarias reestructuradas: menos especies de nivel intermedio que atraen a la megafauna pelágica.
Corales de Aguas Frías y Profundidades Marinas
Los corales de aguas frías forman espectaculares estructuras de arrecifes tridimensionales a profundidades de 200 a 2,000 m, proporcionando un hábitat esencial para una diversidad desproporcionada de especies de aguas profundas. Debido a que el agua fría contiene más CO₂, los hábitats de corales de aguas frías se están acidificando más rápido que sus contrapartes tropicales. Orr et al. [2] mostraron que las aguas corrosivas para la aragonita ya están presentes en los rangos de profundidad de muchos arrecifes de Lophelia pertusa en el Atlántico Norte, y que para mediados de siglo estas aguas subsaturadas se elevarán a las zonas de profundidad donde actualmente prosperan las estructuras de corales de aguas frías. Sweetman et al. [6] calcularon que hasta el 70% de los hábitats de corales de aguas frías profundas a nivel mundial podrían estar expuestos a condiciones corrosivas para 2100 bajo escenarios de altas emisiones.
Si el CO₂ atmosférico se estabiliza en 500 ppm, los arrecifes de coral estarán en una posición marginal; a 600 ppm, las condiciones serán letales para la mayoría de los corales constructores de arrecifes.— Hoegh-Guldberg et al., Science, 2007 [3]
IPCC AR6: Las Proyecciones Que los Buzos No Pueden Ignorar
El Grupo de Trabajo I del Sexto Informe de Evaluación del IPCC (2021) sintetizó las proyecciones de 18 modelos del sistema terrestre CMIP6 [5]. Bajo el escenario intermedio SSP2-4.5, se proyecta que el pH de la superficie oceánica disminuirá aproximadamente 0.2 unidades para 2100, alcanzando valores vistos por última vez en el Plioceno, hace unos 3 millones de años. Bajo la trayectoria de altas emisiones SSP5-8.5, se proyectan disminuciones de pH de 0.3-0.4 unidades, condiciones oceánicas sin análogo en la historia de la evolución de los corales constructores de arrecifes modernos. Kwiatkowski et al. [7] demostraron utilizando modelos CMIP6 que el pH tropical superficial disminuirá por debajo de 7.95 bajo SSP5-8.5, un nivel en el que la mayoría de los sistemas de arrecifes tropicales dejarán de tener calcificación neta. Es de vital importancia que estas proyecciones no tienen en cuenta la interacción sinérgica con el calentamiento oceánico: el blanqueamiento térmico y la acidificación actúan simultáneamente sobre los mismos organismos, y su efecto combinado es más dañino que cualquiera de los factores de estrés por separado [3].
Ganadores y Perdedores Biológicos Bajo la Acidificación
- Perdedores — constructores de aragonita: Corales Acropora, Porites, Orbicella; pterópodos; erizos de mar; larvas de bivalvos; peces juveniles con interrupción del otolito (piedra del oído).
- Perdedores — constructores de calcita (modestamente afectados): Algas coralinas, briozoos incrustantes — aún afectados pero más resistentes que los constructores de aragonita.
- Ganadores aparentes — no calcificadores: Algunas macroalgas carnosas y cianobacterias pueden expandirse a medida que disminuye la cobertura coralina, acelerando los cambios de fase a arrecifes dominados por algas.
- Dependiente del contexto: Algunas especies de peces muestran alteraciones de comportamiento (reducción de la evitación de depredadores, cambios olfativos) a concentraciones elevadas de CO₂ proyectadas para finales de siglo.
Lo Que Observan los Buzos: El Colapso Lento del Arrecife
La acidificación del océano no produce el espectacular espectáculo nocturno de blanqueamiento masivo. Su firma es más sutil y acumulativa: complejidad estructural reducida a medida que la estructura de carbonato se disuelve más rápido de lo que se repone; campos de escombros donde alguna vez se alzaron macizos bombies de coral; lagunas de reclutamiento donde las larvas de coral no logran asentarse o sufren disolución post-asentamiento antes de crecer lo suficiente como para contribuir a la estructura. Los buceadores con décadas de experiencia en los mismos arrecifes a menudo informan estos cambios visceralmente: el descenso gradual de la cresta del arrecife, la pérdida de las estructuras sobresalientes que alguna vez protegieron a tiburones y meros, la invasión de algas de césped en áreas de sustrato desnudo. Hughes et al. [8] documentaron un declive pantropical en la cobertura coralina de aproximadamente el 50% en los últimos 50 años, con la acidificación y el blanqueamiento térmico actuando como conspiradores.
Monitoreo de la Acidificación: Herramientas para la Comunidad de Buzos
La Red Global de Observación de la Acidificación del Océano (GOA-ON) mantiene una red global de sensores de pH y pCO₂. El Programa de Acidificación Oceánica de la NOAA publica datos anuales accesibles al público. Varios programas de ciencia ciudadana, incluidos CoralWatch y Reef Life Survey, permiten a los buceadores contribuir con datos de blanqueamiento y cobertura coralina que complementan el monitoreo remoto. Si bien los buceadores no pueden medir directamente el pH en una inmersión, los protocolos de monitoreo de la Iniciativa del Triángulo de Coral y el Programa Nacional de Monitoreo de Arrecifes de Coral de la NOAA incluyen mediciones de la química del carbonato en estaciones centinela en destinos clave de buceo.
Referencias
- [1] Feely, R.A., Sabine, C.L., Lee, K. et al. (2004). Impacto del CO₂ antropogénico en el sistema de CaCO₃ en los océanos. Science. doi:10.1126/science.1097329
- [2] Orr, J.C., Fabry, V.J., Aumont, O. et al. (2005). Acidificación antropogénica de los océanos durante el siglo XXI y su impacto en los organismos calcificadores. Nature. doi:10.1038/nature04095
- [3] Hoegh-Guldberg, O., Mumby, P.J., Hooten, A.J. et al. (2007). Arrecifes de coral bajo un rápido cambio climático y acidificación oceánica. Science. doi:10.1126/science.1152509
- [4] Ricke, K.L., Orr, J.C., Schneider, K., Caldeira, K. (2013). Riesgos para los arrecifes de coral por los cambios en la química del carbonato oceánico en las recientes proyecciones del modelo del sistema terrestre. Environmental Research Letters. doi:10.1088/1748-9326/8/3/034003
- [5] IPCC (2021). Cambio Climático 2021: Las Bases de la Ciencia Física. Contribución del Grupo de Trabajo I al Sexto Informe de Evaluación del IPCC. Cambridge University Press.
- [6] Sweetman, A.K., Thurber, A.R., Smith, C.R. et al. (2017). Grandes impactos del cambio climático en los ecosistemas bentónicos de aguas profundas. Elementa: Science of the Anthropocene. doi:10.1525/elementa.203
- [7] Kwiatkowski, L., Torres, O., Bopp, L. et al. (2020). Calentamiento oceánico, acidificación, desoxigenación y disminución de nutrientes y producción primaria en el océano superior del siglo XXI a partir de las proyecciones del modelo CMIP6. Biogeosciences. doi:10.5194/bg-17-3439-2020
- [8] Hughes, T.P., Kerry, J.T., Álvarez-Noriega, M. et al. (2017). Calentamiento global y blanqueamiento masivo recurrente de los corales. Nature. doi:10.1038/nature21707