Un nuevo estudio de la Universidad de Wisconsin-Madison tiene implicaciones para predecir la supervivencia de los arrecifes de coral y desarrollar estrategias de mitigación contra el debilitamiento de sus esqueletos óseos por la acidificación del océano.
Aunque los arrecifes de coral representan menos del uno por ciento del fondo del océano, estos ecosistemas se encuentran entre los más biodiversos del planeta, con más de un millón de especies que se estima están asociadas con los arrecifes.
Se sabe que las especies de coral que componen estos arrecifes son sensibles o resistentes a la acidificación de los océanos de manera diferente, como resultado del aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera. Pero los científicos no están seguros de por qué.
En el estudio, los investigadores muestran que la tasa de cristalización de los esqueletos de coral difiere entre especies y se correlaciona con su resistencia a la acidificación.
"Muchas agencias siguen publicando informes en los que dicen: 'Sí, los arrecifes de coral están amenazados', sin tener idea de qué hacer", dice Pupa Gilbert, profesora de física en UW-Madison y autora principal del estudio que fuepublicado el 17 de enero en el Diario de la Sociedad Química Estadounidense. "Encontrar soluciones basadas en la ciencia es una prioridad, y tener una idea cuantitativa de lo que está sucediendo exactamente con el cambio climático en los arrecifes de coral y los esqueletos es realmente importante".
Los corales formadores de arrecifes son animales marinos que producen un esqueleto duro formado por aragonito, un material cristalino en su mayoría insoluble. El aragonito se forma cuando los precursores formados por una forma más soluble, el carbonato de calcio amorfo, se depositan en el esqueleto en crecimiento y luego cristalizan.
El equipo estudió tres géneros de coral y analizó en profundidad los componentes de sus esqueletos en crecimiento. Utilizaron una técnica pionera en Gilbert llamada espectromicroscopía PEEM, que detecta las diferentes formas de carbonato de calcio con la mayor sensibilidad hasta la fecha.
Cuando usaron estas imágenes de espectromicroscopía para comparar el grosor de los precursores amorfos con la forma cristalina, encontraron queAcrópora, que es más sensible a la acidificación, tenía una banda mucho más gruesa de carbonato de calcio amorfo que estilofora, que es menos sensible.
Un tercer género de sensibilidad desconocidaTurbinario, tenía una capa precursora amorfa aún más delgada que estilofora, lo que sugiere que debería ser el más resistente de los tres a la acidificación del océano.
Cuanto más gruesa sea la banda de minerales sin cristalizar, más lento será el proceso de cristalización.
"Si la superficie del esqueleto de coral, donde el animal vivo deposita todo este carbonato de calcio amorfo, cristaliza rápidamente, entonces esa especie en particular es resistente a la acidificación del océano; si cristaliza lentamente, entonces es vulnerable", dice Gilbert. "Por una vez, es un mecanismo realmente simple".
El mecanismo puede haber resultado ser simple, pero el análisis de datos requerido para procesar e interpretar las imágenes PEEM es todo lo contrario. Cada píxel de los datos de imágenes adquiridos tiene un espectro de calcio que debe analizarse, lo que da como resultado millones de datospuntos El procesamiento de los datos incluye muchos puntos de toma de decisiones, además de un enorme poder de cómputo.
El equipo ha intentado automatizar el análisis o usar técnicas de aprendizaje automático, pero esos métodos no han funcionado. En cambio, Gilbert descubrió que los humanos que toman decisiones son los mejores procesadores de datos.
Gilbert no quería basar las conclusiones en la toma de decisiones de solo una o dos personas. Así que contrató a un grupo de estudiantes universitarios de UW-Madison, la mayoría de los cuales procedían del Programa de becarios Mercile J. Lee, que trabaja para atraer yretener a estudiantes talentosos de grupos subrepresentados. Este equipo proporcionó un grupo grande y diverso de tomadores de decisiones.
Apodados los Cnidarios, del filo al que pertenecen los corales, las anémonas y las medusas, este grupo de estudiantes se convirtió en miembros integrales del equipo. Se reunían varias veces a la semana a través de Zoom, cuando Gilbert asignaba a varios estudiantes el mismo conjunto de datos paraproceso en paralelo y discutir en su próxima reunión.
"Si varias personas encuentran exactamente la misma solución aunque tomen decisiones diferentes, eso significa que nuestro análisis es sólido y confiable", dice Gilbert. "Las contribuciones de los cnidarios fueron tan útiles que 13 de ellos son coautores eneste estudio."
Este estudio fue apoyado por el Departamento de Energía DE-FG02-07ER15899 y DE-AC02-05CHH11231, la Fundación Nacional de Ciencias DMR-1603192 y el Consejo Europeo de Investigación 755876.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison. Original escrito por Sarah Perdue. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
referencia de diario:
Citar esta página:
Visita Nuevo científico for more global science stories >>>