Los océanos están llegando a un límite crítico por la acidificación

 

Una nueva investigación codirigida por PML, NOAA , CIMERS OSU y la Universidad de Maryland proporciona nueva evidencia sobre la gravedad de la acidificación de los océanos.

El daño a los arrecifes de coral, la pérdida de hábitats y la amenaza a la supervivencia de las criaturas marinas constructoras de conchas se encuentran entre los impactos que ya se sienten en todo el océano debido a la acidificación oceánica. Hasta ahora, no se había considerado que la acidificación oceánica hubiera cruzado su "límite planetario" (definido como un cambio del estado de saturación de aragonito del 20% en comparación con los tiempos preindustriales), sin embargo, un nuevo e importante estudio , dirigido por el Laboratorio Marino de Plymouth (PML) del Reino Unido, la NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica) con sede en EE. UU. , CIMERS (Universidad Estatal de Oregón) OSU ha descubierto que este "límite" -en efecto, un límite de seguridad- se alcanzó en realidad hace unos cinco años.

Los hallazgos, publicados en “Ocean Acidification: Another Planetary Boundary Crossed” en la revista Global Change Biology hoy (9 de junio, que coincide con el primer día de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre los Océanos en Niza ), destacan que la amenaza a los ecosistemas marinos en todo el mundo por la acidificación de los océanos es mucho más extensa de lo que se creía anteriormente.

Utilizando las últimas mediciones físicas y químicas en la capa superior del océano, combinadas con modelos informáticos avanzados y estudios de la vida marina, el equipo de investigación ha concluido que:

En 2020, la condición promedio de los océanos a nivel mundial ya estaba muy cerca de la “zona de peligro” de acidificación de los océanos y, en algunas regiones, la superaba.

Al explorar a mayor profundidad en el océano (hasta unos 200 m bajo la superficie), se descubrió que alrededor del 60 % de estas aguas más profundas habían cruzado el límite, en comparación con el 40 % del agua superficial. Este aumento de la acidificación oceánica tiene importantes implicaciones para la supervivencia de muchas criaturas marinas, especialmente aquellas que construyen conchas o esqueletos a partir de carbonato de calcio.

El daño ya se está notando: algunos arrecifes de coral tropicales y subtropicales han perdido el 43% de sus hábitats adecuados, las mariposas marinas (pterópodos, una especie clave en la red alimentaria) en las regiones polares han perdido hasta el 61% de su hábitat, y las especies de mariscos costeros han perdido el 13% de sus hábitats costeros globales en los que pueden sustentar sus procesos biológicos esenciales.

Coral de fuego antes y después de la calcificación (Foto: Caitlin Seaview Survey)

Con base en estos hallazgos, los científicos recomendaron revisar el límite de seguridad anterior, estableciendo que incluso un cambio del 10 % con respecto a los niveles preindustriales sería perjudicial para los ecosistemas oceánicos. Desafortunadamente, toda la superficie oceánica ya había superado este límite más estricto alrededor del año 2000.

También hay consideraciones regionales, como explica la autora principal del informe y presidenta del Centro de Acidificación del Océano Atlántico Nororiental (NEA-OA) , la profesora Helen Findlay de PML :

Al observar diferentes áreas del mundo, las regiones polares muestran los mayores cambios en la acidificación de los océanos en la superficie. Mientras tanto, en aguas más profundas, los cambios más significativos se producen en áreas justo fuera de los polos y en las regiones de afloramiento a lo largo de la costa oeste de América del Norte y cerca del ecuador.

La mayor parte de la vida oceánica no se limita a la superficie; las aguas subterráneas albergan muchos más tipos de plantas y animales. Dado que estas aguas más profundas están cambiando tanto, los impactos de la acidificación oceánica podrían ser mucho peores de lo que pensábamos. Esto tiene enormes implicaciones para importantes ecosistemas submarinos, como los arrecifes de coral tropicales e incluso de aguas profundas, que proporcionan hábitats esenciales y refugio para numerosas especies, además de los impactos que se sienten en criaturas que viven en el fondo marino, como cangrejos, estrellas de mar y otros mariscos como mejillones y ostras.

La acidificación de los océanos también reduce la disponibilidad de carbonato de calcio, un componente esencial que muchos organismos marinos necesitan para formar conchas y esqueletos. A medida que bajan los niveles de pH, las especies calcificadas, como corales, ostras, mejillones y pequeñas mariposas marinas, tienen dificultades para mantener sus estructuras protectoras, lo que resulta en conchas más débiles, un crecimiento más lento, una menor reproducción y menores tasas de supervivencia.

La acidificación de los océanos no es solo una crisis ambiental, sino una bomba de relojería para los ecosistemas marinos y las economías costeras. A medida que aumenta la acidez de nuestros mares, presenciamos la pérdida de hábitats críticos de los que dependen innumerables especies marinas, lo que, a su vez, tiene importantes implicaciones sociales y económicas. Afirma el profesor Steve Widdicombe de PML , quien también es copresidente de GOA-ON, la Red Mundial de Observación de la Acidificación de los Océanos y codirector de la Meta 3 del Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 14 de las Naciones Unidas (que busca minimizar y abordar los impactos de la acidificación de los océanos).

“Desde los arrecifes de coral que sustentan el turismo hasta las industrias de mariscos que sustentan a las comunidades costeras, estamos arriesgando la biodiversidad y miles de millones en valor económico cada día que se demora la acción”.

El estudio sugiere que las medidas de conservación deben centrarse en las regiones y especies más vulnerables a la acidificación. Los autores también destacan la importancia de la protección o la adopción de medidas de gestión adecuadas para las zonas menos afectadas a fin de garantizar su longevidad.

Los impactos recientemente identificados en las aguas subsuperficiales indican la urgente necesidad de proteger los hábitats de aguas intermedias y las criaturas que dependen de ellos. Además, el equipo de investigación enfatiza la importancia de mejorar los enfoques de gestión para abordar la acidificación de los océanos, junto con otras presiones que enfrenta, y así fortalecer la resiliencia de los ecosistemas.

Nota de prensa:Ocean Acidification: Another Planetary Boundary Crossed

ARTÍCULO CIENTÍFICO:Ocean Acidification: Another Planetary Boundary Crossed

Los nanoplásticos pueden ascender en la cadena alimentaria de las plantas a los insectos y de los insectos a los peces

 

Gráfico:Nano today

Un nuevo estudio de la Universidad del Este de Finlandia muestra que la lechuga puede absorber nanoplásticos del suelo y transferirlos a la cadena alimentaria. El artículo se publica en Nano Today .

La preocupación por la contaminación plástica se generalizó después de que se supo que los plásticos mal administrados en el medio ambiente se descomponen en piezas más pequeñas conocidas como microplásticos y nanoplásticos. Es probable que los nanoplásticos, debido a su pequeño tamaño, puedan atravesar barreras fisiológicas y entrar en los organismos.

A pesar del creciente cuerpo de evidencia sobre la toxicidad potencial de los nanoplásticos para plantas, invertebrados y vertebrados, nuestra comprensión de la transferencia de plástico en las redes alimentarias es limitada. Por ejemplo, se sabe poco sobre los nanoplásticos en los ecosistemas del suelo y su absorción por los organismos del suelo , a pesar de que el suelo agrícola potencialmente recibe nanoplásticos de diferentes fuentes, como la deposición atmosférica, el riego con aguas residuales, la aplicación de lodos de depuradora para fines agrícolas y el uso de película de acolchado. La medición de la absorción de nanoplásticos del suelo por parte de las plantas, en particular las verduras y las frutas en los suelos agrícolas, es, por lo tanto, un paso fundamental para revelar si los nanoplásticos pueden llegar a las plantas comestibles y en qué medida.y, en consecuencia, en redes alimentarias.

Investigadores de la Universidad del Este de Finlandia han desarrollado una técnica novedosa basada en huellas dactilares metálicas para detectar y medir nanoplásticos en organismos y, en este nuevo estudio, la aplicaron a una cadena alimentaria modelo que consta de tres niveles tróficos , es decir, la lechuga como productor primario, las larvas de mosca soldado negra como consumidor primario y el pez insectívoro (cucaracha) como consumidor secundario. Los investigadores utilizaron desechos plásticos que se encuentran comúnmente en el medio ambiente, incluidos los nanoplásticos de poliestireno (PS) y cloruro de polivinilo (PVC).

Las plantas de lechuga se expusieron a nanoplásticos durante 14 días a través del suelo contaminado, después de lo cual se cosecharon y alimentaron a los insectos (larvas de mosca soldado negra, que se utilizan como fuente de proteínas en muchos países). Después de cinco días de alimentación con lechuga, los insectos se alimentaron a los peces durante cinco días.

Usando microscopía electrónica de barrido, los investigadores analizaron las plantas, larvas y peces disecados. Las imágenes mostraron que los nanoplásticos fueron absorbidos por las raíces de las plantas y se acumularon en las hojas. Luego, los nanoplásticos se transfirieron de la lechuga contaminada a los insectos. Las imágenes del sistema digestivo de los insectos mostraron que tanto los nanoplásticos de PS como los de PVC estaban presentes en la boca y en el intestino incluso después de permitirles vaciar sus intestinos durante 24 horas. La cantidad de nanoplásticos de PS en los insectos fue significativamente menor que la cantidad de nanoplásticos de PVC, lo que es consistente con la menor cantidad de partículas de PS en la lechuga. Cuando los peces se alimentaron de los insectos contaminados, se detectaron partículas en las branquias, el hígado y los tejidos intestinales de los peces, mientras que no se encontraron partículas en el tejido cerebral.

«Nuestros resultados muestran que la lechuga puede absorber nanoplásticos del suelo y transferirlos a la cadena alimentaria. Esto indica que la presencia de diminutas partículas de plástico en el suelo podría estar asociada con un riesgo potencial para la salud de los herbívoros y los humanos si se descubre que estos hallazgos ser generalizable a otras plantas y cultivos y a entornos de campo. Sin embargo, aún se necesita con urgencia más investigación sobre el tema», concluye el autor principal, el Dr. Fazel Monikh, de la Universidad del Este de Finlandia.

Artículo científico:Quantifying the trophic transfer of sub-micron plastics in an assembled food chain

MARLIT, una aplicación basada en la inteligencia artificial para estudiar los macrorresiduos marinos flotantes

 

 Imagen de residuos marinos utilizados para entrenar MARLIT herramienta basada en ‘deep learning’.Àlex Aguilar/ UB

Los residuos marinos se definen como cualquier material sólido persistente que ha sido manufacturado o procesado y después, desechado, perdido o abandonado en el medio marino o costero. Están presentes en todos los mares y océanos del mundo y amenazan todo tipo de fauna marina, desde invertebrados, peces y tortugas hasta mamíferos marinos.

Los residuos marinos flotantes de origen antropogénico de mayor tamaño (macrorresiduos de más de 2,5 cm) son especialmente dañinos. Los organismos marinos pueden enredarse en ellos o ingerirlos. Sobre todo, las grandes especies filtradoras como las ballenas.

Monitorizar la densidad y los patrones de distribución de la basura en el océano mediante metodologías estandardizadas es importante para revertir esta amenaza ambiental.

Cómo contar los residuos en el mar

Tradicionalmente, los macroresiduos flotantes se estudiaban por observación directa desde barcos o avionetas. Pero el enorme tamaño de los océanos y la gran cantidad de datos que se deben recopilar durante las campañas hacen que sean extremadamente laboriosas y costosas.

Las técnicas automatizadas de fotografía aérea combinadas con el uso de algoritmos de análisis permiten una mayor eficiencia en el control de la contaminación por basura en el mar.

A pesar de ello, la teledetección de la basura marina flotante está aún en sus inicios. Pocos estudios han desarrollado algoritmos para detectarla automáticamente en imágenes aéreas de la superficie marina. Factores como el oleaje, el viento, las nubes o el brillo dificultan la automatización del proceso.

Deep learning para monitorizar residuos

Investigadores del Grupo de Grandes Vertebrados Marinos (IRBio y BIOST) de la Universidad de Barcelona hemos desarrollado un algoritmo basado en deep learning capaz de detectar y cuantificar los residuos flotantes en el mar con una fiabilidad superior al 80 %.

Nuestro trabajo, recientemente publicado en la revista Environmental Pollution, es el resultado de analizar mediante técnicas de inteligencia artificial centenares de imágenes aéreas de la costa catalana obtenidas desde drones y avionetas.

Hemos adaptado el algoritmo en una aplicación, llamada MARLIT. Esta permite analizar las imágenes de una en una, dividirlas en varios segmentos (cuyo número es definido por el usuario), identificar la presencia de macrorresiduos flotantes en cada uno de ellos y estimar su densidad a partir de los metadatos de la fotografía (altura y resolución).

El objetivo de cara al futuro es integrar la herramienta directamente en sensores remotos como drones, cámaras de alta resolución o satélites para automatizar aún más el proceso. La aplicación se basa en técnicas de deep learning, un campo del aprendizaje automático en inteligencia artificial que incluye redes capaces de aprender a partir de datos no estructurados o no etiquetados.

Hemos utilizado más de 3 700 fotografías obtenidas desde drones y avionetas tanto en campañas experimentales hechas con objetos flotantes de forma, color y tamaño conocidos, como en campañas de monitorización a lo largo de la costa catalana. Esta gran cantidad de imágenes de la superficie marina ha permitido desarrollar y testar el algoritmo.

MARLIT contra los residuos marinos

A nivel europeo, la Directiva Marco sobre la Estrategia Marina recomienda y requiere la monitorización de los macrorresiduos flotantes para cumplir con la evaluación continua del estado del medio marino.

La automatización de los procesos de monitorización y el uso de aplicaciones como MARLIT permitirían agilizar los procedimientos de control de este tipo de contaminación de los océanos, facilitando el cumplimiento de la directiva por parte de los estados miembros.

Nuestros hallazgos ponen de manifiesto la importancia de los sensores de teledetección para examinar la superficie marina y avanzar en la evaluación de la presencia, densidad y distribución de los macrorresiduos flotantes en los océanos de todo el mundo.

La fotografía aérea ya se está utilizando a gran escala, incluyendo el estudio de la gran isla de plásticos del Pacífico (Great Pacific Garbage Patch, en inglés). Sin embargo, no se emplea todavía ningún algoritmo estandarizado y eficiente para estimar la abundancia y la densidad de los macrorresiduos marinos flotantes en las imágenes.

Los gestores de áreas marinas protegidas y otras entidades o usuarios individuales podrían usar MARLIT para detectar y cuantificar estos desechos. De esta forma, la aplicación supone un avance en la lucha contra la contaminación marina.

Autores: Odei Garcia-Garin, Álex Aguilar, Antonio Monleon Getino, Assumpció Borrell, Luis Cardona Pascual, Morgana Vighi, Pere López Brosa, Ricardo Stalin Borja Robalino                                 

Artículo científico:

Automatic detection and quantification of floating marine macro-litter in aerial images: Introducing a novel deep learning approach connected to a web application in R 

Científicos hallan microplásticos en el 78% de los salmonetes, las anchoas o las sardinas

 

Un estudio recién publicado en la revista Marine Pollution Bulletin encontró microplásticos en las cuatro especies analizadas de la plataforma continental del Noroeste Ibérico: sardina, anchoa, salmonete y dragoncillo.

El estudio, co-liderado por los investigadores Jesús Gago del Centro Oceanográfico de Vigo e Izaskun Preciado del Centro Oceanográfico de Santander junto a la participación de Ana Virginia Filgueiras y Ana Cartón- de ambos centros respectivamente-, ha evaluado la incidencia de microplásticos en el contenido del tracto digestivo de cuatro especies de peces muy habituales en nuestras aguas: Engraulis encrasicolus, Sardina pilchardus, Mullus surmuletus y Callionymus lyra.

Se ha estudiado el contenido estomacal de 64 individuos de las cuatro especies de peces seleccionadas, aislando 100 microplásticos: 25 en anchoas, 23 en sardinas, 14 en salmonetes y 38 en dragoncillos. Se han identificado dos tipos de microplásticos: fibras (88%) y fragmentos (12%), siendo los colores más abundantes el transparente en anchoa y sardina, y el azul en salmonete y dragoncillo. Todas las especies presentaban microplásticos en porcentajes que varían del 60 % para el salmonete al 87% para la anchoa y la sardina. El polietileno y el polipropileno fueron los polímeros más abundantes, tal y como era de esperar debido a que son dos de los más utilizados en todo el mundo principalmente como material de embalaje.

La dieta de las especies es un factor determinante en la transmisión de muchos contaminantes a través de la red trófica por lo que, con el fin de estudiar si en el caso de los microplásticos sucede lo mismo, se analizó el contenido estomacal de 787 peces. Se observaron dos formas de alimentación distinta: planctívoros (peces que se alimentan de plancton) y bentívoros (peces que se alimentan de pequeños organismos del fondo marino). Con la ayuda de modelos aditivos generalizados (GAM), se analizó la influencia del tipo de alimentación junto con otras variables biológicas (longitud del individuo, volumen del contenido estomacal, etc.) en el número y tamaño de microplásticos ingeridos.

Las variables relacionadas con la dieta y las conexiones tróficas no han resultado ser tan relevantes como se pensaba inicialmente. La talla de los individuos y su condición corporal sin embargo son variables significativas que explican los cambios en la cantidad y tamaño de los microplásticos ingeridos. Una posible explicación de este hecho puede ser el alto nivel de microplásticos existentes tanto en la columna de agua como en el fondo marino.

Referencia: Filgueiras, A.V., Preciado, I., Cartón, A., Gago, J. (2020) Microplastic ingestión by pelagic and benthic fish and diet A case study in the NW Iberian shelf. Marine Pollution Bulletin 160, 111623.: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2020.111623

Artículo científico  A case study in the NW Iberian shelf. Marine Pollution Bulletin 160, 111623.

Flotan hasta 200 millones de toneladas de microplástico en el Océano Atlántico

 

Una nueva y preocupante investigación publicada en la revista 'Nature Communications', apunta que el océano Atlántico podría contener unos 200 millones de toneladas de plástico. Una gran sorpresa que genera mucha preocupación ya que los investigadores calculaban que habría aproximadamente 17 millones de toneladas de plástico en ese océano.

En los últimos años ha mejorado mucho la concienciación contra el uso de plásticos. Sin embargo, queda muchísimo por hacer

El plástico invade los mares de todo el mundo y causa numerosos peligros para todas las especies que vivimos en la Tierra.

El plástico, un problema más grande de lo que creíamos

Según los científicos del Centro Nacional de Oceanografía (NOC), con Katsiaryna Pabortsava a la cabeza, la masa de microplásticos  "invisibles" que se encuentran en las aguas superiores del océano Atlántico es de entre 12 y 21 millones de toneladas, llegando a los 200 millones de toneladas de basura plástica en total en todo el océano que baña el Europa, África y América.

Esta masa de plástico en las aguas superiores del océano Atlántico supone al menos 10 veces más de plástico de lo que se pensaba anteriormente. Durante los últimos 65 años, en el Atlántico han entrado 17 millones de toneladas de plástico. Esto sugiere que se ha subestimado sustancialmente la cantidad de plástico  que llega a ese oceano.

"Anteriormente, no podíamos equilibrar la masa de plástico flotante que observamos con la masa que creíamos que había entrado en el océano desde 1950. Esto se debe a que estudios anteriores no habían medido las concentraciones de partículas microplásticas 'invisibles' debajo de la superficie del océano. Nuestra investigación es la primera en haber hecho esto en todo el Atlántico, desde el Reino Unido hasta las Malvinas", explica Katsiaryna Pabortsava del Centro Nacional de Oceanografía.

El término 'microplástico' fue empleado por primera vez en 2004 en una publicación científica. Estas pequeñas partículas de menos de un milímetro, antes pasaban desapercibidas pero frente a los grandes desechos, los microplásticos se han encontrado casi en todas partes, desde glaciares en los Alpes hasta el cuerpo humano.

Los cálculos y estudios sobre los microplásticos, hace unos años solo medían la contaminación en superficie. 

Richard Lampitt, también del NOC, apunta - tal y como señala Servimedia - que si se asume que la concentración de microplásticos que se mide a unos 200 metros de profundidad es representativa de la de la masa de agua hasta el fondo marino con una profundidad media de unos 3.000 metros, entonces el Atlántico podría contener alrededor de 200 millones de toneladas de basura plástica. "Esto es mucho más de lo que se cree", añade.

"Con el fin de determinar los peligros de la contaminación plástica  para el medio ambiente y para los humanos, necesitamos buenas estimaciones de la cantidad y características de este material, cómo ingresa al océano, cómo se degrada y cómo de tóxico es en estas concentraciones. Este artículo demuestra que los científicos han tenido una comprensión totalmente inadecuada incluso del más simple de estos factores y parece que nuestras estimaciones de cuánto se vierte en el océano se han subestimado enormemente", subraya.

Pabortsava y Lampitt recolectaron muestras de agua de mar durante la expedición 26th Atlantic Meridional Transect entre septiembre y noviembre de 2016.

Acto seguido, filtraron grandes volúmenes de agua de mar a tres profundidades seleccionadas en los 200 metros superiores y detectaron e identificaron contaminantes plásticos utilizando una técnica de imagen con espectroscópicos de última generación.

Su estudio se centró en polietileno, polipropileno y poliestireno, que son los tipos de plástico comercialmente más prominentes y también más desordenados.

Extrapolaron los datos a la superficie y profundidad del océano Atlántico, obteniendo un dato absolutamente desorbitado sobre la cantidad de plástico en sus aguas.

Los residuos plásticos dañan el medio ambiente, es un hecho evidente. Cada vez existen más alternativas en muchos productos para evitar el uso del plástico en el día a dia. Sin embargo es necesario conocer la cantidad y características de los plásticos que actualmente pueblan los mares para conocer su potencial tóxico.

Como apunta Lampitt "este artículo demuestra que los científicos no conocían totalmente la magnitud del problema y que las estimaciones de la cantidad de plástico vertidas en el océano se han subestimado enormemente".

Hacen falta muchas más investigaciones para conocer qa fondo las consecuencias del uso de plásticos de manera habitual y que la población mundial tome conciencia de lo que el plástico provoca en los océanos.

Artículo científico:

High concentrations of plastic hidden beneath the surface of the Atlantic Ocean