SISTEMAS

4. ECOSISTEMAS

SISTEMAS ECOLÓGICOS

COSISTEMAS MARINOS

19. 1

ECOLÓGICOS

ARINOS

19. 1

19.

BLOOMS DEMOGRÁFICOS

19. 2

19.1. INTRODUCCIÓN

El bloom de fitoplancton, que se produce anualmente a finales del invierno en la zona de la Corriente de Canarias, tiene

lugar en primer lugar en las Islas Canarias hacia febrero, siendo marzo el mes al que corresponden los máximos anuales a

la latitud de Madeira. (Perez-Marrero et al, 2004)

Este bloom de finales del invierno en aguas subtropicales, se produce debido al enfriamiento de las capas superficiales del

océano durante el invierno, erosionando la termoclina y permitiendo un flujo reducido de nutrientes a la zona eufótica. Este

proceso fomenta el aumento de la producción primaria y el crecimiento del zooplancton, influyendo sobre el flujo de

carbono. El microzooplancton controla al menos el 80% de la producción primaria total durante el Bloom. (Hernandez-León,

2009)

Frente a estos blooms existen otros que pueden estar inducidos por los efectos del Cambio Climático. El aumento de la

temperatura oceánica, debido al incremento del efecto de invernadero, produce un aumento progresivo de la estratificación

en las aguas superficiales en regiones tropicales y templadas1. Las consecuencias son una reducción en el aporte de

nutrientes a la zona fótica (donde al fitoplancton le llega luz para fotosintetizar), con la consecuente disminución de la

producción primaria a nivel global, disminuye la eficiencia de la bomba biológica. Las especies de fitoplancton más grandes

(e.g. diatomeas, cocolitofóridos), que a su vez contribuyen más a la captación de CO2 y al transporte de carbono hacia

aguas profundas, son sustituidas por especies más pequeñas (flagelados y cianobacterias), con menos requerimientos

nutritivos, pero con menor productividad y tasas de sedimentación casi despreciables. En condiciones de oligotrofia extrema

y temperaturas altas, las cianobacterias fijadoras de N2 pueden llegar a predominar (originando los denominados blooms),

alterando el ciclo de nitrógeno en los océanos, debido a su alta capacidad de fijar nitrógeno molecular en relación al

carbono2. (Aristegui, 2011).

Estos “blooms” o floraciones, en medios marinos pueden constituir las llamadas mareas rojas, con dinoflagelados, muy

frecuentemente pueden estar dominados por cianobacterias, ya que tienen una tasa de duplicación muy alta.

19.2. SITUACIÓN ACTUAL EN CANARIAS

En el verano de 2004 (julio-agosto) las aguas marinas canarias se calentaron hasta extremos nunca vistos, alcanzándose e

incluso superándose los 27 ºC en muchas zonas, en el curso de un evento climático muy particular que conllevó la retirada

de los vientos alisios y la entrada de aire africano cálido cargado de polvo (calima). La coincidencia de las aguas calientes y

la entrada de oligoelementos limitantes para la producción fitoplanctónica aportados por la calima, como es el hierro,

produjo la aparición de grandes manchas a modo de suciedad en la superficie del agua, que resultaron estar formadas por

una cianobacteria que utiliza el nitrógeno del aire. (Brito, 2008) (Aristegui, 2011) (Clemente et al, 2011)

Este bloom de la cianobacteria diazotrófica Trichodesmium erythraeum Ehrenberg, nunca antes había sido detectado en el

afloramiento del NW africano y sus áreas adyacentes3 4 5. (Ramos et al, 2005)

Observaciones fiables por satélite (figuras de 1 a 4) y verificadas sobre el terreno confirmaron que las primeras etapas de

este evento anómalo estaban asociadas con el clima excepcionalmente cálido y tormentas de polvo observadas en esta

zona en agosto de 2004. Este fenómeno puede ser una característica cada vez más observada, provocada por las altas

temperaturas (calentamiento global), con el consiguiente aumento en la producción primaria y la fijación de N2, que puede ir

acompañada de Bloom tóxicos. (Ramos et al, 2005).

1 Riebesell, U., A. Körtzinger, A. Oschlies. 2009. “Sensitivities of marine carbon fluxes to ocean change”. Proc. Natl Acad. Sci. USA 106: 20602-20609 2 Hutchings, D.A., F.-X-Fu, Y. Zhang, M.E. Warner, Y. Feng, K. Portune, P.W. Bernhardt, M.R. Mullholland. 2007. “CO2 control of Trichodesmium N2 fixation, photosynthesis, growth rates, and elemental ratios: Implications for past, present, and future ocean biogeochemistry”. Limnol. Oceanogr. 52: 1293-1304. 3 Capone DG, Zehr JP, Paerl HW, Bergman B, Carpenter EJ (1997) Trichodesmium a globally significant marine cyanobacterium. Science 276:1221–1229 4 Lenes J, Darrow B, Cattrall C, Heil CA and 7 others (2001) Iron fertilization and the Trichodesmium response on the West Florida shelf. Limnol Oceanogr 46:1261–1277 5 Hood RR, Subramaniam A, May LR, Carpenter EJ, Capone DG (2002) Remote sensing of nitrogen fixation by Trichodesmium. Deep-Sea Res II 49:23–147

19. 3

Figura 1.- Los puntos de muestreo (círculos negros) y avistamiento de vuelo (círculos blancos) en la imagen de cuasi-verdadero-color del satelite SeaWiFS Orb View-dos el 22 de julio de 2004. La coloración marrón / verde representa altas concentraciones de gránulos

de polvo suspendidas en el aire. Fuente: Ramos et al, 2005

Figura 2.- Temperatura superficial del mar (TSM) generada a partir de imágenes de satélite NOAA AVHRR de la misma área se muestra en (a). La TSM más cálida (27,5 ° C) en toda la serie obtenida por satélite (15 años) se registró en las Islas Canarias el1 agosto 2004.

Fuente: Ramos et al, 2005

19. 4

Figura 3.- Imágenes de clorofila a del satélite Orb View-2 SeaWIFS (1 de agosto de 2004). La imagen muestra un chorro advectivo (clorofila a> 3 mg m-3) a la deriva hacia el oeste al sur de las Islas Canarias.

Fuente: Ramos et al, 2005

Figura 4.- Modelo óptico de reflectancias detectados de forma remota desde el satélite SeaWIFS parametrizados para T. erthraeum (1 de agosto de 2004). El modelo mostró significativos "positivos ópticos" de T. erythraeum en el chorro de advección.

Fuente: Ramos et al, 2005

Este fenómeno de floración de cianobacterias filamentosas encaja perfectamente en el proceso de tropicalización (Brito,

2011) que se está produciendo en Canarias y que se encuentra descrito en la ficha correspondiente a “Distribución de especies marinas”.

19. 5

19.3. EVOLUCIÓN ESPERADA

���� Aunque aún no es claro cómo el fitoplancton responderá globalmente al aumento de la temperatura, una posible

consecuencia pudiera ser la disminución en los tiempos de generación de las especies, lo que favorece la selección de

las formas mejores adaptadas a las nuevas condiciones ambientales6. En este sentido, existen evidencias

experimentales y análisis de series históricas que han permitido concluir que las cianobacterias podrían ser

beneficiadas por el aumento de la temperatura7 (Dobal V. et al 2011)

���� Algunas cianobacterias, así como otros componentes del plancton (dinoflagelados) productores de toxinas, pueden

proliferar con el aumento de la temperatura del océano. (Brito, 2008)

���� La cianobacteria diazotrófica Trichodesmium, formadora de “blooms” en regiones más tropicales (y que puede llegar a

ser tóxica en ciertas ocasiones), podría extenderse en un futuro si el calentamiento del agua superficial persiste al

mismo ritmo que los últimos años. (Aristegui, 2011)

���� Los efectos del cambio climático (calentamiento de las aguas) ha sido sugeridos como una de las causas de los

recientes bloom (verano de 2005 y 2006) de la Dinophycean, Ostreopsis armata, en el mar de Liguria (mediterraneo).

(Occhipinti-Ambrogi, 2007)

���� Este fenómeno puede ser una característica cada vez más observada, provocada por las altas temperaturas

(calentamiento global), con el consiguiente aumento en la producción primaria y la fijación de N2, que puede ir

acompañada de Bloom tóxicos. (Ramos et al, 2005)

19.4. PROBABILIDAD

���� No hay datos disponibles

19.5. CONSECUENCIAS

���� Es preciso tener en cuenta que algunas cianobacterias, así como otros componentes del plancton (dinoflagelados),

son productores de toxinas bioacumulativas que se concentran a lo largo de las cadenas tróficas. (Brito, 2008), es por

esto que la cianobacteria diazotrófica Trichodesmium, formadora de “blooms” en regiones más tropicales, puede llegar

a ser tóxica en ciertas ocasiones. (Aristegui, 2011).

���� La formación de floraciones algales tóxicas podría causar afectaciones a la salud humana 8( Dobal V. et al 2011)

���� Los recientes bloom (verano de 2005 y 2006) de la Dinophycean, Ostreopsis armata, en el mar de Liguria, ha causado

enfermedades respiratorias a los turistas en varias ocasiones. (Occhipinti-Ambrogi, 2007)

���� Esta misma cianobacteria al extenderse podría reducir los aportes de nutrientes por procesos de mezcla y disminuir la

productividad primaria (Aristegui, 2011).

19.6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

� Aristegui, J., 2011. . El océano como regulador del cambio climático: indicadores oceánicos de la perturbación antropogénica. “CAMBIO CLIMÁTICO EN CANARIAS. Conferencias de Invierno 2011” Organizadas por la Agencia Canaria de desarrollo

sostenible y cambio climático, y celebradas en el Museo de la ciencia y el cosmos, de La Laguna

6 Domis, L. N. S., Mooij, W. M. & Huisman, J. (2007). Climate-induced shifts in an experimental phytoplankton community: a mechanistic approach. Hydrobiologia, 584, 403-413 7 Reynolds, C. S. (2006). Ecology of phytoplankton. Cambridge: Cambridge University Press 8 Huisman, J., Sharples, J., Stroom, J., Visser, P., Kardinaal, W., Verspagen, J. & Sommeijer,B. (2004). Changes in turbulent mixing shift competition for light between phytoplankton species. Ecology, 85, 2960-2970

19. 6

� Brito, A., 2008. Influencia del calentamiento global sobre la biodiversidad marina de las islas Canarias, en Afonso-Carrillo (Ed.) Naturaleza amenazada por los cambios en el clima. Actas III Semana Científica Telesforo Bravo. Instituto de Estudios

Hispánicos de Canarias

� Brito, A., 2011. Impactos del cambio climático en la biodiversidad marina: los datos conocidos y el escenario previsible. “CAMBIO CLIMÁTICO EN CANARIAS. Conferencias de Invierno 2011” Organizadas por la Agencia Canaria de desarrollo

sostenible y cambio climático, y celebradas en el Museo de la ciencia y el cosmos, de La Laguna

� Dobal V., S. Loza & G. M. Lugioyo, 2011. “Potencialidades de las cianobacterias planctónicas como bioindicadores de estrés ambiental en ecosistemas costeros”. Serie Oceanológica. No. 9, (Número Especial)

� Clemente, S., A. Rodríguez, A. Brito, A. Ramos, O. Monterroso & J. C. Hernández, 2011. On the occurrence of the hydrocoral Millepora (Hydrozoa: Milleporidae) in the subtropical eastern Atlantic (Canary Islands): is the colonization related to climatic events? Coral Reefs, 30: 237-240.

� Hernandez-Leon, 2009. Top-down effects and carbon flux in the ocean: A hypothesis. Journal of Marine Systems 78, 576–581

� Occhipinti-Ambrogi, A., 2007. Global change and marine communities: Alien species and climate change. Marine Pollution

Bulletin 55, 342–352

� Perez-Marrero, J., Maroto, L. y Llinás, O., (2004) Climatología por satélite de los aerosoles saharianos y del fitoplacton en el atlántico macaronésico. Revista de Teledetección. 2004. 21: 19-23.

� Ramos AG, Martel A, Codd GA, Soler E, Coca J, Redondo A, Morrison LF, Metcalf JS, Ojeda A, Suarez S, Petit M (2005) Bloom of the marine diazotrophic cyanobacterium Trichodesmium erythraceum in the Northwest African Upwelling. Mar Ecol Prog Ser 301:303–305.

GAPS (FALTA DE INFORMACIÓN)

- Debido a que muchas de las respuestas del océano al incremento de CO2 no son lineales, sino que están

conectadas y sometidas a procesos de retroalimentación, la magnitud de la respuesta del océano ante el cambio

climático es incierta y variable a nivel regional. Para poder entender y predecir estos cambios se necesita de un

esfuerzo concertado y (sobre todo) mantenido a lo largo del tiempo, llevando a cabo estudios en “estaciones

seriales” de variables físicas, biogeoquímicas y del funcionamiento del ecosistema pelágico. (Aristegui, 2011)

- La falta de series largas de datos históricos cuantitativos sobre la biodiversidad marina y la sinergia con

forzamientos locales de gran poder de transformación, como la sobrepesca o la contaminación, limitan mucho las

interpretaciones de efectos del cambio climático. (Brito, 2011)

- Se pone de manifiesto la necesidad de más investigación dirigida y financiada, centrada en el monitoreo de

indicadores concretos, para delimitar las zonas de mayor resistencia y resiliencia al cambio climático, con mayor

urgencia en las islas occidentales y centrales, a fin de realizar propuestas de conservación de dichos espacios.

(Brito, 2011)