Influencia del aumento de radiación ultravioleta en la vida marina antártica

Influencia del aumento de radiación ultravioleta en la vida marina antártica.

La llegada de la estación primaveral implica para la mayoría de los organismos antárticos el inicio de una nueva etapa en sus ciclos de reproducción y crecimiento.

Por otra parte, a unos pocos kilómetros de distancia -en la alta atmósfera-, la concentración de ozono disminuye en dicha estación hasta la mitad de sus valores normales. Así viene sucediendo hace poco más de 20 primaveras, según registros continuos tomados.

Para la vida marina antártica la existencia del llamado "agujero de ozono" implica basicamente, el aumento de la radiación ultravioleta que recibe.
Pero, ¿ qué son los rayos ultravioleta ?
El espectro de los rayos ultravioleta se extiende entre los 200 nm a 400 nm y se divide en (a menor longitud de onda, mayor energía):
- UV-C, de 200-280 nm
- UV-B, de 280-320 nm
- UV-A, de 320-400 nm

La radiación fotosintéticamente activa (de .400 a 750 nm) y la UV-A no son filtradas por la capa de ozono, y en consecuencia son independientes de su variación.
La UV-B es la que está ingresando con más intensidad por el "agujero de la capa de ozono". Al llegar al mar y a medida que atraviesa la columna de agua, esta radiación es absorbida y dispersada, en especial por las sustancias disueltas y particuladas.
La capa de agua que filtra hasta el 90 % de la radiación solar de 310 nm (UV-B) varía en su espesor entre unos 20 m en los océanos de aguas más claras del mundo, a pocos centímetros en lagos de aguas turbias y ríos.

Algunos datos comparativos de la profundidad en metros a la cual el 90 % de la UV-B se ha filtrado respecto a la que ingresa en la columna de agua:
Mar de los Zargazos (Caribe) 19,8 m
Mar de Bellingshausen (Antártida) 9,0 m
Boca del río Orinoco (Venezuela) 0,11 m

Una peculiaridad en las aguas antárticas es que los cambios estacionales de las radiaciones son muy grandes. Tras la oscuridad invernal, comienza un aumento gradual de luz. Bajos esas condiciones, el tiempo requerido de fotoadaptación al UV es un factor critico en la tolerancia para muchos seres vivos, en especial los pequeños unicelulares.

Se sabe que el UV-B puede tener efectos letales y mutagénicos en diversos organismos acuáticos. El ADN (ácido desoxiribonucleico, constituyente del material genético) es el primero en dañarse, y efectos secundarios incluyen absorción por ARN (ácido ribonucleico), proteínas, pigmentos, etc.

Tras por lo menos 20 años de incremento en la radiación ultravioleta, las especies unicelulares que en unos pocos días producen nuevas generaciones se habrían comenzado a seleccionar, favoreciéndose las más tolerantes.
En seres vivos más complejos, con ciclos de un año o más extensos, los efectos se sentirían a más largo plazo.

Organismos que habitan bajo las rocas, que viven por debajo de la capa de penetración de la luz o de hábitos nocturnos, serían menos afectados en forma directa.
Entre los organismos expuestos a la radiación, su tamaño, forma, o cubierta externa pueden servir en más o en menos como barrera protectora. La edad, sexo, y estado de "salud" también determinan distintos efectos.

Entre los sistemas defensivos, se han identificado tres mecanismos celulares que actúan en la reparación de daños en el ADN.

Las micosporinas son sustancias que absorben radiación ultravioleta y se asume que brindan protección ante el UV-B; adaptación con analogía a la protección de nuestra piel por la melanina.
Estos compuestos han sido registrados en grupos como dinoflagelados, algas rojas, estrellas, ascidias, zoántidos, algunos bivalvos y hasta en unos pocos peces. Los animales obtendrían micosporinas al ingerir algas que las producen o por su presencia en organismos simbiontes.

Efectos del aumento de la UV-B en algunos grupos de seres vivos marinos

Bacterias

La trama alimentaria de las bacterias es la principal ruta del carbono orgánico a través de ecosistemas acuáticos. Este reciclado de nutrientes ha evolucionado por millones de años, con complejas relaciones entre el material orgánico disuelto, las bacterias, los flagelados y el fitoplancton.

La UV-B influencia todos estos "niveles" pero con tantas variables en juego e incógnitas por develar, se considera que no es posible hacer predicciones certeras sobre como la trama trófica microbiana es afectada.

Por sus cortos ciclos generacionales, las bacterias deberían adaptarse en forma rápida ante cambios en el ambiente, y justamente tienen distintas defensas.
Así por ejemplo, hay mecanismos de reparación de ADN inducidos por UV o elaboración de compuestos que absorben en UV, aunque faltan muchos estudios.
Por otra parte, las bacterias no dependen de la luz para obtener los substratos orgánicos que las nutran y el UV-B puede afectar su viabilidad sólo hasta los 10 metros de profundidad en aguas antárticas.
Las células algales en cambio sólo crecen hasta la profundidad de la penetración de la radiación solar necesaria para la fotosíntesis. En consecuencia, en una escala amplia, los riesgos de que las bacterias disminuyan su actividad no serían tan grandes como para el fitoplancton.

Además la reducción de actividad bacteriana tiene un importante efecto indirecto sobre la abundancia del fitoplancton: al bajar el ritmo de remineralización de nutrientes inorgánicos, hay menos nutrientes disponibles para la fotosíntesis de las algas.

Microalgas

Experiencias de campo y laboratorio han estimado una disminución de la producción primaria de las microalgas de entre el 6 % y 15 % en aguas superficiales del océano austral (1992) por efectos del UV-B.

Se ha determinado la diferente sensibilidad al ultraviotela de unas 20 especies de diatomeas. En general al exponerlas a bajas radiaciones de UV-B, se observó un aumento en su crecimiento, ya que se estimularía la síntesis de ADN.
Ya con altas radiaciones, las células dejan de dividirse aunque siguen creciendo y fotosintetizando. Las células más pequeñas -con gran superficie expuesta en relación a su volumen-, serían las más dañadas.
Como en los mares australes ellas harían el mayor aporte a la producción primaria, el efecto del UV puede implicar grandes cambios ecológicos. Se ha sugerido por ejemplo que células más grandes podrían hacerse dominantes.

La diatomea Corethron cryophilum, abundante en el fitoplancton antártico es, entre las especies estudiadas, la más resistente al UV.
El fitoplancton y las algas del hielo exhiben distintas absorbancias de UV-B y se conocen micosporinas en comunidades de algas de hielo. Pero aún falta mucho por conocer. Según estudios recientes, la UV-A causa mayor declinación en tasas fotosintéticas del fitoplancton que la UV-B.

Macroalgas

Poco se sabe sobre los efectos de UV en las comunidades de macroalgas, algunas de las cuales se ven muy expuestas a la radiación, como las que crecen en el intermareal.
También son desconocidas las respuestas al efecto de UV-B cuando se suma el stress por escasez de nutrientes, desecación o alta presión de los herbívoros.

Las especies de estructura simple, como las algas filamentosas, serían más susceptibles al daño que las de talo más complejo, como las laminares. Hacen falta conocer los mecanismos específicos de reparación o protección en este grupo.
Siete micosporinas han sido identificadas en macroalgas antárticas. Resultan más abundantes en algas rojas, registrados también en algas pardas, y menos frecuentes en algas verdes.

El stress ocasionado por los rayos ultravioleta puede además causar efectos indirectos. Por ejemplo, resultados preliminares con el alga Dictyota dichotoma indicaron que exposiciones a UV reducen la concentración de sus sustancias químicas defensivas y la hacen más "palatable" para sus predadores.

Invertebrados

Sobre 50 especies de invertebrados antárticos en las que se analizo la existencia de micosporinas, se detectaron en el 90 % de ellas.
Las lapas (Nacella cocinna) son uno de los organismos que aparecen en el intermareal libre de hielo, ya desde entrada la primavera.
En el ciclo de vida, sus larvas liberadas en la columna de agua son las expuestas a mayores niveles de radiación. Es posible que el UV-B tenga influencia en su mortalidad, como debe ser el caso también para embriones y larvas de muchos invertebrados.

Ya en la etapa adulta, el caparazón da protección ante los rayos, mientras que las micosporinas se encontraron en concentraciones variables según los tejidos, siendo elevada en los ovarios.
Además, en las lapas más expuestas del intermareal, se hallaron mayores concentraciones de micosporinas que en lapas siempre cubiertas por las aguas.

Se ha planteado que es importante conocer la influencia del aumento de UV en la productividad de organismos "clave" como el krill, aunque esta variable es muy difícil determinar para estos organismos.

Aves

Las plumas de las aves son muy buena protección contra los rayos UV, en especial mientras las aves anidan. Los pichones obtienen resguardo con la protección del cuerpo de sus padres.
Aunque el alto reflejo de hielo y nieve, determinaría que las aves antárticas estén más expuestas a tener problemas en córneas por efectos del UV en relación a aves de áreas más templadas.
Pero el mayor daño potencial a los miembros del mundo alado estaría en relación a cambios alimentarios que surgan por alteraciones en el fitoplancton.

Mamíferos

Los mamíferos marinos antárticos tienen en su cuero y su pigmentación buena barrera protectora.
Las focas reciben mayores radiaciones de UV con el reflejo en nieve y hielo, y en menor grado en agua y tierra.
Esta radiación puede dañar la córnea, aunque presentan buena tolerancia a la radiación. Hay evidencias que la percepción ocular de UV-B tiene influencia en la regulación de la fisiología neuroendocrina de mamíferos, aunque no se sabe si este efecto se da en la Antártida.
En todo caso, los efectos negativos del UV-B en la dinámica de su cadena alimentaria puede ser nocivo para ellos.

Santiago G. de la Vega
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