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¿Cómo reaccionan los animales marinos cuando falta oxígeno en el fondo del mar: huyen, resisten o cambian su sangre?

Categoría: Mar y pesca

En el fondo del mar durante el verano, se forman masas de agua con poco oxígeno, conocidas como hipoxia. En la bahía de Tokio, los informes de calidad del agua de la prefectura de Chiba registran cada año cuándo se confirma y cuándo desaparece esta condición [3].

Dentro de esa agua, los peces huyen, los bivalvos resisten en el lugar y un cangrejo llamado cangrejo azul de EE. UU. cambia las propiedades de su sangre azul tras estar 7 o 25 días en bajo oxígeno, según reportes científicos [9]. ¿Por qué las respuestas son tan diferentes según la especie? Este artículo explica las diferencias en cómo transportan, resisten o escapan del oxígeno, y muestra ejemplos de recuperación marina.

1. Por qué falta oxígeno en el fondo del mar en verano

En verano, el agua cerca de la superficie se calienta, creando una gran diferencia de temperatura con el agua fría del fondo. Esto hace que el agua de arriba y la de abajo no se mezclen fácilmente, impidiendo que el oxígeno llegue hasta el fondo [2].

Además, los restos de plancton vegetal se hunden al fondo. Al descomponerse, consumen oxígeno. Como el agua no se mezcla, ese oxígeno no se repone [2]. Así se forman las masas de agua con poco oxígeno [1].

La guía de términos de la prefectura de Chiba indica que el nivel de oxígeno disuelto para que los peces y mariscos sobrevivan es de al menos 3 miligramos por litro, y como referencia para la actividad de los microorganismos que usan oxígeno, al menos 2 miligramos [1]. Sin embargo, esto es solo una referencia, no un límite de muerte absoluto para todos los seres vivos. ¿Qué hacen los animales atrapados en esa agua?

2. Cómo los peces evitan el agua con poco oxígeno nadando a otro lugar

Se considera que los animales que pueden nadar, como los peces, se desplazan para evitar el agua con poco oxígeno [4].

La resistencia al bajo oxígeno varía según el grupo. Se dice que los gusanos poliquetos, los bivalvos y los cnidarios (como medusas y anémonas) son relativamente fuertes, mientras que los crustáceos (camarones y cangrejos) y los peces son relativamente débiles [4][14].

Los peces son débiles al bajo oxígeno, pero pueden nadar para escapar. Esta combinación tiene sentido. No obstante, es una tendencia general; no se puede decir que "todos los peces escapan" o que "todos los bivalvos resisten", ya que depende de qué tan bajo sea el oxígeno y cuánto tiempo dure. Entonces, ¿cómo resisten en el lugar los bivalvos, que se mueven poco?

3. Cómo la almeja arca saruboo resiste cambiando a una respiración sin oxígeno

Un estudio reprodujo en laboratorio las condiciones del fondo del lago salobre Nakaumi, en la prefectura de Tottori, para investigar a la almeja arca saruboo (un bivalvo) [5].

Cuando el oxígeno disuelto bajó de 2 miligramos por litro, la almeja arca saruboo comenzó la respiración anaeróbica (sin oxígeno). En condiciones más severas, con menos de 0.61 miligramos, la respiración aeróbica (con oxígeno) se detuvo. En ese caso, produce la energía necesaria (ATP) solo mediante la ineficiente respiración anaeróbica [5].

Los bivalvos, al no poder escapar, cambian sus mecanismos internos para resistir. Pero esto es un resultado experimental de una sola especie, la almeja arca saruboo. No se puede generalizar que "todos los bivalvos son iguales" o que "las almejas hacen lo mismo". Cuando los peces y los cangrejos se alejan de los bivalvos que aguantan, ¿qué ocurre?

4. Por qué algunos bivalvos se benefician en bahías donde los depredadores se van

En un experimento de campo en una bahía poco profunda de EE. UU., los depredadores como estrellas de mar, peces y cangrejos abandonaron las zonas con poco oxígeno. Como resultado, el bivalvo quahog fue menos depredado y, de hecho, se benefició [6].

Por otro lado, otros bivalvos como la almeja de cáscara blanda y el mejillón azul murieron en condiciones de hipoxia severa [6]. Este resultado no se explica con la idea de que la falta de oxígeno perjudica por igual a todos los seres vivos.

Parece que las zonas con poco oxígeno no son siempre peligrosas para los bivalvos. Para aquellos que pueden tolerarlo, pueden convertirse en lugares sin enemigos naturales. Pero esto es un resultado específico del quahog, no de todos los bivalvos. ¿Qué ajustes hacen en su sangre los grupos menos resistentes, como peces y cangrejos?

5. Cómo la hemocianina, la sangre azul de camarones y cangrejos, funciona con poco oxígeno

La hemocianina es una proteína pigmentaria que contiene cobre. Dos átomos de cobre se unen a una molécula de oxígeno, y al unirse, el color cambia de incoloro a azul [7]. Se encuentra en moluscos como calamares y pulpos, y en artrópodos como camarones y cangrejos, cumpliendo la función de la hemoglobina en nuestra sangre [7].

Se dice que, comparando la misma cantidad de sangre, la eficiencia para transportar oxígeno es aproximadamente 1/4 de la de la hemoglobina [8]. Pero esto es una comparación general; el uso real por parte de los organismos es otro tema.

Hay informes de que en los decápodos (camarones y cangrejos), la actividad de los genes de la hemocianina aumenta cuando se exponen a bajo oxígeno. En 24 horas, aumenta entre 1.65 y 1.98 veces, pero esto es la tasa de transcripción génica, no necesariamente un aumento directo en la cantidad de hemocianina en la sangre [9].

Además, se informó que el cangrejo azul de EE. UU. cambió la combinación de subunidades de la hemocianina tras 7 o 25 días de bajo oxígeno, aumentando su afinidad por el oxígeno [9]. Esto proviene de estudios previos citados en la introducción del artículo. Los grupos considerados débiles ajustan su sangre para resistir. La "resistencia" no es solo cuestión de comportamiento.

6. Cuántas zonas muertas hay en el mundo y qué ejemplos de recuperación existen

Según un informe publicado en 2008, se registraron 405 zonas costeras con hipoxia (zonas muertas) en el mundo hasta 2007. Esto aumentó desde las 305 zonas de 1995, casi duplicándose cada 10 años desde la década de 1960 [10][14]. Estos son datos de 2008, no los más recientes.

En el Mar Negro, la gran zona de hipoxia desapareció casi por completo entre 1991 y 2001, y la vida regresó [11]. A principios de los 90, el uso de fertilizantes había disminuido. Se cree que la reducción de fertilizantes fue una de las razones, pero no se puede afirmar que fue la única causa. Esto se basa en el resumen de un artículo de divulgación.

En Japón, se están rellenando las depresiones del fondo marino que dejó el dragado con tierra de construcción o cubriéndolas con arena. En un estudio de la prefectura de Kanagawa, se evaluó que mejorar el lecho marino y rellenar depresiones tiene un efecto relativamente alto para suprimir masas de agua sin oxígeno en áreas con poca corriente [13]. En la bahía de Mikawa, la prefectura de Aichi y el Ministerio de Tierras, Infraestructura, Transporte y Turismo también reparan excavaciones profundas y aplican cobertura de arena [15].

Sin embargo, el tamaño de la hipoxia en la bahía de Tokio varía cada año. No se puede decir que "disminuye constantemente" ni que el problema está resuelto.

7. Cómo investigar por tu cuenta: escapar, resistir y cambiar la sangre

En papel, escribe "escapar", "resistir" y "cambiar sangre". Piensa dónde ubicar los animales mencionados: peces, almeja arca saruboo, quahog y cangrejo azul de EE. UU. Si algún animal es difícil de clasificar, escribe la razón.

En el supermercado o acuario, busca camarones, cangrejos, calamares y pulpos. En este artículo aparecieron como parientes con sangre azul. Como no se puede ver el color de la sangre, observa la estructura del cuerpo y el movimiento para buscar diferencias con peces y bivalvos. Nota de seguridad: No toques los animales del acuario.

En los informes de calidad del agua del Centro de Investigación Pesquera Integral de la prefectura de Chiba, están registrados cada año cuándo se confirma y cuándo desaparece la hipoxia [3][12]. Comparando año tras año, podrías notar las variaciones.

Fuentes

  1. Prefectura de Chiba, "Glosario de términos de monitoreo de la Bahía de Tokio" https://www.pref.chiba.lg.jp/suiho/kasentou/toukyouwan/kanshi-yougokaisetsu.html (Explica la formación de hipoxia y los niveles de referencia de oxígeno disuelto.)
  2. Instituto de Ciencias Ambientales de Tokio y Ministerio de Medio Ambiente, "Documentos de la Bahía de Tokio" https://www.tokyokankyo.jp/kankyoken_contents/research-meeting/h21-12/2101-tokyobay.pdf (Explica por qué las capas de agua no se mezclan en verano.)
  3. Centro de Investigación Pesquera Integral de la prefectura de Chiba, "Informe rápido de calidad del agua 2025" https://www.pref.chiba.lg.jp/lab-suisan/suisan/suisan/suikaisokuhou/2025.html (Registra la confirmación, máximo y desaparición de la hipoxia en 2025.)
  4. Wikipedia, "Hipoxia (ambiental)" https://en.wikipedia.org/wiki/Hypoxia_(environmental) (Describe la resistencia al bajo oxígeno por grupo y la evasión por parte de animales móviles.)
  5. Miyamoto et al. 2012, Plankton and Benthos Research 7:167-174 (resumen en informe anual de Tottori) https://www.pref.tottori.lg.jp/secure/853736/annual_report_vol53_3_1.pdf (Detalla la respiración anaeróbica de la almeja arca saruboo.)
  6. Noticias de la Universidad Brown 2008, "Zonas muertas" (Altieri) https://archive2.news.brown.edu/2007-2015/articles/2008/10/deadzones.html (Describe el experimento de campo con quahogs y depredadores.)
  7. Kotobank, "Hemocianina" https://kotobank.jp/word/%E3%83%98%E3%83%A2%E3%82%B7%E3%82%A2%E3%83%8B%E3%83%B3-3168899 (Explica las propiedades de la hemocianina como pigmento de cobre.)
  8. Wikipedia, "Hemocianina" https://en.wikipedia.org/wiki/Hemocyanin (Compara la eficiencia de transporte de oxígeno con la hemoglobina.)
  9. Frontiers in Marine Science 2019, artículo 687 https://www.frontiersin.org/journals/marine-science/articles/10.3389/fmars.2019.00687/full (Reporta cambios en la hemocianina bajo hipoxia en decápodos.)
  10. ScienceDaily 2008 (cobertura de Diaz & Rosenberg, Science 321) https://www.sciencedaily.com/releases/2008/08/080814154325.htm (Proporciona cifras sobre el aumento de zonas muertas en el mundo.)
  11. Universidad de Miami, artículo de divulgación (zonas muertas) https://sharkresearch.earth.miami.edu/tag/dead-zones/ (Introduce la recuperación de la hipoxia en el Mar Negro.)
  12. Centro de Investigación Pesquera Integral de la prefectura de Chiba, "Informe rápido de calidad del agua 2024" https://www.pref.chiba.lg.jp/lab-suisan/suisan/suisan/suikaisokuhou/2024.html (Registra la hipoxia en 2024 para comparación anual.)
  13. Prefectura de Kanagawa, "Materiales de estudio" https://www.pref.kanagawa.jp/documents/84481/5039.pdf (Evalúa el relleno de depresiones y cobertura de arena en el fondo marino.)
  14. Diaz, R. J. & Rosenberg, R. 2008, "Spreading dead zones...", Science 321:926-929 https://doi.org/10.1126/science.1156401 (Artículo original sobre resistencia taxonómica y aumento de zonas muertas.)
  15. Prefectura de Aichi, "Materiales sobre medidas contra la hipoxia en la Bahía de Mikawa" https://www.pref.aichi.jp/soshiki/mizutaiki/0000045057.html (Describe la reparación de excavaciones y cobertura de arena en Mikawa.)