Un nuevo estudio de erizos de mar rojo, una especie comercialmente valiosa, investigó cómo las diferentes poblaciones responden a los cambios en sus entornos. Los resultados muestran que las poblaciones de erizos de mar rojo en el norte y sur de California están adaptadas a sus condiciones locales, pero difieren en su vulnerabilidad a los cambios ambientales que se espera que ocurran en el futuro debido al cambio climático global y la acidificación de los océanos.
Los nuevos hallazgos, publicados el 20 de enero en Avances de la ciencia, indican que las poblaciones de erizos de mar rojo en el sur de California pueden ser más vulnerables al cambio climático que las del norte de California. Aunque los erizos de mar en el sur de California ya están adaptados a condiciones más cálidas, los investigadores sospechan que un mayor calentamiento de su entorno puede ser más de lo que pueden tolerar.
«Los erizos de mar rojo de la población del sur de California eran mucho más sensibles a los cambios ambientales que los del norte de California, y creemos que es probable porque ya están más cerca de algún tipo de límite térmico», dijo la autora principal Kristy Kroeker, profesora de ecología. y biología evolutiva en la UC Santa Cruz.
La primera autora, Emily Donham, dirigió el estudio como estudiante de posgrado de la UCSC y ahora es becaria posdoctoral en la UC Santa Bárbara. «Los erizos de mar rojo son una importante especie pesquera a lo largo de nuestra costa, por lo que es muy importante comprender cómo es probable que se vean afectados por el cambio climático», dijo.
El estudio analizó los efectos de tres variables ambientales clave en el hábitat costero de los erizos de mar: la temperatura del agua, el oxígeno disuelto y el pH (una medida de la acidificación del océano). El cambio climático impulsado por el aumento de dióxido de carbono en la atmósfera está calentando los océanos y reduciendo los niveles de oxígeno en el agua, mientras que el aumento de la absorción de dióxido de carbono por parte del agua de mar conduce a la acidificación de los océanos.
Según Kroeker, la mayoría de los estudios que analizan la adaptabilidad de las especies al cambio climático se han centrado en un aspecto del cambio ambiental, como el calentamiento o la acidificación de los océanos. «Pero todas estas especies que nos preocupan están incrustadas en entornos con múltiples variables que se verán afectadas por el cambio climático», dijo.
Usando una red de sensores desplegados a lo largo de la costa, los investigadores primero caracterizaron las condiciones actuales en los bosques de algas marinas del norte y sur de California. Existen grandes diferencias entre las aguas costeras del norte y el sur de California debido al fuerte afloramiento estacional en el norte, que trae a la superficie aguas frías y profundas con niveles reducidos de oxígeno disuelto y un pH más bajo (más cercano al extremo ácido de la escala). El afloramiento costero es mucho más débil en el sur de California.
Como resultado, las poblaciones de erizos de mar del norte de California ya están expuestas a condiciones que son más ácidas, menos oxigenadas y más frías que las aguas del sur de California. En el futuro, sin embargo, ambas regiones experimentarán aguas más cálidas, más ácidas y menos oxigenadas en comparación con las condiciones actuales.
Para estudiar la sensibilidad de los erizos de mar rojos a estas condiciones cambiantes, los investigadores cultivaron erizos de mar juveniles de las dos regiones en tanques al aire libre en el Laboratorio Marino Largo de la UCSC, donde pudieron controlar las condiciones en cada tanque.
Los experimentos expusieron a los erizos de mar de ambas poblaciones a las condiciones promedio de temperatura, oxígeno disuelto y pH en cada una de las dos regiones. Los resultados mostraron claramente que las poblaciones de erizos de mar rojos están adaptadas a sus entornos domésticos y experimentan una mayor mortalidad cuando se crían en diferentes condiciones. A los erizos de mar del sur de California les fue mal en las condiciones del norte de California, y viceversa.
Los investigadores también expusieron a los erizos de mar rojos a las condiciones futuras esperadas para sus regiones de origen según las proyecciones climáticas regionales para el año 2100. Estas condiciones futuras generalmente no se superponen con el rango de condiciones medidas actualmente a lo largo de la costa.
Aunque la mortalidad aumentó en las poblaciones de ambas regiones bajo las condiciones futuras proyectadas, los erizos de mar del norte de California experimentaron una mortalidad más baja y tenían una mejor condición corporal que los erizos de mar del sur de California.
«A pesar de que las poblaciones del norte de California estarán en condiciones más ácidas y con menos oxígeno en el futuro, fueron las poblaciones del sur de California las que se vieron mucho más afectadas», dijo Kroeker.
Esto fue una sorpresa, dijo, porque las poblaciones del norte de California están adaptadas a los cambios estacionales en los que la temperatura, el oxígeno disuelto y el pH disminuyen al unísono, mientras que con el cambio climático esta variación estrechamente acoplada, o «estructura de covarianza», se romperá. . El oxígeno disuelto y el pH disminuirán aún más, pero la temperatura aumentará.
«Está rompiendo la estructura de covarianza ambiental a la que están adaptados, por lo que nuestra predicción fue que esto los haría más vulnerables. Pero eso no es lo que encontramos», dijo Kroeker.
Los hallazgos sugieren que la temperatura del agua es una variable ambiental crítica para los erizos de mar rojo. Con temperaturas más cálidas para empezar, es posible que las aguas costeras del sur de California no tengan que calentarse mucho más para alcanzar temperaturas inhóspitas para los erizos de mar rojo.
“No debemos asumir que la vulnerabilidad de una especie al cambio climático es la misma en toda su área de distribución”, dijo Kroeker. «Cada población está adaptada a las condiciones locales, y no todas las poblaciones van a responder de manera similar al cambio climático global».
Además de Donham y Kroeker, los coautores incluyen a Iris Flores, Alexis Hooper y Evan O’Brien en UC Santa Cruz; Kate Vylet y Jan Freiwald de la Fundación Reef Check; y Yuichiro Takeshita del Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey. Este trabajo fue apoyado por el Instituto de la UC para el Estudio de los Impactos Climáticos Ecológicos y Evolutivos (ISEECI) y el Consejo de Protección de los Océanos de California.