La otra amenaza del cambio climático: la acidificación del océano

Acidifación de los océanos

Decoloración del coral, enfermedad que puede matarlos; una de sus causas es la acidificación del agua. Bruno de Giusti [CC BY-SA 2.5 it (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/it/deed.en)]

El exceso de dióxido de carbono en la atmósfera que producimos pero no vemos ni sentimos tienen efectos bajo el agua de los océanos: al menos una cuarta parte del dióxido de carbono (CO2) no se queda en el aire, sino que se disuelve en el océano (1), cambiando su composición química natural. Desde el comienzo de la era industrial, el océano ha absorbido alrededor de 525 mil millones de toneladas de CO2 de la atmósfera, actualmente ¡alrededor de 22 millones de toneladas por día!

Cuando el dióxido de carbono se disuelve en el agua de mar, el agua se vuelve más ácida: el índice pH del océano (una medida de cuán ácido o básico es el océano) desciende. Aunque el océano es inmenso, suficiente dióxido de carbono puede tener un gran efecto: solo en los últimos 200 años, el agua del océano se ha vuelto un 30 por ciento más ácida, y eso es más que cualquier cambio conocido en la química oceánica en los últimos 50 millones de años.

Anteriormente, los científicos no se preocupaban por este proceso porque  asumían que los ríos transportaban suficientes sustancias químicas disueltas de las rocas al océano, por erosión de los ríos sobre sus cauces,  para mantener estable el pH del océano. Pero como se ha comprobado, esto no es suficiente para detener la acidificación.

¿Cuál es el problema de pH anormalmente bajo en el océano? Que está ocurriendo demasiado rápido para que la vida marina tenga tiempo de adaptarse al medio. Se teme que tenga impactos dramáticos y en su mayoría negativos en los ecosistemas oceánicos, aunque algunas especies (especialmente las que viven en estuarios) están encontrando formas de adaptarse a las condiciones cambiantes. Así, algunos organismos sobrevivirán o incluso prosperarán bajo las condiciones más ácidas, mientras que otros lucharán por adaptarse, e incluso pueden extinguirse. Pero más allá de la pérdida de la biodiversidad, que importa a algunas personas pero no a todas, la acidificación afectará a la pesca y la acuicultura, amenazando la seguridad alimentaria de millones de personas, así como al turismo y otras economías relacionadas con el mar.

Acumulación de dióxido de carbono CO₂

 El dióxido de carbono se encuentra naturalmente en el aire: las plantas lo necesitan para crecer, y los animales lo exhalan cuando respiran. Pero, gracias a la gente que quema combustibles, ahora hay más dióxido de carbono en la atmósfera que en ningún otro momento en los últimos 15 millones de años. La mayor parte de este CO2 se acumula en la atmósfera y, debido a que absorbe el calor del sol, crea una manta alrededor del planeta, calentando su temperatura.

Generación de ácido carbónico en el mar

Cuando el agua (H2O) y el CO2 se mezclan, se combinan para formar ácido carbónico (H2CO3). El ácido carbónico es débil en comparación con algunos de los ácidos bien conocidos como el ácido clorhídrico (el ingrediente principal en el ácido gástrico, que digiere los alimentos en el estómago) o el ácido sulfúrico (el ingrediente principal en las baterías de automóviles, que puede quemar la piel con solo una gota). No obstante el ácido carbónico, siendo más débil, funciona de la misma manera que todos los ácidos: libera iones de hidrógeno (H+), que se combinan con otras moléculas en el agua: la acidez describe cuántos iones H + hay en una solución, un ácido es una sustancia que libera iones H+, y el pH es la escala utilizada para medir la concentración de iones H+.

Niveles de pH en el agua

La escala de medición del pH comprende los valores de 0 a 14; siendo 0 el más ácido, 14 el menos ácido y situando en 7 el pH Neutro (ese el pH del agua pura). Por ejemplo en las piscina se mantiene ajustado el pH entre los valores 7,2 y 7,6 (muy ligeramente ácido), que es el que conserva las instalaciones en óptimas condiciones, y es ideal para la piel y los ojos del bañista. Con más acidez, sentiremos el típico escozor de ojos al bañarnos e incluso podemos notar algún tipo de irritación en la piel, además, pueden corroerse los elementos metálicos de la piscina. Así pues, el pH del agua es importante incluso para bañarse.  

El pH del océano ha bajado de 8.2 a 8.1 desde la revolución industrial, y se espera que caiga otras 0.3 a 0.4 unidades de pH para finales de siglo. Una caída en el pH de algunas décimas puede no parecer mucho, pero la escala de pH, como la escala de Richter para medir terremotos, es una escala logarítmica (en base 10) que avanza en saltos de x10; así, un pH 4 es diez veces más ácido que el pH 5 y 100 veces (10 veces 10) más ácido que el pH 6.

Una décima de variación en le pH equivale a un 25% de diferencia, dos décimas, a un 58%

Por ello, la décima de variación en el pH al pasar de 8,2 a 8,1 equivale a un aumento de acidez del 25%.  Pero lo peor es que ese incremento se está acelerando: si continuamos agregando dióxido de carbono a las tasas actuales, el pH del agua de mar puede caer otro 25-30% por ciento al final de este siglo, hasta un pH de 8, creando un océano más ácido que cualquier otro visto durante los últimos 20 millones de años o más.

Efectos en los organismos marinos

La construcción de esqueletos de las criaturas marinas es particularmente sensible a la acidez. Una de las moléculas con las que se unen los iones de hidrógeno H+ son los carbonatos (CO3⁻²), componentes clave de los carbonatos de calcio (CaCO3). Para hacer carbonato de calcio, los animales marinos que forman cáscaras, como corales y ostras, combinan un ion calcio (Ca+2) con carbonatos  del agua de mar circundante, liberando dióxido de carbono y agua en el proceso. 

El problema con los iones de hidrógeno es que tienden a unirse con el carbonato con mayor fuerza que con el calcio, formando iones bicarbonato (HCO3-). Entonces los organismos formadores de conchas no pueden extraer el ion carbonato que necesitan del bicarbonato, y les dificulta la producción de nuevas conchas, que son los hogares de esos animales. Esto afecta directamente a los bancos de coral (2).

Durante el último gran evento geológico de acidificación hace 55 millones de años (época eocena), un episodio de calentamiento rápido e intenso que provocó una extinción masiva en algunas especies, incluidos los invertebrados de aguas profundas. Un océano más ácido no destruirá toda la vida marina en el mar, pero el aumento en la acidez del agua de mar del 30 por ciento que ya hemos visto ya está afectando a algunos organismos del océano.

Es probable que este cambio también afecte a los muchos miles de organismos que viven entre los corales, incluidos aquellos que las personas pescan y comen, de manera impredecible. Además, la acidificación se suma a todas las otras tensiones que los arrecifes han estado sufriendo, como el calentamiento del agua (que causa otra amenaza para los arrecifes conocida como blanqueo de los corales), la contaminación y la pesca excesiva.

En general, los animales sin cáscara, incluidos los mejillones, las almejas, los erizos y las estrellas de mar, tendrán problemas para construir sus conchas en agua más ácida, al igual que los corales. Se espera que los mejillones y las ostras crezcan menos en un 25 por ciento y en un 10 por ciento, respectivamente, para fines de siglo.

 
Sin embargo, esta falla masiva no es universal: los estudios han encontrado que los crustáceos (como las langostas, cangrejos y camarones) crecen conchas aún más fuertes bajo una acidez más alta. Esto puede ser porque sus conchas están construidas de manera diferente. Además, algunas especies pueden haberse adaptado a una mayor acidez o tener la capacidad de hacerlo, como los erizos de mar de color púrpura. Aunque un nuevo estudio encontró que los erizos larvales tienen problemas para digerir sus alimentos con una acidez elevada.

La hierba de Neptuno (Posidonia oceanica) es una planta de pastos marinos de crecimiento lento y de larga vida, originaria del Mediterráneo. (Gaynor Rosier / Marine Photobank)

  

Las plantas y muchas algas pueden prosperar en condiciones ácidas. Estos organismos hacen que su energía se combine con la luz solar y el dióxido de carbono, por lo que más dióxido de carbono en el agua no los daña, al contrario, las ayuda.

 Debido a que el agua circundante tiene un pH más bajo, las células de un pez a menudo se equilibran con el agua de mar al tomar ácido carbónico. Esto cambia el pH de la sangre del pez, una condición llamada acidosis. Solo un pequeño cambio en el pH puede conllevar una gran diferencia en la supervivencia; en los seres humanos, por ejemplo, una caída en el pH de la sangre de 0.2-0.3 puede causar convulsiones, comas e incluso la muerte. Del mismo modo, seguramente un pez también es sensible al pH y tiene que poner su cuerpo a toda marcha para que su química vuelva a la normalidad. Para hacerlo, quemará energía extra para excretar el exceso de ácido de su sangre a través de sus branquias, riñones e intestinos, y producirá un crecimiento más lento del animal, que necesita más energía vital para desintoxicarse.

Conclusiones

Una aportación importante que podemos hacer es hablarles a conocidos y familiares sobre la acidificación del océano. Debido a que los científicos solo notaron que es un gran problema hasta hace relativamente poco  tiempo, muchas personas aún no saben que está sucediendo. Hagamos correr la voz.  En las escuelas, compañeros de trabajo, amigos, hablemos sobre cómo la acidificación afectará a los asombrosos animales del océano que proporcionan alimentos, ingresos y belleza a miles de millones de personas en todo el mundo.

Referencias

(1) https://ocean.si.edu/ocean-life/invertebrates/ocean-acidification  
(2) Los bancos de coral se están disolviendo: https://www.scientificamerican.com/article/corals-are-dissolving-away1/