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CEMMA: Las ballenas nos hablan de los cambios en el océano

FOTO: CEMMA // Balea común, "Balaenoptera physalus" atropelada polo barco portacontenedores "Verónica B”, porto de Marín, setembro de 2008.

Se publica el primer estudio para monitorizar los recientes cambios oceánicos en el Atlántico Norte en base a la información química, mediante la concentración de isótopos estables de carbono y oxígeno, de las ballenas que se alimentan en las aguas islandesas y gallegas.

Isótopos y océano

Los isótopos son “tipos” de átomos de un mismo elemento, tienen igual número atómico, igual número de protones, pero diferente número de neutrones con lo que tendrán distinto número másico (suma de protones y neutrones). La mayoría de los elementos químicos poseen más de un isótopo.

El calentamiento global causado por la emisión masiva de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera alteró la relación de los isótopos estables de carbono y oxígeno atmosférico, y por tanto también esta relación se ve alterada en los océanos.

El carbono (C) tiene un número atómico (Z)=6, 6 protones y 6 electrones. Existen dos isótopos estables: el 12C, que cuenta con 6 neutrones, es el más abundante en la naturaleza (98.93 %) y el 13C que cuenta con 7 neutrones y es poco frecuente en la naturaleza (1,07%). Además, encontramos el isótopo inestable 14C, con un período de desintegración o semivida de 5730 años, perdiendo en ese tiempo la mitad de su concentración. La medida de la degradación del 14C se usa para datar muestras orgánicas de menos de 50 mil años.

El oxígeno (O) tiene un número atómico (Z)=8. El isótopo 16O es el más abundante en la naturaleza (99,7 %) y el 18O es el siguiente isótopo estable en abundancia (0,2 %).

En medio marino, la composición isotópica de muchos elementos difiere geográficamente cómo resultado de una variedad de procesos bioquímicos, geoquímicos y geofísicos. La relación entre las concentraciones de isótopos de carbono, 13C/12C, en la atmósfera, disminuyó significativamente durante lo último siglo, debido al aumento de 12C procedente de fuentes antropogénicas de carbono (CO2), y como consecuencia la relación del 13C/12C disuelto en el agua del mar también ha disminuido desde tiempos preindustriales causando el llamado Efecto Suess. El que acontece durante este efecto es que aumenta la cantidad del isótopo 12C en la atmósfera aportado por la combustión de combustibles fósiles muy antiguos como el petróleo y el carbón, que carecen de 14C en su composición.

Eco-biología: las ballenas vigías ambientales

Las ballenas, rorcual común (Balaenoptera physalus), se alimentan de pequeños crustáceos de la capa superior de la columna de agua. En el Atlántico Norte, esta ballenase distribuye en varias subpoblaciones y realiza migraciones anuales estacionales norte-sur.

Así, en primavera las ballenas frecuentan los “pastos de alimentación” de altas latitudes, donde comen intensamente y engordan durante varios meses. En otoño migran hacia bajas latitudes, momento en el que transitan por frente las costas de Galicia, e invernan en zonas más cálidas donde las condiciones son más acomodadas para reproducirse, donde la comida es más escasa.

Por tanto, son espléndidas vigías, o bioindicadoras de cambios en las relaciones isotópicas de carbono y oxígeno oceánicos. Esto es así porque las ballenas al ser altamente móviles integran en sus tejidos a heterogeneidad de las señales ambientales locales a través de su alimento, con lo que sus cuerpos conservan la “memoria” de los cambios temporales en las concentraciones de estos isótopos de los lugares por donde pasan.

El muestreo realizado en este estudio sirvió para comparar diferentes períodos de las últimas décadas y analizar la variación espacio-temporal de los isótopos estables oceánicos en dos áreas del Atlántico Norte.

Muestras y análisis

En este estudio se examinó la variación de las relaciones isotópicas de carbono y oxígeno en la piel de las ballenas comunes al largo de tres décadas en dos localidades diferentes del Atlántico Norte, separadas más de 2700 km de distancia: Islandia y Galicia.

Se analizaron muestras de piel de 34 ballenas de Galicia: 20 individuos capturados durante la caza de ballenas en 1985 y 14 individuos recién varados durante 2003-2014, recogidas por la Red de Varamentos de Galicia. En Islandia fueron analizadas muestras de 68 individuos capturados, 22 de 1986, 19 de 2013 y 27 de 2015. Todas las muestras fueron recogidas y preservadas congeladas durante el período de junio a septiembre. Como método de análisis fueron deshidratadas, trituradas y analizadas mediante espectrometría de masas de relación isotópica, en el Centro Científico y Tecnológico de la Universidad de Barcelona (CCiT-UB).

Resultados

La diferencia en la magnitud de la variación de los isótopos entre las dos áreas coincide con la información previa sobre cambios locales ya observados, debido a que la relación 13C/12C en la piel refleja los de las áreas y alimento, de aproximadamente tres meses anteriores a la muerte de la ballena. Los valores observados pueden representar valores entre las zonas de alimentación y las áreas de reproducción.

Carbono

En la red alimentaria, el cambio temporal en las relaciones de 13C/12C es transferido de las presas a los depredadores. En los resultados obtenidos de la piel de las ballenas, se observó una grande variación del cociente13C/12C para las dos áreas y todos los períodos. Esa variación oceánica se propaga a la red alimentaria y es la responsable de las variaciones interanuales observadas en las ballenas. Se encontró una relación decreciente entre el cociente13C/12C y el año de recogida.

Estas diferencias pueden reflejar un cambio en la línea base de los valores isotópicos de ambas áreas que se pueden atribuir al efecto combinado de la quema de combustibles fósiles y también al aumento de la deforestación y la posterior caída general de la actividad fotosintética. La combinación aditiva de estos efectos es conocida, produciendo un descenso continuo en valores atmosféricos y del agua de mar del cociente13C/12C desde principios de 1900 -el efecto Suess- lo que explica la variación observada.

El estudio muestra que estos patrones de variación oceanográfica tienen una influencia directa sobre el cociente 13C/12C en la piel de las ballenas. La diminución encontrada en las ballenas de Islandia está claramente relacionada con las variaciones observadas en las aguas subpolares del Atlántico Norte y la disminución menor en las ballenas de Galicia, refleja la menor variación observada en las aguas subtropicales del Atlántico Norte.

Oxígeno

A relación de isótopos de oxígeno en el agua del mar, indicada porr el cociente 18O /16O, está a su vez ligado al ciclo hidrológico que depende de la temperatura ambiental y de la salinidad. En su fase de vapor, el agua esta empobrecida del isótopo 18O, en relación al agua de la que procede, por lo que los valores isotópicos de oxígeno que se pueden observar en las aguas marinas son el resultado de la evaporación, el vapor atmosférico, el transporte y posterior regreso de agua dulce al océano a través de precipitación o fusión de los hielos.

Altos valores altos del cociente 18O /16O indican baja temperatura y alta salinidad, por lo que la variación de este ratio puede usarse para detectar estacionalidad, interanualidad o fluctuación relacionada con los cambios en el ciclo hidrológico y climático, incluido el calentamiento global.

Las ballenas, como mamíferos que son, mantienen la temperatura corporal constante independientemente de la temperatura ambiental, es decir, son animales homeotermos o de sangre caliente, este proceso consume energía procedente de los alimentos. Este consumo alimenticio hace que las ballenas tengan la misma relación isotópica de oxígeno que el alimento que consumen, y su vez, la misma que el agua ambiental en la que viven, siendo estos valores muy dependientes de la temperatura y de la salinidad local.

Se encontró, como era de aguardar, que los valores del cociente 18O /16O en la piel eran en general más altos en las ballenas de Islandia que en las de Galicia. Además, el análisis al largo del tiempo sugiere que se produjo un cambio en las ballenas de Islandia, donde los valores disminuyeron significativamente y sobre todo en los últimos años, pero no así en las de Galicia.

A través del análisis de datos climáticos, se descubrió que el agua del mar alrededor de Islandia experimentó un calentamiento de 0,7-1,6 °C durante el período 1871-2010, siendo particularmente intenso en la década de los 20-30’s y más recién en el período 1987-2002. Durante 1986-2012 aumentó tanto la temperatura como la salinidad. En las aguas de Galicia, el cambio de temperatura fue más limitado. A cuyo objeto, los valores del cociente 18O /16O en la piel de ballenas islandesas mostraron una disminución significativa, que no fue detectada en la muestra de Galicia.

Las ballenas buenas vigías

Los resultados de este estudio demuestran que la piel de ballena es un material biológico eficaz para monitorizar la variación isotópica oceánica de carbono y oxígeno y al mismo tiempo impulsa el valor de la comparación entre conjuntos de muestras a escala temporal o latitudinal.

Destaca el hecho de que la aplicación de las relaciones isotópicas de carbono y oxígeno es útil para investigar la distribución, movimientos y la ecología de los mamíferos marinos. Se requiere de una mejor comprensión científica de esta relación y resulta necesaria una buena Red de Varamentos que asista y nutra un Banco Biológico de Muestras para garantizar la conservación de series de muestras valiosas para estudios futuros.

Además de ahondar en el conocimiento sobre los cambios que los océanos están experimentando como consecuencia del aumento del impacto de las actividades humanas.

En conclusión: las ballenas son unas muy buenas vigías de los océanos.

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