Pastos Marinos y Cambio Climático

Margarita Gallegos

UAM-IZTAPALAPA

El cambio climático y los factores relevantes Hay pruebas de que el clima de la atmósfera y el océano está cambiando debido al aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Existen evidencias de los los cambios en la temperatura de los océanos, la acidez, salinidad, nivel del mar, que ocasionan cambios regionales (Bindoff et al. , 2007).

Estos cambios van desde escalas espaciales y temporales pequeñas como los procesos de mezcla, a cambios a escala global como la circulación oceánica profunda que ocurren durante milenios. Existen limitaciones para proyectar la magnitud de los cambios climáticos futuros con confianza, sobre todo a escala regional de mayor relevancia para los ecosistemas costeros y marinos. La mayoría de las proyecciones de cambio climático actualmente disponibles se derivan directa o indirectamente de los modelos de simulación llevado a cabo más de cinco años para el IPCC (2007). Nuevos modelo de simulaciones se esta preparando para el Quinto Informe de Evaluación del IPCC prevista para 2013.

Interacciones entre la atmósfera, el océano y los Organismos Vivos Vías interactivas de los efectos atmosféricos sobre la dinámica oceánica y la respuesta biológica en los procesos de producción.

Es necesario dar seguimiento a los procesos espaciales y temporales para entender los efectos potenciales del cambio climático sobre las poblaciones y los ecosistemas marinos del océano. El cambio climático, los factores naturales y antropogénicos, afectan todos los aspectos de la estructura de los ecosistemas marinos, la función, la composición de la comunidad los ciclos biogeoquímicos, prevalencia de las enfermedades. todas las etapas del ciclo vital de forma directa e indirecta a las poblaciones cambios en la dinámica poblacional (tamaño del cuerpo, la reproducción), composición de la comunidad y las distribuciones geográficas. El cambio climático afectará a las poblaciones, hábitats y ecosistemas de manera diferente en función de sus características y condiciones.

Algunas de las propiedades de las poblaciones, hábitats y ecosistemas que pueden aumentar la resiliencia de los ecosistemas marinos ante el cambio climático. Es necesario analizar de la influencia del cambio climático en los diferentes componentes de conectividad.

Área ocupada por los ecosistemas, tasas de pérdida anuales, estimación del valor de los servicios ecológicos que proporcionan en regiones tropicales y templadas.

Incremento de las poblaciónes humanas en las zonas costeras que constituye el 20% de la superficie terrestre. El 37% de la población está dentro de tan sólo 100 km de la costa. Pérdida global de los arrecifes de coral, manglares, marismas y pastos marinos en las últimas 5 decadas.

Los pastos marinos son un grupo único de plantas con flores. Se han adaptado a pasar todo su ciclo de vida totalmente sumergidos tienen adaptaciones morfológicas, fisiológicas y ecológicas únicas. Eficiente sistema de anclaje constituido por rizomas y raíces que crecen horizontalmente enterradas en el substrato y que les permite soportar el efecto de las mareas y el oleaje. Obtienen los nutrientes disueltos en el agua y en los sedimentos mediante las hojas y raíces. Las hojas absorben CO2 y otras formas de carbono orgánico disuelto, principalmente iones bicarbonato. Tienen un eficiente sistema de transporte gaseoso interno que les permite vivir en ambientes anóxicos . Son plantas modulares que se reproducen asexual y sexualmente formando flores y frutos. Aproximadamente el 75 % de las especies son dioicas, tienen eficientes mecanismos de polinización hidrófila y los frutos pueden ser dispersados en forma biótica y abiótica.

Excelentes protectores de la línea de costa, modifican las olas y corrientes, atrapan los sedimentos, almacenan y filtran los aportes de nutrientes al océano con lo cual influyen en las condiciones físicas, químicas y biológicas Con sus macro y micro epifitas asociadas, son tan o más productivas que muchos de los cultivos terrestres La biodiversidad en ellos es mayor en órdenes de magnitud que en las áreas adyacentes desprovistas de vegetación. Productividad es de 0.6x1015 g C yr-1, o el 1.13% de la producción primaria marina total. Duarte y Cebrian (1996) La producción fitoplanctonica es consumida en el mar, la de los pastos marinos es almacenada en los sedimentos o exportada a los ecosistemas adyacentes Son un sumidero o reservorio de carbón para el ecosistema que es secuestrado a la atmósfera (Duarte et al. 2005). US National Estuarine Eutrophication Assessment utiliza a los pastos marinos como uno de los cinco indicadores de contaminación por ser susceptibles a los estresores

Funciones y servicios que proporcionan los ecosistemas de pastos marinos tropicales y templados y los principales factores que están ocasionando su perdida Orth et al. (2006)

Los pastos marinos ejercen una gran influencia en las condiciones ambientales físicas, químicas y biológicas en las áreas costeras actuando como ingenieros ecológicos (sensu). La susceptibilidad de los pastos marinos a los estresores y el gran valor de los servicios que proporcionan a los ecosistemas costeros ha llevado a la US National Estuarine Eutrophication Assessment ha utilizar a los pastos marinos como uno de los cinco indicadores de contaminación en la zona costera (Brick et al. 2003). Costanza et al.(1997) señalan que los pastos marinos proporcionan numerosos servicios ecológicos al ecosistema y los valuaron en 19,004 USD/ha/año, el cual resultó ser mayor que el que proporcionan otros ecosistemas tanto marinos como terrestres.

Distribución Global de Pastos Marinos (data from 2005 UNEP-WCMC) y Regiones Biogeográficas: 1. Atlántico Templado del Norte, 2. Atlántico Tropical, 3. Mediterráneo, 4. Pacífico Templado del Norte, 5. Indo-Pacifico tropical, 6. Templado del Sur. Short et al 2006.

De 128 sitios analizados a nivel mundial, 77 aportaron información de las causas de la disminución o pérdida los pastos marinos. Se deben a: a) impactos directos del desarrollo costero y actividades de dragado (en 21 sitios); b) impactos indirectos que deterioran la calidad del agua (35 sitios).

Sólo 6 sitios desaparecieron a causa del daño ocasionado por procesos naturales como tormentas o perturbación biológica. Waycott et al. (2009) Se calcula que la tasa de pérdida de los pastos a nivel mundial es de 110 km2/año desde 1980 y la desaparición es del 29% de la extensión registrada por primera vez en 1879. La tasa de desaparición se ha incrementado en los últimos años, ya que paso de 0.9% al año antes de 1940, al 7% al año después de 1990. La tasa de pérdida de las comunidades de pastos marinos es comparable a la reportada para los manglares, arrecifes coralinos y selvas tropicales, con lo cual los pastos marinos se ubican entre los ecosistemas más amenazados en la tierra (Waycott et al. 2009).

Las actividades humanas han afectado la zona costera y en sus ecosistemas. Eutrofización de las aguas Esto ha favorecido el desarrollo de zonas de hipoxia, anoxia e incrementado la frecuencia de blooms fitotóxicos La tala de la vegetación tierras arriba o circundante a la zona costera, ha cambiado la dinámica sedimentaria generando procesos de erosión y sedimentación. El uso de artes de pesca y motores han modificado los fondos Las construcciones y dragados alteran la redistribución de los sedimentos, la hidrodinámica, los ciclos biogeoquímicos y modifican los habitats El cambio de uso del suelo para la construcción permanente de infraestructura portuaria, pesquera, petroquímiica o acuicola, elimina en forma permanente a los ecosistemas que crecen en la zona costera.

Los océanos representan a largo plazo el mayor sumidero de carbono, almacenan y redistribuir CO2. Cerca del 93% del CO2 de la Tierra (40 Teratons) se almacena y se distribuye por en los océanos. De todo el carbono biológico capturado en el mundo, más de la mitad (55%) es capturado por organismos vivos marinos (Nelleman et al., 2009).

Aumento de la Temperatura Proyecciones de aumento de la temperatura global es de 1-3.5 oC para finales de siglo, lo cual representa el mayor incremento de temperatura registrado durante los pasados 10,000 años. El aumento en la temperatura del agua puede afectar : El metabolismo y balance de carbono, Cambios en los patrones estacionales y geográficos Cambios en la abundancia y distribución de las especies La biología floral de las especies. Crecimiento explosivo de las epifitas limitando la capacidad de captación de luz y disponibilidad de carbono en las hojas de los pastos marinos. El efecto a largo plazo del calentamiento global puede acelerar la eutrofización y la pérdida del hábitat de los pastos marinos en las aguas costeras poco profundas (Short and Neckles (1999) ). Variación de la Salinidad La salinidad regula el potencial osmótico y puede afectar a los pastos marinos al igual que a otras plantas vasculares que crecen en ambientes salinos.

Elevación del nivel del mar Alterar la estructura del hábitat y hasta la pérdida de la función. Reducir la cantidad de luz que requieren para realizar la fotosíntesis, disminuyendo su productividad. Los requerimientos de captación de luz son diferentes para cada especie y dependen de las condiciones topográficas, pero los 50 cm que se proyecta que se elevará el nivel del mar en este siglo puede reducir en 50% la disponibilidad de luz y ocasionar una reducción de 30 a 40% en el crecimiento de los pastos marinos (Short and Neckles,1999). El incremento en las concentraciones de CO2 puede reducir en el futuro el promedio del pH del océano en 0.1-0.4 unidades. En las áreas costeras esta reducción puede incrementarse con las emisiones antropogénicas de compuestos nitrogenados y sulfurosos. La magnitud en que la disminución proyectada del pH puede estar balanceado o disminuido y afectar la biota de los pastos es tema de discusión y análisis. Dentro de la discusión se considera que el incremento del CO2 disuelto puede traer cambios en otras formas inorgánicas del carbono que están en equilibrio con el CO2 (i.e. HCO- 3 y CO2-3).

En México contamos con 9 especies, 3 distribuidas en las costas del Pacífico y 6 en el Golfo de México. Thalassia testudinum, Halophila engelmanni, Halophila decipiens, Syringodium filiforme y Halodule wrightii, Ruppia maritima La información publicada acerca de la distribución de los pastos marinos en el Golfo de México, área que ocupan, composición florística, ambientes y condiciones en los que se desarrollan, es escasa. Puerto Morelos Mapas Extensión del área que ocupan Composición floristica Condiciones ambientales que las regulan Monitoreo

Conocer el área de distribución de las especies es básica en estudios biogeográficos y para el análisis del estado de las poblaciones de especies de fauna y flora. La distribución de una especie es aquella fracción del espacio geográfico donde tal especie está presente e interactúa en forma no efímera con el ecosistema (Zunino y Palestrini 1991) . Los cambios en los ecosistemas pueden producir a su vez cambios en la distribución de especies.

Escasa Información disponible Mapas Short (2007) recopilación de registros de colectas de PM a nivel mundial pero no proporcionan las coordenadas usadas. Bases de datos mundiales. Facilitador de Información de la Biodiversidad Global (GBYF) registros escasos y dispersos . UNIBIO de la UNAM, y al REMIB de la CONABIO y los registros encontrados se adicionaron a los de GBYF. TRABAJO DE CAMPO EN EL PRESENTE PROYECTO

Ecosonda Hidroacústica Biosonic y se efectuaron muestreos a lo largo de transectos Los registros georreferenciado de la Ecosonda se leen como ecogramas y se traducen a gráficos en donde se observa su altura, densidad y profundidad. En función del número de registros es posible elaborar los mapas de su distribución y de la superficie ocupada por los mismos.

Cada eco corresponde a un solo ping. La serie de círculos representan el área

muestreada por la sonda y el color indica los pings que fueron clasificados como sin vegetación (café) o con vegetación (claros).

La altura de la planta se representa en la fila "plant height". Las filas (Coverage, Ave Height y GPS) presentan los cálculos matemáticos para obtener los parámetros de cobertura, altura media, y posición GPS.

• La cobertura de la planta se calcula como el número de pings en cada ciclo que fueron clasificados con presencia de plantas, dividido por el número de pings de buena calidad en un ciclo.

• La altura promedio de las plantas se calcula con el promedio de los pings que fueron clasificados con la presencia de "Planta“

• La Posición del GPS se calcula como el punto medio entre los dos puntos DGPS en ambos extremos del ciclo.

Registro con la Ecosonda Biosonic Representación gráfica del cálculo de las principales características de la planta por ciclo. Imagen obtenida de User Guia, EcoSAV.

Reflexión producida por la presencia de

Pastos marinos)

Mapa de la distribución de pastos marinos y Ecograma de Thalassia testudinum a profundidades someras (0.5 m) en Isla Lobos, Veracruz. (0.596 Km2 )

Área de estudioPromedio altura

(cm)Mínimo (cm) Máximo (cm) % de cobertura Superficie Km2

Gallega 22 11 77 34 0.247

Isla de Enmedio 14 9 92 29 1.473

Isla Verde 22 11 131 22 0.012

Sacrificios 20 11 77 32 0.086

Isla Lobos 11 5 67 52 0.198

Tuxpan 19 5 70 30 0.353

Los Petenes 40 9 100 60 1191.351

San Felipe 25 9 94 42 64.751

Ría Celestún 36 9 120 47 110.885

Laguna de Términos 23 9 175 46 20.360

Dzilam de Bravo 11 5 10 30 2.699

Datos de altura promedio, mínima y máxima % de cobertura y superficie que ocupan (en m2 y km2) en cada localidad la vegetación de pastos marinos y algas.

Composición florística Existen tres especies perfectamente identificadas en los sitios muestreados del Golfo de México.

Thalassia testudinum, Halodule wrightii, y Siringodium filiforme.

Representación grafica de áreas de erosión y acreción en la costa de Ciudad del Carmen 1974 y el año 2006.

Resultados Se cuenta con los primeros mapas de la distribución de pastos marinos en la costa del Golfo de México y un calculo apróximado de la superficie ocupada, su densidad, la composición específica y una caracterización ambiental preliminar. En la zona Arrecifal Veracruzana las poblaciones Thalassia testudinum están presentes en los sitios analizados son escasas las de Halodule wrightii, Syringodium filiforme. Al comparar con las escasas referencias se observa una disminución de la superficie oupada por los pastos marinos. En Campeche y Yucatán estan las tres especies de Pastos marinos en comunidades monespecíficas y mixtas con diversas especies de macro algas. La costa de Yucatán tiene una gran riqueza de la VAS (macroalgas) La zona más extensa se localiza en la costa de Campeche con la mayor biodiversidad.

Impactos, Amenazas en Pastos Marinos en el Golfo de Mexico.

• Descarga de aguas residuales • Eutroficación • Desarrollo urbano • Cambio en la dinámica

sedimentaria • Erosión • Sedimentación • Turismo masivo • Sobrepesca • Contaminación

•Disminución de su producción. •Cambios en su composición florística. •Las consecuencias son la disminución y/o perdida de la vegetación de pastos •Sustitución por especies de macroalgas.

Es un gran reto contar con información que nos permita entender los procesos globales que operan en las comunidades de los pastos marinos y su entorno y aplicar este conocimiento para desarrollar programas de manejo efectivo de los recursos

El cambio climático ocasionara cambios en los oceanos y estos a su vez en los componentes del ecosistema. Los colores indican la posible respuesta. El azul indica "muy probable", el verde indica "más que probable", el rojo indica “probable” y los efectos desconocidos se indican con ?.

Los impactos en las aguas costeras son más rápidos que los experimentados en los últimos 100 x106 años de historia evolutiva. Las especies enfrentan estresores con una mayor velocidad de acción que los cambios a los que se han enfrentado durante su historia evolutiva. En sitios en donde las actividades humanas lleven a la reducción de la diversidad genética su adaptación puede verse comprometida (Williams 2001) Si el hábitat para los pastos marinos continua perdiéndose por el desarrollo las comunidades se fragmentarán con consecuencias desconocidas para su supervivencia a largo plazo. La pérdida de los pastos tiene un efecto en cascada en la dinámica trófica que puede ser seguida por la pérdida de los consumidores de mayor nivel tanto del ecosistema de pastos marinos como de los adyacentes. Su pérdida ocasiona la fragmentación de las comunidades cuyas consecuencias aún son desconocidas y afectarán su supervivencia a largo plazo.

¡GRACIAS!