CIENCIAS DE LA TIERRA

Arrecifes de coral

Desde hace 2 000 millones de años, en solitario o en compañía de muy diversos organismos (corales, esponjas, foraminíferos, briozoos, bivalvos), las algas marinas han construido enormes edificios rocosos de cientos de kilómetros cuadrados de extensión y centenares de metros de altura: son los arrecifes. Como la precipitación de caliza es un subproducto de la actividad fotosintética y esta requiere energía solar, la construcción del biohermio (de las palabras griegas que significan escollo vivo) sólo es posible sobre fondos someros (profundidad menor de unos 60 metros) y aguas claras. Asimismo, por lo ya dicho, el agua debe ser cálida (más de 20º C e idealmente más de 27º C como media, en los arrecifes actuales), todo lo cual confina la edificación de arrecifes a zonas someras de los mares intertropicales entre 30º N y 30º S 

 En pura lógica, una comunidad tan exigente en su ecología debe acusar profundamente los cambios de ambiente. Las sucesivas agrupaciones recifales (de récif, arrecife en francés) han sufrido cuatro extinciones masivas a lo largo de su evolución, pero siempre se han recuperado, en general formando nuevas comunidades. Los primeros arrecifes eran sólo de algas, un grupo de cianofiltas, o algas verde-azules, que produjeron biohermios en forma de cúpula formados por sedimentos laminados llamados estromatolitos. Los corales sólo aparecen hace 480 millones de años, y aún hoy sólo forman aproximadamente la décima parte de un arrecife medio: el resto es un detrito resultado en parte de la rotura del biohermio por el oleaje: es el biostromo, sostenido por el esqueleto originario de los corales

 Según su disposición, los arrecifes pueden ser de tres tipos: franjeantes, unidos a la línea de costa, con anchuras de 1 a 2 kilómetros; de barrera, con anchuras de 2 a 15 kilómetros y separados de la costa por una albufera o lagoon; y atolones, de formas circulares sin relación con ninguna tierra emergida Estas formas fueron explicadas en 1842 por Charles Darwin, quien mucho antes de que la subsidencia fuese un fenómeno geológico ampliamente aceptado, propuso que una isla volcánica subsidente era el modelo ideal para explicar cómo, compensando con su crecimiento el hundimiento del fondo, un arrecife franjeante se convertía en otro de barrera y éste a su vez en un atolón cuando la isla estuviese totalmente sumergida.

 Lo que desde luego no se conocía a mediados del siglo XIX era la causa de la subsidencia de una isla volcánica oceánica: hoy sabemos que se debe al paso de la litosfera sobre puntos calientes, que crean las islas que luego usarán los arrecifes como soporte Este mismo vagabundear de las placas litosféricas explica que la distribución de los corales antiguos sea mucho más dispersa en latitud que la de los actuales, de hecho, éste fue uno de los muchos argumentos paleoclimáticos usados por Wegener para apoyar su idea de la deriva continental El descubrimiento de otras propiedades mucho más prácticas de los arrecifes (la más importante de todas, el constituir por su carácter poroso, una excelente roca almacén para yacimientos de petróleo) ha debido esperar a la revolución sedimentológica de la segunda mitad del siglo XX.

¿Qué es un arrecife de coral?

Los corales pertenecen al Reino Animal, Filo Cnidario, Clase Anthozoa. Son animales sésiles y poseen simetría radial. Son un grupo antiguo, con un registro fósil de más de 50 millones de años. Muchos han descrito los corales como jardines sumergidos de bellos colores. Los arrecifes de corales se encuentran entre los ecosistemas más productivos y se destacan por su amplia diversidad, comparable sólo a los bosques tropicales. Los corales tienen la habilidad de crecer en aguas pobres en nutrientes, aun así proveen albergue para comunidades de algas, peces e invertebrados, en aguas que de otra forma estarían desiertas. Existen diferentes tipos de corales: los corales blandos o ahermatípicos y los corales duros, mejor conocidos como pétreos o hermatípicos. En los arrecifes del Indo-Pacífico se han identificado hasta 700 especies, mientras que en el Atlántico hay alrededor de 145 especies y en el Caribe se han descrito 60 especies de corales pétreos. En ellos han evolucionado increíbles interacciones biológicas.

Foto: Jorge Sabater

En la subclase Zoantharia, en el Orden Scleractinia se encuentran los arquitectos del suelo marino, formadores de los arrecifes, los corales hermatípicos. Asociados a estos se encuentran corales blandos o córneos (Subclase Alcyonaria), algunos zoantarios (Subclase Zoantharia) y el coral de fuego, Millepora sp.,(Clase Hydrozoa).

Foto: Jorge Sabater

Los arrecifes de coral están formados por muchas especies diferentes de corales duros. Algunas formas son ramificadas, como Acropora palmata (cuerno de alce),Porites porites (coral de dedo) y otras tienen formas masivas, como, Montastrea anularis y Diploria labirynthiformes (coral cerebro). Estas grandes formaciones de piedra caliza son depositadas por organismos vivos durante miles de años. Los organismos vivos están confinados a la capa superior del arrecife, donde añaden carbonato de calcio sobre los esqueletos muertos depositado por sus predecesores. Éstos forman el exoesqueleto de carbonato de calcio (CaCO3), para proteger la colonia compuestas de miles de pólipos. Un pólipo es un animal muy pequeño parecido a una anémona con tentáculos que se disponen alrededor de un disco oral o boca. Cada pólipo, mide unos pocos milímetros de diámetro. Los pólipos se encuentran dentro de pequeñas copas de CaCO3 que ellos mismo han construido. Muchas de estas copas cementadas forman la colonia. Algunas colonias son de formas ramificadas mientras que otras tienen formas masivas que alcanzan gran tamaño. Cuando cientos de colonias de pólipos crecen una al lado de la otra se forma un arrecife.Los pólipos del coral se protegen durante el día con el exoesqueleto pero emergen de noche. Entonces se alimentan de plancton, organismos microscópicos que abundan en el agua, con la ayuda de los tentáculos. Aunque esto representa solo parte de su dieta. Los tentáculos poseen nematocistos, células urticantes que los ayudan a atrapar su presa. Estos nematocistos son producidos y utilizados exclusivamente por este filo. Se han descrito unos 20 tipos diferentes de nematocistos y se utilizan en la taxonomía del grupo. Asociada a esta formación rocosa encontramos fragmentos rotos y acumulaciones de sedimentos y arenas calcáreas que se origina de los propios corales y de los otros organismos con esqueletos calcáreos que viven asociados a estos, que en combinación con la flora y fauna constituye el arrecife de coral.

¿Dónde se encuentran los arrecifes de coral?

Los arrecifes florecen en aguas tropicales donde las condiciones ecológicas favorecen su crecimiento. La temperatura del agua, la salinidad, la claridad del agua y los bajos niveles de nutrientes son los factores que regulan el desarrollo de los arrecifes de corales.Los arrecifes de coral, compuestos de carbonato de calcio (CaCO3), están limitados a zonas tropicales en latitudes inferiores a 30º, entre el Trópico de Cáncer y el Trópico de Capricornio, donde la temperatura nunca es menor de 18ºC. A estas temperaturas hay mayor deposición de CaCO3 necesario para la construcción de los arrecifes. Es por esto que los arrecifes son mas comunes en el lado este de los continentes donde las aguas cálidas y las corrientes ecuatoriales son transportadas por los giros de corrientes oceánicas. En términos generales un arrecife puede crecer 1.0 mm por año en la escala vertical y alrededor de 8.0 mm anuales horizontalmente.

Foto: Dr. Roy Armstrong

Están restringidos al ambiente marino y no toleran la baja en salinidad, por lo que son poco comunes en costas con desembocaduras de grandes ríos. Es por esto que los arrecifes son raros en la costa este de América del Sur donde desembocan grandes ríos como el Río Amazonas y el Orinoco.En Puerto Rico se encuentran extensas áreas de coral en la costa este, sur y suroeste.

La costa norte carece de arrecifes de importancia, probablemente debido a que en ella desembocan ríos de gran caudal que traen grandes cantidades de sedimentos y alteran la salinidad del agua.La plataforma submarina al norte de la isla también es muy estrecha y cae a grandes profundidades muy cerca de la costa. El establecimiento y desarrollo de arrecifes está limitado por esos dos factores.
	Foto: Dr. Roy Armstrong

¿Cómo se alimentan los corales?

En los tejidos de los corales formadores de arrecifes, viven algas simbiontes, mejor conocidas como las zooxantelas, mayormente representadas por los géneros:Zooxantella o Symbiodinium. Las zooxantelas son algas fotosintéticas que necesitan luz solar. Su concentración puede ser de hasta 1 millón de células por centímetro cuadrado. Por este motivo se encuentran de 25-70m de profundidad en aguas claras. A mayor profundidad, menor es la capacidad fotosintética de la zooxantela. En esta simbiosis mutualista tanto el coral como la zooxantela se benefician. El coral le provee a la zooxantela un ambiente seguro y nutrientes tales como dióxido de carbono, fósforo y nitrógeno, componentes de desecho de la respiración celular del coral. A cambio sus hospedadores reciben productos fotosintéticos como oxígeno y moléculas orgánicas provenientes de la fijación de dióxido de carbono y aumentan su capacidad para depositar carbonato de calcio. A su vez los corales utilizan sus tentáculos con nematocistos para atrapar el plancton que está asociado a los arrecifes. Aún así la contribución energética total de la zooxantela es mucho mayor que la obtenida del plancton.

Foto: Jorge Sabater

Sin esta asociación simbiótica, la riqueza en biodiversidad de diversos grupos de invertebrados y peces que vemos en los arrecifes no sería posible. La aguas tropicales son pobres en nutrientes pero es aquí donde los arrecifes se desarrollan. En las altas latitudes, con grandes cantidades de nutrientes, se estimula el crecimientos de las algas, las cuales crecen mas rápido que el coral y compiten por el espacio en el arrecife. El agua turbia y la sedimentación afectan el crecimiento del arrecife no solo porque afectan la capacidad de filtración de los tentáculos del pólipo del coral sino por la atenuación de la luz solar en la columna de agua que afecta la capacidad fotosintética de la zooxantela.

Foto: Mickey Amador

¿Cómo se reproducen los corales?

Los pólipos del coral se pueden reproducir asexual y sexualmente. Se reproducen asexualmente por gemación, produciendo nuevos pólipos lo que permite el crecimiento de la colonia. En la reproducción sexual la mayoría de los corales liberan los gametos (óvulos y espermatozoides) al agua, por tanto, la fecundación es externa. En otros casos el óvulo se mantiene dentro de la cavidad gratrovascular donde son fertilizados por el espermatozoide. Varios días después de la fecundación, se formar una larva conocida como la plánula. Esta se dispersa con las corrientes, para luego fijarse en el suelo marino y formar una colonia por medio de la reproducción asexual. En muchos casos la reproducción sexual es sincronizada y miles de corales desovan a la vez. En El Gran Arrecife de Barrera de Australia mas de 100 especies, de las 340 especies descritas desovan anualmente, pocos días después de la luna llena de primavera. Un episodio similar se ha documentado en el Golfo de México ocho días después de la luna llena de agosto. Estas reproducciones masivas parecen estar inducidas por la alza en temperatura y noches de oscuridad.

¿Qué tipos de arrecife de coral existen?
Se han descrito varios tipos de arrecifes de coral. Los arrecifes de franja se encuentran próximos a la orilla y son los mas comunes. En algunos casos se encuentra una laguna llana entre el arrecife y la costa. El mas largo de este tipo tiene 400 Km. de extensión y se encuentra en el Mar Rojo.
	Foto: Mickey Amador

Existe una variación de los arrecifes de franja descritos anteriormente. Los arrecifes que se desarrollan en los márgenes continentales o insulares a mayor profundidad, y que se conocen como arrecifes de plataforma. Algunos de estos pueden estar sumergidos al no llegar a la superficie. En ocasiones muestran formas de media luna, ya que crece hacia el oleaje. Los arrecifes de parches o manchas son aquellos que crecen en agregaciones pequeñas y aisladas de la costa. En Puerto Rico se encuentran todos estos tipos de arrecifes.

	En la topografía de los arrecifes se destaca el sistema de surcos y espolones que se encuentran en la pendiente expuesta al oleaje donde predominan las colonias de corales de crecimiento masivo. La cresta de estos espolones esta colonizada mayormente por colonias ramificadas En la zona norte están mas limitados debido al fuerte oleaje, plataforma insular mas estrecha y poca claridad de las aguas.
Foto: Mickey Amador

En la zona sur especialmente en la Parguera encontramos los arrecifes de coral más desarrollados debido a que la salinidad y claridad de las aguas son más favorables.Los arrecifes de barrera se extiende paralelos y a gran distancia de la costa, separados por una gran laguna de aguas profundas. El Gran Arrecife de Barrera de Australia es el más grande, mide unos 1,200 Km. y ha sido el más estudiado. En el Caribe, el Arrecife de Barrera de Belize es solo una décima del de Australia y está a una menor distancia de la costa, aproximadamente a unos 11 Km.

Foto: Dr. Roy Armstrong

Los atolones son arrecifes de coral que crecen en forma circular, rodeando una laguna. Charles Darwin fue el primero en describir la morfología de los arrecifes. Explicó la formación circular de los atolones cuando los asoció el crecimiento de los arrecifes alrededor de una isla volcánica que se hundió. Cambios en el nivel del mar durante la última glaciación pueden haber ocasionado que estas islas volcánicas quedaran sumergidas. En contraste los corales siguieron creciendo a la par con el nivel del mar. Podemos evidenciar esto con un ejemplo muy singular. El capitán James Cook descubrió las Islas de Hawaii en enero de 1779. Los nativos lo recibieron con honores pues pensaron que era el dios Lono, (el dios que viene del mar). Cuando se dieron cuenta de su error lo mataron. Posteriormente, le construyeron un monumento conmemorando su descubrimiento y ulterior muerte, a las orilla del mar. Hoy en día el monumento se encuentra a 20m de profundidad, pero el arrecife que rodea la isla sigue creciendo. Como este proceso tarda millones de años y el océano Atlántico es un océano mas joven que el Pacífico, no hay atolones en el Atlántico. El mayor atolón es Kwajalein, en las Islas Marshall. Posee una laguna de 100 km. de largo y 55 m de profundidad.

¿Qué problemas que confrontan los arrecifes?

Los corales pueden ser amenazados por causas naturales como son las olas generadas por los huracanes que azotan a los trópicos. Son también afectados por los cambios dramáticos en la temperatura y la salinidad del agua. La depredación por otros organismos tales como peces, caracoles y estrellas de mar, tambien son perjudiciales.

Foto: Jorge Sabater

El crecimiento rápido de las algas en el arrecife pueden matar a los corales ya que compiten entre si por luz y espacio. Pero los corales han evolucionado por millones de años y se han adaptado para defenderse de las causas naturales. La alta fecundidad, la producción de nematocistos, extender sus pólipos solo de noche son solo una muestra de estas adaptaciones. Hasta el momento han sido muy exitosos.Desafortunadamente hay otras amenazas para las cuales no se han adaptado. Los efectos antropogénicos tales como la contaminación, deforestación, extracción indiscriminada y la sobrepesca son algunos de los factores que podrían desestabilizar el ecosistema. La contaminación puede afectar de varias formas a los corales.

Foto: Mickey Amador

Cualquier substancia que afecte la claridad del agua, como el exceso de sedimentación causada por los dragados de las costas, la erosión ocasionada por la deforestación, afectará a las zooxantelas y su habilidad de fotosintetizar. Las aguas usadas y fertilizantes aumentan la cantidad de materia orgánica y por tanto causan eutrificación en el agua. Esto estimula el crecimiento de las algas que al crecer mas rápido que los corales asfixian los pólipos y compiten por espacio en el suelo marino con los corales. Los contaminantes por agentes químicos o biológicos pueden ser tóxicos y matan los corales. La descarga de aguas calientes de plantas generatrices de energía es tan letal como cualquier veneno ya que los corales están adaptados a las temperaturas estables del trópico. Los pescadores, buzos y visitantes pueden afectar de varias maneras al arrecife, ejemplo de esto puede ser, daños causados por las anclas de sus embarcaciones, tirando basura o alterando el equilibrio de las comunidades al pescar demasiados peces y poner en peligro la capacidad reproductiva de las poblaciones. Algunas evidencias que nos muestran que los arrecifes pueden estar en peligro están siendo reportadas en los últimos años.

Foto: Jorge Sabater

El blanqueamiento de corales se ha descritos en muchas áreas tropicales incluyendo el Caribe. El blanqueamiento es provocado por la expulsión de las zooxantelas y se le ha atribuido a pequeños aumentos en la temperatura. Se ha asociado esto a la mortalidad de muchas colonias de corales que en ocasiones parecen recuperarse naturalmente.La enfermedad de banda negra ha sido descrita como tejido necrótico que crece en los corales y parece ser causada por la cianobacteria Phormidium corallyticum.

¿Cuál es la importancia de los arrecifes de coral?

Los arrecifes son un recurso valioso con beneficios inestimables. Muchos países depende de ellos para sostener su industria pesquera y su alimentación, ya que sirven de habitat para muchas especies marinas de consumo humano con gran importancia económica. Proveen protección a las costas de la erosión y los embates de las olas. Son fuente de recreación y estimulan el turismo, atrayendo millones de buceadores y visitantes por su diversidad, belleza y colorido. En ellos se encuentran muchos animales que son fuente de alimento de otros organismos superiores, formando unas redes alimentarias importantes. Los fragmentos rotos y acumulaciones de sedimentos y arenas calcáreas que se origina de los propios corales y de los otros organismos con esqueletos calcáreos suplen a las costas con las arenas blancas de la playas.

Foto: Jorge Sabater

Apenas estamos empezando a comprender las aplicaciones médicas y comerciales que se encuentran allí. A pesar de su importancia ecológica y su inigualable belleza, están siendo amenazados por las actividades humanas. Como es el caso de otros ecosistemas debemos aprender a protegerlos para las generaciones futuras.