Las estrategias de restauración de los arrecifes de coral utilizan procesos naturales y antropogénicos para restaurar los arrecifes de coral dañados . [1] Los arrecifes sufren daños por diversas causas naturales y provocadas por el hombre, y se están realizando esfuerzos para rectificar los daños y restaurarlos. Esto implica la fragmentación de corales maduros, la colocación de los fragmentos vivos en líneas o marcos, el cuidado de los fragmentos a medida que se recuperan y crecen, y el trasplante de los trozos a sus posiciones finales en el arrecife cuando sean lo suficientemente grandes.
Los arrecifes de coral son importantes barreras entre la tierra y el agua y ayudan a reducir los daños causados por las tormentas y la erosión costera. [2] Proporcionan empleo, oportunidades recreativas y son una fuente importante de alimentos para las comunidades costeras. [2] Se estima que 375 mil millones de dólares provienen de los servicios ecosistémicos proporcionados por los arrecifes de coral cada año. [3]
Los corales más frecuentes en los arrecifes tropicales son los corales pétreos Scleractinia que construyen esqueletos duros de carbonato de calcio que brindan protección y estructura al arrecife. [4] [5] Los pólipos de coral tienen una relación mutualista con algas unicelulares denominadas zooxantelas . Estas algas viven en el tejido de los pólipos de los corales y proporcionan energía al coral a través de la fotosíntesis . A su vez, el coral proporciona refugio y nutrientes a las zooxantelas. [4]
Desde 1970, la mitad de los corales del mundo han desaparecido y todos los arrecifes estarán amenazados de extinción en 2050. [6] Para garantizar la existencia de los arrecifes de coral en el futuro, se están investigando nuevos métodos para restaurar sus ecosistemas. La fragmentación es la estrategia más común para restaurar los arrecifes; A menudo se utiliza para establecer arrecifes artificiales como árboles de coral, viveros de líneas y estructuras fijas. [7]
Algunas actividades antropogénicas, como la minería de coral, la pesca de arrastre de fondo , la excavación de canales y la pesca con explosivos, causan alteraciones físicas en los arrecifes de coral al dañar la dura estructura esquelética de carbonato de calcio de los corales.
Otra amenaza importante para los arrecifes de coral proviene de la degradación química. La contaminación marina causada por protectores solares, pinturas y minería interior puede introducir sustancias químicas tóxicas para los corales y provocar su descomposición. Las enfermedades de los corales suelen prevalecer en áreas donde los corales están estresados y su gravedad ha aumentado en las últimas décadas. [8] A menudo como resultado de la contaminación, la eutrofización puede ocurrir en los ecosistemas de arrecifes de coral, lo que limita los nutrientes de los corales. Con los cambios que se producen en las tierras costeras, como la deforestación, la minería, el embaldosado del suelo agrícola y la erosión, muchos más sedimentos están entrando en la columna de agua. Esto se conoce como carga de sedimentos, que puede asfixiar directamente al coral o bloquear la luz ultravioleta, bloqueando efectivamente la fotosíntesis del coral.
Además, el aumento de las emisiones de CO 2 derivadas de actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles, puede afectar la acidez de las aguas del océano. La acidificación de los océanos ocurre cuando el exceso de CO 2 reacciona con el agua del océano y reduce el pH. En condiciones ácidas, los corales no pueden producir sus esqueletos de carbonato de calcio y ciertas zooxantelas no pueden sobrevivir. [9]
Quizás la mayor amenaza para los arrecifes de coral provenga del aumento de las temperaturas globales. La mayoría de los corales sólo pueden tolerar un rango de temperatura del agua de 4 a 5 °C. En estas condiciones adversas, los corales pueden expulsar sus zooxantelas y blanquearse. A medida que las aguas del océano se calientan más allá del rango de temperatura tolerado, los corales están muriendo. [10] Un estudio de la Gran Barrera de Coral encontró que la tasa de mortalidad del arrecife era del 50% después de una ola de calor extrema con un aumento de temperatura de 3 a 4 °C. [11] Debido a eventos de blanqueamiento similares a este, los corales dañados continúan muriendo después del evento debido a una mayor susceptibilidad a las enfermedades, el arrecife tarda décadas en recuperarse después de los eventos de blanqueamiento, y los corales de crecimiento lento son sometidos a una inmensa cantidad de estrés. [11] El aumento de la temperatura global es consecuencia de la liberación de grandes cantidades de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Un estudio demostró que alrededor de 655 millones de personas viven cerca de los arrecifes de coral, lo que representa el 91% de la población mundial que forma parte de países desarrollados como Estados Unidos de América, Medio Oriente y China. El mismo estudio también reveló que de los 655 millones de personas, el 75% de la población que vive cerca de los arrecifes de coral proviene de países en desarrollo pobre y, aunque estos países en desarrollo dependen del ecosistema de arrecifes de coral, solo contribuyen a una pequeña fracción. de las emisiones de efecto invernadero. Las estadísticas de emisiones han demostrado que los países desarrollados contribuyen a aproximadamente 11 veces más emisiones de gases de efecto invernadero que los países en desarrollo pobres. [12]
El proceso de cultivar pólipos de coral para ayudar en la regeneración de los arrecifes en todo el mundo se conoce como jardinería de coral. Cultivar pequeños fragmentos de coral mediante reproducción asexual hasta que estén completamente maduros es la técnica fundamental de la jardinería de coral, siendo los viveros en el océano o en tierra los dos métodos principales utilizados.
Los arrecifes de coral se están restaurando mediante el uso de viveros en el océano y en tierra. Los viveros oceánicos implican cultivar fragmentos de coral bajo el agua, unirlos a estructuras de acero y monitorear su crecimiento durante 6 a 12 meses hasta que alcanzan la madurez. Una vez maduras, las nuevas colonias de pólipos pueden transferirse a los arrecifes dañados. Los viveros terrestres, por otro lado, cultivan fragmentos de coral en laboratorios o granjas, lo que permite procesos más rápidos como la microfragmentación. Dado que la mayoría de los corales crecen sólo alrededor de una pulgada por año, las prácticas de crecimiento más rápido son importantes para la restauración de los arrecifes. Además, los corales en crecimiento en tierra los protegen de los cambios de temperatura, los depredadores y otros problemas que pueden interferir con el proceso de restauración. [14] Además, con la ayuda de la NOAA , se han restaurado más de 40.000 arrecifes de coral en toda la región del Caribe. [15]
La fragmentación es un método utilizado para dividir una colonia silvestre de coral en fragmentos más pequeños, y estos trozos más pequeños se convierten en colonias de coral adicionales. Estas colonias fragmentadas son genéticamente idénticas a la colonia huésped. [16] Se puede eliminar hasta el 75% de la colonia huésped sin efectos negativos en su tasa de crecimiento. [17] Esto permite a los investigadores avanzar con proyectos de restauración con un impacto mínimo, si es que tiene alguno, en la tasa de crecimiento o supervivencia de la colonia original. Las prácticas de fragmentación se utilizan en prácticamente todos los tipos de estrategias de restauración de corales que se utilizan en la actualidad. A continuación se describen varios métodos diferentes para cultivar corales fragmentados. [17]
La fragmentación permite un aumento de aproximadamente 8 veces en la productividad en comparación con la del coral donante original. La cantidad de fragmentación realizada en el coral donante se determina en función de la cantidad de espacio disponible para la fijación. [17] Aunque la fragmentación tiene un gran potencial, debe evitarse cuando el riesgo de enfermedades y tormentas es alto, ya que aumenta los riesgos potenciales de estos factores estresantes. Esta estrategia puede no ser óptima para ciertas especies que están menos adaptadas a la fragmentación o tienen tasas de crecimiento más lentas. [17]
En los viveros de líneas verticales, los fragmentos de coral se atan a una línea suspendida en el agua. Un extremo de la línea está sujeto a una boya mientras que el otro está anclado al fondo del mar. Los corales en este tipo de vivero están vinculados directamente a la línea vertical de la columna de agua. [18]
En los viveros de líneas suspendidas, se colocan dos viveros de líneas verticales separados entre sí para que queden paralelos verticalmente en la columna de agua. Luego se conectan entre sí con una cuerda atada perpendicularmente entre los dos. Luego se une el coral a esta cuerda, pero cuelga parcialmente de las líneas, por lo que hay menos contacto con la cuerda misma. Un menor contacto entre el coral y las líneas de suspensión conduce a una menor mortalidad parcial de los corales. [18] Aunque estas estructuras tienen cierta mortalidad parcial, los estudios muestran una alta supervivencia de todo el vivero (tanto vertical como suspendido). La cría de corales en estructuras lineales aumenta la distancia entre las colonias de coral y los depredadores potenciales, las enfermedades bentónicas y hay menos espacio por el que competir. Los corales cultivados en viveros en línea deben trasladarse a sustratos fijos después de un período de crecimiento inicial, mientras que los que se propagan en estructuras fijas pueden crecer indefinidamente. [18]
Los viveros de estructura fija son marcos adheridos al fondo marino. Estos viveros suelen estar hechos de materiales como PVC, malla de plástico y bloques de hormigón. [19]
Probablemente no haya diferencias en las tasas de crecimiento entre los corales cultivados horizontalmente en viveros fijos y los cultivados verticalmente en viveros en línea. [1] Aunque, la tasa de supervivencia de estos viveros es menor que la de los viveros de línea. Un estudio de 2008 encontró que los viveros de estructura fija tenían una tasa de supervivencia del 43%, mientras que los viveros en línea tenían una tasa de supervivencia del 100%. [18] La mortalidad inicial de los viveros de estructura fija también depende probablemente de la época del año en que se trasplantan los corales. Es importante limitar los factores estresantes a los que están expuestos los corales recién injertados. [1]
Un "árbol de coral" es el primer tipo de vivero de este tipo donde el coral está completamente suspendido en la columna de agua. [20] El bajo costo y la disponibilidad de materiales para crear estos árboles de coral los convierten en un método ideal para la propagación. [20] Estos viveros son menos susceptibles a los daños causados por la acción de las olas, hay menos interacción entre los depredadores bentónicos y las enfermedades, y se reduce el riesgo de enredo para otras especies marinas (en comparación con los viveros lineales). Debido a que estos viveros solo están anclados en un lugar, hay un impacto mínimo en el fondo marino, son portátiles y fácilmente transportados por una sola persona, y se pueden ajustar fácilmente si la profundidad es un problema. [20]
Los viveros de coral terrestres permiten que los corales crezcan hasta un tamaño razonable antes de plantarlos. Los tanques llenos de agua de mar en circulación proporcionan un lugar artificial para que crezcan las plántulas de coral. [21] Al igual que los viveros de plantas , un vivero de coral brinda protección contra tormentas, depredación y otros factores estresantes a medida que crecen. También es un lugar para la cría selectiva de genotipos resistentes . Las técnicas para cultivar corales en tierra pueden implicar la reproducción sexual y asexual del coral. Cuando se usan juntos, los especímenes de coral pueden cultivarse con mayor resistencia a los factores estresantes y tasas de crecimiento rápidas. [22]
Los corales pueden reproducirse asexualmente cuando un pólipo brota para producir otro pólipo clonal. El Dr. David Vaughan desarrolló una técnica llamada microfragmentación en 2006, que utiliza la capacidad del coral para clonarse a sí mismo para la producción de coral. [23] La microfragmentación es el proceso de creación de pequeños trozos (>1 cm) de coral vivo a partir de una colonia de coral madre. [21] Estas piezas luego se fijan a una base de cerámica o cemento llamada tapón y se colocan en tanques de vivero terrestres. [21]
Los corales formadores de arrecifes masivos son las principales especies utilizadas en este método, porque acelera su tasa de crecimiento. En lugar de esperar décadas para que un coral alcance un tamaño robusto, se necesitan meses para ver un espécimen viable. [24] Esto se debe a la rápida respuesta curativa del coral. Durante la microfragmentación, se crean bordes heridos donde se corta la colonia. Estos se curan rápidamente al expandir su tamaño radialmente hacia afuera, colonizando sus tapones y eventuales sitios de plantación en el océano. La fusión de múltiples fragmentos del mismo genotipo puede dar como resultado un área más grande de cobertura de coral. [24]
Los corales se reproducen sexualmente mediante desove al azar. Las larvas de coral se forman en la columna de agua mediante la fertilización de haces de gametos suspendidos . [21] En un vivero terrestre, el control sobre qué especímenes se reproducen puede permitir la reproducción selectiva de corales más resistentes.
La disponibilidad de gametos de coral en la naturaleza depende en gran medida de factores ambientales. Los estudios han demostrado que la mayor parte del desove ocurre a la misma hora de la noche y depende de los ciclos lunares. [21] Trabajos recientes han intentado desencadenar el desove de corales en el entorno de cría imitando estos controles ambientales.
La restauración de corales se viene produciendo desde hace más de 40 años. [21] Al determinar qué estrategia de restauración es mejor para un lugar determinado, es importante comparar y contrastar todos los métodos. [18] La eficacia de una estrategia puede depender del hábitat en el que reside el vivero, las condiciones del medio ambiente, cómo varían las condiciones anualmente y la estructura del vivero elegido. [18]
La jardinería de corales para la restauración de arrecifes, a cualquier escala, puede no ser capaz de salvar una especie agotada. En cambio, se deberían utilizar estrategias de restauración para ayudar a la recuperación natural en el restablecimiento de un acervo genético más amplio de una especie de coral. Esto permite que los corales se reproduzcan sexualmente y se recuperen naturalmente con el tiempo. La jardinería de corales y la propagación de corales son importantes porque es mucho más fácil para un fragmento de coral sobrevivir que para las primeras etapas de vida del coral establecerse en entornos de arrecifes. [19]
La creación de depósitos de corales puede ayudar a la reintroducción de especies después de eventos de extinción de corales. Estos depósitos no sólo sirven como método de recuperación, sino que también pueden mejorar en gran medida el acervo genético de poblaciones aisladas de corales. [25] Al mejorar estos acervos genéticos, podemos esperar mayores tasas de supervivencia futura para los corales. [19] Un estudio encontró que se utilizó un vivero de Acropora cervicornis como depósito después de que ocurrió un evento de agua extremadamente fría que acabó con aproximadamente el 43% de su población en el área. La reintroducción de corales de estos depósitos reintrodujo tejidos de coral sanos en la población de coral, ayudando en la reproducción natural. [25]
Estas prácticas deben utilizarse simultáneamente con prácticas como la gestión de cuencas hidrográficas, prácticas de pesca sostenible y el establecimiento de áreas marinas protegidas . La jardinería de coral también ofrece beneficios indirectos, como la rápida creación de nuevos hábitats para peces e invertebrados en arrecifes agotados. Estos métodos de restauración de arrecifes también crean oportunidades de ciencia ciudadana , involucrando a la comunidad en la restauración y conservación de los corales. [19]