Impacto de la radiación ultravioleta en los

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radiaciones
ikerketak
Impacto de la radiación
ultravioleta en los ecosistemas
del Atlántico norte
La disminución de la capa de ozono y sus consecuencias
preocupan a los científicos y a la opinión pública. En este
artículo se informa sobre algunos estudios que han evaluado
la mortalidad de huevas de bacalao debida a los rayos UV.
CAROLINA ALONSO. AZTI.
Dpto. de Recursos Pesqueros
TEXTO:
a disminución de la capa
de ozono estratosférico
que se ha venido observando desde los años 70, y que
ha sido achacada a la emisión
excesiva de gases CFC (clorofuorocarbonos), ha despertado
L
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gran alarma en el ámbito científico y la opinión pública en general, por lo que ha sido objeto
de numerosos estudios en las
últimas décadas.
Este adelgazamiento de la
capa de ozono de la estratosfera (erróneamente denominado
«agujero») es especialmente
acentuado en la Antártida du-
rante la primavera austral
(noviembre), ya que a la acumulación de gases CFC en la
parte alta de la atmósfera se le
suman fenómenos meteorológicos propios de este subcontinente. Pero también en el
Ártico y en zonas templadofrías (cercanas a los polos) se
ha registrado esta alarmante
disminución de la densidad del
ozono.
La función del ozono estratosférico es la de absorber los
rayos ultravioletas (UV) que
emite el sol. Es decir, que cuando el ozono disminuye, la intensidad de los rayos UV aumenta
en la Tierra. Los rayos UV, de
longitud de onda corta, son muy
energéticos e interaccionan fácilmente con la materia orgánica, especialmente con lípidos,
proteínas y ácidos nucleicos.
Cuando una de estas biomoléculas es alcanzada por la luz UV,
la energía lumínica provoca
cambios en su estructura. La
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El significativo aumento de rayos UV de los últimos años podría
poner en evidencia que no todos los organismos pueden adaptarse
rápidamente a las nuevas condiciones de irradiación.
LOCALIZACIÓN DEL LUGAR DONDE SE
MENTOS. VESTFJORDEN (NORUEGA)
FOTO: C. ALONSO
EFECTUARON LOS EXPERI-
mayoría de las veces, estos cambios son momentáneos y la molécula vuelve a su estado original, pero en ocasiones, esas alteraciones perduran y si se dan
en el material genético de la célula, se pueden producir mutaciones, que al acumularse originan envejecimiento celular y
cáncer.
Además del problema sanitario que la exposición a rayos
UV acarrea (por su relación con
los melanomas malignos), hay
también una dimensión ecológica que no es desdeñable. Normalmente, los seres vivos disponen de sistemas de protección
(pelo, pigmentos, cubiertas duras,…) frente a la exposición a
los rayos solares, así como sistemas de reparación a nivel intracelular, pero el significativo aumento de rayos UV de los últimos años podría poner en
evidencia que no todos los organismos pueden adaptarse rápidamente a las nuevas condiciones de irradiación.
En los ecosistemas acuáticos se ha observado que la luz
UV puede penetrar, si el agua es
muy transparente, hasta 20 metros, pudiendo afectar potencialmente a un amplio espectro
de organismos: bacterias, algas,
invertebrados, peces,… y así ha
quedado demostrado en numerosos estudios realizados en diferentes ecosistemas del planeta. La organización en red de
los ecosistemas hace que el efecto sobre una especie en particular pueda tener consecuencias
inesperadas: la población de al-
LARVA NAUPLIUS DE CALANUS
FOTO: M. STARR
FINMARCHICUS EN BUEN ESTADO
LARVA
NAUPLIUS DE
C.
FINMARCHICUS MALFORMADA TRAS LA
EXPOSICIÓN A LA RADIACIÓN SOLAR
FOTO: H.C. EILERTSEN
gas diatomeas de un río en Victoria (Vancouver) experimentó
un gran crecimiento al ser expuesta a la luz UV. La razón fue
que sus principales predadores
(larvas de insectos quironómidos) eran más sensibles a la radiación que las propias diatomeas, por lo que éstas proliferaron
mientras que los insectos murieron. Aunque no se comprobó,
es posible que este efecto se
transmitiera en cadena a los
predadores de los insectos.
Especialmente vulnerables
son los huevos y larvas que habitan aguas más superficiales,
donde se concentra más alimento y tienen más posibilidades de supervivencia. En el caso
del bacalao (Gadus morhua),
una especie de gran importancia comercial y ecológica en el
Atlántico norte, las hembras
ponen huevos en aguas profundas (200 m) durante la época de
primavera y verano. Al tener
flotabilidad positiva, los huevos
ascienden rápidamente hasta
aguas superficiales, donde pasan unos días (de seis a quince,
según la temperatura) hasta
que eclosionan. Estos huevos,
transparentes y flotando en la
superficie del mar, son susceptibles de ser afectados por los
rayos UV.
En la zona del golfo de San
Lorenzo (Québec, Canada) se
localizaba una de las pesquerías
de bacalao más activas del mundo antes de su colapso, a principios de los años 90. Además de
la sobrepesca, se han considerado los factores medioambienta-
les como posible causa que contribuyó a la desaparición masiva de esta población.
EFECTOS SOBRE EL BACALAO
En un estudio que se llevó a
cabo durante los años 1996-98 en
el Institut Maurice-Lamontagne
de Québec (Canada), evaluamos
la mortalidad de huevos y larvas
de bacalao debida a los rayos UV.
Para investigar los efectos indirectos de la luz UV sobre esta especie, también experimentamos
con Calanus finmarchicus, un
crustáceo planctónico muy abundante en las redes tróficas del
Atlántico norte y que es una de
las presas principales de las larvas y juveniles del bacalao.
En un primer grupo de experimentos, se utilizaron simuladores solares (imitan la luz
natural) con filtros específicos
para aislar las bandas de longitud de onda. Se confirmó que la
luz UVB (280-320 nanómetros)
es la más dañina, especialmente
la banda 280-312 nm, la de longitud de onda más corta. El
efecto negativo se dio tanto a
nivel de organismo (mayor mortalidad) como a nivel molecular
(mayor número de mutaciones).
La luz UVA (320-400 nm) dio
efectos menos espectaculares,
aunque el daño a largo plazo podría ser significativo.
Por otro lado, el crustáceo
calanoideo C. finmarchicus resultó ser más susceptible que el
bacalao en las mismas condiciones de irradiación y, para ambas
especies, las larvas sufrieron más
mortalidad y mutaciones que los
huevos. Las razones de estas diferencias son por el momento
desconocidas, aunque es muy posible que los huevos posean en su
cubierta externa (corion) pigmentos incoloros u otras sustancias que absorban luz UV.
Otro tipo de experimentos
consistió en exponer los organismos previamente mencionados a la luz solar natural, en un
tanque con agua, durante el período de incubación (tres días
para los huevos de C. finmarchicus y diez para los de bacalao) y a diversas profundidades.
Los resultados confirmaron que
la luz UV es dañina para los
embriones de estas dos especies,
aunque el efecto es atenuado
con la profundidad. Dado que
su capacidad para desplazarse
activamente es limitada y en el
medio natural se ven sometidos
a las turbulencias originadas
por las corrientes, estos organismos están en realidad circulando verticalmente en la columna de agua. La posibilidad
de que estén flotando varios
días consecutivos en la superficie es, por tanto, remota y los
resultados de mortalidad deben
ser interpretados con cautela.
Para evaluar el efecto de los
rayos UV sobre otro de los principales stocks de bacalao del
mundo, el del ártico nordeste,
se ha iniciado un proyecto financiado por la Comunidad Europea en el que participa personal de AZTI, además de científicos del Instituto de
Investigaciones Marinas de
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En los huevos de bacalao, la radiación UVB
produjo mayor mortalidad y retraso en
el desarrollo embrionario
Vigo y otros cinco centros de investigación de Noruega, Alemania e Italia.
El bacalao que habita en el
mar de Barents desciende a lo
largo de la costa noruega para
desovar en las islas Lofoten en
primavera. Esta zona de islas y
fiordos, con aguas relativamente tranquilas, está próxima al
Ártico y ha experimentado fluctuaciones importantes en el
grosor de la capa de ozono. La
gran superficie de tierra que
permanece cubierta de nieve
durante toda la primavera hace
que la luz se refleje y aumente
la luminosidad.
En el marco de este proyecto, que contempla también la
relación entre los cambios climáticos y las pesquerías, se realizaron diversos experimentos
en la primavera pasada (2000)
en los que se pretendía estimar
el efecto de la luz UV solar en la
zona de las Lofoten. Se expusieron huevos y larvas de bacalao y
C. finmarchicus a la radiación
solar ambiente durante varias
campañas oceanográficas, en las
que también se muestrearon diversas variables biofísicas (temperatura, salinidad, radiación,
productividad primaria y secundaria, etc.)
Los resultados indicaron
que ambas especies son sensi-
bles a la luz solar en las condiciones específicas en que se incubaron, especialmente a los rayos UVB. En los huevos de bacalao, la radiación UVB produjo
mayor mortalidad y retraso en
el desarrollo embrionario; en
huevos de C. finmarchicus mayor mortalidad y malformaciones en las larvas que consiguieron eclosionar.
Próximamente se iniciará
una nueva serie de experimentos que completarán los resul-
tados preliminares anteriormente mencionados y que serán incluidos en un modelo biofísico cuyo objetivo es predecir
el impacto de los cambios climáticos en los ecosistemas pelágicos del ártico.
100
UVB+UVA+PAR
80
UVA+PAR
PAR
60
40
60
20
huevos muertos
0
8
9
día
día
7
día
6
día
5
día
4
día
3
día
2
día
día
1
larvas sanas
FIGURA 1. MORTALIDAD DE EMBRIONES DE BACALAO EXPUESTOS A LA LUZ SOLAR. PAR, LUZ VISIBLE O PHOTOSYNTHETICALLY ACTIVE RADIATION. UVB, LUZ ULTRAVIOLETA TIPO B. U V A, LUZ ULTRAVIOLETA TIPO A.
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sin
lu
z
20
pa
r
0
40
uv
b+
uv
a+
pa
r
uv
a+
pa
r
Mortalidad acumulada (%)
80
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larvas malformadas
FIGURA 2. PROPORCIÓN
DE HUEVOS MUERTOS Y LARVAS ECLOSIONADAS DE
TRAS EL PERIODO DE EXPOSICIÓN A LUZ SOLAR
CALANUS
FINMARCHICUS