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Hipoxia marina: estrellas de mar desesperadas, corales sofocados y microbios resilientes

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En septiembre del 2017, los buzos observaron una enorme «zona muerta» que empezaba a envolver los arrecifes de coral de Bocas del Toro en el Caribe de Panamá. Los investigadores de postdoctorado del Smithsonian se unieron para comprender la hipoxia marina en el presente y en el pasado

Nadie sabe qué desencadena la aparición repentina de la hipoxia, un descenso de oxígeno en el océano que se propaga rápidamente. Como un incendio forestal, la hipoxia mata a todo lo que no puede caminar o nadar para alejarse del peligro. Por primera vez, un equipo del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) en Panamá documentó un evento hipóxico en curso en un arrecife de coral del Caribe. Un segundo equipo aplicó un nuevo enfoque para buscar signos de eventos hipóxicos mientras la gente colonizaba la costa durante los últimos 2000 años. Sus resultados complementarios se publican en las revistas Nature Communications y Ecography.

Las primeras en detectar el surgimiento de este monstruo turbio desde las profundidades de Bahía del Almirante, cerca de la frontera de Panamá con Costa Rica, fueron Maggie Johnson, becaria postdoctoral en un proyecto de monitoreo a largo plazo de MarineGEO, y la pasante de STRI, Lucía Rodríguez:

“Era un hermoso día tropical a finales de septiembre, y nos sentíamos muy afortunados de estar en un lugar tan maravilloso”, comentó Maggie. “El agua estaba particularmente plana y, de repente, mientras estábamos buceando, vimos esta capa turbia de agua debajo del bote. Los peces se movían justo encima de esa capa y las estrellas quebradizas y los caracoles se amontonaban uno encima del otro, tratando de escapar. Fue como si hubiera estallado una bomba. Al volver a la superficie, nos golpeó un olor horrible, como el de un balde de mariscos podridos».

Maggie Johnson, becaria postdoctoral de MarineGEO, estudia los efectos de la temperatura, la acidificación del océano y ahora la hipoxia en los corales. Durante el evento hipóxico, llevó corales Agaricia tenuifolia, recolectados de las mismas profundidades en diferentes sitios, de regreso al laboratorio, donde determinó la salud del coral.
Crédito: Sean Mattson, STRI
Lucía Rodríguez, pasante de STRI, descubrió el evento hipóxico con la becaria postdoctoral de MarineGEO, Maggie Johnson.
Crédito: Sean Mattson, STRI

Ambas regresaron a la Estación de Investigación de STRI en Bocas del Toro (BRS), donde convencieron con entusiasmo a los investigadores de postdoctorado de otros proyectos para ayudar a documentar lo que estaba sucediendo.

Noelle Lucey estaba trabajando en Bocas del Toro sobre el impacto del bajo nivel de oxígeno en las criaturas de los arrecifes tropicales.

“Ya estábamos monitoreando la hipoxia en la bahía semanalmente”, comentó Noelle. Pero este repentino evento nos hizo darnos cuenta de que necesitábamos colocar más sondas en la bahía para medir el oxígeno constantemente en distintos lugares y profundidades. En un gran esfuerzo grupal, registramos las condiciones físicas en el agua a todas las profundidades en 83 sitios diferentes en un día, solo seis días después de que Maggie y Lucía observaron el evento por primera vez. Obtuvimos una buena imagen del oxígeno en toda la bahía con la ayuda de todos en la estación».

La becaria postdoctoral Noelle Lucey trabaja en un estudio para comprender cómo reaccionan los invertebrados marinos a las condiciones de bajo oxígeno (hipoxia marina).
Crédito: Maycol Madrid, STRI

Noelle creó mapas que muestran cómo los niveles de oxígeno varían entre las aguas tranquilas dentro de la bahía y las áreas más cercanas al océano abierto donde la acción de las olas se mezcla y reoxigena el agua. En las profundidades de Bahía del Almirante, el agua está casi completamente sin oxígeno, hay poca circulación y se acumulan todos los nutrientes de las aguas residuales y la escorrentía de fertilizantes de las plantaciones de banano.

Este mapa de Bahía del Almirante en la provincia de Bocas del Toro en Panamá, cerca de la frontera con Costa Rica, muestra concentraciones de oxígeno disuelto en el fondo del mar, 6 días después de que los investigadores detectaran por primera vez un evento hipóxico agudo. Los lugares de muestreo se indican con puntos negros.
Crédito: Noelle Lucey, STRI

Noelle siente curiosidad por saber cómo los invertebrados marinos se enfrentan al bajo nivel de oxígeno. “Durante el evento, me sorprendió ver a algunas criaturas del arrecife tratando de escapar de las aguas hipóxicas debajo de donde otras ya estaban muertas”, comentó Noelle. “Lo que encontré particularmente interesante fueron las estrellas quebradizas. Podías verlas jadeando por oxígeno, con la boca bien abierta, pero aún estaban vivas. La gran interrogante para mí es identificar las diferencias entre la duración de estos eventos hipóxicos y cuánto tiempo pueden sobrevivir los animales del arrecife sin mucho oxígeno».

Microbios

Los investigadores de postdoctorado Jarrod Scott y Matthieu Leray recolectaron muestras de agua de mar y utilizaron técnicas moleculares para descubrir cómo cambió la comunidad microbiana durante el evento. Descubrieron que, mientras que los corales pueden tardar años en recuperarse, los microbios en el agua se recuperan en un mes, lo que sugiere que la recuperación de microorganismos se desvincula del destino de organismos más grandes en la comunidad.

«Esta fue una oportunidad para nosotros de poner la microbiología en un contexto ecológico más amplio», comentó Jarrod. “Lo que más me sorprendió fue que la comunidad microbiana se recuperara rápida y completamente”, comentó. «Esperaba que se recuperara eventualmente, pero no volvería básicamente al mismo estado en el que estaba antes del evento hipóxico».

El equipo analizó los genomas de microbios que prosperaron en condiciones hipóxicas y encontró numerosos genes que indicaban una adaptación a condiciones de bajo oxígeno. Sin embargo, muchos de los microorganismos que Jarrod y Matt detectaron en las muestras de agua hipóxica estaban completamente ausentes del agua completamente oxigenada. Entonces, si estos microbios no están presentes en condiciones normales de oxígeno, ¿de dónde provienen?

Al comparar dos de los microbios hipóxicos dominantes con datos disponibles públicamente, encontraron que estos microbios estaban estrechamente relacionados con organismos que se encuentran en sedimentos marinos, moluscos, plantas de tratamiento de aguas residuales y corrales de engorde, ambientes caracterizados por bajo nivel de oxígeno. Sin embargo, en este punto, los investigadores no pueden decir con certeza dónde viven normalmente estos microbios.

“Solo observamos microbios en muestras de agua de mar”, comentó Jarrod. “Pero ¿qué pasa con los microbios estrechamente asociados con los corales u otros invertebrados marinos? ¿O con sedimentos? ¿Podrían estos entornos ser la fuente de microbios hipóxicos? También vimos una disminución en el número de virus durante el evento hipóxico. Sabemos que los virus pueden ser importantes para el metabolismo en muchos organismos, incluidos los microbios y las algas, pero no estamos seguros de cómo se relaciona la dinámica de la comunidad viral con la hipoxia. Todavía hay mucho que aprender sobre las comunidades microbianas que prosperan en condiciones de hipoxia aguda”, comentó.

Corales

El enfoque original del postdoctorado de Maggie era monitorear los efectos de la temperatura y la acidificación del océano en los arrecifes de coral, trabajando en estrecha colaboración con Andrew Altieri, ex científico de STRI, ahora en la Universidad de Florida. Durante el evento, Maggie organizó inventarios y recolectó corales en dos sitios. Aproximadamente el 30% del área del arrecife estaba cubierta por corales vivos antes del evento, el 15% justo después del evento y el 20% un año después.

Corales Acropora durante el evento hipóxico.
Crédito: Will Wied, STRI

«Es alucinante pensar que algunas de estas comunidades de coral habían estado allí durante 100 años o más y, de repente, fueron diezmadas en una semana».

«Pensamos que las comunidades de coral en aguas costeras poco profundas no suelen experimentar hipoxia», comentó Maggie. “Pero el agua hipóxica se acercó a la superficie. La mayoría de los corales por debajo de los siete metros (21 pies) murieron, pero sobrevivieron los corales en 3 metros (9 pies) de agua. Se puede decir que el 50% de los corales en aguas poco profundas murieron, o se puede decir que el 50% sobrevivió y preguntarnos cómo lo hicieron».

Los corales más profundos se decoloraron o murieron durante el evento hipóxico, pero algunos corales cerca de la superficie sobrevivieron. Maggie Johnson quiere saber por qué.
Crédito: Maggie Johnson, STRI

Las muestras de Agaricia tenuifolia, una especie de coral común en todo el Caribe, perdieron la mayoría de sus simbiontes. Cuando Maggie vio que la hipoxia puede causar el mismo tipo de blanqueamiento que antes se atribuía a las altas temperaturas, cambió su enfoque de investigación.

Ahora Maggie tiene un postdoctorado en Woods Hole Oceanographic Institution y está haciendo experimentos en el Smithsonian Marine Station en Ft. Pierce, Florida. Parece que algunos corales pueden soportar condiciones hipóxicas durante varias semanas, por lo que deben tener herramientas para hacer frente a la falta de oxígeno. A medida que los corales realizan la fotosíntesis durante el día, liberan oxígeno, lo que podría ayudar a reducir la cantidad de hipoxia que experimentan, especialmente en aguas poco profundas.

A largo plazo

¿Podría Bocas del Toro ser un lugar para averiguar si el control de la escorrentía podría detener o limitar los eventos hipóxicos?

«No sabemos cuánta hipoxia es causada por la escorrentía de nutrientes de las plantaciones de banano y las aguas residuales, o si la hipoxia es un fenómeno natural que siempre ha ocurrido», comentó Rachel Collin, directora de la Estación Científica de Bocas del Toro.

Dos años después del evento hipóxico, los corales Acropora no se habían recuperado.
Crédito: Maggie Johnson, STRI

La investigadora de postdoctorado de STRI, Blanca Figuerola, se asoció con el paleontólogo de STRI, Aaron O’Dea, para ver si podían usar gasterópodos fósiles e isótopos de sus conchas para averiguar si los eventos hipóxicos han ocurrido en el pasado y si son causados principalmente por la influencia humana, o si han sido un proceso natural durante milenios.

Blanca Figuerola, investigadora de postdoctorado de STRI, categorizando microgasterópodos.
Crédito: Jorge Morales, STRI

Para ver cómo ha cambiado el arrecife durante los últimos 2,000 años, su equipo extrajo cuatro núcleos de arrecifes mediante la conducción de tubos de metal en arrecifes poco profundos, uno que experimenta hipoxia en el presente (hoy, por ejemplo) y otro que no, según los datos recopilados por Noelle, y dos núcleos adicionales desde la parte más profunda del arrecife expuesto a la hipoxia a través de una matriz de corales ramificados muertos del género Porites.

Los paleontólogos excavan arrecifes fósiles, como este en la República Dominicana, para descubrir en qué se diferenciaban los arrecifes antiguos de los arrecifes actuales. Algunos gasterópodos (moluscos y caracoles) cazan animales del arrecife, otros simplemente pastan en plantas y algas, por lo que los tipos de gasterópodos fósiles que se encuentran en un arrecife cuentan la historia de qué tipo de hábitat dominó durante un cierto período de la historia.
Crédito: Sean Mattson, STRI

Los seis núcleos se seccionaron en 69 muestras. La edad de los fragmentos de coral en cada muestra se utilizó para crear una línea de tiempo. Para cada muestra, Blanca clasificó cada gasterópodo (casi 15,000 especímenes en total) por el papel que desempeña en el ecosistema (por ejemplo, herbívoro, carnívoro o parásito) y observó un aumento histórico de la proporción de herbívoros y una disminución en los valores de isótopos de carbono en mayor profundidad, lo que sugiere que las aguas hipóxicas se acumularon en el arrecife y lo cerraron hace aproximadamente 1,500 años.

Después de conducir un tubo de acero hacia un arrecife, Jorge Morales, Blanca Figuerola y Aaron O’Dea están listos para extraer un núcleo del arrecife, una cronología de la historia del arrecife.
Crédito: Sean Mattson, STRI

“Encontramos señales similares en la parte poco profunda del arrecife hipóxico durante las últimas décadas que sugieren que la hipoxia puede estar expandiéndose a profundidades menos profundas”, comentó Blanca.

El equipo descubrió que el momento del cierre profundo del arrecife no coincide con cambios climáticos importantes conocidos, pero sí coincide con una expansión de las poblaciones humanas en la región (como se observa en los basurales arqueológicos), lo que sugiere que la tala de tierras puede haber promovido un aumento en las aguas hipóxicas, alimentando la escorrentía de nutrientes en las bahías.

«Estos datos históricos ofrecen una severa advertencia», comentó Aaron. “Arrecifes enteros han sucumbido a estos eventos hipóxicos en el pasado. Se convirtieron en escombros y lodo y nunca se recuperaron. Si no se controla la contaminación, los arrecifes poco profundos y relativamente más saludables podrían correr el mismo destino».

“Fue emocionante descubrir que los microgastrópodos pueden ser un registro poderoso de las condiciones hipóxicas pasadas y pueden proporcionar señales de advertencia de cambios futuros en los arrecifes”, comentó Blanca, quien espera poder repetir el mismo tipo de estudio en otros arrecifes utilizando una variedad de indicadores geoquímicos y biológicos.

La tormenta perfecta

«Esta fue realmente una tormenta perfecta», comentó Maggie. “Fuimos extremadamente afortunados de detectar un evento hipóxico agudo en curso y de trabajar con otros investigadores de postdoctorado en la estación que estudian los muchos aspectos de los arrecifes de coral y brindan una perspectiva a largo plazo. El oxígeno disuelto no es algo que la mayoría de la gente monitorea en los arrecifes. Queremos crear conciencia sobre la importancia de la hipoxia en todo el mundo”.

El Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales, en ciudad de Panamá, Panamá, es una unidad de la Institución Smithsonian. El Instituto promueve la comprensión de la naturaleza tropical y su importancia para el bienestar de la humanidad, capacita estudiantes para llevar a cabo investigaciones en los trópicos, y fomenta la conservación mediante la concienciación pública sobre la belleza e importancia de los ecosistemas tropicales. Video Promocional.

Smithsonian Tropical Research Institute | PANAMA
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Sociedad

Aviones de Copa vuelven a los aires

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  • Copa Airlines anunció el reinicio gradual de sus operaciones con sus 21 Boeing 737 MAX9 después de una revisión técnica ordenada por la Administración Federal de Aviación (FAA) de EE. UU. Estas aeronaves estuvieron en tierra desde el 6 de enero debido a un incidente con un avión similar de Alaska Airlines.
  • Pedro Heilbron, el director ejecutivo de Copa, explicó que este percance afectó más del 20% de las operaciones de la aerolínea. Ahora, tras la autorización de la FAA y completar un riguroso proceso de inspección, la flota vuelve a estar en servicio, asegurando los más altos niveles de seguridad.
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  • Copa Airlines planea reanudar gradualmente sus vuelos desde el 25 de enero, con el objetivo de regresar a un itinerario completo el 28 de enero. Las inspecciones son realizadas por técnicos profesionales de Copa Airlines bajo la supervisión de la Autoridad de Aviación Civil de Panamá, asegurando altos estándares de calidad.
  • La aerolínea ofrece opciones a los usuarios afectados, como cambios de itinerario sin recargo.
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Policivas

Asesinan a conductor de Metro Bus en Ciudad del Saber

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Un conductor de Metro Bus, Joseph Mosquera, de 38 años, fue asesinado a tiros durante su ruta en la Ciudad del Saber. Según informes preliminares, el ataque se produjo cuando Mosquera fue interceptado por un taxi; el conductor del taxi disparó varias veces por la ventana y se dio a la fuga, dejando al operador sin vida en su asiento.

El lamentable suceso tuvo lugar alrededor de las 5 de la mañana de este jueves, cuando el conductor iniciaba su ruta sin pasajeros. Las autoridades confirmaron que Mosquera ya había sido víctima de un atentado con arma de fuego en 2023 en la ciudad de Panamá.

MiBus, la empresa de transporte público, emitió un comunicado expresando sus condolencias y solidaridad con la familia, amigos y compañeros del conductor fallecido. La compañía aseguró estar colaborando plenamente con las autoridades para esclarecer este trágico incidente.

Hasta el momento, no hay personas detenidas en relación con este homicidio, y el motivo del ataque aún es desconocido. Las investigaciones están en marcha, con la participación de la Policía Nacional y la Fiscalía de Homicidios.

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Sociedad

¿Cuáles son las empresas en Panamá con mejor reputación?, míralo aquí

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  • El Monitor Empresarial de Reputación Corporativa (Merco) lanzó su ranking anual de las empresas con mejor reputación en Panamá, y Copa Airlines se llevó la corona por sexto año consecutivo. De las cien empresas evaluadas, Banco General, la Autoridad del Canal de Panamá (ACP), Banco Nacional de Panamá y Supermercados Riba Smith también destacaron en el «top 10».
  • En cuanto a los líderes con mejor reputación, Pedro Heilbron de Copa Airlines encabezó la lista, seguido por Stanley Motta de Inversiones Bahía y Juan Raúl Humbert de Banco General. La novedad este año fue Laury Melo de Alfaro, de Grupo Melo, que se unió al exclusivo club del top 10.
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  • Banco General se llevó el premio a la empresa más responsable en el ámbito social y ético en el Gobierno Corporativo. La Autoridad del Canal de Panamá (ACP) destacó por su responsabilidad ambiental. En el ranking ESG (ambiental, social y de gobierno corporativo), también se destacaron empresas como Copa Airlines, la Casa de las Baterías, Nestlé, Cervecería Nacional, Banistmo, Banco Nacional de Panamá, Caja de Ahorros y Supermercados Riba Smith.
  • La directora general de Merco Panamá, Raquel Robleda, explicó que este ranking se basa en la percepción de diversos grupos de interés, y busca posicionar a las empresas mientras proporciona información valiosa para sus planes de gestión y comunicación.
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