La mariposa del mar y la acidificación de los océanos

Uno de los iconos de la llamada acidificación de los océanos, un proceso derivado del aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera como consecuencia de la quema de combustibles fósiles, son las llamadas mariposas del mar (cuyo nombre científico es Thecosomata), pertenecientes al grupo de los pterópodos, unos minúsculos caracoles de mar que son capaces de nadar en el mismo (cual mariposas en el aire) gracias a unas delicadas alas (ver foto arriba) que emergen de la concha que les protege. El pequeño tamaño y la extrema delgadez, tanto de las alas como de las paredes de la concha (con espesores inferiores al diámetro de un cabello humano), es la causa fundamental de ese carácter icónico, al entenderse que son extremadamente vulnerables a dicha acidificación que acabaría disolviendo unas y otra. Aunque, como siempre, la vida real tiene más matices.

En una breve nota en Nature en el año 2003, y en el subtítulo de la misma, Caldeira y Wickett introdujeron el término acidificación para explicar el hecho de que, como consecuencia de la mayor disolución del CO2 en los océanos, el agua de los mismos iría rebajando su pH, ese número que nos dice si una disolución es ácida (menos que 7) o básica (más de 7). El agua de mar anda ahora en torno a 8.0 y es, por tanto, básica pero el hecho de que vaya disminuyendo está en el origen del término acidificación, que fue el principal causante de que me enganchara al seguimiento del cambio climático y sus implicaciones, dada la cercanía del tema con mis tareas como profesor de Química Física.

El término se convirtió enseguida en viral en la literatura científica relacionada. Incluyendo la de agencias gubernamentales como la americana NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) que, poco después, nos alertaba con este documento y la gráfica que veis a continuación, de que cuando la concentración del CO2 disuelto en el mar subiera al doble de la que había en tiempos preindustriales (línea azul), el pH (línea roja) bajaría de 8,17 a 7,83.

No deja de ser algo sorprendente que esa gráfica (con precisión de dos decimales en el valor del pH) siga colgada de la web de una agencia tan prestigiosa como la NOAA, a pesar de las críticas que ha recibido por ello. La figura arranca con valores de pH en 1850, algo que la misma NOAA considera imposible conocer porque, en esa época y varias décadas después, no existían ni el concepto de pH ni instrumentos para medirlo. Y en cuanto a los valores en 2100, en el otro extremo de la gráfica, se trata de extrapolaciones muy arriesgadas, dadas las cortas series históricas de datos experimentales de las que se dispone, medidos mediante las técnicas que la Agencia establece como fiables.

Dejando de lado estos comentarios quisquillosos de un jubilata al que le gusta bucear en la literatura porque tiene tiempo para ello, lo cierto es que, en estos veinte últimos años, he ido acumulando mucha información sobre la acidificación y, paralelamente, sobre el comportamiento de nuestra sutil mariposa del mar en esos medios más “acidificados”.

Una de las cosas que he aprendido leyendo artículos como este de Nature es que, a pesar de que los esqueletos óseos de la mariposa de mar estén constituidos por carbonato cálcico, que se disolvería en el agua de mar a partir de un cierto valor de pH, la superficie de esos esqueletos en contacto directo con el mar no es carbonato cálcico. De la misma forma que la pintura exterior de un coche sirve para proteger a la estructura metálica de la carrocería frente a la corrosión ambiental, el carbonato cálcico del esqueleto de los pterópodos lleva un revestimiento orgánico superficial denominado periostracum que le protege del efecto “corrosivo” del agua de mar.

Es verdad que ese revestimiento puede dañarse por muchas razones, entre ellas el ataque de su principal enemigo, otro miembro de los pterópodos (los llamados ángeles del mar) que atrapan a las mariposas con sus tentáculos antes de inmovilizarlas y comérselas. Si el ataque falla y la mariposa escapa, puede que se lleve un recuerdo de su atacante en la delgada capa del periostracum. Esa herida puede hacer que carbonato cálcico bajo ella quede expuesto al agua de mar de bajo pH y se produzca su disolución progresiva.

Pero las mariposas del mar pueden ser minúsculas pero no por ello dejan de ser unas resistentes. En el mismo artículo de Nature arriba mencionado, se demuestra que son capaces de regenerar la capa de periostracum y restablecer así sus defensas contra el pH del medio marino. Un comportamiento que resulta fascinante en seres tan minúsculos.

La otra cuestión resulta algo más difícil de explicar pero voy a ver si lo consigo sin abusar de vuestra paciencia. Cuando el mar se acidifica y el pH se hace menor, disminuye la concentración de iones carbonato disueltos en al agua de mar, en beneficio de la formación de los iones bicarbonato. Si la formación de las conchas se entiende como la precipitación progresiva de carbonato cálcico sobre ellas, una disminución de iones carbonato en el agua implicaría que el proceso de calcificación fuera más lento y, por debajo de cierta concentración de carbonato en el agua, prácticamente inexistente. Lo que es particularmente grave en los ejemplares juveniles.

Pero aquí también la cosa es algo más complicada. La existencia de esa capa orgánica protectora de la concha o periostracum hace poco creíble que se produzca esa precipitación directa del carbonato cálcico como forma de hacer crecer las conchas. Parece que la hipótesis que se está abriendo paso es que, en realidad, es el CO2 disuelto en el agua de mar el que atraviesa ese revestimiento orgánico y una vez dentro (entre él y el esqueleto, en el llamado fluido calcificante), se transforma en bicarbonato mediante la acción de enzimas. Un complicado mecanismo posterior transforma en ese fluido los bicarbonatos en carbonatos que, en presencia de iones calcio, forman las capas de carbonato cálcico de las conchas por debajo del periostracum.

Una hipótesis que, por ahora, necesita ser confirmada en más de un extremo. Así que la Ciencia de todo esto no es, ni mucho menos, un asunto cerrado y tiene implicaciones en las que sería largo entrar. Sobre todo porque ya me he pasado un poco de las mil palabras, que suele ser mi límite para una entrada.

Y para acompañar al delicado aleteo de nuestras mariposas, un poco de música: Leonard Bernstein otra vez (se me nota el sesgo) pero, en esta ocasión, como compositor. El vals de su Divertimento para orquesta con Gustavo Dudamel dirigiendo a la Filarmónica de Berlín.