El programa “Umbrales Antárticos: Resiliencia y adaptación del ecosistema” (AnT-ERA, Antarctic Thresholds: Ecosystem Resilience and Adaptation), del Comité Científico en Investigación Antártica (SCAR, Scientific Committee on Antarctic Research) ha destacado en su sitio electrónico la investigación realizada por el proyecto Anillo “Impacto del cambio global sobre la fisiología de macroalgas antárticas: Consecuencias para procesos costeros en escenarios de incrementada temperatura y radiación UV”, financiado por el Programa de Investigación Asociativa, de Conicyt, y por el INACH.

Este proyecto de investigadores de la Universidad Austral de Chile, destaca la tolerancia al estrés de algunas algas endémicas de la Antártica causado por el aumento de temperatura y de radiación ultravioleta. Las macroalgas antárticas forman comunidades submarinas altamente productivas y, por ello, el conocimiento de su fisiología es fundamental para predecir la adaptabilidad del sistema costero al cambio global.

Las macroalgas antárticas son abundantes y representan la base de las comunidades bentónicas y sus procesos biogeoquímicos hasta 80 metros de profundidad. Estos organismos están altamente adaptados a vivir bajo condiciones ambientales extremas, tales como fuertes cambios estacionales de luz y temperatura.

Por ejemplo, las demandas de luz para fotosintetizar son bajas (10-20 mol m-2 s-1 son comunes), especialmente en especies que crecen a 30-40 metros de profundidad. Por ejemplo, esta cantidad de luz es sólo 2-5% de la luz diaria requerida por plantas terrestres.

Como la Antártica se congeló hace 14 millones de años, las macroalgas muestran muy bajas demandas térmicas para realizar fotosíntesis, crecer y sobrevivir (entre 0 y 10 °C). Así, ellas difieren en su grado de adaptación si se las compara con las algas del Ártico, las que han estado sometidas a bajas temperatura por alrededor de 5 millones de años.

Sin embargo, algunas macroalgas antárticas que viven en la zona intermareal están expuestas a condiciones mucho más duras: durante el verano polar antártico, tienen que tolerar rangos termales desde -10 a 15 °C durante un ciclo de mareas. Así, estos organismos pueden proveer de importantes pistas sobre los mecanismos fisiológicos por el cambio climático.

Actualmente, este proyecto está estudiando el impacto del incremento de la radiación UV y la temperatura en la fisiología de las macroalgas antárticas y sus implicaciones para procesos costeros, incluyendo cadenas tróficas y productividad.

Un hallazgo importante es que las macroalgas antárticas, independiente de su ubicación en profundidad, son altamente tolerantes a cortos periodos de incremento de temperatura (por ejemplo, 4 horas). En el caso de algunas especies endémicas, tales como Himantothallus (Fig. 1) y Desmarestia, una elevada temperatura mitiga la disminución de la fotosíntesis causada por la radiación UV (Fig. 2).

Curiosamente, algas pardas endémicas (por ejemplo, Desmarestia anceps y D. menziesii) que crecen a 20-30 metros de profundidad, muestran altos niveles de sustancias fenólicas (florotaninos) (sobre un 20 % de peso seco). Estas sustancias tienen funciones bien conocidas de anti-herbívoría y antifouling, actúan también como antioxidantes y además absorben en la región UV del espectro solar. En esas algas, los altos niveles de florotaninos han sido relacionados con un menor daño por radiación UV y una mejorada protección antioxidante después de la exposición a una combinación de elevada temperatura y radiación UV.

Estos resultados resaltan dos características paradójicas de las algas pardas: su adaptación a la oscuridad no limita su alta tolerancia a estrés lumínico.

Referencias: Huovinen P, Gómez I. 2013. Photosynthetic characteristics and UV stress tolerance of Antarctic seaweeds along the depth gradient. Polar Biology 36:1319–1332 DOI 10.1007/s00300-013-1351-3; Rautenberger R, Huovinen P, Gómez I. 2015 Effects of increased seawater temperature on UV-tolerance of Antarctic marine macroalgae. Mar Biol 162:1087–1097 DOI 10.1007/s00227-015-2651-7.

Mayor información en: http://www.scar.org/srp/ant-era#highlights

La fotografía muestra las mediciones in situ de fotosíntesis durante el verano, como parte del trabajo en terreno con la 51 Expedición Científica Antártica, del INACH. Durante esta temporada las macroalgas no sólo fotosintetizan a altas tasas para almacenar la energía para sobrevivir durante el resto del año, sino que también deben evitar la radiación solar dañina (© proyecto ANILLO ART1101- Bahía Fildes – Isla Rey Jorge, 10 m de profundidad; Fotógrafo: I. Garrido; Buzo con Fluorometro sumergible: M. J. Díaz).

Figura 1. Himantothalus grandifolius, un alga parda endémica que domina la zona sublitoral Antártica, se caracteriza por una alta tolerancia a la radiación solar UV y temperatura como consecuencia de sus altos niveles de compuestos fenólicos (© proyecto ANILLO ART1101- Bahía Fildes – Isla Rey Jorge, 15 m de profundidad; Fotógrafo: I. Garrido).

Figura 2. Efecto de exposición a UV por 4 horas a dos temperaturas (2 y 7 °C) de macroalgas antárticas colectadas desde diferentes niveles de profundidad. Intermareal = 7 especies; submareal (5-8m) = 6 especies; submareal (> 10 m) = 12 especies. Las disminuciones en la fotosíntesis están relacionadas con un control sin radiación UV. Las letras similares denotan que no hay diferencias en valores promedio (ANOVA y Tukey test).

Fuente: Proyecto ANILLO ART1101 “Impacto del cambio global sobre la fisiología de macroalgas antárticas».