Una pradera de pastos marinos o lecho de pastos marinos es un ecosistema submarino formado por pastos marinos. Los pastos marinos son plantas marinas (de agua salada) que se encuentran en aguas costeras poco profundas y en las aguas salobres de los estuarios . Los pastos marinos son plantas con flores con tallos y hojas largas y verdes parecidas a la hierba. Producen semillas y polen y tienen raíces y rizomas que los anclan en la arena del fondo marino.
Los pastos marinos forman densos prados submarinos que se encuentran entre los ecosistemas más productivos del mundo. Proporcionan hábitats y alimento para una diversidad de vida marina comparable a la de los arrecifes de coral . Esto incluye invertebrados como camarones y cangrejos, bacalao y peces planos, mamíferos marinos y aves. Proporcionan refugios para especies en peligro de extinción como caballitos de mar, tortugas y dugongos. Funcionan como hábitats de cría de camarones, vieiras y muchas especies de peces comerciales. Las praderas de pastos marinos brindan protección contra tormentas costeras por la forma en que sus hojas absorben la energía de las olas cuando golpean la costa. Mantienen las aguas costeras saludables al absorber bacterias y nutrientes, y reducen la velocidad del cambio climático al secuestrar dióxido de carbono en el sedimento del fondo del océano.
Los pastos marinos evolucionaron a partir de algas marinas que colonizaron la tierra y se convirtieron en plantas terrestres, y luego regresaron al océano hace unos 100 millones de años. Sin embargo, hoy las praderas de pastos marinos están siendo dañadas por actividades humanas como la contaminación de la escorrentía terrestre, los barcos de pesca que arrastran dragas o redes de arrastre por los prados arrancando la hierba y la sobrepesca que desequilibra el ecosistema. Las praderas de pastos marinos se están destruyendo actualmente a un ritmo de aproximadamente dos campos de fútbol por hora.
Fondo
Los pastos marinos son plantas con flores (angiospermas) que crecen en ambientes marinos . Evolucionaron a partir de plantas terrestres que regresaron al océano hace unos 75 a 100 millones de años. [1] [2] En estos días ocupan el fondo del mar en aguas costeras poco profundas y abrigadas ancladas en fondos de arena o lodo. [3]
Hay cuatro linajes de pastos marinos [4] que contienen relativamente pocas especies (todas en un solo orden de monocotiledóneas ). Ocupan ambientes poco profundos en todos los continentes excepto en la Antártida: [5] su distribución también se extiende a la alta mar, como en la meseta de Mascarene .
Los pastos marinos están formados por un grupo polifilético de monocotiledóneas (orden Alismatales ), que recolonizaron los ambientes marinos hace unos 80 millones de años. [6] Los pastos marinos son especies que forman hábitats porque son una fuente de alimento y refugio para una amplia variedad de peces e invertebrados, y brindan servicios ecosistémicos relevantes . [7] [8]
Hay alrededor de 60 especies de pastos marinos totalmente marinos que pertenecen a cuatro familias ( Posidoniaceae , Zosteraceae , Hydrocharitaceae y Cymodoceaceae ), todas en el orden Alismatales (en la clase de las monocotiledóneas ). [9] Los lechos de pastos marinos o los prados pueden estar formados por una sola especie ( monoespecífica ) o mixtos. En las zonas templadas suele predominar una o unas pocas especies (como la hierba marina Zostera marina en el Atlántico norte), mientras que los lechos tropicales suelen ser más diversos, con hasta trece especies registradas en Filipinas . Como todas las plantas autótrofas , los pastos marinos realizan la fotosíntesis , en la zona fótica sumergida . La mayoría de las especies se someten a polinización submarina y completan su ciclo de vida bajo el agua. [10]
Las praderas de pastos marinos se encuentran en profundidades de hasta unos 50 m, dependiendo de la calidad del agua y la disponibilidad de luz. [11] Estas praderas de pastos marinos son hábitats altamente productivos que brindan muchos servicios ecosistémicos , incluida la protección de la costa de tormentas y grandes olas, estabilizando sedimentos, proporcionando hábitats seguros para otras especies y fomentando la biodiversidad , mejorando la calidad del agua y secuestrando carbono y nutrientes. [12] [3]
Las praderas de pastos marinos a veces se llaman praderas del mar . Son ecosistemas diversos y productivos que albergan y albergan especies de todos los phyla , como peces juveniles y adultos , macroalgas y microalgas epífitas y de vida libre , moluscos , gusanos de cerdas y nematodos . En un principio, se consideró que pocas especies se alimentaban directamente de las hojas de los pastos marinos (en parte debido a su bajo contenido nutricional), pero las revisiones científicas y los métodos de trabajo mejorados han demostrado que la herbivoría de los pastos marinos es un eslabón importante en la cadena alimentaria, que alimenta a cientos de especies, incluidas las tortugas verdes. , dugongos , manatíes , peces , gansos , cisnes , erizos de mar y cangrejos . Algunas especies de peces que visitan o se alimentan de pastos marinos crían a sus crías en manglares o arrecifes de coral adyacentes . [10]
Distribución global
Las praderas de pastos marinos se encuentran en los mares poco profundos de las plataformas continentales de todos los continentes excepto la Antártida. Las plataformas continentales son áreas submarinas de tierra que rodean cada continente, creando áreas de agua relativamente poco profundas conocidas como mares de plataforma. [13] Los pastos viven en áreas con sedimentos blandos que son intermareales (descubiertos diariamente por el agua de mar, cuando la marea sube y baja) o submareales (siempre bajo el agua). Prefieren lugares protegidos, como bahías poco profundas, lagunas y estuarios (áreas protegidas donde los ríos desembocan en el mar), donde las olas son limitadas y los niveles de luz y nutrientes son altos.
Los pastos marinos pueden sobrevivir a profundidades máximas de unos 60 metros. Sin embargo, esto depende de la disponibilidad de luz porque, al igual que las plantas en la tierra, las praderas de pastos marinos necesitan luz solar para que se produzca la fotosíntesis . Las mareas, la acción de las olas, la claridad del agua y la baja salinidad (bajas cantidades de sal en el agua) controlan dónde pueden vivir los pastos marinos en el borde poco profundo más cercano a la costa, [15] todas estas cosas deben ser adecuadas para que los pastos marinos sobrevivan y crezcan. [13]
El área actual de pastos marinos documentada es de 177.000 km 2 , pero se cree que subestima el área total ya que muchas áreas con grandes praderas de pastos marinos no se han documentado a fondo. [11] Las estimaciones más comunes son de 300.000 a 600.000 km 2 , con hasta 4.320.000 km 2 de hábitat adecuado para pastos marinos en todo el mundo. [dieciséis]
Servicios de ecosistema
Las praderas de pastos marinos proporcionan a las zonas costeras importantes bienes y servicios ecosistémicos . Mejoran la calidad del agua estabilizando los metales pesados y otros contaminantes tóxicos, además de limpiar el agua del exceso de nutrientes. [18] [2] [1] Además, debido a que los pastos marinos son plantas submarinas, producen cantidades significativas de oxígeno que oxigenan la columna de agua. Sus sistemas de raíces también ayudan a oxigenar el sedimento, proporcionando ambientes hospitalarios para los organismos que habitan en los sedimentos . [19]
Carbono azul
Las praderas también representan más del 10% del almacenamiento total de carbono del océano. Por hectárea, contienen el doble de dióxido de carbono que las selvas tropicales y pueden secuestrar alrededor de 27 millones de toneladas de CO 2 al año. [20] Esta capacidad para almacenar carbono es importante a medida que los niveles de carbono atmosférico continúan aumentando.
El carbono azul se refiere al dióxido de carbono eliminado de la atmósfera por los ecosistemas marinos costeros del mundo , principalmente manglares , marismas , pastos marinos y potencialmente macroalgas , a través del crecimiento de las plantas y la acumulación y enterramiento de materia orgánica en el sedimento. [21] [22]
Aunque las praderas de pastos marinos ocupan solo el 0,1% del área del fondo del océano, representan entre el 10 y el 18% del entierro total de carbono oceánico. [23] Actualmente, se estima que las praderas de pastos marinos mundiales almacenan hasta 19,9 Pg (petagramos o gigatoneladas, equivale a mil millones de toneladas) de carbono orgánico. [23] El carbono se acumula principalmente en los sedimentos marinos , que son anóxicos y, por lo tanto, conservan continuamente el carbono orgánico de escalas de tiempo decenales-milenarias. Las altas tasas de acumulación, el bajo nivel de oxígeno, la baja conductividad de los sedimentos y las tasas de descomposición microbiana más lentas fomentan el entierro y la acumulación de carbono en estos sedimentos costeros. [11] En comparación con los hábitats terrestres que pierden reservas de carbono como CO 2 durante la descomposición o por perturbaciones como incendios o deforestación, los sumideros de carbono marino pueden retener C durante períodos de tiempo mucho más prolongados. Las tasas de secuestro de carbono en las praderas de pastos marinos varían según la especie, las características del sedimento y la profundidad de los hábitats, pero en promedio la tasa de enterramiento de carbono es de aproximadamente 140 g C m −2 año −1 . [18] [24]
Protección costera
Los pastos marinos también son ingenieros de ecosistemas , lo que significa que alteran el ecosistema que los rodea, ajustando su entorno tanto de manera física como química. [2] [1] Las largas hojas de los pastos marinos ralentizan el movimiento del agua, lo que reduce la energía de las olas y ofrece una mayor protección contra la erosión costera y las marejadas ciclónicas . Muchas especies de pastos marinos producen una extensa red subterránea de raíces y rizomas que estabilizan los sedimentos y reducen la erosión costera. [25] Los pastos marinos no solo se ven afectados por el agua en movimiento, sino que también afectan las corrientes, las olas y el entorno turbulento. [26]
Los pastos marinos evitan la erosión del lecho marino hasta el punto de que su presencia puede elevar el lecho marino. Contribuyen a la protección de las costas atrapando los restos de rocas transportados por el mar. Los pastos marinos reducen la erosión de la costa y protegen las casas y ciudades tanto de la fuerza del mar como del aumento del nivel del mar causado por el calentamiento global. Lo hacen suavizando la fuerza de las olas con sus hojas y ayudando a que los sedimentos transportados en el agua del mar se acumulen en el fondo marino. Las hojas de los pastos marinos actúan como deflectores en aguas turbulentas que ralentizan el movimiento del agua y estimulan la sedimentación de partículas. Las praderas de pastos marinos son una de las barreras más efectivas contra la erosión, porque atrapan sedimentos entre sus hojas. [3]
Los arqueólogos han aprendido de los pastos marinos cómo proteger sitios arqueológicos submarinos, como un sitio en Dinamarca donde se han descubierto docenas de antiguos naufragios romanos y vikingos. Los arqueólogos usan cubiertas parecidas a pastos marinos como trampas de sedimentos, para acumular sedimentos de modo que entierren los barcos. El entierro crea condiciones de bajo oxígeno y evita que la madera se pudra. [27] [3]
Hábitats de cría para la pesca
Las praderas de pastos marinos proporcionan hábitats de cría para muchas especies de peces de importancia comercial. Se estima que aproximadamente la mitad de las pesquerías mundiales comienzan porque están sustentadas por hábitats de pastos marinos. Si se pierden los hábitats de pastos marinos, también se pierden las pesquerías. De acuerdo con un documento de 2019 por Unsworth et al , [28] praderas de pastos marinos al importante papel desempeñan en la productividad de la pesca y la seguridad alimentaria en todo el mundo no se refleja adecuadamente en las decisiones tomadas por las autoridades con responsabilidad legal para su gestión. Argumentan que: (1) Las praderas de pastos marinos proporcionan un valioso hábitat de cría para más de una quinta parte de las 25 pesquerías más grandes del mundo, incluido el abadejo de lucioperca , la especie más desembarcada en el planeta. (2) En pesquerías complejas a pequeña escala de todo el mundo (mal representadas en las estadísticas pesqueras), hay evidencia de que muchos de los que se encuentran en las proximidades de los pastos marinos son sustentados en gran medida por estos hábitats. (3) La actividad de pesca entre mareas en pastos marinos es un fenómeno global, que a menudo apoya directamente los medios de vida humanos. Según el estudio, los pastos marinos deben ser reconocidos y gestionados para mantener y maximizar su papel en la producción pesquera mundial. [28]
En los océanos, la espiga se puede definir como la pesca con equipo básico, incluidas las manos desnudas, en aguas poco profundas no más profundas de lo que uno puede soportar. [30] Las pesquerías de recolección de invertebrados (a pie) son comunes en las praderas de pastos marinos intermareales a nivel mundial, lo que contribuye al suministro de alimentos de cientos de millones de personas, pero la comprensión de estas pesquerías y sus impulsores ecológicos es extremadamente limitada. Un estudio de 2019 de Nessa et al. analizó estas pesquerías utilizando un enfoque social y ecológico combinado. Las capturas estuvieron dominadas por bivalvos , erizos de mar y gasterópodos . La captura por unidad de esfuerzo (CPUE) en todos los sitios varió de 0,05 a 3 kg por espigadora por hora, siendo la mayoría de los pescadores mujeres y niños. Los desembarques fueron de gran importancia para el suministro local de alimentos y los medios de vida en todos los sitios. El conocimiento ecológico local sugiere que las praderas de pastos marinos están disminuyendo en línea con otras tendencias regionales. El aumento de la densidad de pastos marinos se correlacionó significativa y positivamente con la CPUE de la recolección de invertebrados (r = 0,830), destacando la importancia de conservar estos hábitats amenazados. [29]
Hábitats para otras especies
Stingray en pastos marinos
Morena a la pimienta en algas marinas
Emperador mancha negra en pastos marinos
Otros servicios
Históricamente, los pastos marinos se recolectaban como fertilizante para suelos arenosos. Este fue un uso importante en la laguna de Aveiro , Portugal , donde las plantas recolectadas se conocían como moliço . A principios del siglo XX, en Francia y, en menor medida, en las Islas del Canal , se utilizaron pastos marinos secos como relleno de colchón ( paillasse ); estos colchones tenían una gran demanda por parte de las fuerzas francesas durante la Primera Guerra Mundial . También se utilizó para vendajes y otros fines.
En febrero de 2017, los investigadores encontraron que las praderas de pastos marinos pueden eliminar varios patógenos del agua de mar. En islas pequeñas sin instalaciones de tratamiento de aguas residuales en el centro de Indonesia, los niveles de bacterias marinas patógenas , como Enterococcus , que afectan a humanos, peces e invertebrados se redujeron en un 50 por ciento cuando había praderas de pastos marinos, en comparación con los sitios emparejados sin pastos marinos, [31] aunque esto podría ir en detrimento de su supervivencia. [32]
Ecología del movimiento
Comprender la ecología del movimiento de los pastos marinos proporciona una forma de evaluar la capacidad de las poblaciones para recuperarse de los impactos asociados con las presiones actuales y futuras. Estos incluyen la (re) colonización de paisajes alterados o fragmentados y el movimiento asociado con el cambio climático. [33]
El entorno marino actúa como un vector de dispersión abiótico y sus propiedades físicas influyen significativamente en el movimiento, presentando tanto desafíos como oportunidades que difieren de los entornos terrestres. Las velocidades de flujo típicas en el océano son de alrededor de 0,1 ms -1 , generalmente de uno a dos órdenes de magnitud más débiles que los flujos atmosféricos típicos (1-10 ms -1 ), que pueden limitar la dispersión. [34] Sin embargo, como la densidad del agua de mar es aproximadamente 1000 veces mayor que la del aire, el impulso de una masa de agua en movimiento a la misma velocidad es tres órdenes de magnitud mayor que en el aire. Por lo tanto, las fuerzas de arrastre que actúan sobre los individuos (proporcionales a la densidad) también son tres órdenes de magnitud más altas, lo que permite movilizar propágulos de tamaño relativamente mayor . Pero lo más importante es que las fuerzas de flotabilidad (proporcionales a la diferencia de densidad entre el agua de mar y el propágulo) reducen significativamente el peso efectivo de los propágulos sumergidos. [35] Dentro de los pastos marinos, los propágulos pueden asentarse débilmente (flotantes negativamente), permanecer efectivamente suspendidos en el interior de la columna de agua (flotantes neutrales) o flotar en la superficie (flotantes positivamente). [36] [33]
Con flotabilidad positiva (por ejemplo, fruta flotante), las corrientes de la superficie del océano mueven libremente los propágulos y las distancias de dispersión solo están limitadas por el tiempo de viabilidad de la fruta, [37] [38] lo que conduce a eventos de dispersión única excepcionalmente largos (más de 100 km), [39] que es raro para el movimiento abiótico pasivo de frutos y semillas terrestres. [40] [33]
Existe una variedad de vectores bióticos de dispersión para los pastos marinos, ya que se alimentan o viven en el hábitat de los pastos marinos. Estos incluyen dugongos, manatíes, tortugas, aves acuáticas, peces e invertebrados. [41] [42] [43] [44] Cada vector biótico tiene su propio estado interno, capacidad de movimiento, capacidad de navegación y factores externos que influyen en su movimiento. Estos interactúan con la ecología del movimiento de las plantas para determinar la ruta de movimiento final de la planta. [45] [46] [33]
Por ejemplo, si un ave acuática se alimenta de pastos marinos que contienen frutos con semillas que son viables después de la defecación, entonces el ave tiene el potencial de transportar las semillas de un lugar de alimentación a otro. Por lo tanto, la trayectoria de movimiento del ave determina la trayectoria de movimiento potencial de la semilla. Los rasgos particulares del animal, como su tiempo de paso digestivo, influyen directamente en la trayectoria de movimiento de la planta. [33]
Biogeoquímica
Los principales nutrientes que determinan el crecimiento de los pastos marinos son el carbono (C), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y la luz para la fotosíntesis. El nitrógeno y el fósforo se pueden adquirir del agua de los poros de los sedimentos o de la columna de agua, y los pastos marinos pueden absorber N tanto en forma de amonio (NH 4+ ) como de nitrato (NO 3− ). [48]
Varios estudios de todo el mundo han encontrado que existe un amplio rango en las concentraciones de C, N y P en los pastos marinos dependiendo de su especie y factores ambientales. Por ejemplo, las plantas recolectadas de ambientes ricos en nutrientes tenían proporciones C: N y C: P más bajas que las plantas recolectadas de ambientes bajos en nutrientes. La estequiometría de los pastos marinos no sigue la proporción de Redfield comúnmente utilizada como indicador de la disponibilidad de nutrientes para el crecimiento del fitoplancton. De hecho, varios estudios de todo el mundo han encontrado que la proporción de C: N: P en los pastos marinos puede variar significativamente según su especie, la disponibilidad de nutrientes u otros factores ambientales. Dependiendo de las condiciones ambientales, los pastos marinos pueden ser limitados por P o N limitados. [49]
Un estudio inicial de la estequiometría de los pastos marinos sugirió que la relación equilibrada de Redfield entre N y P para los pastos marinos es de aproximadamente 30: 1. [50] Sin embargo, las concentraciones de N y P no están estrictamente correlacionadas, lo que sugiere que los pastos marinos pueden adaptar su absorción de nutrientes en función de lo que está disponible en el medio ambiente. Por ejemplo, los pastos marinos de prados fertilizados con excrementos de aves han mostrado una mayor proporción de fosfato que los prados no fertilizados. Alternativamente, los pastos marinos en ambientes con tasas de carga más altas y diagénesis de materia orgánica suministran más P, lo que lleva a una limitación de N. La disponibilidad de P en Thalassia testudinum es el nutriente limitante. La distribución de nutrientes en Thalassia testudinum varía entre 29.4-43.3% C, 0.88-3.96% N y 0.048-0.243% P. Esto equivale a una proporción media de 24.6 C: N, 937.4 C: P y 40.2 N: P. Esta información también se puede utilizar para caracterizar la disponibilidad de nutrientes de una bahía u otro cuerpo de agua (que es difícil de medir directamente) tomando muestras de los pastos marinos que viven allí. [51]
La disponibilidad de luz es otro factor que puede afectar la estequiometría de nutrientes de los pastos marinos. La limitación de nutrientes solo puede ocurrir cuando la energía fotosintética hace que los pastos crezcan más rápido que la afluencia de nuevos nutrientes. Por ejemplo, los entornos con poca luz tienden a tener una relación C: N más baja. [51] Alternativamente, los ambientes con alto contenido de N pueden tener un efecto negativo indirecto en el crecimiento de los pastos marinos al promover el crecimiento de algas que reducen la cantidad total de luz disponible. [52]
La variabilidad de nutrientes en los pastos marinos puede tener implicaciones potenciales para la gestión de aguas residuales en entornos costeros. Grandes cantidades de descarga de nitrógeno antropogénico podrían causar eutrofización en ambientes previamente limitados en N, lo que provocaría condiciones hipóxicas en la pradera de pastos marinos y afectaría la capacidad de carga de ese ecosistema. [51]
Un estudio de la deposición anual de C, N y P de las praderas de pastos marinos de Posidonia oceanica en el noreste de España encontró que la pradera secuestraba 198 g C m −2 año −1 , 13,4 g N m −2 año −1 y 2,01 g P m −2 año −1 en el sedimento. La posterior remineralización del carbono de los sedimentos debido a la respiración devolvió aproximadamente el 8% del carbono secuestrado, o 15,6 g C m −2 año −1 . [53]
Laguna de pastos marinos, Chek Jawa , Singapur.
Amenazas
Las perturbaciones naturales, como el pastoreo , las tormentas , la erosión del hielo y la desecación , son una parte inherente de la dinámica del ecosistema de pastos marinos . Los pastos marinos muestran un alto grado de plasticidad fenotípica , adaptándose rápidamente a las condiciones ambientales cambiantes.
Sin embargo, las actividades humanas, como los métodos de pesca que dependen de pesadas redes que se arrastran por el fondo del mar, están poniendo en grave riesgo este importante ecosistema. [3] Los hábitats de pastos marinos están amenazados por la eutrofización costera y el aumento de la temperatura del agua de mar, [11] así como por el aumento de la sedimentación y el desarrollo costero. [18] La pérdida de pastos marinos se ha acelerado en las últimas décadas, del 0,9% anual antes de 1940 al 7% anual en 1990. [54]
Los pastos marinos están en declive global, con unos 30.000 km 2 (12.000 millas cuadradas) perdidos durante las últimas décadas. La principal causa es la perturbación humana, sobre todo la eutrofización , la destrucción mecánica del hábitat y la sobrepesca . Entrada excesiva de nutrientes ( nitrógeno , fósforo ) es directamente tóxico para las hierbas marinas, pero lo más importante, estimula el crecimiento de epifitas y de libre flotación macro - y micro - algas . Esto debilita la luz solar , reduciendo la fotosíntesis que nutre las hierbas marinas y los resultados de la producción primaria .
La descomposición de las hojas de pastos marinos y las algas alimentan el aumento de la proliferación de algas , lo que resulta en una retroalimentación positiva . Esto puede provocar un cambio completo de régimen de pastos marinos a dominancia de algas. La evidencia acumulada también sugiere que la sobrepesca de los principales depredadores (grandes peces depredadores) podría aumentar indirectamente el crecimiento de algas al reducir el control del pastoreo realizado por mesopastores , como crustáceos y gasterópodos , a través de una cascada trófica .
Las floraciones de macroalgas provocan el declive y la erradicación de los pastos marinos. Conocidas como especies molestas, las macroalgas crecen en formas filamentosas y en forma de láminas y forman gruesas esteras sueltas sobre los pastos marinos, que se presentan como epífitas en las hojas de los pastos marinos. La eutrofización conduce a la formación de una floración, lo que provoca la atenuación de la luz en la columna de agua, lo que eventualmente conduce a condiciones anóxicas para los pastos marinos y los organismos que viven en o alrededor de la (s) planta (s). Además del bloqueo directo de la luz a la planta, las macroalgas bentónicas tienen un bajo contenido de carbono / nitrógeno, lo que hace que su descomposición estimule la actividad bacteriana, lo que provoca la resuspensión de los sedimentos, un aumento de la turbidez del agua y una mayor atenuación de la luz. [55] [56]
Cuando los humanos conducen botes a motor sobre áreas poco profundas de pastos marinos, a veces la pala de la hélice puede dañar los pastos marinos.
Los métodos más utilizados para proteger y restaurar las praderas de pastos marinos incluyen la reducción de nutrientes y contaminación , áreas marinas protegidas y restauración mediante el trasplante de pastos marinos . No se considera que los pastos marinos sean resistentes a los impactos del cambio ambiental futuro. [57]
Desoxigenación del océano
A nivel mundial, los pastos marinos han disminuido rápidamente. La hipoxia que conduce a la eutrofización causada por la desoxigenación del océano es uno de los principales factores subyacentes de estas muertes. La eutrofización provoca un mayor enriquecimiento de nutrientes que puede resultar en la productividad de los pastos marinos, pero con el enriquecimiento continuo de nutrientes en los prados de pastos marinos, puede causar un crecimiento excesivo de microalgas , epífitas y fitoplancton que resulta en condiciones hipóxicas. [58]
Los pastos marinos son tanto una fuente como un sumidero de oxígeno en la columna de agua y los sedimentos circundantes. Por la noche, la parte interna de la presión de oxígeno de los pastos marinos está relacionada linealmente con la concentración de oxígeno en la columna de agua, por lo que las concentraciones bajas de oxígeno en la columna de agua a menudo resultan en tejidos de pastos marinos hipóxicos, que eventualmente pueden matarlos. Normalmente, los sedimentos de pastos marinos deben suministrar oxígeno al tejido subterráneo a través de la fotosíntesis o mediante la difusión de oxígeno desde la columna de agua a través de las hojas hasta los rizomas y las raíces. Sin embargo, con el cambio en los balances de oxígeno de los pastos marinos, a menudo puede resultar en tejidos hipóxicos de los pastos marinos. Los pastos marinos expuestos a esta columna de agua hipóxica muestran una mayor respiración, tasas reducidas de fotosíntesis, hojas más pequeñas y un número reducido de hojas por brote. Esto provoca un suministro insuficiente de oxígeno a los tejidos subterráneos para la respiración aeróbica, por lo que los pastos marinos deben depender de la respiración anaeróbica menos eficiente . La extinción de pastos marinos crea un circuito de retroalimentación positiva en el que los eventos de mortalidad causan más muertes a medida que se crean mayores demandas de oxígeno cuando el material vegetal muerto se descompone. [58]
Debido a que la hipoxia aumenta la invasión de sulfuros en los pastos marinos, esto afecta negativamente a los pastos marinos a través de la fotosíntesis, el metabolismo y el crecimiento. Generalmente, la hierba marina es capaz de combatir los sulfuros suministrando suficiente oxígeno a las raíces. Sin embargo, la desoxigenación hace que los pastos marinos no puedan suministrar este oxígeno, lo que los mata. [58] La desoxigenación reduce la diversidad de organismos que habitan los lechos de pastos marinos al eliminar especies que no pueden tolerar las condiciones de bajo oxígeno. Indirectamente, la pérdida y degradación de los pastos marinos amenaza a numerosas especies que dependen de los pastos marinos como refugio o alimento. La pérdida de pastos marinos también afecta las características físicas y la resiliencia de los ecosistemas de pastos marinos. Los lechos de pastos marinos proporcionan áreas de cría y hábitat para muchos peces y mariscos capturados comerciales, recreativos y de subsistencia. En muchas regiones tropicales, la población local depende de las pesquerías asociadas a los pastos marinos como fuente de alimento e ingresos. [58]
Restauracion
Usando propágulos
Los propágulos de pastos marinos son materiales que ayudan a propagar los pastos marinos. Los pastos marinos polinizan por hidrofilia , es decir, dispersándose en el agua. Los propágulos producidos sexual y asexualmente son importantes para esta dispersión . [59]
Las especies de los géneros Amphibolis y Thalassodendron producen plántulas vivíparas . [60] La mayoría de los demás producen semillas, aunque sus características varían ampliamente; [61] algunas especies producen semillas o frutos que son positivamente flotantes y tienen potencial de dispersión a larga distancia (por ejemplo, Enhalus , Posidonia y Thalassia ). Otros producen semillas que flotan negativamente con un potencial de dispersión limitado (por ejemplo, Zostera y Halophila ). [62] [61] aunque la dispersión a larga distancia todavía puede ocurrir mediante el transporte de fragmentos desprendidos que llevan espatas (hojas modificadas que encierran el racimo de flores; por ejemplo, Zostera spp. [63] Casi todas las especies también son capaces de reproducción asexual a través del alargamiento del rizoma [64] o la producción de fragmentos asexuales (p. Ej., Fragmentos de rizoma, plántulas pseudovivíparas ). [65] [66] Los propágulos de origen sexual de algunas especies carecen de la capacidad de estar inactivos (por ejemplo, anfibios y posidonia), mientras que otros pueden permanecer inactivos durante largos períodos. [67] [68] Estas diferencias en la biología y ecología de los propágulos influyen fuertemente en los patrones de reclutamiento y dispersión, y en la forma en que pueden usarse eficazmente en la restauración. [59]
La restauración de pastos marinos ha involucrado principalmente el uso de material asexual (p. Ej., Esquejes, fragmentos de rizoma o núcleos) recolectados de prados donantes. Relativamente pocos esfuerzos de restauración de pastos marinos han utilizado propágulos de origen sexual. [69] [70] El uso poco frecuente de propágulos de origen sexual se debe probablemente en parte a la variabilidad temporal y espacial de la disponibilidad de semillas, [71] así como a la percepción de que las tasas de supervivencia de semillas y plántulas son bajas. [72] [73] Aunque las tasas de supervivencia son a menudo bajas, revisiones recientes de la investigación basada en semillas destacan que esto probablemente se deba a un conocimiento limitado sobre la disponibilidad y recolección de semillas de calidad, habilidades en el manejo y entrega de semillas y la idoneidad de los sitios de restauración. [69] [70] [74] [59]
Los métodos para recolectar y preparar propágulos varían según sus características y típicamente aprovechan sus mecanismos naturales de dispersión. Por ejemplo, para taxones vivíparos como Amphibolis, las plántulas desprendidas recientemente se pueden recolectar colocando material fibroso y pesado, como bolsas de arpillera llenas de arena, a las que se adhieren las estructuras de agarre de las plántulas a medida que pasan. De esta forma se pueden capturar miles de plántulas en menos de un metro cuadrado. [75] Por lo general, los sacos de arena se despliegan en lugares donde se requiere restauración y no se recogen ni se vuelven a desplegar en otros lugares. [59]
Para las especies que tienen semillas contenidas dentro de las espatas (por ejemplo, Zostera spp.), Estas se pueden recolectar utilizando buzos o recolectores mecánicos. [76] En la bahía de Chesapeake se han recolectado varios millones de semillas de Zostera marina cada año durante la temporada alta de reproducción utilizando una cosechadora mecánica. [76] Las semillas se extraen de las espatas después de la cosecha, pero los métodos de extracción y entrega varían. Por ejemplo, algunos métodos implican mantener las espatas dentro de grandes tanques de almacenamiento donde eventualmente se abren y liberan las semillas (que flotan negativamente), que luego se recolectan del fondo del tanque. [76] Luego, las semillas se colocan en un canal para determinar la calidad de las semillas en función de la velocidad de sedimentación, después de lo cual se esparcen manualmente desde los botes sobre los hábitats de los receptores. [76] Alternativamente, utilizando boyas ancladas en el lugar, las espadas Z. marina se pueden suspender sobre los sitios de restauración en bolsas de malla; las espatas sueltan y entregan las semillas al lecho marino. [77] [59]
Para las especies que liberan semillas de frutos que flotan ( Posidonia spp., Halophila spp.), Los frutos pueden desprenderse de la planta madre agitando; luego flotan a la superficie donde se recogen en redes. [78] [79] Las semillas se extraen de la fruta mediante una aireación vigorosa y el movimiento del agua de bombas a temperaturas estables (25 ° C) dentro de los tanques. Las semillas que flotan negativamente se recolectan del fondo del tanque y se esparcen a mano sobre los hábitats del receptor. Se han probado otros métodos con éxito limitado, incluida la siembra directa de semillas a mano, la inyección de semillas con maquinaria o la siembra y despliegue dentro de sacos de arena de arpillera. [59]
La restauración utilizando propágulos de pastos marinos ha demostrado hasta ahora resultados bajos y variables, con más del 90% de los propágulos que no logran sobrevivir. [80] [81] [75] Para que los propágulos se incorporen con éxito en los programas de restauración de pastos marinos, deberá haber una reducción en el desperdicio de propágulos (que incluye la mortalidad, pero también la falta de germinación o dispersión fuera del sitio de restauración), para Facilitar tasas más altas de germinación y supervivencia. Una barrera importante para el uso eficaz de semillas en la restauración de pastos marinos es el conocimiento sobre la calidad de las semillas. La calidad de la semilla incluye aspectos como viabilidad, tamaño (que puede conferir reservas de energía disponibles para el crecimiento y establecimiento inicial), daño a la cubierta de la semilla o plántula, infección bacteriana, diversidad genética y ecotipo (que pueden influir en la capacidad de la semilla para responder a la restauración). ambiente). [59] Sin embargo, la diversidad de propágulos y especies utilizadas en la restauración está aumentando y la comprensión de la biología y ecología de las semillas de pastos marinos está avanzando. [75] [82] [83] Para mejorar las posibilidades de establecimiento de propágulos, se necesita una mejor comprensión de los pasos que preceden a la entrega de semillas a los sitios de restauración, incluida la calidad de las semillas, [68] así como las barreras ambientales y sociales que influyen en la supervivencia y crecimiento. [59]
Otros esfuerzos
En varios lugares, las comunidades están intentando restaurar los lechos de pastos marinos que se perdieron por la acción humana, incluso en los estados de Virginia, [84] Florida [85] y Hawai, [86] de EE. UU . , Así como en el Reino Unido. [87] Se ha demostrado que estas reintroducciones mejoran los servicios de los ecosistemas. [88]
El Dr. Fred Short de la Universidad de New Hampshire desarrolló una metodología de trasplante especializada conocida como "Trasplante de Eelgrass de forma remota con marcos" (TERF). Este método implica el uso de grupos de plantas que se atan temporalmente con papel crepé degradable a un marco pesado de malla de alambre. Save The Bay ya ha probado el método. [89]
En 2001, Steve Granger, de la Escuela de Graduados en Oceanografía de la Universidad de Rhode Island, utilizó un trineo tirado por un bote que puede depositar semillas debajo de la superficie del sedimento. Junto con su colega Mike Traber (quien desarrolló una matriz de gelatina Knox para encerrar las semillas), llevaron a cabo una siembra de prueba en Narragansett Bay. Pudieron plantar un área de 400m² en menos de 2 horas. [90]
A partir de 2019[actualizar]el Centro de Investigación de Ecosistemas Marinos Costeros de la Universidad Central de Queensland ha estado cultivando pastos marinos durante seis años y ha estado produciendo semillas de pastos marinos. Han estado realizando ensayos en técnicas de germinación y siembra. [91]
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Una flor puede producir 15 semillas y una semilla plantada en las condiciones adecuadas puede crear una hectárea de pastos marinos.