Pastos marinos

Praderas marinas
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Concepto:Los pastos marinos, comunes en los fondos arenosos o lodosos de lagunas arrecifales y bahías en el Caribe, juegan un papel importante en mantener el equilibrio en ecosistemas costeros tropicales.

Pastos marinos o praderas marinas. Zonas cubiertas de plantas marinas (pastos) que forman una inmensa pradera, muy importantes para el medio ambiente.

Praderas marinas

Son zonas submarinas cubiertas de pastos compuestos de plantas con flores pertenecientes a una de las cuatro familias de plantas que viven, en medio ambiente estrictamente salinos, en la mayor parte de los océanos del mundo (Zosteraceae, Posidoniaceae, Cymodoceaceae y Hydrocharitaceae). Estos magnoliophytes marinos (clase de las monocotiledóneas son polifiléticos y, por tanto, según el sistema de clasificación utilizado, estas plantas se colocaran tanto en:

Los pastos son productores primarios y proveen sustancias para muchos organismos arrecifales. En sus praderas se reproducen y crían peces arrecifales y pelágicos, moluscos, langostas y otras criaturas. Los pastos incrementan la transparencia del agua atenuando su movimiento y ayudando al depósito de partículas finas. Su extenso sistema de raíces y rizomas estabiliza y retiene la arena, ayudando a prevenir la erosión costera durante tormentas y huracanes, funcionando como reservorio para las playas, y evitando la abrasión sobre organismos sésiles como corales. Además, las hojas fungen como substrato para un gran número de epibiontes, como las algas filamentosas son otra fuente alimenticia importante. Por estas razones, el estudio científico de los pastos marinos es esencial para entender como prevenir la erosión de playas, mantener pesquerías viables y proteger a la comunidad arrecifal coralina.

La comunidad de pastos consiste de una o más especies así como de algas calcáreas y carnosas. Los miembros dominantes de la comunidad son los pastos, que son similares en estructura a muchas plantas terrestres por tener hojas, raíces y rizomas (ramas horizontales que crecen por debajo de la arena). El Caribe cuenta con 8 especies, siendo las más comunes (en orden de importancia) la hierba tortuga, Thalassia testudinum, la hierba manatí, Syringodium filiforme y Haludole wrightii.

Ecología

Las praderas marinas desempeñan un papel importante en los ecosistemas cerca de las riberas marinas de todos los continentes excepto en la Antártida.

Las praderas submarinas

Estas curiosas plantas de flores submarinas son llamadas praderas o pastos, ya que sus hojas son largas y estrechas, verdes la mayor parte del tiempo, y porque estas plantas crecen a menudo bajo la forma de grandes praderas, que recuerdan a los pastos. En otras palabras, muchas de las praderas marinas semejan a primera vista a las gramíneas terrestres de la familia de las Poaceae.

Debido a que estas plantas deben hacer su fotosíntesis, están limitadas a no poder vivir más que sumergidas en la zona fótica, y la mayoría viven en las aguas costeras protegidas y poco profundas, enraizadas en la arena o el barro, a veces sobre el sustrato rocoso. La totalidad de su ciclo de vida, especialmente la polinización se lleva a cabo en el medio subacuático.

Las praderas a menudo poli-específicas

Las praderas marinas forman extensas praderas que pueden ser monoespecíficas (formadas por una sola especie) o multiespecíficas (conviven varias especies). Aproximadamente unas 70 especies han sido descritas en los mares del globo, aunque la taxonomía de este grupo de plantas todavía se discute. Por ejemplo, Phillips y Menez (1988) sólo reconocen 48 especies.

En las zonas templadas en general, un número restringido de especies dominan, o incluso una (como la zostera marina en el Atlántico Norte), mientras que los praderas tropicales son generalmente más diversas, con un máximo de 13 especies registradas en las Islas Filipinas. El Instituto Australiano de Ciencia Marina estima un total de 30 especies en todas las aguas de Australia.

Las aguas del Estrecho de Torres

En el Mediterráneo, suman 5 especies: Posidonia oceánica, Zostera marina, Zostera nolit, Cymodocea nodosa y Halophila stipulacea. Esta última es una especie del Mar Rojo y del Océano Índico, de reciente aparición en el Mediterráneo, presumiblemente a través del Canal de Suez, de donde le viene el nombre de especies lesseptianas a veces dado a una especie como resultado de esta migración, por analogía con Ferdinand de Lesseps promotor del canal.

Los ecosistemas

Las praderas marinas son ecosistemas altamente diversificados y productivos. Pueden albergar cientos de especies asociadas pertenecientes a todas las phylums vivientes, por ejemplo pescados juveniles y adultos, algas epífitas o algas libres macroscópicas o microscópicas, moluscos, vers poliquetos y nematodos. Pocas especies se consideraron originalmente que se alimentaban directamente de las hojas de los pastos marinos, en parte debido a su contenido nutricional bajo, pero algunas publicaciones científicas y la mejora de los métodos de trabajo han demostrado que los herbívoros marinos son un eslabón muy importante en la cadena alimentaria, con cientos de especies que se alimentan de pastos marinos de los océanos del mundo, incluyendo en especial los dugongos, los manatíes, pescados, gansos, cisnes, erizos y cangrejos.

Ingenieros de ecosistemas

Las praderas marinas son a veces llamadas ingenieros de ecosistemas, debido a que crean en parte sus propios hábitat: las hojas ralentizan las corrientes, aumentando la sedimentación; las raíces y los rizomas estabilizan el sustrato del fondo marino. Su importancia para las especies asociadas se debe principalmente a la provisión de abrigo (a través de su estructura en tres dimensiones en la columna de agua), y la tasa extraordinariamente alta de producción primaria. Como resultado, las praderas marinas proporcionan a las zonas costeras una serie de bienes y servicios de los ecosistemas, también conocidos como servicios ecológicos; por ejemplo: el enriquecimiento de las zonas de pesca, la protección mecánica contra las olas y que limita la erosión costera, la producción de dioxígeno.

Utilización

Las praderas marinas son recolectadas como fertilizante para mejorar los suelos arenosos. Esta fue una actividad importante en la ría de Aveiro, Portugal, donde las plantas recolectadas se llamaron moliço. A principios del Siglo XX, las plantas que integran los pastos marinos se han utilizado en especial en Francia a modo de relleno de colchón y fueron muy apreciadas por las fuerzas francesas durante la Primera Guerra Mundial. Recientemente las plantas se han utilizado en muebles y tejidos, como el ratán.

Perturbaciones y amenazas

Factores perturbantes

Las perturbaciones naturales como el pasto de los herbívoros, las tormentas, los daños causados por el hielo y la desecación son parte integrante de la dinámica de los ecosistemas marinos. Las praderas marinas presentan un alto grado de plasticidad fenotípica, adaptándose rápidamente a las cambiantes condiciones ambientales. Las praderas marinas, sin embargo, están disminuyendo en general, con unos 30 000 km² perdidos en las últimas décadas. La principal razón de este descenso es la perturbación causada por el hombre, incluida la eutrofización, la destrucción mecánica del hábitat y la sobrepesca.

El aporte excesivo de nutrientes (nitrógeno, fósforo) es directamente tóxico para las praderas marinas, pero más grave, estimula el crecimiento de las epifitas y las algas flotantes macroscópicas y microscópicas. Esto se traduce en una disminución en la cantidad de luz solar que puede llegar a las hojas de las plantas, lo que reduce su fotosíntesis y por ello su producción primaria. La descomposición de los tallos de las algas, así como el aceite de algas conduce a la proliferación de algas (bloom), dando un efecto retroactivo (feedback) positivo. Esto puede conducir a una reorganización completa del ecosistema que puede pasar de un predominio de las praderas marinas a una dominancia de las algas.

La sobrepesca de grandes peces depredadores puede aumentar indirectamente el crecimiento de algas, reduciendo así la regulación que permite el pasto de los invertebrados herbívoros, tales como los crustáceos y los gasterópodos, por un fenómeno de cascada trófica.

Por último, la introducción de nuevas especies, como la Caulerpa taxifolia también puede tener un impacto negativo sobre la diversidad de las praderas marinas.

Medidas de protección

Los métodos más comunes utilizados para proteger y restaurar las praderas marinas incluyen la reducción de los niveles de nutrientes y de la contaminación, la conservación mediante el uso de áreas marinas protegidas y la restauración mediante el trasplante de llanuras de praderas marinas.

Taxonomía

Lista de géneros

En 1970, Cornelis den Hartog clasificó las plantas marinas en dos familias:

Algunos autores respecto a esta clasificación en dos familias, el Catálogo de la Vida 2009 excluye las plantas de las Potamogetonaceae que componen las praderas marina para clasificarlas en tres familias: Zosteraceae, Posidoniaceae y Cymodoceaceae.

Clasificación

Recientemente, se han añadido otras dos familias a esta lista, porque además de contener otras plantas de agua dulce, los géneros han dado raras especies de afinidad marina.

Otras clasificaciones

Estas familias pertenecen, al igual que las otras 4, al orden de las Najadales según la clasificación clásica:

Para definir las especies realmente marinas, un quinto criterio fue propuesto por den Hartog y Kuo: la baja tolerancia a las variaciones de la salinidad hacen una especie estrictamente marina. En otras palabras, las especies marinas son estenohalinas, a diferencia de las especies estrictamente marinas que son, ellas mismos, eurihalinas.

Clave de identificación

Una clave dicotómica de identificación de los primeros 12 géneros de praderas marinas Seagras, ha sido propuesta por C. den Hartog en 1970. El principal valor de esta clave reside en el hecho de que se basa en criterios morfológicos de las partes estériles de las plantas, con la exclusión de falto de criterios relativos a los órganos reproductivos. Esta libre, por tanto, de toda noción de familia. De hecho, la evolución de la clasificación, después de la monografía de den Hartog, no ha llevado a la obsolescencia de esta clave.

Fósiles

El origen de las Magnoliophytes marinas aún es mal conocido. Sus fósiles son extremadamente raros y muy difíciles de interpretar. Algunos descubrimientos han sido erróneamente atribuidos a este grupo de plantas. En particular Archeozostera descubiertos en terrenos cretácicos de Japón han demostrado no sólo no ser un Magnoliophyta sino ni siquiera ser los restos fósiles de una planta. Del mismo modo, Thalassocharis pertenecientes al cretácico de Westfalia (Alemania) y de Maastricht (Países Bajos) tampoco serían los restos fósiles de una planta acuática.

Origen cretácico

El único género cuyo origen cretácico esta confirmado es la Posidonia, con:

  • Posidonia cretacea Hosius y von der Mark.
  • Posidonia parisiensis (Brongniart) Fritel.
  • Posidonia perforata de Saporta & Marion.

Otros fósiles

Otro tipo de fósiles del Maastrichtiano (Cretácico Superior), Thalassotaenia ha sido estudiado. Este género podría ser el ancestro del clado Cymodoceaceae-Posidoniaceae-Ruppiaceae. Han sido descubiertos en los suelos más reciente del Eoceno de Avon Park (La Florida):

  • Thalassodendron auricula-leporis den Hartog.
  • Cymodocea floridana den Hartog.
  • Thalassia testudinum.

En los depósitos marinos del Mioceno de Célebes se han recolectado fósiles en buen estado de conservación de Cymodocea serrulata atribuidos a la especie Cymodocea micheloti Wat.

Las plantas de origen múltiple

Las Magnoliophytes marinas se han formado a partir de plantas terrestres que se han adaptado poco a poco al medio marino. La diversidad de estas plantas ha llevado a la hipótesis de que la transición que las ha llevado desde el medio terrestre al marino puede haber ocurrido en diferentes períodos geológicos según las especies.

Un estudio filogenético ha llevado a la conclusión de que tres linajes han hecho de forma independiente este pasaje:

Programa de monitoreo

Los procesos a nivel de comunidad generalmente cubren escalas de tiempo extensas (años o generaciones), que se pueden discernir únicamente por medio de observaciones a largo plazo. Parte de este programa sigue el protocolo de CARICOMP (Caribbean Coastal Marine Productivity Program, UNESCO. En este programa utilizamos métodos básicos y sencillos para determinar el crecimiento y la productividad de Thalassia testudinum. También colectamos toda la vegetación por medio de núcleos, considerando que la mayoría de biomasa de esta vegetación se encuentra en el subsuelo.

Durante los últimos 12 años, no habíamos detectados cambios drásticos en los Pastizales, sin embargo, en el presente hay varios indicios de eutroficación (aportación de nutrientes al sistema), tales como un aumento en Nitrógeno y Fósforo total en los tejidos de los pastos cercanos a ojos de agua (manantiales submarinos), además de un aumento en las densidades de algas carnosas. La aportación de nutrientes no es favorable para un sistema lagunar que requiere de condiciones bajas en nutrientes para mantenerse en óptimas condiciones.

Simulando perturbaciones

Los programas de monitoreo permiten observar cambios a largo plazo en la vegetación, sin embargo, para discernir los mecanismos responsables de la variabilidad necesitamos manipular las condiciones ambientales experimentalmente. Por ejemplo, simulamos lo que sucede cuando un huracán pasa por encima de un Pastizal, enterrando parches de pastos con sedimentos y removiendo éstos de otras áreas. Hasta ahora hemos encontrado que dos agentes estructurales mayores de esta comunidad, Thalassia testudinum y el alga calcárea Halimeda spp son bastante resistentes a ser enterradas por sedimento y remoción, mientras que otros pastos y macro-algas desaparecen casi completamente. Esto implica que después de huracanes mayores, algunas plantas sobreviven, resistencia, otras se recuperan rápidamente (resiliencia), mientras otras requieren mucho tiempo, años para volver a colonizar. Por lo tanto, la comunidad puede cambiar drásticamente después de una perturbación dependiendo de la resistencia y resiliencia de las especies que la componen.

Desarrollo vegetal

Estudiar como las plantas crecen y forman órganos nuevos es esencial para entender cómo se mantienen o colonizan áreas vírgenes y cómo llegan a cubrir miles de kilómetros cuadrados del fondo marino. Todos los pastos marinos dependen de meristemos activos para su crecimiento, y para estudiarlos debemos recurrir al análisis de anatomía vegetal.

Encontramos que los meristemos apicales de los haces pueden desactivarse y activarse como respuesta a los recursos disponibles—un mecanismo que confiere enorme flexibilidad en el control de la densidad de hojas. Otro ejemplo es el desarrollo de estructuras reproductivas y su importancia en procesos evolutivos. Los pastos marinos son un grupo muy particular de angiospermas, plantas con flores, porque re-invadieron el océano a partir de ancestros terrestres y requirieron de adaptaciones especiales en términos de polinización y desarrollo de los embriones. Encontramos que las flores masculinas de las dos especies gemelas, Thalassia testudinum en el Atlántico y Thalassia hemprichii en el Indopacífico, muestran diferencias substanciales desde del punta de vista ontológico, apoyando la hipótesis de que estas especies se diferenciaron hace millones de años, posiblemente desde del tiempo en que el continente de Gondwana se dividió (hace más de 60 millones de años).

Genética de poblaciones

La más nueva línea de investigación en nuestro laboratorio, aún en desarrollo, involucra el uso de marcadores genéticos (microsatélites) para identificar individuos dentro de la población de T. testudinum. Usando métodos tradicionales esta identificación es virtualmente imposible, porque los individuos y sus clones alcanzan tamaños enormes y sus conexiones se desintegran con el tiempo. Al ser capaces de identificar individuos genéticamente diferentes podremos contestar múltiples preguntas sobre la diversidad genética de las poblaciones, los tamaños y edades de los clones, sus patrones de distribución, si las plantas se entrecruzan entre si hay consanguinidad y la conectividad genética entre áreas geográficas. Al largo plazo, este conocimiento es esencial para entender los mecanismos de mantenimiento de las poblaciones en su área de distribución, y por lo tanto la supervivencia de esta especie en términos evolutivos.

Influencia del hombre

Catalogados de alto valor por los servicios que proveen al funcionamiento de los sistemas costeros y al hombre, los pastos marinos promueven la productividad y la diversidad biológica, mejoran la calidad del ecosistema y protegen la zona costera, por lo que desempeñan un papel decisivo en la economía de los países con costas. Su tasa de declive en el mundo se estima alrededor del 1-2% al año, lo que parece acelerarse en los últimos tiempos debido a diversos factores de origen natural y antrópico (actividad humana), lo que los sitúa entre los ecosistemas más vulnerables del planeta.

Diversas causas inciden en su afectación sistemática entre ellas la autrofización y los cambios en la dinámica de las aguas y sedimentos, lo que afecta la diversidad biológica y la disminución de la productividad de estas zonas. Se recomienda que para lograr el manejo adecuado de los pastos marinos, deben proseguirse las investigaciones enfocadas hacia la comprensión de los factores naturales o antropogénicos que puedan provocar su deterioro.

Los resultados, logrados durante años de investigaciones, señalan la necesidad de insistir sobre los aspectos evolutivos, fisiológicos, genéticos y enfermedades que afectan a los pastos marinos, en aras de incrementar su protección y lograr que el mar se preserve con un punto de vista sostenible.

Las camas o praderas de pastos marinos, plantas que crecen en aguas poco profundas, son esenciales para la supervivencia del ecosistema oceánico. Además de albergar a muchas especies de peces y algas, los pastos marinos pueden absorber grandes cantidades de dióxido de carbono. Desgraciadamente, el ritmo de desaparición de esta vegetación, 29%, ha desaparecido desde 1879 está aumentando. De acuerdo con un estudio que será publicado en el journal estadounidense Proceedings of the National Academy of Sciences, la hierba marina ha estado desapareciendo a una tasa de cerca de 110 kilómetros cuadrados al año desde 1980. De hecho, puede que sólo queden cerca de 177 mil kilómetros cuadrados de pastos marinos en todo el mundo.

Seagrass Recovery estima que 70% de toda la vida marina en el océano depende directamente de los pastos marinos. Un acre de estas plantas las únicas que pueden vivir enteramente en el agua- puede almacenar cerca de 8 toneladas métricas de carbón por año, lo que equivale a la cantidad de CO2 emitida por un coche que se desplaza más de cinco mil kilómetros.

Los asentamientos humanos ubicados a 50 kilómetros de los prados costeros –que pueden alcanzar el billón de personas- tienen un impacto muy negativo. Si la tasa actual de decrecimiento de los pastos marinos se mantiene, las pérdidas ecológicas podrían ser tan importantes como las económicas. Los pastos marinos además suministran un equivalente a 1,9 trillones de dólares al año en ciclo de nutrientes, mejoran la productividad de peces en los arrecifes de coral y son una importante fuente de alimento para las tortugas.

Fuentes