El cambio climático está transformando los ecosistemas acuáticos, exponiendo a los peces a desafíos sin precedentes, como el aumento de las temperaturas, las frecuentes olas de calor y la disminución de los niveles de oxígeno (hipoxia). Estos factores de estrés suelen ocurrir simultáneamente, pero sus efectos combinados sobre la fisiología y la supervivencia de los peces siguen siendo poco conocidos.
Un estudio reciente publicado por científicos de la Memorial University of Newfoundland and Labrador sobre el salmón del Atlántico (Salmo salar) arroja luz sobre cómo la hipoxia y el aumento de las temperaturas interactúan para afectar la función cardiorrespiratoria y la tolerancia térmica, ofreciendo información fundamental sobre la vulnerabilidad de las poblaciones de peces en un clima cambiante.
El estudio: hipoxia y aumento de las temperaturas
Los investigadores estudiaron las respuestas fisiológicas del salmón del Atlántico aclimatado a 12 °C expuesto a distintos niveles de oxígeno y a temperaturas en aumento. Los peces estuvieron sometidos a tres condiciones de oxígeno: normoxia (saturación del aire al 100 %), hipoxia moderada (saturación del aire al 75 %) e hipoxia grave (saturación del aire al 50 %). A continuación, calentaron gradualmente a un ritmo de 2 °C por hora hasta alcanzar su máximo térmico crítico (CTMax), la temperatura a la que ya no podían mantener una función fisiológica normal.
La capacidad de los peces
Los resultados revelaron marcadas diferencias en la capacidad de los peces para hacer frente al calentamiento en diferentes condiciones de oxígeno. Los peces en hipoxia severa (50% de saturación de aire) experimentaron bradicardia (frecuencia cardíaca más lenta) y no pudieron aumentar su frecuencia cardíaca (fH) a medida que aumentaban las temperaturas. Esta respuesta deficiente provocó una reducción significativa del alcance metabólico (la capacidad para aumentar la actividad metabólica) y un CTMax más bajo de 21,3 °C, en comparación con los 26,1 °C de los peces normóxicos.
Los peces expuestos a una hipoxia moderada (75% de saturación de aire) mostraron efectos intermedios, con parámetros cardiorrespiratorios y valores de CTMax que se encontraban entre los de los peces normóxicos y los gravemente hipóxicos.
El papel del tono colinérgico en la función cardíaca
Para comprender mejor los mecanismos que se esconden detrás de estas observaciones, los investigadores exploraron el papel del tono colinérgico (control del corazón por el sistema nervioso parasimpático) y los efectos adenosinérgicos (regulación de la función cardíaca mediada por la adenosina) en peces gravemente hipóxicos. Mediante agentes farmacológicos, administraron atropina (para bloquear el tono colinérgico) y 8-ciclopentilteofilina (CPT; para bloquear los receptores de adenosina) a peces expuestos a una saturación de aire del 40 %.
La CPT tuvo poco o ningún efecto sobre los parámetros cardiorrespiratorios o la tolerancia térmica. Sin embargo, la atropina aumentó significativamente la frecuencia cardíaca de los peces hipóxicos y permitió que aumentara con la temperatura. Si bien esto inicialmente parecía beneficioso, en última instancia hizo que los peces fueran menos tolerantes al calentamiento, ya que su CTMax disminuyó.
Esto sugiere que el tono colinérgico desempeña un papel protector en los peces gravemente hipóxicos al prevenir la tensión cardíaca excesiva durante el calentamiento. La eliminación de este mecanismo de protección compromete la capacidad de bombeo del corazón, lo que reduce aún más la capacidad de los peces para sobrevivir en aguas más cálidas.
Implicaciones para la supervivencia de los peces
Los hallazgos destacan dos puntos críticos:
- La hipoxia severa aumenta la vulnerabilidad a las olas de calor: los peces en entornos con poco oxígeno son mucho más susceptibles a los efectos de las olas de calor asociadas al cambio climático. Su capacidad reducida para aumentar la frecuencia cardíaca y la actividad metabólica en condiciones de calentamiento limita su capacidad para sobrevivir incluso a aumentos de temperatura modestos.
- El tono colinérgico como mecanismo de protección: el estudio sugiere que el tono colinérgico en el corazón no se elimina durante el calentamiento en peces severamente hipóxicos, probablemente para proteger la función cardíaca. La interrupción de este mecanismo exacerba la intolerancia térmica, lo que subraya el delicado equilibrio de las adaptaciones fisiológicas en los peces.
Conclusión
A medida que el cambio climático continúa impulsando el aumento de las temperaturas y la desoxigenación en los ecosistemas acuáticos, las poblaciones de peces enfrentan una doble amenaza que compromete su supervivencia. Este estudio sobre el salmón del Atlántico demuestra cómo la hipoxia y el calentamiento interactúan para perjudicar la función cardiorrespiratoria y reducir la tolerancia térmica, y el tono colinérgico desempeña un papel protector crucial.
Estos conocimientos subrayan la necesidad urgente de estrategias de conservación que aborden tanto la temperatura como los niveles de oxígeno en los hábitats acuáticos, en particular para especies como el salmón del Atlántico que ya están bajo presión por el cambio ambiental.
Al comprender los mecanismos fisiológicos en juego, los científicos y los responsables de las políticas pueden predecir mejor los impactos del cambio climático en las poblaciones de peces y desarrollar intervenciones específicas para salvaguardar la biodiversidad acuática en un mundo en calentamiento.
Contacto
A. K. Gamperl
Department of Ocean Sciences, Memorial University of Newfoundland and Labrador, St. John’s, NL. A1C 5S7. Canada
Email: kgamperl@mun.ca
Referencia (acceso abierto)
A. K. Gamperl, J. J. H. Nati, K. A. Clow, R. M. Sandrelli, L. Gerber, E. S. Porter, E. C. Peroni; It’s a good thing that severely hypoxic salmon (Salmo salar) have a limited capacity to increase heart rate when warmed. J Exp Biol 2025; jeb.249594. doi: https://doi.org/10.1242/jeb.249594
