Diversos estudios han proyectado que para el año 2040 las olas de calor extremo se triplicarán en el océano, lo que representa una amenaza significativa para los ecosistemas marinos y la supervivencia de los organismos acuáticos.
Los bivalvos son vulnerables al estrés por calor, y su crecimiento puede ser impactado negativamente por las altas temperaturas, lo que puede generar mortalidades masivas y posee una amenaza para la calidad del ecosistema y la seguridad alimentaria.
Los científicos de la Guangdong Ocean University publicaron una revisión científica en donde proveen un examen detallado de los efectos del estrés por calor en los bivalvos.
El estudio resume los cambios fisiológicos y bioquímicos que se dan en los bivalvos en respuesta a eventos extremos de calor y ofrece una visión general que emplean para mitigar sus impactos.
Estrés por calor en bivalvos
El estrés por calor en los bivalvos puede manifestarse de forma aguda o crónica, siendo el estrés agudo el resultado de aumentos repentinos en la temperatura ambiental y el estrés crónico que surge de la exposición prolongada a altas temperaturas.
Los principales impactos del estrés por calor en los bivalvos incluyen el daño celular y el estrés oxidativo, que conducen a una función inmunológica deteriorada, inflamación elevada, cambios en las poblaciones microbianas y reducción en el crecimiento.
Olas de calor marino
Las olas de calor marino, también conocidas como extremos de calor marino, se caracterizan por ser incrementos sostenidos de la temperatura del agua de mar, y se han vuelto más frecuentes e intensos en los últimos años.
Según los expertos, la causa fundamental de las olas de calor marino es el cambio antropogénico a largo plazo, que ha llevado a un aumento constante de la temperatura del océano.
Las olas de calor marino tienen un impacto devastador en los ecosistemas, lo que ha provocado eventos de mortalidad masiva y otros efectos adversos. En particular, en especies sésiles como los bivalvos, los corales, las algas y las esponjas, son especialmente vulnerables al estrés térmico agudo.
Cómo el estrés por calor afecta a los bivalvos
Según las proyecciones el estrés por calor se volverá duradero y más frecuente, afectando los hábitats costeros, particularmente las especies intermareales que viven cerca de sus límites de tolerancia a la temperatura.
Un aumento de temperatura en los límites de tolerancia de cada organismo puede acelerar varios procesos biológicos, incluidos el metabolismo, el desarrollo, la tasa de filtración y la eficiencia de absorción.
Por otro lado, los aumentos de temperatura agudos y rápidos pueden causar un estrés más sustancial, lo que resulta en efectos subletales y letales.
Efectos por estrés de calor en el comportamiento
Los bivalvos tienen reacciones conductuales para preservar la homeostasis corporal central como primera línea de defensa. Ya sea estrés por frío o calor, mantener la homeostasis requiere equilibrar la producción y la pérdida de calor.
El estrés térmico provoca con frecuencia respuestas conductuales y, en circunstancias excepcionales, puede resultar fatal.
Influencia del estrés por calor en el crecimiento de los bivalvos
Los factores bióticos y abióticos influyen en el crecimiento y el tamaño de los organismos. Entre los factores abióticos, la temperatura juega un rol crítico. Es responsable de una de las respuestas bien establecidas, conocida como la regla “temperatura-tamaño”, en la que la masa corporal disminuye a medida que aumenta la temperatura.
La temperatura también tiene impactos significativos en el crecimiento, el desove y el desarrollo de las larvas de los bivalvos. El éxito del desove de las larvas y el crecimiento de los bivalvos depende en gran medida del rango de temperatura óptimo.
La duración promedio del estrés por calor que puede provocar un efecto apreciable en el crecimiento de los bivalvos puede variar según la especie, la intensidad y la duración del estrés por calor y otros factores como la salinidad, la disponibilidad de nutrientes y las actividades humanas.
Impactos sobre el metabolismo de la energía en los bivalvos
La estabilidad en el balance de energía es esencial para la adaptación a las situaciones de estrés y el desarrollo de una tolerancia.
La capacidad para la existencia continuada y el comportamiento productivo, así como adaptarse y tolerar el estrés, está íntimamente ligada a su metabolismo energético. La gestión eficaz de la energía es crucial para mantener la salud general de un organismo.
Cuando se expusieron a simulaciones de olas de calor, los bivalvos pudieron ralentizar el aumento de las tasas de filtración y respiración, lo que les ayudó a hacer frente a la demanda de energía adicional que no se podía satisfacer sólo con la respiración.
Desafío a la inmunidad por la exposición al estrés por calor
El desarrollo de patógenos, la diseminación de enfermedades, y la vulnerabilidad en los bivalvos se ha incrementado debido al cambio climático en el último siglo. Debido al aumento de la temperatura, los parásitos se han vuelto más prevalentes en los bivalvos.
Los incrementos rápidos de la temperatura afectan la capacidad del sistema inmune para funcionar efectivamente.
Mecanismos de tolerancia al estrés por calor
Comportamiento de evitación
Para las especies bentónicas, la única forma de “escapar” del estrés por calor es ir a áreas más frías cambiando sus hábitos de excavación o aprovechando las características geomorfológicas naturales.
Flexibilidad fenotípica
La capacidad de un individuo para adaptarse a través de la flexibilidad fenotípica les permite mantener el rendimiento y la forma física en condiciones impredecibles.
En un entorno que cambia rápidamente, es más probable que se seleccionen individuos que muestran cambios constantes pero reversibles en el comportamiento, la fisiología y la morfología.
Múltiples estudios muestran que los adultos pueden sufrir cambios fenotípicos sustanciales pero reversibles.
Medidas de mitigación para la tolerancia al estrés por calor
Estrategias convencionales de reproducción
Los investigadores reportan que se ha descubierto que las prácticas de reproducción convencionales, incluidas la selección y la hibridación, reducen la diversidad genética en los rasgos domesticados y seleccionados.
Esto destaca la importancia de separar la variabilidad genética de los bivalvos silvestres y cultivados para mejorar su desempeño bajo estrés. Un paso crucial para lograr esto es comprender mejor la variación genética en diferentes especies.
Enfoques ómicos
Los bivalvos exhiben respuestas complejas al estrés por calor, que recién comienzan a entenderse a través de técnicas ómicas. Estos métodos han permitido identificar varios genes de estrés por calor a través del análisis de la expresión génica y el cribado genético en diferentes especies de bivalvos.
Los avances tecnológicos recientes, como el análisis de microarreglos y transcriptomas, han permitido a los investigadores investigar patrones de expresión génica en respuesta al estrés por calor.
Conclusión
“El impacto del estrés por calor en la industria de la acuicultura se está convirtiendo en una preocupación cada vez mayor en todo el mundo”, concluyen los investigadores.
Además describen que el desarrollo, la apariencia (concha) y la función de los bivalvos pueden verse alterados debido a la exposición a altas temperaturas, lo que resulta en dificultades de desarrollo y crecimiento.
“Los bivalvos han desarrollado adaptaciones fisiológicas, bioquímicas y estructurales para hacer frente a temperaturas elevadas. Sin embargo, los datos de los acervos genéticos fragmentados pueden no reflejar con precisión la tolerancia de los bivalvos al estrés por calor”, concluyen.
El estudio fue financiado por National Science Foundation of China, el Guangdong Zhujiang Talents Program, el Department of Education of Guangdong Province, la Modern Agro-industry Technology Research System (CARS-49), y el programa para Scientific Research Start-up Funds de la Guangdong Ocean University.
Contacto
Liqiang Zhao
Email: lzhao@gdou.edu.cn
Referencia (acceso libre)
Masanja F, Yang K, Xu Y, He G, Liu X, Xu X, Xiaoyan J, Xin L, Mkuye R, Deng Y and Zhao L (2023) Impacts of marine heat extremes on bivalves. Front. Mar. Sci. 10:1159261. doi: 10.3389/fmars.2023.1159261
