¿Las mareas afectan a los animales acuáticos?

Pregunta del curso de 3º de ESO de Aranzadi Icastola. Bergara (Gipuzkoa)

La vida en las mareas es vida en la frontera, una especie de Salvaje Oeste que ofrece múltiples oportunidades para los innovadores, los más rápidos, los más fuertes y los mejor adaptados.

El área de la costa que queda sumergida durante la marea alta o baja y expuesta al aire durante la marea alta o baja se llama intermareal. Está habitado por una gran variedad de invertebrados como moluscos, crustáceos, quelicerados, anélidos, equinodermos, cnidarios, tunicados, acolomorfos, turbelarios, briozoos, poríferos…

Expulsado de su hábitat dos veces al día

Bajo la influencia principalmente de la fuerza gravitacional de la Luna, el nivel del mar sube y baja. La gravedad lunar extrae agua del océano, creando una marea en el lado de la Tierra más cercano a él. Cuando el Sol, la Luna y nuestro planeta están alineados tenemos mareas vivas, y cuando están en ángulo recto, mareas menos intensas.

En el intermareal rocoso baten las olas, con momentos de fuerte exposición solar y desecación, y aporta agua dulce, que cambia la salinidad en las pozas. La presión depredadora es fuerte y la competencia por el espacio es fuerte, pero la cantidad de microhábitats diferentes es enorme. Todas las fotos son del autor.

El agua va y viene en ciclos de unas 6 horas, de modo que dos veces al día los organismos costeros son “secuestrados” del entorno que les proporciona alimento, oxígeno, humedad y refugio. ¿Cómo están progresando? El espacio intermareal no es uniforme y crea diferentes microhábitats que ofrecen recursos y desafíos únicos a sus habitantes.

Sobrevivir fuera del agua

En primer lugar, si el agua desaparece, los animales deben evitar la desecación. Para ello, muchos invertebrados desarrollan caparazones duros y herméticos que los mantienen cerrados durante la marea baja, mientras que otras especies desarrollan membranas mucosas capaces de absorber agua.

Los pulpos son un buen ejemplo de cuerpo flexible para afrontar las olas y esconderse bajo las rocas. Tienen una piel viscosa y una gran capacidad de camuflaje, pero su sangre (hemolinfa), bombeada por tres corazones, es de color azul verdoso debido a la presencia de una sustancia llamada hemocianina.

La deshidratación parcial provocaría el colapso de las proteínas y otras macromoléculas necesarias para la vida, por lo que se acumulan azúcares que impiden la pérdida de agua. Además, muchos mejillones, anémonas, almejas y cangrejos (un tipo de crustáceo) forman colonias donde el hacinamiento frena la pérdida de humedad.

Para obtener oxígeno del agua, los cangrejos pueden respirar aire humedeciendo sus branquias, mientras que algunos peces respiran a través de su piel u órganos modificados. En general, los animales consumen menos oxígeno y desarrollan un metabolismo dual: aeróbico (utilizando oxígeno) y anaeróbico (sin oxígeno). Para ello, acumulan reservas de glucógeno como almacén de energía, lo que explica que los moluscos y crustáceos sean tan nutritivos.

Resistir el embate de las olas

Otro desafío es resistir la fuerza de las olas en el espacio intermareal, y lo logran con sistemas que les permiten permanecer fijos en el sustrato. Así encontramos proteínas especializadas que funcionan como una especie de pegamento (en bivalvos y almejas) o patas que forman “tetas” sobre la roca (lapas).

Por su parte, los bivalvos del género Pholas y los erizos de mar excavan pequeños agujeros en la roca para refugiarse, mientras que las anémonas, los briozoos y las almejas tienen cuerpos flexibles con los que pueden “surfear” las olas sin soltarse. Y en la arena y el barro, las almejas, los anélidos o los gusanos acolomorfos han desarrollado receptores sensoriales para identificar la llegada de la marea para excavar y encontrar refugio cuando llega el mar.

Los erizos de mar pueden cavar pequeños agujeros en la roca (especie Paracentrous lividus) sobre la que se posan, además de producir apéndices retráctiles (Sphaerechinus granularis) que les confieren un fuerte agarre. Cambios extremos de temperatura y salinidad.

Otro problema son las grandes variaciones de temperatura (hasta 20-25 °C) debido a la exposición al aire. Durante la marea baja, los animales de la marea producen grandes cantidades de “proteínas de choque térmico” que les permiten reparar las proteínas dañadas por la temperatura elevada.

Además, estas oscilaciones pueden hacer que las membranas celulares se vuelvan rígidas o demasiado fluidas, por lo que es necesario ajustar la composición de los lípidos que las forman. Esto se consigue modulando los niveles de colesterol y produciendo ácidos grasos poliinsaturados cuando baja la temperatura y ácidos grasos saturados cuando suben.

Debido a la lluvia y la evaporación en las piscinas, el agua puede diluirse o volverse extremadamente salada. Y ahí es donde entra en juego la ósmosis, que no es una diosa egipcia, sino una propiedad física que explica el movimiento del agua a través de una membrana semipermeable como una célula y que los animales de las mareas han refinado con sofisticadas estrategias. De esta forma, mantienen el equilibrio de su composición química y no se agrietan (si el agua está demasiado diluida) ni quedan secas como la bacalada (por exceso de salinidad).

Adaptaciones a los cambios de pH y la exposición al sol.

El CO₂ también se acumula en las pozas de marea, lo que reduce el pH y, en consecuencia, vuelve más ácidos los fluidos de los organismos que las habitan. Para contrarrestar esto, estos animales tienen sistemas “amortiguadores” que utilizan bicarbonatos y fosfatos para mantener estable el pH de cualquier fluido. Además, durante la evolución han adquirido enzimas que ajustan la concentración de protones que provocan la acidificación, a lo que muchas de sus proteínas resisten posibles cambios en el pH interno.

El género de poliquetos Eulalia está formado por 20 especies con un color verde intenso que obtienen por la acumulación de una sustancia química natural llamada porfirina. Además de fotoprotector, actúa como compuesto antibacteriano y antioxidante. La pigmentación en las planarias también es muy espectacular, como en el caso de Iungia aurantiaca (derecha). Se especula que adquiere dicha coloración a través de su dieta carnívora de tunicados y briozoos y que puede ser producida por carotenoides o porfirinas. Su función probablemente sea la de disuadir a los depredadores, pero ciertamente también como antioxidante. Se refugian entre las algas durante la marea alta, y cuando quedan aislados en los charcos intermareales se mueven para alimentarse como auténticos bailarines.

Y por si fuera poco, la exposición al sol y a la radiación ultravioleta crea radicales libres de oxígeno, es decir, moléculas con electrones “sueltos” que son potencialmente muy perjudiciales para las proteínas, los lípidos o el ADN de las células. Cuando emergen, los animales intermareales activan los genes responsables de producir proteínas que reparan el daño. También elevan los niveles de enzimas y pigmentos antioxidantes como los carotenoides, que dan a la carne de mejillón su característico color naranja.

El erizo Sphaerechinus granularis se resguarda bajo piedras, conchas vacías y otros protectores que actúan como paraguas contra los efectos de la exposición solar.

Otros, como los erizos y las anémonas, han obtenido protección mediante adaptaciones de comportamiento: a falta de gorras y sombrillas, se cubren con piedras y conchas durante la marea baja para evitar el contacto directo con el sol.

Algunos animales han hecho de esa exposición al sol una virtud. Muchos moluscos y cnidarios (corales, anémonas) establecen relaciones simbióticas con organismos fotosintéticos (algas unicelulares) que les permiten realizar la fotosíntesis. Por ejemplo, el gusano Simsagittifera roscoffensis establece una fotosimbiosis con el alga verde unicelular Tetraselmis convoluta, sin cuyo aporte energético no podría sobrevivir. Sale a la superficie de la playa de arena durante la marea baja para recibir el baño de luz que permite esta fotosíntesis, y en cuanto sube la marea vuelve a hundirse en la arena.

El gusano de Roscoff o gusano de la salsa de menta (S. roscoffensis) mide sólo unos pocos milímetros de largo. El color se debe a que incluye en simbiosis algas verdes unicelulares del género Tetraselmis, lo que le permite realizar la fotosíntesis. Durante la marea baja emerge en una película de agua que queda en la arena, y en cuanto llega la ola, se adentra en la arena. El enorme desafío de la reproducción

Y finalmente, la reproducción exitosa de las criaturas intermareales depende de la capacidad de sincronizarlas con las mareas y los ciclos lunares que determinan la primavera y las mareas. Para ello, necesitan desarrollar relojes biológicos: mecanismos circadianos internos (24 horas), circatidal (12 horas y 25 minutos) y circalunar (29 días y 12 horas) que regulan el tiempo de liberación sincronizada de las células sexuales, es decir, las células sexuales -masculinas y femeninas- que, al unirse, forman un óvulo.

La liberación de gametos o larvas durante las lunas llenas o nuevas, con mareas más altas, favorece la dispersión por las corrientes, reduce el riesgo de depredación y aumenta la probabilidad de que estos gametos se encuentren en el agua. Muchos cnidarios, esponjas y poliquetos son conocidos por sus períodos reproductivos sincronizados con la luna.

Ciertos tipos de gusanos se reproducen asexualmente en el fondo del mar, pero en ocasiones tienen que hacerlo sexualmente. Esto sólo puede ocurrir en la superficie del mar, sincronizando el encuentro de los gametos de ambos sexos con la luna llena. Algunas especies sufren entonces una metamorfosis llamada epitoquia: un gusano completo o una parte dividida que contiene gametos sube a la superficie, donde una explosión completa conduce a la liberación y el encuentro de los gametos.

En cualquier lugar de los océanos de nuestro planeta, las áreas intermareales son el lugar de la innovación evolutiva. Como bien sabías en la película Piratas del Caribe, las mareas pueden ser misteriosas…

El Departamento de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco colabora en la sección The Conversation Junior.

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