José D. Carriquiry¹, Julio Villaescusa Celaya¹ y Guillermo Horta-Puga^1,2

1Universidad Autónoma de Baja California, Instituto de Investigaciones Oceanológicas. Ensenada, Baja California

Los corales hermatípicos (o formadores de arrecifes coralinos) son organismos coloniales que construyen sus esqueletos de un mineral de carbonato de calcio llamado aragonita. Durante su crecimiento, los corales depositan pequeñas capas de aragonita de tal forma que se forman bandas anuales bien diferenciadas de manera similar a los anillos de crecimiento de los árboles. Algunos corales crecen de manera compacta o masiva en forma de domos que semejan hongos gigantescos que llegan a alcanzar cinco metros de altura.

Bandas de crecimiento del coral

Si consideramos que un coral crece típicamente alrededor de un centímetro cada año, sus esqueletos pueden contener un registro de hasta 500 años de historia, la cual está contenida, año con año, en todas y cada una de las bandas anuales de crecimiento. La forma particular de crecimiento de los corales masivos ha sido foco de interés para una gran parte de la comunidad científica, debido a que sus esqueletos calcáreos constituyen una rica e importantísima fuente de información ambiental. Para decodificar toda esta información paleoclimática, los científicos requieren analizar diversas variables geoquímicas en la aragonita coralina.

El uso de los corales masivos como herramienta de reconstrucción ambiental se fundamenta en que las características químicas del esqueleto (geoquímica coralina) varían de acuerdo a las condiciones físicas y químicas del agua oceánica al momento en que el esqueleto se conforma. Por ejemplo, existen algunos elementos químicos (como el estroncio, el magnesio y el uranio) cuya concentración en el agua de mar varía muy poco, pero su incorporación en el coral depende de la temperatura del océano al momento preciso de la formación del esqueleto de carbonato de calcio. Es decir, los cambios en la proporción de estos elementos con respecto al calcio del coral funcionan como un termómetro, o paleotermómetro, que registra de manera continua la temperatura del mar a lo largo del tiempo.

Otra variable geoquímica clave en la reconstrucción climática con corales es la composición isotópica de los átomos de oxígeno (O). Los isótopos (átomos del mismo elemento que difieren en su masa) más comunes del oxígeno son el ¹⁶O y el ¹⁸O y la proporción entre ambos isótopos (¹⁸O/¹⁶O) en el coral varían con la temperatura, así como con la composición isotópica del agua de mar.

Debido a que la proporción de isótopos de oxígeno (¹⁸O/¹⁶O) en el agua de mar es controlada principalmente por el balance hidrológico (diferencia entre la evaporación, menos la precipitación), el restar el efecto de la temperatura nos permite reconstruir condiciones ambientales en el tiempo, tales como las variaciones en los patrones de precipitación pluvial y cambios en la circulación oceánica.

La paleoclimatología es el estudio del clima en el pasado. Los corales masivos son "archivos paleoclimáticos" únicos, capaces de ofrecernos registros de las condiciones climáticas en escalas de tiempo desde estacionales hasta de varios siglos. Debido a que los arrecifes de coral se desarrollan en las regiones tropicales, el estudio de la geoquímica de corales nos brinda la oportunidad de analizar la variabilidad climática en los trópicos, donde la información obtenida directamente con instrumentos es muy escasa.

Debido a que los arrecifes de coral se desarrollan en las regiones tropicales, el estudio de la geoquímica de corales nos brinda la oportunidad de estudiar la variabilidad climática en los trópicos, donde la información obtenida directamente con instrumentos es muy escasa. La importancia del estudio del clima en los trópicos se debe a que estas regiones reciben la mayor cantidad de calor y generan la mayor cantidad de humedad que es transferida a la atmósfera del planeta.

Recolección de muestras en el arrecife

Una parte sustancial de esta energía absorbida en los trópicos es redistribuida hacia latitudes medias y altas a través de teleconexiones (o "puentes") atmosféricas y oceánicas que, aunque relativamente consistentes durante las últimas décadas, parecen haber cambiado sustancialmente durante el último siglo. Por lo tanto, la reconstrucción paleoclimática usando corales nos ofrece la oportunidad única de obtener información sobre los cambios de largo plazo en la variabilidad tropical y sus teleconexiones, las cuales derivan en mayor utilidad al alimentar modelos de simulación numérica con estos datos paleoclimáticos que nos permitan mejorar nuestras predicciones del clima.

Como actualmente no existen registros climáticos confiables que vayan más atrás del último medio siglo, el estudio de la geoquímica de los esqueletos coralinos ha cobrado recientemente una gran importancia para:

1. Documentar y entender el comportamiento de las interacciones océano-atmósfera y sus teleconexiones, con resolución estacional a anual, durante los últimos siglos, y
2. Determinar la estabilidad de los sistemas climáticos tropicales y sus teleconexiones a medida que el clima y los fenómenos que influyen en el clima cambian a través de largos periodos de tiempo.

Se han generando cerca de 20 registros climáticos coralinos de diversas regiones del mundo que se extienden hasta mediados del siglo XIX. Además, existen cerca de 30 registros climáticos que comprenden los últimos 50 a 100 años. Debido a que los registros instrumentales de la variabilidad en la temperatura oceánica superficial en los trópicos rara vez van más allá de 1940, los registros coralinos son extremadamente útiles para estudios de la variabilidad del clima a escala de década, así como la estabilidad y asociaciones del sistema climático a escala interanual.

Dado que el esqueleto coralino crece día con día, es posible obtener registros climáticos con una resolución subanual, y desde mensual hasta estacional.

Adicionalmente a la temperatura, el esqueleto de los corales arrecifales provee un registro detallado de la salinidad y el balance hidrológico (la diferencia entre evaporación y precipitación pluvial), así como algunas características específicas del sitio de muestreo, como turbiedad del agua, descarga fluvial e intensidad de surgencias.

Corales estudiados de las regiones tropicales de los océanos Pacífico e Índico registran variaciones de la temperatura y los cambios en los regímenes de lluvia ocasionados por el fenómeno de El Niño.

La mayoría de estos registros revelan una variabilidad sorpresivamente grande en escalas de tiempo (de décadas a siglos), y son consistentes con la estimación de que el océano tropical ha incrementado su temperatura de 0.5 a 2 ŶC desde principios del siglo XIX.

Algunos registros paleoclimáticos coralinos generados del Pacífico occidental muestran que la variabilidad en la temperatura oceánica esta relacionada con importantes eventos de vulcanismo durante los últimos tres siglos.

Los registros de corales de varias localidades en el Pacífico exhiben una estrecha relación con los índices de El Niño y con la variabilidad térmica del océano superficial. Estos sitios también indican cambios en la intensidad del ciclo anual, tanto de la lluvia como de la temperatura superficial del océano.

En la Universidad Autónoma de Baja California, en el Instituto de Investigaciones Oceanológicas de Ensenada, hemos generado registros geoquímicos de cerca de dos siglos en corales del Pacífico tropical mexicano que han revelado aspectos claves de los cambios en las condiciones climáticas y oceánicas. Algunos resultados relevantes de estos estudios muestran que en una escala interanual, con una frecuencia de dos a siete años, el fenómeno de El Niño se ha manifestado sistemáticamente con un incremento en la temperatura del agua y el empobrecimiento de los nutrientes marinos superficiales.

Además se ha encontrado un componente importante de variabilidad en la temperatura oceánica a escala multidecadal (de 20 a 30 años), asociado con cambios en las condiciones climáticas de latitudes medias y altas del océano Pacífico. Otros resultados indican que los patrones de lluvias en esta región del Pacífico, y que tienen una influencia en el régimen de lluvias del país, se modifican con la ocurrencia del fenómeno de El Niño en escala interanual y a largo plazo, en una escala de décadas. Los patrones de lluvias responden no a la frecuencia, sino a los cambios en la intensidad de este fenómeno. Adicionalmente, en la actualidad se desarrollan proyectos que contemplan el estudio de la geoquímica coralina de ejemplares del Golfo de México, el Caribe y el Pacífico central, para contribuir con más evidencias y datos precisos al estudio de la paleoclimatología.