Biología: El arrecife bajo una nueva luz

El arrecife bajo una nueva luz

Por Lynn Miner

Buceo nocturno fluorescente

Distintas especies de vida marina manifiestan la fluorescencia de modo diferente. Esta morena se manifiesta predominantemente en colores de emisión verde.

Los buzos, que son curiosos por naturaleza, siempre están buscando nuevas formas de experimentar las maravillas del mundo submarino. Una técnica de buceo que cada vez es más popular, llamada buceo nocturno fluorescente (fluo), ofrece a los buzos la capacidad de observar criaturas marinas en colores brillantes y resplandecientes invisibles a simple vista.

El buceo fluorescente depende de la propiedad de cierta vida marina de emitir longitudes de onda más largas de luz visible cuando se los ilumina con una luz azul con una longitud de onda más corta. El término "emisión" es muy importante para la comprensión de la física de la fluorescencia. La emisión de luz es diferente del reflejo de luz que se produce cuando, por ejemplo, utiliza su linterna de luz blanca en un buceo nocturno. En el buceo nocturno tradicional, la luz blanca es reflejada por el arrecife o un organismo hacia sus ojos. No obstante, la luz de emisión es una luz que el organismo crea y emite hacia usted. El proceso es similar a la bioluminiscencia porque el organismo crea su propia luz; no obstante, en la bioluminiscencia la luz, que es generada por una reacción química, no requiere el uso de una luz de excitación.

Para observar biofluorescencia, los buzos se equipan con linternas de luz azul y filtros de barrera para sus máscaras (y cámaras, si tomarán fotografías). La función del filtro es bloquear la luz azul que se refleja hacia el observador desde los organismos a los que se apunta la luz. Todo lo que se vería sin el filtro de barrera es una luz azul muy intensa, pero el filtro está diseñado para aislar la totalidad o la mayoría de las longitudes de onda en la parte azul del espectro. La luz de emisión que proviene del organismo es tan tenue que es completamente anulada por la luz azul; pero al bloquear el azul, sólo se verán los colores de emisión.

Una anémona emite luz fluorescente, a diferencia de las esponjas y los corales que la rodean.

La longitud de onda de la luz que se utiliza en la mayoría de las linternas fluorescentes es una estrecha banda de color azul, de unos 440 a 480 nanómetros (dependiendo del fabricante). El buceo fluorescente es diferente del buceo ultravioleta (luz negra) porque la luz UV se encuentra en el rango de menos de 400nm. Algunas empresas producen linternas UV para usarlas bajo el agua porque la luz de excitación UV invisible tiene la ventaja de no necesitar filtros adicionales, pero los investigadores también han descubierto que la luz azul es más eficaz en la estimulación de la proteína fluorescente verde (GFP, por sus siglas en inglés) y sus mutaciones, que emiten colores diferentes al verde.

La luz azul es tan eficaz porque (como todos sabemos gracias a nuestro curso en aguas abiertas para principiantes) es la única luz disponible en las profundidades superiores a los 9 metros (30 pies), lo que significa que es la luz en la que organismos como el coral han evolucionado a lo largo de las eras. La mayor parte de la luz UV del sol rebota en la superficie del agua, y la luz que penetra llega a sólo unos pocos centímetros, lo que provee a la luz UV una fuente de luz poco eficaz para el buceo fluorescente.

No todos los organismos marinos exhiben el efecto fluorescente, pero para aquellos que sí lo hacen la demostración visual puede resultar impresionante. Algunos ejemplos de especies fluorescentes incluyen anémonas, una variedad de animales con caparazón, algunos tipos de peces, pólipos de coral y estructuras de coral tanto blando como duro. Los términos coral "duro" y "blando" pueden ser un poco engañosos. Por ejemplo, el coral cerebro a menudo se confunde con coral duro, pero se considera pertenece a la familia de coral blando pétreo de pólipo largo (LPS, por sus siglas en inglés). La familia de coral pétreo de pólipo pequeño (SPS, por sus siglas en inglés) se confunde de modo similar con coral duro aunque en realidad es blando. Estas identificaciones incorrectas se deben al hecho de que, en ambos casos, el coral vivo está compuesto de diminutas criaturas blandas que viven y mueren desarrollando grandes estructuras pétreas a lo largo de décadas. Curiosamente, estas dos especies son los corales que emiten los efectos más fluorescentes. Los ejemplos de coral blando que rara vez fluorescen generalmente pertenecen al orden Alcyonacea; no obstante, cabe observar que en todos los grupos hay excepciones a la regla, al igual que con las personas.

Sin el equipo de buceo fluorescente sería imposible observar
los colores de este blénido.

El punto básico es que existe una gran diferencia en los tipos de coral que fluorescen, y aún no hemos determinado todas las reglas de este fenómeno. Esta es una de las atracciones del buceo fluorescente: puede hacer sus propios descubrimientos como un científico ciudadano.

Muchas personas creen que el buceo fluorescente sólo se practica para ver los espectaculares colores o para tomar fotografías submarinas. Desde luego responde a esas expectativas y ciertamente puede ser una experiencia que cambie la vida de una persona, pero también supone mucho más que eso. El buceo fluorescente se ha convertido en una herramienta indispensable para los esfuerzos de investigación de la salud de los corales y el análisis de censos de propagación de corales. Si se topa con un pólipo o larvas de coral que se desplazan a la deriva con una luz blanca, verá poco o nada; no obstante, con el equipo de buceo fluorescente adecuado, los organismos individuales casi microscópicos brillarán en la arena como destellos en la nieve durante una noche bajo la luz de la luna. Poder presenciar este fenómeno es asombroso, y también proporciona datos que tienen un gran valor científico.

Los arrecifes de coral son considerados los bosques pluviales del océano. En aguas normales, los corales desarrollan una simbiosis con algas unicelulares llamadas zooxanthellae, que utilizan la fotosíntesis para proporcionar alimento y energía al coral. Cuando la temperatura del agua se eleva, las zooxanthellae son expulsadas, eliminando así los nutrientes vitales que el coral necesita para sobrevivir y causando el "blanqueamiento" del coral. El blanqueamiento del coral que acompaña a las temperaturas elevadas hace al coral vulnerable a presiones adicionales que en última instancia pueden destruir todo el arrecife. Además del blanqueamiento del coral, la acidificación del océano reacciona con el esqueleto de carbonato de calcio del coral, lo que provoca su ruptura y disolución. Estos efectos pueden verse con una luz blanca, pero son incluso más espectaculares cuando se utilizan tecnologías de fluorescencia.

No se entiende bien por qué los peces escorpión y otros peces han evolucionado para manifestar fluorescencia.

Una cantidad cada vez mayor de institutos marinos y universidades está utilizando equipos fluorescentes para evaluar los efectos del aumento de la temperatura y la acidificación del océano sobre el coral además de otros estudios sobre el coral más generales. El buceo fluorescente incluso ha permitido descubrir especies desconocidas hasta el momento que eran demasiado pequeñas para verse con luz blanca pero que brillan como faros en la oscuridad cuando se las ilumina con una luz azul.

No se entiende muy bien por qué algunos corales y otras criaturas marinas han evolucionado para fluorescer, pero lo que sí se sabe es que algunos organismos marinos, incluidos corales, tunicados, percebes, esponjas, anémonas, aguas vivas, almejas, nudibranquios, cefalópodos, camarones, cangrejos, gusanos y peces, producen la proteína GFP y mutaciones de ella que reaccionan cuando se los ilumina con una luz azul. La gran variedad de especies que demuestran este efecto sugiere que la fluorescencia no es una simple consecuencia de alguna otra función evolutiva sino que probablemente tiene algún propósito que aún no se conoce.

Existen muchas teorías acerca de por qué estas especies han evolucionado para fluorescer. Una de las ideas que se tiene es que la fluorescencia constituye una forma de bloqueador solar que puede proteger a los corales y a otras especies de la energía UV en aguas poco profundas; otras teorías plantean la fluorescencia como un medio de comunicación entre especies. La biología evolutiva de la fluorescencia constituye un área de estudio que está floreciendo en muchos institutos marinos y universidades.

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Sin embargo, el buceo fluorescente no es sólo para científicos. Si desea probar el buceo fluorescente, la agencia de entrenamiento PADI (Professional Association of Dive Instructors) ofrece un curso especializado distintivo de buceo nocturno fluorescente sobre el que he escrito, que es dictado en todo el mundo por varias docenas de instructores certificados. El curso abarca la ciencia del buceo fluorescente de manera mucho más detallada y hace especial énfasis en las implicaciones en materia de seguridad que son exclusivas del buceo fluorescente.

Si decide practicar buceo fluorescente, recuerde que cuando se coloca el filtro de barrera de luz azul casi no queda luz; la luz de emisión que se observa es tenue y no puede iluminar todo el arrecife, y el filtro elimina su otra única fuente de luz. Por lo tanto, debe lograr un excelente control de la flotabilidad y estar atento a los alrededores en todo momento. Si una cabeza de coral no fluoresce, es posible que choque contra ella, por lo que al acercarse y alejarse de un lugar siempre debe usar la linterna de luz blanca de respaldo y tenerla a mano cuando ingrese a un área con poca actividad fluorescente. Como alternativa, puede quitarse el filtro de la máscara y ver bien, en color azul.

La física de la fluorescencia

La representación esquemática del efecto fluorescente demuestra el mecanismo cuando la luz azul impacta contra la proteína GFP, que absorbe la energía de la luz azul. La absorción de la energía de la luz hace que los electrones de los átomos que constituyen la proteína den un gran salto de la capa de electrones de valencia a una capa superior. El cambio de estado de energía "decae" instantáneamente a su estado de descanso inactivo. Al suceder esto, el electrón pierde, o emite, un fotón de luz, pero una energía menor y una longitud de onda más larga.

En resumen, al iluminar la proteína con una luz azul, es emitida en otros colores del espectro, incluso verde, amarillo, naranja y rojo. El color emitido está determinado por la cantidad de saltos que da el electrón.

Explore más

Lea sobre los estudios del explorador emergente de National Geographic David Gruber sobre bioluminiscencia y fluorescencia y mire su video sobre vida submarina brillante.

© Alert Diver — 4to Trimestre 2014

http://espanol.alertdiver.com/Buceo-nocturno-fluorescente