Los microplásticos suponen un riesgo para el plancton oceánico, el clima y otros sistemas terrestres clave

Sep 10, 2023

Las imágenes desgarradoras de tortugas marinas enredadas en redes de pesca, o de aves marinas muertas con el estómago atascado por basura plástica, atraen con razón la atención de los medios y del público. Pero si nos acercamos a la escala microscópica, los plásticos están teniendo efectos mucho más penetrantes e insidiosos en la vida oceánica, e incluso pueden afectar los sistemas operativos clave de la Tierra que mantienen el planeta habitable.

Se estima que actualmente 12 millones de toneladas métricas de plástico ingresan al océano cada año. Estos desechos plásticos se descomponen gradualmente en fragmentos cada vez más pequeños (micro y nanoplásticos) que, si bien son menos llamativos visualmente, pueden tener efectos graves en los ecosistemas marinos e incluso representar una amenaza para la estabilidad del clima de la Tierra.

Una estimación reciente sugiere que hasta 358 billones de partículas microplásticas flotan en la superficie de los océanos del mundo, con incontables billones más en zonas más profundas. Su prevalencia es particularmente preocupante porque la vida marina confunde fácilmente estas pequeñas partículas con alimento. Cuanto más pequeñas son las partículas de microplástico, más especies pueden ingerirlas, desde enormes ballenas que se alimentan por filtración hasta pequeños organismos en la base de la cadena alimentaria conocidos colectivamente como plancton.

"Los microplásticos están realmente omnipresentes en estos entornos", afirma Carroll Muffett, presidente y director ejecutivo del Centro para el Derecho Ambiental Internacional, y añade que "están afectando a la biota marina en todas las escalas tróficas".

A diferencia de los desechos plásticos de mayor tamaño, que pueden enredar y asfixiar a los animales marinos, es poco probable que los microplásticos sean letales en períodos cortos de tiempo. Pero sus impactos a largo plazo sobre el plancton y las comunidades microbianas podrían tener profundas implicaciones para la biodiversidad marina e incluso obstaculizar el almacenamiento de carbono y el ciclo del nitrógeno en los océanos del mundo.

Los plásticos, junto con otros químicos sintéticos y contaminantes denominados “entidades novedosas” por los científicos, se consideran una amenaza para la estabilidad del sistema operativo de la Tierra debido a su persistencia en el medio ambiente y su potencial toxicidad para los humanos y la vida silvestre, con el daño causado a la biodiversidad en a su vez alterando los procesos geofísicos que dan vida.

Actualmente se reconoce que la producción y liberación de grandes cantidades de plástico en los ecosistemas marinos es una amenaza potencial clave para la estabilidad ambiental según lo define el marco de Límites Planetarios. Esa teoría intenta cuantificar nueve umbrales del sistema Tierra que la humanidad no puede transgredir sin poner en riesgo la vida tal como la conocemos.

Los investigadores sugieren que ya hemos superado el umbral seguro para la contaminación química por entidades novedosas.

Los plásticos también nos están empujando hacia la zona de peligro de otros límites planetarios, especialmente la pérdida de integridad y función de la biosfera, a través de sus efectos letales y subletales en los organismos vivos. Las investigaciones también muestran que los plásticos, a través de su impacto en la vida microscópica del océano, pueden tener efectos en cadena, desestabilizando otros tres límites críticos, incluida la acidificación de los océanos, el cambio climático y los flujos biogeoquímicos de nitrógeno.

Las partículas de plástico más pequeñas “son probablemente las que plantean las mayores amenazas a los límites planetarios”, dice Meredith Seeley, investigadora postdoctoral que estudia los microplásticos marinos en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Maryland, EE. UU.

La conexión entre la contaminación plástica y el clima de la Tierra depende del papel fundamental que desempeñan los pequeños organismos marinos en el almacenamiento de carbono en el océano. Los océanos de la Tierra son el mayor almacén natural de carbono, lo que los hace cruciales para mitigar los aumentos del CO2 atmosférico. Esta función de almacenamiento de carbono se produce en dos pasos: primero, el CO2 de la atmósfera se disuelve en el agua de mar en la superficie del océano. Luego, el plancton absorbe ese carbono y finalmente lo almacena en las profundidades del océano. Este último proceso se conoce como bomba biológica de carbono.

Plancton es un término general para una amplia gama de pequeños organismos que flotan en grandes cantidades en las corrientes oceánicas. Vienen en dos tipos principales: fitoplancton (algas y cianobacterias que utilizan la fotosíntesis para recolectar energía solar) y zooplancton (los pequeños animales que se alimentan de fitoplancton).

Las investigaciones muestran que la exposición a microplásticos en concentraciones suficientemente altas puede alterar la fotosíntesis en el fitoplancton y reducir las tasas de alimentación del zooplancton. Los estudios también han relacionado el consumo de microplásticos por parte de estos organismos con una reducción del crecimiento, la esperanza de vida, la reproducción y la fertilidad en una variedad de especies de plancton. Esos impactos pueden tener repercusiones en toda la cadena alimentaria.

El fitoplancton absorbe carbono para ayudar a impulsar la fotosíntesis e integra ese carbono en sus tejidos. Luego son devorados por el zooplancton, cuyas heces se hunden en el fondo del océano, llevando consigo el carbono. Cuando el plancton muere, también se hunde hasta el fondo, llevándose consigo el carbono que contiene. Este carbono almacenado luego se libera en las aguas profundas del océano mediante descomposición o se entierra en los sedimentos del fondo marino.

"Las aguas más profundas no están en contacto con la atmósfera, por lo que el carbono se almacena efectivamente en el océano; esta es la bomba biológica", explica Karin Kvale, modeladora climática de GNS Science en Nueva Zelanda.

Esta bomba biológica de carbono es responsable de una gran proporción del carbono almacenado en el océano. Las estimaciones sugieren que este carbono almacenado equivale a entre 100 y 400 partes por millón en la atmósfera; si se liberara todo a la vez, sería más que suficiente para empujar al planeta a un nuevo sistema climático de "invernadero".

Afortunadamente, los océanos no corren el riesgo de desprenderse de todo el carbono almacenado en el corto plazo, pero cada vez hay más pruebas que sugieren que los microplásticos podrían perjudicar la bomba biológica de carbono, reduciendo la velocidad a la que los mares absorben el exceso de emisiones de carbono de la humanidad.

“El zooplancton y el fitoplancton juntos forman la base de la bomba biológica de carbono. Ese es uno de los principales mecanismos mediante los cuales los océanos protegen a los humanos de los verdaderos impactos de los gases de efecto invernadero antropogénicos”, explica Muffett.

Las investigaciones muestran que “los microplásticos quedan atrapados en este mecanismo”, alterando la forma en que las heces y otras partículas orgánicas se forman, se hunden y se descomponen en el océano, dice Kvale.

Es fácil engañar al zooplancton para que coma partículas de microplásticos, y estos sintéticos permanecen en sus cuerpos o se incorporan a sus heces. Las heces cargadas de plástico son más flotantes, lo que ralentiza su descenso al fondo del océano, lo que potencialmente ralentiza e interrumpe el almacenamiento de carbono en el océano. “Aún se desconoce cuál podría ser el efecto neto sobre el bombeo biológico de carbono”, señala Kvale.

Los estudios que sugieren que los microplásticos podrían debilitar la bomba biológica de carbono han causado alarma entre científicos y conservacionistas. “He estado investigando los impactos de los escenarios climáticos durante más de 30 años y puedo contar con una mano los momentos en los que se me presentó algo que me llena de absoluto terror”, dice Muffett. "La comprensión de los posibles impactos de los microplásticos en la bomba biológica de carbono fue uno de esos momentos".

Pero Kvale enfatiza que esta investigación está en sus inicios. Los experimentos de laboratorio y los modelos informáticos han demostrado que la contaminación por microplásticos podría afectar el ciclo global del carbono, "pero todavía no hay evidencia de que estos impactos estén ocurriendo en la naturaleza", explica.

Los efectos de una bomba de carbono biológico amortiguada tardarán en sentirse, dice Kvale. Esto se debe a que, si bien la bomba desempeña un papel clave en el almacenamiento de carbono, su impacto en el clima es relativamente lento en comparación con otros mecanismos, como la absorción de dióxido de carbono por la superficie del océano.

"La bomba biológica de carbono es responsable de una gran cantidad de carbono retenido en el océano, pero opera en el clima en escalas de tiempo milenarias", señala.

Los modelos informáticos realizados por Kvale y sus colegas sugieren que el impacto de los microplásticos en el ciclo global del carbono será significativamente menor en el corto plazo que el daño causado por las emisiones directas de carbono provenientes de la quema de combustibles fósiles, la producción de los propios plásticos y otras actividades humanas. Pero cuanto más se muevan las partículas de microplástico a través de la cadena alimentaria del océano, alterando el transporte de carbono al fondo del mar, mayor será su impacto potencial sobre la bomba biológica de carbono y el clima global.

"Si las partículas microplásticas influyen en el hundimiento de las partículas orgánicas durante muchos siglos o más, entonces podrían producirse efectos climáticos importantes", afirma Kvale.

Una gran incógnita es cuánto tiempo permanecerán las partículas microplásticas en el océano antes de que finalmente se descompongan en sus componentes moleculares, principalmente carbono e hidrógeno. Las estimaciones sugieren que es probable que esta descomposición tarde cientos o incluso miles de años, dependiendo del tipo de plástico y su viaje a través del océano. Esa lenta descomposición subraya la importancia de la investigación sobre cómo los microplásticos influirán en la bomba biológica de carbono a largo plazo.

“Si esta fuera la única razón para enfrentar la crisis del plástico, sería razón suficiente y, sin embargo, es sólo la última razón de una letanía cada vez mayor de impactos”, dice Muffett.

Cuando las heces y los cuerpos de plancton contaminados con microplásticos se hunden, transportan plásticos desde la superficie hasta las profundidades del océano, lo que potencialmente afecta a los organismos del fondo marino que desempeñan funciones importantes en el ciclo de los nutrientes y nos acerca a la zona de peligro de otro límite planetario: los flujos biogeoquímicos. de nitrógeno.

Seeley y sus colegas han descubierto que ciertos microplásticos pueden afectar a las comunidades microbianas en los sedimentos acuáticos, cambiando la composición de sus especies y alterando su actividad cíclica del nitrógeno.

"Esos microbios son los ingenieros del ecosistema en la base de esa red alimentaria: son los que procesan todo tipo de materia orgánica del medio ambiente y se aseguran de que se realice un ciclo saludable de nutrientes para el resto de la red alimentaria", explica Seeley. .

Esta alteración del ciclo microbiano de los nutrientes podría magnificar las consecuencias ecológicas de los cambios humanos que ya están ocurriendo en el ciclo natural de los nutrientes, posiblemente intensificando la proliferación de algas acuáticas nocivas causadas por la escorrentía de fertilizantes sintéticos.

La evidencia de que los efectos subletales de los microplásticos en las comunidades microbianas "podrían alterar el ciclo biogeoquímico es una prueba realmente buena de que se ha alcanzado ese nivel límite planetario", advierte Seeley.

La contaminación por microplásticos también podría estar empeorando la pérdida de oxígeno en las aguas del océano, un impacto que ya está siendo impulsado por la contaminación por fertilizantes sintéticos y el cambio climático.

El calentamiento global está calentando los océanos y el agua más cálida contiene menos oxígeno. El cambio climático también altera las corrientes oceánicas y aumenta la estratificación de los océanos, impidiendo que el oxígeno llegue a aguas más profundas. Estas causas impulsadas por el clima se han sumado a reducciones en el nivel de oxígeno del océano de más del 2% desde 1960.

La continua disminución de los niveles de oxígeno podría amenazar la capacidad misma de respirar de la vida marina.

Ingrese a los microplásticos: el zooplancton que come plástico tiene menos apetito por su alimento habitual, el fitoplancton, lo que puede provocar una acumulación de fitoplancton en la superficie del océano. Este exceso de materia orgánica, al morir, consume oxígeno al pudrirse.

"Los niveles de oxígeno son más sensibles a los cambios biológicos que las concentraciones de carbono", dice Kvale, pero "todavía no tenemos idea de si los efectos de los microplásticos serán significativos o insignificantes para el oxígeno del océano".

La comprensión de los científicos sobre los impactos de los microplásticos en los ecosistemas marinos se ve obstaculizada por dos desafíos clave: estimar con precisión la escala de la contaminación global por microplásticos y medir los efectos de los microplásticos en condiciones del mundo real.

Durante la última década, numerosos estudios han intentado calcular la cantidad de partículas microplásticas en la superficie del océano, en la columna de agua y en el fondo marino en diferentes regiones del mundo.

Pero estas estimaciones están limitadas por la sensibilidad del equipo: desde el tamaño de malla de las redes o el tamaño de los poros de los filtros utilizados para recolectar muestras hasta la resolución de los instrumentos utilizados para detectar partículas dentro de esas muestras. A menudo, estos métodos implican que los científicos seleccionen a simple vista partículas de microplásticos de las muestras, lo que introduce más imprecisiones en las estimaciones.

"No todo el mundo tiene acceso a instrumentos y herramientas de muestreo muy sofisticados y caros", explica Melanie Bergmann, bióloga del Instituto Alfred Wegener de Alemania. Esto dificulta las comparaciones entre estudios, lo que impide realizar estimaciones globales confiables de la contaminación por microplásticos.

Bergmann dice que las técnicas de muestreo estándar pueden pasar por alto hasta un 80-90% de las partículas de microplásticos marinos porque son demasiado pequeñas para ser detectadas.

Las trayectorias exactas de las partículas microplásticas a través del océano y dónde se acumulan también son grandes incógnitas.

"La comunidad [científica] todavía está trabajando para desarrollar una comprensión adecuada de la abundancia y distribución de los microplásticos en el océano global, de dónde vinieron, cómo llegaron allí y dónde podrían terminar", explica Kvale. Comprender estos factores es crucial para confirmar las estimaciones sobre cómo los microplásticos marinos afectarán la biodiversidad y para evaluar los efectos del ciclo del carbono y el nitrógeno en las próximas décadas.

Aún queda otro obstáculo importante para comprenderlo: las interacciones entre los organismos y los microplásticos también se ven afectadas por el tipo de plástico: por los aditivos químicos que contienen e incluso por la forma y textura de la superficie de la partícula.

Estas características varían ampliamente entre los miles de plásticos que hay en el mercado y pueden cambiar a lo largo de la vida útil de las partículas a medida que se degradan, combinan e interactúan con otros contaminantes. "Cada [partícula] de plástico en el océano es como un copo de nieve: son completamente diferentes entre sí", dice Seeley.

Descubrir esas diferencias plantea otro obstáculo: la composición química exacta de muchos plásticos se mantiene como secreto comercial, por lo que los investigadores deben asumir el papel de expertos forenses para deducir lo que contiene cada uno.

"Hay más de 13.000 productos químicos asociados con los plásticos... una cuarta parte de ellos han sido clasificados como peligrosos... [y] el peso de estos aditivos en un producto puede ser más del 60%", explica Bergmann. Los microplásticos también pueden unirse y transportar contaminantes del medio ambiente, aumentando la complejidad del cóctel químico.

Los estudios de laboratorio suelen utilizar concentraciones de microplásticos más altas que las que se encuentran en el medio ambiente para seguir más fácilmente su recorrido a través de los organismos y analizar los impactos. Los datos sobre los efectos fisiológicos de los microplásticos en concentraciones realistas son limitados, en gran parte porque estudiar los efectos de los microplásticos en entornos naturales es muy difícil. Y hoy en día, la contaminación plástica es tan generalizada que no existen ecosistemas naturales prístinos que proporcionen datos de referencia para comparar.

En parte debido a estos desafíos, “los impactos en las comunidades de fitoplancton y zooplancton se encuentran entre los menos investigados, lo cual es un descuido asombroso dada su importancia fundamental” para los ecosistemas, la seguridad alimentaria y el clima global, señala Muffett.

Sin datos suficientes, los científicos y la humanidad están en gran medida ciegos ante los impactos a escala planetaria de la contaminación por microplásticos, lo que aumenta las posibilidades de consecuencias imprevistas.

Nadie parece saber cómo atacar la contaminación por microplásticos que ya se encuentra en el océano. Últimamente, naciones, ONG e individuos han lanzado ambiciosos esfuerzos de limpieza de plástico con la esperanza de frenar la contaminación oceánica. Pero los proyectos a gran escala para recolectar desechos plásticos flotantes han sido criticados por sus emisiones de carbono y por dañar los organismos marinos atrapados inadvertidamente por los dispositivos de limpieza. La enorme magnitud de la limpieza necesaria también es formidable.

Pero cuanto más esperamos, peor se ponen las cosas. “El plástico que hay ahí fuera seguirá fragmentándose en pedazos cada vez más pequeños. Es un poco desalentador considerar ese hecho”, dice Seeley, y agrega: “Hemos llegado a este punto en el que realmente no podemos retroceder”.

Pero mejorar nuestra comprensión de cómo los diferentes tipos de plástico y sus sustancias químicas asociadas impactan en los organismos marinos podría permitir políticas ambientales más específicas para eliminar gradualmente los tipos más dañinos.

"Me encantaría ver un océano libre de plástico, pero en ausencia de eso, debemos comprender qué diferentes aspectos de los plásticos están teniendo el mayor impacto y luego pensar en cómo podríamos alterarlos y reducirlos aguas arriba", dice Seeley. . Una mayor transparencia por parte de los fabricantes de plásticos ayudaría a los científicos a comprender mejor los microplásticos y sus efectos en los organismos vivos, dicen los expertos a Mongabay.

Pero está claro que detener el flujo de contaminación plástica al medio ambiente es una prioridad absoluta.

A pesar de la preocupación por la contaminación y los impactos en los ecosistemas, la producción mundial de plástico aumenta año tras año. Actualmente, “nos encontramos en una trayectoria exponencial para la producción de plástico”, advierte Bergmann. La fabricación de plástico aumentó de 2 millones de toneladas métricas en 1950 a más de 400 millones de toneladas métricas en 2020, y se prevé que se duplique para 2040.

Pero con la creciente presión de grupos ambientalistas, activistas y consumidores, hay esperanzas de una solución. La comunidad internacional está trabajando ahora para desviar a la humanidad de este rumbo tísico. En marzo de 2022, la Asamblea de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEA) firmó una resolución histórica para negociar un acuerdo internacional jurídicamente vinculante para abordar la contaminación plástica para finales de 2024.

Las negociaciones están en curso y el borrador cero del tratado se publicó a principios de septiembre. Es alentador que esa versión aborde explícitamente la contaminación plástica en el medio marino, y hace mucho más: “Lo realmente sorprendente del mandato del tratado global sobre plásticos es que las partes han acordado examinar los plásticos durante [todo] el ciclo de vida”, dice Muffett.

Sin embargo, los expertos que han hablado con Mongabay expresan su preocupación de que el acuerdo final pueda centrarse principalmente en reducir las tasas de contaminación plástica, en lugar de requerir recortes en la producción global. Las naciones productoras de plástico como Estados Unidos hasta ahora se han resistido a un tratado vinculante integral. Están a favor de un acuerdo voluntario con compromisos determinados a nivel nacional, un enfoque que ha obstaculizado la eficacia del Acuerdo de París.

A pesar de estas preocupaciones, el tratado sobre plásticos de la UNEA es motivo de optimismo, afirma Bergmann. "Hemos comenzado a abordar más los efectos de los plásticos en la salud y también estamos hablando de límites de producción, lo cual era... inaudito hace unos años". Es esencial que el texto final del tratado se base en la mejor ciencia independiente disponible, afirma.

Las negociaciones también podrían provocar un cambio radical en las actitudes de la industria hacia el diseño y la fabricación de productos. “Estas negociaciones de tratados tienen una función de señalización realmente poderosa para los mercados globales relacionados con los plásticos”, sugiere Muffett.

Teniendo en cuenta los numerosos riesgos e incógnitas, los científicos coinciden en que no hay tiempo que perder para reducir la fuente del problema: la producción y el consumo extravagantes de plástico. Un acuerdo internacional sobre plásticos no puede llegar lo suficientemente pronto.

Imagen de portada: Plásticos de todas las formas, tamaños, colores y composiciones ingresan al océano todos los días, con impactos en gran medida desconocidos. Estudiar estos impactos ambientales fuera del laboratorio y en el océano es un desafío. Imagen de Florida Sea Grant vía Flickr (CC BY-NC-ND 2.0 DEED).

Citas:

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