El actual calentamiento del lago Michigan aumenta su susceptibilidad a la carpa asiática, en parte por la reducción de la capacidad de los mejillones quagga para actuar como barrera ecológica contra los voraces peces comedores de algas, según un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Michigan.
La carpa asiática y los billones de mejillones quagga que tapizan el fondo del lago Michigan competirían por el mismo alimento: algas y otros tipos de plancton. Algunos investigadores de los Grandes Lagos han sugerido que los moluscos del tamaño de una uña podrían ayudar a evitar que los peces invasores se afianzaran.
No hay que contar con ello, concluyen los autores del nuevo estudio de modelización por ordenador. Incluso en el mejor de los casos, la capacidad de los mejillones para ayudar a defenderse de la carpa asiática sería limitada en el tiempo y el espacio, y tanto el calentamiento del clima como la contaminación por nutrientes podrían disminuir cualquier función protectora que los mejillones pudieran desempeñar, determinaron los investigadores.
El nuevo estudio fue dirigido por investigadores del Instituto Cooperativo para la Investigación de los Grandes Lagos de la Universidad de Michigan y el Laboratorio de Investigación Ambiental de los Grandes Lagos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, y está previsto que se publique el 7 de julio en la revista Biological Invasions. Se centra en las dos especies de carpa asiática, la carpa cabezona y la carpa plateada, que más preocupan a los Grandes Lagos.
El nuevo trabajo se basa en uno que el mismo equipo publicó el año pasado en Freshwater Biology, en el que se descubría que las carpas cabezona y plateada podrían encontrar suficiente alimento en el lago Michigan y que suponen un alto riesgo de establecerse allí.
Peter Alsip
«Nuestra nueva investigación demuestra que la presencia de un competidor alimentario ya arraigado -los mejillones- tiene una capacidad limitada para actuar como barrera a una invasión de carpas cabezonas y plateadas, y que el calentamiento del clima y el enriquecimiento de nutrientes podrían disminuir aún más la capacidad de los mejillones para afectar al hábitat de las carpas asiáticas», dijo el autor principal del estudio, Peter Alsip, del Instituto Cooperativo para la Investigación de los Grandes Lagos.
Alsip, que también fue el primer autor del artículo Freshwater Biology del año pasado, realizó la investigación sobre la carpa asiática para su tesis de máster en la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la UM.
El nuevo estudio analiza cómo tres factores -el cambio climático, la gestión de nutrientes y la llegada de los mejillones cebra y quagga- han afectado a la vulnerabilidad del lago Michigan frente a la carpa cabezona y la carpa plateada, que actualmente residen en las cuencas adyacentes pero no en el propio lago.
Los cuatro mapas muestran cómo los niveles del nutriente fósforo y la presencia o ausencia de mejillones quagga en el lago Michigan afectan al cambio de peso anual de las carpas cabezonas y plateadas. Los mapas comparan las condiciones del lago en las décadas de 1970 y 1980 -cuando los mejillones quagga aún no se habían establecido y antes de que se aplicaran los esfuerzos para reducir los niveles del nutriente fósforo y, por lo tanto, eran mucho más altos que los actuales- con las condiciones de 2010. Crédito de la imagen: Peter Alsip. De Alsip et al. en Biological Invasions, julio de 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Las simulaciones del equipo de las condiciones históricas mostraron que el lago Michigan habría sido más hospitalario para la carpa asiática en las décadas de 1970 y 1980, cuando los niveles del nutriente fósforo eran mucho más altos y los mejillones cebra y quagga aún no se habían establecido. Las simulaciones muestran que la carpa cabezona habría crecido aproximadamente de dos a cinco veces más rápido en la década de 1980, en comparación con las condiciones actuales, siendo los niveles más altos de fósforo los que influyen más que la ausencia de los mejillones.
Cuando los investigadores simularon los niveles de calentamiento del clima previstos para las próximas décadas, el hábitat de la carpa asiática mejoró de dos maneras fundamentales.
Los peces se alimentaron más activamente en aguas más cálidas durante la primavera, y el «período de estratificación» anual del verano -cuando las aguas del lago se separan en tres capas distintas debido a las diferencias de temperatura y densidad- comenzó antes y duró más tiempo, limitando el tiempo en que la carpa asiática que se alimenta en la parte superior y los mejillones que habitan en el fondo competirían por el alimento en las partes superiores de la columna de agua.
Las temperaturas de la superficie de los Grandes Lagos ya se están calentando más rápido que el aumento medio global, con las aguas superficiales del Lago Michigan calentándose a un ritmo de aproximadamente medio grado Fahrenheit por década. La duración y la extensión de la capa de hielo invernal en los Grandes Lagos también se está reduciendo, y los modelos climáticos sugieren que el periodo de estratificación estival en el lago Michigan y en otros lagos templados del norte será más largo y empezará antes en los próximos años.
Una estratificación más temprana beneficiaría a la carpa asiática al bloquear el acceso de los mejillones a la comida en las aguas superficiales y también abriría a los peces un hábitat anteriormente inadecuado en alta mar a principios de año, según el nuevo estudio de modelización. En las simulaciones del equipo dirigido por la U-M, los años cálidos duplicaron aproximadamente el volumen de hábitat adecuado disponible para la carpa cabezona en primavera y aumentaron el volumen de hábitat primaveral adecuado para la carpa plateada en casi un tercio.
«Una de nuestras principales conclusiones es que la primavera es la estación más afectada, y es cuando la mayoría de las especies de peces del lago Michigan tienen sus fases larvarias que se alimentan de plancton
«Una de nuestras principales conclusiones es que la primavera es la estación más afectada, y es cuando la mayoría de las especies de peces del lago Michigan tienen sus fases larvarias que se alimentan de plancton», dijo el coautor del estudio Hongyan Zhang, ecólogo acuático de Eureka Aquatic Research en Ann Arbor.
«Así pues, los cambios climáticos y los niveles de nutrientes que favorecen el establecimiento de la carpa asiática también pueden potenciar los efectos negativos de ésta sobre otras especies de peces», dijo. Zhang, antiguo miembro de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la Universidad de Michigan y del Instituto Cooperativo de Investigación de los Grandes Lagos, fue el director de la tesis de Alsip.
Los niveles de fósforo resultaron ser los más influyentes de los tres factores analizados en el nuevo estudio sobre la idoneidad del hábitat de la carpa asiática en el lago Michigan. Los escenarios de «alto nivel de fósforo» del estudio dieron lugar a las temporadas de crecimiento más largas para la carpa asiática, a la mayor cantidad de hábitat adecuado y al mayor peso final de los peces.
Los escenarios de alto nivel de fósforo se basan en las cargas de fósforo del lago Michigan en las décadas de 1970 y 1980, cuando se empezaron a reducir los niveles del nutriente que promueve las algas en los Grandes Lagos. La cantidad de fósforo que entra en el lago Michigan procedente de sus afluentes se redujo drásticamente desde entonces y ha mantenido un nivel estable desde la década de 1990.
Pero investigaciones anteriores sugieren que los cambios en el uso de la tierra y la hidrología de los ríos como resultado de la expansión urbana y agrícola y el cambio climático podrían aumentar los niveles de fósforo del lago Michigan en las próximas décadas. La región de los Grandes Lagos ya está experimentando tormentas primaverales intensas más frecuentes que pueden arrastrar el fósforo de las superficies terrestres a los arroyos y ríos.
Cada mapa muestra los cambios simulados en el número de días de crecimiento de la carpa cabezona en el lago Michigan al comparar dos climas diferentes. El mapa de la izquierda compara un año cálido (1998, que tuvo temperaturas del agua dentro del rango de valores esperados en el periodo 2030-2090, según los modelos climáticos) con un año frío (en las simulaciones se utilizó 1997, un año con un periodo invierno-primavera más frío que la media). El mapa del medio compara un año cálido simulado con las condiciones actuales del lago Michigan (a efectos de este estudio, el año 2010 representa las condiciones actuales). El mapa de la derecha compara las condiciones actuales con un año frío. Crédito de la imagen: Peter Alsip. De Alsip et al. en Biological Invasions, julio de 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Cualquier aumento futuro de los niveles de fósforo del lago Michigan «sólo crearía un entorno más hospitalario» para la carpa asiática, concluye el nuevo estudio.
«El aspecto más interesante de este estudio, para mí, es que de los tres factores de estrés que hemos considerado, la reducción de nutrientes en el lago -ordenada por el Acuerdo de Calidad del Agua de los Grandes Lagos- es la que más ha reducido la idoneidad del hábitat para las carpas plateadas y cabezonas invasoras», dijo el coautor del estudio Ed Rutherford, biólogo de investigación pesquera del Laboratorio de Investigación Ambiental de los Grandes Lagos de la NOAA.
El impacto de la carpa asiática en los ecosistemas ya invadidos, así como la proximidad del frente de invasión al lago Michigan, han aumentado la preocupación por la posible invasión de los Grandes Lagos a través del sistema de vías navegables del área de Chicago, la conexión artificial entre el río Illinois y el lago Michigan. Una gran preocupación es que la carpa asiática pueda superar a los peces de los Grandes Lagos que se alimentan de plancton -que incluyen las fases larvarias de la mayoría de las especies de peces- y devastar la industria pesquera de la región, que asciende a 7.000 millones de dólares.
El año pasado, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos envió al Congreso un plan para instalar defensas contra la carpa en la esclusa y presa de Brandon Road, cerca de Joliet (Illinois), a unas 40 millas del lago Michigan. Los ocho gobernadores estadounidenses de la región y dos primeros ministros canadienses respaldaron el plan. Pero el proyecto, que podría costar más de 800 millones de dólares, está a la espera de la aprobación del Congreso.
Los otros coautores del documento sobre invasiones biológicas son Mark Rowe y Doran Mason, del Laboratorio de Investigación Medioambiental de los Grandes Lagos de la NOAA, Catherine Riseng, de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la Universidad de Michigan, y Zhenming Su, del Instituto de Investigación Pesquera, una unidad de cooperación del Departamento de Recursos Naturales de Michigan y la Universidad de Michigan.
El estudio fue financiado por la beca de investigación de postgrado Michigan Sea Grant, y el Instituto de Investigación Pesquera aportó fondos complementarios. El apoyo adicional fue proporcionado por Michigan Sea Grant, el Instituto de Investigación Pesquera, el Instituto Cooperativo de Investigación de los Grandes Lagos y el Laboratorio de Investigación Ambiental de los Grandes Lagos de la NOAA.