Los puntos fuertes ocultos de los mejillones de agua dulce

CRÉDITO: GARY J. WEGE / USFWS

El mejillón perlado ojo de Higgins, que solía estar muy extendido en los ríos del medio oeste de los Estados Unidos, es una de las muchas especies de mejillones de agua dulce amenazadas por la pérdida de hábitat, la contaminación y enemigos invasivos como los mejillones cebra. Los científicos están utilizando varias estrategias para sacar del borde del abismo a estos ingenieros de ecosistemas en peligro.

Los humildes bivalvos pueden limpiar el agua contaminada y aumentar la diversidad, pero en ríos represados ​​y cuencas contaminadas, muchas especies se enfrentan a la extinción. Con ayuda, tal vez puedan salvarse.

Por Sharon Levy 06.21.2019

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Al pasar la mayor parte de su vida enterrados en los lechos de los arroyos, los mejillones de agua dulce pueden pasar desapercibidos fácilmente. Podrías caminar a través de una densa cama de ellos sin darte cuenta. Un buceador observador podría ver conchas dispersas y pares de agujeros en el fondo del río donde los sifones de las criaturas perforan el sedimento.

Sin embargo, a pesar de que están escondidos fuera de la vista, los mejillones de agua dulce dan forma a los ecosistemas.

Canalizan la comida hacia abajo, alimentando la vida en el lecho del río y clarificando el agua para otras especies. Ayudan a mitigar la contaminación por nutrientes, un problema generalizado que genera zonas muertas en algunas aguas.

Y hoy están en problemas, con una de las tasas de extinción y peligro más altas del planeta. Solo en América del Norte, 30 especies de mejillones de agua dulce se han extinguido durante el último siglo, y el 65 por ciento de los que sobreviven se consideran en peligro, amenazados o vulnerables, principalmente debido a la construcción de represas a gran escala en los ríos.

Un bombardeo de construcción de represas desde la década de 1920 hasta la década de 1980 destruyó miles de millas de hábitat y fragmentó mucho más. Adaptados a aguas poco profundas y de flujo libre, los mejillones no pueden sobrevivir en las condiciones profundas, frías y pobres en oxígeno que crean las grandes represas a decenas de millas río abajo, dice Wendell Haag, biólogo investigador de pesca en el Departamento de Pesca y Vida Silvestre de Kentucky. Centro de Recursos para la Conservación de Moluscos.

Algunos mejillones atraen a los peces cuyas branquias alojarán temporalmente las larvas de mejillones al presentar un colgajo carnoso que parece una comida sabrosa, por ejemplo, un pez pequeño o un cangrejo de río. Cuando el pez muerde, el mejillón libera una nube de miles de larvas de mejillón, llamadas gloquidias, algunas de las cuales se instalarán en las branquias del pez. Después de convertirse en juveniles, los mejillones jóvenes se caen y se asientan en el sedimento.

CRÉDITO: CHRIS BARNHART / UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE MISSOURI

Ahora, un grupo de biólogos tiene un plan doble para sacar a los mejillones del borde del abismo. Están trabajando en la construcción de relaciones públicas de los mejillones al difundir información sobre los servicios de limpieza del agua que brindan. Y su objetivo es poner a las criaturas a trabajar recuperando aguas, criándolas en grandes cantidades y luego liberándolas en la naturaleza.

Al hacerlo, los científicos están dando la vuelta a la conservación tradicional: en lugar de proteger el hábitat para rescatar a una criatura amenazada, el objetivo es usar mejillones para rescatar sus propios hábitats. "Los mejillones son biofiltros", dice Caryn Vaughn, ecologista de la Universidad de Oklahoma y coautora de un artículo sobre las funciones ecológicas de las criaturas en la Revisión anual de ecología, evolución y sistemática de 2018. "Y si podemos convencer a la gente de que es importante, entonces creo que es una herramienta para salvarlos".

En arroyos sanos, los mejillones viven en lechos grandes que pueden contener miles de individuos de varias especies, cada adulto del tamaño de una pelota de béisbol o más grande. Son longevos: algunas especies tienen una esperanza de vida de más de 100 años. Llevan vidas reproductivas extravagantes que probablemente comenzaron hace más de 100 millones de años, cuando un antepasado de los mejillones de hoy desarrolló una estrategia de hacer que sus larvas hicieran autostop en los peces.

Cada hembra produce millones de estas larvas, llamadas gloquidios, y muchas especies de mejillones fabrican señuelos elaborados que se asemejan a las presas de sus peces huéspedes específicos. Una vez a bordo de un pez, los gloquidios forman quistes en las branquias o aletas de la criatura hasta que se transforman en juveniles, caen y se asientan en el fondo del arroyo. Quizás dos en un millón vivirán hasta la edad reproductiva.

El mejillón de concha de riñón Ouachita empaqueta sus larvas, llamadas glochidia, en una membrana que se asemeja a un pez pequeño. Cuando un pez real lo atrapa, la membrana se revienta y libera los gloquidios, que vivirán en las branquias del pez por un período.

CRÉDITO: CHRIS BARNHART / UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE MISSOURI

Esta compleja interacción con los peces anfitriones ayudó a que los mejillones prosperaran y se propagaran. "Los peces pueden nadar río arriba, mientras que los mejillones no", señala Chris Barnhart, biólogo de la Universidad Estatal de Missouri que trabaja en la propagación de mejillones para investigación y restauración. Al cabalgar sobre los peces, los mejillones pueden colonizar hábitats río arriba, una innovación tan poderosa que todos los miembros vivos de la familia de los mejillones de agua dulce, los Unionidae, descienden del ancestro lejano que adoptó la táctica.

Pero la proliferación de represas ha bloqueado los movimientos de los peces, separando muchas poblaciones de mejillones de sus anfitriones y poniendo fin a su capacidad de reproducción. Otras poblaciones se secaron cuando las desviaciones de agua redujeron los flujos en sus arroyos de origen, o fueron víctimas de la contaminación del agua por descargas de plantas de aguas residuales, derrames industriales y escorrentías cargadas de nutrientes de granjas y ciudades. Las especies invasoras amenazan aún a otras (los mejillones cebra y quagga no nativos superan a los mejillones nativos, por ejemplo, y los mejillones cebra se adhieren a los mejillones nativos en gran número). Incluso cuando los conservacionistas se enfocan en rescatar especies catalogadas como amenazadas o en peligro de extinción, la disminución general en el número de mejillones continúa, lo que contribuye, a su vez, a la degradación de los hábitats de agua dulce en los EE. UU. y el mundo.

La actividad humana golpea duramente a los mejillones: de las 270 especies de mejillones de agua dulce de América del Norte (gráfico superior), 30 se han extinguido en los últimos 100 años, 95 han sido clasificadas como en peligro o amenazadas, y una gran proporción de las especies restantes se consideran vulnerables ( gráfico circular medio). Un ejemplo de ello es el río Kiamichi (gráfico inferior), donde varios años de sequía combinados con la construcción de represas en el río elevaron la temperatura del agua y mataron a muchos mejillones. (No se muestra una barra para la disminución en la densidad de mejillones para el Sitio 10 porque el cambio fue demasiado leve para la escala del gráfico).

Cuando Vaughn comenzó a estudiar un río de EE. UU., el Kiamichi, a principios de la década de 1990, fue testigo de primera mano de un declive precipitado. El río, que se origina en las tierras altas del sureste de Oklahoma, albergaba una gran cantidad de mejillones de agua dulce pertenecientes a 31 especies diferentes. Su estudio a largo plazo documentó una caída drástica: el 60 por ciento de la población de mejillones ha desaparecido en los últimos 20 años.

La pérdida significativa comenzó durante una sequía severa que comenzó en 1998 y no disminuyó hasta 2005. "La sequía es común en esta región, es cíclica y ha estado ocurriendo desde que la gente lleva registros", dice Vaughn. Pero los mejillones tuvieron que lidiar con algo nuevo: la gestión del agua en una presa, construida en 1982, que retiene el flujo de un importante afluente de Kiamichi. Cuanto más secas se volvieron, más agua se retuvo para uso humano, elevando la temperatura del agua restante y matando a muchos mejillones.

Trabajo de campo de mejillones en el río Kiamichi en Oklahoma. Los mejillones juegan un papel importante en el ciclo de los nutrientes, eliminando la materia orgánica del agua, excretando los nutrientes disueltos y depositándolos en el sedimento. En Kiamichi, los mejillones pueden procesar todo el volumen de agua superficial durante el verano.

CRÉDITO: CARYN VAUGHN

Pero Vaughn también fue testigo de algo esperanzador. Como ella y sus colegas informaron en la revista Ambio, mientras que el Kiamichi perdió un número significativo de especies durante la sequía y la abundancia general también disminuyó, las poblaciones en el cercano Little River se mantuvieron estables. La clave fue una diferencia en la gestión. En la presa del río Little, las mayores liberaciones de agua se produjeron a fines del verano y el otoño, la época más seca del año, lo que protegió a los mejillones de las altas temperaturas en aguas poco profundas durante la sequía. En otras palabras, una gestión inteligente del agua puede ayudar a mantener los mejillones incluso cuando el cambio climático aumenta la demanda humana de agua dulce. Los conservacionistas ahora están demandando para exigir flujos lo suficientemente altos como para proteger a los mejillones en peligro de extinción en Kiamichi.

Los mejillones en peligro de extinción pueden proporcionar una ventaja legal, pero carecen del atractivo visceral de un lobo o un halcón. "Un mejillón de agua dulce es lo opuesto a una especie carismática", dice Vaughn. "La gente no lo ve y no sabe lo que está haciendo".

Pero, de hecho, un mejillón adulto es un filtro de agua potente, duradero y eficiente dentro de un caparazón duro. Puede filtrar hasta 10 galones de agua al día, eliminando algas y materia orgánica y transformando el agua de turbia a clara para que las plantas que viven en el fondo reciban más luz.

Construye sus propios tejidos a partir del material que filtra, encerrando nitrógeno, fósforo y carbono durante décadas. Y deposita sus desechos en el lecho del río, proporcionando nutrientes para las algas, insectos y otros invertebrados que habitan en el fondo, los cuales, a su vez, alimentan a los peces.

Un mejillón de caparazón espera pacientemente la visita de un pez, que queda atrapado temporalmente mientras el mejillón libera sus larvas. La diminuta cría de mejillón vivirá y se desarrollará en las branquias de los peces hasta que los pequeños mejillones juveniles estén listos para tomar vida en el lecho del arroyo.

CRÉDITO: CHRIS BARNHART / UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE MISSOURI

Un estudio del río Upper Mississippi publicado en la revista PeerJ encontró que la población de mejillones relativamente saludable filtra más de 14 mil millones de galones de agua diariamente, eliminando toneladas de biomasa y depositando toneladas de carbono y nitrógeno en la superficie del sedimento. Las bacterias que transforman los compuestos de nitrógeno en gas nitrógeno inofensivo prosperan debajo de los lechos de mejillones.

Otros estudios, publicados en Environmental Science & Technology, mostraron que el flotador de California, un mejillón amenazado originario de California y el noroeste del Pacífico, reduce drásticamente la cantidad de bacterias fecales en el agua de los ríos y lagos.

Si los mejillones de agua dulce pueden restaurarse a su abundancia anterior, escribe la ecologista Danielle Kreeger y sus colegas en el Journal of Shellfish Research, hay razones para pensar que las criaturas pueden mitigar la contaminación por nutrientes y reducir los costos de filtración del agua potable. "Si su sistema tenía históricamente una población de mejillones y ya no la tiene, no estoy convencido de que sea saludable hasta que recupere su comunidad natural de mejillones", dice Kreeger.

La contaminación por nutrientes es una amenaza generalizada para los ecosistemas acuáticos. Los vertidos de aguas residuales y los fertilizantes sintéticos utilizados en la agricultura intensiva liberan grandes cantidades de nitrógeno y fósforo en los ríos, lo que provoca la proliferación dañina de algas y cianobacterias. A medida que las células muertas se hunden hasta el fondo, las bacterias las digieren, agotando el oxígeno del agua. Durante las floraciones intensas, los peces y otras criaturas acuáticas pueden asfixiarse.

Las diminutas larvas del mejillón ostra (Epioblasma capsaeformis), en peligro de extinción, pasan parte de su vida anidadas en las branquias o aletas de un pez huésped. Los gloquidios son visibles aquí como manchas translúcidas en la aleta de un pez dardo.

CRÉDITO: CHRIS BARNHART / UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE MISSOURI

Chesapeake, el estuario más grande de América del Norte, es un caso excelente, dice Kreeger, quien trabaja en la Asociación sin fines de lucro para el estuario de Delaware. Los primeros colonos registraron aguas claras repletas de peces. Los sedimentos del fondo contenían una gran cantidad de plantas verdes, mejillones y ostras. Pero a partir de la década de 1600 y acelerándose en el siglo XX, la tala de bosques y la agricultura aumentaron la escorrentía de sedimentos cargados de nutrientes en las aguas. Las poblaciones de mariscos disminuyeron y Chesapeake se nubló con sedimentos y floraciones de algas, y las plantas y animales nativos que habitaban en el fondo se desvanecieron.

Para limitar la escorrentía de nutrientes, los agricultores deben utilizar las mejores prácticas de gestión, o BMP, por sus siglas en inglés, estrategias como minimizar el uso de fertilizantes y plantar vegetación de humedales a lo largo de las zanjas de drenaje. La restauración de bivalvos nativos, específicamente ostras, fue aprobada recientemente como BMP. Hasta ahora, los esfuerzos se han centrado en la ostra oriental, una especie de agua salada que limpia el agua y también es un manjar valioso que cosechan los pescadores de Chesapeake. Los mejillones de agua dulce pueden no ser tan sabrosos, pero podrían ayudar a mejorar la calidad del agua al igual que las ostras y en una gama más amplia de hábitats, dice Kreeger.

Pero antes de desplegar mejillones, hay que aprender a cultivarlos. Durante los últimos 20 años, varios laboratorios en los EE. UU. han trabajado en el perfeccionamiento de las técnicas de propagación de mejillones en el laboratorio para criar animales para los esfuerzos de restauración. Al hacerlo, recurrieron a la investigación de casi un siglo antes, cuando las conchas de mejillones de agua dulce se usaban para fabricar botones, formando la base de una importante industria estadounidense.

El centro del negocio de los botones estaba en el Medio Oeste, donde un único banco de mejillones cerca de New Boston, Illinois, produjo más de 9.000 toneladas métricas de conchas entre 1894 y 1897, pero se agotó en 1899. Fue solo uno de los muchos casos en los que los criaderos naturales de mejillones fueron eliminados por la sobreexplotación. En la década de 1910, los investigadores de Iowa y Missouri estaban trabajando para aumentar el crecimiento y la reproducción de los mejillones para mantener en marcha la industria de los botones.

A fines del siglo XIX, los botones de "perla" hechos con conchas de mejillones eran un producto de moda; en 1899 había unas 60 fábricas en el medio oeste de los EE. UU. que producían millones de botones cada año. La industria redujo severamente las poblaciones locales de mejillones, pero los registros de ese momento han informado a los investigadores de mejillones de hoy en día que están propagando mejillones en el laboratorio para liberarlos en la naturaleza.

CRÉDITO: STEVE SIMMONS

Dejaron información sobre cómo y cuándo encontrar hembras portadoras de gloquidios y qué peces son hospedantes de los mejillones locales. "Aprendimos mucho leyendo esos documentos antiguos", dice Barnhart. Su propio laboratorio descubrió que el siguiente paso, unir mejillones larvarios a los peces huéspedes, era relativamente simple: obtener glochidia de la hembra, mantener el agua en el tanque agitada y agregar el pez correcto.

A continuación, el equipo de Barnhart se centró en obtener un gran número de gloquidios a través de su fase parasitaria en peces huéspedes para producir la mayor cantidad posible de mejillones juveniles. Pero la mayoría de los juveniles microscópicos no sobreviven, encontraron. El laboratorio tuvo que descubrir cómo hacer que crecieran aproximadamente una pulgada, momento en el que "son a prueba de balas y tienen una alta probabilidad de supervivencia", dice Barnhart.

Aún así, reconstruir las poblaciones de mejillones perdidas en la naturaleza es una tarea compleja incluso después de una crianza exitosa en el laboratorio. El río Upper Clinch en Virginia, donde la contaminación acabó con las poblaciones nativas, es uno de los pocos lugares donde los esfuerzos de restauración han tenido un éxito demostrable.

En 2005, después de una limpieza, los investigadores intentaron liberar pequeños mejillones juveniles y albergar peces portadores de gloquidios, ambos sin suerte. Solo cuando liberaron juveniles más grandes, cultivados en un laboratorio durante un año o más, los mejillones excavaron y, con el tiempo, mostraron signos de comportamiento de reproducción natural, dice Jess Jones, un biólogo de restauración del Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU. que trabajó en el esfuerzo. Se observaron mejillones hembras con larvas en sus branquias subiendo a la superficie del sedimento para mostrar sus señuelos a los peces huéspedes.

A medida que continúan los esfuerzos para restaurar las especies de mejillones en peligro de extinción, y a medida que los científicos aprenden más sobre las prácticas de gestión del agua que pueden ayudarlos, Kreeger y sus colegas avanzan con un plan para aplicar las técnicas a mayor escala, utilizando especies de mejillones comunes, no en peligro de extinción. El objetivo es desplegar los mejillones para mejorar y proteger la calidad del agua y así ayudar a restaurar ecosistemas completos.

El proyecto sigue años de trabajo de propagación y cultivo de mejillones locales y se centrará en revivir sus poblaciones en las cuencas hidrográficas de Delaware y Chesapeake. Kreeger y sus colegas concluyen que cinco especies, el eliptio oriental, el flotador de alewife, el mucket de agua de marea, el mejillón de estanque oriental y el mejillón amarillo, serían los principales candidatos para la restauración. Todos tienen una alta capacidad de filtración, históricamente estuvieron muy extendidos y fueron abundantes y siguen siendo relativamente comunes en la región.

Criar mejillones en el laboratorio es complicado; entre otros pasos, los científicos deben inducir a los mejillones progenitores a liberar sus diminutas larvas, llamadas gloquidias. Para algunas especies, como este miembro del género Epioblasma, esta tarea se logra mejor presentando al mejillón una cabeza de pez en el extremo de una pipeta pequeña, simulando un huésped prometedor en el que se pueden desarrollar los gloquidios. Una vez liberados, los gloquidios se introducen en la pipeta y se pueden criar en tanques.

CRÉDITO: CHRIS BARNHART / UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE MISSOURI

Con ese fin, la Asociación para el estuario de Delaware firmó recientemente un acuerdo con el estado de Pensilvania para construir un criadero de producción de mejillones en Filadelfia. "Cuando se construya el criadero y encendamos las luces y las bombas, nuestro objetivo es producir medio millón de mejillones por año que persistirán en nuestros arroyos y ríos, y proporcionar un retorno de esa inversión en forma de agua limpia". dice Kreeger.

Para empezar, el agua debe estar algo limpia: las larvas y los mejillones juveniles pueden envenenarse con niveles relativamente bajos de amoníaco, una forma de nitrógeno común en aguas contaminadas con aguas residuales o escorrentía agrícola. Décadas de construcción de represas y contaminación causaron la drástica disminución de las poblaciones de mejillones en la cuenca de Chesapeake. El trabajo de Kreeger y otros muestra que algunos hábitats ahora pueden albergar mejillones nuevamente.

"No ha habido una instalación antes que haya podido concentrarse en producir un gran número de especies comunes", dice Kreeger. "Por lo tanto, realmente no hemos tenido la oportunidad de probar muchos de estos conceptos de una manera muy significativa, donde pones los números en un río, luego ves si la aguja se mueve en la calidad del agua.

"Esperamos poder finalmente probar eso".

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Sharon Levy es una escritora científica con sede en el norte de California y autora de The Marsh Builders: The Fight for Clean Water, Wetlands, and Wildlife, publicado recientemente por Oxford University Press.

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