Desde el descubrimiento de los rayos X por el científico alemán Wilhelm Conrad Röntgen en 1895, las ciencias naturales y médicas avanzaron enormemente gracias a las herramientas que proporciona la radiología, la cual utiliza estos rayos para explorar, desde el estado de salud de un individuo hasta un ecosistema completo.

En el ámbito de las ciencias biológicas, la esclerocronología surge inicialmente del uso de radiografías para examinar organismos que generan esqueletos de carbonato de calcio o calcáreos, como las conchas bivalvos, corales y algas coralinas (ver Figura 1). Por lo tanto, esta rama de la biología se define como la ciencia que estudia la historia de vida de los organismos mediante el análisis de los esqueletos calcáreos formados durante su desarrollo y crecimiento.

Figura 1. Organismos que construyen esqueletos de carbonato de calcio. De izquierda a derecha, especie de coral masivo, concha de bivalvo y alga coralina.

La información obtenida no sólo permite reconocer la velocidad de crecimiento en términos temporales (años) y espaciales (localidades), sino que es fundamental para reconstruir las condiciones ambientales en las que vivieron dichos organismos.

Esta ciencia es análoga a la dendrología, la cual mide el crecimiento de los bosques usando los anillos de los árboles. Sin embargo, en el caso de la esclerocronología, el crecimiento se mide utilizando bandas de distintas densidades (alta y baja) que suelen ser evidentes al exponer el esqueleto calcáreo a la irradiación de rayos X (ver Figura 2).

Figura 2. Negativo de imagen de radiografía de coral expuesta a rayos X. Se observan bandas de diferente densidad, alta densidad (bandas claras) y de baja densidad (bandas oscuras). Cada par de bandas representa un año de crecimiento.

En la actualidad, los ecosistemas naturales como bosques, selvas, cuerpos hídricos (ríos, lagos y lagunas), los manglares, las dunas costeras y los arrecifes de coral, se enfrentan a varios agentes perjudiciales que amenazan su permanencia y la supervivencia de su diversidad. A partir de la revolución industrial del siglo XX, las evidencias científicas muestran que las trayectorias de los ecosistemas naturales van en declive debido a impactos relacionados con efectos del rápido cambio del clima.

Desde un punto de vista antropocéntrico, mantener y conservar estos ecosistemas es crucial debido a la gran cantidad de bienes y servicios que proveen a nivel global y que sostienen la economía. 

La esclerocronología estudia la historia de vida de los organismos mediante el análisis de los esqueletos calcáreos.

La esclerocronología, junto con los trazadores isotópicos y geoquímicos (paleo-climatología), nos brinda una oportunidad para evaluar retrospectivamente estos ecosistemas y comprender mejor la historia del clima en el pasado, identificando la respuesta de los organismos constructores de éstos ante los diversos cambios que han enfrentado a lo largo del tiempo.

Con esta información, reflejada en los esqueletos calcáreos, podríamos obtener pistas o señales de qué especies han sido más afectadas y cuáles otras han podido aclimatarse y, basándonos en esto, proponer estrategias y políticas de conservación que ayuden a enfrentar los embates del acelerado cambio ambiental.

Por ejemplo, los ecosistemas de arrecifes coralinos son reconocidos por su gran belleza escénica y la diversidad de especies que los conforman. Estos ecosistemas son construidos principalmente por corales duros, también llamados hermatípicos (ver Figura 3), los cuales mantienen una relación favorecida (simbiótica) con una comunidad de algas, bacterias y hongos.

Figura 3. Ambiente natural de un arrecife coralino del caribe mexicano compuesto por diferentes especies de coral hermatípico o duro.

Debido a que algunos corales de arrecife suelen formar bandas de crecimiento y vivir por mucho tiempo (años, décadas o, incluso, siglos) es posible reconstruir su historia de vida y su respuesta ante las condiciones ambientales del pasado. 

Todo comenzó en 1972, cuando los científicos David W. Knutson, Robert W. Buddemeier y Stephen V. Smith encontraron bandas de radiactividad causadas por estroncio en los esqueletos de corales, las cuales se relacionaban con series específicas de pruebas nucleares. Este descubrimiento permitió identificar patrones de bandeo anual en corales y, con ello, el nacimiento de la esclerocronología. Hasta el día de hoy, investigadores de todo el mundo utilizan esta herramienta para evaluar la tasa o velocidad de crecimiento a largo plazo de los ecosistemas arrecifales.

Permite evaluar ecosistemas retrospectivamente y comprender la historia del clima en el pasado.

La esclerocronología no sólo nos permite identificar los años de crecimiento, sino también nos ayuda a obtener parámetros y características de crecimiento como la tasa de extensión (crecimiento vertical), la densidad del esqueleto (peso relativo) y la tasa de calcificación anual, que mide la cantidad de carbonato depositado por unidad de área durante un año.

Adicionalmente, la esclerocronología nos proporciona información cronológica y patrones sobre las condiciones ambientales y a lo largo del tiempo, desde años hasta milenios. Gracias a esta información los científicos pueden realizar predicciones a futuro sobre diferentes escenarios de cambio climático.

En México, la investigación de los arrecifes de coral comenzó a finales de los años 70, una época en la que había pocos especialistas dedicados a la evaluación de estos valiosos ecosistemas. Entre los pioneros de la investigación de los arrecifes se encontraban los doctores José D. Carriquiry, Luis E. Calderón Aguilera, Héctor Reyes Bonilla, Guillermo Horta Puga y Gerardo Leyte Morales, quienes utilizaban técnicas modestas para estudiar y evaluar la condición de los arrecifes.

Sin embargo, fue a finales de los años 90 cuando comenzaron a utilizar la esclerocronología y los esqueletos de coral como indicadores de la condición de los arrecifes. El Dr. Juan Pablo Carricart Ganivet fue uno de los primeros investigadores en emplearla en nuestro país, y sus estudios representaron un avance significativo para la investigación de los arrecifes de coral.

En la actualidad, la esclerocronología es una herramienta importante en la investigación de sistemas arrecifales, y se utiliza en muchos centros de investigación en todo México (Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Investigaciones Científicas de Educación Superior de Ensenada, Universidad de Guadalajara, Tecnológico de Bahía de Banderas y la Universidad Autónoma Metropolitana).

Gracias a esta información los científicos pueden realizar predicciones a futuro sobre diferentes escenarios de cambio climático.

Adicionalmente, se han incorporado otras técnicas como la densitometría óptica (radiografías digitales), la tomografía y microtomografía digital, y la actual fotogrametría, que han modernizado la investigación de los arrecifes de coral y brindan mejores herramientas científicas con el fin de preservar y mantener a largo plazo estos icónicos ecosistemas.

Con los estudios que se han realizado en arrecifes mexicanos, sabemos ahora que el aumento en la temperatura del mar superficial ha causado una disminución en la tasa de calcificación de varias especies de coral y que, para aquellas especies dióicas, es decir que tienen sexos separados, el efecto deletéreo es principalmente en los corales hembra. También que las descargas de aguas residuales, producto del desarrollo costero en el Caribe mexicano han quedado registradas en los esqueletos de una de las principales especies constructoras de arrecifes en el Caribe, Orbicella faveolata. Esto podrá ser una herramienta importante en la toma de decisiones para el manejo integral de la zona costera y los arrecifes coralinos.