Crecimiento en hongos, corales y algas: La importancia del sonido en la naturaleza y su potencial para la restauración de ecosistemas

La restauración de los ecosistemas es uno de los mayores desafíos ambientales de la actualidad. Con el cambio climático, la deforestación, la contaminación y la pérdida de biodiversidad, el equilibrio de los entornos naturales se ve cada vez más amenazado.

Durante años, los enfoques habituales para la recuperación ecológica se han centrado en la plantación de árboles, la restauración de hábitats y la reintroducción de especies en peligro. Aunque estos métodos son fundamentales, en el último tiempo se ha empezado a explorar una nueva técnica, poco convencional, pero muy prometedora: el uso del sonido.

«Los trabajos de restauración se dividen normalmente entre pasivos y activos. Los pasivos son aquellos cuando evitamos tener algún efecto, como pesquerías o sacar las algas que están en los bosques de algas. Si evitamos ese tipo de cosas, se llaman procesos pasivos. Los proceso activos son aquellos donde hay una intervención humana directa para evitar precisamente el desaparecimiento, el colapso, de este tipo de ecosistemas. Dentro de esta carpeta de los activos, están estas nuevas tecnologías, como potencialmente la utilización de sonido. En kelps esto nunca se ha hecho, es más, ahora gané un fondo para comenzar a hacer esto por primera vez en el mundo. Se podría testear cuál es el efecto del sonido en atraer larvas y diversidad», asegura Ricardo Beldade, investigador de la facultad de Ciencias Biológicas de la Pontificia Universidad Católica de Chile, y del Núcleo Milenio para la Ecología y la Conservación de los Ecosistemas de Arrecifes Mesofóticos Templados (NUTME).

«Cuando hablamos de sonido, hablamos de muchas cosas distintas, de todo lo que son sonidos artificiales, que se escuchan igual, así como sonidos producidos por el viento, la lluvia, por lo que sea. Todo esto se escucha. Después hablamos del sonido producido por animales, que de hecho puede ser producido de una forma activa, donde el animal produce sonido y ese sonido tiene un significado, tiene un contexto, y hay también los sonidos que son producidos como resultado de su movimiento, de sus acciones», agrega.

En este sentido, numerosos estudios han demostrado que el sonido de la naturaleza tiene efectos restaurativos tanto en los seres humanos como en los ecosistemas. En los humanos, se ha evidenciado que los sonidos naturales pueden mejorar el bienestar psicológico, reduciendo el estrés y aumentando la concentración. En el ámbito ecológico, los paisajes sonoros afectan directamente a las especies y sus ciclos de vida. De hecho, algunos ecosistemas marinos y terrestres ya están siendo restaurados mediante el uso de sonidos grabados, estimulando la biodiversidad y la actividad biológica en áreas degradadas.

Sonidos naturales y su relación con la restauración de ecosistemas

Los sonidos naturales son una característica intrínseca de los ecosistemas. Desde el canto de las aves hasta el sonido del viento acariciando las hojas, pasando por el murmullo del agua fluyendo en los ríos o el crujir de las olas del mar. Estos sonidos no solo son amenos, sino que también cumplen funciones ecológicas, siendo indicativos de la salud de un hábitat.

La presencia de sonidos naturales en un entorno puede influir en el comportamiento y las interacciones de las especies que habitan ese ecosistema. Por ejemplo, el canto de las aves no solo marca la territorialidad, sino que también es clave para la reproducción, mientras que el sonido del agua en movimiento es vital para muchas especies, que dependen de estos sonidos para orientarse y encontrar recursos. Además, el sonido de los insectos y otros animales también contribuye a los equilibrios ecológicos al facilitar la polinización o el control de plagas.

«Conceptualmente, hay que separar un poco, cuál es el medio donde viven estas especies. El ambiente marino, comparado con el ambiente terrestre, tiene un sonido ambiente mucho mayor, debido a la densidad también del agua, que es 4.000 veces más que en tierra. Entonces, para que las especies puedan generar un sonido y una reacción para la comunicación, la tasa de cambio es mucho menos que en tierra. Necesita, mayores decibeles, mayor intensidad, para poder generar un sonido, pero el sonido como tal es muy importante y puede viajar a mayor distancia en mar que en tierra», afirma Alejandro Pérez Matus, ecólogo marino especializado en la investigación de ecosistemas submareales templados y semitropicales del Pacífico Sur, y científico NUTME.

«Hay especies que son especialistas en generar sonidos y tienen sonidos que son armónicos, otros no armónicos. Entonces, se utilizan para diferentes fines, tanto como para poder reproducirse, para atraer pareja, etcétera. De hecho, hay peces cuyas vocalizaciones se escuchan hasta en tierra. Hay muchos pescadores que utilizan también el sonido. Los pescadores artesanales colocan el remo cerca de su oído y pueden escuchar básicamente los sonidos donde están los arrecifes. Hay investigaciones que han identificado que las larvas de algunos peces pueden escuchar el sonido ambiente, y eso sirve para poder identificar hábitat o incluso conespecíficos, y que puedan hacer un lugar de asentamiento», añade.

Cuando un ecosistema está degradado, los paisajes sonoros pueden verse alterados o incluso desaparecer por completo, reinando el silencio. Del mismo modo, la falta de sonidos naturales o la presencia de ruidos artificiales, como el tráfico o la actividad industrial, pueden afectar significativamente el comportamiento de las especies. Desde aves que no pueden escuchar a sus parejas hasta mamíferos marinos que pierden la capacidad de comunicarse o encontrar alimentos.

«Sabemos que la contaminación acústica tiene efectos negativos en diferentes especies asociadas a los bosques de kelps. Yo tengo varios papers donde mostramos efectos directos sobre distintas especies de peces, por ejemplo. Causa estrés y tiene repercusiones en lo que es, por ejemplo, la endocrinología de los animales, que tiene que ver con la producción de hormonas relacionadas con la reproducción», señala Beldade.

Por lo tanto, la reintroducción de sonidos naturales en entornos alterados puede tener un impacto directo en la recuperación ecológica. Esta práctica se basa en la idea de que ciertos sonidos pueden atraer especies clave de fauna, estimular comportamientos de asentamiento y reproducción, y fomentar la restauración de las interacciones ecológicas.

«Se utiliza una alta diversidad de sonidos, más que un sonido en particular, porque hay distintas condiciones en las que un hábitat puede verse afectado o degradado, ya sea por un impacto más bien humano directo, como pueden ser distintos factores que nosotros mismos estemos desencadenando, como lo es el cambio climático y la acidificación. Pero también puede desencadenarse a través de otros forzantes, como la desestabilización de las tramas tróficas, lo que puede expresarse en la ausencia de depredadores, lo que deriva en el alza de organismos como los erizos. En el caso de los bosques de kelps, los erizos podrían arrasar con todo y hacerlos desaparecer, terminarían degradando este tipo de ecosistemas. Resulta que los erizos emiten muchos sonidos también, cuando ellos se mueven, se alimentan, y ahí se estaría comparando estos bosques degradados por ellos con aquellos que están saludables y que tienen un paisaje sonoro más diverso. Se ha descubierto que el bosque sano estaría atrayendo mucho más, que aquellos bosques que estarían con estas barreras de erizos, que emiten un único sonido», explica Rayen Olivares Soria, bióloga marina de la Universidad Católica de Chile, donde está realizando el doctorado en Ciencias Biológicas mención Ecología. En NUTME utiliza aproximaciones ecoacústicas para describir variaciones de biodiversidad a partir de forzantes ambientales en arrecifes mesofóticos y someros.

«Esto también tiene que ver con los rangos auditivos y cuáles son las frecuencias que más perciben ciertas especies. En general las especies de peces y vertebrados perciben más bien señales de frecuencias bajas. Justamente son las frecuencias bajas las que logran viajar más distancia, en contraste con aquellas frecuencias altas, que se atenúan mucho antes, a partir de distintos factores físicos finalmente. Entonces, serían estas frecuencias las que estarían particularmente trayendo la diversidad de especies que son capaces de percibirlas también», agrega.

La restauración de ecosistemas a través del sonido, por tanto, va más allá de la simple emisión de sonidos. Implica comprender cómo diferentes frecuencias y tipos de sonidos afectan a diversas especies, tanto animales como microorganismos, y cómo estos pueden ser utilizados de manera estratégica para revitalizar un ecosistema específico. Este enfoque innovador abre un abanico de posibilidades para la recuperación de ecosistemas en todo el mundo, utilizando una herramienta natural, accesible y potencialmente económica.

El sonido y su interacción con los microorganismos en los ecosistemas

Los microorganismos desempeñan un papel crucial en el funcionamiento de los ecosistemas, ya que son fundamentales para los procesos de reciclaje de nutrientes, la formación de suelo, la descomposición de materia orgánica y la regulación de la salud de las plantas. Aunque estos pequeños organismos, como bacterias, hongos y protozoos, operan a menudo fuera de nuestra vista, su actividad es esencial para mantener el equilibrio ecológico.

En los últimos años, estudios científicos emergentes han comenzado a explorar cómo los sonidos naturales pueden influir en el comportamiento y la actividad de estos microorganismos. Por ejemplo, han demostrado que el uso de sonidos de alta frecuencia, como el ruido blanco (un sonido similar al zumbido constante de un ventilador o de una radio no sintonizada), puede inducir un incremento en el crecimiento y la producción de esporas de ciertos hongos beneficiosos. Estos hongos desempeñan un papel vital en la salud de las plantas al mejorar su absorción de agua y nutrientes y protegerlas de enfermedades.

En un experimento llevado a cabo el año pasado, se sometió al hongo llamado Trichoderma harzianum a sonidos de alta frecuencia durante un periodo determinado, y se observó que el crecimiento del hongo aumentaba hasta siete veces más, y la producción de esporas se incrementaba cuatro veces en comparación con el grupo de control que no fue expuesto a sonido. Este tipo de respuesta microbiana es particularmente interesante, ya que sugiere que el sonido puede ser una herramienta efectiva para estimular el crecimiento vegetal, especialmente en suelos donde los microbios beneficiosos están escasos o no funcionan de manera óptima.

Con base en estos hallazgos, se ha propuesto el concepto de una “rocola de la biodiversidad”, una especie de banco de sonidos diseñado para restaurar y optimizar los ecosistemas mediante el uso de sonidos naturales específicos para cada tipo de ambiente. Por ejemplo, en un ecosistema forestal, se podrían reproducir sonidos de aves o el crujir de las hojas secas, mientras que en un ecosistema acuático, los sonidos de los camarones o el crujido de los corales podrían estimular la regeneración.

Sonido y la reactivación de la actividad biológica

Además de los efectos directos sobre los microorganismos, los sonidos naturales también tienen la capacidad de influir en otros aspectos de la biología del ecosistema, como la actividad de las raíces de las plantas. Se ha demostrado que las raíces de algunos árboles reaccionan a los sonidos producidos por el agua que fluye, moviéndose en la dirección de las vibraciones.

Esta interacción entre los sonidos del ambiente y las especies vegetales podría constituir un mecanismo importante para la regeneración de vegetación en áreas afectadas por la desertificación o el cambio climático. La introducción de paisajes sonoros específicos podría ayudar a promover el equilibrio ecológico al restaurar la interacción entre las plantas, los animales y los microorganismos.

De manera complementaria, en la costa chilena se están desarrollando proyectos que exploran los beneficios del sonido en entornos marinos, particularmente en los bosques de algas, los cuales enfrentan una fuerte presión extractiva y los efectos del cambio climático. Estos ecosistemas desempeñan un papel crucial en la producción de oxígeno, la absorción de CO₂ y la protección de las costas frente a las marejadas, lo que hace aún más urgente su conservación y restauración.

«Los ecosistemas marinos están amenazados de forma creciente y han estado amenazados ya en las últimas décadas. Así que hemos asistido en distintas partes del mundo a diversos ecosistemas marinos que prácticamente desaparecieron. Zonas como los bosques de kelp, los arrecifes de coral, son ejemplos quizás más conocidos de zonas donde simplemente desaparecieron por distintos motivos. Estos ecosistemas tienen roles fundamentales en la regulación de no solamente sistemas marinos, también del planeta en general. Por ejemplo, entre algunas de las kelps están los organismos que crecen lo más rápido en todo el planeta. Son estas macroalgas, que al crecer con nutrientes, capturan mucho CO₂, por ejemplo, y esta es una de las cosas que está amenazando más nuestro planeta. Es fundamental poder restaurar estos sistemas por todo esto», complementa Beldade.

Una de las iniciativas, por ejemplo, investiga el potencial de los bosques de Macrocystis pyrifera (kelps) para atenuar el ruido antropogénico submarino, especialmente el generado por embarcaciones a motor. Esta capacidad se atribuye a su morfología particular: estructuras en forma de vejigas llenas de aire que se asemejan a las cortinas de burbujas utilizadas para reducir el ruido bajo el agua. Al actuar como amortiguadores acústicos naturales, estos bosques podrían estar creando entornos favorables para la fauna marina.

Además, mediante la instalación de hidrófonos a profundidades de hasta 33 metros, los investigadores están caracterizando el paisaje sonoro de los arrecifes mesofóticos y su relación con factores ambientales como la concentración de oxígeno disuelto en el agua. Estos esfuerzos no solo permiten entender cómo las condiciones del entorno influyen en la vida marina desde una perspectiva acústica, sino que también facilitan la creación de bibliotecas sonoras para identificar especies por sus vocalizaciones. Este enfoque interdisciplinario, que combina biología, ecología acústica e ingeniería, abre nuevas posibilidades para el estudio y la protección de los ecosistemas marinos.

«Estamos cuantificando efectivamente la atenuación de este tipo de alga, y esto es particularmente por la morfología que tiene esta especie. Son algas pardas que tienen estructuras en forma de globo, de una vejiga, que tienen aire finalmente en su interior, por lo que estarían simulando las burbujas bajo el agua. Estas estructuras le estarían confiriendo flotabilidad a este tipo de algas. Esto lo llevamos a una figura análoga a lo que serían las cortinas de burbujas, que son métodos artificiales para atenuar ruido generado por construcciones, por actividades antropogénicas. Hemos visto que el ruido estaría generando repercusiones importantes en la fauna circundante y se están desarrollando este tipo de metodologías para revertir eso precisamente», profundiza Olivares.

«También, en los proyectos de Alejandro, se han instalado hidrófonos a profundidades de 33 metros junto con otros instrumentos que miden la cantidad de oxígeno disuelto en el agua. Esto se hizo para poder caracterizar el paisaje sonoro de estas profundidades, que vendría a ser la parte superior de los arrecifes mesofóticos, y para ver cómo esto va cambiando a través de las variaciones propias de las concentraciones de oxígeno en el agua. Entonces, ahí estaríamos viendo cómo forzantes ambientales podrían estar repercutiendo en el paisaje sonoro. Del mismo modo, estamos trabajando con ingenieros en cuanto al desarrollo de algoritmos para generar detectores automáticos de vocalizaciones. Para eso, estamos construyendo librerías o bibliotecas de sonido, tratando de identificar también quiénes son los autores de estas vocalizaciones», agrega.

El uso del sonido para restaurar los arrecifes de coral

Uno de los ecosistemas más ricos y complejos del planeta, los arrecifes de coral, también se están beneficiando de la restauración acústica. Estos ecosistemas marinos son cruciales para la biodiversidad, al proporcionar hábitat a miles de especies marinas, regular la calidad del agua y proteger las costas de la erosión. Sin embargo, los arrecifes de coral están en peligro debido a factores como la contaminación, el cambio climático, la pesca destructiva y la sobreexplotación.

Investigaciones recientes sugieren que el sonido puede desempeñar un papel fundamental en la restauración de los arrecifes de coral al atraer especies marinas hacia las áreas degradadas, ayudando en la recuperación de estos ecosistemas. En un estudio realizado en el sur de Australia, se descubrió que la reproducción de sonidos de arrecifes de coral saludables en áreas donde los arrecifes habían sido degradados tenía un efecto positivo en la recuperación de la biodiversidad. En particular, los investigadores utilizaron grabaciones de los sonidos naturales de los arrecifes prósperos, como los chasquidos de los camarones, para atraer a los peces hacia las zonas de arrecifes deteriorados.

Los resultados fueron sorprendentes. En las zonas donde se reprodujeron los sonidos de los arrecifes de coral sanos, las poblaciones de peces y otros organismos marinos mostraron señales de recuperación. Estos sonidos actuaron como una especie de “imán” para la fauna marina, guiando a las especies hacia los arrecifes de coral degradados. Esto no solo ayudó a aumentar la biodiversidad en esas áreas, sino que también impulsó la regeneración de los propios arrecifes, creando un ciclo positivo de restauración.

«Últimamente, ha habido varios estudios que han probado distintas condiciones, donde exponen ecosistemas, ya sean arrecifes de coral o bosques de kelp incluso, a paisajes sonoros saludables. Se han colocado speakers y reproducen un paisaje sonoro saludable en un sitio degradado, y han visto que el reclutamiento aumenta, en contraste a aquellos sitios que están degradados y que no tienen algún otro estímulo, como lo sería esta reproducción de paisajes sonoros», asegura Olivares.

«Entonces, a partir de esos resultados, se ha visto que realmente esta estimulación los engaña un poco. Allí es donde, este tipo de señal, que viaja mucho más lejos, estaría cumpliendo un rol importante, además de otro tipo de señales que pueden ser químicas o visuales. Sigue siendo un evento que continúa en estudio en mucho más detalle, porque ya se sabe que es una señal que atrae y que funciona. Finalmente, se está indagando en cuáles estarían siendo todas estas señales que estarían cumpliendo este rol, que es atractivo para las especies, para que se asienten en esos hábitats, y en la selección de estos hábitats, ya que depende mucho de las especies, de las frecuencias que atraen más a ciertas especies que a otras. También entra en juego los umbrales de audición de cada especie, entre otras variables», agrega.

Este enfoque es particularmente importante porque la restauración de los arrecifes de coral tradicionalmente ha sido una tarea compleja y costosa, involucrando la replantación de corales y otras intervenciones físicas. El uso del sonido, en cambio, ofrece una estrategia relativamente sencilla y de bajo costo que puede complementar otros esfuerzos de restauración. Reproducir los sonidos naturales bajo el agua podría ser una herramienta eficaz para acelerar la recuperación de estos ecosistemas vitales sin necesidad de intervenciones invasivas.

Aunque los resultados son prometedores, la restauración acústica, particularmente en los ecosistemas marinos, es todavía una estrategia emergente que requiere más investigación y de mayores avances tecnológicos. Se necesita estudiar más a fondo cómo los diferentes tipos de sonidos afectan a las especies y cómo estas interacciones pueden ser optimizadas para diferentes ambientes.

«Dependemos harto como del desarrollo tecnológico para poder seguir ahondando en esta temática particularmente. Mientras más desarrollo en cuanto a las capacidades de los hidrófonos, más sencillo es poder registrar los datos. También tenemos este sesgo en que no tenemos señales visuales para poder registrar a los autores de todos estos sonidos que escuchamos. Tenemos esa limitación porque un hidrófono lo podemos dejar grabando tres meses, pero una cámara va a durar muchísimo menos. Entonces, realmente no podemos tener ese link. Ese está siendo uno de los tantos desafíos actualmente», comenta Olivares.

«El desafío que tenemos hoy día en esta área de la hidroacústica, es que tenemos muchísima información. Entonces, estamos cada vez utilizando herramientas más sofisticadas para poder descifrar toda la información que está asociada a estos paisajes sonoros y que, eventualmente, nos conducirá a responder estas preguntas. Estamos utilizando mucho la inteligencia artificial, trabajando junto con el CENIA, el Centro Nacional para la Inteligencia Artificial, con el profesor Carlos Sing-Long. Con él estamos intentando determinar cuántas y qué firmas de distintas especies podrían estar presentes en un paisaje sonoro. También soy autor de un paper donde utilizamos estrategias de inteligencia artificial para comparar el estadio de salud de distintos de arrecifes de coral. Estas estrategias, en particular cuando entrenamos nuestros propios algoritmos, nos brindan una capacidad tremenda de diferenciar entre muestras de sonido que sacamos en zonas de buena salud y aquellas de zonas mala salud», ahonda Beldade por su parte.