This is an authorized translation of an Eos article. Esta es una traducción al español autorizada de un artículo de Eos.
Los arrecifes de coral son ecosistemas vitales que sustentan la vida marina, el ecoturismo y la protección costera. Ellos también guardan algo valioso bajo su superficie: registros del pasado del océano. Bajo la capa exterior viva de los corales masivos se encuentran estructuras esqueléticas tipo roca que contienen bandas anuales, similares a los anillos de árboles. Los científicos pueden estudiar las condiciones en el momento en que estas bandas se formaron mediante la perforación, recuperación y análisis de núcleos, algunos de los cuales representan siglos de crecimiento coral.
Desde la década de 1970, los estudios de núcleos de coral pueden determinar patrones de crecimiento pasados, un campo conocido como esclerocronología coralina, han producido descubrimientos científicos notables. Knutson et al. [1972] encontraron que las bandas anuales están compuestas por bandas de alta y baja densidad que reflejan patrones de crecimiento estacional. Hudson [1981] descubrió que, por lo general, las bandas de alta densidad se forman durante el crecimiento invernal más lento, mientras que las de baja densidad se forman durante el crecimiento del verano más rápido y que el crecimiento variable a largo plazo de corales están influenciadas por la calidad del agua y los efectos del desarrollo costero. Algunos núcleos también contienen “bandas de estrés” de alta densidad, formadas debido a eventos de blanqueamiento de corales u otros desafíos medioambientales [Lough, 2008]. En conjunto, estas bandas proporcionan información sobre la historia del crecimiento de coral, lo que permite a los científicos construir modelos de edad confiables de las condiciones oceánicas y climáticas pasadas.
Hoy en día, los métodos usados para investigar núcleos de corales han avanzado considerablemente. Junto con otros métodos, como los análisis de isótopos estables y de radio elementales, la tomografía computarizada (CT) desempeña un rol fundamental en la obtención de datos que ayudan a revelar los parámetros de crecimiento coralino. Los científicos pueden escanear rayos X en 2D y escaneo CT 3D para examinar las estructuras internas de núcleos coralinos, incluyendo sus bandas de densidad anual [Knutson et al., 1972; Hudson, 1981; Lough, 2008; DeCarlo et al., 2025]. En algunos casos, este análisis involucra incluso la visita de un científico a un hospital local para usar su equipo de CT – un paciente inesperado para el técnico de radiología.
Sin embargo, no se había realizado un archivo sistemático de datos de imágenes de núcleos coralinos, en parte debido a la falta de un repositorio adecuado. Esta brecha presenta el riesgo de perder imágenes valiosas e impide un intercambio ágil y transparente de las interpretaciones científicas de estas imágenes. Por lo tanto, un repositorio centralizado, virtual y de acceso abierto de imágenes de núcleos coralinos es crucial para fomentar la transparencia científica y preservar estos recursos para investigaciones futuras.
Una aplicación para organizar un repositorio
La aplicación CoralCT se desarrolló para consolidar y organizar escáneres de núcleos coralinos en un repositorio virtual que permite el archivo digital y el análisis de imágenes [DeCarlo et al., 2025]. Actualmente, el repositorio contiene más de 1,000 escaneos de corales recolectados en una amplia gama de regiones de arrecifes coralinos, que incluye la Gran Barrera de Coral, el Caribe y el Mar Rojo. Estos escaneos coralinos han sido aportados por individuos y agencias, como el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS, por sus siglas en inglés) y la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés).
Investigadores coralinos suben escaneos de rayos X o de CT a CoralCT y, cuando están listos, pueden hacer que sus datos estén públicamente disponibles para cualquier persona con una computadora y conexión a internet. Este enfoque de transparencia fomenta la colaboración entre investigadores de núcleos coralinos, quienes pueden consultar el directorio de núcleos de la aplicación y ver quién más ha recolectado núcleos en sus áreas de interés. Esto también ayuda a evitar la duplicación innecesaria de esfuerzos de investigación, lo cual es especialmente importante dada la necesidad de reducir el impacto del muestreo en los corales, muchos de los cuales son especies en peligro de extinción.
Utilizando las herramientas analíticas de la aplicación, los observadores pueden mapear las bandas de densidad anuales en núcleos coralinos para extraer datos sobre la tasa de crecimiento y la densidad esquelética. Tal como en estudios de anillos de árboles, este tipo de análisis ofrece información sobre las condiciones medioambientales pasadas, ya que el crecimiento de corales puede responder con sensibilidad a la variabilidad climática.
Por ejemplo, Barkley et al. [2018] utilizaron CoralCT para visualizar bandas de estrés de alta densidad y reconstruir la historia del blanqueamiento de corales a lo largo de seis décadas en un arrecife remoto del Océano Pacífico ecuatorial, donde el monitoreo de datos es escaso. Rodgers et al. [2021] midieron las tasas de crecimiento anual en CoralCT para rastrear la recuperación de corales frente a Kaua’i, Hawaii, en los 15 años posteriores a un evento de inundación devastadora. Más recientemente, DeCarlo et al. [2024] aprovecharon la amplitud de núcleos en CoralCT para reconstruir patrones de crecimiento coralinos en las décadas y siglos recientes a lo largo de miles de kilómetros en el Indo Pacífico.
Rescatando registros antiguos y recolectando nuevos
Archivar datos valiosos que de otro modo podrían perderse es el propósito fundamental de CoralCT. Un destacable ejemplo de cómo cumple este propósito involucra el rescate y la digitalización de imágenes de rayos X de más de 20 núcleos recolectados en el Océano Pacífico entre la década de los 1980 y principios de 2000. Las películas de rayos X, previamente guardadas por un científico jubilado, ahora están archivadas y disponibles para su análisis en CoralCT.
Colecciones más antiguas como estas pueden proporcionar información valiosa sobre el crecimiento coralino antes de que las perturbaciones medioambientales, como el blanqueamiento masivo por estrés térmico, comenzaran a afectarlos.
En un esfuerzo similar, la USGS escaneó recientemente núcleos coralinos en TC que datan de finales de la década de los 1960, algunos de los núcleos más antiguos jamás recolectados [Hudson et al., 1976]. Estos escaneos se están incorporando al repositorio para que puedan ser reanalizados por investigadores ahora y en el futuro. Colecciones más antiguas como estas pueden proporcionar información valiosa sobre el crecimiento coralino antes de que las perturbaciones medioambientales, como el blanqueamiento masivo por estrés térmico, comenzaran a afectarlos.
Además, a estas contribuciones históricas, el repositorio CoralCT continúa creciendo con la incorporación de nuevos datos. Una contribución reciente incluye escaneos de núcleos de arrecifes recolectados en la costa de Hawai’i en 2023 durante la Expedición 389 del Programa Internacional Ocean Discovery. Los núcleos de arrecifes difieren de los núcleos coralinos en composición y estructura, pero también son cruciales para entender la historia oceánica y el cambio medioambiental. Durante la expedición 389, se recolectaron núcleos de arrecifes sumergidos que una vez crecieron cerca de la superficie del océano, pero que dejaron de calcificarse a medida que se sumergían en aguas profundas. Estos núcleos de arrecifes contienen coral fragmentado, algas coralinas, microbialitos y otros materiales constructores de arrecifes, cuyas composiciones permiten a los científicos mirar milenos hacia el pasado y descubrir registros valiosos del nivel del mar y el cambio climático.
Análisis repetibles, resultados verificables
Cuando no se archivan imágenes de núcleos coralinos originales, sin procesar, el valor de las mediciones de crecimiento y otros análisis es limitado porque otros científicos no pueden verificarlos fácil e independientemente. Esto es problemático ya que la ciencia se basa fundamentalmente en la capacidad de repetir experimentos y verificar resultados, sobre todo considerando que investigadores individuales pueden introducir subjetividad y posibles sesgos incluso en interpretaciones de datos altamente sistemáticas y rigurosas. A medida que los conjuntos de datos se hacen más grandes, complejos y numerosos, mantener la transparencia es cada vez más importante, pero también cada vez más difícil.
CoralCT aborda estos desafíos garantizando que toda la información y el contexto de un núcleo estén completamente documentados, accesibles y descargables. Esta información incluye metadatos esenciales tales como el origen del núcleo, los detalles de propiedad, la fecha de recolección, la profundidad y la identificación de especies. Y lo que es más importante, CoralCT archiva los mapas de bandas anuales definidos el usuario para derivar datos de la tasa de crecimiento [DeCarlo et al., 2025], asegurando que estos datos e interpretaciones sean totalmente reproducibles y estén abiertos a la verificaciones de otros.
Esta transparencia también se comparte entre los observadores dentro de la aplicación. Cuando un usuario mapea las bandas de un núcleo, este puede agregar notas y captura de pantalla que otros usuarios pueden ver mientras analizan dicho núcleo. Más aún, cuando un usuario termina de mapear las bandas de un núcleo y procesa los datos, esta información se almacena y se puede descargar para que otros científicos la consulten. Esta capacidad permite a los científicos realizar estudios con múltiples observadores, lo que puede reducir posibles sesgos introducidos por la observación individual.
Un desafío que hemos encontrado en nuestros esfuerzos para ampliar CoralCT ha sido la reticencia en algunos investigadores y programas a compartir datos.
A pesar de estas ventajas, un desafío que hemos encontrado en nuestros esfuerzos para ampliar CoralCT ha sido la reticencia en algunos investigadores y programas a compartir datos debido a la preocupación por las infracciones de propiedad intelectual y la “apropiación indebida” de datos prepublicados. Esta reticencia, que es entendible considerando la falta de transparencia y protección para los propietarios de los datos en las prácticas previas de gestión de datos, puede lamentablemente limitar los avances científicos y las colaboraciones que podrían ayudar a abordar el cambio climático, la degradación de arrecifes coralinos y otros desafíos complejos.
Para abordar estas preocupaciones, CoralCT ofrece controles privados a los propietarios de núcleos, que pueden usar para restringir el acceso a sus escaneos y a los datos derivados. Estos controles son particularmente útiles cuando los núcleos son parte de una investigación en curso que aún no se ha publicado o están sujetos a una moratoria posterior al crucero, lo que garantiza que datos sensibles permanezcan protegidos hasta que la investigación esté lista para ser compartida. Además, cada núcleo está identificado con el propietario de los datos, agradecimientos y citas relevantes.
Avanzando hacia la accesibilidad y colaboración
CoralCT también representa un camino para hacer la ciencia más inclusiva y accesible. La aplicación está diseñada con una interfaz fácil de usar e incluye recursos tales como videotutoriales y una guía de usuario paso a paso para ayudar a presentar sus funciones a un público amplio. Recientemente, también se crearon planes de clase para estudiantes de educación media y básica que guían a los estudiantes en el mapeo de las bandas de núcleos de coral en la aplicación, ofreciendo maneras accesibles de explorar las ciencias marinas.
El potencial educacional de la aplicación se demostró en recientes eventos de divulgación. Utilizando tecnología de realidad virtual, estudiantes de secundaria en Nueva Orleans visualizaron escaneos 3D de núcleos de corales desde CoralCT y practicaron la identificación de bandas de densidad anual. En un evento similar, estudiantes de sexto grado en Hawái interactuaron con núcleos holográficos 3D coralinos y aprendieron cómo los científicos los extraen y estudian para comprender los patrones de crecimiento a lo largo del tiempo. Las experiencias positivas de estudiantes y profesores durante estos eventos demostraron cómo CoralCT brinda la oportunidad de interactuar de forma práctica con datos científicos reales.
La integración de IA también podría, y esto es importante, facilitar que todos los usuarios contribuyan al análisis de núcleos coralinos, independientemente de su formación académica o experiencia de campo.
De cara al futuro, existe la posibilidad de integrar inteligencia artificial (IA) en CoralCT para la identificación automatizada de patrones de bandas de coral. Si un sistema de IA se entrenara con interpretaciones humanas existentes, podría sugerir automáticamente marcas de bandas que los usuarios podrían revisar y verificar. Este avance ofrece la posibilidad de realizar análisis de núcleos coralinos más precisos y eficientes, manteniendo la supervisión humana. La integración de IA también podría, y esto es importante, facilitar que todos los usuarios contribuyan al análisis de núcleos coralinos, independientemente de su formación académica o experiencia de campo. Cada nueva contribución o análisis de un núcleo mejora la base de datos CoralCT y amplía nuestro conocimiento de los arrecifes de coral y las condiciones oceánicas pasadas.
La esclerocronología coralina es vital para comprender los cambios medioambientales en los ecosistemas de arrecifes coralinos y los impactos que estos cambios han provocado. Gracias a esta investigación, obtenemos información sobre el pasado del océano y mejoramos nuestra comprensión de los arrecifes de coral actuales. A medida que se intensifican las amenazas a los arrecifes, los grandes conjuntos de datos de acceso abierto son cada vez más esenciales para monitorear la salud de los arrecifes y predecir los impactos futuros.
Por lo tanto, CoralCT desempeña un papel importante en la preservación de valiosos registros del crecimiento de los corales y su historia medioambiental, a la vez que promueve el intercambio colaborativo, accesible y transparente de datos. Al poner la ciencia de los arrecifes de coral a disposición de investigadores y del público en general, conecta datos, ideas y personas para abordar cuestiones cruciales sobre nuestro mundo cambiante.
Agradecimientos
CoralCT se desarrolló con el apoyo de la subvención OCE-2444864 de la National Science Foundation. El uso de nombres comerciales, de empresas o de productos se realiza únicamente con fines descriptivos y no implica su respaldo por parte del gobierno de los Estados Unidos. Agradecemos al Equipo Científico de la Expedición IODP 389, al personal de apoyo del Operador Científico de ECORD (ESO), al equipo de perforación bentónica, a los topógrafos del MMA y al capitán y la tripulación del MMA Valour. La Expedición 389 del Programa Internacional de Ocean Discovery (IODP) contó con el apoyo financiero de las diversas agencias nacionales de financiación de los países participantes en el IODP. También agradecemos a todos los contribuyentes de datos hasta la fecha, entre ellos Giulia Braz, Jessica Carilli, Leticia Cavole, Ben Chomitz, Travis Courtney, Ian Enochs, Thomas Felis, Ke Lin, Malcolm McCulloch, Haojia Ren, Riccardo Rodolfo-Metalpa, Natan Pereira y al Programa de Recursos de Riesgos Costeros y Marinos del Servicio Geológico de los Estados Unidos.
Referencias
Barkley, H. C., et al. (2018), Repeat bleaching of a central Pacific coral reef over the past six decades (1960–2016), Commun. Biol., 1, 177, https://doi.org/10.1038/s42003-018-0183-7.
DeCarlo, T. M., et al. (2024), Calcification trends in long-lived corals across the Indo-Pacific during the industrial era, Commun. Earth Environ., 5, 756, https://doi.org/10.1038/s43247-024-01904-8.
DeCarlo, T. M., et al. (2025), CoralCT: A platform for transparent and collaborative analyses of growth parameters in coral skeletal cores, Limnol. Oceanogr. Methods, 23(2), 97–116, https://doi.org/10.1002/lom3.10661.
Hudson, J. H. (1981), Growth rates in Montastraea annularis: A record of environmental change in Key Largo Coral Reef Marine Sanctuary, Florida, Bull. Mar. Sci., 31(2), 444–459, www.ingentaconnect.com/content/umrsmas/bullmar/1981/00000031/00000002/art00014.
Hudson, J. H., et al. (1976), Sclerochronology: A tool for interpreting past environments, Geology, 4(6), 361–364, https://doi.org/10.1130/0091-7613(1976)4<361:SATFIP>2.0.CO;2.
Knutson, D. W., et al. (1972), Coral chronometers: Seasonal growth bands in reef corals, Science, 177(4045), 270–272, https://doi.org/10.1126/science.177.4045.270.
Lough, J. M. (2008), Coral calcification from skeletal records revisited, Mar. Ecol. Prog. Ser., 373, 257–264, https://doi.org/10.3354/meps07398.
Rodgers, K. S., et al. (2021), Rebounds, regresses, and recovery: A 15-year study of the coral reef community at Pila‘a, Kaua‘i after decades of natural and anthropogenic stress events, Mar. Pollut. Bull., 171, 112306, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2021.112306.
Información de los autores
Avi Strange y Oliwia Jasnos, Universidad de Tulane, Nueva Orleans, Luisiana; Lauren T. Toth, Centro de Ciencias Costeras y Marinas de San Petersburgo, Servicio Geológico de Estados Unidos, Florida; Nancy G. Prouty, Centro de Ciencias Costeras y Marinas del Pacífico, Servicio Geológico de Estados Unidos, Santa Cruz, California; y Thomas M. DeCarlo ([email protected]), Universidad de Tulane, Nueva Orleans, Luisiana.
This translation by Daniela Navarro-Perez was made possible by a partnership with Planeteando and Geolatinas. Esta traducción fue posible gracias a una asociación con Planeteando y Geolatinas.