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Biología marina

La biología marina estudia las especies ( vida marina ) que viven en hábitats marinos ( hábitats costeros y de mar abierto ). En el sentido de las agujas del reloj, desde la par...

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La biología marina estudia las especies ( vida marina ) que viven en hábitats marinos ( hábitats costeros y de mar abierto ). En el sentido de las agujas del reloj, desde la parte superior izquierda: Charca de marea en Santa Cruz , Estados Unidos; Banco de barracudas en la isla Pom Pom , Malasia; Mejillón abanico en una pradera de pastos marinos mediterráneos ; Submarino de investigación para estudios marinos.

La biología marina es el estudio científico de la biología de la vida marina , es decir, de los organismos que habitan el mar . Dado que en biología muchos filos , familias y géneros tienen algunas especies que viven en el mar y otras que viven en la tierra, la biología marina clasifica las especies en función del entorno , más que en función de la taxonomía .

Una gran proporción de toda la vida en la Tierra vive en el océano. Se desconoce el tamaño exacto de esta "gran proporción", ya que muchas especies marinas aún están por descubrir. El océano es un mundo tridimensional complejo, [ 1 ] que cubre aproximadamente el 71% de la superficie terrestre. Los hábitats estudiados en biología marina incluyen desde las diminutas capas de agua superficial en las que los organismos y los elementos abióticos pueden quedar atrapados por la tensión superficial entre el océano y la atmósfera, hasta las profundidades de las fosas oceánicas , a veces a 10 000 metros o más bajo la superficie del océano.

Los hábitats específicos incluyen estuarios , arrecifes de coral , bosques de algas , praderas marinas , los alrededores de montes submarinos y fuentes hidrotermales , pozas de marea , fondos fangosos, arenosos y rocosos, y la zona oceánica abierta ( pelágica ), donde los objetos sólidos son escasos y la superficie del agua es el único límite visible. Los organismos estudiados abarcan desde fitoplancton y zooplancton microscópicos hasta enormes cetáceos (ballenas) de 25 a 32 metros de longitud. La ecología marina es el estudio de cómo los organismos marinos interactúan entre sí y con el medio ambiente.

La vida marina es un recurso inmenso que proporciona alimentos, medicinas y materias primas, además de contribuir al desarrollo de actividades recreativas y turísticas en todo el mundo. En esencia, la vida marina ayuda a determinar la naturaleza misma de nuestro planeta. Los organismos marinos contribuyen significativamente al ciclo del oxígeno y participan en la regulación del clima terrestre . [ 2 ] Las costas son modeladas y protegidas en parte por la vida marina, e incluso algunos organismos marinos ayudan a crear nuevas tierras. [ 3 ]

Muchas especies son económicamente importantes para los humanos, incluyendo peces y mariscos. También se está comprendiendo que el bienestar de los organismos marinos y otros organismos están interconectados de forma fundamental. El conocimiento humano sobre la relación entre la vida marina y los ciclos importantes crece rápidamente, con nuevos descubrimientos casi a diario. Estos ciclos incluyen los de la materia (como el ciclo del carbono ) y del aire (como la respiración de la Tierra y el movimiento de energía a través de los ecosistemas, incluido el océano). Grandes áreas bajo la superficie del océano aún permanecen prácticamente inexploradas.

oceanografía biológica

Dos vistas del océano desde el espacio
La biología marina estudia las especies que viven en hábitats marinos . La mayor parte de la superficie terrestre está cubierta por océanos , que son el hogar de la vida marina . Los océanos tienen una profundidad media de casi cuatro kilómetros y están bordeados por costas que se extienden a lo largo de unos 360 000 kilómetros . [ 4 ] [ 5 ]

La biología marina se puede contrastar con la oceanografía biológica . La vida marina es un campo de estudio tanto en biología marina como en oceanografía biológica . La oceanografía biológica estudia cómo los organismos afectan y son afectados por la física , la química y la geología del sistema oceanográfico . La oceanografía biológica se centra principalmente en los microorganismos del océano, analizando cómo se ven afectados por su entorno y cómo esto afecta a las criaturas marinas más grandes y a su ecosistema. [ 6 ]

La oceanografía biológica es similar a la biología marina, pero estudia la vida oceánica desde una perspectiva diferente. La oceanografía biológica adopta un enfoque ascendente en términos de la red trófica, mientras que la biología marina estudia el océano desde una perspectiva descendente. La oceanografía biológica se centra principalmente en el ecosistema oceánico, con énfasis en el plancton : su diversidad (morfología, fuentes nutricionales, motilidad y metabolismo); su productividad y cómo esta influye en el ciclo global del carbono; y su distribución (depredación y ciclo de vida). [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] La oceanografía biológica también investiga el papel de los microbios en las redes tróficas y cómo los humanos impactan los ecosistemas oceánicos. [ 6 ] [ 9 ]

hábitats marinos

Los arrecifes de coral proporcionan hábitats marinos para las esponjas tubulares, que a su vez se convierten en hábitats marinos para los peces.

Los hábitats marinos se pueden dividir en hábitats costeros y de mar abierto . Los hábitats costeros se encuentran en la zona que se extiende desde la línea de costa hasta el borde de la plataforma continental . La mayor parte de la vida marina se encuentra en los hábitats costeros, aunque la plataforma continental ocupa solo el siete por ciento de la superficie total del océano. Los hábitats de mar abierto se encuentran en las profundidades oceánicas, más allá del borde de la plataforma continental. Alternativamente, los hábitats marinos se pueden dividir en hábitats pelágicos y demersales . Los hábitats pelágicos se encuentran cerca de la superficie o en la columna de agua abierta , lejos del fondo oceánico y afectados por las corrientes oceánicas , mientras que los hábitats demersales se encuentran cerca del fondo o en él. Los hábitats marinos pueden ser modificados por sus habitantes. Algunos organismos marinos, como los corales, las algas y las praderas marinas, son ingenieros de ecosistemas que remodelan el medio marino hasta el punto de crear nuevos hábitats para otros organismos.

Zona intermareal y cerca de la costa

Pozas de marea con estrellas de mar y anémonas de mar.

Las zonas intermareales , las áreas cercanas a la costa, están constantemente expuestas y cubiertas por las mareas . En esta zona se puede encontrar una enorme variedad de vida. Los hábitats costeros se extienden desde las zonas intermareales superiores hasta el área donde predomina la vegetación terrestre. Pueden estar sumergidos desde a diario hasta muy ocasionalmente. Muchas especies aquí son carroñeras, viviendo de la vida marina que llega a la orilla. Muchos animales terrestres también hacen un uso frecuente de la costa y los hábitats intermareales. Un subgrupo de organismos en este hábitat perfora y muele la roca expuesta mediante el proceso de bioerosión .

estuarios

Los estuarios presentan flujos cambiantes de agua de mar y agua dulce.

Los estuarios también se encuentran cerca de la costa y están influenciados por las mareas . Un estuario es una masa de agua costera parcialmente cerrada con uno o más ríos o arroyos que desembocan en él y con una conexión libre al mar abierto. [ 10 ] Los estuarios forman una zona de transición entre los ambientes fluviales de agua dulce y los ambientes marítimos de agua salada. Están sujetos tanto a influencias marinas —como mareas, olas y la entrada de agua salina— como a influencias fluviales —como flujos de agua dulce y sedimentos—. Los flujos cambiantes tanto de agua de mar como de agua dulce proporcionan altos niveles de nutrientes tanto en la columna de agua como en los sedimentos, lo que convierte a los estuarios en uno de los hábitats naturales más productivos del mundo. [ 11 ]

Arrecifes

Los arrecifes de coral forman ecosistemas marinos complejos con una enorme biodiversidad .

Los arrecifes constituyen algunos de los hábitats más densos y diversos del mundo. Los tipos más conocidos son los arrecifes de coral tropicales , presentes en la mayoría de las aguas tropicales; sin embargo, también pueden existir en aguas frías. Los arrecifes se forman gracias a los corales y otros animales que depositan calcio , generalmente sobre afloramientos rocosos en el fondo marino. También pueden crecer en otras superficies, lo que ha permitido la creación de arrecifes artificiales . Los arrecifes de coral albergan una enorme comunidad biológica, que incluye los propios corales, sus zooxantelas simbióticas , peces tropicales y muchos otros organismos.

Gran parte de la atención en biología marina se centra en los arrecifes de coral y el fenómeno meteorológico de El Niño . En 1998, los arrecifes de coral experimentaron los eventos de blanqueamiento masivo más severos registrados, cuando vastas extensiones de arrecifes en todo el mundo murieron debido a que las temperaturas de la superficie del mar aumentaron muy por encima de lo normal. [ 12 ] [ 13 ] Algunos arrecifes se están recuperando, pero algunos científicos afirman que entre el 50 % y el 70 % de los arrecifes de coral del mundo están ahora en peligro y predicen que el calentamiento global podría exacerbar esta tendencia. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

Algunos ejemplos de vida animal marina (sin escala) dentro de sus hábitats ecológicos definidos por profundidad aproximada. Los microorganismos marinos existen en las superficies y dentro de los tejidos y órganos de la diversa vida que habita el océano, en todos los hábitats oceánicos. [ 18 ]

Océano abierto

El océano abierto es la zona de aguas profundas que se encuentra más allá de las plataformas continentales .

El océano abierto es relativamente improductivo debido a la falta de nutrientes, pero debido a su vastedad, en total produce la mayor productividad primaria. El océano abierto se divide en diferentes zonas, y cada zona tiene ecologías diferentes. [ 19 ] Las zonas que varían según su profundidad incluyen las zonas epipelágica , mesopelágica , batipelágica , abisopelágica y hadopelágica . Las zonas que varían según la cantidad de luz que reciben incluyen las zonas fótica y afótica . Gran parte de la energía de la zona afótica es suministrada por el océano abierto en forma de detritos .

Fosas oceánicas y profundidades marinas

Una quimera de aguas profundas . Su hocico está cubierto de diminutos poros capaces de detectar animales mediante perturbaciones en los campos eléctricos.

La fosa oceánica más profunda registrada hasta la fecha es la Fosa de las Marianas , cerca de Filipinas , en el Océano Pacífico , a 10.924 m (35.840 pies) . A tales profundidades, la presión del agua es extrema y no hay luz solar, pero aún existe algo de vida. Un pez plano blanco , un camarón y una medusa fueron avistados por la tripulación del batiscafo Trieste cuando se sumergió hasta el fondo en 1960, lo que dio lugar a un debate científico sobre la probabilidad de que los peces óseos sobrevivieran en aguas tan profundas. El consenso científico general ha desacreditado la posible observación de un pez plano a tales profundidades. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]  

En general, se considera que las profundidades marinas comienzan en la zona afótica , el punto donde la luz solar pierde su capacidad de transmisión a través del agua. [ 24 ] Muchas formas de vida que habitan estas profundidades tienen la capacidad de generar su propia luz, conocida como bioluminiscencia . La vida marina también florece alrededor de los montes submarinos que emergen de las profundidades, donde peces y otros organismos marinos se congregan para desovar y alimentarse. Las chimeneas hidrotermales a lo largo de las dorsales oceánicas actúan como oasis , al igual que sus opuestos, las filtraciones frías . Estos lugares albergan biomas únicos y se han descubierto muchos microbios y otras formas de vida en ellos. Aún queda mucho por aprender sobre las partes más profundas del océano . [ 25 ]

Vida marina

Copépodo
Estrella de mar corona de espinas
Salmones adultos con enfermedad fúngica
tortuga verde
Albatros sobrevolando el océano en busca de presas.
nutrias marinas

En biología, muchos filos, familias y géneros incluyen especies marinas y terrestres. La biología marina clasifica las especies según su entorno, más que según su taxonomía. Por ello, abarca no solo organismos que viven exclusivamente en ambientes marinos, sino también otros cuya vida gira en torno al mar.

Vida microscópica

Como habitantes del entorno más extenso de la Tierra, los sistemas microbianos marinos impulsan cambios en todos los sistemas globales. Los microbios son responsables de prácticamente toda la fotosíntesis que ocurre en el océano, así como del ciclo del carbono , el nitrógeno , el fósforo y otros nutrientes y oligoelementos. [ 26 ]

La vida microscópica submarina es increíblemente diversa y aún se comprende poco. Por ejemplo, el papel de los virus en los ecosistemas marinos apenas se está explorando incluso a principios del siglo XXI. [ 27 ]

El papel del fitoplancton se comprende mejor debido a su posición crucial como los productores primarios más numerosos de la Tierra. El fitoplancton se clasifica en cianobacterias (también llamadas algas/bacterias verdeazuladas), varios tipos de algas (rojas, verdes, pardas y verdeamarillas), diatomeas , dinoflagelados , euglenoides , cocolitofóridos , criptomónadas , crisofitas , clorofitas , prasinofitas y silicoflagelados .

El zooplancton tiende a ser algo más grande, y no todos son microscópicos. Muchos protozoos son zooplancton, incluyendo dinoflagelados, zooflagelados , foraminíferos y radiolarios . Algunos de estos (como los dinoflagelados) también son fitoplancton; la distinción entre plantas y animales a menudo se rompe en organismos muy pequeños. Otros zooplancton incluyen cnidarios , ctenóforos , quetognatos , moluscos , artrópodos , urocordados y anélidos como los poliquetos . Muchos animales más grandes comienzan su vida como zooplancton antes de alcanzar el tamaño suficiente para adoptar sus formas familiares. Dos ejemplos son las larvas de peces y las estrellas de mar .

Plantas y algas

Las algas y plantas microscópicas proporcionan hábitats importantes para la vida, actuando a veces como escondites para las larvas de peces más grandes y como lugares de alimentación para los invertebrados.

La vida algal es muy diversa y está muy extendida en el océano. Las algas fotosintéticas microscópicas contribuyen con una proporción mayor de la producción fotosintética mundial que todos los bosques terrestres juntos. La mayor parte del nicho ecológico que ocupan las plantas acuáticas terrestres está ocupado en realidad por algas macroscópicas en el océano, como el Sargassum y el kelp , comúnmente conocidas como algas marinas que forman los bosques de kelp .

Las plantas que sobreviven en el mar suelen encontrarse en aguas poco profundas, como las praderas marinas (por ejemplo, la zostera y la thalasia ). Estas plantas se han adaptado a la alta salinidad del océano. La zona intermareal también es un buen lugar para encontrar vida vegetal marina, donde pueden crecer manglares , esparto o hierba de playa .

Invertebrados

Al igual que en la tierra, los invertebrados , o animales que carecen de columna vertebral, constituyen una gran parte de toda la vida marina. La vida marina invertebrada incluye Cnidarios como medusas y anémonas de mar ; Ctenophora ; gusanos marinos , incluidos los filos Platyhelminthes , Nemertea , Annelida , Sipuncula , Echiura , Chaetognatha y Phoronida ; Mollusca, incluidos mariscos , calamares y pulpos ; Arthropoda, incluidos Chelicerata y Crustacea ; Porifera ; Bryozoa ; Echinodermata, incluidas las estrellas de mar ; y Urochordata, incluidos los ascidias o tunicados .

Hongos

Se conocen más de 10 000 [ 28 ] especies de hongos en ambientes marinos. [ 29 ] Estos son parásitos de algas o animales marinos, o saprófitos de algas, corales, quistes de protozoos, pastos marinos, madera y otros sustratos, y también se pueden encontrar en la espuma del mar . [ 30 ] Las esporas de muchas especies tienen apéndices especiales que facilitan la fijación al sustrato. [ 31 ] Los hongos marinos producen una gama muy diversa de metabolitos secundarios inusuales. [ 32 ]

Vertebrados

Pez

Se han descrito 33.400 especies de peces , incluyendo peces óseos y cartilaginosos , hasta 2016, [ 33 ] más que todos los demás vertebrados juntos. Alrededor del 60% de las especies de peces viven en agua salada. [ 34 ]

Reptiles

Los reptiles que habitan o frecuentan el mar incluyen tortugas marinas , serpientes marinas , galápagos , la iguana marina y el cocodrilo de agua salada . La mayoría de los reptiles marinos existentes , excepto algunas serpientes marinas, son ovíparos y necesitan regresar a tierra para poner sus huevos. Por lo tanto, la mayoría de las especies, excluyendo las tortugas marinas, pasan la mayor parte de su vida en tierra o cerca de ella en lugar de en el océano. A pesar de sus adaptaciones marinas, la mayoría de las serpientes marinas prefieren aguas poco profundas cerca de la costa, alrededor de islas, especialmente aguas que están algo protegidas, así como cerca de estuarios. [ 35 ] [ 36 ] Algunos reptiles marinos extintos , como los ictiosaurios , evolucionaron para ser vivíparos y no tenían necesidad de regresar a tierra.

Pájaros

Las aves adaptadas a vivir en el medio marino suelen llamarse aves marinas . Algunos ejemplos son los albatros , los pingüinos , los alcatraces y los álamos . Aunque pasan la mayor parte de su vida en el océano, algunas especies, como las gaviotas , pueden encontrarse a miles de kilómetros tierra adentro.

Mamíferos

Existen cinco tipos principales de mamíferos marinos: cetáceos ( ballenas dentadas y ballenas barbadas ); sirenios como los manatíes ; pinnípedos, incluyendo focas y morsas ; nutrias marinas ; y el oso polar . Todos respiran aire, lo que significa que, si bien algunos, como el cachalote, pueden sumergirse durante períodos prolongados, todos deben regresar a la superficie para respirar. [ 37 ] [ 38 ]

Subcampos

El ecosistema marino es extenso, por lo que existen numerosos subcampos de la biología marina. La mayoría se centran en el estudio de especializaciones de grupos animales específicos, como la ficología , la zoología de invertebrados y la ictiología . Otros subcampos estudian los efectos físicos de la inmersión continua en agua de mar y en el océano en general, la adaptación a un ambiente salino y los efectos de la modificación de diversas propiedades oceánicas sobre la vida marina. Un subcampo de la biología marina estudia las relaciones entre los océanos y la vida marina, así como el calentamiento global y los problemas ambientales (como el desplazamiento del dióxido de carbono ). La biotecnología marina reciente se ha centrado principalmente en las biomoléculas marinas , especialmente las proteínas , que pueden tener aplicaciones en medicina o ingeniería. Los entornos marinos albergan numerosos materiales biológicos exóticos que pueden inspirar materiales biomiméticos .

Mediante el monitoreo constante del océano, se han descubierto especies marinas que podrían utilizarse para crear remedios para ciertas enfermedades como el cáncer y la leucemia. Además, la ziconotida, un fármaco aprobado para el tratamiento del dolor, se obtuvo de un caracol marino. [ 39 ]

La biología marina es una rama de la biología . Está estrechamente vinculada a la oceanografía , especialmente a la oceanografía biológica , y puede considerarse un subcampo de las ciencias marinas . También abarca muchos conceptos de la ecología . La ciencia pesquera y la conservación marina pueden considerarse ramificaciones parciales de la biología marina (así como los estudios ambientales ). La química marina , la oceanografía física y las ciencias atmosféricas también están estrechamente relacionadas con este campo.

Factores de distribución

Un tema de investigación activo en biología marina es descubrir y mapear los ciclos de vida de diversas especies y dónde pasan su tiempo. Las tecnologías que ayudan en este descubrimiento incluyen etiquetas de archivo satelital emergentes , etiquetas acústicas y una variedad de otros registradores de datos . Los biólogos marinos estudian cómo las corrientes oceánicas , las mareas y muchos otros factores oceánicos afectan a las formas de vida marinas, incluyendo su crecimiento, distribución y bienestar. Esto se ha vuelto técnicamente factible recientemente gracias a los avances en GPS y nuevos dispositivos visuales subacuáticos. [ 40 ]

La mayoría de la vida marina se reproduce en lugares específicos, anida en otros, pasa su etapa juvenil en otros más y su madurez en otros más. Los científicos saben poco sobre dónde pasan muchas especies las diferentes etapas de su ciclo vital, especialmente durante sus primeros años de vida. Por ejemplo, aún se desconoce en gran medida adónde viajan las tortugas marinas jóvenes y algunos tiburones durante su primer año de vida. Los recientes avances en dispositivos de seguimiento submarino están esclareciendo lo que sabemos sobre los organismos marinos que viven a grandes profundidades oceánicas. [ 41 ] La información que proporcionan las etiquetas de archivo satelital emergentes ayuda a establecer vedas de pesca en ciertas épocas del año y a desarrollar áreas marinas protegidas . Estos datos son importantes tanto para los científicos como para los pescadores, ya que están descubriendo que, al restringir la pesca comercial en un área pequeña, pueden tener un gran impacto en el mantenimiento de una población de peces saludable en un área mucho más extensa.

Historia

Aristóteles registró que el embrión de un tiburón estaba unido por un cordón a una especie de placenta (el saco vitelino ). [ 42 ]

El estudio de la biología marina se remonta a Aristóteles (384–322 a. C.), quien realizó numerosas observaciones de la vida en el mar alrededor de Lesbos , sentando las bases para muchos descubrimientos futuros. [ 43 ] En 1768, Samuel Gottlieb Gmelin (1744–1774) publicó la Historia Fucorum , la primera obra dedicada a las algas marinas y el primer libro sobre biología marina que utilizó la nueva nomenclatura binomial de Linneo . Incluía elaboradas ilustraciones de algas marinas en hojas plegadas. [ 44 ] [ 45 ] El naturalista británico Edward Forbes (1815–1854) es generalmente considerado el fundador de la ciencia de la biología marina. [ 46 ] El ritmo de los estudios oceanográficos y de biología marina se aceleró rápidamente durante el transcurso del siglo XIX.

El HMS Challenger  durante su expedición pionera de 1872-1876.

Las observaciones realizadas en los primeros estudios de biología marina impulsaron la Era de los Descubrimientos y la exploración que le siguió. Durante este tiempo, se adquirió una gran cantidad de conocimiento sobre la vida que existe en los océanos del mundo. Muchos viajes contribuyeron significativamente a este acervo de conocimiento. Entre los más importantes se encuentran los viajes del HMS Beagle,  donde Charles Darwin formuló sus teorías sobre la evolución y la formación de los arrecifes de coral . [ 47 ] Otra expedición importante fue la realizada por el HMS Challenger , donde se encontraron inesperadamente altas especies de fauna , lo que estimuló muchas teorías por parte de los ecólogos de poblaciones sobre cómo tales variedades de vida podían mantenerse en lo que se consideraba un entorno tan hostil. [ 48 ] Esta era fue importante para la historia de la biología marina, pero los naturalistas aún estaban limitados en sus estudios porque carecían de la tecnología que les permitiera examinar adecuadamente las especies que vivían en las partes profundas de los océanos.

La creación de laboratorios marinos fue importante porque permitió a los biólogos marinos realizar investigaciones y procesar sus especímenes de expediciones. El laboratorio marino más antiguo del mundo, la Estación Biológica de Roscoff , se estableció en Concarneau, Francia, fundada por el Colegio de Francia en 1859. [ 49 ] En los Estados Unidos, la Institución Scripps de Oceanografía data de 1903, mientras que el destacado Instituto Oceanográfico Woods Hole se fundó en 1930. [ 50 ] El desarrollo de tecnología como la navegación y localización acústica , el equipo de buceo , los sumergibles y los vehículos operados remotamente permitieron a los biólogos marinos descubrir y explorar la vida en los océanos profundos que antes se creía que no existía. [ 51 ] El interés público en el tema continuó desarrollándose en los años de la posguerra con la publicación de la trilogía marina de Rachel Carson (1941-1955).

En 1960, el batiscafo Trieste descendió al punto más profundo alcanzado hasta entonces por el hombre, llegando al fondo de la Fosa de las Marianas a 35 797 pies. [ 21 ] El buque fue capitaneado por Jacques Piccard y Don Walsh , cuyos descubrimientos en el fondo del océano impulsaron el debate científico y el interés por la vida en la zona hadal. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]

Véase también

Liza

Referencias

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Referencias adicionales

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