Biologia Marinha

Biologia marinha estuda espécies (vida marinha) que vivem em habitats marinhos (habitats costeiros e oceanos abertos). No sentido horário da esquerda superior: piscina de maré em Santa Cruz, Estados Unidos; Escola de Baracuda em Pom Pom Island, Malásia; Submarino de pesquisa para pesquisa marinha; Mexilhão de ventilador em um prado de grama marinha mediterrâneo.

Biologia marinha é o estudo científico da biologia da vida marinha, organismos no mar. Dado que na biologia muitos filos, famílias e gêneros têm algumas espécies que vivem no mar e outras que vivem na terra, a biologia marinha classifica as espécies com base no ambiente e não na taxonomia.

Uma grande proporção de toda a vida na Terra vive no oceano. O tamanho exato dessa grande proporção é desconhecido, pois muitas espécies oceânicas ainda precisam ser descobertas. O oceano é um mundo tridimensional complexo que cobre aproximadamente 71% da superfície da Terra. Os habitats estudados em biologia marinha incluem tudo, desde as minúsculas camadas de água superficial nas quais organismos e itens abióticos podem ficar presos na tensão superficial entre o oceano e a atmosfera, até as profundezas das fossas oceânicas, às vezes 10.000 metros ou mais abaixo da superfície do mar. o oceano. Habitats específicos incluem estuários, recifes de corais, florestas de algas marinhas, prados de ervas marinhas, arredores de montes submarinos e fontes termais, poças de maré, fundos lamacentos, arenosos e rochosos e a zona de oceano aberto (pelágica), onde objetos sólidos são raros e a superfície do oceano a água é o único limite visível. Os organismos estudados variam de fitoplâncton microscópico e zooplâncton a enormes cetáceos (baleias) de 25 a 32 metros (82 a 105 pés) de comprimento. A ecologia marinha é o estudo de como os organismos marinhos interagem uns com os outros e com o meio ambiente.

A vida marinha é um vasto recurso, fornecendo alimentos, remédios e matérias-primas, além de ajudar a apoiar a recreação e o turismo em todo o mundo. Em um nível fundamental, a vida marinha ajuda a determinar a própria natureza do nosso planeta. Os organismos marinhos contribuem significativamente para o ciclo do oxigênio e estão envolvidos na regulação do clima da Terra. As linhas costeiras são parcialmente moldadas e protegidas pela vida marinha, e alguns organismos marinhos até ajudam a criar novas terras.

Muitas espécies são economicamente importantes para os seres humanos, incluindo peixes e moluscos. Também está ficando claro que o bem-estar dos organismos marinhos e outros organismos estão ligados de maneiras fundamentais. O corpo humano de conhecimento sobre a relação entre a vida no mar e os ciclos importantes está crescendo rapidamente, com novas descobertas sendo feitas quase todos os dias. Esses ciclos incluem os da matéria (como o ciclo do carbono) e do ar (como a respiração da Terra e o movimento da energia através dos ecossistemas, incluindo o oceano). Grandes áreas abaixo da superfície do oceano ainda permanecem efetivamente inexploradas.

Oceanografia biológica

Biologia marinha estuda espécies que vivem em habitats marinhos. A maior parte da superfície da Terra é coberta pelo oceano, que é o lar da vida marinha. Os oceanos têm uma média de quase quatro quilômetros em profundidade e estão repletos de litorals que correm por cerca de 360.000 quilômetros.

A biologia marinha pode ser contrastada com a oceanografia biológica. A vida marinha é um campo de estudo tanto na biologia marinha quanto na oceanografia biológica. Oceanografia biológica é o estudo de como os organismos afetam e são afetados pela física, química e geologia do sistema oceanográfico. A oceanografia biológica concentra-se principalmente nos microorganismos do oceano; observando como eles são afetados por seu ambiente e como isso afeta criaturas marinhas maiores e seu ecossistema. A oceanografia biológica é semelhante à biologia marinha, mas estuda a vida oceânica de uma perspectiva diferente. A oceanografia biológica adota uma abordagem de baixo para cima em termos da cadeia alimentar, enquanto a biologia marinha estuda o oceano de uma perspectiva de cima para baixo. A oceanografia biológica concentra-se principalmente no ecossistema do oceano com ênfase no plâncton: sua diversidade (morfologia, fontes nutricionais, motilidade e metabolismo); sua produtividade e como isso desempenha um papel no ciclo global do carbono; e sua distribuição (predação e ciclo de vida). A oceanografia biológica também investiga o papel dos micróbios nas redes alimentares e como os humanos impactam os ecossistemas dos oceanos.

Habitats marinhos

Os habitats marinhos podem ser divididos em habitats costeiros e de mar aberto. Habitats costeiros são encontrados na área que se estende desde a costa até a borda da plataforma continental. A maior parte da vida marinha é encontrada em habitats costeiros, embora a área da plataforma ocupe apenas sete por cento da área total do oceano. Habitats de oceano aberto são encontrados no oceano profundo além da borda da plataforma continental. Alternativamente, os habitats marinhos podem ser divididos em habitats pelágicos e demersais. Os habitats pelágicos são encontrados perto da superfície ou na coluna de água aberta, longe do fundo do oceano e afetados pelas correntes oceânicas, enquanto os habitats demersais estão próximos ou no fundo. Os habitats marinhos podem ser modificados pelos seus habitantes. Alguns organismos marinhos, como corais, algas marinhas e ervas marinhas, são engenheiros do ecossistema que remodelam o ambiente marinho a ponto de criar mais habitat para outros organismos.

Entremarés e perto da costa

Tide piscinas com estrelas do mar e anemone do mar

As zonas entremarés, as áreas próximas à costa, estão constantemente expostas e cobertas pelas marés oceânicas. Uma enorme variedade de vida pode ser encontrada dentro desta zona. Os habitats costeiros estendem-se desde as zonas intertidais superiores até à área onde a vegetação terrestre assume proeminência. Pode estar debaixo d'água em qualquer lugar, desde diariamente até muito raramente. Muitas espécies aqui são necrófagas, vivendo da vida marinha que é arrastada para a costa. Muitos animais terrestres também fazem muito uso dos habitats costeiros e intertidais. Um subgrupo de organismos neste habitat perfura e tritura a rocha exposta através do processo de bioerosão.

Estuários

Estuários têm fluxos de deslocamento de água do mar e água doce.

Os estuários também estão perto da costa e são influenciados pelas marés. Um estuário é um corpo de água costeiro parcialmente fechado com um ou mais rios ou córregos fluindo para ele e com uma conexão livre com o mar aberto. Os estuários formam uma zona de transição entre ambientes fluviais de água doce e ambientes marítimos de água salgada. Eles estão sujeitos tanto a influências marinhas – como marés, ondas e influxo de água salgada – quanto a influências fluviais – como fluxos de água doce e sedimentos. Os fluxos variáveis de água do mar e água doce fornecem altos níveis de nutrientes tanto na coluna d'água quanto nos sedimentos, tornando os estuários entre os habitats naturais mais produtivos do mundo.

Recifes

Os recifes de coral formam ecossistemas marinhos complexos com uma enorme biodiversidade.

Os recifes compreendem alguns dos habitats mais densos e diversos do mundo. Os tipos mais conhecidos de recifes são recifes de corais tropicais que existem na maioria das águas tropicais; no entanto, os recifes também podem existir em águas frias. Os recifes são construídos por corais e outros animais que depositam cálcio, geralmente no topo de um afloramento rochoso no fundo do oceano. Os recifes também podem crescer em outras superfícies, o que tornou possível a criação de recifes artificiais. Os recifes de coral também sustentam uma enorme comunidade de vida, incluindo os próprios corais, suas zooxantelas simbióticas, peixes tropicais e muitos outros organismos.

Muita atenção na biologia marinha está voltada para os recifes de corais e o fenômeno climático El Niño. Em 1998, os recifes de coral experimentaram os eventos de branqueamento em massa mais graves já registrados, quando vastas extensões de recifes em todo o mundo morreram porque as temperaturas da superfície do mar subiram bem acima do normal. Alguns recifes estão se recuperando, mas os cientistas dizem que entre 50% e 70% dos recifes de coral do mundo estão ameaçados e preveem que o aquecimento global pode exacerbar essa tendência.

Alguns animais oceânicos representativos (não atraídos para a escala) dentro de seus habitats ecológicos definidos por profundidade. Os microrganismos marinhos existem nas superfícies e dentro dos tecidos e órgãos da vida diversificada que habita o oceano, em todos os habitats oceânicos.

Oceano aberto

O oceano aberto é a área do mar profundo além das prateleiras continentais.

O mar aberto é relativamente improdutivo devido à falta de nutrientes, mas por ser tão vasto, no total produz a maior produtividade primária. O oceano aberto é separado em diferentes zonas, e cada uma das diferentes zonas tem diferentes ecologias. Zonas que variam de acordo com sua profundidade incluem as zonas epipelágica, mesopelágica, batipelágica, abissopelágica e hadopelágica. Zonas que variam de acordo com a quantidade de luz que recebem incluem as zonas fóticas e afóticas. Grande parte da energia da zona afótica é fornecida pelo oceano aberto na forma de detritos.

Mar profundo e trincheiras

Uma chimaera profunda. Seu snout é coberto com poros minúsculos capazes de detectar animais por perturbações em campos elétricos.

A fossa oceânica registrada mais profunda medida até o momento é a Fossa das Marianas, perto das Filipinas, no Oceano Pacífico a 10.924 m (35.840 pés). Nessas profundidades, a pressão da água é extrema e não há luz solar, mas ainda existe alguma vida. Um linguado branco, um camarão e uma água-viva foram vistos pela tripulação americana do batiscafo Trieste quando ele mergulhou no fundo em 1960. Em geral, considera-se que o fundo do mar começa na zona afótica, o ponto onde a luz solar perde seu poder de transferência através da água. Muitas formas de vida que vivem nessas profundezas têm a capacidade de criar sua própria luz conhecida como bioluminescência. A vida marinha também floresce em torno dos montes submarinos que se erguem das profundezas, onde os peixes e outras formas de vida marinha se reúnem para desovar e se alimentar. As fontes hidrotermais ao longo dos centros de expansão da cordilheira meso-oceânica atuam como oásis, assim como seus opostos, infiltrações frias. Esses lugares suportam biomas únicos e muitos novos micróbios e outras formas de vida foram descobertos nesses locais.

Vida marinha

Copeped

Crown-of-thorns starfish

Salmão maduro com doença fúngica

tartaruga verde

Albatross pairando sobre o oceano à procura de presa

lontras de mar

Na biologia, muitos filos, famílias e gêneros têm algumas espécies que vivem no mar e outras que vivem na terra. A biologia marinha classifica as espécies com base no ambiente e não na taxonomia. Por esta razão, a biologia marinha abrange não apenas organismos que vivem apenas em ambiente marinho, mas também outros organismos cujas vidas giram em torno do mar.

Vida microscópica

Como habitantes do maior ambiente da Terra, os sistemas microbianos marinhos impulsionam mudanças em todos os sistemas globais. Os micróbios são responsáveis por praticamente toda a fotossíntese que ocorre no oceano, bem como pela ciclagem de carbono, nitrogênio, fósforo e outros nutrientes e oligoelementos.

A vida microscópica submarina é incrivelmente diversa e ainda pouco compreendida. Por exemplo, o papel dos vírus nos ecossistemas marinhos mal está sendo explorado, mesmo no início do século XXI.

O papel do fitoplâncton é melhor compreendido devido à sua posição crítica como os mais numerosos produtores primários da Terra. O fitoplâncton é classificado em cianobactérias (também chamadas de algas/bactérias verde-azuladas), vários tipos de algas (vermelhas, verdes, marrons e verde-amareladas), diatomáceas, dinoflagelados, euglenoides, cocolitoforídeos, criptomônadas, crisófitas, clorofitas, prasinófitas e silicoflagelados.

O zooplâncton tende a ser um pouco maior e nem todos são microscópicos. Muitos protozoários são zooplâncton, incluindo dinoflagelados, zooflagelados, foraminíferos e radiolários. Alguns deles (como os dinoflagelados) também são fitoplâncton; a distinção entre plantas e animais muitas vezes se decompõe em organismos muito pequenos. Outros zooplâncton incluem cnidários, ctenóforos, chaetognaths, moluscos, artrópodes, urocordados e anelídeos, como poliquetas. Muitos animais maiores começam sua vida como zooplâncton antes de se tornarem grandes o suficiente para assumir suas formas familiares. Dois exemplos são larvas de peixes e estrelas do mar (também chamadas de estrelas do mar).

Plantas e algas

Algas e plantas microscópicas fornecem habitats importantes para a vida, às vezes atuando como esconderijos para formas larvais de peixes maiores e locais de forragem para invertebrados.

A vida algal é difundida e muito diversa sob o oceano. Algas fotossintéticas microscópicas contribuem com uma proporção maior da produção fotossintética do mundo do que todas as florestas terrestres juntas. A maior parte do nicho ocupado por subplantas em terra é na verdade ocupada por algas macroscópicas no oceano, como Sargassum e kelp, que são comumente conhecidas como algas marinhas que criam florestas de kelp.

As plantas que sobrevivem no mar são frequentemente encontradas em águas rasas, como as ervas marinhas (exemplos das quais são a erva-enguia, Zostera, e a erva-tartaruga, Thalassia). Essas plantas se adaptaram à alta salinidade do ambiente oceânico. A zona intertidal também é um bom lugar para encontrar vida vegetal no mar, onde podem crescer manguezais, capim-cordilheira ou capim-praia.

Invertebrados

Tal como em terra, os invertebrados constituem uma grande parte de toda a vida no mar. A vida marinha invertebrada inclui Cnidários, como águas-vivas e anêmonas-do-mar; Ctenophora; vermes marinhos incluindo os filos Platyhelminthes, Nemertea, Annelida, Sipuncula, Echiura, Chaetognatha e Phoronida; Mollusca incluindo marisco, lula, polvo; Arthropoda incluindo Chelicerata e Crustacea; Porífera; Briozoários; Echinodermata incluindo estrela do mar; e Urochordata incluindo ascídias ou tunicados. Os invertebrados não têm espinha dorsal. Existem mais de um milhão de espécies.

Fungos

Mais de 10.000 espécies de fungos são conhecidas em ambientes marinhos. Estes são parasitas de algas ou animais marinhos, ou são sapróbios de algas, corais, cistos de protozoários, ervas marinhas, madeira e outros substratos, podendo também ser encontrados na espuma do mar. Os esporos de muitas espécies possuem apêndices especiais que facilitam a fixação ao substrato. Uma gama muito diversificada de metabólitos secundários incomuns é produzida por fungos marinhos.

Vertebrados

Peixe

Até 2016 foram descritas 33.400 espécies de peixes, incluindo peixes ósseos e cartilaginosos, mais do que todos os outros vertebrados combinados. Cerca de 60% das espécies de peixes vivem em água salgada.

Répteis

Os répteis que habitam ou frequentam o mar incluem as tartarugas marinhas, as cobras marinhas, os cágados, a iguana marinha e o crocodilo de água salgada. A maioria dos répteis marinhos existentes, exceto algumas cobras marinhas, são ovíparos e precisam retornar à terra para colocar seus ovos. Assim, a maioria das espécies, com exceção das tartarugas marinhas, passa a maior parte de suas vidas na terra ou perto dela, e não no oceano. Apesar de suas adaptações marinhas, a maioria das cobras marinhas prefere águas rasas próximas à terra, ao redor de ilhas, especialmente águas um tanto abrigadas, bem como perto de estuários. Alguns répteis marinhos extintos, como os ictiossauros, evoluíram para serem vivíparos e não precisavam retornar à terra.

Pássaros

Aves adaptadas à vida no ambiente marinho são muitas vezes chamadas de aves marinhas. Exemplos incluem albatrozes, pinguins, gansos e auks. Embora passem a maior parte de suas vidas no oceano, espécies como as gaivotas podem ser encontradas a milhares de quilômetros terra adentro.

Mamíferos

Existem cinco tipos principais de mamíferos marinhos, nomeadamente os cetáceos (baleias dentadas e baleias de barbatanas); sirênios como peixes-boi; pinípedes incluindo focas e morsas; lontras marinhas; e a Urso polar. Todos respiram ar e, embora alguns, como o cachalote, possam mergulhar por períodos prolongados, todos devem retornar à superfície para respirar.

Subcampos

O ecossistema marinho é grande e, portanto, existem muitos subcampos da biologia marinha. A maioria envolve o estudo de especializações de determinados grupos de animais, como ficologia, zoologia de invertebrados e ictiologia. Outros subcampos estudam os efeitos físicos da imersão contínua na água do mar e no oceano em geral, a adaptação a um ambiente salgado e os efeitos da mudança de várias propriedades oceânicas na vida marinha. Um subcampo da biologia marinha estuda as relações entre os oceanos e a vida oceânica, o aquecimento global e as questões ambientais (como o deslocamento de dióxido de carbono). A biotecnologia marinha recente concentrou-se principalmente em biomoléculas marinhas, especialmente proteínas, que podem ter uso na medicina ou na engenharia. Os ambientes marinhos são o lar de muitos materiais biológicos exóticos que podem inspirar materiais biomiméticos.

Campos relacionados

A biologia marinha é um ramo da biologia. Está intimamente ligada à oceanografia, especialmente à oceanografia biológica, e pode ser considerada um subcampo das ciências marinhas. Também engloba muitas ideias da ecologia. A ciência da pesca e a conservação marinha podem ser consideradas ramificações parciais da biologia marinha (bem como dos estudos ambientais). A Química Marinha, a Oceanografia Física e as Ciências Atmosféricas estão intimamente relacionadas com este campo.

Fatores de distribuição

Um tópico de pesquisa ativo em biologia marinha é descobrir e mapear os ciclos de vida de várias espécies e onde elas passam o tempo. As tecnologias que auxiliam nessa descoberta incluem tags de arquivamento de satélite pop-up, tags acústicas e uma variedade de outros registradores de dados. Os biólogos marinhos estudam como as correntes oceânicas, as marés e muitos outros fatores oceânicos afetam as formas de vida oceânicas, incluindo seu crescimento, distribuição e bem-estar. Isso só recentemente se tornou tecnicamente viável com os avanços do GPS e dos novos dispositivos visuais subaquáticos.

A maior parte da vida oceânica nidifica em locais específicos, nidifica ou não noutros, passa o tempo como juvenil noutros ainda, e em maturidade noutros ainda. Os cientistas sabem pouco sobre onde muitas espécies passam diferentes partes de seus ciclos de vida, especialmente nos anos infantis e juvenis. Por exemplo, ainda é amplamente desconhecido para onde viajam as tartarugas marinhas juvenis e alguns tubarões de um ano. Avanços recentes em dispositivos de rastreamento subaquático estão esclarecendo o que sabemos sobre organismos marinhos que vivem em grandes profundidades oceânicas. As informações que as tags pop-up de arquivo de satélite fornecem em determinadas épocas do ano, fechamentos de pesca e desenvolvimento de uma área marinha protegida. Esses dados são importantes para cientistas e pescadores porque eles estão descobrindo que, ao restringir a pesca comercial em uma pequena área, eles podem ter um grande impacto na manutenção de uma população saudável de peixes em uma área muito maior.

História

Aristóteles registrou que o embrião de um dogfish foi anexado por um cordão a uma espécie de placenta (o saco de gema).

O estudo da biologia marinha remonta a Aristóteles (384–322 aC), que fez muitas observações da vida no mar ao redor de Lesbos, lançando as bases para muitas descobertas futuras. Em 1768, Samuel Gottlieb Gmelin (1744–1774) publicou a Historia Fucorum, a primeira obra dedicada às algas marinhas e o primeiro livro sobre biologia marinha a utilizar a nova nomenclatura binomial de Linnaeus. Incluía ilustrações elaboradas de algas marinhas em folhas dobradas. O naturalista britânico Edward Forbes (1815-1854) é geralmente considerado o fundador da ciência da biologia marinha. O ritmo dos estudos oceanográficos e da biologia marinha acelerou rapidamente ao longo do século XIX.

HMS Challenger durante sua expedição pioneira de 1872–76

As observações feitas nos primeiros estudos de biologia marinha alimentaram a era de descobertas e explorações que se seguiram. Durante esse tempo, uma grande quantidade de conhecimento foi adquirida sobre a vida que existe nos oceanos do mundo. Muitas viagens contribuíram significativamente para este conjunto de conhecimentos. Entre as mais significativas estão as viagens do HMS Beagle, onde Charles Darwin apresentou suas teorias da evolução e sobre a formação dos recifes de coral. Outra expedição importante foi realizada pelo HMS Challenger, onde foram feitas descobertas de uma diversidade inesperadamente alta de espécies entre a fauna, estimulando muitas teorizações de ecologistas populacionais sobre como tais variedades de vida poderiam ser mantidas no que se pensava ser um ambiente tão hostil. Esta era foi importante para a história da biologia marinha, mas os naturalistas ainda eram limitados em seus estudos porque careciam de tecnologia que lhes permitisse examinar adequadamente as espécies que viviam nas partes profundas dos oceanos.

A criação de laboratórios marinhos foi importante porque permitiu aos biólogos marinhos realizar pesquisas e processar seus espécimes provenientes de expedições. O mais antigo laboratório marinho do mundo, Station biologique de Roscoff, foi estabelecido em Concarneau, França, fundado pelo College of France em 1859. Nos Estados Unidos, o Scripps Institution of Oceanography remonta a 1903, enquanto o proeminente Woods Hole Oceanographic Institute foi fundada em 1930. O desenvolvimento de tecnologias como som de navegação, equipamentos de mergulho, submersíveis e veículos operados remotamente permitiram aos biólogos marinhos descobrir e explorar a vida em oceanos profundos que antes se pensava não existir.

Outras referências

• Morrissey J e Sumich J (2011) Introdução à Biologia da Vida Marinha Jones & Bartlett Publishers. ISBN 9780763781606.
• Mladenov, Philip V., Marine Biologia: A Very Short Introduction, 2nd edn (Oxford, 2020; online edn, Very Short Introductions online, Feb. 2020), http://dx.doi.org/10.1093/actrade/9780198841715.001.0001, acessado 21 Jun. 2020.