Biología Marina

Especies de biología marina (vida marina) que viven en hábitats marinos (hábitats marinos y abiertos). Reloj a la izquierda: Piscina de marea en Santa Cruz, Estados Unidos; Escuela de Baracuda en Pom Pom Island, Malasia; submarino de investigación para investigación marina; mejillón de ventilador en un prado marino mediterráneo.

Biología marina es el estudio científico de la biología de la vida marina, los organismos del 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 medio ambiente y no 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 aún quedan muchas especies oceánicas por descubrir. El océano es un mundo tridimensional complejo que cubre aproximadamente el 71% de la superficie de la Tierra. Los hábitats estudiados en biología marina incluyen todo, desde las diminutas capas de agua superficial en las que los organismos y los elementos abióticos pueden quedar atrapados en 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. el océano. Los hábitats específicos incluyen estuarios, arrecifes de coral, bosques de algas marinas, praderas de pastos marinos, los alrededores de montañas submarinas y fumarolas termales, pozas de marea, fondos fangosos, arenosos y rocosos, y la zona de mar abierto (pelágico), donde los objetos sólidos son raros y la superficie del el agua es el único límite visible. Los organismos estudiados van desde fitoplancton y zooplancton microscópicos hasta enormes cetáceos (ballenas) de 25 a 32 metros (82 a 105 pies) de largo. La ecología marina es el estudio de cómo los organismos marinos interactúan entre sí y con el medio ambiente.

La vida marina es un gran recurso que proporciona alimentos, medicinas y materias primas, además de ayudar a apoyar la recreación y el turismo en todo el mundo. En un nivel fundamental, la vida marina ayuda a determinar la naturaleza misma de nuestro planeta. Los organismos marinos contribuyen significativamente al ciclo del oxígeno y están involucrados en la regulación del clima de la Tierra. Las costas están en parte formadas y protegidas por la vida marina, y algunos organismos marinos incluso ayudan a crear nuevas tierras.

Muchas especies son económicamente importantes para los humanos, incluidos los peces y los mariscos. También se está comprendiendo que el bienestar de los organismos marinos y otros organismos están vinculados de manera fundamental. El cuerpo humano de conocimientos sobre la relación entre la vida en el mar y los ciclos importantes está creciendo rápidamente, con nuevos descubrimientos que se realizan casi todos los días. 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 debajo de la superficie del océano aún permanecen sin explorar.

Oceanografía biológica

Biología marina estudia especies que viven en hábitats marinos. La mayor parte de la superficie de la Tierra está cubierta por el océano, que es el hogar de la vida marina. Los océanos tienen un promedio de casi cuatro kilómetros de profundidad y están rodeados de costas que recorren unos 360.000 kilómetros.

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 es el estudio de 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; observando cómo se ven afectados por su entorno y cómo eso afecta a las criaturas marinas más grandes y su ecosistema. La oceanografía biológica es similar a la biología marina, pero estudia la vida marina desde una perspectiva diferente. La oceanografía biológica adopta un enfoque de abajo hacia arriba en términos de la red alimentaria, mientras que la biología marina estudia el océano desde una perspectiva de arriba hacia abajo. La oceanografía biológica se centra principalmente en el ecosistema del océano con énfasis en el plancton: su diversidad (morfología, fuentes nutricionales, motilidad y metabolismo); su productividad y cómo eso juega un papel en el ciclo global del carbono; y su distribución (depredación y ciclo de vida). La oceanografía biológica también investiga el papel de los microbios en las redes alimenticias y cómo los humanos impactan los ecosistemas en los océanos.

Hábitats marinos

Los hábitats marinos se pueden dividir en costeros y de mar abierto. Los hábitats costeros se encuentran en el área 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 hábitats costeros, aunque el área de la plataforma ocupa solo el siete por ciento del área total del océano. Los hábitats de mar abierto se encuentran en las profundidades del océano 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 del océano y afectados por las corrientes oceánicas, mientras que los hábitats demersales se encuentran cerca o en el fondo. Los hábitats marinos pueden ser modificados por sus habitantes. Algunos organismos marinos, como los corales, las algas marinas y los pastos marinos, son ingenieros de ecosistemas que modifican el entorno marino hasta el punto de crear un hábitat adicional para otros organismos.

Intermareal y cerca de la costa

Piscinas mareadas con estrellas del mar y anémona del mar

Las zonas intermareales, las áreas que están cerca de la costa, están constantemente expuestas y cubiertas por las mareas del océano. Una gran variedad de vida se puede encontrar dentro de esta zona. Los hábitats costeros se extienden desde las zonas intermareales superiores hasta el área donde la vegetación terrestre toma protagonismo. Puede estar bajo el agua desde todos los días hasta con muy poca frecuencia. Muchas especies aquí son carroñeros, viviendo de la vida marina que se lava en la orilla. Muchos animales terrestres también utilizan mucho la costa y los hábitats intermareales. Un subgrupo de organismos en este hábitat perfora y muele la roca expuesta a través del proceso de bioerosión.

Estuarios

Los estudios tienen corrientes de agua marina y agua dulce.

Los estuarios también están cerca de la costa y son influenciados por las mareas. Un estuario es un cuerpo de agua costero parcialmente cerrado con uno o más ríos o arroyos que desembocan en él y con una conexión libre con el mar abierto. 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 las influencias marinas, como las mareas, las olas y la afluencia de agua salada, como a las influencias fluviales, como los flujos de agua dulce y sedimentos. Los flujos cambiantes de agua de mar y 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.

Arrecifes

Los arrecifes de coral forman ecosistemas marinos complejos con tremenda biodiversidad.

Los arrecifes comprenden algunos de los hábitats más densos y diversos del mundo. Los tipos de arrecifes más conocidos son los arrecifes de coral tropicales que existen en la mayoría de las aguas tropicales; sin embargo, los arrecifes también pueden existir en agua fría. Los arrecifes están formados por corales y otros animales que depositan calcio, generalmente sobre un afloramiento rocoso en el fondo del océano. Los arrecifes también pueden crecer en otras superficies, lo que ha hecho posible la creación de arrecifes artificiales. Los arrecifes de coral también sustentan una gran comunidad de vida, incluidos los propios corales, sus zooxantelas simbióticas, los 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 El Niño. En 1998, los arrecifes de coral experimentaron los eventos de blanqueamiento masivo más severos registrados, cuando murieron grandes extensiones de arrecifes en todo el mundo porque las temperaturas de la superficie del mar aumentaron muy por encima de lo normal. Algunos arrecifes se están recuperando, pero los científicos dicen que entre el 50 % y el 70 % de los arrecifes de coral del mundo ahora están en peligro y predicen que el calentamiento global podría exacerbar esta tendencia.

Algunos animales oceánicos representativos (no atraídos a escala) dentro de sus hábitats ecológicos de profundidad aproximada. Existen microorganismos marinos en las superficies y dentro de los tejidos y órganos de la diversa vida que habita el océano, a través de todos los hábitats oceánicos.

Mar abierto

El océano abierto es la zona de mar profundo más allá de las plataformas continentales.

El océano abierto es relativamente improductivo debido a la falta de nutrientes, sin embargo, debido a que es tan vasto, en total produce la mayor productividad primaria. El océano abierto está separado en diferentes zonas, y cada una de las diferentes zonas tiene diferentes ecologías. 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 fóticas y afóticas. Gran parte de la energía de la zona afótica proviene del océano abierto en forma de detritus.

Mar profundo y trincheras

Una chimaera profunda. Su hocico está cubierto con pequeños poros capaces de detectar animales por perturbaciones en 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 vistos por la tripulación estadounidense del batiscafo Trieste cuando se sumergió hasta el fondo en 1960. En general, se considera que las profundidades marinas comienzan en la zona afótica, el punto donde la luz del sol pierde su poder de transferencia a través del agua. Muchas formas de vida que viven a estas profundidades tienen la capacidad de crear su propia luz conocida como bioluminiscencia. La vida marina también florece alrededor de los montes submarinos que se elevan desde las profundidades, donde los peces y otras formas de vida marina se congregan para desovar y alimentarse. Los respiraderos hidrotermales a lo largo de los centros de expansión de la dorsal oceánica actúan como oasis, al igual que sus opuestos, filtraciones frías. Dichos lugares albergan biomas únicos y se han descubierto muchos microbios nuevos y otras formas de vida en estos lugares.

Vida marina

Copepod

Estrella de la Corona de las Torres

Salmón maduro con enfermedad fúngica

Tortuga verde

Albatross flotando sobre el océano buscando presa

nutrias marinas

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 medio ambiente en lugar de la taxonomía. Por este motivo la biología marina engloba no solo a los organismos que viven únicamente en un medio marino, sino también a otros organismos cuya vida gira en torno al mar.

Vida microscópica

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

La vida microscópica bajo el mar es increíblemente diversa y aún no se comprende bien. Por ejemplo, el papel de los virus en los ecosistemas marinos apenas se explora incluso a principios del siglo XXI.

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

El zooplancton tiende a ser un poco más grande y no todos son microscópicos. Muchos protozoos son zooplancton, incluidos 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 que sean lo suficientemente grandes como para tomar sus formas familiares. Dos ejemplos son las larvas de peces y las estrellas de mar (también llamadas estrellas de mar).

Plantas y algas

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

La vida de algas está muy extendida y es muy diversa bajo el océano. Las algas fotosintéticas microscópicas aportan una mayor proporción de la producción fotosintética del mundo que todos los bosques terrestres combinados. La mayor parte del nicho ocupado por las subplantas en la tierra está ocupado por algas macroscópicas en el océano, como Sargassum y algas marinas, que se conocen comúnmente como algas marinas que crean bosques de algas marinas.

Las plantas que sobreviven en el mar a menudo se encuentran en aguas poco profundas, como las hierbas marinas (ejemplos de las cuales son la hierba marina, Zostera, y la hierba tortuga, Thalassia). Estas plantas se han adaptado a la alta salinidad del ambiente oceánico. La zona intermareal también es un buen lugar para encontrar vida vegetal en el mar, donde pueden crecer manglares, pasto cord o pasto de playa.

Invertebrados

Al igual que en la tierra, los invertebrados constituyen una gran parte de toda la vida en el mar. La vida marina invertebrada incluye Cnidaria como medusas y anémonas de mar; Ctenófora; gusanos de mar que incluyen los filos Platyhelminthes, Nemertea, Annelida, Sipuncula, Echiura, Chaetognatha y Phoronida; Mollusca incluyendo mariscos, calamares, pulpos; Arthropoda incluyendo Chelicerata y Crustacea; porifera; briozoos; Equinodermos incluyendo estrellas de mar; y Urochordata incluyendo chorros de mar o tunicados. Los invertebrados no tienen columna vertebral. Hay más de un millón de especies.

Hongos

Se conocen más de 10.000 especies de hongos de ambientes marinos. Estos son parásitos de algas o animales marinos, o son saprobios de algas, corales, quistes de protozoos, pastos marinos, madera y otros sustratos, y también se pueden encontrar en la espuma marina. Las esporas de muchas especies tienen apéndices especiales que facilitan la unión al sustrato. Los hongos marinos producen una gama muy diversa de metabolitos secundarios inusuales.

Vertebrados

Pescado

Para 2016 se habían descrito 33 400 especies de peces, incluidos peces óseos y cartilaginosos, más que todos los demás vertebrados combinados. Alrededor del 60% de las especies de peces viven en agua salada.

Reptiles

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

Pájaros

A las aves adaptadas a vivir en el ambiente marino se les suele llamar aves marinas. Los ejemplos incluyen albatros, pingüinos, alcatraces y alcas. Aunque pasan la mayor parte de su vida en el océano, especies como las gaviotas a menudo se pueden encontrar miles de kilómetros tierra adentro.

Mamíferos

Hay cinco tipos principales de mamíferos marinos, a saber, los cetáceos (ballenas dentadas y ballenas barbadas); sirenios como los manatíes; pinnípedos, incluidas las focas y las morsas; nutrias de mar; y el oso polar. Todos respiran aire, y aunque algunos, como el cachalote, pueden sumergirse durante períodos prolongados, todos deben regresar a la superficie para respirar.

Subcampos

El ecosistema marino es grande y, por lo tanto, hay muchos subcampos de la biología marina. La mayoría involucra el estudio de especializaciones de grupos de animales particulares, como sicología, zoología de invertebrados e ictiología. Otros subcampos estudian los efectos físicos de la inmersión continua en el agua de mar y el océano en general, la adaptación a un ambiente salado y los efectos de cambiar varias propiedades oceánicas en la vida marina. Un subcampo de la biología marina estudia las relaciones entre los océanos y la vida marina, y el calentamiento global y los problemas ambientales (como el desplazamiento del dióxido de carbono). La biotecnología marina reciente se ha centrado en gran medida en biomoléculas marinas, especialmente proteínas, que pueden tener usos en medicina o ingeniería. Los ambientes marinos son el hogar de muchos materiales biológicos exóticos que pueden inspirar materiales biomiméticos.

Campos relacionados

La biología marina es una rama de la biología. Está estrechamente relacionado con la oceanografía, especialmente con la oceanografía biológica, y puede considerarse como un subcampo de las ciencias marinas. También abarca muchas ideas de la ecología. La ciencia pesquera y la conservación marina pueden considerarse ramificaciones parciales de la biología marina (así como de los estudios ambientales). La Química Marina, la Oceanografía Física y las Ciencias Atmosféricas están íntimamente relacionadas con este campo.

Factores de distribución

Un tema de investigación activo en biología marina es descubrir y mapear los ciclos de vida de varias especies y dónde pasan su tiempo. Las tecnologías que ayudan en este descubrimiento incluyen etiquetas de archivo de satélite 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 las formas de vida oceánica, incluido su crecimiento, distribución y bienestar. Esto se ha vuelto técnicamente factible recientemente con los avances en GPS y los dispositivos visuales submarinos más nuevos.

La mayoría de la vida marina se reproduce en lugares específicos, anida o no en otros, pasa tiempo como juvenil en otros y en la madurez en otros. Los científicos saben poco acerca de dónde pasan muchas especies las diferentes partes de sus ciclos de vida, especialmente en los años de infancia y juventud. Por ejemplo, todavía se desconoce en gran medida adónde viajan las tortugas marinas juveniles y algunos tiburones de un año. Los avances recientes en los dispositivos de rastreo submarino están iluminando lo que sabemos sobre los organismos marinos que viven en las grandes profundidades del océano. La información que brindan las etiquetas de archivo satelitales emergentes ayuda en ciertas épocas del año en los cierres de pesca y el desarrollo de un área marina protegida. Estos datos son importantes tanto para los científicos como para los pescadores porque están descubriendo que al restringir la pesca comercial en un área pequeña pueden tener un gran impacto en el mantenimiento de una población saludable de peces en un área mucho más grande.

Historia

Aristóteles registró que el embrión de un pez perro estaba unido por un cordón a una especie de placenta (el saco de la yema).

El estudio de la biología marina se remonta a Aristóteles (384–322 a. C.), quien hizo muchas observaciones de la vida en el mar alrededor de Lesbos, sentando las bases para muchos descubrimientos futuros. En 1768, Samuel Gottlieb Gmelin (1744-1774) publicó la Historia Fucorum, el primer trabajo dedicado a las algas marinas y el primer libro de biología marina en utilizar la nueva nomenclatura binomial de Linneo. Incluía elaboradas ilustraciones de algas y algas marinas en hojas plegadas. El naturalista británico Edward Forbes (1815–1854) es generalmente considerado como el fundador de la ciencia de la biología marina. El ritmo de los estudios oceanográficos y de biología marina se aceleró rápidamente durante el transcurso del siglo XIX.

HMS Challenger durante su expedición pionera de 1872 a 76

Las observaciones realizadas en los primeros estudios de biología marina alimentaron la era de descubrimientos y exploraciones que siguió. Durante este tiempo, se obtuvo una gran cantidad de conocimiento sobre la vida que existe en los océanos del mundo. Muchos viajes contribuyeron significativamente a este conjunto de conocimientos. Entre los más significativos se encuentran los viajes del HMS Beagle donde Charles Darwin ideó sus teorías sobre la evolución y sobre la formación de los arrecifes de coral. Otra expedición importante fue realizada por el HMS Challenger, donde se hicieron hallazgos de una diversidad de especies inesperadamente alta entre la fauna, lo que estimuló muchas teorías de los ecólogos de poblaciones sobre cómo se podrían mantener tales variedades de vida en lo que se pensaba que era un entorno tan hostil. Esta era fue importante para la historia de la biología marina, pero los naturalistas todavía estaban limitados en sus estudios porque carecían de tecnología que les permitiera examinar adecuadamente las especies que vivían en las profundidades de los océanos.

La creación de laboratorios marinos fue importante porque permitió a los biólogos marinos realizar investigaciones y procesar los especímenes de sus expediciones. El laboratorio marino más antiguo del mundo, Station biologique de Roscoff, se estableció en Concarneau, Francia, fundado por el Colegio de Francia en 1859. En los Estados Unidos, la Institución Scripps de Oceanografía se remonta a 1903, mientras que el destacado Instituto Oceanográfico Woods Hole fue fundada en 1930. El desarrollo de tecnología como el rango de navegación de sonido, el equipo de buceo, los sumergibles y los vehículos operados por control remoto permitieron a los biólogos marinos descubrir y explorar la vida en los océanos profundos que alguna vez se pensó que no existía.

Más referencias

• Morrissey J y Sumich J (2011) Introducción a la biología de la vida marina Jones & Bartlett Publishers. ISBN 9780763781606.
• Mladenov, Philip V., Marine Biología: Una introducción muy corta, 2a edición (Oxford, 2020; edn en línea, muy breves presentaciones en línea, feb. 2020), http://dx.doi.org/10.1093/actrade/9780198841715.001.0001, con acceso a 21 jun. 2020.