Hotspot Ecosystem Research and Man's Impact On European Seas ( HERMIONE ) es un proyecto multidisciplinario internacional, iniciado en abril de 2009, que estudia los ecosistemas de aguas profundas . [1] [2] Los científicos de HERMIONE estudian la distribución de los ecosistemas de aguas profundas , cómo funcionan y cómo se interconectan, parcialmente en el contexto de cómo estos ecosistemas se ven afectados por el cambio climático [3] y por los humanos a través de la sobrepesca , la extracción de recursos , las instalaciones en el fondo marino ( plataformas petrolíferas , etc.) y la contaminación . Los principales objetivos del proyecto son comprender cómo los humanos están afectando el medio ambiente de las aguas profundas y proporcionar a los responsables políticos información científica precisa, lo que permite estrategias de gestión eficaces para proteger los ecosistemas de aguas profundas . El proyecto HERMIONE está financiado por el Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea y es el sucesor del proyecto HERMES , que concluyó en marzo de 2009. [4]
El margen oceánico profundo de Europa, desde el Ártico hasta el Margen Ibérico, y a través del Mediterráneo hasta el Mar Negro , se extiende a lo largo de más de 15.000 km y alberga una gran variedad de hábitats y ecosistemas. Arrecifes de coral de aguas profundas , montañas submarinas pobladas por una multitud de organismos, vastos sistemas de cañones submarinos y fuentes hidrotermales son algunas de las características que contiene. [5] La visión tradicional del reino de las profundidades marinas como un lugar hostil y estéril fue desacreditada hace mucho tiempo, y los científicos ahora saben que gran parte de las profundidades marinas de Europa son ricas y diversas. [6]
Sin embargo, las profundidades marinas se ven cada vez más amenazadas por los seres humanos: la mayor parte de esta frontera oceánica profunda se encuentra dentro de la Zona Económica Exclusiva (ZEE) de Europa y tiene un potencial significativo para la explotación de recursos biológicos, energéticos y minerales. La investigación y la exploración durante las últimas dos décadas han mostrado signos claros de impactos antropogénicos directos e indirectos en las profundidades marinas, resultantes de actividades como la sobrepesca , [7] el vertido de basura y la contaminación . Esto genera preocupación porque los procesos y ecosistemas de las profundidades marinas no solo son importantes para la red de vida marina , sino que también contribuyen fundamentalmente al ciclo biogeoquímico global . [ cita requerida ]
Continuando con el conocimiento obtenido por el proyecto HERMES (CE FP6), que contribuyó significativamente a nuestra comprensión de los ecosistemas de aguas profundas, [8] el proyecto HERMIONE investiga los ecosistemas en sitios críticos en el margen oceánico profundo de Europa, con el objetivo de hacer avances importantes en el conocimiento de su distribución y funcionamiento, y su contribución a los bienes y servicios de los ecosistemas. [ aclaración necesaria ] HERMIONE pone especial énfasis en el impacto humano en las profundidades marinas y en la traducción de la información científica en políticas científicas para el uso sostenible de los recursos marinos. Para diseñar e implementar estrategias de gobernanza efectivas y planes de gestión para proteger nuestras profundidades marinas para el futuro, es importante comprender la extensión, la dinámica natural y la interconexión de los ecosistemas oceánicos, e integrar la investigación socioeconómica con las ciencias naturales. Para lograr esto, HERMIONE utiliza un enfoque altamente interdisciplinario e integrado, involucrando a expertos en biología , ecología , biodiversidad , oceanografía , geología , sedimentología , geofísica y biogeoquímica , que trabajarán junto con socioeconomistas y formuladores de políticas.
El proyecto HERMIONE se centra en los ecosistemas de aguas profundas que constituyen puntos calientes, como los cañones submarinos , las laderas abiertas y las cuencas profundas, los entornos quimiosintéticos , los arrecifes de coral de aguas profundas y los montes submarinos . Los ecosistemas de puntos calientes albergan una gran diversidad de especies, un gran número de individuos o ambos, y por lo tanto son importantes para mantener la biodiversidad y la abundancia en todo el margen. [9] La investigación de HERMIONE abarca desde la investigación de las dimensiones, la distribución, la interconexión y el funcionamiento de los ecosistemas hasta la comprensión de los posibles impactos del cambio climático y las perturbaciones antropogénicas. El objetivo final es proporcionar a las partes interesadas y a los responsables de las políticas el conocimiento científico necesario para apoyar la gobernanza de las aguas profundas, la gestión sostenible y la conservación de estos ecosistemas.
Para obtener los datos necesarios, los científicos de HERMIONE pasan más de 1000 días en el mar, utilizando más de 50 buques de investigación en toda Europa. Compartir buques y equipos entre los socios traerá beneficios a través del conocimiento, la experiencia y los datos compartidos, y también maximizará el esfuerzo de investigación, aumentando la eficiencia y la productividad. Se utilizará tecnología de vanguardia, con vehículos operados a distancia (ROV), uno de los equipos críticos que se utilizan para una amplia gama de maniobras delicadas y estudios de alta resolución, desde el muestreo de precisión de gas metano en filtraciones frías hasta el mapeo microbatimétrico para examinar la estructura del fondo marino. Se desplegarán grandes conjuntos de amarres instrumentados , compartidos por diferentes instituciones asociadas, en áreas experimentales comunes, lo que permitirá a HERMIONE desarrollar estrategias experimentales más allá de cualquier capacidad nacional.
Los sitios de estudio HERMIONE se seleccionaron sobre la base de lo siguiente:
Los sitios HMMV, PAP, MAR y del Mediterráneo central se vinculan a los sitios de monitoreo a largo plazo de ESONET y proporcionarán valiosa información de fondo.
Los arrecifes de coral de aguas profundas se encuentran a lo largo de los márgenes del Atlántico nororiental y del Mediterráneo central, y son importantes puntos calientes de biodiversidad . [10] [11] El reciente proyecto HERMES enumera más de 2000 especies asociadas con arrecifes de coral de aguas frías en todo el mundo. [12] Además de los florecientes corales vivos, las estructuras de coral muerto y los escombros que se encuentran con frecuencia cerca atraen a una gran variedad de fauna, desde lo microscópico hasta lo mega, [13] y pueden ser fundamentales en la reposición del ecosistema de coral. Los arrecifes de coral proporcionan un hábitat para los peces, [14] un refugio de los depredadores, una rica fuente de alimento, un vivero para los peces jóvenes y también son fuentes potenciales de una amplia gama de medicamentos para tratar enfermedades que van desde el cáncer hasta las enfermedades cardiovasculares.
Existen varias áreas conocidas como puntos calientes de coral en el margen oceánico profundo de Europa, incluyendo los márgenes escandinavo, Rockall-Porcupine y Mediterráneo central, y quedan muchas preguntas sobre ellas, como cómo cada uno de los sitios está conectado entre sí, [15] cómo surgieron, qué impulsa la distribución de los arrecifes, [16] [17] cómo se dispersan y se asientan las larvas, cómo se reproducen los corales y las especies asociadas , encontrando sus umbrales fisiológicos, cómo les irá con el aumento del calentamiento del océano , [18] [19] y si el calentamiento del océano induce una expansión de los arrecifes de coral más al norte en el Océano Ártico. La nueva investigación también se basará en trabajos previos para definir el entorno físico alrededor de los arrecifes de coral de agua fría, como los regímenes hidrodinámicos y sedimentarios, lo que ayudará a comprender las respuestas biológicas. [20] [21]
Los científicos de HERMIONE utilizan tecnología de vanguardia para intentar responder a estas preguntas. [2] Se realizarán mapas de alta resolución del fondo marino para determinar la ubicación y distribución de los corales de aguas frías, y se realizarán observaciones fotográficas para evaluar los cambios en el estado de los arrecifes conocidos a lo largo del tiempo, como su respuesta a la variación climática o su recuperación de la destrucción por parte de los barcos pesqueros de arrastre. Para evaluar la biodiversidad y su relación con factores ambientales como el cambio climático, se utilizarán códigos de barras de ADN y otras técnicas moleculares.
Los cañones submarinos son valles profundos y escarpados que se forman en los márgenes continentales. Se extienden desde la plataforma hasta las profundidades marinas y diseccionan gran parte del margen europeo. Son uno de los paisajes marinos más complejos conocidos por los humanos; su topografía accidentada y sus desafiantes condiciones ambientales significan que también son uno de los menos explorados. Los avances tecnológicos de las últimas dos décadas han permitido a los científicos descubrir algunos de los misterios de los cañones, cuyo tamaño a menudo rivaliza con el Gran Cañón , [22] EE. UU.
Uno de los descubrimientos más importantes es que los cañones son fuentes y sumideros importantes de sedimentos y materia orgánica en los márgenes continentales. [23] [24] Actúan como vías rápidas para los sedimentos y la materia orgánica desde la plataforma hasta las profundidades marinas, [25] y pueden actuar como depósitos temporales de sedimentos y almacenamiento de carbono. Se ha descubierto que el flujo de partículas a través de los cañones es entre dos y cuatro veces mayor que en la pendiente abierta, [25] aunque se cree que la transferencia de partículas a través de los cañones está en gran medida "impulsada por eventos", [26] [27] [28] lo que introduce un aspecto altamente variable en las condiciones de los cañones. Determinar qué impulsa el transporte y la deposición de sedimentos dentro de los cañones es uno de los principales desafíos para HERMIONE.
La capacidad de los cañones para concentrar materia orgánica puede promover una gran abundancia y diversidad de fauna. Sin embargo, la variabilidad de las condiciones ambientales y la topografía es muy alta, tanto dentro como entre cañones, y esto se refleja en la variabilidad de la estructura y dinámica de las comunidades biológicas. [29] Nuestra comprensión de los procesos biológicos en los cañones ha mejorado mucho con el uso de sumergibles y ROV, pero esta investigación también ha revelado que las relaciones entre la fauna y los cañones son más complejas de lo que se pensaba anteriormente. [30] [31] La diversidad de los cañones submarinos y su fauna significa que es difícil hacer generalizaciones que se puedan utilizar para crear políticas para la gestión de los ecosistemas de los cañones. Es importante que se comprenda mejor el papel de los cañones en el mantenimiento de la biodiversidad y cómo los posibles impactos antropogénicos pueden afectarla, [32] [33] . HERMIONE abordará este desafío examinando los ecosistemas de cañones de diferentes provincias biogeoquímicas y entornos topográficos, a la luz de las complejas interacciones entre el hábitat (topografía, masas de agua, corrientes), la transferencia de masa y energía y las comunidades biológicas.
Las laderas abiertas y las cuencas profundas constituyen más del 90% del fondo oceánico y el 65% de la superficie de la Tierra, y muchos de los bienes y servicios que proporcionan las profundidades marinas (por ejemplo, petróleo, gas, regulación climática y alimentos) son producidos y almacenados por ellas. Están estrechamente relacionadas con los procesos biogeoquímicos y ecológicos globales, y por lo tanto son esenciales para el funcionamiento de nuestra biosfera y el bienestar humano.
Las recientes investigaciones del proyecto HERMES (EC-FP6) han reunido una gran cantidad de información sobre la biodiversidad local a gran escala, en diferentes latitudes y en diferentes ecosistemas de puntos críticos, pero la investigación también ha puesto de relieve el alto grado de complejidad de los hábitats de aguas profundas. Esta información es fundamental para comprender los factores que controlan la biodiversidad a escalas mucho mayores, desde cientos hasta miles de kilómetros. HERMIONE realizará más estudios sobre el mosaico de hábitats que se encuentran en las pendientes y cuencas de aguas profundas, e investigará las relaciones dentro de estos hábitats y entre ellos, su biodiversidad y ecología, y su interconexión con otros ecosistemas de puntos críticos.
La investigación de los impactos de las actividades antropogénicas y del cambio climático en las profundidades marinas es un tema que se repite en todas las investigaciones de HERMIONE. Para las comunidades biológicas de las laderas abiertas y de las cuencas profundas, el calentamiento del fondo marino a causa del cambio climático es una amenaza importante. Hasta el 85% de los depósitos de metano a lo largo del margen continental podrían desestabilizarse, lo que no solo liberaría a la atmósfera gas metano que calienta el clima, sino que también tendría consecuencias desconocidas y potencialmente devastadoras para las comunidades bentónicas. El papel de la variación climática en el bentos de las profundidades marinas no se comprende bien, aunque se han observado cambios a gran escala en la estructura de las comunidades del fondo marino durante las últimas dos décadas. El uso de observatorios de aguas profundas a largo plazo, por ejemplo, el observatorio de aguas profundas de Hausgarten en el Ártico y el análisis de series temporales del margen catalán y el sur del mar Adriático, ayudarán a los científicos de HERMIONE a examinar los cambios recientes en las comunidades bentónicas y a estudiar la variabilidad decenal en los procesos físicos, como los eventos de cascada de aguas de plataforma densa en los cañones submarinos. [28]
HERMIONE tiene como objetivo proporcionar estimaciones cuantitativas de las posibles consecuencias de la pérdida de biodiversidad en el funcionamiento de los ecosistemas, examinar cómo el bentos de aguas profundas se adapta a los cambios a gran escala y, por primera vez, crear modelos conceptuales que integren la biodiversidad de aguas profundas y análisis cuantitativos del funcionamiento y los procesos de los ecosistemas.
Los montes submarinos son montañas submarinas que se elevan desde las profundidades del océano y cuyas cimas a veces se encuentran a tan solo unos cientos de metros por debajo de la superficie del mar. Para ser clasificados como montes submarinos, la cima debe estar 1000 m por encima del fondo marino circundante [34] y, según esta definición, se estima que existen entre 1000 y 2800 montes submarinos en el océano Atlántico y alrededor de 60 en el mar Mediterráneo [35] .
Los montes submarinos mejoran el flujo de agua a través de mareas localizadas, remolinos y surgencias, y estos procesos físicos pueden mejorar la producción primaria. [36] Por lo tanto, los montes submarinos pueden considerarse como puntos calientes de vida marina; la fauna se beneficia de la hidrodinámica mejorada y el suministro de fitoplancton, y prospera en las laderas y cumbres. Los animales que se alimentan por suspensión, como los abanicos de mar gorgonias y los corales de agua fría como Lophelia pertusa, a menudo dominan las ricas comunidades bentónicas (que habitan en el fondo marino). [37] La mayor abundancia y diversidad de fauna no se limita a las especies bentónicas, ya que se sabe que los peces se agrupan sobre los montes submarinos. [38] Desafortunadamente, este conocimiento ha llevado a una creciente explotación comercial de los peces de los montes submarinos por parte de la industria pesquera, y varias poblaciones de peces de los montes submarinos ya se han agotado. Parte de la investigación de HERMIONE evaluará las amenazas y los impactos de las actividades humanas en los montes submarinos, incluida la comparación de datos de montes submarinos en diferentes etapas de explotación pesquera para comprender más sobre los impactos de las actividades pesqueras, tanto en las especies objetivo como en las no objetivo, y sus hábitats.
A pesar de que cada vez conocemos más sobre los montes submarinos, todavía se sabe muy poco sobre las relaciones entre el funcionamiento de sus ecosistemas y la biodiversidad, así como sobre la de las zonas circundantes. Esta información es fundamental para mejorar nuestra comprensión de la conectividad entre los puntos calientes de los montes submarinos y las zonas adyacentes, y la investigación de HERMIONE tendrá como objetivo descubrir si los montes submarinos actúan como centros de especiación (la evolución de nuevas especies) o si desempeñan un papel de "trampolines" que permiten a la fauna colonizar y dispersarse por los océanos.
Los ambientes quimiosintéticos , como los respiraderos calientes, las filtraciones frías, los volcanes de lodo y las piscinas de salmuera sulfúrica, muestran la biomasa y productividad más altas de todos los ecosistemas de aguas profundas. Las sustancias químicas que se encuentran en los fluidos, gases y lodo que escapan de estos sistemas proporcionan una fuente de energía para las bacterias y arqueas quimiosintéticas , que son los principales productores en estos sistemas. Una enorme variedad de fauna se beneficia de la asociación con microbios quimiosintéticos, lo que sustenta grandes comunidades que pueden existir independientemente de la luz solar. Algunos de estos entornos, como las filtraciones de metano (frías), pueden sustentar hasta 50.000 veces más biomasa que las comunidades que dependen únicamente de la producción fotosintética. [39] Debido a los gradientes extremos y la diversidad de factores físicos y químicos, los respiraderos hidrotermales también siguen siendo ecosistemas increíblemente fascinantes. Los investigadores de HERMIONE pretenden ilustrar el estrecho acoplamiento entre los procesos de la geosfera y la biosfera, así como su inmensa heterogeneidad e interconectividad, observando y comparando la variación espacial y temporal de los entornos quimiosintéticos en los mares europeos.
El ciclo del metano y la formación de carbonato por microorganismos en ambientes quimiosintéticos tienen implicaciones para el control de los gases de efecto invernadero . [40] [41] El metano puede quedar atrapado y almacenado bajo el lecho marino como un hidrato de gas y, en diferentes condiciones, puede controlarse mediante el consumo microbiano o puede escapar al agua de mar circundante y, en última instancia, a la atmósfera. Nuestra comprensión de los controles biológicos de la filtración de metano y los mecanismos de retroalimentación para el calentamiento global es limitada. La distribución y la estructura de las comunidades de filtraciones frías pueden actuar como un indicador de cambios en los flujos de metano en las profundidades marinas, por ejemplo, por el calentamiento del fondo marino. [42] Utilizando datos de ecosonda multihaz y datos sísmicos 3D con estudios in situ en sitios de filtraciones, e investigando las historias de vida de la fauna en dichos ecosistemas, los científicos de HERMIONE pretenden comprender más sobre su interconectividad y resiliencia, y las implicaciones para el cambio climático.
La gran variedad de fauna presente en los ambientes quimiosintéticos es un verdadero desafío para los científicos. Sólo se ha identificado una pequeña fracción de microorganismos en respiraderos y filtraciones, y todavía queda una enorme cantidad por descubrir. Su identificación, su asociación con la fauna y la relación entre su diversidad, función y hábitat son áreas vitales de investigación ya que las comunidades biológicas actúan como filtros importantes, controlando hasta el 100% de las emisiones de respiraderos y filtraciones. [42] Mediante el uso de códigos de barras de ADN y análisis del genoma además de los métodos tradicionales de identificación y experimentación, los científicos de HERMIONE estudiarán la relación entre la estructura de la comunidad y el funcionamiento del ecosistema en una variedad de respiraderos, filtraciones, charcas de salmuera y volcanes de lodo.
Con la creciente exploración de los océanos en las dos últimas décadas, nos hemos dado cuenta de que los seres humanos han tenido un impacto extenso en los océanos del mundo, no sólo cerca de nuestras costas, sino también en las profundidades marinas. Desde prácticas pesqueras destructivas y explotación de recursos minerales hasta contaminación y basura, se pueden encontrar pruebas del impacto humano en prácticamente todos los ecosistemas de aguas profundas. [43] [44] En respuesta, la comunidad internacional ha establecido una serie de objetivos ambiciosos destinados a proteger el medio marino y sus recursos para las generaciones futuras. Tres de estas iniciativas, decididas por los líderes mundiales durante la Cumbre Mundial sobre el Desarrollo Sostenible de 2002 (Johannesburgo), son lograr una reducción significativa en la pérdida de biodiversidad para 2010, introducir un enfoque ecosistémico para la evaluación y gestión de los recursos marinos para 2010, y designar una red de áreas marinas protegidas para 2012. Un requisito crucial para implementar estas iniciativas es la disponibilidad de datos y conocimientos científicos de alta calidad, así como interfaces científicas y políticas efectivas para asegurar la relevancia política de la investigación y permitir la rápida traducción de la información científica en políticas científicas.
HERMIONE tiene como objetivo proporcionar este conocimiento al llenar el vacío existente sobre los ecosistemas de aguas profundas amenazados y su estado actual con respecto a los impactos antropogénicos (por ejemplo, basura, contaminación química). Socioeconomistas y científicos naturales trabajan juntos en HERMIONE, investigando la socioeconomía de los impactos antropogénicos, cartografiando las actividades humanas que afectan a las aguas profundas, evaluando el potencial para valorar los bienes y servicios de los ecosistemas de aguas profundas, estudiando opciones de gobernanza y diseñando e implementando interfaces ciencia-política en tiempo real.
Los resultados de las ciencias naturales y sociales de HERMIONE proporcionarán a los responsables de las políticas nacionales, regionales (UE) y mundiales y a otras partes interesadas la información necesaria para establecer políticas que garanticen el uso sostenible de las profundidades oceánicas y la conservación de los ecosistemas de aguas profundas.