El giro del Pacífico Sur es parte del sistema terrestre de corrientes oceánicas giratorias, delimitado por el ecuador al norte, Australia al oeste, la corriente circumpolar antártica al sur y América del Sur al este. [1] El centro del Giro del Pacífico Sur es el polo oceánico de inaccesibilidad , el sitio de la Tierra más alejado de cualquier continente y región oceánica productiva y se considera el desierto oceánico más grande de la Tierra. [2] Con una superficie de 37 millones de kilómetros cuadrados, constituye aproximadamente el 10% de la superficie oceánica de la Tierra. [3] El giro , al igual que los otros cuatro giros de la Tierra, contiene un área con concentraciones elevadas de plásticos pelágicos , lodos químicos y otros desechos conocida como la mancha de basura del Pacífico Sur . [4]
Los vientos alisios de la Tierra y la fuerza de Coriolis hacen que las corrientes oceánicas en el Océano Pacífico Sur circulen en sentido antihorario. Las corrientes actúan para aislar el centro del giro del afloramiento de nutrientes y pocos nutrientes son transportados allí por el viento ( procesos eólicos ) porque hay relativamente poca tierra en el hemisferio sur para suministrar polvo a los vientos predominantes . Los bajos niveles de nutrientes en la región dan como resultado una productividad primaria extremadamente baja en la superficie del océano y, posteriormente, un flujo muy bajo de material orgánico que se deposita en el fondo del océano en forma de nieve marina . Los bajos niveles de deposición biogénica y eólica hacen que los sedimentos se acumulen muy lentamente en el fondo del océano. En el centro del giro del Pacífico Sur, la tasa de sedimentación es de 0,1 a 1 m (0,3 a 3,3 pies) por millón de años. El espesor del sedimento (desde los basaltos del sótano hasta el fondo marino) varía de 1 a 70 m, y los sedimentos más delgados se encuentran más cerca del centro del giro. El bajo flujo de partículas hacia el giro del Pacífico Sur hace que el agua sea el agua de mar más clara del mundo. [2]
Debajo del fondo marino, los sedimentos marinos y las aguas intersticiales circundantes contienen una biosfera submarina inusual . A pesar de que las cantidades de material orgánico enterrado son extremadamente bajas, los microbios viven en toda la columna de sedimentos. La abundancia celular promedio y las tasas netas de respiración son unos pocos órdenes de magnitud más bajas que en cualquier otra biosfera submarina estudiada previamente. [2]
La comunidad del fondo marino del Giro del Pacífico Sur también es inusual porque contiene oxígeno en toda la columna de sedimentos. En otras biosferas submarinas, la respiración microbiana descompondrá el material orgánico y consumirá todo el oxígeno cerca del fondo marino, dejando anóxicas las porciones más profundas de la columna de sedimento. Sin embargo, en el giro del Pacífico Sur, los bajos niveles de material orgánico, las bajas tasas de respiración y los sedimentos delgados permiten que el agua de los poros se oxigene en toda la columna de sedimentos. [5] En julio de 2020, biólogos marinos informaron que se encontraron microorganismos aeróbicos (principalmente), en " animación cuasi suspendida ", en sedimentos orgánicamente pobres , de hasta 101,5 millones de años, a 250 pies por debajo del fondo marino de la región y podrían ser las formas de vida más longevas jamás encontradas. [6] [7]
Se supone que los microbios bentónicos en sedimentos pobres en materia orgánica en regiones oceánicas oligotróficas, como el giro del Pacífico Sur, metabolizan el hidrógeno radiolítico (H 2 ) como fuente de energía primaria. [8] [2] [9]
Las regiones oceánicas dentro del Giro del Pacífico Sur (SPG) y otros giros subtropicales se caracterizan por una baja productividad primaria en la superficie del océano; es decir, son oligotróficos. El centro del SPG es la provincia oceánica más alejada de un continente y contiene el agua oceánica más clara de la Tierra [2] con ≥ 0,14 mg de clorofila por m 3 . [2] El carbono exportado a los sedimentos oceánicos profundos subyacentes a través de la bomba biológica es limitado en el SPG, lo que da como resultado tasas de sedimentación que son órdenes de magnitud más bajas que en las zonas productivas, por ejemplo, los márgenes continentales. [2]
Normalmente, la vida microbiana bentónica de las profundidades del océano utiliza el carbono orgánico exportado de las aguas superficiales. En regiones oligotróficas donde los sedimentos son pobres en material orgánico, la vida bentónica del subsuelo explota otras fuentes de energía primaria, como el hidrógeno molecular (H 2 ). [10] [8] [2] [9]
La desintegración radiactiva del uranio natural ( 238 U y 235 U ), el torio ( 232 Th) y el potasio ( 40 K ) en los sedimentos del fondo marino bombardean colectivamente el agua intersticial con radiación α , β y γ . La irradiación ioniza y rompe las moléculas de agua, produciendo eventualmente H2 . Los productos de esta reacción son electrones acuosos (e − aq ), radicales de hidrógeno (H·), protones (H + ) y radicales hidroxilo (OH·). [9] Los radicales son altamente reactivos, por lo tanto de vida corta, y se recombinan para producir peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) e hidrógeno molecular (H 2 ). [10]
La cantidad de producción de H2 radiolítico en los sedimentos del fondo marino depende de las cantidades de isótopos radiactivos presentes, la porosidad de los sedimentos y el tamaño de los granos. Estos criterios indican que ciertos tipos de sedimentos, como las arcillas abisales y los lodos silíceos, pueden tener una mayor producción de H2 radiolítico en comparación con otros estratos del fondo marino. [9] Además, la producción de H 2 radiolítico se ha medido en intrusiones de agua de mar en basaltos del subsuelo submarino. [10]
Los microbios más adecuados para utilizar H2 radiolítico son las bacterias knallgas, litoautótrofos , que obtienen energía oxidando el hidrógeno molecular mediante la reacción de knallgas : [11]
En la capa superficial de los núcleos de sedimentos de las regiones oligotróficas del SPG, el O 2 es el principal aceptor de electrones utilizado en el metabolismo microbiano. Las concentraciones de O 2 disminuyen ligeramente en los sedimentos superficiales (unos pocos decímetros iniciales) y no cambian en la profundidad. Mientras tanto, las concentraciones de nitrato aumentan ligeramente hacia abajo o permanecen constantes en la columna de sedimento en aproximadamente las mismas concentraciones que en las aguas profundas sobre el fondo marino. Los flujos negativos medidos de O 2 en la capa superficial demuestran que hay una abundancia relativamente baja de microbios aeróbicos que están oxidando la materia orgánica mínimamente depositada desde el océano. Los recuentos de células extremadamente bajos corroboran que los microbios existen en pequeñas cantidades en estos sedimentos superficiales. En contraste, los núcleos de sedimento fuera del SPG muestran una rápida eliminación de O 2 y nitrato a 1 metro debajo del fondo del mar (mbsf) y 2,5 mbsf, respectivamente. Esto es evidencia de una actividad microbiana mucho mayor, tanto aeróbica como anaeróbica. [9] [2]
La producción de H 2 radiolítico (donante de electrones) está estequiométricamente equilibrada con la producción de 0,5 O 2 (aceptor de electrones), por lo que no se espera un flujo mensurable de O 2 en el sustrato si coexisten la radiólisis del agua y las bacterias knallgas. [9] [2] Entonces, a pesar de la producción conocida de H 2 radiolítico , el hidrógeno molecular está por debajo del límite detectable en los núcleos SPG, lo que lleva a la hipótesis de que el H 2 es la fuente de energía primaria en los sedimentos del fondo marino con bajo contenido orgánico debajo del capa superficial. [9] [2] [8]
Las imágenes de datos satelitales muestran que algunas áreas en el giro son más verdes que el agua azul clara que lo rodea, lo que frecuentemente se interpreta como áreas con mayores concentraciones de fitoplancton vivo . Sin embargo, la suposición de que el agua del océano más verde siempre contiene más fitoplancton no siempre es cierta. Aunque el Giro del Pacífico Sur contiene estas manchas de agua verde, tiene muy poco crecimiento de organismos. En cambio, algunos estudios plantean la hipótesis de que estas manchas verdes son el resultado del desperdicio acumulado de vida marina. Las propiedades ópticas del Giro del Pacífico Sur permanecen en gran medida inexploradas. [13]
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