Ocean Networks Canada es una instalación líder a nivel mundial de investigación y observación oceánica, alojada y propiedad de la Universidad de Victoria , y administrada por la ONC Society, una organización sin fines de lucro. ONC opera observatorios incomparables en las profundidades oceánicas y las aguas costeras de las tres costas de Canadá (el Ártico, el Pacífico y el Atlántico), que recopilan datos biológicos, químicos, geológicos y físicos para impulsar soluciones para la ciencia, la industria y la sociedad. ONC opera los observatorios oceánicos cableados NEPTUNE y VENUS en el noreste del océano Pacífico y el mar de Salish . Además, Ocean Networks Canada opera observatorios comunitarios más pequeños en alta mar desde Cambridge Bay, Nunavut , [1] Campbell River, Kitamaat Village y Digby Island. Estos observatorios recopilan datos sobre aspectos físicos, químicos, biológicos y geológicos del océano durante largos períodos de tiempo. Al igual que con otros observatorios oceánicos como ESONET, Ocean Observatories Initiative , MACHO y DONET, los instrumentos científicos conectados a Ocean Networks Canada se operan de forma remota y brindan flujos continuos de datos disponibles de forma gratuita para investigadores y el público. [ cita requerida ] Cada día se recogen más de 200 gigabytes de datos. [2]
El Observatorio VENUS está situado en tres sitios principales en el mar de Salish , incluido Saanich Inlet (profundidad 100 m), el estrecho oriental y central de Georgia (profundidades 170-300 m) y el delta del río Fraser .
El observatorio NEPTUNE está situado frente a la costa oeste de la isla de Vancouver en Barkley Sound , a lo largo de la zona de subducción de Cascadia , en la llanura abisal de la cuenca de Cascadia y en el segmento Endeavour de la dorsal de Juan de Fuca . [3]
En total, el sistema incluye 3 observatorios, 5 estaciones costeras, más de 850 km de cables troncales en el fondo marino, 11 sitios instrumentados, 32 plataformas de instrumentos, 6 plataformas de instrumentos móviles, más de 400 instrumentos y más de 2000 sensores científicos desplegados. [4]
Los temas científicos de estudio que se posibilitan gracias a los datos de estos observatorios incluyen la oceanografía del Ártico, [5] la biodiversidad de aguas profundas, [6] la función del ecosistema marino, [7] la ciencia forense marina , [8] los hidratos de gas, [9] los respiraderos hidrotermales, [10] los mamíferos marinos, [11] los sedimentos [12] y la dinámica bentónica [13] y los estudios de tsunamis [14] .
Las instrumentaciones de Ocean Networks Canada están instaladas en los siguientes lugares del fondo marino:
Saanich Inlet, en el extremo sur de la isla de Vancouver, Canadá, es una cuenca naturalmente hipóxica. Un umbral poco profundo (70 m) en la desembocadura aísla la cuenca profunda (215 m) que experimenta anoxia estacional en aguas profundas como resultado de la alta productividad primaria y la posterior degradación de la materia orgánica sedimentada. [15] La red de Saanich Inlet consta de conjuntos cableados de instrumentos en Patricia Bay y un amarre autónomo en la entrada (umbral) de la entrada. Dos boyas de superficie cableadas están conectadas a la instalación de Patricia Bay, que respaldan una instalación de prueba de tecnología (Patricia Bay) y una estación de observación de la columna de agua completa (Coles Bay). Las instalaciones de Patricia Bay incluyen:
Una red con tres sitios en el fondo marino en las ubicaciones central, este y del delta del Fraser [16] del sur del estrecho de Georgia , y sistemas en la superficie en BC Ferries , Iona Causeway y la terminal Coal Port. Las instalaciones en el estrecho de Georgia incluyen:
El cañón Barkley se extiende desde el borde de la plataforma continental a 400 m por el talud continental hasta el eje del cañón a 985 m de profundidad del agua. Ubicado en el borde delantero de la zona de subducción de Cascadia , este sitio apoya el estudio del prisma de acreción, donde los sedimentos se acumulan a lo largo del talud continental a medida que se raspan de la placa tectónica en subducción o descenso. Este es también un lugar donde la presión, la temperatura, la saturación de gas y las condiciones biológicas y químicas locales son perfectas para que los hidratos de gas expuestos sean estables en el fondo marino. Los hidratos de gas tienen moléculas de gas, típicamente metano en entornos marinos, atrapadas dentro de "jaulas" de moléculas de agua. Esto les da una estructura cristalina que se asemeja al hielo y puede aparecer como montículos blancos a amarillos cubiertos por sedimentos en el fondo marino.
La región está influenciada por un importante sistema de corrientes oceánicas. Frente a la costa, la corriente de deriva del viento del oeste se divide para crear las corrientes de Alaska y California (el sistema de la corriente de California). La dirección y la fuerza de las corrientes regulan el régimen de afloramiento/descenso a lo largo de la costa, con un flujo hacia el ecuador en verano (corriente de California) y una inversión en invierno (corriente de Alaska). Además de estas dos corrientes, un gran cañón submarino actúa como conducto principal para la transferencia de sedimentos desde el talud continental hasta las profundidades marinas.
Los organismos que viven en las profundidades del cañón Barkley han evolucionado para poder sobrevivir en áreas con alta presión, falta de luz y baja disponibilidad de nutrientes/alimentos. Los instrumentos del cañón Barkley abarcan una diversidad de hábitats, cada uno de los cuales está asociado con su propia comunidad biológica especializada. La mayoría de las áreas dentro del cañón Barkley se caracterizan por un fondo marino blando y finamente sedimentado. Las observaciones en video sugieren que las densidades de animales son más altas en los sitios más superficiales en comparación con los sitios más profundos, aunque la mayoría de las especies están presentes en todos los sitios. Se han observado varios peces, incluidos peces sable, peces espinosos, peces roca, peces planos, tiburones, rayas, mixinos y anguilas. El área también es rica en invertebrados, incluidos moluscos (bivalvos, pulpos, caracoles), equinodermos (estrellas de mar, estrellas de mar, pepinos de mar y erizos) y artrópodos (cangrejos y camarones). Los cnidarios se ven tanto en el fondo marino (anémonas, plumas de mar y corales) como flotando en la columna de agua (medusas) junto con otros organismos como salpas, ctenóforos y tunicados. [17]
En los lugares donde se observan hidratos de gas en el fondo marino, hay esteras de bacterias quimiosintéticas que obtienen su energía del sulfuro de hidrógeno producido por la oxidación del metano por un segundo grupo de microbios que viven en las profundidades de los sedimentos. Otras bacterias quimiosintéticas oxidantes del sulfuro viven en simbiosis con las almejas que viven en estos montes de hidratos. Muchas de las especies observadas en otras partes de Barkley Canyon no dependen de este sistema, pero se las observa con frecuencia en la zona.
La cuenca de Cascadia es la parte de la placa de Juan de Fuca con mayor cantidad de sedimentos que se extiende desde la base del margen continental hacia el oeste, donde los sedimentos se adhieren al flanco de la dorsal de Juan de Fuca. La placa de Juan de Fuca es uno de los últimos restos de la placa de Farallón , la placa oceánica original del Pacífico oriental, que ha sido subducida casi en su totalidad debajo de América del Norte. La superficie plana de sedimentos constituye una llanura abisal, un entorno extremadamente vasto que cubre más del 50% de la superficie del planeta. Aparentemente inhóspita, con temperaturas inferiores a 2 °C, altas presiones y una ausencia total de luz, la cuenca de Cascadia es, sin embargo, el hogar de una variedad de organismos bien adaptados.
La nieve marina (la lluvia continua de detritos, en su mayoría orgánicos, que cae de las aguas superficiales) es lo que permite conocer poco sobre la compleja red alimentaria que conecta a los organismos de las profundidades. Debido a las duras condiciones ambientales, se ha observado una baja densidad de organismos. A pesar de ello, en la llanura abisal vive una comunidad bastante diversa. Los trabajos de instalación y mantenimiento han permitido observar varios de estos organismos. Los principales grupos de organismos observados incluyen peces (rayas y colas de rata), equinodermos (pepinos de mar, estrellas de mar, ofiuras y crinoideos), moluscos (pulpos y calamares), plumas de mar, cangrejos y langostas. Se observaron varios organismos pelágicos (que viven en la columna de agua), como calamares, medusas, ostrácodos, ctenóforos y salpas.
Unos pocos montes submarinos aislados que afloran a través de más de 200 m de sedimentos impermeables, son conductos que permiten el intercambio hidrológico entre el océano abierto y la corteza oceánica superior, el acuífero más grande del planeta. El sitio de la cuenca de Cascadia está ubicado en las proximidades de varios observatorios de pozos con kits de adaptación para la obviación de la circulación (CORK), que están diseñados para estudiar la hidrología, la geoquímica y la microbiología de la corteza oceánica superior. Los CORK también se están utilizando para investigar los cambios en la tensión regional de las placas que son causados por terremotos en los límites de las placas. Las mediciones de presión del fondo marino de los observatorios de pozos CORK constituyen el centro de un " tsunami -metro", una red de varios registradores de presión de fondo (BPR) de muestreo rápido y alta precisión, que permiten la determinación precisa de la amplitud, la dirección de propagación y la velocidad de los tsunamis en aguas profundas.
El nombre Clayoquot (pronunciado “Clah-quot”) es una versión anglicanizada de Tla-o-qui-aht, la nación más grande de las Primeras Naciones Nuu-chah-nulth (Nootka), cuyo pueblo ha residido en la región de Clayoquot Sound cerca de Tofino y Ucluelet durante al menos los últimos 2000 años. El sitio de Clayoquot Slope se encuentra a unos 1250 m bajo el nivel del mar y aproximadamente a 20 km tierra adentro del pie de la zona de subducción de Cascadia . La zona de subducción de Cascadia es el área en la que la placa de Juan de Fuca está subduciendo (descendiendo) debajo de la placa norteamericana. Esta es una zona donde gran parte de la gruesa capa de sedimentos depositados en el flanco oriental de la dorsal de Juan de Fuca se raspa y se acumula a medida que las placas tectónicas convergen (se mueven juntas). A medida que los sedimentos se espesan y se compactan debido a la acreción, las aguas intersticiales se expulsan del sedimento y los gases (principalmente metano biogénico) contribuyen a la formación de hidratos de gas en los primeros cientos de metros del sedimento. En este sitio, se ha formado un respiradero frío, conocido como respiradero Bullseye, junto con concentraciones significativas de hidratos de gas. [18]
En el talud Clayoquot habitan diversos organismos de aguas profundas. Se observaron muchos peces demersales (peces que viven muy cerca del fondo) (peces roca, lenguados, peces cabeza espinosa y colas de rata) junto con equinodermos (pepinos de mar, estrellas de mar, ofiuras), pulpos, cangrejos, cnidarios (plumas de mar, corales, anémonas) y esteras bacterianas. En la columna de agua, se observaron organismos como calamares, krill, medusas, sifonóforos y larvas durante los trabajos de instalación y mantenimiento.
Endeavour (profundidad 2200–2400 m) es un segmento norte de la dorsal de Juan de Fuca que, a su vez, forma parte del complejo sistema de dorsales oceánicas de 80.000 km de longitud que abarca el océano Mundial. La dorsal de Juan de Fuca es un centro de expansión de velocidad media (~6 cm/año) que forma el límite divergente entre las placas tectónicas del Pacífico (al oeste) y Juan de Fuca (al este). En estos límites divergentes, las corrientes de convección en el manto se elevan como magma, emergen a través de las grietas como lava y cristalizan como nueva roca (basaltos y gabro). Estos procesos crean continuamente nueva corteza oceánica. Los respiraderos hidrotermales, que normalmente se forman a lo largo de estas dorsales oceánicas, son fisuras desde las que fluye agua calentada geotérmicamente. El agua que fluye fuera de los respiraderos es predominantemente agua de mar arrastrada hacia el sistema a través de las fallas, sedimentos porosos y rocas volcánicas. A medida que el agua de mar fría se desplaza a través de los sedimentos y las rocas hacia el magma caliente, el agua se calienta a temperaturas muy altas (300-400 °C) y se vuelve rica en elementos minerales disueltos (como azufre, hierro, zinc y cobre) provenientes de la corteza oceánica joven. Cuando el efluente caliente es expulsado, se encuentra con el agua de mar fría (aproximadamente a 2 °C) y los minerales precipitan del agua de ventilación rica en elementos. En el segmento Endeavour, una zona de ventilación notablemente vigorosa, se forman chimeneas negras en las ventilaciones de alta temperatura, donde el efluente precipita sulfuros de hierro. Esto da a las plumas un color oscuro y deposita minerales de sulfuro, creando chimeneas de hasta 30 m de altura. Hay 6 campos de ventilación conocidos con morfologías distintas espaciadas a unos 2 km de distancia a lo largo del valle de rift axial del segmento. [19]
Estas altas chimeneas de sulfuro (respiraderos hidrotermales) albergan algunas comunidades ecológicas únicas. Mientras que la mayor parte del mar profundo depende de la productividad cercana a la superficie con la fotosíntesis como su fuente de energía fundamental, las comunidades de los respiraderos son completamente independientes de la superficie y la luz solar. Las bacterias pueden utilizar compuestos reducidos del efluente del respiradero como fuente de energía ( quimiosíntesis ). Estas bacterias pueden ser de vida libre o simbióticas y son la base de la red alimentaria de estas comunidades donde el 90% de las especies son endémicas de este entorno especial. El gusano tubícola Ridgeia piscesae crece en grandes colonias en áreas de ventilación difusa, apoyado por las bacterias quimiosintéticas simbióticas que se desarrollan en sus células. Estos gusanos no tienen boca y dependen de sus bacterias simbióticas internas para sobrevivir. Otras especies que viven dentro de las comunidades hidrotermales incluyen lapas, gusanos (gusanos escamosos y gusanos de sulfuro), peces y arañas marinas.
El Pasaje Folger está ubicado en la desembocadura del estrecho Barkley , frente a la costa de la isla de Vancouver, cerca de Bamfield , Columbia Británica. La composición del fondo marino incluye guijarros, grava, sedimentos arenosos blandos y detritos ricos en carbonatos. En el Pasaje Folger están instaladas dos plataformas de instrumentos, Folger Deep (100 m) y Folger Pinnacle (23 m). Folger Deep está situada sobre sedimentos blandos en la desembocadura de un canal de entrada, mientras que la plataforma Folger Pinnacle está asegurada a la parte superior de un arrecife rocoso dentro de un área de conservación de peces roca.
Esta zona costera es ideal para los estudios de interacciones entre la tierra y el océano y la oceanografía física costera. La circulación estuarina del estrecho de Barkley está influenciada por la dinámica de la plataforma de una corriente limítrofe oriental, lo que crea un entorno físico complejo. La salida superficial impulsa una entrada de agua profunda que está fuertemente influenciada por las condiciones de afloramiento y hundimiento en la plataforma continental cercana. La descarga de agua dulce terrestre rica en nutrientes y el agua salada fría y rica en nutrientes proveniente de la surgencia sustentan un ecosistema diverso y abundante [20].
Folger Pinnacle, ubicado sobre un arrecife poco profundo, tiene densas esteras de esponjas, ascidias y algas incrustantes. Hay numerosos tipos de organismos sésiles (adheridos al fondo), entre ellos esponjas, anémonas, briozoos, tunicados y percebes. Dado que se trata de un área de conservación de peces roca, hay una amplia variedad de peces roca (amarillos, chinos, espinosos, de Puget Sound, negros y azules), además de muchos otros peces (pez verde de las algas, bacalao, lenguados, anguilas lobo), moluscos (pulpos gigantes del Pacífico, mejillones, vieiras nadadoras y caracoles) y equinodermos (estrellas de mar, pepinos de mar y erizos de mar). Una ecosonda instalada en Folger Deep muestra evidencia de una densa comunidad de zooplancton y bancos de peces en la columna de agua, mientras que los hidrófonos registran regularmente los cantos de las ballenas y los delfines de la zona.