El agua de mar , o agua marina , es el agua de un mar u océano . En promedio, el agua de mar en los océanos del mundo tiene una salinidad de aproximadamente 3,5% (35 g/L, 35 ppt, 600 mM). Esto significa que cada kilogramo (aproximadamente un litro por volumen) de agua de mar tiene aproximadamente 35 gramos (1,2 oz) de sales disueltas (predominantemente sodio ( Na+
) y cloruro ( Cl−
) iones ). La densidad media en la superficie es de 1,025 kg/L. El agua de mar es más densa que el agua dulce y el agua pura (densidad 1,0 kg/L a 4 °C (39 °F)) porque las sales disueltas aumentan la masa en una proporción mayor que el volumen. El punto de congelación del agua de mar disminuye a medida que aumenta la concentración de sal. A la salinidad típica, se congela a unos -2 °C (28 °F). [1] El agua de mar más fría todavía en estado líquido jamás registrada se encontró en 2010, en un arroyo bajo un glaciar antártico : la temperatura medida fue de -2,6 °C (27,3 °F). [2]
El pH del agua de mar suele estar limitado a un rango entre 7,5 y 8,4. [3] Sin embargo, no existe una escala de pH de referencia universalmente aceptada para el agua de mar y la diferencia entre las mediciones basadas en diferentes escalas de referencia puede ser de hasta 0,14 unidades. [4]
Aunque la gran mayoría del agua de mar tiene una salinidad de entre 31 y 38 g/kg, es decir, 3,1–3,8%, el agua de mar no es uniformemente salina en todo el mundo. Cuando se mezcla con la escorrentía de agua dulce de las desembocaduras de los ríos, cerca de los glaciares que se derriten o con grandes cantidades de precipitaciones (por ejemplo, monzón ), el agua de mar puede ser sustancialmente menos salina. El mar abierto más salino es el Mar Rojo , donde las altas tasas de evaporación , las bajas precipitaciones y la baja escorrentía de los ríos y la circulación confinada dan lugar a un agua inusualmente salada. La salinidad en cuerpos de agua aislados puede ser aún considerablemente mayor, unas diez veces mayor en el caso del Mar Muerto . Históricamente, se utilizaron varias escalas de salinidad para aproximarse a la salinidad absoluta del agua de mar. Una escala popular fue la "Escala de salinidad práctica", donde la salinidad se medía en "unidades de salinidad práctica (PSU)". El estándar actual para la salinidad es la escala de "Salinidad de referencia" [6] con la salinidad expresada en unidades de "g/kg".
La densidad del agua de mar superficial varía de aproximadamente 1020 a 1029 kg/m 3 , dependiendo de la temperatura y la salinidad. A una temperatura de 25 °C, la salinidad de 35 g/kg y 1 atm de presión, la densidad del agua de mar es 1023,6 kg/m 3 . [7] [8] En las profundidades del océano, bajo alta presión, el agua de mar puede alcanzar una densidad de 1050 kg/m 3 o más. La densidad del agua de mar también cambia con la salinidad. Las salmueras generadas por las plantas de desalinización de agua de mar pueden tener salinidades de hasta 120 g/kg. La densidad de la salmuera de agua de mar típica de 120 g/kg de salinidad a 25 °C y presión atmosférica es 1088 kg/m 3 . [7] [8]
El valor del pH en la superficie de los océanos en la época preindustrial (antes de 1850) era de alrededor de 8,2. [9] Desde entonces, ha ido disminuyendo debido a un proceso provocado por el hombre llamado acidificación de los océanos que está relacionado con las emisiones de dióxido de carbono : entre 1950 y 2020, el pH medio de la superficie del océano descendió de aproximadamente 8,15 a 8,05. [10]
El valor de pH del agua de mar es naturalmente tan bajo como 7,8 en aguas oceánicas profundas como resultado de la degradación de la materia orgánica en estas aguas. [11] Puede ser tan alto como 8,4 en aguas superficiales en áreas de alta productividad biológica . [12]
La medición del pH se complica por las propiedades químicas del agua de mar, y existen varias escalas de pH distintas en oceanografía química . [13] No existe una escala de pH de referencia universalmente aceptada para el agua de mar y la diferencia entre mediciones basadas en diferentes escalas de referencia puede ser de hasta 0,14 unidades. [4]
El agua de mar contiene más iones disueltos que todos los tipos de agua dulce. [14] Sin embargo, las proporciones de solutos difieren drásticamente. Por ejemplo, aunque el agua de mar contiene aproximadamente 2,8 veces más bicarbonato que el agua de río, el porcentaje de bicarbonato en el agua de mar como proporción de todos los iones disueltos es mucho menor que en el agua de río. Los iones de bicarbonato constituyen el 48% de los solutos del agua de río, pero solo el 0,14% para el agua de mar. [14] [15] Diferencias como estas se deben a los diferentes tiempos de residencia de los solutos del agua de mar; el sodio y el cloruro tienen tiempos de residencia muy largos, mientras que el calcio (vital para la formación de carbonato ) tiende a precipitar mucho más rápidamente. [15] Los iones disueltos más abundantes en el agua de mar son el sodio, el cloruro, el magnesio , el sulfato y el calcio. [16] Su osmolaridad es de aproximadamente 1000 mOsm/L. [17]
Se encuentran pequeñas cantidades de otras sustancias, incluidos aminoácidos en concentraciones de hasta 2 microgramos de átomos de nitrógeno por litro, [18] que se cree que han jugado un papel clave en el origen de la vida .
En 1957, la Scripps Institution of Oceanography realizó una investigación sobre agua en zonas pelágicas y neríticas del océano Pacífico. Se utilizaron recuentos y cultivos microscópicos directos; en algunos casos, los recuentos directos mostraron hasta 10 000 veces más que los obtenidos a partir de cultivos. Estas diferencias se atribuyeron a la presencia de bacterias en agregados, a los efectos selectivos de los medios de cultivo y a la presencia de células inactivas. Se observó una marcada reducción en el número de cultivos bacterianos por debajo de la termoclina , pero no mediante observación microscópica directa. Se observaron grandes cantidades de formas similares a espirilos mediante microscopio, pero no mediante cultivo. La disparidad en los números obtenidos por los dos métodos es bien conocida en este y otros campos. [20] En la década de 1990, las técnicas mejoradas de detección e identificación de microbios mediante el sondeo de solo pequeños fragmentos de ADN permitieron a los investigadores que participaban en el Censo de la Vida Marina identificar miles de microbios previamente desconocidos que generalmente estaban presentes solo en pequeñas cantidades. Esto reveló una diversidad mucho mayor de lo que se sospechaba anteriormente, de modo que un litro de agua de mar puede contener más de 20.000 especies. Mitchell Sogin, del Laboratorio de Biología Marina, cree que "la cantidad de diferentes tipos de bacterias en los océanos podría superar los cinco o diez millones". [21]
Las bacterias se encuentran en todas las profundidades de la columna de agua , así como en los sedimentos, algunas son aeróbicas, otras anaeróbicas. La mayoría nadan libremente, pero algunas existen como simbiontes dentro de otros organismos; un ejemplo de esto son las bacterias bioluminiscentes. Las cianobacterias desempeñaron un papel importante en la evolución de los procesos oceánicos, permitiendo el desarrollo de los estromatolitos y el oxígeno en la atmósfera.
Algunas bacterias interactúan con las diatomeas y forman un vínculo fundamental en el ciclo del silicio en el océano. Una especie anaeróbica, Thiomargarita namibiensis , desempeña un papel importante en la descomposición de las erupciones de sulfuro de hidrógeno de los sedimentos de diatomeas de la costa de Namibia, generadas por las altas tasas de crecimiento del fitoplancton en la zona de afloramiento de la corriente de Benguela , que finalmente cae al fondo marino.
Las arqueas similares a bacterias sorprendieron a los microbiólogos marinos por su supervivencia y prosperidad en ambientes extremos, como los respiraderos hidrotermales del fondo del océano. Las bacterias marinas alcalotolerantes como Pseudomonas y Vibrio spp. sobreviven en un rango de pH de 7,3 a 10,6, mientras que algunas especies crecerán solo a un pH de 10 a 10,6. [22] Las arqueas también existen en aguas pelágicas y pueden constituir hasta la mitad de la biomasa del océano , desempeñando claramente un papel importante en los procesos oceánicos. [23] En 2000, los sedimentos del fondo del océano revelaron una especie de arquea que descompone el metano , un importante gas de efecto invernadero y un importante contribuyente al calentamiento atmosférico. [24] Algunas bacterias descomponen las rocas del fondo marino, lo que influye en la química del agua de mar. Los derrames de petróleo y los vertidos que contienen aguas residuales humanas y contaminantes químicos tienen un marcado efecto sobre la vida microbiana de las inmediaciones, además de albergar patógenos y toxinas que afectan a todas las formas de vida marina . Los dinoflagelados protistas pueden, en determinados momentos, sufrir explosiones demográficas llamadas floraciones o mareas rojas , a menudo después de la contaminación causada por el hombre. El proceso puede producir metabolitos conocidos como biotoxinas, que se desplazan a lo largo de la cadena alimentaria del océano y contaminan a los consumidores animales de orden superior.
Pandoravirus salinus , una especie de virus muy grande, con un genoma mucho más grande que el de cualquier otra especie de virus, fue descubierto en 2013. Al igual que los otros virus muy grandes Mimivirus y Megavirus , Pandoravirus infecta amebas, pero su genoma, que contiene de 1,9 a 2,5 megabases de ADN, es el doble de grande que el de Megavirus , y difiere mucho de los otros virus grandes en apariencia y en estructura del genoma.
En 2013, investigadores de la Universidad de Aberdeen anunciaron que estaban iniciando una búsqueda de sustancias químicas no descubiertas en organismos que han evolucionado en fosas marinas profundas, con la esperanza de encontrar "la próxima generación" de antibióticos, en previsión de un "apocalipsis de los antibióticos" con escasez de nuevos fármacos para combatir las infecciones. La investigación, financiada por la UE, comenzará en la fosa de Atacama y luego se trasladará a fosas costeras de Nueva Zelanda y la Antártida. [25]
El océano tiene una larga historia de eliminación de desechos humanos bajo el supuesto de que su gran tamaño lo hace capaz de absorber y diluir todo el material nocivo. [26] Si bien esto puede ser cierto a pequeña escala, las grandes cantidades de aguas residuales vertidas rutinariamente han dañado muchos ecosistemas costeros y los han vuelto potencialmente mortales. En dichas aguas se encuentran virus y bacterias patógenos, como Escherichia coli , Vibrio cholerae, causante del cólera , la hepatitis A , la hepatitis E y la poliomielitis , junto con protozoos que causan giardiasis y criptosporidiosis . Estos patógenos están presentes rutinariamente en el agua de lastre de los grandes buques y se propagan ampliamente cuando se descarga el lastre. [27]
La velocidad del sonido en el agua de mar es de unos 1.500 m/s (mientras que la velocidad del sonido suele rondar los 330 m/s en el aire a una presión de aproximadamente 101,3 kPa, 1 atmósfera), y varía con la temperatura del agua, la salinidad y la presión. La conductividad térmica del agua de mar es de 0,6 W/mK a 25 °C y una salinidad de 35 g/kg. [28] La conductividad térmica disminuye con el aumento de la salinidad y aumenta con el aumento de la temperatura. [29]
Se pensaba que el agua del mar provenía de los volcanes de la Tierra , desde hace 4 mil millones de años, liberada por la desgasificación de la roca fundida. [30] : 24–25 Trabajos más recientes sugieren que gran parte del agua de la Tierra puede provenir de cometas . [31]
Las teorías científicas sobre el origen de la sal marina comenzaron con Sir Edmond Halley en 1715, quien propuso que la sal y otros minerales eran llevados al mar por los ríos después de que la lluvia los arrastrara del suelo. Al llegar al océano, estas sales se concentraban a medida que llegaba más sal con el tiempo (véase Ciclo hidrológico ). Halley observó que la mayoría de los lagos que no tienen salidas al océano (como el Mar Muerto y el Mar Caspio , véase cuenca endorreica ), tienen un alto contenido de sal. Halley denominó este proceso "meteorización continental".
La teoría de Halley era parcialmente correcta. Además, el sodio se filtró del fondo oceánico cuando se formó el océano. La presencia del otro ion dominante de la sal, el cloruro, es resultado de la desgasificación del cloruro (como ácido clorhídrico ) con otros gases del interior de la Tierra a través de volcanes y fuentes hidrotermales . Los iones de sodio y cloruro se convirtieron posteriormente en los componentes más abundantes de la sal marina.
La salinidad de los océanos se ha mantenido estable durante miles de millones de años, probablemente como consecuencia de un sistema químico/ tectónico que elimina tanta sal como la que se deposita; por ejemplo, los sumideros de sodio y cloruro incluyen depósitos de evaporita , enterramiento en agua intersticial y reacciones con basaltos del fondo marino . [15] : 133
El cambio climático , los niveles crecientes de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra , el exceso de nutrientes y la contaminación en muchas formas están alterando la geoquímica oceánica global . Las tasas de cambio para algunos aspectos superan en gran medida las del registro geológico histórico y reciente. Las principales tendencias incluyen una acidez creciente , una reducción del oxígeno subterráneo tanto en aguas cercanas a la costa como pelágicas, niveles crecientes de nitrógeno costero y aumentos generalizados de mercurio y contaminantes orgánicos persistentes. La mayoría de estas perturbaciones están vinculadas directa o indirectamente a la quema de combustibles fósiles, fertilizantes y actividad industrial por parte de los humanos. Se proyecta que las concentraciones aumentarán en las próximas décadas, con impactos negativos en la biota oceánica y otros recursos marinos. [32]
Una de las características más llamativas de esto es la acidificación de los océanos , resultante de una mayor absorción de CO2 por los océanos relacionada con una mayor concentración atmosférica de CO2 y temperaturas más altas, [33] porque afecta severamente a los arrecifes de coral , moluscos , equinodermos y crustáceos (ver blanqueamiento de corales ).
El agua de mar es un medio de transporte en todo el mundo. Cada día, numerosos barcos cruzan el océano para entregar mercancías a diversos lugares del mundo. El agua de mar es una herramienta para que los países participen de manera eficiente en el comercio y el transporte internacionales, pero cada barco emite emisiones que pueden dañar la vida marina y la calidad del aire de las zonas costeras. El transporte por agua de mar es una de las emisiones de gases de efecto invernadero generadas por el hombre que crece más rápidamente. [34] Las emisiones liberadas por los barcos plantean riesgos significativos para la salud humana en las zonas cercanas, ya que el petróleo y el gas liberados por la operación de los buques mercantes disminuyen la calidad del aire y provocan más contaminación tanto en el agua de mar como en las áreas circundantes. [35]
Otro uso humano del agua de mar que se ha considerado es el uso del agua de mar para fines agrícolas . En áreas con regiones más altas de dunas de arena , como Israel , el uso de agua de mar para el riego de plantas eliminaría costos sustanciales asociados con el agua dulce cuando no es fácilmente accesible. [36] Aunque no es típico utilizar agua salada como un medio para cultivar plantas ya que la sal se acumula y arruina el suelo circundante, se ha demostrado que tiene éxito en suelos de arena y grava. [36] La desalinización a gran escala del agua de mar es otro factor que contribuiría al éxito de la agricultura en entornos secos y desérticos . [36] Una de las plantas más exitosas en la agricultura de agua salada es la halófita . La halófita es una planta tolerante a la sal cuyas células son resistentes a los efectos típicamente perjudiciales de la sal en el suelo. [37] La endodermis fuerza un mayor nivel de filtración de sal en toda la planta, ya que permite la circulación de más agua a través de las células. [37] El cultivo de halófitas irrigadas con agua salada se utilizó para producir alimento para el ganado ; sin embargo, los animales que fueron alimentados con estas plantas consumieron más agua que los que no lo hicieron. [37] Aunque la agricultura a partir del uso de agua salada aún no se reconoce ni se utiliza a gran escala, la investigación inicial ha demostrado que podría haber una oportunidad de proporcionar más cultivos en regiones donde la agricultura no suele ser factible.
El consumo accidental de pequeñas cantidades de agua de mar limpia no es perjudicial, especialmente si se toma junto con una mayor cantidad de agua dulce. Sin embargo, beber agua de mar para mantener la hidratación es contraproducente, ya que se debe excretar más agua para eliminar la sal (a través de la orina ) que la cantidad de agua obtenida del agua de mar en sí. [38] En circunstancias normales, se consideraría desaconsejable consumir grandes cantidades de agua de mar sin filtrar.
El sistema renal regula activamente los niveles de sodio y cloruro en la sangre dentro de un rango muy estrecho alrededor de 9 g/L (0,9% en masa).
En la mayoría de las aguas abiertas, las concentraciones varían un poco en torno a los valores típicos de alrededor del 3,5%, mucho más altos de lo que el cuerpo puede tolerar y, en la mayoría de los casos, más allá de lo que el riñón puede procesar. Un punto que a menudo se pasa por alto en las afirmaciones de que el riñón puede excretar NaCl en concentraciones del Báltico del 2% (en argumentos en contra) es que el intestino no puede absorber agua en tales concentraciones, por lo que no hay ningún beneficio en beber esa agua. Sin embargo, la salinidad del agua superficial del Báltico nunca es del 2%. Es del 0,9% o menos, y por lo tanto nunca es superior a la de los fluidos corporales. Beber agua de mar aumenta temporalmente la concentración de NaCl en la sangre. Esto indica al riñón que excrete sodio, pero la concentración de sodio del agua de mar está por encima de la capacidad máxima de concentración del riñón. Finalmente, la concentración de sodio en la sangre aumenta a niveles tóxicos, eliminando agua de las células e interfiriendo con la conducción nerviosa , lo que finalmente produce convulsiones fatales y arritmia cardíaca . [ cita requerida ]
Los manuales de supervivencia desaconsejan constantemente beber agua de mar. [39] Un resumen de 163 viajes en balsa salvavidas estimó que el riesgo de muerte era del 39% para quienes bebían agua de mar, en comparación con el 3% para quienes no lo hacían. El efecto de la ingesta de agua de mar en ratas confirmó los efectos negativos de beber agua de mar cuando se está deshidratado. [40]
La tentación de beber agua de mar era mayor para los marineros que habían agotado sus reservas de agua dulce y no podían recoger suficiente agua de lluvia para beber. Esta frustración fue descrita de manera célebre en una frase de The Rime of the Ancient Mariner de Samuel Taylor Coleridge :
Agua, agua por todas partes,
Y todas las tablas se encogieron;
Agua, agua por todas partes,
Ni siquiera una gota para beber.
Aunque los seres humanos no pueden sobrevivir con agua de mar en lugar de agua potable normal, algunas personas afirman que hasta dos tazas al día, mezcladas con agua dulce en una proporción de 2:3, no producen ningún efecto nocivo. El médico francés Alain Bombard sobrevivió a una travesía oceánica en un pequeño bote de goma Zodiak utilizando principalmente carne de pescado cruda, que contiene alrededor del 40% de agua (como la mayoría de los tejidos vivos), así como pequeñas cantidades de agua de mar y otras provisiones extraídas del océano. Sus hallazgos fueron cuestionados, pero no se pudo dar una explicación alternativa. En su libro de 1948 The Kon-Tiki Expedition , Thor Heyerdahl informó haber bebido agua de mar mezclada con agua dulce en una proporción de 2:3 durante la expedición de 1947. [41] Unos años más tarde, otro aventurero, William Willis , afirmó haber bebido dos tazas de agua de mar y una taza de agua dulce por día durante 70 días sin efectos nocivos cuando perdió parte de su suministro de agua. [42]
Durante el siglo XVIII, Richard Russell abogó por el uso médico de esta práctica en el Reino Unido [43], y René Quinton amplió la promoción de esta práctica a otros países, en particular a Francia, en el siglo XX. Actualmente, se practica ampliamente en Nicaragua y otros países, supuestamente aprovechando los últimos descubrimientos médicos. [44] [45] [ verificación requerida ]
Al igual que cualquier otro tipo de agua cruda o contaminada , el agua de mar se puede evaporar o filtrar para eliminar la sal, los gérmenes y otros contaminantes que de otro modo impedirían que se la considerara potable . La mayoría de los buques oceánicos desalinizan el agua potable del agua de mar mediante procesos como la destilación al vacío o la destilación flash de múltiples etapas en un evaporador o, más recientemente, la ósmosis inversa . Estos procesos de alto consumo de energía no solían estar disponibles durante la era de la vela . Los buques de guerra de vela más grandes con numerosas tripulaciones, como el HMS Victory de Nelson , estaban equipados con aparatos de destilación en sus cocinas . [46] La sal marina natural obtenida al evaporar el agua de mar también se puede recolectar y vender como sal de mesa , que normalmente se vende por separado debido a su composición mineral única en comparación con la sal de roca u otras fuentes.
Varias cocinas regionales de todo el mundo incorporan tradicionalmente agua de mar directamente como ingrediente, cocinando otros ingredientes en una solución diluida de agua de mar filtrada como sustituto de los condimentos secos convencionales . Entre los defensores se encuentran los chefs de renombre mundial Ferran Adrià y Quique Dacosta , cuyo país de origen, España, tiene seis empresas diferentes que obtienen agua de mar filtrada para uso culinario. [47] El agua se comercializa como la sal perfecta, que contiene menos sodio y se considera un sabor superior. Un restaurante dirigido por Joaquín Baeza obtiene hasta 60.000 litros al mes del proveedor Mediterranea [47]
Animales como peces, ballenas, tortugas marinas y aves marinas , como pingüinos y albatros , se han adaptado a vivir en un hábitat con alto contenido salino. Por ejemplo, las tortugas marinas y los cocodrilos de agua salada eliminan el exceso de sal de sus cuerpos a través de sus conductos lacrimales . [48]
Los minerales se han extraído del agua de mar desde la antigüedad. Actualmente, los cuatro metales más concentrados ( Na , Mg , Ca y K ) se extraen comercialmente del agua de mar. [49] Durante 2015, en los EE. UU., el 63 % de la producción de magnesio provino de agua de mar y salmueras. [50] El bromo también se produce a partir del agua de mar en China y Japón. [51] La extracción de litio del agua de mar se intentó en la década de 1970, pero las pruebas pronto se abandonaron. La idea de extraer uranio del agua de mar se ha considerado al menos desde la década de 1960, pero solo se extrajeron unos pocos gramos de uranio en Japón a fines de la década de 1990. [52] El problema principal no es de viabilidad tecnológica, sino que los precios actuales en el mercado del uranio de otras fuentes son aproximadamente tres a cinco veces más bajos que el precio más bajo alcanzado por la extracción de agua de mar. [53] [54] Problemas similares obstaculizan el uso de uranio reprocesado y a menudo se plantean contra el reprocesamiento nuclear y la fabricación de combustible MOX por considerarlos económicamente inviables.
Para que las extracciones de minerales y elementos del agua de mar se realicen teniendo en cuenta las prácticas sostenibles, es necesario establecer sistemas de gestión monitoreados. Esto requiere la gestión de las áreas oceánicas y sus condiciones, la planificación ambiental , directrices estructuradas para garantizar que las extracciones estén controladas, evaluaciones periódicas de la condición del mar después de la extracción y un monitoreo constante. [55] El uso de tecnología, como los drones submarinos , puede facilitar las extracciones sostenibles. [56] El uso de infraestructura baja en carbono también permitiría procesos de extracción más sostenibles al tiempo que reduciría la huella de carbono de las extracciones minerales. [56]
Otra práctica que se está estudiando de cerca es el proceso de desalinización para lograr un suministro de agua más sostenible a partir del agua de mar. Aunque la desalinización también conlleva preocupaciones ambientales, como los costos y los recursos, los investigadores están trabajando estrechamente para determinar prácticas más sostenibles, como la creación de plantas de agua más productivas que puedan lidiar con mayores suministros de agua en áreas donde estos planes no siempre estuvieron disponibles. [57] Aunque las extracciones de agua de mar pueden beneficiar enormemente a la sociedad, es crucial considerar el impacto ambiental y garantizar que todas las extracciones se realicen de una manera que reconozca y considere los riesgos asociados a la sostenibilidad de los ecosistemas de agua de mar.
ASTM International tiene una norma internacional para el agua de mar artificial : ASTM D1141-98 (norma original ASTM D1141-52). Se utiliza en muchos laboratorios de pruebas de investigación como una solución reproducible para el agua de mar, como pruebas de corrosión, contaminación por aceite y evaluación de la detergencia. [58]
Los minerales que se encuentran en el agua de mar también pueden desempeñar un papel importante en el ciclo alimentario del océano y su ecosistema. Por ejemplo, el Océano Austral contribuye en gran medida al ciclo del carbono ambiental . Dado que este cuerpo de agua no contiene altos niveles de hierro , la deficiencia afecta a la vida marina que vive en sus aguas. Como resultado, este océano no puede producir tanto fitoplancton , lo que obstaculiza la primera fuente de la cadena alimentaria marina. [59] Uno de los principales tipos de fitoplancton son las diatomeas , que son la principal fuente de alimento del krill antártico . A medida que continúa el ciclo, varios animales marinos más grandes se alimentan de krill antártico, pero como hay escasez de hierro del fitoplancton/diatomeas inicial, estas especies más grandes también carecen de hierro. Los animales marinos más grandes incluyen ballenas barbadas como la ballena azul y la ballena de aleta . [59] Estas ballenas no solo dependen del hierro para un equilibrio de minerales en su dieta, sino que también afecta la cantidad de hierro que se regenera en el océano. Las excreciones de las ballenas también contienen el hierro absorbido, lo que permitiría que el hierro se reintrodujera en el ecosistema oceánico. En general, una deficiencia de un mineral como el hierro en el océano Austral puede desencadenar una importante cadena de perturbaciones en los ecosistemas marinos, lo que demuestra el importante papel que desempeña el agua de mar en la cadena alimentaria .
Tras un análisis más profundo de la relación dinámica entre las diatomeas, el krill y las ballenas barbadas, se examinaron muestras fecales de ballenas barbadas en agua de mar antártica. [59] Los hallazgos incluyeron que las concentraciones de hierro eran 10 millones de veces más altas que las encontradas en el agua de mar antártica, y se encontró krill de manera constante en sus heces, lo que es un indicador de que el krill está en las dietas de las ballenas. [59] El krill antártico tenía un nivel promedio de hierro de 174,3 mg/kg de peso seco, pero el hierro en el krill variaba de 12 a 174 mg/kg de peso seco. [59] La concentración promedio de hierro del tejido muscular de las ballenas azules y las ballenas de aleta era de 173 mg/kg de peso seco, lo que demuestra que los grandes mamíferos marinos son importantes para los ecosistemas marinos como lo son para el Océano Austral. [59] De hecho, tener más ballenas en el océano podría aumentar la cantidad de hierro en el agua de mar a través de sus excreciones, lo que promovería un mejor ecosistema.
El krill y las ballenas barbadas actúan como grandes reservorios de hierro en el agua de mar en el Océano Austral. El krill puede retener hasta el 24% del hierro que se encuentra en las aguas superficiales dentro de su área de distribución. [59] El proceso de alimentación del krill con diatomeas libera hierro en el agua de mar, destacándolas como una parte importante del ciclo del hierro del océano . La relación ventajosa entre el krill y las ballenas barbadas aumenta la cantidad de hierro que se puede reciclar y almacenar en el agua de mar. [59] Se crea un ciclo de retroalimentación positiva , lo que aumenta la productividad general de la vida marina en el Océano Austral.
Los organismos de todos los tamaños desempeñan un papel importante en el equilibrio de los ecosistemas marinos, y tanto los habitantes más grandes como los más pequeños contribuyen por igual al reciclaje de nutrientes en el agua de mar. Priorizar la recuperación de las poblaciones de ballenas, ya que impulsan la productividad general de los ecosistemas marinos y aumentan los niveles de hierro en el agua de mar, permitiría un sistema equilibrado y productivo para el océano. Sin embargo, se requiere un estudio más profundo para comprender los beneficios de las heces de ballena como fertilizante y para proporcionar más información sobre el reciclaje de hierro en el Océano Austral. [59] Los proyectos sobre la gestión de los ecosistemas y la conservación son vitales para avanzar en el conocimiento de la ecología marina.
Como cualquier práctica de extracción de minerales, existen ventajas y desventajas ambientales. El cobalto y el litio son dos metales clave que se pueden utilizar para ayudar con tecnologías más respetuosas con el medio ambiente en la superficie, como la alimentación de baterías que alimentan vehículos eléctricos o la creación de energía eólica . [60] Un enfoque ecológico para la minería que permita una mayor sostenibilidad sería extraer estos metales del fondo marino. La extracción de litio del fondo marino en cantidades masivas podría proporcionar una cantidad sustancial de metales renovables para promover prácticas más respetuosas con el medio ambiente en la sociedad para reducir la huella de carbono de los seres humanos . La extracción de litio del fondo marino podría ser exitosa, pero su éxito dependería de prácticas de reciclaje más productivas en la superficie. [61]
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También existen riesgos asociados con la extracción del fondo marino. Muchas especies biodiversas tienen una larga vida en el fondo marino, lo que significa que su reproducción lleva más tiempo. [55] De manera similar a la recolección de peces del fondo marino, la extracción de minerales en grandes cantidades, demasiado rápido, sin los protocolos adecuados, puede provocar una alteración de los ecosistemas submarinos. [55] Por el contrario, esto tendría el efecto opuesto e impediría que las extracciones minerales fueran una práctica sostenible a largo plazo, y daría lugar a una escasez de los metales necesarios. Cualquier extracción de minerales del agua de mar también corre el riesgo de alterar el hábitat de la vida submarina que depende del ecosistema ininterrumpido dentro de su entorno, ya que las perturbaciones pueden tener importantes perturbaciones en las comunidades animales. [55]
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