La 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 más que 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 [1] que cubre aproximadamente el 71% de la superficie de la Tierra. Los hábitats estudiados en biología marina incluyen desde las diminutas capas de agua superficial en las que los organismos y 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 de el océano. Los hábitats específicos incluyen estuarios , arrecifes de coral , bosques de algas marinas , praderas de pastos marinos , los alrededores de montes submarinos y respiraderos termales , pozas de marea , fondos fangosos, arenosos y rocosos, y la zona de océano abierto ( pelágica ), 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 longitud. La ecología marina es el estudio de cómo los organismos marinos interactúan entre sí y con el medio ambiente.
La vida marina es un recurso enorme que proporciona alimentos, medicinas y materias primas, además de ayudar a respaldar la recreación y el turismo en todo el mundo. A 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 participan en la regulación del clima de la Tierra . [2] Las costas están en parte moldeadas y protegidas por la vida marina, y algunos organismos marinos incluso ayudan a crear nuevas tierras. [3]
Muchas especies son económicamente importantes para los humanos, incluidos tanto los peces como los mariscos. También se está empezando a entender que el bienestar de los organismos marinos y otros organismos están vinculados de manera fundamental. El conjunto de conocimientos humanos sobre la relación entre la vida en el mar y ciclos importantes está creciendo rápidamente y casi todos los días se realizan nuevos descubrimientos. 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 la energía a través de los ecosistemas , incluido el océano). Grandes áreas bajo la superficie del océano aún permanecen efectivamente inexploradas.
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. [6] La oceanografía biológica es similar a la biología marina, pero estudia la vida oceánica 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 ésta juega un papel en el ciclo global del carbono; y su distribución (depredación y ciclo de vida). [6] [7] [8] La oceanografía biológica también investiga el papel de los microbios en las redes alimentarias y cómo los humanos impactan los ecosistemas de los océanos. [6] [9]
Los hábitats marinos se pueden dividir en hábitats costeros y de océano abierto . Los hábitats costeros se encuentran en el área que se extiende desde la 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 sólo el siete por ciento del área total del océano. Los hábitats de océano 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 , alejados 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 las praderas marinas, son ingenieros de ecosistemas que remodelan el entorno marino hasta el punto de crear más hábitats para otros organismos.
Las zonas intermareales , las áreas que se encuentran cerca de la costa, están constantemente expuestas y cubiertas por las mareas del océano . Dentro de esta zona se puede encontrar una gran variedad de vida. Los hábitats costeros se extienden desde las zonas intermareales superiores hasta el área donde la vegetación terrestre toma prominencia. Puede estar bajo el agua desde diariamente hasta con muy poca frecuencia. Muchas especies aquí son carroñeras y viven de la vida marina que llega a la costa. Muchos animales terrestres también hacen mucho uso de la costa y de los hábitats intermareales. Un subgrupo de organismos en este hábitat perfora y muele la roca expuesta mediante el proceso de bioerosión .
Los estuarios también están cerca de la costa y están influenciados por las mareas . Un estuario es una masa de agua costera parcialmente cerrada en la que desembocan uno o más ríos o arroyos y con una conexión libre con el mar abierto. [10] Los estuarios forman una zona de transición entre ambientes fluviales de agua dulce y ambientes marítimos de agua salada. Están sujetos tanto a influencias marinas (como mareas, olas y la afluencia de agua salina) como a influencias fluviales (como flujos de agua dulce y sedimentos). Los flujos cambiantes tanto de agua de mar como de agua dulce proporcionan altos niveles de nutrientes tanto en la columna de agua como en los sedimentos, lo que convierte a los estuarios entre los hábitats naturales más productivos del mundo. [11]
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 aguas frías. 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 permitido crear arrecifes artificiales . Los arrecifes de coral también sustentan una enorme comunidad de vida, incluidos los propios corales, sus zooxantelas simbióticas , peces tropicales y muchos otros organismos.
En biología marina se presta mucha atención a los arrecifes de coral y al fenómeno meteorológico de El Niño . En 1998, los arrecifes de coral experimentaron los eventos de blanqueamiento masivo más graves jamás registrados, cuando vastas extensiones de arrecifes en todo el mundo murieron porque las temperaturas de la superficie del mar aumentaron muy por encima de lo normal. [12] [13] Algunos arrecifes se están recuperando, pero los científicos dicen que entre el 50% y el 70% de los arrecifes de coral del mundo están ahora en peligro y predicen que el calentamiento global podría exacerbar esta tendencia. [14] [15] [16] [17]
El océano abierto es relativamente improductivo debido a la falta de nutrientes; sin embargo, debido a su gran extensión, 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. [19] 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 fótica y afótica . Gran parte de la energía de la zona afótica es suministrada por el océano abierto en forma de detritos .
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 todavía 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. [20] En general, se considera que las profundidades del mar comienzan en la zona afótica , el punto donde llega la luz del sol. pierde su poder de transferencia a través del agua. [21] Muchas formas de vida que viven en 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 especies marinas se congregan para desovar y alimentarse. Los respiraderos hidrotermales a lo largo de los centros de expansión de las dorsales en medio del océano actúan como oasis , al igual que sus opuestos, las filtraciones frías . Estos lugares albergan biomas únicos y en ellos se han descubierto muchos microbios nuevos y otras formas de vida. [22]
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 basándose en el medio ambiente más que en la taxonomía. Por esta razón, la biología marina abarca no sólo organismos que viven únicamente en un ambiente marino, sino también otros organismos cuyas vidas giran en torno al mar.
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 ocurre en el océano, así como del ciclo del carbono , nitrógeno , fósforo y otros nutrientes y oligoelementos. [23]
La vida microscópica submarina 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. [24]
El papel del fitoplancton se comprende mejor debido a su posición crítica como productor primario más numeroso de la Tierra. El fitoplancton se clasifica en cianobacterias (también llamadas algas/bacterias verdiazules), varios tipos de algas (rojas, verdes, marrones y amarillo verdosas), diatomeas , dinoflagelados , euglenoides , cocolitofóridos , criptomonas , crisofitas , clorofitas , prasinofitas y silicoflagelados .
El zooplancton tiende a ser algo más grande y no todos son microscópicos. Muchos protozoos son zooplancton, incluidos dinoflagelados, zooflagelados , foraminíferos y radiolarios . Algunos de ellos (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 alcanzar el tamaño suficiente para adoptar sus formas familiares. Dos ejemplos son las larvas de peces y las estrellas de mar (también llamadas estrellas de mar ).
Las algas y plantas microscópicas proporcionan hábitats importantes para la vida, actuando a veces 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 proporción mayor de la producción fotosintética del mundo que todos los bosques terrestres juntos. La mayor parte del nicho ocupado por las subplantas en la tierra en realidad lo ocupan algas macroscópicas en el océano, como el sargazo y las algas marinas , que se conocen comúnmente como algas marinas que crean bosques de algas marinas .
Las plantas que sobreviven en el mar se encuentran a menudo en aguas poco profundas, como las praderas 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 entorno oceánico. La zona intermareal también es un buen lugar para encontrar vida vegetal en el mar, donde pueden crecer manglares , pastos o pastos de playa .
Al igual que en la tierra, los invertebrados constituyen una gran parte de toda la vida en el mar. La vida marina invertebrada incluye cnidarios como medusas y anémonas de mar ; Ctenófora ; gusanos marinos , incluidos los filos Platyhelminthes , Nemertea , Annelida , Sipuncula , Echiura , Chaetognatha y Phoronida ; Moluscos, incluidos mariscos , calamares y pulpos ; Artrópodos , incluidos Chelicerata y Crustacea ; Porífera ; briozoos ; Equinodermos, incluidas las estrellas de mar; y Urochordata , incluidas las ascidias o los tunicados . Los invertebrados no tienen columna vertebral. Hay más de un millón de especies.
Se conocen más de 10.000 [25] especies de hongos en ambientes marinos. [26] 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 del mar . [27] Las esporas de muchas especies tienen apéndices especiales que facilitan la unión al sustrato. [28] Los hongos marinos producen una gama muy diversa de metabolitos secundarios inusuales. [29]
En 2016 se habían descrito 33.400 especies de peces, incluidos peces óseos y cartilaginosos, [ 30 ] más que todos los demás vertebrados combinados. Alrededor del 60% de las especies de peces viven en agua salada. [31]
Los reptiles que habitan o frecuentan el mar incluyen las tortugas marinas , las serpientes marinas , las galápagos , 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, excepto las tortugas marinas, pasan la mayor parte de su vida en la tierra o cerca de ella, en lugar de en el océano. A pesar de sus adaptaciones marinas, la mayoría de las serpientes marinas prefieren aguas poco profundas cercanas a la tierra, alrededor de islas, especialmente aguas algo protegidas, así como cerca de estuarios. [32] [33] Algunos reptiles marinos extintos , como los ictiosaurios , evolucionaron para ser vivíparos y no tenían necesidad de regresar a la tierra.
Se suele denominar aves marinas a las aves adaptadas a vivir en el medio marino . 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.
Hay cinco tipos principales de mamíferos marinos, a saber, los cetáceos ( ballenas dentadas y ballenas barbadas ); sirenanos como los manatíes ; pinnípedos , incluidas las focas y la morsa ; nutrias de mar ; y el oso polar . Todos respiran aire y, si bien algunos, como el cachalote, pueden bucear durante períodos prolongados, todos deben regresar a la superficie para respirar. [34] [35]
El ecosistema marino es grande y, por tanto, existen muchos subcampos de la biología marina. La mayoría implica el estudio de especializaciones de grupos animales particulares, como la ficología , la zoología de invertebrados y la ictiología . Otros subcampos estudian los efectos físicos de la inmersión continua en agua de mar y el océano en general, la adaptación a un ambiente salado y los efectos del cambio de diversas propiedades oceánicas en la vida marina. Un subcampo de la biología marina estudia las relaciones entre los océanos y la vida oceánica, y el calentamiento global y las cuestiones ambientales (como el desplazamiento de 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 .
Gracias a la vigilancia constante del océano, se han descubierto especies de vida marina que podrían utilizarse para crear remedios para determinadas enfermedades como el cáncer y la leucemia. Además, Ziconotide, un fármaco aprobado para tratar el dolor, se creó a partir de un caracol que reside en el océano. [36]
La biología marina es una rama de la biología . Está estrechamente vinculado a la oceanografía , especialmente a 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 ramas parciales de la biología marina (así como de los estudios ambientales ). La Química Marina, la Oceanografía Física y las Ciencias Atmosféricas están estrechamente relacionadas con este campo.
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 satelitales 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 oceánicas, incluido su crecimiento, distribución y bienestar. Esto sólo recientemente se ha vuelto técnicamente viable gracias a los avances en el GPS y los nuevos dispositivos visuales submarinos. [37]
La mayoría de la vida oceánica se reproduce en lugares específicos, anida o no en otros, pasa tiempo como juvenil en otros y en 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 infantiles y juveniles. Por ejemplo, todavía se desconoce en gran medida hacia dónde viajan las tortugas marinas juveniles y algunos tiburones del año 1 . Los avances recientes en dispositivos de seguimiento submarino están iluminando lo que sabemos sobre los organismos marinos que viven en grandes profundidades del océano. [38] La información que las etiquetas de archivo satelitales emergentes brindan ayuda en ciertas épocas del año, cierres de pesca y 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 de peces saludable en un área mucho más grande.
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. [40] En 1768, Samuel Gottlieb Gmelin (1744-1774) publicó la Historia Fucorum , la primera obra dedicada a las algas marinas y el primer libro sobre biología marina en utilizar la nueva nomenclatura binomial de Linneo . Incluía elaboradas ilustraciones de algas y algas marinas en hojas plegadas. [41] [42] El naturalista británico Edward Forbes (1815-1854) es generalmente considerado como el fundador de la ciencia de la biología marina. [43] El ritmo de los estudios oceanográficos y de biología marina se aceleró rápidamente durante el siglo XIX.
Las observaciones realizadas en los primeros estudios de biología marina impulsaron la era de descubrimientos y exploración que siguió. Durante este tiempo se adquirió una gran cantidad de conocimientos sobre la vida que existe en los océanos del mundo. Muchos viajes contribuyeron significativamente a este acervo 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 . [44] Otra expedición importante fue llevada a cabo por el HMS Challenger , donde se hicieron hallazgos de una diversidad de especies inesperadamente alta entre la fauna, lo que estimuló muchas teorizaciones por parte de los ecologistas de poblaciones sobre cómo tales variedades de vida podrían mantenerse en lo que se pensaba que era un entorno tan hostil. [45] 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 partes profundas de los océanos.
La creación de laboratorios marinos fue importante porque permitió a los biólogos marinos realizar investigaciones y procesar sus especímenes de las expediciones. El laboratorio marino más antiguo del mundo, la Estación biológica de Roscoff , se estableció en Concarneau, Francia, y fue fundado por el Colegio de Francia en 1859. [46] En los Estados Unidos, el Instituto Scripps de Oceanografía se remonta a 1903, mientras que el destacado Woods El Instituto Oceanográfico Hole se fundó en 1930. [47] El desarrollo de tecnologías como la navegación por sonido, equipos de buceo, sumergibles y vehículos operados a distancia permitió a los biólogos marinos descubrir y explorar vida en océanos profundos que antes se pensaba que no existía. [48] El interés público por el tema continuó desarrollándose en los años de la posguerra con la publicación de la trilogía del mar de Rachel Carson (1941-1955).
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