El agua de mar , o agua de mar , es agua de un mar u océano . En promedio, el agua de mar en los océanos del mundo tiene una salinidad de alrededor del 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. Con una salinidad típica, se congela a aproximadamente -2 °C (28 °F). [1] El agua de mar aún en estado líquido más fría 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 normalmente se limita 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 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, entre 3,1 y 3,8 %, el agua de mar no es uniformemente salina en todo el mundo. Cuando la mezcla se produce con escorrentías de agua dulce de las desembocaduras de los ríos, cerca de glaciares que se derriten o grandes cantidades de precipitación (por ejemplo, monzones ), 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 escasa escorrentía de los ríos y la circulación confinada dan como resultado un agua inusualmente salada. La salinidad en masas de agua aisladas puede ser aún mucho mayor: en el caso del Mar Muerto, unas diez veces más . Históricamente, se utilizaron varias escalas de salinidad para aproximar la salinidad absoluta del agua de mar. Una escala popular era la "Escala Práctica de Salinidad", donde la salinidad se medía en "unidades prácticas de salinidad (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 oscila entre 1.020 y 1.029 kg/m 3 , dependiendo de la temperatura y la salinidad. A una temperatura de 25 °C, una salinidad de 35 g/kg y una presión de 1 atm, la densidad del agua de mar es 1023,6 kg/m 3 . [7] [8] En lo profundo 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 desalinizadoras de agua de mar pueden tener salinidades de hasta 120 g/kg. La densidad de una salmuera de agua de mar típica de 120 g/kg de salinidad a 25 °C y presión atmosférica es de 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 aproximadamente 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 promedio de la superficie del océano cayó de aproximadamente 8,15 a 8,05. [10]
El valor del 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 llegar a 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 en la oceanografía química existen varias escalas de pH distintas . [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 dramáticamente. 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 sólo el 0,14% del 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 carbonatos ) 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 desempeñaron un papel clave en el origen de la vida .
Una investigación realizada en 1957 por el Instituto Scripps de Oceanografía tomó muestras de agua en ubicaciones pelágicas y neríticas en el Océano Pacífico. Se utilizaron recuentos microscópicos directos y cultivos; en algunos casos los recuentos directos mostraron hasta 10.000 veces los obtenidos a partir de cultivos. Estas diferencias se atribuyeron a la aparición de bacterias en agregados, efectos selectivos de los medios de cultivo y la presencia de células inactivas. Se observó una marcada reducción en el número de cultivos bacterianos debajo de la termoclina , pero no mediante observación microscópica directa. Se observaron grandes cantidades de formas parecidas a espirilos al microscopio, pero no en cultivo. La disparidad en las cifras obtenidas 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 Vida Marina identificar miles de microbios previamente desconocidos que generalmente están 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, considera que "el número de diferentes tipos de bacterias en los océanos podría superar entre cinco y diez millones". [21]
Las bacterias se encuentran a todas las profundidades de la columna de agua , así como en los sedimentos, siendo algunas aeróbicas, otras anaeróbicas. La mayoría nadan libremente, pero algunos existen como simbiontes dentro de otros organismos, por ejemplo bacterias bioluminiscentes. Las cianobacterias desempeñaron un papel importante en la evolución de los procesos oceánicos, permitiendo el desarrollo de estromatolitos y 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 frente a la costa de Namibia y se genera por altas tasas de crecimiento de fitoplancton en la zona de afloramiento de la corriente de Benguela , que eventualmente cae al fondo marino.
Archaea, parecida a una bacteria, sorprendió a los microbiólogos marinos por su supervivencia y prosperidad en ambientes extremos, como los respiraderos hidrotermales en el fondo del océano. Bacterias marinas alcalotolerantes como Pseudomonas y Vibrio spp. sobrevivir en un rango de pH de 7,3 a 10,6, mientras que algunas especies crecerán sólo en 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 Archaea 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 del mar, lo que influye en la química del agua de mar. Los derrames de petróleo y las escorrentías que contienen aguas residuales humanas y contaminantes químicos tienen un marcado efecto sobre la vida microbiana en las cercanías, además de albergar patógenos y toxinas que afectan a todas las formas de vida marina . Los dinoflagelados protistas pueden en ciertos momentos sufrir explosiones demográficas llamadas floraciones o mareas rojas , a menudo después de una contaminación causada por el hombre. El proceso puede producir metabolitos conocidos como biotoxinas, que se mueven a lo largo de la cadena alimentaria del océano, contaminando 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 , el Pandoravirus infecta amebas, pero su genoma, que contiene de 1,9 a 2,5 megabases de ADN, es dos veces más grande que el de Megavirus , y difiere mucho de los otros virus grandes en apariencia y estructura genómica.
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, anticipando un "apocalipsis de los antibióticos" con escasez de nuevas infecciones. lucha contra las drogas. La investigación financiada por la UE comenzará en la fosa de Atacama y luego buscará fosas frente a 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 habitualmente han dañado muchos ecosistemas costeros y los han convertido en una amenaza para la vida. En estas aguas se encuentran virus y bacterias patógenos, como Escherichia coli , Vibrio cholerae, causante del cólera , hepatitis A , hepatitis E y polio , junto con protozoos que causan giardiasis y criptosporidiosis . Estos patógenos están habitualmente presentes en el agua de lastre de grandes buques y se propagan ampliamente cuando se descarga el lastre. [27]
La velocidad del sonido en el agua de mar es de aproximadamente 1.500 m/s (mientras que la velocidad del sonido suele ser de alrededor de 330 m/s en el aire a aproximadamente 101,3 kPa de presión, 1 atmósfera), y varía con la temperatura, la salinidad y la presión del agua. 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 al aumentar la salinidad y aumenta al aumentar la temperatura. [29]
Se pensaba que el agua del mar provenía de los volcanes de la Tierra , que comenzaron hace 4 mil millones de años, liberados 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 detrás de los orígenes de la sal marina comenzaron con Sir Edmond Halley en 1715, quien propuso que la sal y otros minerales eran transportados al mar por los ríos después de que las lluvias los arrastraban del suelo. Al llegar al océano, estas sales se concentraron a medida que llegaba más sal con el tiempo (ver Ciclo hidrológico ). Halley señaló 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 "erosión continental".
La teoría de Halley era en parte correcta. Además, el sodio se filtró del fondo del océano cuando se formó el océano. La presencia del otro ion dominante de la sal, el cloruro, resulta de la desgasificación del cloruro (como ácido clorhídrico ) con otros gases del interior de la Tierra a través de volcanes y respiraderos hidrotermales . Posteriormente, los iones de sodio y cloruro se convirtieron en los constituyentes más abundantes de la sal marina.
La salinidad del océano se ha mantenido estable durante miles de millones de años, muy probablemente como consecuencia de un sistema químico/ tectónico que elimina tanta sal como se deposita; por ejemplo, los sumideros de sodio y cloruro incluyen depósitos de evaporita , entierro en agua de poros y reacciones con basaltos del fondo marino . [15] : 133
El cambio climático , los crecientes niveles de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre , el exceso de nutrientes y la contaminación en muchas formas están alterando la geoquímica oceánica global . Las tasas de cambio en algunos aspectos superan con creces las del registro geológico histórico y reciente. Las principales tendencias incluyen una acidez cada vez mayor , una reducción del oxígeno subterráneo en aguas cercanas a la costa y pelágicas, un aumento de los niveles de nitrógeno costero y aumentos generalizados del mercurio y los contaminantes orgánicos persistentes. La mayoría de estas perturbaciones están relacionadas directa o indirectamente con la quema de combustibles fósiles, los fertilizantes y la actividad industrial. Se prevé que las concentraciones aumenten 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 del aumento de la absorción de CO 2 de los océanos relacionado con una mayor concentración atmosférica de CO 2 y temperaturas más altas, [33] porque afecta gravemente 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. Todos los días, muchos barcos cruzan el océano para entregar mercancías a varios lugares del mundo. El agua de mar es una herramienta para que los países participen eficientemente en el comercio y el transporte internacional, pero cada barco agota emisiones que pueden dañar la vida marina y la calidad del aire de las zonas costeras. El transporte de agua de mar es una de las emisiones de gases de efecto invernadero generadas por el hombre de más rápido crecimiento. [34] Las emisiones liberadas por los buques plantean riesgos importantes 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 causan más contaminación tanto en el agua de mar como en las zonas circundantes. [35]
Otro uso humano del agua de mar que se ha considerado es el uso del agua de mar con 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 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 de mayor éxito 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 regadas con agua salada se utilizaba para cultivar piensos para el ganado ; sin embargo, los animales que fueron alimentados con estas plantas consumieron más agua que los que no. [37] Aunque la agricultura basada en el uso de agua salada todavía 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 generalmente no es factible.
El consumo accidental de pequeñas cantidades de agua de mar limpia no es perjudicial, especialmente si el agua de mar se toma junto con una mayor cantidad de agua dulce. Sin embargo, beber agua de mar para mantener la hidratación es contraproducente; Se debe excretar más agua para eliminar la sal (a través de la orina ) que la cantidad de agua que se obtiene del propio agua de mar. [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 de alrededor de 9 g/L (0,9% en masa).
En la mayoría de las aguas abiertas, las concentraciones varían algo alrededor de valores típicos de alrededor del 3,5%, mucho más de lo que el cuerpo puede tolerar y más allá de lo que el riñón puede procesar. Un punto que frecuentemente se pasa por alto cuando se afirma que el riñón puede excretar NaCl en concentraciones bálticas del 2% (en argumentos en contrario) es que el intestino no puede absorber agua en tales concentraciones, por lo que no hay ningún beneficio en beber dicha agua. Sin embargo, la salinidad de las aguas superficiales del Báltico nunca es del 2%. Es del 0,9% o menos y, por tanto, nunca superior al de los fluidos corporales. Beber agua de mar aumenta temporalmente la concentración de NaCl en sangre. Esto le 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. Con el tiempo, la concentración de sodio en la sangre aumenta a niveles tóxicos, eliminando agua de las células e interfiriendo con la conducción nerviosa , lo que en última instancia produce convulsiones fatales y arritmia cardíaca . [ cita necesaria ]
Los manuales de supervivencia desaconsejan constantemente beber agua de mar. [39] Un resumen de 163 viajes en balsas salvavidas estimó el riesgo de muerte en un 39% para quienes bebían agua de mar, en comparación con un 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 están deshidratadas. [40]
La tentación de beber agua de mar era mayor para los marineros que habían agotado su suministro de agua dulce y no podían capturar suficiente agua de lluvia para beber. Esta frustración fue descrita célebremente 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 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 inflable Zodiak utilizando principalmente carne de pescado cruda, que contiene aproximadamente un 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 La expedición Kon-Tiki , Thor Heyerdahl informó haber bebido agua de mar mezclada con agua fresca 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 fresca al día durante 70 días sin efectos nocivos cuando perdió parte de su suministro de agua. [42]
Durante el siglo XVIII, Richard Russell defendió el uso médico de esta práctica en el Reino Unido, [43] y René Quinton amplió la defensa de esta práctica a otros países, especialmente Francia, en el siglo XX. Actualmente, se practica ampliamente en Nicaragua y otros países, supuestamente aprovechando los últimos descubrimientos médicos. [44] [45] [ se necesita verificación ]
Como 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 considere potable . La mayoría de los buques oceánicos desalan 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 que consumen mucha energía no solían estar disponibles durante la Era de la Vela . Los buques de guerra más grandes con grandes tripulaciones, como el HMS Victory de Nelson , estaban equipados con aparatos de destilación en sus galeras . [46] La sal marina natural obtenida al evaporar el agua de mar también se puede recolectar y vender como sal de mesa , que generalmente 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 sus 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 , "la sal perfecta", que contiene menos sodio y lo que se considera un sabor superior. Un restaurante regentado 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 su cuerpo a través de sus conductos lagrimales . [48]
Los minerales se extraen 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 de 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 a finales de la década de 1990 sólo se extrajeron unos pocos gramos de uranio en Japón . [52] La cuestión principal no es la viabilidad tecnológica, sino que los precios actuales en el mercado del uranio de otras fuentes son entre tres y cinco veces más bajos que el precio más bajo alcanzado por la extracción de agua de mar. [53] [54] Cuestiones 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 implementar sistemas de gestión monitoreados. Esto requiere gestión de las áreas oceánicas y sus condiciones, planificación ambiental , directrices estructuradas para garantizar que las extracciones estén controladas, evaluaciones periódicas del estado del mar después de la extracción y un seguimiento constante. [55] El uso de tecnología, como drones submarinos , puede facilitar extracciones sostenibles. [56] El uso de infraestructura baja en carbono también permitiría procesos de extracción más sostenibles y al mismo tiempo reduciría la huella de carbono de las extracciones minerales. [56]
Otra práctica que se está considerando de cerca es el proceso de desalinización para lograr un suministro más sostenible de agua a partir de agua de mar. Aunque la desalinización también conlleva preocupaciones ambientales, como costos y recursos, los investigadores están trabajando estrechamente para determinar prácticas más sostenibles, como la creación de plantas de agua más productivas que puedan hacer frente a 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 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 agua de mar, como pruebas de corrosión, contaminación por petróleo y evaluación de 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 ambiental del carbono . Dado que este cuerpo de agua no contiene altos niveles de hierro , la deficiencia impacta la vida marina que vive en sus aguas. Como resultado, este océano no es capaz de producir tanto fitoplancton , lo que dificulta 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 el ciclo continúa, varios animales marinos más grandes se alimentan del krill antártico, pero como hay escasez de hierro del fitoplancton/diatomeas iniciales, 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 sólo dependen del hierro para mantener el equilibrio de minerales en su dieta, sino que también influye en la cantidad de hierro que se regenera en el océano. Las excreciones de la ballena también contienen hierro absorbido, lo que permitiría reinsertar el hierro en el ecosistema del océano. En general, una deficiencia de un mineral como el hierro en el Océano Austral puede provocar una importante cadena de perturbaciones dentro de los ecosistemas marinos, lo que demuestra el importante papel que desempeña el agua de mar en la cadena alimentaria .
Tras un análisis más detallado 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 consistentemente en sus heces, lo que es un indicador de que el krill se encuentra en la dieta 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 en el tejido muscular de las ballenas azules y las ballenas de aleta fue 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 del 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 ventajosa relación entre el krill y las ballenas barbadas aumenta la cantidad de hierro que puede reciclarse y almacenarse en el agua de mar. [59] Se crea un circuito de retroalimentación positiva , que aumenta la productividad general de la vida marina en el Océano Austral.
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. Dar prioridad a la recuperación de las poblaciones de ballenas porque aumentan la productividad general de los ecosistemas marinos, así como aumentar 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 proporcionar más información sobre el reciclaje de hierro en el Océano Austral. [59] Los proyectos sobre gestión y conservación de ecosistemas 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 alimentar baterías que energizan vehículos eléctricos o generar energía eólica . [60] Un enfoque de la minería respetuoso con el medio ambiente 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 humanos . La extracción de litio del fondo marino podría tener éxito, pero su éxito dependería de prácticas de reciclaje más productivas en la superficie. [61]
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También existen riesgos que conlleva la extracción del fondo marino. Muchas especies biodiversas tienen una larga vida útil en el fondo marino, lo que significa que su reproducción lleva más tiempo. [55] De manera similar a la captura de peces del fondo marino, la extracción de minerales en grandes cantidades, demasiado rápido, sin los protocolos adecuados, puede resultar en una alteración de los ecosistemas submarinos. [55] Por el contrario, esto tendría el efecto contrario e impediría que las extracciones de minerales sean una práctica sostenible a largo plazo, y resultaría en una escasez de los metales necesarios. Cualquier extracción de minerales de 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 alteraciones significativas en las comunidades animales. [55]
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