El giro del Pacífico Sur es parte del sistema de corrientes oceánicas rotatorias de la Tierra, delimitado por el Ecuador al norte, Australia al oeste, la Corriente Circumpolar Antártica al sur y Sudamérica al este. [1] El centro del giro del Pacífico Sur es el polo oceánico de inaccesibilidad , el sitio de la Tierra más alejado de cualquier continente y región oceánica productiva y se considera el desierto oceánico más grande de la Tierra. [2] Con un área de 37 millones de kilómetros cuadrados, constituye aproximadamente el 10% de la superficie oceánica de la Tierra. [3] El giro , al igual que los otros cuatro giros de la Tierra, contiene un área con concentraciones elevadas de plásticos pelágicos , lodos químicos y otros desechos conocidos como la mancha de basura del Pacífico Sur . [4]
Los vientos alisios de la Tierra y la fuerza de Coriolis hacen que las corrientes oceánicas en el Océano Pacífico Sur circulen en sentido antihorario. Las corrientes actúan para aislar el centro del giro del afloramiento de nutrientes y pocos nutrientes son transportados allí por el viento ( procesos eólicos ) porque hay relativamente poca tierra en el hemisferio sur para suministrar polvo a los vientos predominantes . Los bajos niveles de nutrientes en la región dan como resultado una productividad primaria extremadamente baja en la superficie del océano y, posteriormente, un flujo muy bajo de material orgánico que se deposita en el fondo del océano en forma de nieve marina . Los bajos niveles de deposición biogénica y eólica hacen que los sedimentos se acumulen en el fondo del océano muy lentamente. En el centro del giro del Pacífico Sur, la tasa de sedimentación es de 0,1 a 1 m (0,3 a 3,3 pies) por millón de años. El espesor de los sedimentos (desde los basaltos del basamento hasta el fondo marino) varía de 1 a 70 m, y los sedimentos más delgados se producen más cerca del centro del giro. El bajo flujo de partículas hacia el Giro del Pacífico Sur hace que el agua allí sea el agua de mar más clara del mundo. [2]
Debajo del fondo marino, los sedimentos marinos y las aguas intersticiales circundantes contienen una biosfera subterránea inusual . A pesar de las cantidades extremadamente bajas de material orgánico enterrado, los microbios viven en toda la columna de sedimentos. La abundancia celular promedio y las tasas netas de respiración son unos pocos órdenes de magnitud más bajas que en cualquier otra biosfera subterránea estudiada previamente. [2]
La comunidad del subsuelo del Giro del Pacífico Sur también es inusual porque contiene oxígeno en toda la columna de sedimentos. En otras biosferas del subsuelo marino, la respiración microbiana descompone el material orgánico y consume todo el oxígeno cerca del fondo marino, dejando anóxicas las partes más profundas de la columna de sedimentos. Sin embargo, en el Giro del Pacífico Sur, los bajos niveles de material orgánico, las bajas tasas de respiración y los sedimentos delgados permiten que el agua intersticial se oxigene en toda la columna de sedimentos. [5] En julio de 2020, los biólogos marinos informaron que se encontraron microorganismos aeróbicos (principalmente), en " animación casi suspendida ", en sedimentos orgánicamente pobres , de hasta 101,5 millones de años, a 250 pies por debajo del fondo marino de la región y podrían ser las formas de vida más longevas jamás encontradas. [6] [7]
Se plantea la hipótesis de que los microbios bentónicos en sedimentos pobres en materia orgánica en regiones oceánicas oligotróficas, como el giro del Pacífico Sur, metabolizan el hidrógeno radiolítico (H 2 ) como fuente de energía primaria. [8] [2] [9]
Las regiones oceánicas dentro del Giro del Pacífico Sur (GPS) y otros giros subtropicales se caracterizan por una baja productividad primaria en la superficie del océano; es decir, son oligotróficas. El centro del GPS es la provincia oceánica más alejada de un continente y contiene el agua oceánica más clara de la Tierra [2] con ≥ 0,14 mg de clorofila por m 3 . [2] El carbono exportado a los sedimentos oceánicos profundos subyacentes a través de la bomba biológica es limitado en el GPS, lo que resulta en tasas de sedimentación que son órdenes de magnitud más bajas que en las zonas productivas, por ejemplo, los márgenes continentales. [2]
Por lo general, la vida microbiana bentónica de las profundidades oceánicas utiliza el carbono orgánico exportado desde las aguas superficiales. En las regiones oligotróficas donde los sedimentos son pobres en materia orgánica, la vida bentónica subterránea explota otras fuentes de energía primaria, como el hidrógeno molecular (H 2 ). [10] [8] [2] [9]
La desintegración radiactiva del uranio ( 238 U y 235 U ), el torio ( 232 Th) y el potasio ( 40 K ) presentes de forma natural en los sedimentos del fondo marino bombardean colectivamente el agua intersticial con radiación α , β y γ . La irradiación ioniza y descompone las moléculas de agua, produciendo finalmente H2 . Los productos de esta reacción son electrones acuosos (e − aq ), radicales de hidrógeno (H·), protones (H + ) y radicales hidroxilo (OH·). [9] Los radicales son altamente reactivos , por lo tanto de vida corta, y se recombinan para producir peróxido de hidrógeno (H2O2 ) e hidrógeno molecular (H2 ) . [ 10]
La cantidad de producción de H2 radiolítico en los sedimentos del fondo marino depende de las cantidades de isótopos radiactivos presentes, la porosidad del sedimento y el tamaño del grano. Estos criterios indican que ciertos tipos de sedimentos, como las arcillas abisales y los lodos silíceos, pueden tener una mayor producción de H2 radiolítico en relación con otros estratos del fondo marino. [9] Además, se ha medido la producción de H2 radiolítico en intrusiones de agua de mar en basaltos del subsuelo marino. [10]
Los microbios más adecuados para utilizar el H2 radiolítico son las bacterias knallgas, litoautótrofas , que obtienen energía oxidando el hidrógeno molecular a través de la reacción de knallgas : [11]
En la capa superficial de los núcleos de sedimentos de las regiones oligotróficas del SPG, el O2 es el principal aceptor de electrones utilizado en los metabolismos microbianos. Las concentraciones de O2 disminuyen ligeramente en los sedimentos superficiales (unos pocos decímetros iniciales) y no cambian con la profundidad. Mientras tanto, las concentraciones de nitrato aumentan ligeramente hacia abajo o permanecen constantes en la columna de sedimentos en aproximadamente las mismas concentraciones que las aguas profundas sobre el fondo marino. Los flujos negativos medidos de O2 en la capa superficial demuestran que hay una abundancia relativamente baja de microbios aeróbicos que están oxidando la materia orgánica mínimamente depositada del océano que se encuentra sobre ella. Los recuentos de células extremadamente bajos corroboran que los microbios existen en pequeñas cantidades en estos sedimentos superficiales. En contraste, los núcleos de sedimentos fuera del SPG muestran una rápida eliminación de O2 y nitrato a 1 metro por debajo del fondo marino (mbsf) y 2,5 mbsf, respectivamente. Esto es evidencia de una actividad microbiana mucho mayor, tanto aeróbica como anaeróbica. [9] [2]
La producción de H2 radiolítico ( donador de electrones) está equilibrada estequiométricamente con la producción de 0,5 O2 ( aceptor de electrones), por lo tanto, no se espera un flujo medible de O2 en el sustrato si coexisten la radiólisis del agua y la bacteria knallgas. [9] [2] Por lo tanto, a pesar de la ocurrencia conocida de producción de H2 radiolítico , el hidrógeno molecular está por debajo del límite detectable en los núcleos de SPG, lo que lleva a la hipótesis de que el H2 es la fuente de energía primaria en los sedimentos del fondo marino con bajo contenido orgánico debajo de la capa superficial. [9] [2] [8]
Las imágenes de datos satelitales muestran que algunas áreas del giro son más verdes que el agua azul clara circundante, lo que a menudo se interpreta como áreas con mayores concentraciones de fitoplancton vivo . Sin embargo, la suposición de que el agua oceánica más verde siempre contiene más fitoplancton no siempre es cierta. Si bien el giro del Pacífico Sur contiene estas áreas de agua verde, tiene muy poco crecimiento de organismos. En cambio, algunos estudios plantean la hipótesis de que estas áreas verdes son el resultado de los desechos acumulados de la vida marina. Las propiedades ópticas del giro del Pacífico Sur permanecen en gran parte sin explorar. [13]
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