Mar profunda

Mar profunda

Representació esquemàtica de les zones pelágicas i bentónicas

La mar profunda es referix a la profunditat de l'oceà a on la llum comença a desvanir-se, a una profunditat aproximada de 200 m (660 peus) o el punt de transició entre les plataformes continentals i els talussos continentals. Les condicions en les profunditats marines combinen baixes temperatures, obscuritat i alta pressió. Es considera el bioma menys explorat de la Terra, ya que les condicions extremes dificulten l'accés i l'exploració de l'entorn.

Els organismes que viuen en les profunditats marines posseïxen diverses adaptacions per a sobreviure en estes condicions. Poden sobreviure en les profunditats marines per mig de diversos métodos d'alimentació, com la carroñería, la depredaació i la filtració; alguns sobreviuen alimentant-se de neu marina.La neu marina és matèria orgànica que cau de les capes superiors de les aigües a les profunditats marines.

En 1960, el batiscafo Trieste va descendir al fondo de la fossa de les Illes Marianes, prop de Guam, a 10 911 m (35 797 peus; 6780 el meu), el punt més profunt conegut en qualsevol oceà. Si el mont Everest (8849 m o 29 032 peus o 5500 el meu) estiguera sumergit allí, el seu pico estaria a més de 2 km (1,2 el meu) baix la superfície. Despuix del retir del Trieste, el vehícul d'operació remota japonés Kaikō va ser l'únic buc capaç d'alcançar esta profunditat fins que es va perdre en la mar en 2003. En maig i juny de 2009, el ROV híbrit Nereus va retornar a l'abisme Challenger per a una série de tres immersions a profunditats superiors als 10 900 m (35 800 peus; 6,8 el meu).

Característiques ambientals

Llum

La llum natural no penetra en les profunditats oceàniques, en excepció de les parts superiors del mesopelágico. Ya que la fotosíntesis no és possible, les plantes i el fitoplàncton no poden viure en esta zona, i com estos són els principals productors de casi tots els ecosistemes terrestres, la vida en esta zona de l'oceà depén de fonts d'energia externes. Llevat en les zones propenques a les fonts hidrotermales, esta energia prové de la matèria orgànica que descendix des de la zona fótica. Esta matèria orgànica que s'afona està composta de partícules d'algues, detritos i atres rebujos biològics, coneguts colectivament com neu marina.

Pressió

Ya que la pressió en l'oceà aumenta aproximadament 1 atmòsfera per cada 10 metros de profunditat, la pressió que experimenten molts organismes marins és extrema. Fins fa poc, la comunitat científica caria d'informació detallada sobre els efectes de la pressió en la majoria dels organismes d'aigües profundes, ya que els espècimen trobats aplegaven a la superfície morts o moribunts i no eren observables a les pressions a les que vivien. En l'arribada de trampes que incorporen una cambra especial per a mantindre la pressió, s'han recuperat metazoos de major tamany de les profunditats marines en bon estat.

Salinitat

La salinitat es manté notablement constant en les profunditats marines, en unes 35 parts per mil. Existixen algunes chicotetes diferències en la salinitat, pero cap d'elles és ecològicament significativa, llevat en mars majoritàriament sense eixida a la mar, com el Mediterràneu i el Mar Rojo.

Temperatura

Les dos zones en major gradient de temperatura en els oceans són la zona de transició entre les aigües superficials i les profundes, la termoclina, i la transició entre el llit marí profunt i els fluix d'aigua calenta en les fonts hidrotermales. La gruixa de les termoclinas varia des d'uns pocs centenars de metros fins a casi mil metros. Per baix de la termoclina, la massa d'aigua de l'oceà profunt és freda i molt més homogénea. Les termoclinas són més intenses en els tròpics, a on la temperatura de la zona epipelágica sol superar els 20 °C (68 °F). Des de la base del epipelágico, la temperatura descendix a lo llarc de varis centenars de metros fins a alcançar els 5-6 °C a 1000 metros (41-43 °F a 1000 metros). Continua disminuint cap al fondo, pero a un ritme molt menor. L'aigua freda prové de l'afonament d'aigües superficials pesades en les regions polars.

A qualsevol profunditat, la temperatura es manté pràcticament invariable durant llarcs periodos, sense canvis estacionals i en molt poca variabilitat interanual. Cap atre hàbitat del planeta presenta una temperatura tan constant.

En els respiraders hidrotermales, la temperatura de l'aigua en emergir dels fumerals de les "fumareras negres" pot alcançar els 400 °C (752 °F), ya que l'alta pressió hidrostàtica evita que hervir, per lo que es tracta d'aigua sobrecalentada. La temperatura pot descendir a entre 2 i 4 °C (36 i 39 °F) en pocs metros.

Biologia

Les regions per baix de l'epipelágica es dividixen en atres zones: començant per la zona batial (també considerada el talús continental), que s'estén de 200 a 3000 metros (660 a 9840 peus) baix el nivell de la mar i és essencialment de transició, en elements tant de la plataforma superior com de l'abisme inferior. Per baix d'esta zona, les profunditats marines es componen de la zona abissal (profunditat oceànica entre 3 i 6 km; 1,9-3,7 el meu) i la zona hadal (6-11 km; 3,7-6,8 el meu). L'aliment consistix en matèria orgànica que cau i restants d'animals provinents de la zona productiva superior, i és escàs tant en térmens de distribució espacial com a temporal.

En lloc de dependre del gas per a la seua flotabilitat, moltes espècies d'aigües profundes posseïxen una carn gelatinosa composta principalment de glicosaminoglicanos, lo que els proporciona una densitat molt baixa. També és comú entre els calamars d'aigües profundes combinar el teixit gelatinoso en una cambra de flotació plena d'un líquit celómico compost per clorur d'amoni, un rebuig metabòlic, que és més llauger que l'aigua circumdant.

Els peixos d'aigües miges posseïxen adaptacions especials per a afrontar estes condicions: són chicotets, generalment menors de 25 centímetros (10 polzades); tenen metabolisme llents i dietes poc especialisades, preferint esperar assentats el menjar en lloc de gastar energia buscant-la. Tenen cossos allargats en músculs i estructures esquelètiques dèbils i acuosas. A sovint posseïxen mandíbules extensibles i articulades en dents curvades. Per l'escassa distribució de la llum i la falta de llum, trobar parella per a reproduir-se és difícil, i molts organismes són hermafroditas.

Per l'escassea de llum, els peixos solen tindre ulls tubulars més grans de lo normal, en sol bastons. El seu camp de visió ascendent els permet detectar la silueta de possibles preses. No obstant, els peixos presa també presenten adaptacions per a afrontar la depredaació. Estes adaptacions se centren principalment en la reducció de les siluetes, una forma de camuflage. Els dos métodos principals per a conseguir-ho són la reducció de l'àrea de la seua ombra per mig de la compressió lateral del cos, i la contrailuminaació per mig de bioluminiscencia. Açò es conseguix per mig de la producció de llum dels fotóforos ventrales, que tendixen a produir una intensitat lluminosa tal que la part inferior del peix té una apariència similar a la llum de fondo. Per a una visió més sensible en poca llum, alguns peixos tenen un retrorreflector darrere de la retina. Els peixos llanterna posseïxen esta combinació, ademés de fotóforos, que utilisen per a detectar la lluentor ocular d'atres peixos.

Els organismes de les profunditats marines depenen casi per complet de la matèria orgànica, tant vixca com a morta, que s'afona a una velocitat d'aproximadament 100 metros al dia. Ademés, solament entre l'1 % i el 3 % de la producció superficial aplega al fondo marí, principalment en forma de neu marina. Esta s'acumula en el fondo bentónico, aproximadament 1 cm cada 1000 anys. També es produïxen grans caigudes d'aliment, com a cadàvers de ballenes, i estudis han demostrat que poden ocórrer en major freqüència de lo que es creu actualment. Hi ha molts carroñeros que s'alimenten principalment o exclusivament de grans caigudes d'aliment, i s'estima que la distància entre els cadàvers de ballenes és de tan sol 8 quilómetros. Ademés, existixen varis animals filtradores que s'alimenten de partícules orgàniques per mig de tentàculs, com Freyella elegans.

Els bacteriófagos marins eixerciten un paper important en el cicle de nutrients en els sediment d'aigües profundes. Són extremadament abundants (entre 5×10⁻ i 1×10⁻ fagos per metro quadrat) en sediment de tot lo món.

A pesar del seu aïllament, els organismes d'aigües profundes s'han vist perjudicats per l'interacció humana en els oceans. El Conveni de Londres busca protegir el mig marí de l'abocada de residus com a fancs de depuradora i residus radiactius. Un estudi va revelar que en una regió es va observar una disminució dels corals d'aigües profundes entre 2007 i 2011, atribuïda al calfament global i l'acidificació dels oceans, i que la biodiversitat es troba en els seus nivells més baixos en 58 anys. L'acidificació dels oceans és particularment perjudicial per als corals d'aigües profundes per la seua composició de aragonito, un carbonat fàcilment soluble, i al seu creiximent particularment llent, que tardarà anys en recuperar-se. La peixca d'arrastre de profunditat també està danyant la biodiversitat en destruir hàbitats d'aigües profundes, la formació de les quals pot tardar anys. Una atra activitat humana que ha alterat la biologia de les profunditats marines és la mineria. Un estudi va revelar que, en un jaciment miner, les poblacions de peixos havien disminuït als sis mesos i als tres anys, i que, despuix de vintissís anys, les poblacions havien retornat als nivells previs al destorbament.

Quimiosíntesis

Existixen vàries espècies que no depenen principalment de la matèria orgànica dissolta per a la seua alimentació. Estes espècies i comunitats es troben en respiraders hidrotermales en les zones d'expansió del llit marí. Un eixemple és la relació simbiòtica entre el cuc tubícola Riftia i les bactèries quimiosintéticas.[38] Esta quimiosíntesis sustenta les complexes comunitats que es troben al voltant de les fonts hidrotermales. Estes complexes comunitats constituïxen un dels pocs ecosistemes del planeta que no depenen de la llum solar per al seu suministrament d'energia.[39]

Adaptació a la pressió hidrostàtica

Els peixos d'aigües profundes presenten diferents adaptacions en les seues proteïnes, estructures anatòmiques i sistemes metabòlics per a sobreviure en les profunditats marines, a on els seus habitants deuen soportar una gran pressió hidrostàtica. Si ben atres factors com la disponibilitat d'aliment i l'estalvi de depredadors són importants, els organismes d'aigües profundes deuen tindre la capacitat de mantindre un sistema metabòlic ben regulat davant altes pressions.Per a adaptar-se a este entorn extrem, estos organismes han desenrollat característiques úniques.

Les proteïnes es veuen afectades en gran mida per l'elevada pressió hidrostàtica, ya que experimenten canvis en l'organisació de l'aigua durant les reaccions de hidratació i deshidratació dels events d'unió. Açò es deu a que la majoria de les interacciones enzima-lligant es formen per mig d'interaccions en o sense càrrega polar. Ya que la pressió hidrostàtica afecta tant el plegament i ensamblage de proteïnes com l'activitat enzimàtica, les espècies d'aigües profundes deuen experimentar adaptacions fisiològiques i estructurals per a preservar la funcionalitat proteica front a la pressió.

l'actina és una proteïna essencial per a diferents funcions celulars. La α-actina és un component principal de la fibra muscular i es troba altament conservada en numeroses espècies. Alguns peixos d'aigües profundes varen desenrollar tolerància a la pressió per mig d'un canvi en el mecanisme de la seua α-actina. En algunes espècies que viuen a profunditats superiors a 5 km (3,1 el meu), C. armatus i C. yaquinae presenten substitucions específiques en els llocs actius de la α-actina, que és el component principal de la fibra muscular. Es prediu que estes substitucions específiques, Q137K i V54A de C. armatus o I67P de C. yaquinae, són importants per a la tolerància a la pressió. La substitució en els llocs actius de l'actina produïx canvis significatius en els patrons de ponts salinos de la proteïna, lo que permet una millor estabilisació de l'unió de el ATP i la disposició de les subunidades, confirmada per l'anàlisis d'energia lliure i la simulació de dinàmica molecular. Es va observar que els peixos d'aigües profundes presenten més ponts salinos en les seues actina en comparació als peixos que habiten les zones superiors del mar.

En relació en la substitució de proteïnes, es va observar l'abundància de osmolitos específics en peixos d'aigües profundes somesos a alta pressió hidrostàtica. En certs condrictios, es va observar que el N-òxit de trimetilamina (TMAO) aumentava en la profunditat, reemplaçant a atres osmolitos i a l'urea. Per la capacitat de el TMAO per a protegir les proteïnes de la desestabilisació per l'alta pressió hidrostàtica, l'ajust de osmolitos constituïx una adaptació important per a que els peixos d'aigües profundes soporten l'alta pressió hidrostàtica.

Els organismes d'aigües profundes posseïxen adaptacions moleculars per a sobreviure i prosperar en les profunditats oceàniques. El peix caragol de les Marianes Hadal va desenrollar una modificació en el gen de l'osteocalcina (arpillera), a on es va detectar la seua terminació prematura. El gen de l'osteocalcina regula el desenroll òsseu i la mineralisació tisular, i la mutació per desplaçament del marc de llectura sembla haver donat lloc al cràneu obert i a la formació d'os cartilaginoso. Per l'alta pressió hidrostàtica en les profunditats marines, els cràneus tancats que desenrollen els organismes que viuen en la superfície no poden soportar la pressió imposta. D'igual manera, els desenrolls òsseus comuns observats en els vertebrats de superfície no poden mantindre la seua integritat estructural baix alta pressió constant.