2.1.9: Los océanos

Es obvio por qué a la Tierra se le llama el “Planeta Azul” ya que el 71 por ciento de la superficie está cubierta por agua, el 97% de la cual se encuentra en océanos. Los océanos aparecieron en la Tierra hace entre 3 y 4 mil millones de años de los que surgió la vida. Se cree que las antiguas formaciones de algas que se encuentran en el agua cerca de Australia llamadas estromatolitos fueron la fuente temprana de oxígeno en la atmósfera.

Océanos y mares

Cinco océanos principales, el Pacífico, el Atlántico, el Índico, el Sur y el Ártico, comprenden el “océano mundial” que rodea las masas terrestres continentales de la Tierra. El Océano Pacífico es el más grande cubriendo 166 millones de kilómetros cuadrados (64 millones de millas cuadradas) de la superficie con una profundidad promedio de 4200 metros (14,000 pies). Con casi la mitad del tamaño, el Océano Atlántico ocupa 83 millones de kilómetros cuadrados (32 millones de millas cuadradas) con una profundidad promedio de 3900 metros (13,000 pies). Con una profundidad promedio similar, el Océano Índico es ligeramente menor con aproximadamente 73 millones de kilómetros cuadrados (28 millones de millas cuadradas). El Océano Austral rodea la Antártida y fue reconocido en 2000 como océano por la Organización Hidrográfica Internacional. Abarca aproximadamente 20.3 millones de kilómetros cuadrados (7.8 millones de millas cuadradas) con una profundidad típica entre 4,000 y 5,000 metros (13,000 a 16,000 pies). El Océano Ártico es el más pequeño que abarca 13 millones de kilómetros cuadrados (5 millones de millas cuadradas) con una profundidad promedio de 930 metros (3250 pies). Algunos ven el Océano Ártico como un mar en lugar de océano debido a su pequeño tamaño.

Figura\(\PageIndex{1}\): Los océanos del mundo. (Mapa base cortesía CIA)

Los mares son cuerpos de agua salada más pequeños que los océanos y parcialmente encerrados por tierra. Los principales mares incluyen el Mediterráneo, Báltico, Bering, Negro, Caribe, Coral, Norte, Rojo y Amarillo. A diferencia de los lagos interiores que pueden ser agua salada o dulce, existe un intercambio constante de agua entre océano y mar. Varios lagos de sal del interior como el Aral, el Caspio y los Muertos se denominan erróneamente “mares”.

La naturaleza del agua oceánica

El agua de mar constituye la mayor reserva de agua en el ciclo hidrológico. Se compone de casi 60 sustancias químicas siendo la sal común la más abundante, 78% de los sólidos disueltos. La salinidad oceánica varía de 32 a 37 partes por mil. La salinidad es menor cerca de la tierra y en las regiones polares (30 ppt).

Figura\(\PageIndex{2}\): Controles sobre la salinidad oceánica. (Cortesía Programa de Meteorología Naval y Comando de Oceanografía “Agua de Mar, Sonido y Hielo”)

Una serie de factores determinan la salinidad oceánica. La salinidad es menor donde los ríos de agua dulce ingresan al océano. En el Pacífico Norte la precipitación supera la evaporación diluyendo así el agua del océano. El agua es más salina en los océanos subtropicales donde la evaporación supera a las precipitaciones. El océano Atlántico es el más salado mientras que el océano Ártico es el de menos.

Los océanos presentan tres zonas verticales de temperatura, 1) una capa superficial de agua, 2) una zona de transición de temperaturas decrecientes con profundidad y 3) las aguas frías del océano profundo. La zona de transición, conocida como la termoclina, es más notable donde el agua superficial es más cálida. El agua polar puede no tener termoclina ya que la temperatura de la superficie es muy fría.

Conoce más sobre el impacto de las actividades humanas en el agua de los océanos mediante Excavando más profundo: acidificación del océano, o continúa con el siguiente tema.

Profundizando: Acidificación Oceánica

Los océanos juegan un papel importante en el ciclo natural del dióxido de carbono a través del Sistema Terrestre (Ver: El Ciclo del Carbono). Pero la química de los océanos de la Tierra está cambiando como resultado de la absorción de las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono. Los océanos absorben alrededor del 25% del dióxido de carbono liberado de las actividades humanas cada año. El resultado es una disminución en el pH y la acidificación del agua oceánica que conduce a graves consecuencias para los ecosistemas oceánicos.

Figura\(\PageIndex{3}\): Acidificación Oceánica. (Cortesía PNUMA) (Cartógrafo Hugo Ahlenius, UNEP/GRID-Arendal. Fuentes: Donner, S.D., Skirving, W.J., Little, C.M., Hoegh-Guldberg, O., Oppenheimer, M. 2005. Evaluación global del blanqueamiento de corales y las tasas de adaptación requeridas ante el cambio climático. Biología del Cambio Global vol., 11, 2251-2265. Orr, James C. 2005. Acidificación antropogénica de los océanos durante el siglo XXI y su impacto en los organismos calcificantes. Naturaleza, vol. 437, 681-686.)

Cómo ocurre la acidificación del océano

Cuando el dióxido de carbono (CO ₂) se combina con el océano (H ₂ O) forma H ₂ CO ₃, ácido carbónico. La mayor parte de este ácido se disocia en iones hidrógeno (H+) e iones bicarbonato (HCO ₃ -1). El aumento de iones H+ reduce el pH y eleva la acidez del agua del océano. Desde los albores de la revolución industrial, que fue alimentada por la quema de combustibles fósiles, el pH de los océanos de la Tierra ha disminuido de 8.2 a 8.1. Esto no suena como mucho, pero date cuenta que el pH se mide en una escala logarítmica. El cambio .1 representa un incremento de 30% en la acidez. Este incremento es 100 veces más rápido que cualquier cambio en la acidez durante al menos los últimos 20 millones de años. Bajo las tasas de emisión actuales, el pH caerá 0.4 entre ahora y 2100, un aumento de 3 veces en la acidez.

Figura\(\PageIndex{4}\): Proceso de acidificación oceánica

Impactos de la acidificación oceánica

El impacto de la acidificación ácida es amplio y potencialmente desastroso para el sistema terrestre. La acidificación de los océanos causa o está vinculada a diversos impactos en el océano y sus ecosistemas. Algunos de estos son:

• Disminución de la absorción de dióxido de carbono atmosférico a medida que se aproxima Al igual que otros elementos disueltos en una solución, el agua tiene un punto de saturación más allá del cual su “función de sumidero” deja de ser efectiva para absorber dióxido de carbono. En consecuencia, queda más CO2 en la atmósfera para alimentar el calentamiento global.
• Daños a ecosistemas de arrecifes de coral. Los arrecifes de coral se encuentran en dos tipos de hábitat oceánico, agua tibia y agua fría. Los arrecifes de coral de aguas cálidas se encuentran típicamente a poca profundidad y en aguas tropicales. Los corales de agua fría se encuentran a profundidades mucho más profundas y en océanos subtropicales a latitudes altas. Se ha demostrado que la acidificación de los océanos dificulta la calcificación de los corales de aguas profundas o de agua fría. Se estima que para 2100, 70% de los corales de agua fría estarán expuestos a agua oceánica acidificada. Aunque el agua excesivamente tibia suele ser la causa, el agua oceánica acidificada se ha relacionado con el blanqueamiento de los corales. El blanqueamiento causado por el blanqueamiento ocurre cuando los corales pierden algas microscópicas dentro de sus tejidos que le dan a los corales sus maravillosos colores.

Figura\(\PageIndex{5}\): Distribución de los Arrecifes de Coral. (Cortesía: PNUMA Cartógrafo:Hugo Ahlenius, UNEP/GRID-Arendal. Fuentes: Centro Mundial de Vigilancia de la Conservación del PNUMA. 2005. Distribución Global de Coral de Agua Fría (puntos). Cambridge, Reino Unido: UNEP-WCMC PNUMA World Conservation Monitoring Centre. 2005. coral1km_v7_2003. Cambridge, Reino Unido: UNEP-WCMC)

• Tasas de crecimiento más lentas para organismos marinos con esqueletos calcáreos. A medida que el ácido carbónico se forma a partir de la absorción de CO2 atmosférico, la concentración de iones hidrógeno aumenta limitando el acceso a los iones carbonato necesarios para formar conchas

Figura\(\PageIndex{6}\): Krill y fitoplancton, fundamento de la red alimentaria marina. (Fuente: NOAA)

• Disrupción de las redes alimentarias marinas. Los impactos sobre el fitoplancton y otras especies sensibles pueden alterar las redes alimentarias marinas y, a su vez, afectar a la pesca. El fitoplancton son organismos que flotan sobre o cerca de la superficie del agua. La mayoría son unicelulares, como diatomeas y dinoflagelados, y en el océano sirven como base de la red alimentaria marina. El fitoplancton son los principales productores del océano, representando el 95% de la productividad primaria del océano. Sirven como alimento para zooplancton que incluyen copépodos, algunas especies de camarón y formas larvarias de medusas, percebes, moluscos y peces. Pequeños depredadores como camarones, krill, sardinas, etc. se alimentan del zooplancton, y a su vez son devorados por grandes depredadores que incluyen aves, peces grandes y mamíferos marinos. La pérdida de la especie en la fundación reverbera a través de toda la red alimentaria. Pronto, las pesquerías importantes para muchas economías nacionales fundan como resultado un ecosistema marino degradado.

Futura acidificación oceánica

Se proyecta que la acidificación de los océanos aumente este siglo a medida que el dióxido de carbono atmosférico continúe aumentando. La cantidad de acidificación depende en gran medida de las emisiones futuras como muestra las proyecciones del Panel Intergubernamental de Cambio Climático para diversos escenarios de emisiones. El peor escenario para la acidificación de los océanos es uno en el que el mundo continúa utilizando recursos energéticos basados en el carbono para alimentar sus necesidades económicas, industriales y de transporte.

Figura\(\PageIndex{7}\): CO ₂ futuro, pH y estado de saturación. (Fuente EPA)

Programa de audio: El ácido en los océanos: una amenaza creciente para la vida marina (Cortesía NPR - Todas las cosas consideradas)

El piso del océano

El fondo oceánico profundo tiene una profundidad promedio de 4000 metros (12,000 pies) con una variación significativa en la profundidad. Las cuencas oceánicas son cortadas por profundas trincheras y grandes montañas se elevan desde el suelo. La cresta medioceana es la cadena continua de montañas más larga de la Tierra que serpentea a lo largo del fondo marino a través de todos los océanos. Su ancho promedio 1600 kilómetros (1000 mi) con crestas que se elevan un promedio de 1500 - 3000 metros (5,000 - 10,000 pies) sobre el piso. A lo largo de su columna vertebral, se crea un nuevo fondo marino que se extiende por la lava que sale de las grietas a lo largo de la cresta del océano. A lo largo de la rugosa topografía volcánica de la cresta se encuentran dramáticos volcanes submarinos llamados "fumadores negros”.

Trincheras largas y estrechas en forma de arco que atraviesan las partes más profundas del fondo del océano. Las trincheras se encuentran cerca de márgenes de placas activas donde los sismos y volcanes son comunes. Las placas convergentes en zonas de subducción reciclan rocas a lo largo de las trincheras oceánicas La perforación de pisos oceánicos a lo largo de trincheras y la cresta de Midocean indica que la roca se recicla durante un período de 2 a 3 millones de años. Las trincheras más profundas se encuentran a lo largo del “Anillo de Fuego” del Pacífico. Las trincheras son comunes a lo largo de arcos curvos de islas como las Islas Aleutianas.

Las vastas llanuras submarinas de la “profundidad del océano” son las llanuras abisales. Las llanuras abisales cubren el 40% del fondo del océano con profundidades de 3000 a 6000 metros (10,000 - 20,000 pies). La deposición de viento y las erupciones volcánicas han cubierto la mayoría en capas de arcillas marrones y rojas. Algunos están cubiertos con los restos de organismos marinos microscópicos conocidos como exudado. Los célebres Acantilados Blancos de Dover son depósitos de supuración elevados.

Al levantarse del fondo del océano se encuentran montes submarinos, montañas que no llegan a la superficie del agua y que normalmente se forman a partir de volcanes extintos. Los guyouts son montañas submarinas planas.

Figura\(\PageIndex{7}\): Características del fondo oceánico. (Cortesía Programa de Meteorología Naval y Comando de Oceanografía “El Mundo Subacuático”)

Márgenes continentales

Los márgenes continentales están compuestos por tres rasgos topográficos. El fondo oceánico se inclina gradualmente hacia arriba hacia los continentes formando el ascenso continental. Al acercarse al borde del continente, la pendiente del fondo oceánico se inclina hacia la vertiente continental. En la parte superior de la pendiente se encuentra la plataforma continental, una plataforma suavemente inclinada de ancho variable. A lo largo de márgenes pasivos como la costa este de Estados Unidos, la plataforma continental es amplia. La plataforma continental es mucho más estrecha a lo largo de márgenes activos bordeados por montañas como la que se encuentra a lo largo de la costa oeste de Estados Unidos.

Figura\(\PageIndex{8}\): Topografía de los márgenes continentales (Cortesía del Programa de Riesgos de Sismos del USGS - Sur de California