Aguas abisales

Se denomina aguas abisales a la amplia zona afótica que se encuentra por debajo de, por lo menos, 200 metros de profundidad. Las aguas abisales se extienden por alrededor del 80% de la superficie del océano.

La base de la cadena alimentaria en el biotopo de las aguas abisales está constituida por quimiolitotrofos de bacterias y arqueas activas, que utilizan la oxidación del ácido sulfhídrico como fuente de energía en las proximidades de las fuentes hidrotermales, también conocidas como humo negro, para producir compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas. Las bacterias verdes del azufre aprovechan el oxígeno de la fotosíntesis con el sulfuro de hidrógeno o el azufre como reductor, en ese caso se pone radiación térmica infrarroja en los clorosomas para las fuentes de energía de la fotosíntesis. Un ejemplo de la reciente teoría endosimbiótica son los siboglínidos de las profundidades marinas (siboglinidae), que no tienen aparato digestivo, sino que obtienen sus nutrientes de las bacterias, con las que viven en endosimbiosis.

Aparte de las fuentes hidrotermales, por lo que sabemos hasta el momento, no existe otra producción biológica primaria en las aguas abisales.

Características

La temperatura es constantemente baja (-1 ºC a 4 ºC). En las aguas abisales, a 10.000 metros, existe una presión de aproximadamente 1.000 bar. La intensidad de la corriente marina es extraordinaria, y las fluctuaciones estacionales se limitan al conjunto de los detritos, que pasan por las zonas que descienden aquí y representan la base alimenticia más importante de las aguas abisales.

Las aguas abisales situadas a una profundidad de 1.000 metros o más cubren una superficie de aproximadamente 318 millones de kilómetros cuadrados, lo que representa aproximadamente un 62% del total de la superficie terrestre.

En las aguas abisales o en sus bordes se encuentra zonas tectónicas notables:

Dorsales medioocéanicas – sistemas montañosos de los océanos, que se encuentran primordialmente en el Océano Atlántico.
Cuencas oceánicas – en todas las grandes superficies de los océanos existentes y en las cuencas profundas.
Fosas oceánicas – trincheras situadas principalmente en el Océano Pacífico. Los 11.034 metros de las fosas de las Marianas (controvertidamente medido por última vez en 1957) y los 10.984 ± 25 del abismo de Challenger (ambos en la Fosa de las Marianas, en el Océano Pacífico) se consideran los puntos más profundos del océano.

Las dorsales y las fosas primero fueron examinadas en la última década por medio de métodos geofísicos y se demostraron como “punto de encuentro de la tectónica de placas”. Entre otras cosas, se manifiestan en el campo gravitatorio terrestre y en la distribución de los terremotos.

El contraste de las aguas abisales es el "mar poco profundo", en particular las zonas de plataforma frente a los continentes.

Clasificación

Los océanos se dividen en dos grandes zonas:

Zona pelágica

El piélago (del griego palagos – ‘mar abierto’) es el espacio vital de la columna de agua. El piélago está cerca de los lagos y el mar en la zona de aguas abiertas lejos de la orilla por encima de la zona béntica (bental).

En el mar, el piélago se divide en cinco zonas conforme a la clasificación geomorfológica del fondo marino:

La zona epipelágica son los primeros 200 metros de la columna de agua (pelágica) en el océano. Esta zona profunda iluminada (eufótica) se caracteriza por una productividad biológica positiva (zona trofogénica, es decir, sustancia positiva y balance energético más estructura de la biomasa) y una máxima riqueza de especies dentro de los ecosistemas. En la zona epipelágica se produce la suficiente luminosidad para la planta superior y para que los microorganismos fotoautótrofos ejerzan la fotosíntesis. Junto al plancton vive también aquí el necton flotante activo, además de los peces, cangrejos y cefalópodos. Hacia abajo se limita la zona epipelágica por medio de la zona mesopelágica.
La zona mesopelágica es la zona que va desde los 200 metros hasta los 1.000 metros de las profundidades marinas. Desde aquí empiezan las verdaderas aguas abisales. En esta profundidad aún penetra una pequeña proporción de la luz azul. En los 1.000 metros de profundidad la presión asciende a 100 bar (correspondientes a 100 kilogramos por centímetro cuadrado). La vegetación no está presente debido a la falta de luz y el plancton solo está presente en una menor cantidad. Además, en las zonas profundas, desde los 500 metros hasta los 1500 metros, la temperatura desciende repentinamente desde los 5 ºC a apenas por encima de los 0 ºC. En la zona mesopelágica viven, por ejemplo, los peces hacha.
La zona batial va desde los 1.000 metros a los 4.000 metros de las profundidades marinas. En los 4.000 metros de profundidad la presión asciende a 400 bar. La luz solar no se encuentra más presente. Solo los peces y las bacterias producen luz en forma de bioluminiscencia. Entre los peces de agua profunda también se encuentran los peces pescadores de aguas profundas.
La zona abisal (4.000-6.000 metros) es la zona profunda que abarca desde los 4.000 metros hasta los 6.000 metros de las profundidades marinas. Aquí, la temperatura está cerca del punto de congelación. En esta zona vive, por ejemplo, el cangrejo de agua profunda.
La zona hadal (6.000-11.000 metros) es la zona más profunda del océano y abarca desde los 6.000 metros hasta los 11.000 metros, que es el punto más profundo del océano. La temperatura se encuentra, como en la zona abisal, cerca del punto de congelación. Sin embargo, aquí se producen organismos, por ejemplo, los poliquetos.

Según la opinión de algunos biólogos marinos, las zonas abisal, batial y pelágica hadal no se pueden definir por sus delimitadas y semejantes características hidrológicas y biológicas. Por eso se agrupan en una zona de la profundidad marina.

La zona pelágica se parece a la zona béntica, análoga al litoral y a la zona profunda, en que se clasifica en dos zonas de producción biológica.

En una zona trofogénica (capa nutricional, es decir, se produce más oxígeno y biomasa de lo que se consume).
En una zona trofolítica (capa nutricional, es decir, se produce menos oxígeno y biomasa de lo que se consume).

El límite entre ambas zonas se denomina nivel de compensación. La biomasa, a través de la fotosíntesis, se descompone nuevamente mediante procesos de respiración, la producción neta biogénica es aproximadamente igual a cero. La cantidad restante de luz para la fotosíntesis es tan baja que las plantas (productoras) solo pueden acumular una pequeña cantidad de biomasa. Esta será, al igual que el oxígeno producido, completamente consumida de inmediato por la respiración. En las aguas más profundas, por tanto, en el agua trofolítica, todo el oxígeno y nutrientes necesarios para la vida de los organismos deben venir desde la zona trofogénica por medio del transporte de masas, o los habitantes pueden elevarse (migración vertical) y obtener activamente los materiales necesarios. La ubicación real de la capa trofogénica y, por tanto, también del nivel de compensación, depende del actual rendimiento fotosintético, que, por otra parte, se ve influenciado por varios factores. Por ejemplo, la transparencia del agua está determinada por las condiciones locales (turbidez de las aguas, densidad del plancton, etc.), mientras que la capacidad fotosintética en altitudes más altas fluctúa directamente con las estaciones.

Zona béntica

La zona béntica es la superficie del fondo marino. También se divide en zonas horizontales:

La zona batial (del griego bathys ‘profundidad’) es la zona del talud continental donde el fondo marino desciende desde la zona poco profunda de la plataforma continental hasta la llanura abisal y pasa de los 200 metros hasta los 2.000/3.000 metros de profundidad.
La zona abisal (del griego ἄβυσσος y del latín abyssus ‘abismo’) es la zona de la cuenca oceánica que va desde los 2.000/3.000 metros hasta los 6.000 metros de profundidad.
La zona hadal (del griego hades ‘infierno’), que incluye la fosa oceánica profunda, va desde los 6.000 metros hasta los 10.000 metros de profundidad.

En las aguas abisales, el 90% de la biomasa cercana al fondo está constituida por cohombros de mar.

En el fondo marino existen varios ecosistemas que utilizan componentes químicos inorgánicos (quimiosíntesis, quimiolitotrofos) para producir energía. El punto de partida son bacterias quimioautótrofas que viven en simbiosis con siboglínidos y bivalvos y pueden alimentar a otros animales. Esto ecosistemas se producen donde el agua emerge del suelo, que está enriquecido, por ejemplo, con metano y ácido sulfhídrico. Estos lugares se encuentran tanto en la zona de la dorsal mediooceánica como también en la subdicción y en el talud continental.

En las crestas oceánicas se encuentran fuentes calientes, donde emerge agua caliente de hasta 400 ºC, y fuentes templadas, donde el agua calienta comienza a enfriarse en las profundidades del suelo y solo está ligeramente más caliente que el agua de mar fría que la rodea después de emerger del suelo. Las aguas termales templadas también pueden formarse por medio de un proceso químico exotérmico, la serpentinización, en el que la peridotita se convierte en serpentinita al absorber grandes cantidades de agua marina, con lo que también puede producirse metano (CH4)), ácido sulfhídrico (H2S) e hidrógeno gaseoso (H2). Este mecanismo no está vinculado a la cordillera intra-oceánica, por lo que estas fuentes termales se pueden observar, por ejemplo, en la expansión del fondo oceánico de una cuenca de Backarc. El primer manantial de este tipo fue descubierto en el año 2000 (Lost City). El agua calentada produce las fuentes hidrotermales blancas y negras, chimeneas con una altura media que va desde los 20 metros hasta los 25 metros y que consisten en minerales precipitados.

Los manantiales fríos pueden encontrarse en zonas de subducción y taludes continentales, en los que el agua que emerge del suelo no se calienta. El ecosistema que se encuentra en un rezume frío también se basa en la simbiosis con bacterias quimioautótrofas, pero como éstas se dan tanto a profundidades de varios miles de metros como en el borde del mar profundo en los taludes continentales a profundidades de unos cientos de metros, la gama de especies encontradas puede ser más amplia. La zona de las filtraciones frías se caracteriza por el hecho de que el carbonato cálcico se deposita en costras y de que pueden encontrarse hidratos de metano.

Historia de la investigación

La historia de la investigación de las profundidades marinas es relativamente joven, ya que las condiciones extremas que predominan en la profundidad del mar imponen enormes demandas técnicas al ser humano.

1521: Ferdinand Magellan deja caer una cuerda de 700 metros desde su barco hacia el mar para sondear los océanos. Al no tocar fondo, concluye que el mar es infinitamente profundo.
1818: Se detecta vida por primera vez en las profundidades marinas. El investigador inglés Sir John Ross hace traer a bordo gusanos y medusas de una profundidad de 2000 metros mediante un dispositivo de agarre.
1844: A pesar de que John Ross ha demostrado la existencia de vida, Edward Forbes lo contradice al observar que la cantidad de organismos disminuye con la profundidad. Por lo tanto, afirma que no puede haber vida a partir de los 600 metros de profundidad (teoría del abismo).
1850: Michael Sars encuentra una rica fauna marina frente a las Islas Lofoten a una profundidad de 800 metros, refutando así la teoría del abismo.
1860: Se recupera un cable telegráfico colocado solo tres años antes en el Mediterráneo. En lugares que estaban a unos 2000 metros de profundidad, ya se habían establecido varias especies. Esto se considera una evidencia definitiva en contra de la teoría del abismo.
1872–1876: Con la Expedición Challenger bajo el liderazgo del biólogo marino Charles Wyville Thomson, se investiga sistemáticamente por primera vez las aguas abisales. La expedición arroja muchos resultados nuevos.
1890–1898: Durante las expediciones polares austrohúngaras bajo la dirección científica de Franz Steindachner, se investiga la profundidad marina en el Mar Mediterráneo oriental, el Adriático y el Mar Rojo.
1898–1899: La Expedición de la Valdivia alemana, dirigida por el zoólogo Carl Chun, proporciona material animal abundante de profundidades de más de 4000 metros frente a la costa de la Antártida.
1930: Por primera vez, los humanos alcanzan las "aguas abisales". William Beebe y Otis Barton se sumergen con una esfera de acero con ojo de buey, la batisfera, a 435 metros de profundidad, rodeados de medusas y gambas.
1934: Se alcanza una profundidad de 923 metros con la batisfera.
1948: Otis Barton alcanza por primera vez una profundidad de 1370 metros y rompe el récord de 1934.
1960: Jacques Piccard y Don Walsh logran sumergirse con el Trieste hasta el fondo del abismo de Challenger en la Fosa de las Marianas, uno de los puntos más profundos del mar. Incluso a 10.740 metros de profundidad, descubren peces de aguas abisales y otros organismos en formas bastante curiosas para nuestros ojos (por ejemplo, con bocas muy grandes y órganos luminosos, adaptados al entorno especial de vida de estas profundidades marinas).
2012: El Deepsea Challenger, tripulado exclusivamente por James Cameron, alcanza el fondo del abismo Challenger. Es así, después de la primera exploración en 1960, la segunda exploración tripulada y la primera exploración de una sola persona en esta profundidad marina.
2019: Entre el 28 de abril de 2019 y el 7 de mayo de 2019, el submarino Limiting Factor realizó cuatro inmersiones en el abismo Challenger y una inmersión en el abismo Sirena.

Importancia de las aguas abisales

Los océanos pueden dividirse en grandes categorías: las capas cercanas a la superficie y las aguas abisales. Mientras que las primeras reaccionan a las variaciones rápidas de las condiciones atmosféricas, como las corrientes, las temperaturas y la salinidad, dentro de semanas y meses debido a su inmediata conexión con estas condiciones, los cambios en las aguas abisales están causados por fluctuaciones en las condiciones de la superficie en áreas limitadas de latitudes polares y subpolares. Debido a las enormes masas de agua involucradas, estos cambios ocurren en períodos de varias décadas a siglos. Las aguas abisales desempeñan un papel importante, especialmente en relación con la influencia climática antropogénica, en cuestiones relacionadas con el cambio climático global.

La importancia de las regiones polares o subpolares radica en la anomalía de la densidad del agua (la máxima densidad se alcanza a unos 4 °C) y su modificación por la salinidad de los mares. El contenido de sal en los mares es en promedio de aproximadamente 34,7%, lo que altera significativamente las propiedades del agua. La temperatura del máximo de densidad se desplaza a -3,8 °C con una salinidad promedio de 34,7%, y cae por debajo del punto de congelación de -1,9 °C. Esto provoca una convección en el mar cuando se enfría hasta que comienza la formación de hielo: el agua enfriada (y por lo tanto más densa) se hunde, mientras que el agua más cálida (y menos densa) asciende desde capas más profundas. El agua más cálida libera su calor a la atmósfera y luego se hunde nuevamente cuando se enfría nuevamente. Durante este proceso, el agua absorbe gases atmosféricos (por ejemplo, dióxido de carbono), transportándolos a la profundidad marina. Por esta razón, las áreas de convección son también las áreas marinas donde se pueden encontrar las mayores cantidades de dióxido de carbono antropogénico.

Además de estos movimientos de convección vertical, las corrientes marinas horizontales también desempeñan un papel importante en la profundidad marina. Dependiendo de las condiciones superficiales actuales, se forman masas de agua fría con características diferentes que se pueden rastrear en la profundidad marina a lo largo de sus rutas de propagación. Estas masas de agua fría se distinguen por sus valores de temperatura, salinidad y densidad, así como por el contenido de oxígeno o de gases traza antropogénicos en su área de origen. Las masas de agua más profundas son principalmente de origen antártico, también conocidas como "Agua Profunda Antártica" o "Antarctic Bottom Water" (AABW, por sus siglas en inglés). Las masas de agua de origen ártico tienen una densidad ligeramente menor. Se conocen como "Agua Profunda del Atlántico Norte" o "North Atlantic Deep Water" (NADW, por sus siglas en inglés), que se encuentra como una capa intermedia densa sobre el agua del fondo.

Problema en la exploración

A pesar de que las aguas abisales ocupan la mayor parte de nuestro planeta, se sabe menos sobre ellas que sobre la superficie de la luna. Esto se debe a su relativa inaccesibilidad: pocos países tienen vehículos de aterrizaje submarinos capaces de llegar a las aguas abisales o barcos lo suficientemente grandes como para recuperar muestras de esta zona. Por ejemplo, la toma de muestras a 8000 metros de profundidad requiere cables de 11 km de largo. Además, lleva 24 horas bajar y volver a subir un dispositivo a esa profundidad. Los equipos y los barcos son muy costosos; un gran buque de investigación puede costar varios miles de euros al día. Además, los animales cuyo comportamiento se estudia deben ser observados en su hábitat o ser traídos a la superficie en contenedores especiales, ya que no sobrevivirían los enormes cambios de presión. Además, debido a la escasez de alimentos, los animales de las aguas abisales no suelen ser muy numerosos y se necesitan muchas muestras para demostrar la existencia de una especie. Los buceos financiados por entidades privadas son objeto de controversia. En el año 2021, Hamish Harding descendió a la parte más profunda del mar junto con el astronauta, ex buzo de la Marina y piloto de submarinos Victor Vescovo en otro submarino. El 18 de junio de 2023, en un submarino autoconstruido llamado Titan de la compañía OceanGate, Paul-Henri Nargeolet, Hamish Harding y Stockton Rush partieron desde la Isla de Terranova para explorar los restos del Titanic a una profundidad marina de 3.800 metros. El submarino colapsó y todos los pasajeros fallecieron.

Las aguas abisales en el arte y la literatura

La fascinación por lo desconocido también se refleja en la literatura, el cine y la música:

En 1870 se publicó por primera vez la novela veinte mil leguas de viaje submarino de Julio Verne. En varias ocasiones, la última en la década de 1990, la obra de Verne fue adaptada al cine. Al año siguiente, la película de 1954 recibió un Óscar a los mejores efectos visuales.
La película Abyss, El secreto del abismo, dirigida por James Cameron y estrenada en 1989, se desarrolla en las profundidades marinas. En 1990, también recibió un Óscar por sus efectos visuales y fue nominada en tres categorías adicionales.
Frank Schätzing explora en su novela El quinto día las profundidades marinas inexploradas. Esta novela describe a los "Yrr", criaturas marinas ficticias de una inteligencia desconocida, superiores a la humana.
En 2013, la banda de metal progresivo suiza-alemana The Ocean lanzó el álbum conceptual "Pelagial", en el que musicaliza un viaje desde la superficie del mar hasta el fondo del océano. Cada canción del álbum está dividida según las cinco zonas de la zona pelágica.