Temperatura
La temperatura es un factor muy importante que influye en procesos químicos y fisiológicos. Junto con la salinidad determina la densidad que cambia longitudinalmente y en profundidad. También determina la concentración de gases, pues a menor temperatura hay mayor concentración de gases.
La temperatura depende de la radiación solar, pues el agua debido a su elevado calor específico acumula calor. Esta capacidad de acumular calor es la responsable de que con el fenómeno de la evaporación no se pierda mucha agua y, en cambio, sí se acumule calor (debido al calor latente de evaporación). El agua varía en un gradiente latitudinal según las temperaturas medias anuales. Así se clasifica en:
- Aguas tropicales: con temperatura media de 25 ºC .
- Aguas subtropicales: con temperatura media de 15 ºC .
- Aguas templadas: con temperatura media entre 5 y 2 ºC .
- Aguas polares: con temperatura media entre 0 y 2 ºC .
En profundidad, debido a las turbulencias, hay una capa de mezcla a unos pocos centenares de metros. Después hay un cambio brusco debido a la baja temperatura: la zona donde se produce este cambio brusco es la termoclina. También existe la picnoclina que impide la circulación vertical y diferencia un agua profunda densa y fría y un agua superior cálida y menos densa. Éste hecho es tanto físico debido al cambio de densidad como fisiológico debido a la baja temperatura. Por tanto tiene importancia en las migraciones y en la recuperación de nutrientes pues deben atravesar la termoclina.
A partir de la termoclina, las aguas tienen una temperatura constante muy baja, mientras que en la parte superior de la termoclina la temperatura puede variar entre 20 ºC y 10 ºC . También existe la termoclina estacionaria a 50 m de profundidad. Se produce en el momento de máxima radiación (estación cálida), pero en otoño se mezcla y se pierde debido a las tormentas y, además, no tiene nada que ver con la termoclina permanente.
Según las adaptaciones a la temperatura, los animales se clasifican en:
- Poiquilotermos: mantienen su temperatura corporal igual que la del medio.
- Homeotermos: mantienen su temperatura corporal constante e independiente del medio.
- Euritermos: soportan amplios rangos de temperatura.
- Estenotermos: viven en estrechos márgenes de temperatura.
En invierno y verano cambia la distribución de temperaturas, de los Polos al Ecuador hay una inmersión de las aguas. Así las isoclinas (isolíneas de temperatura), se estrechan hacia el Ecuador en invierno. Debido a que es un mar «cerrado» se puede decir que el Mediterráneo es un mar subtropical porque sus aguas son calientes.
La incidencia de la radiación solar es básica para los patrones de temperatura. A diferencia del medio terrestre cuya incidencia es del 100 %, en el medio marino, sólo llega un 46 % debido a que el 50 % es reflejado por las nubes y el 4 % restante por la superficie del agua.
De toda la radiación que llega, el 50 % es radiación infrarroja y ultravioleta que es absorbida cerca de la superficie y dispersada. El 50 % restante es radiación PAR, es decir, radiación fotosintética activa que la del espectro visible. Esta radiación decrece con la profundidad y a mucha profundidad sólo quedan los azules.
Es importante e interesante ver cómo afectan los períodos con luz y sin luz de los polos a la producción primaria y a la depredación.
Salinidad
La salinidad se expresa como el número de gramos de sales inorgánicas disueltas por kilo de agua. Las sales se distribuyen desigualmente y son (en orden de mayor a menor cantidad): Cl, Na, sulfatos, Mg, Ca. Los sulfatos cumplen un papel importante en la diferenciación entre aguas marinas y continentales. Las aguas continentales tienen una mayor concentración de sulfatos que las marinas. El calcio también es muy importante porque los moluscos, corales. lo utilizan para formar su esqueleto.
Estas sales tienen un comportamiento conservativo, es decir, que la relación de la concentración entre ellas, y de ellas mismas, varían muy poco en cualquier parte.
Los nitratos y fosfatos, en cambio, no son considerados sales que afecten a la salinidad, sino que son nutrientes y por tanto no tienen la propiedad de ser conservativas.
La variación de la salinidad depende del clima global. Cuando se mide la salinidad se mide fundamentalmente la clorinidad para obtener la salinidad:
Salinidad = 1,805 x clorinidad + 0,03
La salinidad media es de 35 % o . La mayor concentración de sales se da en la latitud 20º-30º debido a las bajas precipitaciones y la alta evaporación. Si unimos los puntos con igual salinidad obtenemos el mapa de isohalinas. Los mares más salados son el mar Mediterráneo y el mar Rojo debido a que son mares casi cerrados y cuencas deficitarias, el mar Mediterráneo sólo tiene tres grandes ríos que le aporten agua: Ebro, Nilo y Ródano.
En el gradiente vertical, también se produce un cambio de salinidad. Hay un descenso brusco de salinidad a partir de los 1.000 m y coincide con la haloclina.
Es importante ver los paralelismos entre temperatura y salinidad que caracterizan distintos ambientes:
- Océanos abiertos: 38-33
- Aguas costeras: 37-30
- Estuarios: 0-30 (menos densa que el agua marina)
- Mares cerrados: <25
- Ambientes hipersalinos: >40 (Mar Menor)
Los estuarios se forman porque el agua dulce flota sobre el agua marina y entonces se forma el estuario en el que hay muchos cambios de salinidad.
La salinidad tiene una importancia capital en la composición de los fluidos corporales y los diferentes organismos tienen estrategias diferentes: los peces teleósteos tienen una concentración de sales inferior en un 30 o 50 % al agua marina debido a la osmorregulación, los invertebrados y peces cartilaginosos tienen una composición igual al agua de mar. Así distinguimos entre dos estrategias:
- Eurihalino: viven en un amplio rango de salinidad.
- Estenohalino: viven en estrecha salinidad.
Densidad
Se ve afectada por la salinidad y la temperatura (afecta más). Así se crean masas de agua que no se mezclan debido a sus diferencias en salinidad, temperatura y organismos. Varía entre 1.025 y 1.03.
Esto es muy importante, e influye en fenómenos como el Niño: las zonas de aguas frías están pobladas de diatomeas de gran tamaño, entonces, cuando esta agua fría es desplazada por superficies cálidas de dinoflagelados de menor tamaño, se produce un cambio de la cadena trófica y un cambio de la salinidad. Caracteriza a las masas de agua: volúmenes de agua con características concretas con diferentes características y diferentes tipos de organismos.
Determina el movimiento vertical y horizontal y la flotabilidad debido a la termoclina que es una barrera para el intercambio vertical. La viscosidad cambia dependiendo de la densidad: a menor tamaño del organismo, más problemas para capturar alimento y moverse en grandes viscosidades. La tensión superficial depende de la densidad e impide o favorece el intercambio de gases entre la atmósfera y el océano.
En un corte vertical podemos establecer diferentes zonas dependiendo de la salinidad y la densidad:
- Superficial: 0- 200 m
- Intermedia: 200- 1000 m
- Profunda: > 1000 m
Presión
La presión es otro factor muy importante a tener en cuenta, a 10 m de profundidad la presión es de una atmósfera (10 5 N/m) más la presión atmosférica. Afecta a las migraciones verticales de organismos debido a que los cambios bruscos de presión producen descompresiones y necesitan sistemas diseñados para esto. Por ejemplo: animales con estructuras flotantes o cámaras de gases como sifonóforos, vejiga natatoria. Afecta a la construcción de esqueletos de carbonato cálcico pues a 300 atm se disuelve. También produce adaptaciones anatómicas en mamíferos marinos.
Radiación solar
La luz solar es esencial para la vida en el mar. La capacidad de penetración de la luz controla la profundidad máxima. La visión y ciertos ritmos fisiológicos dependen de la luz. Existen varias formas de medir la cantidad de radiación que llega a la tierra:
- Cal/min·cm 2
- Lux (iluminación)
- m Einstens/m 2 ·s
La forma más utilizada es la primera ya que nos da una idea de la transferencia energética, es decir, de la cantidad de luz solar que entra en la cadena trófica. Al mar llegan 0,6 Cal/min·cm 2 .
El espectro visible comprende las longitudes de onda entre 400 y 700 nm, de las que se conserva un 50 %. Así la luz que llega al mar es < 50 % y no mayor de 780 nm. La radiación infrarroja es absorbida rápidamente y la ultravioleta (<380 nm) es absorbida en gran proporción.
La radiación fotosintética activa (PAR) tiene un máximo de 0.6 cal/cm 2 ·min.
Por esto es importante conocer el coeficiente de atenuación de la columna de agua. Primero se mide a 0 m la radiación incidente y después a la profundidad a la que se esté estudiando. Así con la fórmula:
Se mide con el disco de Secchi, pero como es muy subjetivo más que una medición es una estima. Es muy importante en los patrones de distribución batimétrica.
Hidrodinamismo
En el hidrodinamismo influye la energía calórica, la gravedad y las fuerzas de Coriolis que provocan el movimiento ondulatorio (olas y mareas) y los flujos de masas (corrientes verticales y horizontales).
El calor del sol es el responsable de la circulación atmosférica de vientos por calentamiento diferencial de masas de aire. La energía calórica es responsable de la circulación atmosférica y oceánica pues genera zonas de altas y bajas presiones, generando el ascenso o no de las masas de agua o de aire.
Las fuerzas de Coriolis se deben a que la rotación de la tierra causa una desviación por la cual el agua superficial se mueve con cierto ángulo en relación con la dirección del viento. Este efecto de Coriolis produce una desviación de la corriente hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur, respecto a la dirección del viento. Tienen influencia en la productividad biológica (upwellings) y provoca patrones de distribución de especies pelágicas y bénticas.
Los movimientos de olas y mareas, son movimientos ondulatorios mientras que las corrientes verticales y horizontales se deben al flujo de masas que desplaza las masas de aire o las aguas más profundas.
Corrientes
Hay áreas de afloramiento donde se puede concentrar una explotación pesquera porque hay mucha producción, lo que provoca patrones de distribución de especies pelágicas.
Las altas y bajas presiones se deben al distinto calentamiento del globo terrestre pues los trópicos están más calientes. Así se crean zonas de convección del Ecuador hacia los Polos lo que provoca la creación de zonas de altas presiones. Las altas presiones producen corrientes que tienen una deriva debido a la fuerza de Coriolis.
Cerca de los Polos, el agua superficial se enfría, se vuelve más densa y se hunde formando una corriente de agua fría que fluye hacia el ecuador a profundidades medias. En determinados lugares, estas corrientes pueden reemplazar al agua superficial produciendo un afloramiento, como ocurre en la corriente Ecuatorial Este en forma de la corriente fría de Canarias. Por lo tanto, las aguas están mucho más frías de lo que cabría esperar por la cercanía a los trópicos.
Hay también una circulación de agua independiente desde la Antártida , pues el hielo del Antártico enfría las aguas profundas de la mayoría de los océanos, y se produce una corriente antártica profunda y otra intermedia, además de una corriente profunda del Atlántico Norte.
El afloramiento de aguas cerca de la costa está provocado por un viento que sopla paralelo a ella. La circulación marina superficial es en dirección 45º hacia la derecha respecto de la dirección del viento, pero en un tramo de agua de unas pocas decenas de metros el transporte horizontal global es 90º hacia la derecha del viento en el hemisferio norte. Por tanto, el agua se separa de la costa y fuerza una elevación de las capas inferiores al lado de tierra. El afloramiento de agua hace subir un flujo de nutrientes hacia la capa iluminada que da lugar a un aumento importante de la producción de algas, y de paso también de la biomasa de todos los niveles tróficos del ecosistema.
Hay corrientes frías y cálidas.
Mareas
Las mareas son movimientos cíclicos diarios de avance y retroceso de agua debido a la interacción gravitatoria entre la Tierra , la Luna y el Sol (aunque éste con menos intensidad). Provocan mareas vivas y mareas muertas dos veces al año: las mareas vivas cuando la luna está en luna nueva o luna llena y el sol, la tierra y la luna están alineados, y las mareas muertas cuando el sol, la tierra y la luna están en ángulo recto y ésta está en tercer cuarto o primer cuarto. Pero la configuración de las cuencas oceánicas provoca anomalías en las mareas de forma que éstas no se encuentran sincronizadas con el paso de la luna. La amplitud de las mareas es importante en la distribución de los organismos.
Gases disueltos
El dióxido de carbono y el oxígeno son los fundamentales. El dióxido de carbono se utiliza en la carbonación de los esqueletos y en la fotosíntesis. El oxígeno se utiliza en la respiración y por tanto es un factor limitante en determinadas épocas y lugares, en verano es cuando su concentración es más baja debido a la alta temperatura.
También hay una distribución vertical de gases:
- Capa superficial: (0- 200 m ): hay un relativo intercambio entre la atmósfera y el agua y está bien oxigenada.
- Intermedia (200- 400 m ): la oxidación de la materia orgánica hace que halla una baja concentración de oxígeno.
- Profunda (> 400 m ): la concentración de oxígeno es aceptable pues no hay oxidación y la temperatura es muy baja, así se almacena oxígeno.
Nutrientes
Son el nitrógeno, fósforo, silicio, hierro. El nitrógeno y el fósforo están en forma de sales pero son nutrientes que, además, son piezas clave de la producción primaria. Se distribuyen en un gradiente vertical:
- Capa superficial: es la zona de producción: es la capa eufótica, debido a la luz y si hay nutrientes existe una producción primaria fitoplanctónica que luego sedimenta.
- Capa intermedia: el reciclado de nutrientes tiene que existir por turbulencia y se eleva a la capa eufótica. Así pueden ser resuspendidos o sedimentar definitivamente a la capa profunda.
- Capa profunda: se acumulan los nutrientes. Por una mezcla vertical se pueden elevar, pero si no, se pierden y sólo se recuperan por movimientos geológicos de gran envergadura.
