fumarola submarina o chimenea hidrotermal

Fumarolas submarinas

En un artículo anterior explicábamos las condiciones extremas que existen en las grandes profundidades oceánicas, donde la luz solar es inexistente, el oxígeno disuelto en el agua es escaso y la temperatura está cercana al punto de congelación. Por todo ello, la vida a grandes profundidades requiere una serie de adaptaciones específicas a ese ambiente y depende en gran medida del aporte de materia orgánica de capas de agua superiores.

Existen, sin embargo, algunos vergeles de vida a grandes profundidades que son casi independientes del mundo superior. En este artículo te explicamos qué son las fumarolas submarinas y qué formas de vida se encuentran estos singulares ecosistemas.

¿Qué son las fumarolas submarinas?

El principal aporte de alimentos a la zona abisal es el descenso, lento pero constante, de materia orgánica desde capas de agua superiores por medio de la nieve marina. Sin embargo, esta no es la única fuente de alimento disponible.

Existen a grandes profundidades fuentes de agua hidrotermal, que expulsan agua a temperaturas de hasta 400°C. La inmensa presión permite al agua permanecer en estado líquido a esas temperaturas, muy por encima de su punto de ebullición a presión atmosférica.

Formación de las fumarolas submarinas

Estas fuentes se generan cuando el agua marina se filtra por grietas en el lecho, normalmente en las proximidades de un volcán submarino, donde el magma se encuentra próximo al lecho marino. Estas filtraciones son facilitadas por la enorme presión del agua en el lecho marino, que puede ser superior a las 1.000 atmósferas en las fosas oceánicas. El calor se transmite por la roca y el agua se calienta rápidamente, ascendiendo debido a que tiene menor densidad que el agua fría.

fumarolas submarinas
Imagen 1. Conjunto de fumarolas blancas, se aprecia la columna ascendente de agua caliente y las formaciones minerales que se acumulan a medida que el agua es expulsada.

Las altas temperaturas permiten que ciertos compuestos minerales que forman parte del lecho marino se disuelvan en el agua, por lo que son arrastrados por la corriente ascendente de agua caliente. El agua es expulsada y forma unas estructuras cilíndricas por solidificación de los minerales disueltos, que crecen con el paso del tiempo a medida que se acumula materia, denominadas fumarolas.

Hay fumarolas que emiten compuestos sulfurosos, las denominadas fumarolas negras, por la tonalidad del agua que expulsan. También existen fumarolas que emiten otro tipo de compuestos, las denominadas fumarolas blancas. Las fumarolas tienen un tiempo de vida variable, algunas desaparecen y otras nuevas se forman.

¿Qué organismos habitan las fumarolas submarinas?

Alrededor de las fumarolas submarinas (también conocidas como chimeneas hidrotermales) se forma un vergel biológico, donde los microorganismos se han adaptado para producir energía y sintetizar materia orgánica a partir de los compuestos químicos expulsados por las fumarolas, de las cuales también aprovechan el calor que emiten.

Se trata de organismos autótrofos quimiótrofos, o quimioautótrofos. Se diferencian de las plantas en que estas obtienen su energía de la luz solar, por lo que son organismos autótrofos fotótrofos, o fotoautótrofos. Ambos tipos de organismos son productores primarios y suponen la base de las cadenas tróficas en los ecosistemas.

chimeneas hidrotermales
Imagen 2. Los gusanos que crecen alrededor de las fumarolas oceánicas son una de las formas de vida más singulares de los ecosistemas abisales. Cada gusano contiene en su interior una rica comunidad bacteriana simbiótica. Autor: NOAA Okeanos Explorer Program, Galapagos Rift Expedition 2011

Así, las fumarolas submarinas permiten la existencia de ecosistemas únicos a gran profundidad. Crustáceos, moluscos o anélidos son las formas de vida más llamativas en estos ecosistemas, alcanzando densidades que en otras partes de la zona abisal serían insostenibles.

Tal vez la forma de vida más representativa de las encontradas alrededor de las fumarolas sean los gusanos tubo gigantes, Riftia pachyptila, que crecen hasta alcanzar varios metros de altura y cuyo cuerpo está formado por un largo tubo de color blanquecino, del que sobresale una pluma branquial roja que el animal usa para respirar (cuyo color se debe a la presencia de hemoglobina).

Cada uno de estos gusanos posee una relación simbiótica con colonias de bacterias quimiosintéticas, que viven en los tejidos del gusano y realizan la síntesis de moléculas orgánicas. Se trata del primer caso conocido de simbiosis entre bacterias y un invertebrado marino. Además, se estima que estos gusanos son muy longevos, pudiendo vivir hasta 250 años.

Las fumarolas como origen de la vida

Se ha sugerido que las primeras formas de vida en la Tierra pudieron surgir en fumarolas oceánicas, debido a la disponibilidad de recursos y al ambiente energéticamente favorable.

Así, en el ambiente cercano a las fumarolas oceánicas hay disponible metano (CH4) y amoníaco (NH3), dos moléculas necesarias para la formación de vida primigenia pero que son poco abundantes en ambientes donde no existe vida previa. Otras moléculas presentes en las aguas termales de las fumarolas, que tienen cierta capacidad catalítica similar a la de las enzimas, son el metanol (CH3OH) y el ácido fórmico (HCO2H). 

Las formas de vida que se encuentran alrededor de estas fuentes hidrotermales submarinas no son completamente independientes del resto de ecosistemas (aunque las bacterias puedan serlo), debido a que requieren oxígeno para sobrevivir. El oxígeno presente en el agua de mar proviene de la atmósfera, y su origen es la actividad fotosintética de plantas y algunos microorganismos. Por lo tanto, a pesar de vivir en condiciones de completa penumbra, incluso la vida de los animales de la zona abisal depende de forma indirecta del Sol. 

La supervivencia de estos ecosistemas depende también de la existencia de las fumarolas, por lo que si estas se agotan, el ecosistema morirá. Existe una gran incógnita relativa a estos ecosistemas, y es cómo han podido establecerse de forma separada en diferentes puntos del lecho marino, existiendo grandes distancias entre las diferentes fumarolas, que no permiten el tránsito de los organismos que viven en ellas. A día de hoy, la cuestión permanece sin resolver.

Nota: Las fumarolas submarinas también se conocen como chimeneas hidrotermales, fumarolas hidrotermales o fuentes hidrotermales submarinas.

Fuentes

  1. María CG (2016). Hydrothermal vents and prebiotic chemistry: a review. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana. 68 (3): 599–620. doi:10.18268/BSGM2016v68n3a13
  2. Meredith JL (1981). Riftia pachyptila, new genus, new species, the vestimentiferan worm from the Galápagos Rift geothermal vents (Pogonophora). Proceedings of the Biological Society of Washington. 93(4): 1295-1313.
  3. Wachtershauser G (1990). Evolution of the first metabolic cycles. Proceedings of the National Academy of Sciences. 87 (1): 200–204. doi:10.1073/pnas.87.1.200
  4. Kuhan C, EiIchi I, Takeo K, Yumiko O, Kensei K (2013). Survivability and Abiotic Reactions of Selected Amino Acids in Different Hydrothermal System Simulators. Origins of Life and Biosphere. 43 (2): 99–108. doi:10.1007/s11084-013-9330-9

Rubén Portela
Biólogo, doctorado en ecología por la Universidad de A Coruña. Apasionado por la ciencia y enamorado desde la infancia de la naturaleza y los animales, especialmente la biología marina y los insectos.