Temperatura
El calor recibido por el agua del mar procede principalmente de las radiaciones solares (y este detalle relaciona directamente la temperatura del agua con la iluminación), pero hay también otras fuentes importantes como el calor que asciende por convección desde el fondo de los mares y desde el interior de la tierra o desde la propia atmósfera, o el producido por las reacciones químicas que tienen lugar en el seno de los océanos.
Debido al elevado calor específico que presenta el mar, los cambios de temperatura que en él se producen son mucho menores que los terrestres. el mar es un termorregulador por lo que influye en los climas en función de la mayor o menor proximidad de la tierra emergida. Por esto existen, entre otras causas, variaciones estacionales y diarias de la temperatura.
En general, la temperatura del mar oscila entre 2-30ºC, pudiendo alcanzar en algún caso el valor extremo de 0ºC. Las máximas oscilaciones térmicas diarias por término medio, son de 1ºC y se producen entre las 14 y 15 h y las mínimas, se producen hacia las 5 h. Las oscilaciones de temperatura a nivel estacional van desde 5ºC en los trópicos hasta 10ºC en las zonas templadas, aunque en la costa y mares cerrados, estas oscilaciones suelen ser mayores (Mediterráneo, por ejemplo, hasta 12ºC, Báltico hasta 17ºC, Mar Negro hasta 18ºC)
Hay otros factores que influyen en las oscilaciones térmicas:
· Latitud: tiempo de insolación e inclinación de los rayos solares.
· Profundidad: al aumentar, se estabiliza la temperatura entre 4 y 1ºC. En superficie hay mayores variaciones aunque dependen también de los vientos y las corrientes, que mezclan las capas marinas.
· Corrientes: este factor puede llegar incluso a anular el efecto de la latitud sobre la temperatura.
La temperatura, junto con la salinidad, influyen en la densidad y solubilidad de los diferentes gases que aparecen en el medio marino y ambos inciden sobre la distribución de los seres vivos en el mar. Todos estos factores afectan a los procesos bioquímicos o químicos que ocurren en los seres vivos, tanto vegetales como animales poiquilotermos. Según la ley de Van Hoff los procesos biológicos se duplican cada vez que se incrementa la temperatura en 10ºC.
Luz
Una parte de la luz que llega al mar es absorbida, otra se dispersa por reflexión y el resto es convierte en calor. De la luz absorbida, una buena cantidad se dispersa a causa de las partículas en suspensión que hay en el agua del mar. Según Birge solo un 18% de las radiaciones solares llegadas a la superficie marina son reflejas a la atmósfera y el 82 % restante son absorbidas y transformadas en calor. De este alto porcentaje absorbido solo un 2% es aprovechado por los organismos fitoplanctónicos.
La mayor o menor penetración de la luz en el mar depende de varios factores: estación del año, ángulo de incidencia, naturaleza del medio, grado de absorción atmosférica en función del clima. No todas las radiaciones llegan a la misma profundidad ya que la luz está constituida por un espectro de radiaciones de distinta longitud de onda, cada una de ellas con un color de atenuación diferente.
Las radiaciones de color rojo y naranja se absorben más rápidamente cuando el agua es transparente, de modo que a 4 m. la primera disminuye un 99% respecto a su intensidad en superficie. Las radiaciones violeta, verde y azul, e incluso amarillo, alcanzan mayores profundidades, siendo la azul la más penetrante, ya que a los 70 m. aun conserva un 70-80% de su intensidad en superficie. Las radiaciones infrarrojas son prácticamente opacas en el mar y las ultravioletas son aun menos absorbidas que las violetas. En aguas turbias, las que más penetran son las verdes y amarillas y en general, a mayor longitud de onda, mayor es su dispersión y menor, por tanto, su penetración.
Todo esto influye en la distribución escalonada de los vegetales marinos que utilizan distintos tipos de radiaciones para la fotosíntesis; así, algunas algas verdes costeras utilizan prácticamente todo el espectro de luz y se sitúan en las capas superiores. Las algas pardas, usan las radiaciones rojas y se distribuyen en los 5-15 m de profundidad. Otras como las rojas utilizan radiaciones azules, situándose a mayor profundidad según su especie.
A efectos de la penetración lumínica, pueden establecerse dos zonas marinas:
Fótica: que es la zona hasta donde penetra la luz. dividida a su vez en eufótica-hasta 80 m.- y disfótica-de 80 a 200 m.
Afótica: a partir de 200 m., donde no hay luz.
A nivel práctico la observación de la penetración de la luz en el mar se hace con los llamados discos Sechi.
Coincide con el valor del peso específico por lo que al hablar de densidad del agua de mar se considera el valor de su peso específico, el cual es muy parecido o ligeramente inferior al que presentan los seres marinos. Esto es lo que permite a éstos flotar y desplazarse sin dificultad, o facilitar el paso del agua por el interior del cuerpo de los organismos que viven fijos, de forma que puedan aprovechar las partículas en suspensión.
La densidad del mar depende de la temperatura presión y salinidad y en general aumenta con la profundidad. La densidad del mar depende de las corrientes que pueda haber en una zona, de modo que a igual profundidad puede haber distinta densidad. En este caso las aguas que afloran tenderán a hundirse o a elevarse para ajustar su densidad al nivel de profundidad (corrientes de convección).
En la zona superficial de las aguas, sobre todo en las próximas a la costa, suele decrecer la densidad debido a los aportes del agua de lluvia y ríos. Las aguas de más densidad se encuentran en altas latitudes (polares), por lo que tienden a hundirse y distribuirse por los fondos en zonas cada vez más amplias; esta es una de las causas de la baja temperatura de los fondos. La elevación de estas aguas hacia la superficie provoca en cierta medida los procesos de Up-Welling.
Presión
Todos los seres marinos están sometidos a la presión atmosférica, sumada, en función de la profundidad, a la de la columna de agua que tienen encima. En el medio marino, la presión aumenta 1 atmósfera por cada 10 m de profundidad, con lo que los organismos que se encuentran en las profundidades marinas pueden llegar a soportar presiones de unas 1000 atmósferas.
No se conocen bien los efectos de la presión hidrostática sobre los organismos, pero se supone que modifica la velocidad de los procesos biológicos y que interfiere en los efectos de otros factores como temperatura y salinidad.
El sustrato
Es el soporte físico al que un ser vivo puede fijarse durante toda su vida o parte de ella. Está constituido por los fondos marinos y distintos materiales costeros (arenas, arcillas, limos, piedras). También pueden constituirse en sustrato cualquier objeto sumergido (botellas, cascos, etc.) e incluso los mismos seres vivos (algas y animales). En relación con el sustrato, los organismos son selectivos, llegando a establecerse entre ellos relaciones de competencia a la hora de escoger donde se van a colocar ya que está en juego el proceso nutricional.
El agua de mar lleva en suspensión una gran cantidad de sólidos y gases, pudiendo admitir en general que todos los elementos químicos presentes en la tierra aparecen en el agua de mar. La proporción de cada uno de estos elementos disueltos es diferente, variando también sus porcentajes en función de la zona de mar de que se trate en cada momento. El estudio de estos porcentajes es muy dificultoso, por eso normalmente se dan datos medios.
Algunos elementos son difíciles de cuantificar porque aparecen en porcentajes muy bajos (para obtener 1 gr. de Ra se necesitaría tratar 5 millones de cc de agua), otros porque requieren técnicas analíticas muy finas, etc. Pero su presencia es observable en la composición de los propios animales marinos (el Cu, muy escaso, es fundamental para la formación de Hemocianina en Moluscos y otros Crustáceos).
Las variaciones se ven también influidas por los elementos de mezcla y transporte, sobre todo a nivel superficial, de olas, mareas y corrientes.
A pesar de la gran complejidad observada en la composición química del agua de mar, en lo que se refiere a sus principales componentes, existe siempre, y en todos los mares, una gran constancia en las proporciones relativas de cada uno de ellos.
Salinidad
En base a esta uniforme proporción de los diversos componentes del agua de mar, se acepta que la determinación de cualquiera de ellos, mejor del más abundante, sirve como indicador del total de los elementos disueltos. Conociendo la dependencia que existe entre determinadas propiedades físicas del agua marina y su composición química, la determinación de este componente sirve también para la determinación indirecta de dichas propiedades físicas.
La salinidad es el más interesante de los factores químicos y se define como la concentración de sólidos disueltos por Kgr de agua de mar. Los componentes fundamentales de estos sólidos son los aniones (cloruros, fosfatos...) y los cationes (Na, Mg...).
La relación entre aniones y cationes va a condicionar el pH del agua del mar, que oscila entre 8 y 8'3 y es por tanto ligeramente alcalino (esto le confiere una gran capacidad amortiguadora que tiene profundo interés biológico ya que muchos animales marinos carecen de estructuras aislantes del medio y por tanto, ligeras variaciones en el pH del medio afectan seriamente a su pH interno, pudiendo incluso causarles la muerte).
La salinidad está muy relacionada con la densidad y ésta es de gran importancia para los seres vivos ya que afecta a dos procesos fundamentales: el movimiento y la alimentación.
La salinidad está también relacionada con la clorinidad, de tal manera que conociendo los tantos por mil existe una relación en la cantidad de las distintas sales.
Distribución de la salinidad en los mares
La salinidad de los distintos mares es diferente y oscila entre 33 y 37%. , incluso hay variaciones en una misma zona debido a factores climáticos, topográficos, aportes fluviales, etc. Por citar algunos ejemplos extremos: la salinidad del Mediterráneo es de un 38%, la del mar Rojo y la del mar Negro es de un 40%. En el Báltico y en la desembocaduras de los grandes ríos, debido al alto aporte de agua dulce, la salinidad es casi nula.
La temperatura está relacionada con la salinidad por los efectos que produce la evaporación. Ambas están relacionadas a su vez con la densidad. Por lo tanto, cambios estacionales en las temperaturas significan cambios en la salinidad; este proceso sucede fundamentalmente en las capas superficiales y las isohalinas pueden experimentar desplazamientos estacionales que en mares abiertos suelen ser de N a S y viceversa; en zonas próximas a la costa estas variaciones pueden producirse en cualquier sentido.
Otras sustancias disueltas
En el medio marino aparecen una serie de sustancias orgánicas e inorgánicas disueltas que proceden fundamentalmente de la descomposición de los desechos eliminados por los seres vivos marinos y de los restos de los que mueren. Pero de entre todos estos compuestos sólidos disueltos en el agua de mar, hay algunos que son imprescindibles para la síntesis de materia orgánica, y de ellos depende por lo tanto la vida en aguas marinas. Se les conoce con el nombre genérico de sales nutritivas.
Estas sales son fundamentales, entre otras razones, porque forman parte de muchas estructuras de los seres vivos y porque son indispensables en la nutrición de muchos de ellos. Las más necesarios son, en primer lugar, los fosfatos y los nitratos, de los que depende totalmente el fitoplancton para poder realizar los procesos de fotosíntesis.
Son importantes también los compuestos del carbono (Carbonatos/Bicarbonatos) y los silicatos, ya que muchas de las especies que componen el plancton tienen esqueletos silíceos (diatomeas, flagelados, radiolarios).
Hierro, Cobre y Arsénico, por ejemplo, serían otros elementos, que aunque de menor importancia, son imprescindibles para animales y plantas. Aparecen casi siempre en cantidades muy reducidas y se llaman, por eso mismo, oligoelementos.
Así: el Hierro (Fe) es indispensable por cuanto una buena parte de la vida vegetal depende de su adecuada concentración en el mar. El término medio es de unos 2 micro-gr/litro. El Cobre (Cu) es necesario para la Hemocianina de los moluscos y en ciertas fases de desarrollo larvario. Su concentración varía de 1 a 10 micro-gr/litro. El Arsenio (As) es importante para las plantas. Su concentración oscila entre 9 y 22 micro-gr/litro.
La carencia de estas sales puede provocar alteraciones fisiológicas graves e incluso la muerte de animales y vegetales, pero además, pueden darse graves desequilibrios en la productividad de la zona afectada ya que esa carencia puede convertirse en un factor limitante para el desarrollo de ciertas especies. Hay que tener en cuenta que las sales que aparecen en escasa cantidad pero son muy necesarias a los seres vivos marinos, van a consumirse en porcentajes relativamente altos.
Las proporciones de estas sustancias en el mar son variables y dependen entre otros factores de:
Abundancia de seres vivos en una zona determinada.
Estabilidad de las propias sustancias.
Gases disueltos
Su porcentaje es bastante variable pero se puede afirmar que disueltos en el mar aparecen todos los gases que aparecen en la atmósfera. Su proporción depende del intercambio entre el mar y la atmósfera y de la actividad de los distintos seres vivos (respiración y fotosíntesis).
A nivel general se puede afirmar que las variaciones de CO2 y O2 son mucho más notables en las zonas superficiales debido a que los vegetales marinos viven en la zona eufótica. Por otra parte, al ser el O2 más soluble que el CO2, su distribución es más homogénea en la masa del mar. No se puede olvidar la aparición de CO2 en forma de otros radicales tales como Carbonatos o Bicarbonatos, constituyentes básicos de las estructuras esqueléticas de los seres vivos marinos.
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