La Diversidad Biológica de los Ecosistemas Reductivios en Chile
Andrew Thurber
Scripps Institution of Oceanography
University of California, San Diego
El mar profundo es frío, oscuro e inhóspito para el hombre y todavía tiene nuevas y desconocidas formas de biodiversidad. La palabra biodiversidad nos evoca exuberantes bosques tropicales y arrecifes de coral, pero una gran riqueza de especies habita en las profundidades del fondo del mar y particularmente en los ecosistemas reductores. En estos ambientes se encuentran densas agrupaciones de gusanos de más de 2 metros (6 pies) sin boca ni ano, almejas que tienen sangre azul y mejillones que viven en conjunto con otros animales como las lapas y caracoles. Todos estos animales existen a más de 1000 metros (3000 pies) de la superficie, muy lejos de la energía del sol. Estos ecosistemas reductores son alimentados por la energía química de la Tierra y su diversidad biológica no sólo es única, sino también frágil (figura 1).
Los márgenes continentales dan paso a las vastas llanuras abisales y a los hábitats extremos como las fosas. En estos el número de animales es poco, pero la diversidad es alta. El sedimento esta repleto de gusanos segmentados (anélidos), que han evolucionado para tener cutículas iridiscente (piel), complejas estructuras de respiración (branquias) y feroces mandíbulas. Los anfípodos son criaturas pequeñas como camarones, por lo general, pero no siempre, algunos parecen leones esperando los alimentos que caen desde la superficie. Los pepinos de mar (holoturias) adoptan formas inimaginables deslizándose por el fondo marino, como exploradores de Marte. Estas comunidades llegan a su máxima diversidad en los taludes continentales, entre 300 y 1700 m (900 y 5100 pies) debajo de la superficie. En un metro cuadrado (3 pies por 3 pies) del suelo marino, se puede encontrar 46 especies que viven en o sobre el barro. Este "barro" es verdaderamente uno de los hábitats más ricos en especies de nuestro planeta (figura 2).
Figura 1. Camas de poliquetos siboglinidos que proporcionan un hábitat para muchos animales. Estos siboglinidos han perdido su boca y el ano y viven de la energía que proporcionan las bacterias simbióticas. Esta cama particular, se encontró fuera de Costa Rica, a 1.700 m (5.100 pies). Haga clic en la foto para vista más grande y crédito de foto.
Figura 2. La diversidad increíble de los pequeños animales que viven sobre y dentro del sedimento. Anfípodos (dos fotos arriba a la izquierda), ofiuroídeos (estrellas quebradizas; parte abajo y central), holoturias (pepinos de mar, centro derecha), y poliquetos (gusanos anélidos; todas las demás fotos) son algunos ejemplos de especies que se asocian con los sedimentos en este reino de nuestro planeta. Las branquias aumentadas (arriba centro) proporcionan oxígeno al sistema circulatorio de estos poliquetos (familia Trichobranchidae). Las mandíbulas son utilizadas por algunas especies para el consumo de organismos más pequeños, pero las especies de poliquetos en el centro usan sus negras mandíbulas para consumir las bacterias en el fondo del mar (Familia Dorvilleidae). La mayoría de estas especies fueron recolectados entre 600m y 1000m (1800-3000ft) en los sitios de Nueva Zelanda o Costa Rica. Haga clic en la foto para vista más grande y crédito de foto.
Aunque alguna vez se pensó que los ecosistemas reductores, llamados así porque los animales son alimentados por la energía química de compuestos reducidos, eran raros, se sabe ahora que existen en todas partes y albergan una multitud de especies. Durante un crucero de tres semanas frente a Nueva Zelanda en el 2006, nueve filtraciones de metano fueron descubiertas. Más de 15 fuentes hidrotermales han sido descubiertas en los últimos 5 años. A través de la exploración de estos hábitats en los últimos 30 años, 600 nuevas especies han sido encontradas y muchas permanecen aún sin ser conocidas. Algunas de estas especies son tan extrañas que inicialmente se pensaba que pertenecían a nuevos filos (el nivel más alto de la clasificación de los animales) antes de que los científicos analizaran el ADN para encontrar su emplazamiento en el árbol de la vida (figura 3).
Estos ecosistemas reductores contribuyen al aumento de la diversidad del mar profundo, proporcionando una fuente de alimento único y las distintas construcciones biogénicos y geológicas contribuyen a la heterogeneidad estructural. Algunos compuestos reducidos, como el sulfuro y el metano, son aprovechados por las bacterias y arqueas que toman el oxígeno o el sulfato del agua para oxidarlos. Esto constituye una fuente de energía que se utiliza para fijar carbono. Muchas de estas bacterias viven dentro de o sobre los organismos multicelulares, como simbiontes, proporcionando alimento a sus anfitriones, lo cual permite a sus huéspedes crecer hasta grandes tamaños, incluso mayores que los de sus parientes en aguas poco profundas. En ambos tipos de hábitat se forman superficies rocosas, en las fuentes hidrotermales por el enfriamiento de la lava y en las filtraciones de metano, como subproducto (precipitado) de bacterias y arqueas que trabajan juntas para consumir el metano. Esta generación de sustrato duro proporciona una superficie para los corales, esponjas y anémonas para asentarse. La presencia de bacterias simbiontes que proporciona una fuente de alimento y el aprovechamiento de los sustratos sólidos como un escondite para evitar los depredadores y un soporte para animales que se alimentan por filtración incrementan la diversidad local. Estos animales que se alimentan por filtración aprovechan el flujo de agua más rápido del fondo marino para capturar más alimento. En la zona de afloramiento de metano de Concepción, Chile, los diversos hábitats proporcionados por la filtración de metano se han traducido en una diversidad increíblemente alta.
Las primeras exploraciones de las filtraciones de metano recientemente descubiertas frente a Chile sugieren que el margen de Chile representa una provincia biogeográfica completamente nueva, un área con casi todas las especies nuevas para la ciencia. Tres nuevas especies de almejas simbionte de las familias Solemyidae, Lucinidae Thyasiridae y se han descrito, dos bivalvos vesicomyidos y un gusano de tubo siboglinido (Lamellibrachia sp.) están siendo descritos por los taxónomos. Cuatro gasterópodos (caracoles) asociados a las filtraciones han sido descritos como especies nuevas y muchos y moluscos (incluyendo un nuevo pulpo, lapa y especies de chitones) están siendo descritos. Se ha reportado además un tipo de simbiosis nunca antes visto en el Pacífico sudoriental, dos especies de poliquetos que viven en la cavidad del manto de el bivalvo Calyptogena gallardoi. A pesar de estos avances, el margen permanece en su mayoría aun inexplorado y muchos de sus secretos podrían ser develados con mayor exploración (figura 4).
Figura 3. Esta especie fue originalmente asignada a su propio filo. A través de técnicas genéticas y el detallado estudio morfológico, los científicos saben ahora que está en la misma familia que los poliquetos en la figura uno. Esta foto es un buen ejemplo para mostrar las delicadas estructuras que algunos de estos gusanos presentan, su ancho es como el de un espagueti crudo. Este espécimen en particular se recolectó en Nueva Zelanda en 1140m (3420 pies). Click image for larger view and credits.
Figura 4. Este es un ejemplo de la fauna que vive en la zona de filtración de metano frente a Concepción, Chile. Muchas de las especies no están restringidas a las filtraciones, pero se encuentran en gran abundancia donde estas ocurren. Click image for larger view and credits.
Gran parte de la fauna del mar profundo crece muy lentamente y es por lo tanto muy susceptible a la actividad humana. Los corales pueden vivir más de cien años y los gusanos de tubo pueden vivir por cientos de años. Estos gusanos de tubo forman “arbustos” que pueden acoger a más de cuarenta especies que se aprovechan de la estructura que éstos proporcionan. Como las poblaciones de peces se encuentran agotadas en aguas poco profundas y las tecnologías de pesca continúan avanzando, las profundidades a las que se encuentran estos hábitats ya no los protege de la actividad pesquera. La pesca es ahora común a profundidades de hasta 1000m (3000ft). Sólo se necesita una red de arrastre para eliminar tanto un ejemplar único que ha demorado cientos de años en crecer, como la estructura del fondo marino en este tipo de hábitat. Es fácil ver entonces por qué las comunidades biológicas de los arrecifes de aguas profundas están siendo diezmadas. En esta era de renovación de la exploración en aguas profundas, estamos en una carrera para entender lo que controla la distribución y la diversidad de la vida en el mar en un estado tan prístino como sea posible.
Los ambientes “normales” de aguas profundas tienen una gran diversidad de especies, esta impresionante riqueza se incrementa además por la heterogeneidad espacial proporcionada por los hábitats reductores. A través del descubrimiento, descripción y una comprensión funcional de estos hábitats, obtendremos una completa comprensión de la evolución de la vida en nuestro planeta y cómo, como humanos, los estamos cambiando. Esperamos obtener este conocimiento antes de que estos hábitats se pierdan para siempre.
