Clasificación Biológica

Clasificación, en biología, identificación, denominación y agrupamiento de organismos en un sistema establecido basado en las similitudes anatómicas, tanto internas como externas, y fisiológicas, así como en la composición genética y en las relaciones evolutivas. La diversidad de seres vivos es enorme y se estima que entre 10 y 13 millones de especies viven en nuestro planeta. Por ello, para poder estudiar los distintos seres vivos y sus características, resulta más fácil agruparlos en categorías basadas en características compartidas.

La clasificación biológica permite organizar la diversidad de seres vivos existentes sobre la Tierra. Se trata de un proceso dinámico que refleja la propia naturaleza de los organismos, los cuales han estado sujetos a cambios y modificaciones a lo largo de muchas generaciones a través de la evolución. Desde que la vida apareció sobre la Tierra, hace unos 3.800 millones de años, nuevos grupos de organismos se fueron desarrollaron. Muchos de esos organismos se extinguieron, mientras que otros evolucionaron y dieron lugar a la fauna y flora que actualmente pueblan nuestro planeta.

Las numerosas formas de vida que existen deben ser nombradas y organizadas de manera ordenada, de modo que los biólogos de todo el mundo puedan estar seguros de que conocen el organismo exacto que es objeto de estudio. La definición de los grupos de organismos debe basarse en la selección de características importantes, o rasgos compartidos, responsables de que los miembros de cada grupo sean semejantes entre sí, y diferentes de los otros grupos. Para clasificar los distintos organismos, los científicos estudian un amplio rango de características, incluidas aquellas que son visibles a simple vista, aquellas que pueden detectarse con ayuda de un microscopio o incluso aquellas que se pueden determinar únicamente mediante pruebas químicas. Los científicos comparan la forma externa y el tamaño de los organismos, la anatomía y las funciones internas de órganos y sistemas como el sistema digestivo o el reproductor, así como las reacciones químicas que tienen lugar en los organismos para crecer, crear y almacenar energía y reproducirse. Los primeros estados de desarrollo de un organismo, estudiados por la embriología, así como el comportamiento de los mismos, estudiado por la etología (véase Conducta animal), también resultan útiles para agrupar y clasificar a los organismos. Incluso el papel que un organismo desempeña en el hábitat puede ayudar a situarlo en un grupo concreto. Los científicos utilizan también los registros fósiles para conocer cómo los organismos han ido cambiando y evolucionando a través de la historia de la Tierra, lo que también resulta de ayuda para su clasificación.

Más recientemente, los científicos han utilizado técnicas de biología molecular para comparar los genes de organismos distintos. Los científicos estudian el ácido desoxirribonucleico, de manera que los organismos que comparten una estructura de ADN similar están más estrechamente relacionados. La mayoría de los estudios genéticos han apoyado la clasificación de organismos que se había realizado de forma más tradicional; sin embargo, en algunos casos, la evidencia de los estudios genéticos ha puesto de manifiesto que ciertos organismos debían reclasificarse.

Por tanto, todas las ramas de la biología contribuyen al reconocimiento y a la interpretación de las similitudes y las diferencias existentes entre los organismos, pero las especialidades que están implicadas directamente en los estudios de clasificación son la taxonomía y la sistemática. Aunque las dos disciplinas se superponen, la taxonomía está más centrada en la nomenclatura (denominación) y el establecimiento de los sistemas jerarquizados, y la sistemática en las relaciones evolutivas.

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CLASIFICACIÓN JERÁRQUICA

Los métodos actuales de clasificación tratan de reunir los grupos en taxones o categorías, de modo que estos reflejen los procesos evolutivos que subyacen bajo las similitudes y diferencias que existen entre los organismos. Dichas categorías forman un tipo de pirámide, o jerarquía, donde los distintos niveles representan los diferentes grados de relación evolutiva.

Los biólogos clasifican a los organismos individuales en el nivel básico de especie, que es la única categoría de esta índole que puede ser considerada en la naturaleza. Las categorías superiores son reuniones de grupos de especies. Una especie está compuesta por organismos que comparten muchas características importantes. Además, en los organismos con reproducción sexual, las especies están formadas por poblaciones entremezcladas, que de forma ideal no pueden tener descendientes fértiles con miembros de ninguna otra especie.

Carl von Linneo

Aunque era médico, Carl von Linneo sentía un vivo interés por la botánica, e ideó un método de clasificación de las plantas conocido como nomenclatura binomial. Este sistema simplificó de forma radical la identificación y clasificación de animales y plantas, que a partir de entonces empezaron a organizarse en grupos significativos basados en la semejanza de sus características. Aunque sus primeras obras están dedicadas a la nomenclatura y clasificación de las plantas, Linneo también describió y clasificó varias especies animales. Sus descripciones son tan precisas, que muchas se han mantenido sin cambios hasta nuestros días.

Las especies que no se cruzan con otras pero que están claramente relacionadas con ellas por compartir características importantes, se agrupan en un género. Para construir la clasificación jerárquica, los géneros se agrupan en familias, las familias en órdenes, los órdenes en clases, las clases en filos, y los filos en reinos. Los grupos de organismos incluidos en estas siete categorías principales, en cualquier nivel de jerarquía, reciben el término de taxones, y cada taxón recibe una definición que abarca las características más importantes compartidas por todos los miembros de un taxón.

Para permitir una subdivisión mayor, se pueden añadir los prefijos sub- y super- a cualquier categoría. Además, en clasificaciones complejas, pueden utilizarse categorías intermedias especiales como rama (entre reino y filo), cohorte (entre clase y orden) y tribu (entre familia y género).

En cualquier nivel, un taxón indica una base evolutiva común. Todos sus miembros se han desarrollado a partir de un antecesor común. Entonces se dice que el taxón es monofilético. En los casos en los que en un taxón determinado confluyen dos o más miembros que tienen características en común pero que derivan de líneas ancestrales diferentes, se dice que el taxón es polifilético. Generalmente se intenta dividir y redefinir el taxón de modo que se obtenga una línea monofilética.

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HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN

Clasificación de los organismos

La clasificación de los seres vivos es motivo de controversia desde hace mucho tiempo. Arriba: El sistema aristotélico solo reconocía plantas y animales, que se diferenciaban por el movimiento, el mecanismo de alimentación y la forma de crecimiento. Este sistema agrupa procariotas, algas y hongos con las plantas, y protozoos móviles capaces de alimentarse con los animales. Centro: El perfeccionamiento de las técnicas y los materiales de laboratorio puso de manifiesto las diferencias entre células procariotas y eucariotas y determinó una nueva clasificación que las reflejaba. Abajo: En época más reciente se han admitido cinco reinos que tienen en cuenta la organización celular y la forma de nutrición.

La taxonomía es una de las ciencias más antiguas y sin embargo aún es un campo dinámico, repleto de nuevos descubrimientos y métodos. Como en otros ámbitos de la ciencia, los grandes pensadores han dado forma al desarrollo de las clasificaciones. Uno de los primeros sistemas de clasificación fue establecido por el filósofo griego Aristóteles, que vivió en el año 300 a.C. Aristóteles pensaba que la complejidad de la vida podía incluirse en un orden natural basado en dicotomías o polos opuestos. Así, por ejemplo, Aristóteles dividió los animales en aquellos que tenían sangre y aquellos que carecían de ella, una forma de clasificación que se aproxima a la división en vertebrados e invertebrados, utilizada en los actuales sistemas de clasificación.

Aristóteles escribió extensamente sobre plantas y animales, pero sus escritos sobre plantas se perdieron. Afortunadamente, Teofrasto, uno de sus alumnos, aplicó la taxonomía de Aristóteles en sus trabajos sobre plantas. Teofrasto subdividió las plantas, basándose en su forma, en categorías muy amplias: árboles, arbustos y hierbas. El médico griego Dioscórides desarrolló una forma de clasificación más pragmática que separaba, por ejemplo, las hierbas medicinales de aquellas que se utilizaban para elaborar perfumes.

Para unificar la denominación de los organismos y poder comunicar de forma más precisa el creciente número de especies que eran descubiertas, los estudiosos de la edad media (entre el siglo V y el siglo XV d.C.) tradujeron los nombres comunes de los organismos al latín –que era entonces la lengua de los eruditos. Con frecuencia esos nombres eran largos y engorrosos, e incluían numerosos términos descriptivos. Entre mediados del siglo XVI y mediados del siglo XVII, un grupo de naturalistas simplificó ese complejo método convirtiéndolo en un sistema binomial, un sistema de nombramiento en el que se utilizaban solo dos palabras.

En el siglo XVI el botánico italiano Andrea Cesalpino fue el primer científico que clasificó las plantas de acuerdo, principalmente, a sus características estructurales, como sus frutos o semillas. Cesalpino desarrolló un método de ponderación del carácter en el que definió ciertas características clave que eran importantes para identificar los grupos de plantas. Ese método fue adaptado por el botánico suizo Caspar Bauhin, quién catalogó un amplio listado de plantas. Además, Bauhin fue el primero en organizar las plantas en un sistema rudimentario que recuerda a la moderna clasificación en géneros y especies.

La clasificación de los animales también progresó durante el siglo XVI. El naturalista francés Pierre Belon realizó un amplio estudio y clasificación de las aves. Belon fue el primero en utilizar la adaptación al hábitat para dividir las aves en acuáticas, zancudas, de presa, paseriformes y terrestres, categorías que todavía se utilizan hoy en día de manera informal. En el siglo XVII, el naturalista inglés John Ray fue el primero en aplicar el método de ponderación del carácter para las características estructurales en animales. Ray utilizó características claves, como la forma y el tamaño del pico, para clasificar las aves.

A mediados del siglo XVII, el naturalista sueco Carl von Linneo desarrolló normas formales que proporcionaron consistencia al sistema que se utilizaba habitualmente, el sistema binomial de nomenclatura en el que se empleaban dos nombres en latín. La primera palabra es el nombre del género y la segunda es habitualmente un adjetivo que describe el organismo, su localización geográfica o la persona que lo descubrió. Utilizando este sistema el perro doméstico recibe el nombre de Canis familiaris. Canis es el nombre del género para el grupo de animales que comprende los perros, los lobos, los coyotes y los chacales. El término familiaris tiene carácter descriptivo para diferenciar el perro doméstico de sus parientes salvajes.

Antes de Linneo, los biólogos habían establecido categorías de clasificación al azar, como la categoría de género para agrupar varias especies. Linneo fue el primero en formalizar el uso de taxones mayores en su libro Systema Naturae (1735), estableciendo la taxonomía jerarquizada estándar que todavía se utiliza hoy día. Además, Linneo creó reglas para clasificar las especies que fueron utilizadas por los científicos durante más de doscientos años.

Antes del siglo XIX, Linneo y otros taxonomistas clasificaron los organismos de una manera arbitraria, aunque lógica, que facilitó la comunicación de la información científica. Pero con la publicación, en 1859, del libro El origen de las especies por medio de la selección natural, escrito por el naturalista británico Charles Darwin, el propósito de la clasificación adquirió un nuevo significado. Darwin sostenía que los sistemas de clasificación deberían reflejar la historia de la vida, esto es, las especies debían relacionarse basándose en los antecesores que compartían. Darwin definió las especies como grupos que habían divergido de un antepasado común lejano en la historia. Sin embargo, llevar a cabo una historia evolucionista compatible con los sistemas de clasificación ya establecidos no era una tarea fácil. Los críticos argumentaron que la clasificación debía ser coherente con la filogenia, pero no basarse exclusivamente en la historia evolutiva. Ellos propugnaban el empleo de otros factores, como la conducta o la anatomía, junto con la filogenética, para mejorar la clasificación de los organismos. Esta controversia sobre la mejor manera de abordar la clasificación se mantiene hoy en día.

El desarrollo y uso de los microscopios, a finales del siglo XVI, reveló la existencia de una enorme diversidad de organismos unicelulares. Esos organismos originaron nuevos problemas de clasificación para la comunidad científica, que aún se basaba en un sistema de clasificación en dos reinos. Al principio, los organismos unicelulares que realizaban la fotosíntesis fueron clasificados en el reino Plantas y los organismos que ingerían alimentos se catalogaron en el reino Animal. En el siglo XIX, los científicos habían identificado una amplia variedad de organismos microscópicos con anatomías celulares diversas, estructuras internas especializadas llamadas orgánulos y patrones de reproducción que no encajaban con facilidad en el sistema de clasificación de plantas y animales. Esa gran diversidad animó al biólogo alemán Ernst Haeckel a proponer la creación de un tercer reino, Protoctista, para agrupar esas formas unicelulares.

Haeckel ubicó las bacterias dentro del reino Protoctista en un grupo separado que él llamó Móneras, reconociendo que esos organismos diferían de todas las otras células porque carecían de núcleo. Conforme los biólogos aprendían más sobre las bacterias, se dieron cuenta de otras diferencias entre esos organismos y todas las demás formas de vida. Además de la ausencia de núcleo, las bacterias diferían de otros tipos de células en que carecían de orgánulos energéticos, como las mitocondrias, las estructuras celulares implicadas en el metabolismo. En la década de 1930, esas diferencias condujeron al biólogo marino francés Edouard Chattón a realizar una distinción fundamental entre procariotas, organismos como las bacterias que carecían de núcleo, y eucariotas, organismos más complejos que tienen núcleo. En 1938 el biólogo estadounidense Herbert Copeland argumentó que la distinción entre procariotas y eucariotas era tan importante que los procariotas merecían disponer de un cuarto reino propio llamado reino Móneras (también denominado reino Procariotas).

En la década de 1950, el biólogo estadounidense Robert H. Whittaker propuso añadir un quinto reino, el reino Hongos, basado en el método exclusivo de los hongos de obtener alimento. Los hongos se habían clasificado previamente dentro de las plantas, pero Whittaker expuso que los hongos no elaboran su propio alimento, como hacen las plantas, y que tampoco lo ingieren, como hacen los animales. Los hongos secretan enzimas digestivas alrededor de los alimentos, fragmentándolos antes de que sean absorbidos por sus células.

En la década de 1970, los avances en biología molecular proporcionaron nuevos hallazgos respecto a la relación entre los organismos y pusieron de relieve imperfecciones en los sistemas de clasificación vigentes. Las nuevas técnicas de biología molecular, como la reacción en cadena de la polimerasa, que permite analizar y comparar el ácido desoxirribonucleico (ADN), permitieron al microbiólogo estadounidense Carl Woese determinar que un grupo de organismos clasificados hasta entonces como bacterias pertenecían en realidad a un taxón independiente. Se observó que el grupo Archaea, que comprende las arquebacterias, tenía características fisiológicas y estructuras moleculares únicas. Archaea está representado por un grupo relativamente pequeño de organismos unicelulares que viven principalmente en medios anaerobios extremadamente calurosos, salados o ácidos. Woese propuso inicialmente un sistema de clasificación en seis reinos, en el que separó los organismos procariotas en dos reinos Arquebacteria y Eubacteria o bacterias verdaderas, con la inclusión de los organismos eucariotas en los reinos Plantas, Animales, Hongos y Protoctista. Posteriormente, recomendó el uso de una nueva categoría llamada dominio. En su nuevo sistema, todas las formas de vida están agrupadas en tres dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya.

Otros científicos proponen un sistema de ocho reinos. Además de los reinos Plantas, Animales y Hongos, este sistema también incluye otros dos reinos procariotas, Archaea y Eubacteria, y divide el reino Protoctista en tres reinos separados.

Con independencia del método de clasificación que se utilice para clasificar un organismo, su lugar en la jerarquía de la vida no es inamovible. Los científicos continúan descubriendo nuevas evidencias en los fósiles, y los estudios de biología molecular y de otros campos de la ciencia pueden variar la posición de un microorganismo en la jerarquía de la clasificación.

Talidomida

Talidomida

Talidomida, fármaco que produce malformaciones fetales graves si es administrada durante el embarazo. Introducida en 1957, la talidomida es un hipnótico o sedante no barbitúrico que, se pensaba, era muy seguro, incluso en sobredosis. Fue comercializado como fármaco que podía ser empleado durante el embarazo y cuyo uso era recomendado en este periodo. En 1961, se produjeron varios registros simultáneos en Sydney (Australia) y Hamburgo (Alemania) de bebés recién nacidos que presentaban focomelia, una malformación muy rara. La palabra deriva del griego para describir las extremidades de las focas y consiste en una deformidad en la que los brazos y las piernas no presentan huesos largos. Se comprobó que la causa de estas deformidades era la talidomida y que las madres de estos niños la habían tomado durante los tres primeros meses de embarazo. Más tarde, los experimentos en animales confirmaron que la talidomida era la causa de estas deformidades. Sin embargo, no se realizaron experimentos en hembras durante el periodo de gestación antes de autorizar el uso del fármaco, porque en la década de 1950 se pensaba que estos experimentos no eran necesarios.

La talidomida fue retirada del mercado en 1962 y se produjo un descenso a los niveles normales previos en el número de niños con focomelia. El desastre de la talidomida ha tenido un profundo efecto sobre las pruebas con medicamentos nuevos en todo el mundo. En la actualidad se prueban todos los fármacos nuevos para descartar la existencia de efectos secundarios graves durante el embarazo. También se recomienda que durante el embarazo sólo se utilicen los fármacos que lleven mucho tiempo en el mercado y que, en la medida de lo posible, las mujeres embarazadas intenten evitar cualquier tipo de medicamento durante el primer trimestre.

La talidomida es un teratógeno. La teratogénesis es el nombre que se le da a la formación de anomalías estructurales graves durante el desarrollo fetal. Los factores teratogénicos (otros ejemplos son la rubéola y los rayos X) actúan durante el periodo de la gestación denominado organogénesis, que va desde el día 17 hasta el 60 de embarazo y es el periodo en el que el embrión experimenta la organización estructural. El esqueleto y todos los órganos se forman durante la organogénesis. El tipo de malformaciones causadas por la talidomida depende del momento exacto y del número de días que se administra. Entre los días 21 y 22 de gestación la talidomida produce malformaciones en los oídos y en los nervios craneales; entre los días 24 y 27 focomelia en los brazos; entre los días 28 y 29 focomelia en los brazos y piernas; y entre los días 30 y 36 produce malformaciones de las manos y estenosis (estrechamiento) rectal. Véase Desarrollo.

Contaminación atmosférica

Inversión térmica

El smog rodea El Ángel, monumento situado en pleno centro de México D.F. durante una inversión térmica. La contaminación aumenta de forma espectacular cuando una masa de aire frío queda atrapada bajo una de aire caliente, a consecuencia de su situación física, ya que las montañas que rodean la ciudad impiden la circulación del aire.

Contaminación atmosférica, contaminación de la atmósfera por residuos o productos secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro la salud de los seres humanos y producir daños en las plantas y los animales, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. Entre los contaminantes atmosféricos emitidos por fuentes naturales, sólo el radón, un gas radiactivo, es considerado un riesgo importante para la salud. Subproducto de la desintegración radiactiva de minerales de uranio contenidos en ciertos tipos de roca, el radón se filtra en los sótanos de las casas construidas sobre ella. Se da el caso, y según recientes estimaciones del gobierno de Estados Unidos, de que un 20% de los hogares del país contienen concentraciones de radón suficientemente elevadas como para representar un riesgo de cáncer de pulmón. Véase también Medio ambiente.

Cada año, los países industriales generan miles de millones de toneladas de contaminantes. Los contaminantes atmosféricos más frecuentes y más ampliamente dispersos son el monóxido de carbono, el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno, el ozono, el dióxido de carbono o las partículas en suspensión. El nivel suele expresarse en términos de concentración atmosférica (microgramos de contaminantes por metro cúbico de aire) o, en el caso de los gases, en partes por millón, es decir, el número de moléculas de contaminantes por millón de moléculas de aire. Muchos contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales reactivos previamente emitidos a la atmósfera (los llamados precursores). Por ejemplo, el ozono, un peligroso contaminante que forma parte del smog, se produce por la interacción de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la luz solar. El ozono ha producido también graves daños en las cosechas. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), están produciendo una disminución de la capa de ozono protectora del planeta ha conducido a una supresión paulatina de estos productos.

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METEOROLOGÍA Y EFECTOS SOBRE LA SALUD

La concentración de los contaminantes se reduce al dispersarse éstos en la atmósfera, proceso que depende de factores climatológicos como la temperatura, la velocidad del viento, el movimiento de sistemas de altas y bajas presiones y la interacción de éstos con la topografía local, por ejemplo las montañas y valles. La temperatura suele decrecer con la altitud, pero cuando una capa de aire frío se asienta bajo una capa de aire caliente produciendo una inversión térmica, la mezcla atmosférica se retarda y los contaminantes se acumulan cerca del suelo. Las inversiones pueden ser duraderas bajo un sistema estacionario de altas presiones unido a una baja velocidad del viento.

Un periodo de tan sólo tres días de escasa mezcla atmosférica puede llevar a concentraciones elevadas de productos peligrosos en áreas de alta contaminación y, en casos extremos, producir enfermedades e incluso la muerte. En 1948 una inversión térmica sobre Donora, Pennsylvania, produjo enfermedades respiratorias en más de 6.000 personas, ocasionando la muerte de veinte de ellas. En Londres, la contaminación segó entre 3.500 y 4.000 vidas en 1952, y otras 700 en 1962. La liberación, como consecuencia de un accidente ocurrido en una fábrica de pesticidas, de unas 40 toneladas de isocianato de metilo a la atmósfera (junto con otras sustancias químicas como cianuro de hidrógeno), durante una inversión térmica, fue la causa del desastre de Bhopāl, India, en diciembre de 1984, que produjo, durante las primeras semanas, al menos 6.000 muertes (aunque posteriormente la cifra ascendió a más de 16.000 víctimas mortales) y más de 500.000 afectados. Los efectos de la exposición a largo plazo a bajas concentraciones de contaminantes no están bien definidos; no obstante, los grupos de riesgo son los niños, los ancianos, los fumadores, los trabajadores expuestos al contacto con materiales tóxicos y quienes padecen enfermedades pulmonares o cardiacas. Otros efectos adversos de la contaminación atmosférica son los daños que pueden sufrir el ganado, los cultivos y los ecosistemas forestales, como los provocados por la lluvia ácida en los bosques de coníferas del centro y norte de Europa.

A menudo los primeros efectos perceptibles de la contaminación son de naturaleza estética y no son necesariamente peligrosos. Estos efectos incluyen la disminución de la visibilidad debido a la presencia de partículas diminutas suspendidas en el aire, y los malos olores, como la pestilencia a huevos podridos producida por el sulfuro de hidrógeno que emana de las fábricas de papel y celulosa.

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FUENTES Y CONTROL

Contaminación atmosférica

Los vehículos emiten una serie de contaminantes aéreos que afectan de forma adversa a la salud del ser humano, los animales y las plantas y a la composición química de la atmósfera. Las emisiones de dióxido de carbono e hidrocarburos, dos de los principales contaminantes liberados por los automóviles, contribuyen al calentamiento global. La presencia de niveles elevados de estos productos hacen que la radiación reflejada quede atrapada en la atmósfera, haciendo subir lentamente la temperatura de la misma.

La combustión de carbón, petróleo y gasolina es el origen de buena parte de los contaminantes atmosféricos. Más de un 80% del dióxido de azufre, un 50% de los óxidos de nitrógeno, y de un 30 a un 40% de las partículas en suspensión emitidos a la atmósfera en Estados Unidos proceden de las centrales eléctricas que queman combustibles fósiles, las calderas industriales y las calefacciones. Un 80% del monóxido de carbono y un 40% de los óxidos de nitrógeno e hidrocarburos emitidos proceden de la combustión de la gasolina y el gasóleo en los motores de los coches y camiones. Otras importantes fuentes de contaminación son la siderurgia y las acerías, las fundiciones de cinc, plomo y cobre, las incineradoras municipales, las refinerías de petróleo, las fábricas de cemento y las fábricas de ácido nítrico y sulfúrico.

Entre los materiales que participan en un proceso químico o de combustión puede haber ya contaminantes (como el plomo de la gasolina), o éstos pueden aparecer como resultado del propio proceso. El monóxido de carbono, por ejemplo, es un producto típico de los motores de explosión. Los métodos de control de la contaminación atmosférica incluyen la eliminación del producto peligroso antes de su uso, la eliminación del contaminante una vez formado, o la alteración del proceso para que no produzca el contaminante o lo haga en cantidades inapreciables. Los contaminantes producidos por los automóviles pueden controlarse consiguiendo una combustión lo más completa posible de la gasolina, haciendo circular de nuevo los gases del depósito, el carburador y el cárter, y convirtiendo los gases de escape en productos inocuos por medio de catalizadores (véase Motor de combustión interna). Las partículas emitidas por las industrias pueden eliminarse por medio de ciclones, precipitadores electrostáticos y filtros. Los gases contaminantes pueden almacenarse en líquidos o sólidos, o incinerarse para producir sustancias inocuas.

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EFECTOS A GRAN ESCALA

Emisiones de chimeneas industriales

El dióxido de carbono, de azufre y otros contaminantes emitidos por las chimeneas de las industrias contribuyen a la contaminación atmosférica. El dióxido de carbono contribuye al calentamiento global, y el dióxido de azufre es la principal causa de la lluvia ácida en el norte y este de Europa y el noreste de Norteamérica.

Las altas chimeneas de las industrias no reducen la cantidad de contaminantes, simplemente los emiten a mayor altura, reduciendo así su concentración in situ. Estos contaminantes pueden ser transportados a gran distancia y producir sus efectos adversos en áreas muy alejadas del lugar donde tuvo lugar la emisión. El pH o acidez relativa de muchos lagos de agua dulce se ha visto alterado hasta tal punto que han quedado destruidas poblaciones enteras de peces. En Europa se han observado estos efectos, y así, por ejemplo, Suecia ha visto afectada la capacidad de sustentar peces de muchos de sus lagos. Las emisiones de dióxido de azufre y la subsiguiente formación de ácido sulfúrico pueden ser también responsables del ataque sufrido por las calizas y el mármol a grandes distancias.

El creciente consumo de carbón y petróleo desde finales de la década de 1940 ha llevado a concentraciones cada vez mayores de dióxido de carbono. El efecto invernadero resultante, que permite la entrada de la energía solar, pero reduce la reemisión de rayos infrarrojos al espacio exterior, genera una tendencia al calentamiento que podría afectar al clima global y llevar al deshielo parcial de los casquetes polares. Los informes publicados en la década de 1990 indican que el efecto invernadero es un hecho y que las naciones del mundo deberían tomar medidas inmediatamente para ponerle solución.

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MEDIDAS GUBERNAMENTALES

Muchos países tienen normas sobre la calidad del aire con respecto a las sustancias peligrosas que pueda contener. Estas normativas marcan los niveles máximos de concentración que permiten garantizar la salud pública, y controlan los niveles de emisión (lo que emite la fuente contaminante) e inmisión (lo que recibe el organismo receptor, por ejemplo una persona). En ese sentido, se han establecido normas para limitar las emisiones contaminantes del aire que producen las diferentes fuentes de contaminación. Sin embargo, la naturaleza de este problema no podrá resolverse sin un acuerdo internacional. En marzo de 1985, en una convención auspiciada por las Naciones Unidas, 49 países acordaron proteger la capa de ozono. En el Protocolo de Montreal, renegociado en 1990 y 1992, se establecieron los calendarios de reducción progresiva de los clorofluorocarbonos (CFCs) y las ayudas a los países en vías de desarrollo para realizar esta eliminación.

En diciembre de 1997 se celebró en Japón la Tercera Conferencia de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático donde más de 160 países adoptaron el denominado Protocolo de Kioto. Este tratado establece que los países industrializados deben reducir, antes del año 2012, sus emisiones de gases causantes del efecto invernadero a niveles un 5% más bajos de los registrados en 1990. El Protocolo de Kioto entró en vigor en febrero de 2005.

En diciembre de 1999, la Comisión Permanente del Protocolo de Montreal anunció que la mayor parte de la producción de sustancias que dañan la capa de ozono se había eliminado en los países industrializados, si bien no es el caso de los países en vías de desarrollo, los cuales deben adaptar los sistemas de producción a las obligaciones que marca dicho protocolo.

Océanos y oceanografía

Costa oceánica y charca de marea

La vida marina es abundante a lo largo de las costas y en las charcas de marea, donde el sol llega hasta el suelo y las mareas oscilantes provocan la circulación continua de los recursos.

Océanos y oceanografía, océano es un cuerpo extenso de agua salada que cubre unas tres cuartas partes de la superficie de la Tierra y oceanografía es el estudio científico de los procesos físicos, químicos y biológicos que mantienen su estructura y su movimiento. La ciencia marina también se interesa por el estudio del lecho marino, de los litorales, de la relación del océano con la atmósfera, así como de la flora y la fauna marinas.

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CUENCAS OCEÁNICAS

Giro antártico

Los océanos están conectados por una corriente que se mueve en el sentido de las agujas de un reloj alrededor del polo sur, llamado giro antártico. Este giro resulta de las corrientes de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico que circulan en sentido inverso.

En el hemisferio sur hay una zona circumpolar (el océano Glacial Antártico) que conecta los extremos australes del océano Atlántico, con forma de S, del océano Pacífico, triangular y extenso, y del océano Índico, de menor dimensión. Hay algunos otros mares menores semicerrados; entre ellos son característicos el Ártico, el Báltico y el Mediterráneo, que se unen a los grandes océanos y modifican sus propiedades.

La profundidad media del océano es poco menor de 4.000 m. Cerca de tierra firme, el fondo marino se suele encontrar a poca profundidad, menos de 200 m, con pendientes suaves que pueden emerger formando bancos costeros o islas. Estas regiones poco profundas se extienden de 100 a 200 km desde la costa formando las plataformas continentales, regiones con importancia económica para la pesca, la extracción de petróleo y de gas y el desecho de basuras. Mar adentro desde la plataforma continental, en el llamado talud continental, el fondo marino desciende con rapidez unos 3.500 m hasta la explanada continental, una zona de sedimentos con pendiente decreciente que se extiende unos 600 km hasta las llanuras abisales planas del fondo oceánico profundo.

La formación de los continentes y océanos terrestres: la deriva continental

Los ejes centrales de las principales cuencas oceánicas están conectados por el sistema de dorsales, cordilleras extensas de montañas con depresiones internas cruzadas por zonas de fractura. Las dorsales oceánicas son fundamentales para la comprensión de la evolución de las cuencas de los océanos, como explica la tectónica de placas. Están asociadas con terremotos, con volcanes y con grietas hidrotermales que transfieren desde el interior de la Tierra fluidos químicamente ricos que están asociados con insólitos sistemas biológicos dependientes del sulfuro. Desde las dorsales oceánicas, se despide roca fundida y se extiende internamente, añadiendo nueva materia a las placas corticales rígidas de la Tierra. Las placas se separan unos pocos centímetros cada año. En áreas donde las placas se superponen, como en el borde del Pacífico, la corteza queda subducida y vuelve al manto, formando fosas que pueden alcanzar profundidades de 7 km (véase Fosa oceánica). La de mayor profundidad conocida es la fosa de las Marianas, con unos 11 km, situada al este de Filipinas.

Es útil distinguir entre las plataformas continentales poco profundas y el océano profundo, pero no debe olvidarse que incluso las fosas mayores son pequeñas en comparación con el diámetro de la Tierra: la razón entre la profundidad y la anchura es próxima al uno por mil. El océano, como la atmósfera, es una capa fina de fluido sostenido en la Tierra en rotación, debido a la fuerza de la gravedad.

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AGUA OCEÁNICA

El océano contiene el 97% del agua de la Tierra; en la atmósfera está el 0,001%. Los procesos que intercambian y transforman el agua en vapor, en líquido o en sólido son fundamentales para el clima y para la propia vida.

El agua es una de las sustancias más comunes, pero tiene algunas propiedades físicas y químicas inusuales. Es uno de los pocos líquidos naturales y puede encontrarse en las tres fases: vapor de agua, agua líquida y hielo sólido. Tiene un calor específico y un calor latente grandes, de modo que son necesarias grandes cantidades de energía para elevar su temperatura, para fundir hielo o para evaporar agua. Estas características controlan en gran medida la distribución de temperatura en la Tierra, siendo los climas oceánicos más uniformes que los continentales. Hay otras propiedades del agua —poder disolvente alto, constante dieléctrica grande y tensión superficial grande, entre otras— que aseguran reacciones esenciales para que la vida continúe su desarrollo. La mayoría de estas propiedades no quedan muy afectadas por la presencia de las sales disueltas que diferencian el agua salina del agua dulce, mucho menos abundante.

El agua del mar es una disolución compleja que contiene todos los elementos estables; las técnicas analíticas actuales han identificado cerca de la mitad de ellos, pero muchos están presentes en concentraciones ínfimas —menos de una parte por millón. Los constituyentes principales de un kilogramo típico de agua de mar son 965 g de agua junto a 19,353 g de cloruro, 10,760 g de sodio, 2,712 g de sulfato, 1,294 g de magnesio y cantidades menores de calcio, potasio, bicarbonato, bromuro, estroncio, boro y fluoruro. Se ha encontrado que muestras de agua de casi cualquier parte de los océanos abiertos contienen estos constituyentes en proporciones muy próximas, de tal forma que toda el agua del mar puede tratarse como una mezcla uniforme diluida con cantidades variables de agua dulce. Debido a esta constancia, casi absoluta, en la composición, la salinidad puede estimarse con precisión midiendo la conductividad eléctrica de una muestra a una temperatura conocida.

Las propiedades del agua dulce dependen de la presión y de la temperatura; las del agua de mar se ven afectadas también por la salinidad. La densidad del agua de mar, por ejemplo, depende de la temperatura, la presión y la salinidad de forma compleja: disminuye cuando la temperatura aumenta, pero crece con la salinidad y la presión. La densidad es importante porque el océano tiende a moverse de manera que el agua más densa esté en el fondo y el agua menos densa en la superficie. Otra propiedad importante del agua de mar es su gran capacidad para absorber la radiación electromagnética, en especial la del Sol. Incluso en las aguas más claras casi toda la radiación solar incidente (el 99%) es absorbida en los 100 m superiores del océano, donde puede ser utilizada en la fotosíntesis para transformar carbono inorgánico y elementos nutrientes en organismos biológicos como el plancton. A profundidades superiores el océano es oscuro y sus propiedades sólo pueden cambiar al mezclarse.

Sin embargo, las ondas sonoras pueden transmitirse a través del océano con pérdidas relativamente pequeñas: una carga de profundidad hecha estallar en Perth, en el oeste de Australia, puede detectarse en las Bermudas, en el Atlántico norte. Esto permite que tanto el hombre como los animales marinos puedan usar sonidos para comunicarse bajo el agua. Las profundidades oceánicas se miden por eco sonoro, se calculan a partir del intervalo de tiempo que tarda un pulso de sonido en llegar al fondo y volver. El sonar funciona de forma similar, pero el haz se transmite con un ángulo respecto a la vertical, para detectar y representar submarinos, bancos de peces o la forma y la textura del fondo marino.

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ESTRUCTURA OCEÁNICA

Mapa del fondo oceánico

Este mapa muestra la topografía del lecho marino situado bajo los océanos terrestres. La profundidad del océano varía entre las cuencas, las plataformas, las cordilleras, las dorsales y los volcanes que configuran el fondo oceánico. Con su variedad de rasgos geológicos, el lecho marino se parece a los paisajes continentales.

El aspecto superficial del océano se conoce hoy gracias a la observación espacial. Vivimos en el llamado “planeta azul”. Desde el espacio se ve, sobre todo, el mar azul, las nubes blancas y cantidades relativamente pequeñas de tierra. Podemos distinguir el oleaje y, con el estudio cuidadoso de los litorales, el movimiento diario y semidiario de todas las cuencas oceánicas, lo que constituye las mareas. Estas observaciones visuales quedan confinadas a la superficie; otras propiedades importantes requieren medidas realizadas desde barcos.

La distribución de la temperatura superficial del mar es la propiedad que mejor se conoce, porque puede medirse desde el espacio, así como con métodos sencillos que pueden ser realizados en los barcos mercantes. En el océano abierto decrece desde valores de 30 °C o más cerca del ecuador, hasta -2 °C cerca del hielo de las altas latitudes. La salinidad es más difícil de determinar y por tanto resulta menos conocida; es relativamente baja en latitudes altas y tiene un máximo subtropical cerca de 25° latitud N y de 25° latitud S, con un mínimo ecuatorial en medio. Esta distribución está relacionada con las diferencias entre la evaporación y la precipitación; la salinidad baja del ecuador deriva de las copiosas lluvias tropicales (responsables de las junglas y de los bosques tropicales), y las medidas máximas lo hacen de la lluvia escasa y de los anticiclones subtropicales (con zonas de desiertos). Tanto la temperatura como la salinidad están distribuidas de forma aproximadamente zonal, con contornos que van de Este a Oeste. Cerca de las costas hay anomalías asociadas con las corrientes oceánicas y con un fenómeno conocido como emergencia. Las regiones de emergencia se encuentran cerca de las fronteras orientales de los océanos, donde los vientos que soplan a lo largo de la costa pueden producir una corriente media superficial que se aleja de la tierra. Agua más profunda (desde tal vez 500 m) sube para reemplazar el déficit, haciendo descender la temperatura. Esta agua suele ser rica en sales nutritivas; por tanto, estas zonas tienen una producción geológica grande y son ricas en peces y en otras formas de comunidades marinas.

Las observaciones submarinas son mucho menos numerosas, pero los científicos conocen bien las distribuciones medias de temperatura, salinidad y oxígeno, y tienen información más incompleta sobre los otros constituyentes. De lejos, lo que mejor se conoce es la estructura de temperaturas. El rango es el mismo que el de la superficie (de -2 °C a 30 °C, justo el rango de temperaturas en las que los seres humanos podemos vivir), pero hay mucha más agua fría que caliente: la temperatura media es de 3,5 °C. Toda el agua más caliente que 5 °C está confinada a una capa poco profunda entre los 50° latitud N y los 50° latitud S.

Aparte de los cambios superficiales estacionarios o diarios, la estructura típica es la de una capa de agua casi isoterma cerca de la superficie, separada por otra capa con cambios bruscos de temperatura (la termoclina principal) de una última capa gruesa que se extiende hasta el fondo marino. Al Norte y al Sur de la latitud 50° la temperatura varía poco con la profundidad. En las latitudes medias la temperatura superficial crece y la profundidad de la termoclina principal es máxima, aproximadamente de 1 km. A latitudes bajas, la temperatura de superficie es alta y la termoclina asciende (unos 100 m) con un cambio rápido de la temperatura con la profundidad. Esta estructura es explicable parcialmente en términos de las propiedades físicas del agua de mar: en general, cuanto más fría sea el agua, ésta será más pesada; así, es de esperar que el agua más densa (fría) descenderá para llenar las cuencas más profundas del océano. En regiones polares, durante el invierno el agua más fría se encuentra en la superficie; después de que su calor se haya radiado en la larga noche polar, desciende y enfría el océano profundo, incluso bajo los trópicos y el ecuador. El cómo y el porqué exactos de estos procesos se sigue investigando. La salinidad, como la temperatura, afecta a la densidad, en especial en las bajas temperaturas polares. Las regiones principales de descenso de las aguas parecen tener una extensión limitada, confinadas al mar de Weddell, en el sector Atlántico del océano Antártico, y a los mares de Groenlandia y Noruega en el océano Atlántico. La estructura salina del océano es más compleja que la térmica. En general el agua más densa, con menor temperatura, se encuentra en el fondo. La salinidad afecta menos a la densidad y, por tanto, puede ser más variable con la profundidad. Los procesos que afectan a la salinidad (la lluvia que diluye el agua y la evaporación que la concentra) se producen en la superficie y forman masas de agua con combinaciones particulares de salinidad y de temperatura. Cuando una de estas masas abandona la superficie, su temperatura y salinidad sólo se alteran por la mezcla con otras masas. La mayoría de estos procesos de mezcla tratan al calor y a la sal de la misma manera; así, una masa de agua tiende a conservar su propia relación característica entre temperatura y salinidad (T/S).

La temperatura y la salinidad son los trazadores más importantes para indicar las regiones originales de las masas de agua. Se llaman trazadores conservativos porque no hay procesos, fuera de la superficie, que añadan o sustraigan calor o sal; así, en las capas más profundas se conservan sus valores. Un diagrama T/S, mostrando cómo varía la salinidad con la temperatura en una columna particular de agua, proporciona una especie de huella que permite el seguimiento de las masas de agua durante miles de kilómetros; sólo se modifican poco a poco por la mezcla lenta con otras masas de agua. El proceso detallado que realiza la mezcla presenta un problema central en la oceanografía física moderna.

Existen otros trazadores que, aun sin ser conservativos, son valiosos porque proporcionan indicaciones de tiempo. El agua en la superficie del mar suele estar saturada (o incluso sobresaturada) con gases atmosféricos, entre ellos el oxígeno. Cuando esta agua abandona la superficie y se desplaza, su concentración de oxígeno disminuye porque es el sostén vital de las criaturas marinas y porque participa en la descomposición de los detritos. Así, el contenido decreciente de oxígeno es una indicación del tiempo transcurrido desde que el agua abandonó la superficie. En algunas regiones donde el agua está estancada, todo el oxígeno ha sido utilizado y, en su lugar, se encuentra sulfuro de hidrógeno. El mar Negro es un ejemplo clásico: se dice que se llama así porque los sulfuros oscurecen los objetos metálicos sumergidos.

Otros trazadores, llamados trazadores transitorios, tienen distribuciones que cambian con el tiempo, a veces por la influencia humana. Es el caso del tritio, isótopo más pesado del hidrógeno; su concentración en el océano se debe casi por completo a las desintegraciones radiactivas de las pruebas para armas nucleares ocurridas desde la II Guerra Mundial. Su difusión en el océano ha esclarecido algunos ritmos de circulación oceánica y la magnitud de las mezclas. El tritio es radiactivo, se desintegra con una vida media de 1.245 años para formar un isótopo estable, el helio 3. Medidas del tritio y del helio 3 en una misma muestra proporcionan una estimación del tiempo transcurrido desde que el agua abandonó la superficie. Tanto esta medida como su interpretación son complejas, pero están produciendo bastantes pistas sobre la circulación oceánica profunda. Otros trazadores creados por el hombre, como los freones, también suministran resultados valiosos y se están haciendo estudios sobre la posibilidad de inyectar trazadores, como el hexafluoruro de azufre, para investigar el transporte y las mezclas.

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CORRIENTES OCEÁNICAS

Corrientes oceánicas

Las mayores corrientes superficiales oceánicas en el mundo están causadas por los vientos dominantes. Las corrientes pueden ser frías, como la corriente de deriva del viento del oeste, o cálidas, como la corriente del Golfo. Las corrientes circulan en trayectorias llamadas giros, moviéndose como las agujas de un reloj en el hemisferio norte y al contrario en el sur.

Las corrientes oceánicas cercanas a la superficie afectan a los barcos, y la mayoría de la información sobre ellas proviene de los informes de los marinos sobre su deriva con respecto al rumbo deseado. Pese a las diferentes formas que tienen los océanos Atlántico, Índico y Pacífico, poseen estructuras de corrientes superficiales similares, dominadas por una circulación (o giro) de amplitud oceánica, siendo las corrientes mucho más fuertes en las estrechas regiones cercanas a las fronteras occidentales. La corriente del Golfo en el Atlántico norte y la de Kuro-Shivo en el Pacífico son las más conocidas; la corriente correspondiente en el Océano Índico, la de Somalia, se complica por la variación estacional del monzón. Cerca del ecuador en todos los océanos hay dos corrientes con dirección Oeste; en los océanos Pacífico, Índico y en parte del Atlántico, están separadas por una contracorriente ecuatorial con dirección Este. En el océano Antártico no hay una barrera continental continua (aunque el estrecho pasaje de Drake puede causar un efecto parecido) y la corriente superficial principal fluye en círculo alrededor de la Tierra en la corriente Circumpolar Antártica, con dirección Este. Los mapas publicados de las corrientes oceánicas superficiales se basan en situaciones promedio: en un caso particular, la corriente puede ser muy distinta, en especial en corrientes como la del Golfo con meandros y vertientes anulares que se arremolinan de forma complicada. Las grandes corrientes superficiales varían con el viento y el tiempo atmosférico, pero pueden considerarse semipermanentes.

Corrientes de convección oceánicas

Este diagrama muestra las corrientes donde se produce el intercambio de agua caliente y fría en el océano.

Hay algunas corrientes subsuperficiales de carácter semipermanente. Quizá las más interesantes sean las corrientes inferiores ecuatoriales encontradas en los océanos Atlántico y Pacífico, y de modo esporádico en el Índico, que fluyen desde el Oeste a velocidades superiores a un metro por segundo, a una profundidad de unos 100 m, en el ecuador. Existen otras corrientes subsuperficiales semipermanentes donde se forma agua densa en cuencas con umbral poco profundo: el agua densa supera este umbral creando una corriente hacia la cuenca oceánica exterior. Son ejemplos típicos el flujo de agua pesada desde el mar Mediterráneo hacia el océano Atlántico en Gibraltar y desde el mar Rojo hacia el océano Índico en el estrecho de Bab-al-Mandeb. El agua densa también fluye hacia el océano Atlántico a través de varios umbrales en la dorsal que une Groenlandia, Islandia y Escocia.

Aparte de esto, nuestros conocimientos de las corrientes subsuperficiales son difíciles de compendiar porque resultan muy variables. El agua fría originada en el extremo norte del Atlántico o en el mar de Weddell ocupa todas las cuencas profundas del océano; por lo tanto, debe de haber una corriente profunda dirigida hacia el ecuador, pero el camino que toma no está bien establecido. Se piensa que en el Atlántico norte hay una cavidad profunda vertical-meridional con agua que fluye hacia el Sur con temperaturas bajas. No hay una fuente de agua profunda en el océano Pacífico, y la circulación relativamente lenta tiene lugar, en general, encima de los 800 m: el agua cálida fluye hacia el Norte en Kuro-Shivo y vuelve en el Pacífico central y oriental a temperaturas menores. El océano Índico tampoco tiene formaciones de agua profunda. Se ha observado algo de flujo hacia el polo en forma de corrientes subsuperficiales en las fronteras occidentales, como contracorrientes bajo la corriente del Golfo a profundidades mayores de 2.000 m. En el resto del océano las corrientes promedio quedan ocultadas por la variabilidad introducida por los remolinos oceánicos de tamaño medio. Se parecen a depresiones y anticiclones meteorológicos, pero son menores (por lo general, de unos 100 m) y tienen corrientes del orden de 10 cm por segundo. Estas circulaciones suelen durar unos 100 días y sus corrientes variables asociadas ocultan las corrientes medias más pequeñas. Aunque la velocidad media de las corrientes oceánicas profundas es pequeña, éstas transportan grandes cantidades de calor y de agua dulce; por tanto, son importantes para el mantenimiento del clima.

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INTERACCIÓN AIRE-MAR

Aparte de las mareas, todos los movimientos atmosféricos y oceánicos están impulsados por el Sol. Hay dos preguntas básicas: ¿Qué le ocurre a la radiación solar? ¿Y qué le ocurre al agua? La mayor parte de la energía solar llega a los trópicos, mientras que la radiación de onda larga saliente está distribuida más uniformemente entre las distintas latitudes. El exceso de calor en las latitudes bajas se transfiere hacia los polos por movimientos en la atmósfera y en el océano. La atmósfera puede considerarse como una máquina de calor gigante e ineficiente que absorbe calor en el cinturón ecuatorial caliente, perdiéndolo más cerca de los polos. En las latitudes bajas el aire asciende, formando cinturones ecuatoriales de lluvia, viajando en dirección polar antes de descender en los anticiclones subtropicales y volviendo al ecuador como vientos alisios. En latitudes mayores a 30° latitud N y 30° latitud S los vientos suelen dirigirse hacia el Oeste, pero se producen depresiones y anticiclones itinerantes que provocan inestabilidades meteorológicas en las latitudes medias. Tanto el nicho meridional de baja latitud como las perturbaciones de menor escala transfieren calor desde los trópicos hacia los polos. También determinan la circulación general en la atmósfera (los vientos del mundo).

Estos comportamientos de los vientos son los que inducen las corrientes superficiales medias del océano, impulsadas sobre todo por el viento. Las corrientes más profundas se originan por diferencias de densidad. Así puede producirse la circulación termoclina efectuada por el hundimiento del agua superficial fría y salina, y por tanto densa, como para llegar y llenar los cuencas profundas del océano. Los mecanismos no están claros y puede que las circulaciones impulsadas por el viento y las impulsadas por diferencias de densidad interactúen. Se están usando modelos informáticos del océano, y de la relación atmósfera-océano, para estudiar los movimientos implicados. Es muy importante llegar a una comprensión más profunda del clima para poder obtener fiabilidades mayores en las predicciones meteorológicas y en la determinación de la escala y de la intensidad de cualquier calentamiento global posible.

Un programa internacional mayor, el Experimento de Circulación Oceánica Mundial (WOCE, siglas en inglés), está en marcha y permitirá un gran incremento de los conocimientos sobre la estructura y la circulación de los océanos. También hay proyectos para el establecimiento de un Sistema de Observación del Clima Global que incluirá un Sistema de Observación Oceánica Global (GOOS, siglas en inglés). Este sistema está siendo diseñado para que suministre observaciones oceánicas recogidas de forma regular durante décadas que permitan seguir los cambios en la circulación oceánica.

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USOS DEL OCÉANO

Limpieza de vertidos de petróleo

Los trabajadores utilizan redes especiales para limpiar una playa después de que un buque cisterna haya derramado su carga. Los vertidos de barcos petroleros son un problema ecológico creciente ya que una vez que el petróleo ha sido derramado es casi imposible retirarlo o contenerlo. Debido a que el petróleo y el agua no se mezclan, cantidades incluso pequeñas se propagan sobre la superficie oceánica extendiéndose sobre las costas. Los intentos de aplicar tratamientos químicos o de sumergir el petróleo pueden afectar a la vida marina o a los ecosistemas de las playas.

Los usos económicos del océano dependen de cosas tan básicas como son su gran superficie y volumen, junto a las propiedades físicas y químicas del agua marina. Su combinación de densidad alta y viscosidad baja lo hacen apropiado para el desplazamiento de barcos; su composición química compleja sustenta un entramado alimentario complicado que empieza en la fotosíntesis e incluye a los peces que los seres humanos encuentran sabrosos y nutritivos. Su opacidad a la radiación solar lo hace oscuro, y esto, junto a su volumen enorme, alienta la ocultación en él de cualquier cosa, desde desechos hasta submarinos nucleares. Sus calores específico y latente elevados lo convierten en regulador del clima terrestre y de la existencia humana. El océano ha sido utilizado desde mucho antes de la historia registrada: sin embargo, hoy hay mucha más gente con maquinaria, herramientas y fuentes de energía más poderosas. Se requiere una comprensión mejorada del océano si no se quiere sobreexplotar su capacidad.

Equipo de perforación marino

Un equipo semisumergible de producción de petróleo contiene unas columnas, a modo de patas, llenas de aire; esto permite que la plataforma flote sobre la superficie del agua. Los pozos marinos extraen aproximadamente el 25% de la producción mundial de petróleo.

El océano ha sido utilizado tradicionalmente como sostén de los barcos, como fuente de alimento y como vertedero; y crece su reconocimiento como componente vital en la regulación del clima. Componentes químicos valiosos pueden ser extraídos del agua marina, y la recuperación de minerales del mar, como hidrocarburos, es una industria principal que extiende gradualmente sus operaciones a las aguas más profundas. Por otra parte, la actividad militar, como la lucha antisubmarina, está en declive con el fin de la Guerra fría; sus recursos de investigación y desarrollo en el océano profundo están siendo transferidos en parte hacia las aguas costeras. Los barcos de superficie están más relacionados con las olas que con las corrientes; por tanto, se está haciendo un uso creciente de predicciones de oleaje basadas en modelos informáticos que utilizan las velocidades de los vientos dadas por las predicciones meteorológicas. Los resultados se comparan con las observaciones hechas en los barcos y con las observaciones de altura de las olas realizadas desde los altímetros de los satélites, que miden también las velocidades de los vientos de superficie. Otros instrumentos, los medidores de dispersión, miden tanto la velocidad del viento como su dirección. Las predicciones de olas también son valiosas para los barcos pesqueros, así como el sistema sonar para la localización de peces. La oceanografía pesquera, sin embargo, es una disciplina muy complicada. La abundancia variable de bancos de peces es difícil de predecir. Gestionar la industria para no exceder lo que se piensa hoy que es el desarrollo sostenible, presenta problemas internacionales complejos, tanto para establecer como para cumplir los tratados necesarios. Hay pocas esperanzas de que la pesca suministre más de una pequeña fracción de las necesidades mundiales de proteínas. El océano es tan grande que incita el vertido de materia sobrante en su interior por parte de industrias y de ciudades que quieren evitar el gasto adicional de los vertidos en tierra o del procesado o reciclado de sus desechos. Todo el mundo conoce algún caso de contaminación del agua marina, pero hay pocas estimaciones fiables sobre el material vertido y sobre los lugares de vertido. Más de las tres cuartas partes de las contaminaciones marinas provienen de fuentes situadas en tierra, y un tercio de éstas tiene origen aéreo, que engloba algunos contaminantes de las emisiones de los vehículos. Sólo un 12% proviene de las embarcaciones, como resultado de descargas operativas, de accidentes o de basura (véase Contaminación por crudos).

Vida oceánica y recursos

Bajo la superficie del mar hay una variedad enorme de recursos, tanto orgánicos como inorgánicos. Aquí, una tortuga joven avanza a través de un laberinto vivo construido por coral y por otros organismos sobre el fondo rocoso del océano. Se estima que el océano es capaz de producir 200 millones de toneladas de materia orgánica cosechable y que puede contener más de 10.000 millones de toneladas de oro. La única dificultad para obtener estos recursos es la compleja relación entre la química, la geología y la física del mar; es imposible alterar una sin afectar a las demás.

Ya hace muchos años que el valor de la producción de petróleo y de gas en el mar supera el de las capturas mundiales de pesca. Se siguen encontrando reservas muy cargadas, aunque a profundidades cada vez mayores y en regiones con entornos mucho más duros para la resistencia de las estructuras de extracción y para el funcionamiento de las industrias de servicios de apoyo. La explotación de los materiales del lecho oceánico se limita principalmente a la extracción de arena y de grava desde profundidades relativamente pequeñas. Ha habido pocos progresos en la extracción propuesta de metales de los nódulos de manganeso encontrados en grandes cantidades en el fondo del océano profundo, de los sedimentos ricos en metales que se sabe que existen en huecos de la grieta del mar Rojo o de los asociados con las grietas hidrotermales de los océanos Atlántico y Pacífico. Ciertos elementos químicos, como el bromo, siguen siendo extraídos del agua del mar, y hay un interés creciente sobre los productos farmacéuticos que se obtienen de la biota marina. El agua misma representa un recurso valioso en la producción de agua dulce en muchos lugares del mundo donde la desalinización o la ósmosis inversa son rentables, pese a que el calor latente elevado del agua impone elevados costes energéticos.

Protestas contra el proyecto de perforación

Manifestantes con animales de plástico cubiertos de petróleo, protestan contra un proyecto de perforación en Cayo Largo (Florida, Estados Unidos). Se produzcan o no vertidos accidentales, el impacto sobre el delicado ecosistema marino podría ser devastador. El ruido, el calor y el movimiento son también clases de contaminación que interfieren en los ciclos normales de vida.

Cada vez se reconoce más que el océano actúa como un regulador del clima, pero, a pesar de la expansión y de los progresos de la ciencia marina en este siglo, los científicos tienen pocos conocimientos sobre las propiedades, las poblaciones y los procesos del océano. Modelos informáticos avanzados de la relación atmósfera-océano han sido desarrollados, pero requieren mejor y más completa información de los procesos oceánicos. Hasta que no alcancen un estado más avanzado no podremos esperar predicciones fiables de los cambios climáticos provocados por el incremento de dióxido de carbono, de metano o de otros gases con actividad radiactiva en la atmósfera.

Se espera que el océano y la atmósfera permanezcan más o menos en su estado actual durante cientos de millones de años. En unas pocas generaciones la población mundial excederá los diez mil millones de personas, la mayoría en los países en vías de desarrollo; entonces nuestra supervivencia dependerá de una mejor comprensión de la interacción entre nuestros limitados recursos biológicos y físicos.