Zona fotica

La zona fótica (o zona eufótica , zona epipelágica o zona de luz solar ) es la capa superior de un cuerpo de agua que recibe la luz solar , lo que permite que el fitoplancton realice la fotosíntesis . Experimenta una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que suministran nutrientes a la columna de agua superior . La zona fótica alberga la mayor parte de la vida acuática debido a la actividad ( producción primaria ) del fitoplancton. Los espesores de las zonas fótica y eufótica varían con la intensidad de la luz solar en función de la estación y la latitud y con el grado de turbidez del agua. La zona más baja, o afótica, es la región de oscuridad perpetua que se encuentra debajo de la zona fótica e incluye la mayor parte de las aguas oceánicas. ^[1]

En la zona fótica, la tasa de fotosíntesis supera la tasa de respiración. Esto se debe a la abundante energía solar que se utiliza como fuente de energía para la fotosíntesis por parte de productores primarios como el fitoplancton. Este fitoplancton crece extremadamente rápido debido a la fuerte influencia de la luz solar, lo que permite que se produzca a un ritmo rápido. De hecho, el noventa y cinco por ciento de la fotosíntesis en el océano ocurre en la zona fótica. Por lo tanto, si profundizamos, más allá de la zona fótica, como en el punto de compensación , hay poco o nada de fitoplancton, debido a la luz solar insuficiente. ^[2] La zona que se extiende desde la base de la zona eufótica hasta la zona afótica a veces se llama zona disfótica. ^[3]

El noventa por ciento de la vida marina vive en la zona fótica, que se encuentra aproximadamente a doscientos metros de profundidad. Esto incluye el fitoplancton (plantas), incluidos los dinoflagelados , las diatomeas , las cianobacterias , los cocolitóforos y las criptomonas . También incluye el zooplancton , los consumidores de la zona fótica. Hay carnívoros carnívoros y herbívoros herbívoros . A continuación, los copépodos son los pequeños crustáceos distribuidos por todas partes en la zona fótica. Finalmente, está el necton (animales que pueden impulsarse, como peces, calamares y cangrejos), que son los animales más grandes y más obvios en la zona fótica, pero su cantidad es la más pequeña entre todos los grupos. ^[4] El fitoplancton son plantas microscópicas que viven suspendidas en la columna de agua y que tienen pocos o ningún medio de movilidad. Son productores primarios que utilizan la energía solar como fuente de alimento. ^{[ cita requerida ]}

Los detritívoros y carroñeros son raros en la zona fótica. La descomposición microbiana de los organismos muertos comienza aquí y continúa una vez que los cuerpos se hunden en la zona afótica, donde forman la fuente más importante de nutrientes para los organismos de las profundidades marinas. ^[5] La profundidad de la zona fótica depende de la transparencia del agua. Si el agua es muy clara, la zona fótica puede llegar a ser muy profunda. Si es muy turbia, puede tener solo cincuenta pies (quince metros) de profundidad.

Los animales que se encuentran en la zona fótica utilizan el ciclo de luz y oscuridad como una importante señal ambiental; la migración está directamente relacionada con este hecho; los peces utilizan el concepto de amanecer y anochecer cuando llega el momento de migrar; la zona fótica se asemeja a este concepto, ya que les proporciona una sensación de tiempo. Estos animales pueden ser arenques, sardinas y otros peces que viven constantemente en la zona fótica. ^[6]

Debido a la absorción biológica, la zona fótica tiene niveles relativamente bajos de concentraciones de nutrientes. Como resultado, el fitoplancton no recibe suficientes nutrientes cuando hay una alta estabilidad de la columna de agua. ^[7] La ​​distribución espacial de los organismos puede ser controlada por una serie de factores. Los factores físicos incluyen: temperatura, presión hidrostática, mezcla turbulenta como el flujo turbulento ascendente de nitrógeno inorgánico a través de la nutriclina. ^[8] Los factores químicos incluyen oxígeno y oligoelementos. Los factores biológicos incluyen pastoreo y migraciones. ^[9] El afloramiento transporta nutrientes desde las aguas profundas a la zona fótica, fortaleciendo el crecimiento del fitoplancton. La remezcla y el afloramiento eventualmente traen desechos ricos en nutrientes de regreso a la zona fótica. El transporte de Ekman además trae más nutrientes a la zona fótica. La frecuencia del pulso de nutrientes afecta la competencia del fitoplancton. La fotosíntesis produce más de él. Al ser el primer eslabón de la cadena alimentaria, lo que le sucede al fitoplancton crea un efecto dominó para otras especies. Además del fitoplancton, muchos otros animales también viven en esta zona y utilizan estos nutrientes. La mayor parte de la vida oceánica se desarrolla en la zona fótica, la zona oceánica más pequeña en términos de volumen de agua. La zona fótica, aunque pequeña, tiene un gran impacto en quienes residen en ella.

La profundidad es, por definición, donde la radiación se degrada hasta el 1% de su intensidad superficial. ^[10] En consecuencia, su espesor depende del grado de atenuación de la luz en la columna de agua. Como la luz entrante en la superficie puede variar ampliamente, esto dice poco sobre el crecimiento neto del fitoplancton. Las profundidades eufóticas típicas varían desde solo unos pocos centímetros en lagos eutróficos altamente turbios , hasta alrededor de 200 metros en el océano abierto . También varía con los cambios estacionales en la turbidez, que pueden estar fuertemente impulsados ​​por las concentraciones de fitoplancton , de modo que la profundidad de la zona fótica a menudo disminuye a medida que aumenta la producción primaria . Además, la tasa de respiración es en realidad mayor que la tasa de fotosíntesis. La razón por la que la producción de fitoplancton es tan importante es porque juega un papel destacado cuando se entrelaza con otras redes alimentarias .

La mayor parte de la energía solar que llega a la Tierra se encuentra en el rango de la luz visible, con longitudes de onda de entre 400 y 700 nm. Cada color de la luz visible tiene una longitud de onda única y juntos forman la luz blanca. Las longitudes de onda más cortas se encuentran en el extremo violeta y ultravioleta del espectro, mientras que las longitudes de onda más largas se encuentran en el extremo rojo e infrarrojo. Entre estos dos extremos, los colores del espectro visible comprenden los conocidos colores ROYGBIV: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. ^[12]

El agua absorbe muy eficazmente la luz entrante, por lo que la cantidad de luz que penetra en el océano disminuye rápidamente (se atenúa) con la profundidad. A un metro de profundidad, solo el 45% de la energía solar que cae sobre la superficie del océano permanece. A 10 metros de profundidad, solo el 16% de la luz sigue presente, y a 100 metros solo queda el 1% de la luz original. La luz no penetra más allá de los 1000 metros. ^[12]

Además de la atenuación general, los océanos absorben las diferentes longitudes de onda de la luz a diferentes velocidades. Las longitudes de onda en los extremos del espectro visible se atenúan más rápido que las longitudes de onda intermedias. Las longitudes de onda más largas se absorben primero: el rojo se absorbe en los 10 metros superiores, el naranja en unos 40 metros y el amarillo desaparece antes de los 100 metros. Las longitudes de onda más cortas penetran más profundamente, y la luz azul y verde alcanzan las profundidades más profundas. ^[12]

Por eso las cosas se ven azules bajo el agua. La forma en que el ojo percibe los colores depende de las longitudes de onda de la luz que recibe. Un objeto se ve rojo porque refleja la luz roja y absorbe otros colores. Por lo tanto, el único color que llega al ojo es el rojo. El azul es el único color de luz disponible en las profundidades bajo el agua, por lo que es el único color que puede reflejarse de vuelta al ojo, y todo tiene un matiz azul bajo el agua. Un objeto rojo en las profundidades no nos parecerá rojo porque no hay luz roja disponible que se refleje en el objeto. Los objetos en el agua solo aparecerán con sus colores reales cerca de la superficie, donde todavía están disponibles todas las longitudes de onda de la luz, o si las otras longitudes de onda de la luz se proporcionan artificialmente, como iluminando el objeto con una linterna de buceo. ^[12]

El agua en el océano abierto se ve clara y azul porque contiene mucho menos materia particulada , como fitoplancton u otras partículas suspendidas, y cuanto más clara es el agua, más profunda es la penetración de la luz. La luz azul penetra profundamente y es dispersada por las moléculas de agua, mientras que todos los demás colores son absorbidos; por lo tanto, el agua se ve azul. Por otro lado, el agua costera a menudo se ve verdosa. El agua costera contiene mucho más limo suspendido , algas y organismos microscópicos que el océano abierto. Muchos de estos organismos, como el fitoplancton, absorben la luz en el rango azul y rojo a través de sus pigmentos fotosintéticos, dejando el verde como la longitud de onda dominante de la luz reflejada. Por lo tanto, cuanto mayor sea la concentración de fitoplancton en el agua, más verde parece. Las pequeñas partículas de limo también pueden absorber la luz azul, alejando aún más el color del agua del azul cuando hay altas concentraciones de partículas suspendidas. ^[12]

El océano se puede dividir en capas de profundidad según la cantidad de penetración de luz, como se analiza en la zona pelágica . Los 200 metros superiores se denominan zona fótica o eufótica. Representa la región donde puede penetrar suficiente luz para sustentar la fotosíntesis, y corresponde a la zona epipelágica. De 200 a 1000 metros se encuentra la zona disfótica, o zona crepuscular (que corresponde a la zona mesopelágica). Todavía hay algo de luz a estas profundidades, pero no la suficiente para sustentar la fotosíntesis. Por debajo de los 1000 metros se encuentra la zona afótica (o de medianoche), donde no penetra la luz. Esta región incluye la mayor parte del volumen del océano, que existe en completa oscuridad. ^[12]

El fitoplancton son microorganismos unicelulares que forman la base de las cadenas alimentarias oceánicas . Están dominados por diatomeas , que desarrollan conchas de silicato llamadas frústulas . Cuando las diatomeas mueren, sus conchas pueden asentarse en el fondo marino y convertirse en microfósiles . Con el tiempo, estos microfósiles quedan enterrados como depósitos de ópalo en el sedimento marino . La paleoclimatología es el estudio de los climas pasados. Los datos proxy se utilizan para relacionar los elementos recopilados en muestras sedimentarias modernas con las condiciones climáticas y oceánicas del pasado. Los proxies paleoclimáticos se refieren a marcadores físicos preservados o fosilizados que sirven como sustitutos de las mediciones meteorológicas u oceánicas directas. ^[13] Un ejemplo de proxies es el uso de registros de isótopos de diatomeas de δ13C , δ18O , δ30Si ( _diatomea δ13C , _diatomea δ18O y _diatomea δ30Si ). En 2015, Swann y Snelling utilizaron estos registros isotópicos para documentar los cambios históricos en las condiciones de la zona fótica del noroeste del Océano Pacífico , incluido el suministro de nutrientes y la eficiencia de la bomba biológica de tejidos blandos , desde la época moderna hasta la etapa isotópica marina 5e , que coincide con el último período interglacial . Los picos en la productividad del ópalo en la etapa isotópica marina están asociados con la ruptura de la estratificación de la haloclina regional y el aumento del suministro de nutrientes a la zona fótica. ^[14]

El desarrollo inicial de la haloclina y la columna de agua estratificada se ha atribuido al inicio de una importante glaciación en el hemisferio norte hace 2,73 Ma, que aumentó el flujo de agua dulce a la región, a través del aumento de las precipitaciones monzónicas y/o el agua de deshielo glacial, y las temperaturas de la superficie del mar . ^{[15] [16] [17] [18]} La disminución del afloramiento de agua abisal asociada con esto puede haber contribuido al establecimiento de condiciones globalmente más frías y a la expansión de los glaciares en el hemisferio norte a partir de 2,73 Ma. ^[16] Si bien la haloclina parece haber prevalecido durante los ciclos glaciales-interglaciales del Plioceno tardío y del Cuaternario temprano , ^[19] otros estudios han demostrado que el límite de estratificación puede haberse roto a finales del Cuaternario en las terminaciones glaciales y durante la primera parte de los interglaciares. ^{[20] [21] [22] [23] [24] [14]}

El fitoplancton se limita únicamente a la zona fotogénica, ya que su crecimiento depende completamente de la fotosíntesis, lo que da como resultado un nivel de agua de 50 a 100 m dentro del océano. El crecimiento también puede provenir de factores terrestres, por ejemplo, minerales disueltos de las rocas, nutrientes minerales de generaciones de plantas y animales que llegaron a la zona fotogénica. ^[25]

Un aumento en la cantidad de fitoplancton también crea un aumento en el zooplancton, el zooplancton se alimenta del fitoplancton ya que están en la parte inferior de la cadena alimentaria. ^[25]

La pérdida de dimetilsulfuro dentro de la zona fótica está controlada por la absorción microbiana y la degradación fotoquímica. Pero, ¿qué es exactamente el dimetilsulfuro y por qué es importante? Este compuesto (ver la foto) ayuda a regular el ciclo del azufre y la ecología dentro del océano. Las bacterias marinas, las algas, los corales y la mayoría de los demás organismos del océano lo liberan, constituyendo una variedad de familias de genes.

Sin embargo, este compuesto puede ser tóxico para los humanos si se ingiere, se absorbe a través de la piel o se inhala. Las proteínas de las plantas y los animales dependen de este compuesto. Como es una parte importante de la ecología, es bueno saber que también vive en la zona fótica. [1]

• Absorción electromagnética por el agua
• Pez epipelágico
• Arrecife de coral mesofótico