XIII. LOS CICLOS QU�MICOS EN EL OC�ANO
DESDE la �poca primigenia de los oc�anos hasta la era actual, han pasado miles de millones de a�os, en los cuales se han presentado una serie de cambios fisicoqu�micos y geol�gicos. Dentro de estos cambios, es importante resaltar que la mayor parte del agua existente en el planeta brot� del interior de la corteza terrestre como resultado de la actividad volc�nica, durante su desarrollo geol�gico.
Asimismo uno de los fen�menos m�s significativos de la evoluci�n de la Tierra fue la disociaci�n fotoqu�mica del agua en hidr�geno y ox�geno, por acci�n de la luz ultravioleta de la alta atm�sfera. Esto permiti� que el ox�geno reaccionara con otros elementos como el carbono, el nitr�geno, el azufre y el hierro, dando las caracter�sticas qu�micas a la atm�sfera y a los oc�anos, y facilitando que se originaran los organismos vivos.
Los ciclos qu�micos que se sucedieron en el oc�ano durante 4 500 millones de a�os, fueron fundamentales para la evoluci�n de la vida sobre el planeta, y para que la atm�sfera pasara de sombr�a y maloliente a luminosa e inodora. El oc�ano turbio se pobl� de seres vivos que se fueron desarrollando y al aumentar en n�mero invadieron la Tierra.
La aparici�n de la vida determin� que los cambios qu�micos en el oc�ano primitivo se incrementaran. Este ten�a poco o nada de ox�geno, conten�a sales inorg�nicas y complejas mol�culas org�nicas que proporcionaron las bases para los primeros procesos vitales.
En un principio el ox�geno se acumul�, debido a la descomposici�n del vapor de agua a gran altura y posteriormente con la aparici�n de los vegetales verdes se iniciaron los procesos de s�ntesis de la materia org�nica por medio de la fotos�ntesis, aumentando este gas hasta el punto que hoy la atm�sfera contiene 20 por ciento de ox�geno gaseoso y una cantidad considerable de este elemento est� disuelta en el agua del oc�ano. Este fen�meno convirti� a la atm�sfera y al oc�ano en ambientes adecuados para los procesos metab�licos de los organismos que requieren ox�geno.
Durante el proceso de fotos�ntesis se desprendieron cada vez cantidades mayores
de ox�geno, que del oc�ano pasaron a la atm�sfera, la cual se fue modificando,
origin�ndose lo que se puede considerar como la atm�sfera que ya no contiene
metano, amoniaco, �cido cianh�drico, como la antigua y, por el contrario, presenta
agua, nitr�geno, ox�geno y bi�xido de carbono.
Adem�s en las zonas m�s elevadas de la atm�sfera, por la intensidad de la radiaci�n c�smica, provoc� que las mol�culas de ox�geno se recombinaran y modificaran dando origen a una capa de ozono (03), situada a varios cientos de kil�metros de altura y que act�a como una excelente pantalla de protecci�n contra las radiaciones de alta energ�a, como los rayos ultravioleta y los rayos X, lo que hizo que los seres vivos contaran con un mejor ambiente para desarrollarse.
El ox�geno tiene un comportamiento c�clico en el oc�ano, se encuentra como
componente de la atm�sfera y llega al mar al disolverse en el agua, de donde
lo toman los vegetales y los animales para su respiraci�n. Con las corrientes
y el oleaje la cantidad de ox�geno en el agua aumenta, pero tambi�n contribuyen
a incrementar su cantidad los vegetales verdes, que durante el proceso de fotos�ntesis,
fijan el carbono y desprenden el ox�geno, como resultado de las reacciones qu�micas
que efect�an, complet�ndose el ciclo del ox�geno en el mar. La cantidad de ox�geno
disuelto en el agua del mar es inversamente proporcional a la profundidad, encontr�ndose
en los grandes fondos marinos �reas carentes de este gas.
En la mayor�a de los oc�anos los ciclos qu�micos que actualmente se producen pertenecen, en gran parte, a un sistema oxidante. En algunas zonas, sin embargo, aparecen situaciones en que el ox�geno se ha agotado por la descomposici�n de sustancia org�nica, en una proporci�n grande para que resulte insuficiente el oxigeno proveniente de la atm�sfera o de las plantas fotosintetizadoras y, por lo tanto, prevalecen condiciones de carencias de este gas o an�xicas. En los oc�anos estos sectores est�n limitados a lugares como las aguas profundas del Mar Negro o la Fosa de Curazao, en el Mar Caribe.
Para los procesos metab�licos de s�ntesis tambi�n es indispensable el bi�xido de carbono, el cual se encuentra en el mar en diferentes concentraciones, llegando a �l, fundamentalmente, desde la tierra y la atm�sfera como desecho de los procesos industriales del hombre, que al quemar la materia lo desprende durante las reacciones de combusti�n. Tambi�n las erupciones volc�nicas submarinas producen el bi�xido de carbono existente en los oc�anos.
Este bi�xido de carbono es fijado por los vegetales verdes y junto con los nutrientes se transform� en sustancia org�nica, en la que queda acumulada la energ�a procedente del Sol, que es fijada por la clorofila, sustancia que le da el color verde a los vegetales.
Cuando los vegetales y los animales del mar realizan su respiraci�n, utilizan
el ox�geno que se encuentra disuelto en el agua y desprenden bi�xido de carbono.
Asimismo, cuando estos vegetales y animales mueren se desprende bi�xido de carbono
por la descomposici�n bacteriana, y es as� como se repite el ciclo del carbono
en el mar.
El carbono tambi�n se encuentra en las aguas oce�nicas en forma de carbonatos, los que llegan al mar al disolverse en los continentes las rocas carbonatadas del tipo de las calizas, y al ser arrastrados los sedimentos hasta la costa por los r�os. Estos carbonatos, en especial el carbonato de calcio, son fijados por organismos como las algas coralinas, los corales y los moluscos, para formar sus exoesqueletos, que cuando mueren quedan depositados el fondo, siendo una fuente de estos carbonatos.
Dentro de los ciclos qu�micos del oc�ano se encuentran el de los componentes qu�micos que intervienen en la salinidad la cual es caracter�stica de las aguas del mar.
La salinidad del oc�ano est� dada, fundamentalmente, por el sodio y el cloro, adem�s de otros elementos como el magnesio, el calcio y el potasio, cuyas cantidades han variado de acuerdo a sus caracter�sticas fisicoqu�micas a trav�s de los a�os. Estos elementos proceden de la disgregaci�n de masas de la tierra, que son arrastradas por las aguas de la costa a diferentes zonas oce�nicas y tambi�n pueden originarse por el envejecimiento de los sedimentos oce�nicos.
Los compuestos qu�micos que se formaron de estos elementos, como el cloruro de sodio, que es uno de los principales, tienen un comportamiento c�clico, lo que permite encontrarlos en proporciones constantes en el agua del oc�ano. Este hecho ha sido demostrado al analizar las muestras recogidas en todo el mundo durante las expediciones oceanogr�ficas.
Estas sales llegan al oc�ano, principalmente, por los aportes de los r�os,
como producto de la disgregaci�n de las rocas por la acci�n de los factores
del clima en la tierra; en el mar se disuelven en el agua, donde las fijan los
organismos vivientes o se sedimentan colaborando a formar la topograf�a de los
fondos marinos, pero volviendo a combinarse con las aguas al morir los organismos
o al desgastarse la corteza de sedimentaci�n, estableci�ndose el ciclo qu�mico
de las sales en el oc�ano, que hace que su composici�n qu�mica se mantenga constante.
Otro de los ciclos qu�micos que se realizan en el mar, es el de los elementos llamados nutrientes que intervienen, de manera b�sica, en la vida de los oc�anos. Estos nutrientes son indispensables para la producci�n de alimento hecha por los vegetales. Est�n compuestos a base de nitr�geno, f�sforo, s�lice, manganeso, cobre y hierro; en su ciclo intervienen una serie de procesos qu�micos y biol�gicos, que determinan su concentraci�n en las diferentes capas del agua del mar.
Cuando los organismos expulsan los desechos de su metabolismo o mueren, la materia org�nica queda en las capas superficiales y se hunde por gravedad hasta las profundidades donde, por acci�n de las bacterias y de la actividad qu�mica, se descompone, liber�ndose as� los nutrientes, los cuales pueden ser utilizados nuevamente por otros vegetales para elaborar nueva sustancia org�nica por el proceso de fotos�ntesis y pasar a los animales.
La circulaci�n del agua interviene en la concentraci�n de estos nutrientes en las diferentes capas del oc�ano y se puede considerar que los nutrientes se encuentran en los primeros 1 000 metros de profundidad y la degradaci�n de la materia org�nica puede ocurrir en toda esta zona; mientras que la fotos�ntesis se realiza en los 100 metros de profundidad oce�nica en la llamada zona euf�tica, que es aquella en que penetra la luz del Sol.
Los nutrientes salen nuevamente a la superficie, por corrientes de agua ascendentes, que se producen al cambiar la temperatura de las diferentes masas de agua, en las llamadas zonas de surgencia o afloramiento, donde los toman los peque�os vegetales que forman el fitoplancton, los que al utilizar la energ�a solar y el bi�xido de carbono vuelven a elaborar sustancia org�nica.
El principal elemento de estos nutrientes es el nitr�geno, cuyo ciclo en el mar es complejo. Este elemento se encuentra en estado gaseoso en la atm�sfera y parte de �l disuelto en el agua del mar; qu�micamente es muy estable y el que est� en el mar responde con facilidad a una multitud de reacciones qu�micas y biol�gicas, encontr�ndose, generalmente, en forma de nitritos y de nitratos gracias a la acci�n de las bacterias; estos compuestos son f�cilmente asimilables por los vegetales verdes. Este nitr�geno asimilado representa el 35 por ciento del total del oc�ano y el otro 65 por ciento se presenta en forma de nitr�geno gaseoso.
La provisi�n y distribuci�n del total de nitr�geno se lleva a cabo por los
aportes continentales, por las corrientes oce�nicas y por las excreciones y
muerte de los vegetales y animales marinos. El nitr�geno llega en forma de compuestos
nitrogenados no asimilables, pero gracias a la acci�n de las bacterias y de
las algas verde-azules, durante el proceso llamado nitrificaci�n, se
transforman en nitr�geno soluble, que es fijado por los vegetales verdes para
formar nuevamente materia org�nica, la que es aprovechada por ellos o por los
animales cuando se los comen, repiti�ndose el ciclo.
Los ciclos qu�micos del oc�ano son muy complejos, por lo que no se les conoce profundamente. Los ciclos de los metales que s�lo presentan rastros, los de los gases disueltos y los de la materia org�nica, son quiz�s los m�s dif�ciles de comprender, pero se contin�a trabajando para llegar a ello. Para subrayar la importancia de este conocimiento, basta considerar la plaga que afecta a la humanidad: la contaminaci�n.
En la actualidad, la contaminaci�n ambiental preocupa mucho, ya que se ha convertido en uno de los problemas m�s cr�ticos de la supervivencia en este planeta. Los subproductos de la actividad humana que pueden tener efecto directo sobre los ciclos qu�micos del medio oce�nico, son los desperdicios s�lidos de toda clase y naturaleza, los radiactivos, los subproductos de s�ntesis org�nica a gran escala, los insecticidas, etc�tera. El hombre ha pensado que tiene en el oc�ano un auxiliar potencial para los problemas de eliminaci�n de residuos; sin embargo, se debe alcanzar una mejor comprensi�n de los procesos de transporte y de mezcla, del mecanismo de los diversos ciclos qu�micos de los elementos y compuestos del agua del mar, para conservarle sus caracter�sticas, ya que si se agregan nuevos elementos y compuestos, se podr�an cambiar los ritmos propios de estos ciclos, as� como sus productos finales.
La comprensi�n de los fen�menos f�sicos, qu�micos, biol�gicos y geol�gicos
del oc�ano, junto con la inventiva del hombre para aprovechar este medio en
su propio beneficio, es probablemente el m�s importante esfuerzo cient�fico
que necesita hoy el mundo, si es que el hombre espera gozar de una larga y pr�spera
existencia en su planeta.
