IV. EL FITOPLANCTON Y LA PRODUCTIVIDAD MARINA
CUANDO se escucha la expresión de que "toda carne es hierba" seguramente se tiene como intención señalar que todo el alimento que los animales y el hombre consumen proviene directa o indirectamente de los vegetales verdes. Estos son los únicos capaces de incorporar a la materia orgánica la energía solar, de modo que dichos vegetales son el primer eslabón de toda cadena de alimentación. Además de la luz del Sol los vegetales verdes necesitan, para vivir, crecer y multiplicarse: agua, bióxido de carbono y ciertas sales minerales en solución, principalmente nitratos y fosfatos, y representan la única fuente que forma sustancias orgánicas o alimento. A lo anterior se le llama productividad primaria o simplemente producción, y su acción se aprecia tanto en los continentes como en el océano, sobre todo en los mares poco profundos.
Desde el punto de vista biológico se debe entender a la producción como toda la materia orgánica que se forma durante un tiempo determinado en un espacio definido.
El fitoplancton representa la entrada de la energía solar a los ecosistemas marinos y la base de su mantenimiento; además, es el encargado de producir la materia orgánica que posteriormente será aprovechada por los fitófagos, luego por los zoófagos y finalmente por los detritófagos y las bacterias que desintegran los restos, formando la sustancia inorgánica con la que el fitoplancton iniciará nuevamente el ciclo de la materia.
La fecundidad de cualquier masa de agua natural depende de la actividad de sus vegetales verdes y ésta, a su vez, está determinada por otros factores, como son: la cantidad de energía radiante procedente del Sol; las características fisicoquímicas del agua, como la temperatura; su contenido en ciertas sales minerales o nutrientes; las características de los fondos marinos; el estado fisiológico del fitoplancton, y la acción de los animales.
Cuando se observa al océano parece como un desierto de color gris o azul, aparentemente estéril. Es difícil a veces creer que en él se presente mayor productividad que en los continentes; sin embargo, el esquema general de la vida en el mar es, en esencia, similar al que se aprecia en la tierra. En el mar los vegetales verdes son también los productores de alimento. Allí los animales comen las plantas y a su vez son devorados por otros animales, y mientras, las bacterias descomponen todos los restos orgánicos. Las plantas verdes marinas requieren de la luz solar y los nutrientes fertilizantes, lo mismo que las plantas terrestres necesitan el abono para poder formar la sustancia orgánica.
Es común estar familiarizado con los productores orgánicos que habitan en los continentes, es decir los árboles, las hierbas, los distintos cultivos, etcétera. Las plantas marinas más grandes, representadas por las algas y los vegetales herbáceos marinos, son también muy conocidas por todo el que viva cerca de una playa. Tal como ocurre con sus semejantes en la tierra, estas plantas acuáticas deben crecer fijas al fondo por medio de raíces y como necesitan la luz solar para realizar su acción fotosintética, sólo se encuentran a profundidades donde penetra la luz, es decir no más allá de los 100 metros cuando el agua del mar es transparente y sólo a 10 metros en aquellos lugares donde las aguas son turbias; por estas razones la distribución de dichos vegetales se limita a una franja alrededor de la zona costera, y ocupan una superficie que representa el 1% del área oceánica mundial.
Estos vegetales marinos grandes no sólo son relativamente significativos desde el punto de vista de su distribución total y de su abundancia, sino que tienen escasa importancia dentro de las cadenas de alimentación del océano, ya que son pocos los animales que se alimentan directamente de ellos.
La principal fuente marina productora de materia orgánica es la comunidad de organismos microscópicos unicelulares que aparecen en las aguas superficiales de todos los océanos del mundo. Estos seres minúsculos, muy distintos en su forma y estructura y que pertenecen a grupos de vegetales y de protistas muy diferentes, son conocidos colectivamente como fitoplancton.
Por no poderse observar a simple vista, pasa inadvertida su presencia, así como su papel fundamental en la economía del mar. Estos organismos se hacen notar en algunas oportunidades, cuando son abundantes transmiten al agua del mar una coloración verde, parda o rojiza, color que dependerá de las especies que se encuentren y del color de su pigmento; otras tienen la propiedad de la bioluminiscencia y pueden dar al mar una fosforescencia verde azulosa.
Sin embargo, estas manifestaciones visibles son poco frecuentes. A pesar de ello, el fitoplancton se localiza en todas las aguas superficiales del mar, adaptándose rápidamente a cualquier cambio en las condiciones fisicoquímicas del océano; por ejemplo, en la temperatura y salinidad. Las especies que forman el fitoplancton varían mucho de un tipo de ambiente a otro, pero a todas corresponde la misma función dentro de la cadena de alimentación: producir la materia orgánica del océano.
Por requerir de la luz del Sol para su actividad fotosintética, el fitoplancton está limitado al estrato superficial, ya que los rayos sólo penetran en estas capas, en donde, a medida que las plantas crecen y aumentan en número, se absorbe una porción cada vez mayor de esta radiación, reduciendo así la penetración de la luz hasta aguas más profundas e incrementando su propia provisión de luz.
En las regiones más productivas del océano el fitoplancton es tan denso que absorbe toda la energía solar ya dentro de los primeros 5 metros o aun menos. De este modo, el proceso de la productividad orgánica en el mar se limita a un estrato muy delgado de la superficie, que corresponde a la centésima parte del volumen total del océano.
En el proceso de la fotosíntesis, los organismos utilizan la energía solar en una complicada serie de reacciones bioquímicas para combinar el bióxido de carbono con el agua y las sales minerales y así formar sustancia orgánica, desprendiéndose oxígeno en las reacciones. En el medio terrestre, la disponibilidad de bióxido de carbono y de agua puede ser limitativa para el crecimiento y, en algunos lugares como los desiertos, para la existencia misma de las plantas. Esto no sucede en el mar, donde el agua no constituye problema y donde hay una gran reserva de bióxido de carbono en forma de carbonatos o bicabornatos disueltos en ella.
Los organismos del fitoplancton requieren, además de la luz y el bióxido de carbono, nutrientes esenciales representados por los nitratos y fosfatos que se encuentran siempre en el agua del mar en cantidades que exceden a sus necesidades; sin embargo, estos elementos son asimilados por los organismos de manera tan completa que se ven reducidos a concentraciones imperceptibles en las aguas superficiales del océano.
Cuando esto sucede, la producción primaria de materia orgánica y el crecimiento posterior de las poblaciones de fitoplancton quedan limitados por la cantidad de nutrientes y se pueden absorber totalmente. El agotamiento de éstos se presenta fundamentalmente en la zona eufótica, donde se lleva a cabo la fotosíntesis.
A medida que muere el fitoplancton o los animales que de él se alimentan, o cuando eliminan sustancias de desecho por medio de la defecación o de la excreción, estas sustancias son rápidamente atacadas y desintegradas por las bacterias, formándose nuevamente los nutrientes que pueden ser utilizados otra vez por los seres del fitoplancton. Este ciclo se repite indefinidamente en tanto la fotosíntesis continúe.
Como el océano es un sistema abierto de producción de alimento, siempre se estará formando nuevo, aunque existen las zonas profundas en donde no se produce. Cualquier organismo que se hunda o se desplace fuera del estrato eufótico representa una pérdida neta de materia órgánica, junto con su contenido propio y esencial de nutrientes. Esta pérdida podría representar una fracción muy pequeña de la producción orgánica total, pero en un periodo suficientemente prolongado, llevaría al empobrecimiento de las aguas menos profundas del mar.
Esto hace que el mar deba desarrollar un mecanismo para devolver los nutrientes de las profundidades al estrato eufótico, pues en caso contrario el mar se volvería estéril. En el océano se presenta una serie de condiciones hidrodinámicas y meteorológicas muy variables, tanto estacional como geográficamente, que permiten recuperar estos nutrientes al presentarse los movimientos del océano llamados de surgencia, los que hacen que algunas zonas sean muy ricas en vida marina, mientras que otras son virtualmente desiertos biológicos.
En los mares tropicales y en las regiones templadas durante los meses de verano la radiación solar entibia las aguas superficiales y establece zonas de diferente temperatura formando la llamada estratificación térmica, la cual es muy estable e impide los movimientos de surgencia, lo que trae como consecuencia que estas aguas sean menos productivas. Este empobrecimiento es característica permanente en casi todos los mares tropicales y explica por qué las más grandes pesquerías se encuentran en las regiones frías del océano.
Este hecho explica también el color azul intenso de los mares tropicales, como el que se presenta en el Mar Caribe frente a las costas de Quintana Roo o de Cuba, y no es más que una clara manifestación de la falta de vida planctónica y de materia orgánica en general. Se puede señalar que la productividad primaria de las regiones oceánicas templada y polar es del doble o más que la producción que se presenta en los mares tropicales, casi siempre pobres en nutrientes.
Las zonas cercanas a los continentes, en donde existe una mayor actividad de las aguas por la acción del oleaje, las mareas y las corrientes, presentan surgencias que les permiten contar con la cantidad suficiente de nutrientes compuestos principalmente por nitrógeno y fósforo, formándose las zonas mas productivas; mientras que el océano abierto, en donde las aguas pueden ser más tranquilas, no es un medio especialmente favorable para la producción de materia orgánica.
Por la concentración biológica que se presenta en la zona cercana al continente no debe sorprender que las primeras pesquerías comerciales del mundo estén concentradas en la zona correspondiente a las plataformas continentales. No es sólo un problema de facilidades ni de costos, ni de habilidad para navegar, lo que retiene a las flotas pesqueras cerca de la orilla; la experiencia ha demostrado que es el lugar donde se encuentran los peces.
Estas regiones costeras son cien veces más productivas por unidad de superficie que el mar abierto y se les considera entre las regiones que más producen en el planeta; tan sólo rivalizan con las cosechas que el hombre establece en los continentes, intensamente cultivadas y abundantemente fertilizadas.
Uno de los lugares de mayor surgencia en el Océano Pacífico se encuentra al norte y al sur de la región ecuatorial, donde se presentan estos fenómenos como resultado de la acción de los vientos alisios. Esta área, que tiene 1 300 kilómetros de largo y 80 de ancho, es una de las más ricas del mundo y en ella se capturan cerca de 15 millones de toneladas de diferentes tipos de especies marinas, lo que representa el 22% del total de la extracción comercial de pesca del mundo.
Otras importantes zonas de producción marina se localizan en las costas occidentales de los Estados Unidos y de México, y en las costas noroeste y sureste del África. En el Mar Arábigo las surgencias se relacionan con los vientos monzones. Frente al Continente Antártico existe una significativa zona de surgencia, donde se produce un pequeño crustáceo llamado krill, el principal eslabón en las cadenas de alimentación de las enormes manadas de ballenas, que el hombre captura para su aprovechamiento. La alta productividad de esta región y la existencia de grandes cantidades de krill están haciendo pensar al hombre en la mejor manera de aprovechar este recurso.
La materia orgánica producida por el fitoplancton es consumida por los animales herbívoros, que sirven de presa a los animales carnívoros del primer eslabón de la cadena; éstos, a su vez, pueden ser víctimas de los carnívoros del segundo eslabón, y así sucesivamente.
En estas cadenas de alimentación el rendimiento es cada vez menor conforme
se asciende en los eslabones y alcanza un 10% entre uno y otro, ya que el resto
de la materia orgánica que se asimila como alimento, se gasta en forma de energía
durante las funciones del organismo (movimiento, respiración, reproducción,
etcétera), o se pierde bajo la forma de restos orgánicos o detritos.
El animal herbívoro necesita 100 gramos de sustancias vegetales para fabricar 10 gramos de su propia carne; si un carnívoro ingiere estos 10 gramos de herbívoro, su peso sólo aumentará un gramo, y así sucesivamente. Por lo tanto, se necesitan 100 gramos de algas para hacer 10 gramos de los pequeños crustáceos copépodos herbívoros, lo que corresponde a un gramo de carne de sardina que se alimenta de estos crustáceos y a un décimo de gramo de carne de atún, pez que devora a la sardina.
Hasta hace muy poco tiempo no se contaba con un método seguro para medir la producción de materia orgánica en el mar. En 1952 el oceanógrafo danés Emer Nielsen inventó un método que se basa en medir la cantidad de bióxido de carbono que fija el fitoplancton en condiciones naturales o simuladas, utilizando para ello una sustancia química llamada carbono radiactivo trazador, que puede ser seguido con aparatos especiales para registrarlo y así saber cómo se comporta cuando lo fija el fitoplancton.
Este método es, a la vez, muy sensible y fácil de utilizar en las exploraciones oceanográficas de rutina, y ha sido adoptado por los principales laboratorios oceanográficos de todo el mundo. Desde entonces se ha podido acumular una gran cantidad de información sobre la productividad de las principales regiones oceánicas.
Otro método, más simple y menos costoso, fue desarrollado por el biólogo noruego Gran y utilizado durante más de 40 años. Consiste en medir la cantidad de oxígeno producido por el fitoplancton. Esto permite evaluar la actividad metábolica de los pequeños vegetales del fitoplancton, indicando de una manera aproximada la productividad primaria neta durante cierto periodo de tiempo.
La gran productividad primaria que presenta el fitoplancton marino ha hecho que se tenga la esperanza de alimentar a la humanidad directamente con estos pequeños organismos del mar. No es imposible que un día se logre este propósito; sin embargo, los problemas de recolección del fitoplancton en gran escala o de su cultivo intensivo aún no están suficientemente estudiados; tampoco se conoce la manera de hacerlos llegar al hombre a precio accesible y con un sabor agradable a su paladar. Se espera que la tecnología pueda ayudar a resolver estos problemas y solucionar los planteados por el hombre en el mundo actual.
