V. EL CUADRO AMBIENTAL DEL FITOPLANCTON
LA VIDA sobre la superficie de la Tierra se encuentra condicionada por la existencia de vegetales verdes, que son los �nicos capaces de elaborar su propia sustancia o alimento, por lo que se les llama aut�trofos, que quiere decir que dependen de s� mismos desde el punto de vista de la nutrici�n. En cambio, los animales heter�trofos necesitan recibir su alimento en forma de sustancia org�nica producida por los vegetales.
Para poder realizar la fotos�ntesis, los vegetales verdes requieren de un ambiente apropiado en donde exista luz, sustancias minerales y temperatura adecuada, entre otros factores.
La fotos�ntesis es un proceso complejo en el que los vegetales convierten la luz que reciben del Sol en energ�a qu�mica y alimento y esto ha permitido que exista vida en el planeta.
El hecho de que los seres vivientes dependan de los vegetales verdes no es privativo del dominio terrestre. La misma relaci�n se encuentra en el mar en donde los carn�voros dependen de los herb�voros y �stos del plancton vegetal o fitoplancton. Sin el plancton no existir�an crust�ceos, sardinas, guachinangos, ballenas ni el hombre, pero tampoco habr�a ox�geno en la atm�sfera, ya que fueron los organismos fitoplanct�nicos, hace m�s de 3 000 millones de a�os, los que iniciaron la producci�n de ox�geno, y todav�a en la actualidad el 70% de toda la fotos�ntesis que ocurre en el planeta sucede en el mar.
El fitoplancton, como todos los seres vivos, presenta comunidades que se distribuyen y desarrollan de acuerdo con las condiciones caracter�sticas del medio donde se encuentran, al que se llama cuadro ambiental, formado por factores f�sicos, qu�micos y biol�gicos particulares que influyen sobre los seres vivos que habitan ese lugar determinado.
Para que el plancton vegetal se desarrolle necesita contar, en su cuadro ambiental, con una serie de factores fisicoqu�micos, siendo los principales: luz, temperatura, cantidad de elementos qu�micos, relaci�n entre la acidez y la alcalinidad, y gases disueltos como el ox�geno y el bi�xido de carbono.
La luz es el factor f�sico fundamental para el desarrollo del fitoplancton, ya que, como se ha visto, la producci�n de alimento o fotos�ntesis que lleva a cabo depende totalmente de la energ�a solar, la cual est� regulada en el medio marino por la penetraci�n de los rayos luminosos en el agua. La intensidad de la luz decrece con la profundidad, y despu�s de los 100 metros resulta insuficiente para que se realice esta fotos�ntesis.
En las zonas iluminadas, los peque�os vegetales verdes estar�n produciendo materias nutritivas, lo que les permite crecer y reproducirse; pero en las profundidades a donde no llega la luz consumir�n sus propias reservas, ya que no pueden tomar alimento del medio y, al gastar su sustancia org�nica durante la respiraci�n y no poder recuperarla, morir�n.
La profundidad del mar en donde la cantidad de luz que penetra permite establecer un equilibrio entre la producci�n de materia org�nica por fotos�ntesis y la p�rdida de sustancia por la respiraci�n, se denomina profundidad de compensaci�n y su situaci�n depende de la transparencia del agua, la altura del Sol y el estado del cielo, entre otros factores, as� como de las caracter�sticas biol�gicas de los organismos. Generalmente para el fitoplancton se encuentra entre 10 y 45 metros de profundidad.
La penetraci�n de los rayos luminosos en el agua del mar ha permitido a los cient�ficos dividir al oc�ano en tres zonas verticales: euf�tica, disf�tica y af�tica.
La zona euf�tica, bien iluminada, es donde la cantidad de luz que penetra al agua es suficiente para que se realice la fotos�ntesis. En pleno oc�ano esta zona se encuentra desde la superficie hasta 100 metros de profundidad. Cerca del litoral o en los estuarios, lugares donde desembocan los r�os, la luz s�lo puede penetrar unos cuantos metros, ya que las aguas que traen estos r�os vienen cargadas de materiales en suspensi�n como tierra, arena, etc�tera, que dificultan la penetraci�n de los rayos. Adem�s, por la acci�n del oleaje, las corrientes y las mareas, el agua se encuentra agitada y revuelta. Sin embargo, en esta zona se localiza casi la totalidad del fitoplancton por la abundancia de nutrientes.
La zona disf�tica, mal iluminada, se localiza entre los 100 y los 200 metros de profundidad y la cantidad de luz es d�bil e insuficiente para que se pueda realizar la producci�n de materia org�nica. A esta zona s�lo llegan algunos vegetales fitoplanct�nicos acarreados por las corrientes.
En la zona af�tica, es decir la que no tiene luz, reina una oscuridad total y en ella domina s�lo la vida animal. �sta es la zona m�s grande de los oc�anos, ya que se inicia a los 200 metros y llega hasta las grandes profundidades de 11 mil metros.
La disminuci�n de la intensidad de las radiaciones luminosas en el agua del mar no se debe, tan s�lo, al fen�meno f�sico de absorci�n, sino tambi�n a que los rayos se dispersan lateralmente al chocar con los organismos vivientes o con la materia que est� en suspensi�n en el agua. En la regi�n de la costa esta dispersi�n es considerable.
Los rayos solares presentan cinco tipos principales de radiaciones: ultravioletas, rojas, amarillas, azules y verdes. Las radiaciones ultravioletas, rojas y amarillas se absorben en los primeros metros, mientras que las azules y las verdes llegan a mayor profundidad. Se ha demostrado en algunos experimentos, que las diatomeas, los vegetales m�s abundantes del plancton, se desarrollan con mayor frecuencia en la zona comprendida entre los 15 y 20 metros de profundidad, que es en la que se encuentran los cinco tipos de radiaciones y, por lo tanto, pueden realizar mejor su fotos�ntesis gracias a que en sus cromat�foros adem�s de clorofila tienen xantofila y carotenoides, por lo que sus colores son verde, amarillo y pardo.
Se puede observar que la vida vegetal en el mar, de acuerdo con la cantidad de luz que se recibe, s�lo se encuentra en las capas superficiales, y se debe desechar la imagen, algunas veces difundida como producto de la mente humana, de que en las mayores profundidades del oc�ano se localizan grandes bosques de algas. A partir de los 200 metros tanto el fondo como el agua del medio marino son un desierto en cuanto a vegetales.
La distribuci�n y condiciones de vida del fitoplancton est�n influidas por la temperatura del agua del mar, la cual no es uniforme, ya que presenta variaciones seg�n la regi�n o latitud, la profundidad y las estaciones del a�o.
En las capas superficiales del oc�ano se presentan variaciones de entre -3� a 42� C y en ellas es donde se encuentra el plancton vegetal.
El metabolismo o actividad vital de todo organismo depende de la temperatura de su medio ambiente, y de esta actividad dependen todas las funciones de los organismos, que se desarrollan m�s r�pidamente en las aguas calientes que en las fr�as, pero los de agua fr�a alcanzan tallas m�s grandes. Esto se debe a que las bajas temperaturas aumentan el tiempo que tarda un organismo para llegar a su madurez sexual, es decir a poder reproducirse, y este margen le permite un mayor crecimiento.
Asimismo, en los mares c�lidos se produce un mayor gasto de energ�a respiratoria, la energ�a acumulada por la fotos�ntesis es utilizada m�s pronto y por lo tanto la materia viva se reduce m�s.
Tambi�n la temperatura regula la reproducci�n de las especies aumentando sus poblaciones. En las regiones en donde existen notables variaciones de temperatura en el transcurso del a�o, las especies s�lo se reproducen cuando se presentan las temperaturas favorables para ellas y deja de hacerlo durante las extremas.
Por �ltimo, la temperatura interviene en la flotabilidad de los organismos planct�nicos. La densidad o peso del agua del mar se duplica cuando la temperatura oscila entre los cero y los 25� C. Entre menor sea �sta, la densidad ser� mayor y flotar� mejor el fitoplancton, que al tener m�s luz aumentar� en n�mero. Por eso las zonas m�s fr�as de los oc�anos son las que presentan una mayor producci�n de organismos del plancton al sucederse las generaciones con mayor rapidez, y tambi�n por ello son m�s ricas para la pesca.
Sin embargo, hay que considerar que la menor productividad de las aguas c�lidas en ocasiones es aparente, ya que en algunos mares de la regi�n tropical el fitoplancton se extiende a mayor profundidad, debido a que la luz es m�s intensa y penetra m�s; en cambio, en los mares fr�os se limita a las capas superficiales, y aunque el n�mero de organismos por litro es mayor en estos mares, si se compara con el n�mero de individuos en una columna de agua de varios metros de profundidad en mares c�lidos, este n�mero ya no es tan desigual.
Los elementos qu�micos que se representan generalmente en forma de sales a las que les puede llamar nutritivas significan un factor qu�mico del cuadro ambiental, indispensable para el desarrollo del fitoplancton. Si el mar carece de ellas el plancton vegetal no puede nutrirse, crecer y reproducirse y, por lo tanto, no florece.
El fitoplancton requiere de todos los elementos que son necesarios para la vida de cualquier vegetal, pero el nitr�geno y el f�sforo son indispensables para la producci�n de sustancias nutritivas por estos organismos del plancton se localizan disueltos en el agua del mar formando amoniaco, nitritos y nitratos, as� como fosfatos. El fitoplancton tiene que encontrar en el agua la cantidad de esas sales que necesitan para poder realizar la fotos�ntesis. Conforme se van utilizando estas sales, su proporci�n va disminuyendo y, para poderlas recuperar, se necesita que los productos de desecho y los cad�veres sean desintegrados por unos peque��simos seres vivos llamados bacterias, que con su acci�n qu�mica liberan estas sales, para enriquecer, nuevamente, el agua del mar.
Las bacterias realizan una actividad muy importante en la formaci�n de nitratos y fosfatos solubles y su acci�n es capaz de cambiar la concentraci�n de estas sales en las diferentes regiones del oc�ano.
Esta desintegraci�n de la materia org�nica que llevan a cabo las bacterias se efect�a generalmente en las zonas profundas del oc�ano, y para que las sales lleguen a las capas superficiales es necesario que se presenten otros factores f�sicos del cuadro ambiental como las corrientes ascendentes o surgencia y el fitoplancton pueda contar con los suficientes nitratos y fosfatos, as� como con otros elementos como fierro, s�lice, azufre, etc�tera, que requiere en cantidades menores.
En los mares templados, como el Canal de la Mancha y el Golfo de M�xico, la concentraci�n m�s elevada de estas sales se ha observado en el invierno, durante los meses de diciembre, enero, febrero y marzo, en que se presentan las corrientes de surgencias que traen estas sales a las aguas superficiales y, por ejemplo, el contenido de nitratos llega a 10 miligramos por metro c�bico de agua del mar. Esta concentraci�n disminuye r�pidamente en la primavera, y en julio desciende a 5 miligramos por metro c�bico. Lo mismo sucede con los fosfatos, que presentan un ciclo semejante. En estos cambios de concentraci�n se tiene que considerar la cantidad de organismos que existen, debido a que �stos consumen la reserva de f�sforo y nitr�geno de las aguas.
En la primavera los organismos del fitoplancton se reproducen r�pidamente incrementando su n�mero, ya que los d�as son m�s largos y aumentan la cantidad de luz y la temperatura, lo que favorece a estos vegetales que utilizan m�s sales nutritivas del medio ambiente para estimular su crecimiento. En el verano, durante el cual las diatomeas son m�s numerosas, van gastando la cantidad de sales de nitratos y fosfatos y disminuyendo la actividad fotosint�tica. Despu�s, en el oto�o, en el que los d�as se hacen m�s cortos, el fitoplancton muere y las bacterias empiezan a desintegrar la materia org�nica y a producir sales, las que alcanzan un valor m�ximo durante el invierno.
En las aguas profundas en donde la vida vegetal es m�nima por no contar con luz, las cantidades de nitratos y fosfatos son muy abundantes; se pueden encontrar varios centenares de miligramos por metro c�bico de agua de mar, y apenas sufren ligeros cambios en su cantidad durante el a�o. Adem�s, estas aguas reciben de las capas superficiales a los organismos muertos y los restos de materia org�nica que expulsan durante su metabolismo, los cuales se van desintegrando a medida que descienden, liberando as� los fosfatos y los nitratos. Para los ocean�grafos, la presencia en la superficie del mar de aguas fr�as y ricas en fosfatos y nitratos significa siempre abundancia de vida planct�nica.
De este modo, mediante procesos f�sicos y qu�micos complejos se desarrolla y reproduce el fitoplancton, elaborando su propia materia org�nica a partir de elementos inorg�nicos: bi�xido de carbono, agua, fosfatos y nitratos que tenga a su disposici�n. Sin embargo, se requiere de la existencia de otros elementos qu�micos, que si bien no son indispensables para la s�ntesis de materia viva, son necesarios para que las algas microsc�picas del fitoplancton formen algunas de sus estructuras caracter�sticas; �ste es el caso del fierro y el s�lice.
Se ha observado que para la multiplicaci�n de algunos de los vegetales del fitoplancton, sobre todo para las diatomeas, se necesita fierro en cantidades peque�as para su metabolismo, y para que formen su caparaz�n es indispensable el s�lice. Los bi�logos han podido demostrar tambi�n la necesidad de otros elementos qu�micos que tienen las diatomeas como: magnesio, boro, cinc, cobre e incluso galio.
La relaci�n entre la acidez y la alcalinidad del agua del mar, a lo que se le llama pH, var�a muy poco y est� comprendida entre 7 y 8. Dentro de estos l�mites de variaci�n es m�nimo lo que influye en el desenvolvimiento de la vida planct�nica. En la zona de la fotos�ntesis, y sobre todo en el momento de la gran multiplicaci�n primaveral de las algas del plancton y al ser utilizado el bi�xido de carbono disuelto, se provoca una ligera elevaci�n de la alcalinidad.
A la inversa, en las masas de agua que est�n debajo de la zona fotosint�tica, la existencia de gran cantidad de organismos animales del zooplancton, unida a la presencia de bacterias, determina, por los fen�menos de respiraci�n y desintegraci�n, la producci�n de bi�xido de carbono que al combinarse con el agua hace disminuir la alcalinidad produciendo un medio que tiende a la acidez.
Los gases disueltos, ox�geno y bi�xido de carbono, que existen en el agua del mar var�an en funci�n de diversos factores, los m�s importantes de orden biol�gico. En la zona en donde la penetraci�n de los rayos luminosos es suficiente para la fotos�ntesis de los organismos del fitoplancton, el bi�xido de carbono es fijado por los vegetales, disminuyendo su cantidad en el agua y, por el contrario, el ox�geno aumenta, ya que durante el proceso fotosint�tico los vegetales lo producen como resultado de su actividad qu�mica.
En las zonas situadas inmediatamente por debajo, y particularmente entre los 200 y 700 metros de profundidad, la presencia de zooplancton hace que el ox�geno disminuya, al ser utilizado para su respiraci�n, mientras que el bi�xido de carbono aumenta como resultado de la actividad qu�mica de esta funci�n respiratoria.
Estos gases disueltos en el agua del mar pueden tambi�n cambiar su concentraci�n debido a la actividad f�sica propia del agua, como son las corrientes, el oleaje y las mareas, que hacen que se mueva y permiten que los gases atmosf�ricos se disuelvan en el agua oce�nica. El bi�xido de carbono aumenta al fijarse en el agua el que el hombre produce en su actividad industrial y que, en su mayor�a, va al mar.
Los factores biol�gicos que forman el cuadro ambiental del fitoplancton est�n representados por la interacci�n que se establece entre los organismos dentro de las llamadas cadenas de alimentaci�n. Los vegetales son los productores de materia org�nica mientras que los animales son los consumidores, ya que necesitan tomar esta materia para su nutrici�n. Las bacterias son los reductores, por llevar a cabo la importante labor de desintegrar los restos organicos.
Las cantidades de vegetales del plancton se regulan de acuerdo con el estado fisiol�gico en que se encuentran los individuos y las diferentes especies pueden presentar distintos incrementos de poblaci�n, aun colocados en condiciones an�logas; por esta raz�n algunas poblaciones de vegetales son dominantes sobre otras.
Los individudos presentan un estado fisiol�gico favorable que asegura su crecimiento y reproducci�n cuando tienen sustancias de reserva suficientes, vacuolas digestivas peque�as, ap�ndices que aumenten de superficie para la flotaci�n f�cil, �rganos locomotores poco desarrollados o que les presenten un m�nimo de gasto de energ�a, as� como posibilidades de reproducci�n.
Los animales del plancton consumen grandes cantidades de fitoplancton, por lo que representan un factor del cuadro ambiental muy importante para la regulaci�n del plancton vegetal. Por ejemplo, un cop�podo del g�nero Calanus es capaz de terminar en una hora con todas las diatomeas que existan en 10 cent�metros c�bicos de agua de mar, por abundantes que sean.
Cuando el fitoplancton prolifera al utilizar plenamente las cantidades de nitr�geno y f�sforo puede verse frenado por la acci�n del aumento de individuos animales en la zona, los cuales aparecen con un cierto retraso con respecto al fitoplancton debido a que las generaciones de animales tardan semanas en aumentar, mientras que los vegetales del plancton lo hacen en pocos d�as.
Asimismo, animales del plancton realizan migraciones verticales durante el d�a y la noche, mientras que el fitoplancton no las hace; por lo tanto, una misma poblaci�n animal puede estar aliment�ndose de dos poblaciones fitoplanct�nicas en el mismo d�a, aunque existen numerosos datos aportados por los cient�ficos, que demuestran que el zooplancton en sus movimientos ascendentes evita llegar a las aguas superficiales muy ricas en fitoplancton debido a una respuesta de rechazo producida por las sustancias de excreci�n que est�n expulsando los vegetales durante su metabolismo.
Al estudiar el cuadro ambiental del fitoplancton se observa un magnifico ejemplo de las interrelaciones de los factores f�sicos, qu�micos y biol�gicos del mar; as� se aprecia que una causa f�sica, las corrientes ascendentes o de surgencia, modifica un factor qu�mico de las aguas de la superficie, es decir la cantidad de nutrientes o sales nutritivas, lo que repercute inmediatamente en la biolog�a del medio al aumentar la fotos�ntesis y, por lo tanto, la riqueza del fitoplancton y la productividad del oc�ano.
Una vez que aparece este notable y armonioso equilibrio entre la vida vegetal del oc�ano y el medio en que se desenvuelve, o sea su cuadro ambiental, la riqueza de los mares aumenta y de esto la humanidad puede obtener un beneficio, sobre todo si aprende una lecci�n de esta armon�a y explota, de manera adecuada, los recursos vivos del mar.
Tambi�n estos conocimientos permitir�n al hombre el cultivo del plancton y en especial del fitoplancton. Ya se ha iniciado el cultivo de algas en agua de mar sint�tica a la que se le agregan los elementos minerales necesarios, pudi�ndose mejorar este medio si se les suministra estrato de suelo marino o de r�os, al que puede atribuirse un contenido de compuestos org�nicos indispensables para las algas.
Los conocimientos con que cuenta la biolog�a marina para el cultivo del fitoplancton todav�a son m�nimos, pero la labor de investigaci�n cada d�a se incrementa, por lo que es seguro que pronto se resolver�n los problemas existentes.
