I. LOS CICLOS ORG�NICOS Y NIVELES TR�FICOS EN LOS OC�ANOS
LA BIOSFERA o conjuntos de seres vivos que se encuentran en el planeta est� representada por bacterias; vegetales y animales. Entre estos organismos existe una interdependencia debido a la necesidad de alimento del que obtienen la energ�a para desarrollar sus funciones.
El alimento est� representado por las sustancias org�nicas: az�cares grasas y prote�nas, las cuales son compuestos qu�micos a base de carbono, hidr�geno, ox�geno y nitr�geno. Las relaciones entre los organismos y estas sustancias alimenticias son c�clicas, de manera que se establecen los llamados ciclos org�nicos en constante renovaci�n.
La interdependencia de las bacterias, vegetales y animales se establece por los procesos de utilizaci�n de la energ�a fijada del Sol por los vegetales verdes y concentrada en la sustancia org�nica que ellos forman y que les sirve de alimento, para pasar posteriormente a los animales y a las bacterias. Esta relaci�n que se crea entre los organismos a trav�s del alimento forma los llamados "niveles tr�ficos" semej�ndose m�s a un flujo o camino unidireccional por lo que la comida puede llegar en un momento a agotarse, si se utiliza con irresponsabilidad.
En los ciclos org�nicos y en los niveles de alimentaci�n que se desarrollan en el oc�ano intervienen estos tres tipos fundamentales de organismos y, por consiguiente, se establecen tres clases de dependencia: todos los organismos animales dependen de los vegetales verdes, por ser los encargados de elaborar el alimento pero a su vez, �stos dependen de las bacterias y de los animales ya que a partir del excremento o de los cad�veres de ellos las bacterias liberan nuevas sustancias inorg�nicas que son indispensables para las plantas.
La dependencia de los vegetales verdes respecto a las cantidades de materia org�nica que degradan las bacterias, puede entenderse si se analiza la frase del cient�fico Luis Pasteur que dice "no podr�a existir vida sobre la Tierra si junto con la muerte no existiese tambi�n la descomposici�n". Las sales minerales formadas por nitr�geno, f�sforo, azufre, etc�tera solubles en agua denominadas nutrientes; son fertilizantes que permiten el crecimiento de las plantas verdes y s�lo pueden ser aprovechadas por �stas gracias a la actividad de las bacterias.
La energ�a que utilizan todos los sistemas biol�gicos tiene su origen en el Sol, de donde se libera inicialmente en forma de radiaciones gamma produciendo ondas electromagn�ticas que constituyen la energ�a luminosa o fot�nica. Al llegar a la Tierra parte de la energ�a solar es absorbida por los vegetales verdes y transformada en energ�a qu�mica por medio de la fotos�ntesis, sintetiz�ndose nuevas mol�culas de compuestos org�nicos principalmente carbohidratos o az�cares, en los que se almacena la energ�a. Para desarrollar toda su actividad vital estos vegetales verdes necesitan las sustancias org�nicas que est�n sintetizando, las cuales descomponen durante su respiraci�n para obtener energ�a.
La producci�n de sustancia org�nica de cada planta verde est� en funci�n de la cantidad de sustancia org�nica con la que cuenta; de la energ�a solar que recibe seg�n la estaci�n del a�o, de su edad y del equilibrio entre la fotos�ntesis y la respiraci�n. Seg�n se presenten estas condiciones los vegetales verdes crecen hasta llegar a la talla caracter�stica para cada especie y en ese momento se establece el llamado "nivel de compensaci�n" en el que las actividades de elaboraci�n de la planta se igualan con la de respiraci�n.
Se ha calculado que de cada mill�n de fotones que se producen en el Sol y que llegan a la superficie de la Tierra, s�lo unos 90 son utilizados por todas las plantas verdes para sintetizar materia org�nica; de �stos, 50 son capturados por los vegetales terrestres y los 40 restantes por los marinos.
Lo anterior se debe a que el agua del mar constituye una barrera para la penetraci�n de la luz por lo que los procesos fotosint�ticos con los que se inician todas las cadenas de alimentaci�n se llevan a cabo en las capas superficiales del oc�ano. En las profundas, donde no llega la luz s�lo se encuentran bacterias capaces de sintetizar materia org�nica sin ayuda de luz obteniendo la energ�a necesaria de las reacciones qu�micas que realizan, es decir, desarrollan una quimios�ntesis en lugar de la fotos�ntesis; sin embargo en estas zonas la cantidad de alimento sintetizado es m�nima.
Durante el proceso fotosint�tico se presenta una serie de ciclos de los elementos y compuestos qu�micos que intervienen en �l. Éstos son el del bi�xido de carbono, del ox�geno, del nitr�geno y los de otros elementos como el f�sforo, el calcio, el potasio etc�tera.
El bi�xido de carbono constituye solamente el 0.03% del volumen total de la atm�sfera, y de ah� pasa al agua oce�nica en donde se disuelve llegando a los vegetales marinos para que puedan realizar la fotos�ntesis. El bi�xido de carbono regresa a la atm�sfera durante la respiraci�n de los organismos tanto vegetales como animales y por la actividad del hombre durante las combustiones que realiza en su industria; la actividad volc�nica es otra fuente que regresa este compuesto al aire.
Los oc�anos tienen una mayor concentraci�n de bi�xido de carbono que la atm�sfera y este compuesto participa en un gran n�mero de procesos que llevan a cabo los organismos, como la formaci�n de sus conchas, la estructuraci�n del esqueleto de los corales, etc�tera.
El bi�xido de carbono tanto de la atm�sfera como del oc�ano, act�a en forma parecida a las paredes de un invernadero ya que atrapa el calor del Sol sobre la superficie del planeta. Seg�n muchos bi�logos la contaminaci�n atmosf�rica causada por diversas combustiones que realiza el hombre, puede aumentar peligrosamente la cantidad de bi�xido de carbono y si esto ocurriese la temperatura de la superficie terrestre aumentar�a lo suficiente para ocasionar cambios clim�ticos en gran escala, como por ejemplo el deshielo de hielos polares que traer�a el aumento del nivel de los mares ocasionando grandes cambios en las costas. Se desconoce si en estas condiciones los vegetales verdes aumentar�an su producci�n fotosint�tica y si esto equilibrar�a la situaci�n.
Otro sistema c�clico que interviene en los flujos energ�ticos es el del nitr�geno. Las sustancias org�nicas nitrogenadas se sintetizan en los vegetales verdes, formando alimento para las mismas plantas y para los animales; al morir estos organismos as� como cuando excretan o eliminan sus sustancias de desecho nitrogenadas entran en acci�n las bacterias; �stas al desintegrarlas obtienen la energ�a para realizar sus funciones y al mismo tiempo, transforman estas sustancias en productos inorg�nicos que son solubles en agua y pueden ser absorbidos por los vegetales verdes para iniciar nuevamente el ciclo del nitr�geno.
Otros elementos que se encuentran en el agua oce�nica son el f�sforo, el calcio, el potasio etc�tera que tambi�n presentan un comportamiento c�clico; todos ellos se sintetizan en los vegetales verdes formando compuestos org�nicos que son aprovechados por ellos mismos, y que pueden pasar animales y, de �stos, a las bacterias; en ocasiones se produce un paso directo de los vegetales a las bacterias. La actividad bacteriana hace posible que tales elementos queden de nuevo a disposici�n de ser absorbidos por las plantas.
La productividad oce�nica por lo tanto depende de la cantidad de vegetales verdes que existan, de la disponibilidad de los elementos inorg�nicos que contienen nitr�geno, f�sforo, etc�tera y de a abundancia de bi�xido de carbono La existencia de estos elementos inorg�nicos o nutrientes hace que los ciclos vitales transcurran m�s r�pidamente y que la producci�n del mar sea mayor.
Todas las funciones vitales que llevan a cabo los organismos representan un gasto de energ�a; esto se observa en la respiraci�n, la circulaci�n, la digesti�n, la correlaci�n nerviosa, la nataci�n, etc�tera. Tanto as�, que se puede decir que los seres vivos son constantemente atravesados por un flujo o corriente de energ�a que entra en ellos en forma de alimentos y sale bajo el aspecto de movimiento, calor o actividad.
La alimentaci�n de los seres vivos puede interpretarse en t�rminos de circulaci�n de energ�a; esto se observa cuando un pez mayor devora a uno m�s peque�o para seguir viviendo; el primero obtiene las calor�as o unidad de energ�a que necesita a expensas del segundo para poder llevar a cabo las funciones vitales estableci�ndose redes de devoradores y devorados que constituyen la base del mantenimiento de los seres vivos, incluso de las bacterias que viven a expensas de los restos de plantas y animales una vez muertos, En conjunto, se trata de una constante de transferencia de energ�a, gracias a la cual se mantiene girando infinidad de engranes que forman a los seres vivos.
Figura 1. Ciclo del bi�xido de carbono.
Esta red constituye la llamada trama de alimentaci�n, formada por una serie de cadenas de alimentaci�n en las que el primer eslab�n son los vegetales con clorofila. �stos son fundamentalmente algas, y no s�lo las que se pueden observar poblando las zonas costeras sobre las rocas, sino infinidad de algas unicelulares microsc�picas que viven flotando en las aguas como formadoras del fitoplancton existiendo muy pocas plantas superiores con flores y frutos. Estos vegetales verdes representan el primer nivel tr�fico del oc�ano, ya que son los productores primarios de los que depende la vida en el oc�ano.
La rica poblaci�n de algas microsc�picas del fitoplancton constituye el sustento de gran n�mero de peque�os animales de dimensiones cercanas al mil�metro que tambi�n viven flotando en el oc�ano cuya alimentaci�n es herb�vora y que forman el llamado zooplancton que integra el segundo nivel tr�fico. �stos a su vez, son capturados en parte por peces u organismos que filtran el agua para concentrarlos como su alimento y ellos servir�n despu�s a otros peces carn�voros los cuales podr�n alimentar a otros mayores o al hombre que los captura para su propia alimentaci�n, estableci�ndose los niveles tr�ficos tercero, cuarto; etc�tera.
Este encadenamiento de organismos que se comen unos a otros se puede concebir como una corriente de energ�a que va pasando de unos seres a otros. En cada eslab�n de la cadena se pierde una buena parte de esta energ�a, hasta un 90% lo cual exige que la cantidad de energ�a que captan los productores primarios sea diez veces superior a la que llega a los primeros carn�voros. Esta energ�a que se va perdiendo en cada eslab�n es la que utilizan los organismos en sus procesos vitales o que se pierde con la muerte de una parte de ellos.
Figura 2. Niveles tr�ficos.
Las cadenas de alimentaci�n se presentan como una pir�mide en la que la base es el fitoplancton y la c�spide los �ltimos carn�voros; sin embargo est� no es simple, ya que un mismo organismo se puede alimentar a expensas de varias especies distintas, seg�n las circunstancias del momento y del medio donde se encuentre; y a su vez, puede ser presa de unas u otras. Por ello, el transporte de energ�a no se realiza en forma lineal sino estableciendo una red, la trama de alimentaci�n cuyos nudos estar�an ocupados por las distintas especies.
Las relaciones tr�ficas de las comunidades marinas suelen ser complejas por la tendencia de los organismos de niveles tr�ficos m�s altos a alimentarse, alternativamente, de otros no necesariamente del mismo nivel; por ejemplo, en el arenque que es uno de los peces de mayor importancia como alimento para el hombre, el riesgo de muerte por hambre se ve disminuido por la existencia en su dieta de organismos alternativos y por su habilidad para conseguir alimento de niveles tr�ficos bajos.
En la cadena de alimentaci�n del arenque en el Mar del Norte, la l�nea principal la constituyen: las diatomeas, vegetales del fitoplancton; Calanus, cop�podos herb�voros del zooplancton; arenque adulto. Sin embargo se observa que las diatomeas pueden ser comidas por larvas de moluscos o por peque�os animales como cop�podos, euf�usidos y tunicados, los que alimentan a arenques j�venes, o a otros gusanos como las sagitas y los anf�podos, o a peces chicos como las anguilas de arena, los cuales a su vez son comidos por arenques adultos.
La cantidad de energ�a que se incorpora en cualquiera de los niveles tr�ficos es decir productores primarios herb�voros, carn�voro I, carn�voros II, etc�tera, se puede expresar en calor�as, en cantidad de carbono fijado para formar materia org�nica o en cantidad de materia org�nica; denomin�ndose producci�n. La cantidad total en peso de materia viva que constituye un determinado nivel tr�fico se denomina biomasa, por lo que se puede definir la producci�n del oc�ano como "el aumento de la biomasa por unidad de superficie y unidad de tiempo en un determinado grupo de organismos".
Figura 3. Fitoplancton como base de la cadena tr�fica.
En los mares templados las algas fotosintetizadoras del plancton presentan biomasas del orden de las 10 toneladas por kil�metro cuadrado, con una producci�n anual de 2 000 toneladas por kil�metro cuadrado, lo que da una idea de la cantidad de energ�a que se incorpora anualmente al mar gracias a la actividad de los vegetales marinos. Se estima que la cantidad de energ�a convertida en materia viva por los productores primarios en el mar, es m�s o menos de 15 trillones de kilocalor�as por a�o; seg�n los autores de este libro dicha producci�n es de casi el doble de la producci�n total de las plantas que habitan en los continentes.
Con base en lo que se conoce de estas tramas de alimentaci�n, se puede decir que el oc�ano es capaz de producir m�s prote�nas animales de lo que podr�a consumir una poblaci�n humana de dimensi�n mayor a la que ahora existe en el mundo, aun si cada individuo tuviera una raci�n diaria equivalente a sus necesidades o a sus apetencias. En la actualidad, la mayor parte de la producci�n de los oc�anos se destruye por muerte natural y sin ser utilizada por el hombre vuelve al ciclo biol�gico del oc�ano.
Lo primero que necesita la dieta total de hombre no son nuevos medios de producci�n de alimentos, sino una distribuci�n m�s equitativa de lo que se produce o de lo que f�cilmente se puede llegar a producir. En esta etapa de la historia el problema del hambre es de ego�smo econ�mico y no de capacidad productiva de alimento por los organismos que viven en los continentes y en los oc�anos.
El deber de la ciencia, de la tecnolog�a y de la propia humanidad es lograr que la productividad del mar llegue de manera equitativa a todos los hombres para satisfacer sus necesidades proteicas.
