Respiración en los organismos acuáticos
Los seres vivos que respiran necesitan oxígeno. Algunos de los animales que viven en el agua salen a la atmósfera para respirar, pero muchos organismos pueden usar el oxígeno que está disuelto en el agua.
| Consumo de oxígeno (ml O2/gr peso seco/hora a 15ºC) | |
| Bacterias | 110 |
| Ciliados | 0.5-10 |
| Erizos, medusas, anélidos | 0.005-0.02 |
| Crustáceos | 0.1-0.2 |
| Peces pequeños | 0.2-0.24 |
| Peces grandes | 0.05-0.1 |
La proporción de oxígeno en el agua depende mucho de la temperatura, de la agitación de las aguas y la presión atmosférica y de la actividad de los organismos fotosintéticos. El fitoplancton genera oxígeno y llega a sobresaturar las aguas en las que se encuentran.
Los organismos sin sistema respiratorio ni circulatorio usan la simple difusión para que el oxígeno pase del agua a sus células, pero la distancia máxima a la que este método es eficaz es del orden de 1 mm. Por esto las medusas, las esponjas o las planarias que usan la difusión para llevar oxígeno a sus células, tienen limitado su tamaño y la forma de su cuerpo.
Los organismos de vida más compleja han tenido que desarrollar adaptaciones diversas para respirar. La más común son las branquias y un sistema circulatorio con hemoglobina o sustancias similares, para transportar oxígeno con eficacia.
Algunos animales, aunque viven en el agua, obtienen el oxígeno que necesitan directamente de la atmósfera.
Es el caso de muchos peces que respiran por la piel, como por ejemplo las anguilas; o por sus vejigas natatorias, como los peces pulmonados, o por el intestino.
También salen al aire para respirar los mamíferos que viven en el agua, como los cetáceos, que cada diez o veinte minutos deben subir a la superficie. La clásica imagen de las ballenas lanzando un chorro de agua corresponde a ese momento en el que salen a respirar, lo que las hace tan fáciles de localizar y cazar por los arponeros.
Muchos insectos han desarrollado gran variedad de curiosos mecanismos para respirar aire, como tubos conectados a las tráqueas que llegan hasta la superficie mientras ellos permanecen sumergidos, o sistemas de pelitos que facilitan la formación de burbujas de aire con las que se sumergen como si fueran las botellas de un escafandrista o sistemas para pinchar los tejidos de las plantas que contienen aire, etc.
Los gases no sólo tienen importancia para la respiración .
Organismos muy diversos, desde algunas algas muy primitivas como las cianofíceas, hasta muchos peces usan los gases para regular su flotabilidad. Las vejigas natatorias son especialmente interesantes desde este punto de vista. Suelen ocupar un 3 a un 5% del volumen del pez y el animal se mantiene a una profundidad determinada llenándolas más o menos de gas. Así pueden llegar a ahorrar hasta un 5 o un 10% de energía. Un problema que tienen estas vejigas es que dan un fuerte eco en el sonar que algunos depredadores del medio marino, como los delfines, usan para localizar a sus presas, lo que facilita su caza.
El funcionamiento de algunas algas y protozoos que viven en el agua dulce ilustra muy bien los problemas osmóticos que los organismos deben vencer. Cuando se observa estos microorganismos al microscopio se ve que una vacuola que tienen en su interior va creciendo, llenándose de agua, hasta que llega un momento en el que se contrae y expulsa toda el agua, para empezar a llenarse de nuevo. Sucede que en el interior de sus células la concentración de solutos es mayor que en el agua dulce que les rodea y por tanto, por ósmosis, entra agua a su interior. Los organismos que están en un medio de más salinidad que su citoplasma tienen el problema contrario, es decir, pierden agua.
La mayor parte de los seres vivos han desarrollado sistemas de regulación que les permiten vivir en ambientes de salinidad variable. Esto es especialmente necesario en los que viven en estuarios de ríos, que según como esté la marea, pasan en muy pocas horas por aguas de salinidad muy distinta.
La presión en el fondo de los océanos llega a ser de cientos atmósferas, porque cada 10 metros de profundidad suponen una atmósfera más. Por eso se pensó que los seres vivos que viven a grandes profundidades serían muy especiales, pero luego se ha comprobado que no es así, porque el agua, que rellena totalmente los organismos, es muy poco compresible y los tejidos se deforman muy poco a causa de la presión.
Las vejigas llenas de gas si que son problemáticas cuando varía la presión, porque. Por ejemplo, un litro de gas situado a dos atmósferas se convierte en dos litros cuando se pasa a una atmósfera.
La presión también causa problemas al provocar la disolución en la sangre de gases como el nitrógeno. Es lo que les sucede a los escafandristas que respiran aire de sus botellas a presiones altas. El nitrógeno se disuelve en su sangre y cuando vuelven a la superficie vuelve a salir de la sangre, formando burbujas dentro de los vasos sanguíneos que pueden producir embolias a veces mortales. Para evitar esto se sigue un ritmo de ascenso lento que hace posible la llamada descompresión.
Los organismos se mantienen suspendidos en el agua con relativa facilidad, dada su densidad. En algunos casos la suspensión es activa: a base de gastar energía nadando para no hundirse. En otros casos con ayuda de las vejigas natatorias o con la formación de burbujas, como en las puestas de algunos peces, o en muchos insectos de vida acuática.
Para nadar, aparte de la energía empleada en mover las aletas y el cuerpo, tiene una gran influencia la forma aerodinámica del animal. Los peces, con un gasto del 2 al 6% del total de su energía, alcanzan notables velocidades, como los atunes o los peces voladores que llegan a alcanzar hasta 50 o 60 km/h. Los delfines llegan a alcanzar velocidades de 20 a 36 km/h, gracias a su forma aerodinámica y a la estructura "hojosa" de su piel, que disminuye mucho las turbulencias.
El sonido se trasmite por el agua a una velocidad tres veces mayor, aproximadamente, que por el aire.
Los moluscos que viven enterrados en las arenas de la playa detectan a quien se acerca por los sonidos de baja frecuencia que producen las pisadas.
Algunos peces producen sonidos por estridulación (frotando partes del cuerpo entre sí) o por fonación (soplando aire) con la vejiga natatoria. Los pescadores de Ghana saben donde está un pez (alacha) introduciendo un remo en el agua y poniéndole el oído para oír así los sonidos que produce.
Los delfines y otros cetáceos emiten sonidos y ultrasonidos que les permite localizar las presas que quieren cazar o comunicarse entre sí, de forma similar al sistema de sonar.
Muchos organismos marinos viven sujetos al fondo, pero tienen fases de su vida móviles. Larvas, huevos o crías de muchos de ellos son transportadas por las aguas distancias de hasta 50 km antes de que se produzca su maduración y su fijación en el substrato. Las ostras, por ejemplo, sincronizan su ciclo de vida con los movimientos del agua para que cada etapa se produzca en el lugar adecuado. Así se aseguran la dispersión y la colonización de nuevos lugares.
Una vez que se quedan adheridos a las rocas o a los fondos marinos, las olas les azotan con fuerza, y los organismos como lapas, mejillones, algas, erizos, etc. que viven en las zonas intermareales, han tenido que desarrollar potentes sistemas de sujeción y protección o formas redondeadas para dejarse arrastrar.
La Hidrosfera
La hidrosfera engloba la totalidad de las aguas del planeta, incluidos los océanos, mares, lagos, ríos y las aguas subterráneas.
Este elemento juega un papel fundamental al posibilitar la existencia de vida sobre la Tierra, pero su cada vez mayor nivel de alteración puede convertir el agua de un medio necesario para la vida en un mecanismo de destrucción de la vida animal y vegetal.
A) El agua salada: océanos y mares
El agua salada ocupa el 71% de la superficie de la Tierra y se distribuye en los siguientes océanos:
El océano Pacífico, el de mayor extensión, representa la tercera parte de la superficie de todo el planeta. Se sitúa entre el continente americano y Asia y Oceanía.
El océano Atlántico ocupa el segundo lugar en extensión. Se sitúa entre América y los continentes europeo y africano.
El océano Índico es el de menor extensión. Queda delimitado por Asia al Norte, África al Oeste y Oceanía al Este.
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El océano Glacial Ártico se halla situado alrededor del Polo Norte y está cubierto por un inmenso casquete de hielo permanente.
El océano Glacial Antártico rodea la Antártida y se sitúa al Sur de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico.
Los márgenes de los océanos cercanos a las costas, más o menos aislados por la existencia de islas o por penetrar hacia el interior de los continentes, suelen recibir el nombre de mares.
B) El agua dulce
El agua dulce, que representa solamente el 3% del agua total del planeta, se localiza en los continentes y en los Polos. En forma líquida en ríos, lagos y acuíferos subterráneos y en forma de nieve y hielo en los glaciares de las cimas más altas de la Tierra y en las enormes masas de hielo acumuladas entorno al Polo Norte y sobre la Antártida.
C) El ciclo del agua
En la Tierra el agua se encuentra en permanente circulación, realiza un círculo continuo llamado ciclo del agua.
El agua de los océanos, lagos y ríos y la humedad de las zonas con abundante vegetación se evapora debido al calor. Cuando este vapor de agua se eleva comienza a enfriarse y a condensarse en forma de nubes, hasta que finalmente precipita en forma de lluvia, nieve o granizo.
El ciclo se cierra con el retorno del agua de las precipitaciones al mar, la escorrentía, a través de las corrientes superficiales, los ríos, y de los flujos subterráneos del agua infiltrada en el subsuelo, los acuíferos.
Oxígeno en el Atlántico
En la gráfica se observa cómo se dan en la superficie del océano concentraciones altas de oxígeno, lo que está motivado porque es ahí en donde se concentran los organismos fotosintetizadores que desprenden este gas.
Figura 3-13 > Concentración de oxígeno en dos lugares del Océano Atlántico
También se observa que en el lugar correspondiente a la gráfica de la izquierda el oxígeno disminuye mucho más rápidamente que en el otro lugar. Esto nos indica que ese primer lugar es un sitio con mucha más actividad biológica: hay más productividad, más animales, por lo que se origina más materia orgánica que, al descomponerse, consume oxígeno.
El correspondiente a la línea de la derecha es más representativo de un lugar normal del océano en el que la concentración mínima de oxígeno se da a unos 600 m de profundidad, que es donde se descompone la mayor parte del plancton.
Se comprueba también como en el fondo vuelve a aumentar la cantidad de oxígeno presente lo que está motivado por la importante renovación de agua que ahí se da por la acción de las corrientes.
Figura 3-13 > Concentración de oxígeno en dos lugares del Océano Atlántico
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