Oceanografía: historia, campo de estudio, ramas e investigación
La oceanografía es la ciencia que estudia los océanos y mares en sus aspectos físicos, químicos, geológicos y biológicos. El conocimiento de los océanos y mares es fundamental, ya que de acuerdo a las teorías aceptadas los mares son el centro de origen de la vida en la Tierra.
La palabra oceanografía viene del griego okeanos (agua que rodea la tierra) y graphein (describir), y fue acuñada en 1584. Se utiliza como sinónimo oceanología (estudio de los cuerpos de agua), usada por primera vez en 1864.
Comenzó a desarrollarse desde la Antigua Grecia con trabajos de Aristóteles. Posteriormente, en el siglo XVII Isaac Newton realizó los primeros estudios oceanográficos. A partir de estos estudios, diversos investigadores han hecho importantes aportes al desarrollo de la oceanografía.
La oceanografía se divide en cuatro ramas principales de estudio: física, la química, la geológica y la biología marina. En su conjunto, estas ramas de estudio permiten abordar de forma integral la complejidad de los océanos.
Las investigaciones más recientes en oceanografía se han enfocado a los efectos del cambio climático global en la dinámica de los océanos. Asimismo, ha sido de interés el estudio de los ecosistemas presentes en las fosas marinas.
Índice del artículo
Desde su mismo origen, el ser humano ha tenido relación con los mares y océanos. Sus primeras aproximaciones a la comprensión del mundo marino fueron prácticas y utilitarias, por ser fuente de alimento y vías de comunicación.
Los marineros se interesaron en fijar las rutas marítimas mediante la elaboración de cartas de navegación. Igualmente, en el comienzo de la oceanografía fue de gran relevancia conocer el movimiento de las corrientes marinas.
En el campo biológico, ya en la Antigua Grecia, el filósofo Aristóteles describió 180 especies de animales marinos.
Algunos de los primeros estudios teóricos oceanográficos se deben a Newton (1687) y a Laplace (1775), quienes estudiaron las mareas superficiales. Igualmente, navegantes como Cook y Vancouver hicieron importantes observaciones científicas a finales del siglo XVIII.
Se considera que el padre de la oceanografía biológica fue el naturalista británico Edward Forbes (1815-1854). Este autor fue el primero en realizar muestreos de la biota marina a distintos niveles de profundidad. Así, logro determinar que los organismos se distribuían de forma diferente en estos niveles.
Otros muchos científicos de la época hicieron importantes aportes a la oceanografía. Entre estos, Charles Darwin fue el primero en explicar cómo se originaban los atolones (islas océanicas coralinas), mientras que Benjamín Franklin y Louis Antoine de Bougainville contribuyeron al conocimiento de las corrientes marinas del Atlántico Norte y Sur respectivamente.
Mathew Fontaine Maury fue un científico norteaméricano considerado el padre de la oceanografía física. Este investigador fue el primero en recolectar de forma sistemática y a gran escala datos oceánicos. Sus datos fueron obtenidos principalmente de los registros de navegación de barcos.
Durante este período comenzaron a organizarse expediciones marinas con fines científicos. La primera de ellas fue la del barco inglés H.M.S. Challenger, liderada por el escocés Charles Wyville Thomson. Esta embarcación navegó desde 1872 a 1876, y los resultados obtenidos en la misma están contenidos en una obra de 50 volúmenes.
Durante la Segunda Guerra Mundial, la oceanografía tuvo una gran aplicabilidad para planificar la movilización de las flotas y desembarcos. De ahí surgieron investigaciones sobre la dinámica del oleaje, la propagación del sonido en el agua, la morfología costera, entre otros aspectos.
En 1957 se celebró el Año Geofísico Internacional, que tuvo gran relevancia en impulsar los estudios oceanográficos. Este evento fue determinante para promover la cooperación internacional en la realización de los estudios oceanográficos a nivel mundial.
Como parte de esta cooperación, durante 1960 se realizó una expedición submarina conjunta entre Suiza y Estados Unidos; el batiscafo (pequeña embarcación de inmersión profunda) Trieste alcanzó la profundidad de 10.916 metros en la fosas de las Marianas.
Otra importante expedición submarina se realizó en 1977 con el sumergible Alvin, de los Estados Unidos. Esta expedición permitió descubrir y estudiar las praderas hidrotermales de aguas profundas.
Por último, es de destacar el papel del comandante Jacques-Yves Cousteau en el conocimiento y divulgación de la oceanografía. Cousteau dirigió por muchos años el buque oceanográfico francés Calypso, donde se realizaron numerosas expediciones oceanográficas. Asimismo, en el campo divulgativo se filmaron diversos documentales que conformaron la serie conocida como El mundo submarino de Jacques Cousteau.
El campo de estudio de la oceanografía abarca todos los aspectos relacionados con los océanos y mares del mundo, incluyendo las zonas costeras.
Los océanos y mares son ambientes físico-químicos que albergan una gran diversidad de vida. Representan un medio acuático que ocupa cerca del 70% de la superficie del planeta. El agua y su extensión, más fuerzas astronómicas y climáticas que en él inciden, determinan sus características particulares.
En el planeta se encuentran tres grandes océanos; el Pacífico, Atlántico e Índico. Estos océanos están interconectados y separan grandes regiones continentales. El Atlántico separa a Asia y Europa de América, mientras que el Pacífico divide a Asia y Oceanía de América. El Índico separa a África de Asía en el área cercana a la India.
Las cuencas oceánicas se inician en la costa asociadas a la plataforma continental (parte sumergida de los continentes). La zona de plataforma alcanza profundidades máximas de 200 m y termina en un talud abrupto que conecta con el fondo marino.
El fondo de los océanos presenta montañas con una altura media de 2000 m (dorsales marinas) y un surco central. De aquí sale el magma proveniente de la astenosfera (capa interior de la tierra formada de materiales viscosos), que se deposita y forma el suelo oceánico.
La oceanografía moderna se subdivide en cuatro ramas de estudio. Sin embargo, el ambiente marino es sumamente integrado y por tanto los oceanógrafos manejan estas áreas sin llegar a una excesiva especialización.
Esta rama de la oceanografía estudia las propiedades físicas y dinámicas del agua en océanos y mares. Su objetivo principal es comprender la circulación oceánica y la forma en que se distribuye el calor en estas masas de agua.
Toma en cuenta aspectos como la temperatura, la salinidad, la densidad del agua. Otras propiedades relevantes son el color, la luz y la propagación del sonido en los océanos y mares.
También esta rama de la oceanografía estudia la interacción de la dinámica atmosférica con las masas de agua. Además, comprende el movimiento de las corrientes marinas a diferentes escalas.
Estudia la composición química de las aguas y sedimentos marinos, los ciclos químicos fundamentales y sus interacciones con la atmósfera y la litosfera. Por otra parte, aborda el estudio de las alteraciones producidas por la adición de sustancias antrópicas.
Asimismo, la oceanografía química estudia cómo la composición química del agua afecta los procesos físicos, geológicos y biológicos de los océanos. En el caso particular de la biología marina, interpreta cómo la dinámica química afecta a los organismos vivos (bioquímica marina).
Esta rama se encarga del estudio del sustrato oceánico, incluyendo sus capas más profundas. Se abordan los procesos dinámicos de este sustrato y su influencia sobre la estructura del fondo marino y de las costas.
La geología marina investiga la composición mineralógica, estructura y dinámica de las distintas capas oceánicas, especialmente lo relacionado con las actividades volcánicas submarinas y los fenómenos de subducción involucrados en la deriva continental.
Las investigaciones realizadas en este campo permitieron comprobar los planteamientos de la teoría de la deriva continental.
Por otro lado, esta rama tiene una aplicación práctica sumamente relevante en el mundo moderno, por la gran importancia que tiene para la obtención de recursos minerales.
Los estudios de prospección geológica en el lecho marino están permitiendo la explotación de yacimientos costa afuera, particularmente de gas natural y petróleo.
Esta rama de la oceanografía estudia la vida marina, por lo que abarca todas las ramas de la biología aplicadas al medio marino.
El campo de la biología marina estudia tanto la clasificación de los seres vivos como de sus ambientes, su morfología y fisiología. Además, toma en cuenta los aspectos ecológicos relacionando esta biodiversidad con su ambiente físico.
La biología marina se divide en cuatro ramas según la zona de los mares y océanos que estudie. Estas son:
- Oceanografía pelágica: se enfoca en el estudio de ecosistemas presentes en aguas abiertas, lejos de la plataforma continental.
- Oceanografía nerítica: se toman en cuenta los organismos vivos presentes en zonas cercanas a la costa, dentro de la plataforma continental.
- Oceanografía bentónica: referida al estudio de los ecosistemas que se encuentran en la superficie del fondo marino.
- Oceanografía demersal: se estudian los organismos vivos que viven cerca del fondo marino en las zonas litorales y dentro de la plataforma continental. Se contempla una profundidad máxima de 500 m.
Entre las investigaciones recientes destacan aquellas que evalúan los efectos del cambio climático global sobre la dinámica del océano. Por ejemplo, se ha comprobado que el sistema principal de corrientes oceánicas (la corriente del Atlántico), está alterando su dinámica.
Se conoce que el sistema de corrientes marinas se genera por diferencias de densidad de las masas de agua, determinadas fundamentalmente por gradientes de temperatura. Así, las masas de agua caliente son más ligeras y se mantienen en las capas superficiales, mientras que las masas frías se hunden.
En el Atlántico, las masas de agua caliente se desplazan hacia el norte desde el Caribe por la corriente del Golfo y a medida que avanzan al norte se enfrían y hunden, retornando al sur. Según menciona la editorial de la revista Nature (556, 2018), este mecanismo se ha hecho más lento.
Se plantea que la desaceleración del sistema de corrientes se debe al deshielo provocado por el calentamiento global. Esto ocasiona que el aporte de agua dulce sea mayor y se altere la concentración de sales y densidad del agua, afectando el movimiento de las masas de agua.
El flujo de corrientes contribuye a la regulación de la temperatura mundial, distribución de nutrientes y gases, y su alteración trae graves consecuencias para el sistema planetario.
Una de las líneas de investigación que actualmente ocupa la atención de los oceanógrafos es el estudio de la acidificación de los mares, debido principalmente al efecto del nivel de pH sobre la vida marina.
Los niveles de CO2 en la atmósfera han incrementado abruptamente en los últimos años debido al alto consumo de combustibles fósiles por diversas actividades humanas.
Este CO2 se disuelve en el agua de mar, generando una disminución del pH de los océanos. La acidificación de los océanos está afectando negativamente la supervivencia de numerosas especies marinas.
En 2016, Albright y colaboradores realizaron el primer experimento de acidificación oceánica en un ecosistema natural. En esta investigación se comprobó que la acidificación puede reducir hasta un 34% la calcificación de los corales.
En esta rama de la oceanografía se ha investigando sobre el movimiento de las placas tectónicas. Estas placas son fragmentos de litosfera (capa externa y rígida del manto terrestre) que se mueven sobre la astenosfera.
Una investigación reciente, realizada por Li y colaboradores, publicada durante 2018, encontró que las grandes placas tectónicas pueden originarse por fusión de placas más pequeñas. Los autores hacen una clasificación de estas microplacas basada en su origen y estudian la dinámica de sus movimientos.
Además, encuentran que hay una gran cantidad de microplacas asociadas a las grandes placas tectónicas de la Tierra. Se indica que la relación entre estos dos tipos de placas puede ayudar a consolidar la teoría de la deriva continental.
En los últimos años, uno de los descubrimientos más impactantes de la biología marina ha sido la presencia de organismos en las fosas marinas. Uno de estos estudios fue realizado en la fosa de las islas Galápagos, mostrando un complejo ecosistema donde se presentan numerosos invertebrados y bacterias (Yong-Jin 2006).
Las fosas marinas no tienen acceso a la luz solar dada su profundidad (2.500 msnm), por lo que la cadena trófica depende de bacterias autótrofas quimiosintéticas. Estos organismos fijan CO2 a partir de sulfuro de hidrógeno que obtienen de las chimeneas hidrotermales.
Se ha descubierto que las comunidades de macroinvertebrados que habitan aguas profundas son muy diversas. Además, se plantea que la compresión de estos ecosistemas aportará información relevante para dilucidar el origen de la vida en el planeta.
- Albright y colaboradores. (2017). Reversal of ocean acidification enhances net coral reef calcification. Nature 531:362-365.
- Caldeira K y ME Wickett (2003) Anthropogenic carbon and ocean pH. Nature 425: 365–365
- Editoral (2018) Watch the ocean. Nature 556:149
- Lalli CM and TR Parsons (1997) Biological oceanography. An introduction. Second edition. The Open University. ELSEVIER. Oxford, UK. 574 p.
- Li S, Y Suo, X Lia, B Liu, L Dai, G Wang, J Zhou, Y Li, Y Liu, X Cao, I Somerville, D Mu, S Zhao, J Liu, F Meng, L Zhen, L Zhao, J Zhu, S Yu, Y Liu y G Zhang (2018) Microplate tectonics: new insights from micro-blocks in the global oceans, continental margins and deep mantle Earth-Science Reviews 185: 1029–1064
- Pickerd GL y WL Emery. (1990) Descriptive physical oceanography. An introduction. Fifth enlarged edition. Pergamon Press. Oxford, UK. 551 p.
- Riley JP y R Chester (1976). Chemical oceanography. 2nd Edition. Vol. 6. Academic Press. London, UK. 391 p.
- Wiebe PH y MC Benfield (2003) From the Hensen net toward four-dimensional biological oceanography. Progress in Oceanography. 56: 7–136.
- Zamorano P y ME Hendrickx. (2007) Biocenosis y distribución de los moluscos de aguas profundas en el Pacífico mexicano: una evaluación de los avances. Pp. 48-49. En: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González y CM Galvín-Villa (eds.). Estudios sobre la malacología y conquiliología en México. Universidad de Guadalajara, México.
- Yong-Jin W (2006) Deep-sea Hydrotermal vents: ecology and evolution J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.