Adaptaciones de organismos abisales

A partir de la Segunda Guerra Mundial con el desarrollo de nuevas tecnologías, como la ecosonda de registro, fue posible conocer de manera más detallada el fondo oceánico, y con el paso del tiempo el conocimiento en torno a sus características ha aumentado. Se sabe que su topografía incluye cadenas montañosas volcánicas que forman las grandes dorsales o elevaciones, alcanzando miles de kilómetros de largo, con decenas de kilómetros de ancho y crestas que se levantan de dos a tres kilómetros por encima de las planicies abisales. Además de fallas, fosas marginales, arcos insulares, trincheras, cañones submarinos, montañas, islas y piso abisal, ambiente sobre el cual se centra este apartado..

Características generales

Para comprender la ubicación de este ambiente, tenemos en primer lugar a la superficie continental, seguida de la plataforma continental y del talud continental, el cual tiene su límite en el borde continental que es la zona de transición

hacia el ambiente abisal. Se considera que este último abarca a partir de los 2000 m de profundidad, donde la luz solar no incide y las temperaturas son inferiores a 5°C. En cuanto a las presiones creadas por el agua superpuesta, en el fondo marino abisal abarcan un rango de 300 a 600 atmósferas, mientras que en las trincheras más profundas se puede llegar a más de 1000 atm..

En el océano, la luz representa un factor de gran importancia, pues de ésta proviene la energía primaria que emplean las algas para realizar la fotosíntesis, proceso que representa la producción primaria de alimento. Las mayores profundidades a las que se ha registrado la incidencia de luz en el océano es a 700 metros en el Océano Atlántico, a 800 metros en el Mar Mediterráneo y hasta a 950 metros en el Mar Caribe, pero el promedio de la penetración de la luz se ha calculado en 200 metros..

Debido a que en esta zona no llega la luz solar, los organismos que ahí habitan son exclusivamente animales y bacterias, dentro de las cuales podemos encontrar a muchas especies que han desarrollado los mecanismos necesarios para sobrevivir en estas condiciones tan particulares. Para ello, su estructura proteica, la composición de la membrana celular, las tasas metabólicas y los mecanismos de flotabilidad deben estar bien adaptados..

Metabolismo

Ya que la energía luminosa no llega a la zona abisal debido a que se localiza a una gran profundidad, en esta zona se carece de la producción primaria de alimento mediante fotosíntesis, sin esta producción primaria, la cual apoya el resto de la cadena alimenticia, la mayoría de las comunidades debajo de la zona fótica dependen de la materia orgánica que se produce en las capas superiores del océano, parte de la cual se hunde al fondo, a esta materia orgánica se le denomina detritos.

Debido a esto, los organismos abisales han tenido que desarrollar diversas adaptaciones, por ejemplo, la mayoría de los peces que viven a grandes profundidades presentan un gran desarrollo de la boca para tener una manera más fácil de capturar los alimentos.. Además, los peces que habitan en esta zona, poseen enzimas musculares menos eficientes y en menor concentración, lo que se traduce en una tasa metabólica reducida, que puede relacionarse con la conducta de depredación que consiste en la flotación y espera.

Estudios de laboratorio han confirmado que las tasas metabólicas de las bacterias de aguas profundas son más bajas a presiones normalmente experimentadas en el fondo marino que a las presiones superficiales del mar. Menos clara es la respuesta de organismos multicelulares a altas presiones. Varios estudios han sugerido que las reducciones inducidas por la presión en las tasas metabólicas pueden conducir a la disminución de las tasas de reproducción, y el aumento de la vida en aguas profundas, culminando en ejemplos ocasionales de gigantismo. Otros estudios recientes han encontrado que la disminución profunda de las tasas metabólicas de los crustáceos puede explicarse como ajustes metabólicos a la disminución de la temperatura con el aumento de la profundidad y no a un efecto de profundidad o presión separados..

Adaptaciones a bajas concentraciones de O2

Estos organismos también dependen de la superficie no sólo por la comida, sino también por el oxígeno. El oxígeno entra al océano de dos formas: por intercambio gaseoso con la atmósfera y como un subproducto de la fotosíntesis. Para los organismos, los gases más importantes en el océano son el oxígeno (O₂), dióxido de carbono (CO₂) y nitrógeno (N₂), estos tres se encuentran en la atmósfera y se disuelven en el agua del mar, en la superficie del océano, aunque a veces ocurre lo contrario y la superficie del océano libera gases a la atmósfera, a lo que se conoce como intercambio gaseoso entre la atmósfera y el océano.

A diferencia de los sólidos, los gases se disuelven mejor en frío que en caliente, por lo que las concentraciones de gas disuelto son mayores en ambientes polares que en aguas tropicales. El oxígeno gaseoso no es muy soluble, y, además, la cantidad de éste es afectada directamente por los organismos que realizan fotosíntesis y respiración. La mayor parte del oxígeno producido por fotosíntesis en el océano es liberada a la atmósfera.

El dióxido de carbono es mucho más soluble que el oxígeno porque reacciona químicamente cuando se disuelve, como resultado el CO₂ representa más del 80% del gas disuelto en el océano.

Una vez que un volumen de agua deja la superficie y desciende a profundidades mayores, no hay manera de que pueda ganar oxígeno, una vez más debido a que en el fondo no hay suficiente luz para que se lleve a cabo la fotosíntesis, dando como resultado, el agotamiento de O₂ en el agua. Esto ocurre en una capa bien definida alrededor de los 500 m de profundidad, en una zona conocida como la zona de mínimo oxígeno, en esta zona, la concentración de O₂ puede reducirse a prácticamente nada. Bajo esta zona, existe muy poco alimento, y, por lo tanto, muy poca respiración y descomposición, por lo que el O₂ no se utiliza rápidamente.

A pesar de dichas condiciones, en esta zona habitan animales como peces, krill y camarones, los cuales presentan diversas adaptaciones tanto morfológicas, como branquias bien desarrolladas que les ayudan a extraer la poca cantidad de O₂ presente, como adaptaciones metabólicas, pues tienden a ser muy inactivos, reduciendo así su consumo de oxígeno. Además, algunos tienen adaptaciones bioquímicas complejas, como una mayor cantidad de hemoglobina en su sangre, que funciona bien a bajas concentraciones de O₂.. Esto resulta una ventaja adaptativa que reduce la disociación prematura del oxígeno y la pérdida de difusión del oxígeno en la sangre, además, asegura que todos los músculos y órganos reciban el oxígeno necesario para mantener su actividad..

Modificación de la membrana celular

Las membranas celulares son afectadas debido a las altas presiones a las que son sometidas (de 200 a 600 atm en esta zona. La alta presión reduce la fluidez de ésta ya que los lípidos son más compresibles que el agua, por lo que para compensarlo, se ha observado que los organismos abisales incorporan lípidos de menor densidad para evitar daño en las membranas celulares, lo que se define como adaptación homeoviscosa. De igual manera, las membranas mitocondriales en los hígados de peces abisales han mostrado que la proporción de ácidos grasos saturados-insaturado disminuye cuando se incrementa la presión, lo que siguiere una adaptación similar..

Este efecto es similar al provocado por la temperatura fría, de hecho, el efecto sobre la fluidez de la membrana a tales profundidades a 4ºC es equivalente al de -20ºC a presión atmosférica. Por lo que no es sorprendente que las membranas mitocondriales y celulares de los peces de aguas profundas muestren un mayor contenido de ácidos grasos insaturados para reducir su fluidez, al igual que los animales adaptados al frío y aclimatados en frío. Tales cambios se han mostrado muy importantes para la función de las proteínas unidas a la membrana..

Bioluminiscencia

A partir de la zona afótica, la cual comienza a los 200 m y se extiende hasta los 4000 m de profundidad, la única luz que existe ahí es producida por ciertos organismos, gracias a un fenómeno denominado bioluminiscencia..

Es considerado que el 90% de todos los animales del fondo marino la poseen, tomando en cuenta la región donde producen la luz y su forma, pueden dividirse en tres categorías.

-En la primera categoría se ubican los organismos que producen bioluminiscencia difusa, usualmente organismos vegetales o animales unicelulares, como las “fotobacterias”, que se asocian muchas veces con otros organismos marinos como con los crustáceos anfípodos llamados comúnmente pulgas de mar.

-En la segunda categoría, se encuentran los organismos que presentan bioluminiscencia localizada, es decir que sólo la presentan en ciertas partes del cuerpo. Aquí destacan organismos como los ctenóforos, protocordados, y estrellas de mar. Los primeros, producen la luz en sus órganos locomotores; los segundos, tienen puntos de bioluminiscencia a lo largo de su cuerpo, y los terceros, se encuentran a grandes profundidades y la bioluminiscencia es de carácter intermitente.

-Por último, en la tercer categoría, encontramos a los organismos que poseen órganos especializados para la producción de luz, entre estos hay peces, moluscos y crustáceos. Dichos órganos productores se localizan usualmente en la superficie ventral y en la cabeza, funcionan por acción motora del sistema nerviosa y generalmente de forma voluntaria, como en el caso de los calamares abisales..

Otras adaptaciones

La mayoría de los peces abisales son pequeños, tienen cuerpos suaves y huesos pequeños. Además de una boca grande tienden a tener dientes largos y estómagos estirables.

Estructura de TMAO. Al igual que su producto de descomposición, TMA , estos compuestos son los responsables del olor a pescado

La alta presión del agua interfiere con los procesos críticos de las proteínas. Los peces marinos profundos y algunos invertebrados tienen altas concentraciones de óxido de trimetilamina (TMAO). Este compuesto desempeña la función de mantener el equilibrio hídrico adecuado en sus tejidos, aunado a que estabiliza las proteínas. Puede funcionar evitando que las moléculas de agua queden atrapadas en altas densidades alrededor de las moléculas cargadas, lo cual impediría un correcto funcionamiento de las proteínas.

Algunos animales poseen ojos muy grandes para obtener cualquier cantidad de luz posible, por mínima que sea. Los colores que pueden llegara tener van del rojo, negro o transparente.