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Reportaje: En busca de los límites de la vida en el océano

martes, 17 diciembre, 2013

Científicos del JAMSTEC recorren el hemisferios sur explorando los ecosistemas más profundos y extremos del planeta

shinkai6500
Sumergible Shinkai 6500 / JAMSTEC

A bordo del único submarino tripulado capaz de viajar a 6.500 metros de profundidad, científicos japoneses están explorando los ecosistemas más extremos del océano. Su objetivo: descubrir cómo la vida se ha adaptado a la presión, el frío, el calor o a la presencia de metales en los lugares más remotos del planeta.

Científicos japoneses del JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology), a bordo del buque oceanográfico Yokosuka, están dando la vuelta al mundo con el objetivo de sumergirse e investigar los ecosistemas más profundos y extremos de los océanos. Para ello llevan a bordo el submarino tripulado que a más profundidad es capaz de viajar dentro del mundo académico: el Shinkai 6500. Ya han visitado la dorsal centroceánica del Índico, el punto triple que une las placas africana, antártica e indoaustraliana, las surgencias frías de la plataforma de Brasil y las chimeneas hidrotermales más profundas del planeta en las islas Caimán. Ahora el buque pone rumbo a la segunda mayor fosa del planeta, en Tonga, para terminar así un viaje por los ecosistemas más desconocidos del hemisferios sur.

El 5 de enero de 2013 comenzaba un viaje que los científicos llevaban años preparando. Si hay un lugar en el mundo donde la biodiversidad conocida es un porcentaje ínfimo del total que allí existe, ese es sin duda el océano profundo. Pocos han sido los viajes tripulados a los lugares más recónditos del fondo y muchos menos si pensamos en el hemisferio sur. Y es que está mitad del planeta, alejada de la influencia de las grandes potencias mundiales, ha quedado fuera de los grandes programas de investigación en los últimos años.

Han pasado 15 años desde la última expedición que dio la vuelta al mundo por el hemisferio sur investigando sus ecosistemas más remotos. Desde entonces la tecnología ha avanzado mucho y las posibilidades de exploración se han multiplicado. Aquella misión también la lideraron científicos del JAMSTEC, un proyecto que se denominó MODE’98 (Mid Oceanic ridge Diving Expedition, 1998) y que se centró en investigar los sistemas hidrotermales de las dorsales centroceánicas del Atlántico sur y el océano Índico. Durante esta expedición se localizó por primera vez un ecosistema de chimeneas hidrotermales en el Índico.

En esta ocasión, los científicos japoneses, darán la vuelta al mundo en busca de una mayor variedad de ecosistemas extremos. Su objetivo principal no es tanto describir y localizar nuevas formas de vida sino descubrir las claves que permiten a los seres vivos sobrevivir a unas condiciones extraordinarias. De ahí el nombre del proyecto: QUELLE 2013, acrónimo de Quest for the Limit of Life.

Quelle 2013 - Mapa

Recorrido de la expedición que dará la vuelta al mundo recorriendo los ecosistemas más remotos del hemisferio sur / Foto: JAMSTEC

“Cuando finalizó el proyecto internacional Census of Marine Life, en 2010, nos dimos cuenta de que los datos en el hemisferio sur eran muy escasos”, explica Hiroshi Kitazato, investigador del JAMSTEC y responsable del proyecto QUELLE 2013. “Seleccionamos algunos de los principales ecosistemas extremos del hemisferios sur –chimeneas hidrotermales del Índico y el Caribe, fondos con surgencias frías en Brasil y las fosas de la zona de Tonga-Kermadek-, nos pusimos en contacto con colegas brasileños y neozelandeses y comenzamos el viaje”, relata Kitazato.
La metodología de la expedición es bastante sencilla. Los científicos viajan a bordo del buque oceanográfico Yokosuka, el cual traslada el submarino Shinkai 6500 de uno a otro punto de inmersión. A bordo del sumergible, capaz de descender a 6.500 metros de profundidad –tal y como indica su nombre- y con capacidad para tres personas, los investigadores exploran los ecosistemas, los filman y fotografían y toman muestras de organismos, agua, gases y sedimentos.

El primer objetivo fue el océano Índico, concretamente la dorsal centroceánica en la que se crea nueva corteza haciendo que esta cuenca se expanda. Durante este proceso, en las cercanías de la dorsal, se forman chimeneas que expulsan agua cargada de metales a más de 400ºC. Estos ecosistemas, que se observaron por primera vez en Galápagos en 1979 a bordo del Alvin, no se descubrieron en el Índico hasta 1998.

El caracol acorazado

Asociadas a la actividad hidrotermal en esta zona, existen especies que no se han observado en ningún otro lugar con similares características. La más curiosa de todas ellas y que más ha llamado la atención de los científicos es el caracol de pie escamoso (Crysomallon squamiferum), un extraño gasterópodo que se descubrió en 2001 en esta zona. Este caracol, al contrario que sus parientes de aguas someras y terrestres, no tiene un pie blando y viscoso sino cubierto de escamas metálicas, como si de una armadura medieval se tratase. Es el primer animal que se conoce capaz de utilizar sulfuros de hierro para crear estructuras biológicas, algo que, debido a la inestabilidad de estos compuestos a presiones normales, solo puede ocurrir en organismos que habitan a grandes profundidades y que además tienen a su disposición estos minerales. En 2010, científicos del Massachusetts Institute of Thecnology publicaron un trabajo en PNAS en el que describían la estructura defensiva de estos caracoles, el cual inspiró nuevas líneas de investigación en la creación de armaduras para los soldados y el blindaje de los vehículos militares.

El objetivo principal de esta primera etapa de QUELLE 2013 era conocer un poco mejor esta especie y el ecosistema en el que habita. Se realizaron tres inmersiones en diferentes puntos de la dorsal y se recogieron caracoles de pie escamoso vivos para su cultivo y estudio en laboratorio.

Quelle 2013 - Caracol

Ejemplar de caracol de pie escamoso (Crysomallon squamiferum), con el pie cubierto de escamas metálicas / Foto: JAMSTEC

El continente hundido

A finales de marzo el Yokosuka abandonaba el Índico y ponía rumbo a Brasil, donde los científicos realizarían sus tres únicas inmersiones en el océano Atlántico. El primer objetivo en aguas brasileñas fue la dorsal de Sao Paulo, concretamente una zona en la que existe un acantilado de 1.700 metros de altura entre los 2.500 y los 4.200 metros de profundidad. Aquí chocan las corrientes profundas de la Antártida y el Atlántico Norte sobre unos fondos en los que afloran rocas del manto terrestre. Aquí habitan algunos organismos únicos en un ambiente extremo. Los científicos tratan de conocer cómo es capaz de desarrollarse la vida a estas profundidades, sin luz, a temperaturas muy bajas y en ocasiones en un entorno cargado de metales reducidos e hidrocarburos. Se realizaron dos inmersiones en la zona. Una puramente geológica; en la que se observaron los afloramientos de la ladera sur, se tomaron muestras de roca, se cartografió la zona y se hicieron medidas del magnetismo. En la segunda se estudio la distribución de organismos con la profundidad y se tomaron muestras al tiempo que se analizaban datos de salinidad, temperatura y oxígeno disuelto en el agua.

El segundo objetivo del proyecto Quelle en Brasil fue el Elevado de Río Grande, una cordillera submarina que surge de una llanura abisal a 5.000 metros de profundidad y se eleva hasta los 600 metros. “La cordillera está formada por tres grandes estructuras: Alpha (la más grande), Charlie (el más pequeño) y Delta (una cadena de montes submarinos que conecta las dos anteriores), explica Jose Angel Perez, investigador de la Universidade do Vale do Itajaí y partícipe de esta misión. “Alfa y Charlie se cortan en la dirección NW-SE por un graben, una depresión limitada por fallas”, explica Perez. El graben de Alfa es de 1,2 km de profundidad y el de Charlie de 5 km. Estas estructuras otorgan una gran complejidad a la cordillera y hacen que la morfología del fondo sea muy diversa dependiendo de donde nos encontremos y da lugar a diferentes ecosistemas. “Los fondos profundos son fangosos mientras que las paredes del graben son rocosas y muy escarpadas y se encuentran cubiertas de costras de hierro y manganeso”, relata el científico brasileño. Por otra parte, la cumbre de la cordillera (la cual es plana) apenas tiene sedimento debido a las fuertes corrientes y está formada por roca carbonatada. Aquí los científicos han podido confirmar la existencia de enormes concentraciones de corales de aguas fría, un lugar que han denominado “el jardín de coral”.

La presión, la falta de luz y una temperatura cercana a los cero grados hacen difícil la vida en estos ecosistemas. Además, la zona superficial e iluminada sobre esta área forma parte del giro subtropical atlántico, el cual es cálido y pobre en nutrientes. Por tanto, la materia orgánica que sedimenta en los fondos marinos de Río Grande es escasa. Todo esto hace pensar a los científicos que el principal sustento de estos ecosistemas son las corrientes profundas horizontales que interactúan con la orografía de la zona y que los organismos suspensívoro aprovechan. Además, durante la campaña a bordo del Shinkai se buscaron ecosistemas asociados a surgencias frías de sulfuro de hidrógeno, metano y de otros fluidos ricos en hidrocarburos pero no hubo suerte.

Quelle 2013 - Coral

Corales de aguas frías en las profundidades de Río Grande, Brasil / Foto: JAMSTEC

Por otra parte, aunque el objetivo general del proyecto era estudiar los ecosistemas más extremos de los fondos marinos, se trató de confirmar las sospechas que los científicos del Servicio Geológico de Brasil tenían desde que hacía dos años obtuvieran granito en un dragado en la zona. Este tipo de roca solo se forma en el continente y se había encontrado en una montaña submarina que se creía de origen volcánico. Entonces comenzó a tomar forma la hipótesis de que existiese un continente hundido. Sin embargo, un dragado puntual no era suficiente para confirmar el hallazgo y los científicos barajaban la posibilidad de que fuese material de lastre que algún buque hubiese arrojado al fondo. Pero esta duda se disipó a finales del mes de abril cuando, a bordo del submarino Shinkai 6500, los investigadores pudieron observar enormes extensiones graníticas y obtener muestras de las mismas. Todavía es pronto para saber el origen y la extensión de esta porción de corteza terrestre en medio del océano pero los científicos creen que podría haberse desprendido cuando África y América se separaron hace más de 200 millones de años. El siguiente paso será realizar perforaciones en la zona para tomar muestras de roca profunda y poder datar la formación.

El tercer y último objetivo del proyecto Quelle en aguas brasileñas fueron las llanuras abisales frente a las costas de Sao Paulo, una inmensa extensión cubierta de finos sedimentos donde la presión, el frío y la escasez de alimento hacen de éste un lugar extremo para la vida. Los organismos aquí dependen principalmente de los restos de materia orgánica que caen desde la superficie, sin embargo, asociados a las surgencias de hidrocarburos del subsuelo, aparecen ecosistemas entorno a bacterias capaces de utilizar el metano y otros gases como fuente de energía.
En esta misión, además de científicos japoneses del JAMSTEC, participaron investigadores de las universidades de Vale do Itajaí, Sao Paulo, la Estadual Paulista, la Fluminense Federal y la de Rio Grande do Sul.

“En esta zona hicimos una sola inmersión en la que cubrimos una línea de unas tres millas”, explica Paulo Sumida, investigador del Instituto Oceanográfico de la Universidad de Sao Paulo y uno de los científicos de la misión. “Encontramos una gran cantidad de fauna y descubrimos nuevas relaciones simbióticas”, añade.

La chimenea hidrotermal más profunda

A finales de junio, tras varias exhibiciones y simposios en Brasil, una vez terminadas las inmersiones, el tándem Yokosuka-Sihinkai 6500 puso rumbo al Caribe donde le esperaba la dorsal de Caimán, donde se encuentran las chimeneas hidrotermales más profundas del planeta. Por primera vez, un submarino tripulado bajaba a esta chimenea, que se encuentra por debajo de los 5.000 metros de profundidad. Se llegaron a medir temperaturas superiores a los 400ºC en el que podría ser quizás el ecosistema más extremo del planeta. Y pese a la presión, la temperatura y los sulfuros metálicos que emanan del subsuelo; la vida florece. A bordo del submarino, los científicos tomaron muestras de los organismos que conforman las comunidades quimiosintéticas de las chimeneas. Las inmersiones pudieron verse en directo por internet, por primera vez en el mundo. Una experiencia que vivieron más de 300.000 espectadores.

Quelle 2013 - Chimenea

Fumarola negra a 5.000 metros de profundidad en la dorsal de Caimán, en el Caribe / Foto: JAMSTEC

A primeros de agosto terminaron los trabajos del Shinkai 6500 en el Caribe y los científicos comenzaron el viaje de vuelta a Japón. Ocho meses después, la expedición terminaba su particular vuelta al mundo por el hemisferio sur. Sin embargo, el proyecto Quelle aún no ha terminado. Todavía falta una última etapa. A finales de octubre, el Yokosuka retomará su viaje rumbo a la segunda fosa más profunda del planeta: la fosa de Tonga. Los científicos conocen bastante bien el mayor abismo de la Tierra –la fosa de Las Marianas-, sin embargo, la fosa frente a la isla de Tonga, apenas 100 metros más somera, nunca ha sido explorada y los científicos esperan comprender mejor cómo los organismos se adaptan a la presión extrema.

Y aquí terminará la aventura en el océano profundo y comenzará el trabajo de laboratorio. Cientos de muestras y datos de los ecosistemas más extremos y desconocidos del planeta que prometen desvelar algunos misterios sobre los límites de la vida.

Este reportaje se publicó en diciembre de 2013 en el número 10 de Magazine Océano

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Me llamo Pablo, soy oceanógrafo y periodista, y he creado Ciencia en Remojo para compartir mis trabajos –científicos y divulgativos- e informar sobre actualidad en ciencias del mar.

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