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Articulo de referencia

Caída de ballena

Una comunidad quimioautótrofa de restos de ballenas en la cuenca de Santa Cruz, frente a la costa sur de California, a una profundidad de 1.674 m (5.492 pies) , que incluye tape...

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Una comunidad quimioautótrofa de restos de ballenas en la cuenca de Santa Cruz, frente a la costa sur de California, a una profundidad de 1.674 m (5.492 pies) , que incluye tapetes bacterianos, almejas vesicómidas en los sedimentos, cangrejos galatheidos, polinoides y una variedad de otros invertebrados.  

Una caída de ballena ocurre cuando el cadáver de una ballena ha caído al fondo del océano , típicamente a una profundidad mayor de 1000 m (3300 pies) , colocándolos en las zonas batial o abisal . [ 1 ] En el fondo marino, estos cadáveres pueden crear complejos ecosistemas localizados que proporcionan sustento a los organismos de aguas profundas durante décadas. [ 1 ] En algunas circunstancias, particularmente en casos con temperaturas del agua más bajas, se pueden encontrar a profundidades mucho menores , con al menos un caso natural registrado a 150 m (500 pies) y múltiples casos experimentales en el rango de 30–382 m (100–1300 pies) . [ 1 ] Las caídas de ballenas se observaron por primera vez a finales de la década de 1970 con el desarrollo de la exploración robótica de aguas profundas . [ 2 ] Desde entonces, se han monitoreado varias caídas de ballenas naturales y experimentales [ 1 ] [ 3 ] mediante el uso de observaciones desde sumergibles y vehículos submarinos operados remotamente ( ROV ) para comprender los patrones de sucesión ecológica en el fondo marino profundo. [ 4 ]    

Se cree que los restos de ballenas en aguas profundas son puntos críticos de radiación adaptativa para fauna especializada. [ 1 ] Los organismos que se han observado en los sitios de restos de ballenas en aguas profundas incluyen cordados , artrópodos , cnidarios , equinodermos , moluscos , nematodos y anélidos . [ 1 ] [ 5 ] Se han descubierto nuevas especies, incluidas algunas que potencialmente se especializan en restos de ballenas. [ 1 ] Se ha postulado que los restos de ballenas generan biodiversidad al proporcionar escalones evolutivos para que múltiples linajes se muevan y se adapten a nuevos hábitats ambientalmente desafiantes. [ 1 ] Los investigadores estiman que 690 000 cadáveres/esqueletos de las nueve especies de ballenas más grandes se encuentran en una de las cuatro etapas de sucesión en cualquier momento. [ 6 ] Esta estimación implica un espaciamiento promedio de 12 km (7,5 mi) y tan solo 5 km (3,1 mi) a lo largo de las rutas migratorias. Plantean la hipótesis de que esta distancia es lo suficientemente corta como para permitir que las larvas se dispersen/migran de una a otra. [ 6 ]    

Las muertes de ballenas pueden ocurrir en las profundidades del océano abierto debido a las bajas temperaturas y las altas presiones hidrostáticas. En el océano costero, una mayor incidencia de depredadores, así como aguas más cálidas, aceleran la descomposición de los cadáveres de ballenas. [ 1 ] Los cadáveres también pueden flotar debido a los gases de descomposición, manteniéndolos en la superficie. [ 7 ] Los cuerpos de la mayoría de las grandes ballenas (que incluyen cachalotes y muchas especies de ballenas barbadas [ 8 ] ) son ligeramente más densos que el agua de mar circundante, y solo se vuelven flotantes cuando los pulmones se llenan de aire. [ 9 ] Cuando los pulmones se desinflan, los cadáveres de ballenas pueden llegar al fondo marino rápidamente y relativamente intactos debido a la falta de carroñeros significativos en la columna de agua. [ 1 ] Una vez en las profundidades marinas, las bajas temperaturas ralentizan las tasas de descomposición , y las altas presiones hidrostáticas aumentan la solubilidad de los gases, lo que permite que las muertes de ballenas permanezcan intactas y se hundan a mayores profundidades. [ 7 ]

Contribución a la bomba biológica

La cantidad de carbono ligado a un cadáver de ballena típico (alrededor de dos toneladas de carbono para un cadáver típico de 40 toneladas) es aproximadamente equivalente a la cantidad de carbono exportado a una hectárea de fondo oceánico abisal en 100–200 años. [ 10 ] Esta cantidad de material orgánico que llega al fondo marino en un momento dado crea un pulso equivalente a unos 2000 años de flujo de carbono de fondo en los 50 metros cuadrados de sedimento inmediatamente debajo de la ballena caída. [ 10 ] Esto ayuda a mantener la estructura de la comunidad que se desarrolla alrededor de una ballena caída, pero también tiene implicaciones potenciales para la bomba biológica , o el flujo de material orgánico desde la superficie del océano hacia las profundidades.

Las ballenas y algunos otros grandes animales marinos se alimentan de grandes agregaciones de zooplancton y las siguen para subsistir. Basándonos en una estructura trófica simple, esto significaría que las ballenas y otros grandes depredadores de zooplancton se pueden encontrar en mayor abundancia alrededor de áreas de alta producción primaria, lo que potencialmente los convierte en importantes exportadores de carbono a profundidades a través de la caída de alimento. [ 11 ] Los modelos de bomba biológica indican que una gran cantidad de la absorción de carbono por las profundidades marinas no es suministrada únicamente por el carbono orgánico particulado (POC), y debe provenir de otra fuente. La advección lateral de carbono, especialmente en áreas costeras, contribuye a este déficit en el modelo, pero la caída de alimento también es otra fuente de carbono orgánico para el océano profundo. [ 11 ] Se han hipotetizado varios porcentajes de la contribución de la caída de alimento al flujo total de carbono hacia el océano profundo, que van desde el 0,3 % [ 12 ] hasta el 4 %. [ 11 ]

Cada vez hay más evidencia de que la contribución de los restos de comida al flujo de carbono en las profundidades oceánicas es mayor de lo que se propuso originalmente, especialmente a escala local en áreas de alta productividad primaria. Desafortunadamente, las contribuciones de los restos de comida a la bomba biológica son difíciles de medir y se basan en unos pocos estudios fortuitos sobre restos descubiertos [ 13 ] [ 11 ] , así como en cadáveres plantados [ 14 ], y gran parte de los estudios sobre el flujo de carbono en las profundidades marinas se basan en trampas de sedimentos. [ 15 ]

Descubrimiento

El esqueleto de una ballena gris yace en el fondo marino de la cuenca de Santa Cruz mientras una mixina nada hacia el sumergible de aguas profundas Alvin de la Armada de los Estados Unidos . [ 16 ]

La primera indicación de que los cadáveres de ballenas podían albergar comunidades animales especializadas se produjo en 1854, cuando se extrajo una nueva especie de mejillón de un trozo de grasa de ballena flotante . [ 6 ] En la década de 1960, los arrastreros de aguas profundas recuperaron involuntariamente otras nuevas especies de moluscos , incluidas las lapas (denominadas Osteopelta ) adheridas a los huesos de ballena. [ 6 ]

El primer hallazgo registrado de una ballena abisal fue realizado por los pilotos de batiscafo de la Armada de los Estados Unidos, el teniente Ken Hanson, el suboficial mayor George Ellis y el teniente Tom Vetter, mientras buceaban en el batiscafo Trieste II (DSV-1) el 19 de febrero de 1977. [ 2 ] El esqueleto del cadáver, completamente desprovisto de tejido orgánico, permaneció intacto y se desplomó plano sobre el fondo marino. El sumergible recuperó una mandíbula y falanges . Se consideró que la ballena era una ballena gris basándose en el tamaño de los huesos y el esqueleto, la ausencia de dientes y su ubicación al oeste de Santa Catalina. [ 6 ]

El primer ecosistema de restos de ballena, que incluía un conjunto quimioautótrofo que vivía de la descomposición anaeróbica de materia orgánica en huesos de ballena, fue descubierto por un equipo de científicos liderado por el oceanógrafo Craig Smith de la Universidad de Hawái en 1987. [ 17 ] El DSV Alvin observó los restos utilizando un sonar de barrido a 1240 m (4070 pies) en la Cuenca Catalina y recolectó las primeras imágenes fotográficas y muestras de animales y microbios de esta notable comunidad. [ 6 ]  

Distribución de los lugares donde se han registrado muertes de ballenas en el mundo. (Mayo de 2022)

Desde entonces, muchos otros restos de ballenas han sido encontrados por más investigadores y exploradores de aguas profundas, así como por submarinos navales . El aumento en la detección se debe en gran medida al uso de sonar de barrido lateral de última generación , que puede examinar minuciosamente el fondo oceánico en busca de grandes acumulaciones de materia. Un estudio de 2022 identificó 45 restos de ballenas naturales conocidos, 38 implantados y 78 fósiles, la mayoría en el Pacífico, pero un número significativo, particularmente de fósiles, en el Atlántico. [ 18 ]

Un estudio de Scripps de 2023 encontró al menos 7 restos de ballenas en un área de 135 millas cuadradas inspeccionada frente a la costa de California, con evidencia de sonar que podría indicar hasta 60 en total en esa área. [ 19 ] [ 20 ]

Un artículo de junio de 2026 en Nature describe el descubrimiento de una " necrópolis de ballenas " que incluye tanto restos de ballenas modernas como restos fósiles de ballenas en la zona de fractura de Diamantina . [ 21 ]

Ecología

Un hueso de ballena recuperado del fondo de la Cuenca de Santa Catalina cinco años después de su colocación experimental. La superficie del hueso contiene parches de tapetes bacterianos blancos y una langosta enana . Han brotado hidroides en el lazo de hilo amarillo unido al hueso. [ 16 ]

Los restos de ballenas se distribuyen heterogéneamente en el espacio y el tiempo, con una concentración a lo largo de las rutas migratorias. [ 7 ] Hay mucha superposición faunística en estos restos de ballenas en todos los océanos. Los mejillones y las almejas vesicómidas pertenecen a grupos que albergan bacterias quimiosintéticas , que pueden obtener energía de sustancias químicas inorgánicas , como el azufre. Antes de que se descubriera su presencia en los restos de ballenas, los únicos hábitats conocidos de estos grupos eran la madera hundida y las chimeneas hidrotermales . De manera similar, las almejas lucínidas solo se conocían anteriormente por habitar filtraciones de carbono y sedimentos anóxicos del fondo marino . [ 6 ] Osedax , un género de gusanos poliquetos de aguas profundas, actúa como ingeniero de ecosistemas al excretar ácido para erosionar los huesos de ballena y absorber los nutrientes atrapados en su interior. [ 1 ] Esto aumenta la biodiversidad en las profundidades marinas al incrementar la difusión del agua en la matriz de los huesos y facilitar la colonización de la matriz ósea por especies más raras. [ 22 ] Los miembros de Osedax tienen efectos más dramáticos en los esqueletos juveniles, que no están tan bien calcificados como los esqueletos adultos. [ 23 ]

En los lugares donde se encuentran ballenas muertas, es común observar entre tres y cinco niveles tróficos, con dos fuentes nutricionales principales que constituyen la base de la red alimentaria. Los cadáveres de ballenas adultas pueden albergar hasta cinco niveles tróficos, mientras que los juveniles suelen tener tres. [ 23 ]

Estudios recientes también muestran una posible tendencia de "partición de nicho dual", en la que los carroñeros tienden a alcanzar densidades máximas en la carroña durante el día y los depredadores están más presentes durante la noche, lo que reduce la competencia entre los dos grupos tróficos. [ 4 ] También existe una posible tendencia en los patrones de mareas y la presencia de especies, lo que indica que las mareas también desempeñan un papel en la partición de nicho. [ 4 ]

Existen ecosistemas similares cuando otros grandes volúmenes de material rico en nutrientes caen al fondo marino. Los lechos hundidos de algas marinas crean cascadas de algas, y los árboles grandes pueden hundirse para formar cascadas de madera. En años más recientes, los naufragios también han servido de base para comunidades de aguas profundas. En los ecosistemas formados tras el hundimiento de una ballena, existen cuatro etapas de sucesión ecológica. [ 1 ]

Biodiversidad

Se sabe que muchos taxones diferentes interactúan con los restos de ballenas y los habitan, incluyendo múltiples especies recién descubiertas. [ 1 ] En la base de estos ecosistemas se encuentra la comunidad microbiana. [ 1 ] Los microbios oxidantes de azufre, reductores de sulfato y metanogénicos son los tipos más prevalentes que se encuentran en los restos de ballenas. [ 1 ] Entre las bacterias reductoras de sulfato, Desulfobacteraceae y Desulfobulbaceae son las más comunes, mientras que Methanomicrobiales y Methanosarcinales son las más comunes entre las arqueas metanogénicas. [ 1 ] Aunque los microorganismos quimiosintéticos, y específicamente los quimiolitoautótrofos , son importantes para la ecología de los restos de ballenas, estos ecosistemas suelen estar habitados primero por microbios heterótrofos como los actinomicetos , que descomponen el colágeno, y los reductores de sulfato. [ 1 ] La presencia de tales microbios heterótrofos allana el camino para los organismos quimiosintéticos, que luego forman tapetes bacterianos que proporcionan organismos más grandes, como ciertas especies de anélidos. [ 1 ]

Los cordados carroñeros también son habitantes tempranos de los restos de ballenas. [ 1 ] Algunos de estos carroñeros relativamente grandes que se han registrado incluyen mixinos , tiburones durmientes y varias especies de peces óseos como el escorpión de mar , el lenguado de Dover y la anguila de hocico chato . [ 3 ] Muchas especies de crustáceos también se pueden encontrar en los restos de ballenas, incluidos los cangrejos curtidores y galatheidos . [ 3 ] Otro habitante común de crustáceos en los restos de ballenas son los anfípodos , que a menudo aparecen en concentraciones relativamente altas. [ 3 ]

Los restos de ballenas también albergan cnidarios, equinodermos y moluscos. [ 5 ] En particular, se han registrado anémonas de mar , estrellas de mar quebradizas y erizos de mar en los sitios de restos de ballenas. [ 5 ] Además, hay muchas especies de bivalvos , incluyendo miembros de Mytilidae y Vesicomyidae , y de gasterópodos marinos, incluyendo miembros del género Rubyspira , que se alimenta de huesos . [ 1 ] También se han registrado nematodos marinos de los géneros Halomonyhystera , Anticoma y Theristus , aunque la investigación sobre ellos es menos extensa que la de otros taxones de restos de ballenas. [ 24 ]

De todos los taxones observados en los restos de ballenas, los anélidos han recibido la mayor atención en la investigación. Aunque se han observado sanguijuelas marinas en los restos de ballenas, [ 3 ] los poliquetos tienden a ser el foco de gran parte de la investigación sobre anélidos en los restos de ballenas. Esto se debe en parte a la cantidad de nuevas especies de poliquetos descubiertas en estos ecosistemas. [ 1 ] Dos géneros comunes son Ophryotrocha , que muestra radiación adaptativa en los restos de ballenas, y el género Osedax , que son especialistas que excavan en los huesos. [ 1 ] Los miembros de Osedax se pueden encontrar en restos de ballenas en todo el mundo, [ 1 ] aunque se han descubierto diferentes especies en los restos de ballenas del Atlántico que en los del Pacífico. [ 5 ]

Etapas del ecosistema

Existen cuatro etapas de descomposición asociadas a la caída de una ballena. [ 1 ] Estas etapas varían en duración y se superponen entre sí según el tamaño del cadáver, la profundidad del agua y otras variables ambientales, como el flujo de las mareas. [ 7 ] Las ballenas grandes e intactas parecen pasar por las cuatro etapas de descomposición, mientras que las etapas en cadáveres más pequeños o parciales pueden estar truncadas. [ 25 ] Los cetáceos más pequeños, como las marsopas y los delfines, no experimentan las mismas etapas de sucesión ecológica debido a su pequeño tamaño y menor contenido de lípidos. [ 25 ] Los investigadores creen que la presencia de gusanos Osedax también puede ser un factor que contribuya a las diferencias sucesionales observadas. [ 26 ]

Etapa 1

El período inicial comienza con carroñeros móviles como mixinos y tiburones durmientes que consumen activamente el tejido blando del cadáver. El consumo puede alcanzar una tasa de 40 a 60 kilogramos (88 a 132 lb) por día. [ 6 ] Esta etapa suele durar meses, hasta 1,5 años. [ 4 ] 

Etapa 2

La segunda etapa introduce a los "oportunistas de enriquecimiento". Estos son animales que colonizan los huesos y los sedimentos circundantes que han sido contaminados con materia orgánica del cadáver y cualquier otro tejido dejado por los carroñeros. [ 6 ] Esta etapa puede durar meses hasta 4,5 años. [ 4 ]

Etapa 3

En la tercera etapa, las bacterias sulfófilas descomponen anaeróbicamente los lípidos incrustados en los huesos. En lugar de oxígeno , reducen el sulfato disuelto ( SO₄²⁻ ) y excretan sulfuro de hidrógeno . Debido a la toxicidad del H₂2 S, solo sobreviven las bacterias quimiosintéticas resistentes. Lasesteras bacterianasproporcionan alimento a mejillones, almejas, lapas y caracoles marinos. Dado que los huesos de ballena son ricos en lípidos, que representan entre el 4 y el 6 % de su peso corporal, la etapa final de digestión puede durar entre 50 y posiblemente 100 años. [ 6 ]

Etapa 4

Algunos científicos postulan una cuarta etapa de sucesión ecológica en los lugares donde mueren ballenas, denominada "etapa de arrecife". [ 1 ] Un cadáver de ballena entra en esta etapa una vez que los compuestos orgánicos se han agotado y solo quedan minerales en los huesos, que proporcionan un sustrato duro para los organismos filtradores y de suspensión. [ 25 ]

Metanogénesis

Un proceso llamado metanogénesis también puede ocurrir alrededor de los restos de ballenas. Las arqueas que producen metano pueden ser abundantes en sedimentos anóxicos, pero generalmente no se encuentran junto con las bacterias reductoras de azufre presentes en los restos de ballenas. Sin embargo, los restos de ballenas sustentan tanto bacterias reductoras de azufre como arqueas productoras de metano, lo que lleva a la conclusión de que el área no está limitada por donantes de electrones o que existe una competencia mínima o nula por un sustrato adecuado. [ 27 ] Se pueden encontrar gradientes de concentración tanto de sulfuro como de metano alrededor de los restos de ballenas, con la concentración más alta a menos de un metro del cadáver, que es varios órdenes de magnitud mayor que las concentraciones de los sedimentos circundantes. La metanogénesis parece ocurrir solo en los sedimentos, a diferencia de la reducción de azufre, que ocurre tanto en los sedimentos como en los huesos del cadáver. [ 27 ] La adición de reducción de azufre tanto en los sedimentos como en los huesos de ballena con alto contenido de lípidos es un factor clave para que los restos de ballenas puedan sustentar comunidades de aguas profundas durante períodos prolongados. [ 27 ]

Paleontología

Los fósiles de ballenas caídas del Eoceno tardío y el Oligoceno (34–23 MYA ) en Washington y del Plioceno en Italia incluyen almejas que también habitaban ambientes no quimiosintéticos. Los animales exclusivamente quimiosintéticos no aparecen hasta el Mioceno (23–5 MYA) en California y Japón. [ 28 ] Esto puede deberse a que el contenido lipídico de los primeros huesos de ballena era demasiado bajo. [ 6 ] A medida que las ballenas prehistóricas evolucionaron para vivir en aguas pelágicas y bucear a mayor profundidad, los cambios estructurales en su anatomía incluyeron un aumento de tamaño, una menor densidad ósea y un mayor contenido lipídico. [ 7 ] Es este mayor contenido lipídico el que condujo al establecimiento de comunidades quimiosintéticas en las profundidades marinas. [ 28 ]

El descubrimiento de la lapa Osteopelta en un hueso de tortuga neozelandesa del Eoceno indica que estos animales evolucionaron antes que las ballenas, incluyendo posiblemente reptiles del Mesozoico (251–66 millones de años). [ 29 ] Es posible que hayan sobrevivido en filtraciones, restos de madera y chimeneas hidrotermales mientras esperaban el lapso de 20 millones de años entre la extinción de los reptiles y la aparición de las ballenas. Otra posibilidad es que estos fósiles representen una vía evolutiva anterior sin salida, y que los animales que hoy habitan los restos de ballenas hayan evolucionado de forma independiente. [ 6 ]

efectos antropogénicos

Los balleneros posan junto a una ballena que han capturado recientemente.

Se ha sugerido que la industria ballenera ha tenido un efecto en la bomba biológica debido a la eliminación de muchas ballenas grandes, reduciendo la cantidad de restos de ballenas. Los efectos de esto en los conjuntos de comunidades bentónicas de restos de ballenas no se comprenden bien. [ 30 ] Sin embargo, se sugiere que la eliminación de ballenas grandes podría haber reducido la biomasa total de las profundidades marinas en más del 30%. [ 30 ] Las ballenas almacenaban enormes cantidades de carbono que se exportaban a las profundidades marinas durante los eventos de restos de ballenas. La caza de ballenas también ha reducido la capacidad de las profundidades marinas para secuestrar carbono. [ 30 ] El carbono puede ser secuestrado durante cientos o miles de años en las profundidades marinas, sustentando comunidades bentónicas. [ 30 ] Se estima que, en términos de secuestro de carbono, cada ballena es equivalente a miles de árboles. [ 31 ]

Contrasta con otras grandes cascadas de alimentos.

También se han realizado estudios basados ​​en los cadáveres de otros vertebrados marinos no mamíferos que han caído a las profundidades marinas. En particular, el hallazgo fortuito de un cadáver de tiburón ballena y tres cadáveres de rayas mobúlidas condujo a observaciones sobre las comunidades que se forman alrededor de grandes caídas de elasmobranquios en comparación con las caídas de ballenas. [ 32 ] Los tiburones ballena habitan regularmente aguas de aproximadamente 1000 metros de profundidad, lo que sugiere que podría ser una forma habitual de caída de alimento en áreas donde es abundante. [ 33 ] Se encontraron muchos peces zoárcidos (Zoarcidae) alrededor del tiburón ballena con cierta evidencia de alimentación directa, ya que se observaron perforaciones en el cadáver. Otra teoría sugiere que los peces zoárcidos estaban esperando a su presa principal, anfípodos y otros pequeños animales bentónicos. Las tres rayas encontradas estaban en diferentes etapas de descomposición, lo que dio lugar a diferentes conjuntos encontrados alrededor de los individuos. [ 32 ] Se encontró una mayor abundancia de carroñeros alrededor de los individuos más intactos, incluyendo carroñeros típicos de los restos de ballenas como la mixina. Alrededor del individuo menos intacto se observó una capa bacteriana en la zona de enriquecimiento, pero no se vieron almejas ni mejillones típicos de los restos de ballenas. [ 32 ]

En general, los cuatro cadáveres observados no mostraron evidencia de progresión más allá de la etapa de carroñero. Las limitaciones de tamaño, así como las diferencias fisiológicas entre los grandes elasmobranquios y las ballenas, son las que más probablemente causan los cambios observados en las comunidades que rodean sus respectivos cadáveres. [ 32 ] Los gusanos Osedax tienen la capacidad de extraer colágeno de los huesos, así como lípidos, lo que les permite subsistir en huesos distintos de los restos ricos en lípidos de las ballenas. [ 34 ] Aunque no se encontraron Osedax en los restos no mamíferos en este estudio, su ausencia puede deberse al momento de la observación, y los Osedax aún no habían colonizado los cadáveres. [ 32 ] Varios estudios sobre cetáceos más pequeños y otros restos de alimento de vertebrados marinos llegan a conclusiones similares de que estos restos traen una gran cantidad de material orgánico nuevo a profundidad, pero sustentan principalmente una comunidad de carroñeros, a diferencia del conjunto diverso que se observa en los restos de ballenas. Esta conclusión se puede extraer del conocimiento de que las ballenas grandes tienen un contenido lipídico mucho mayor en su composición general y médula ósea, lo que sustenta las diversas comunidades presentes sucesivamente en los restos de ballenas. [ 14 ] [ 11 ]

Los investigadores han comparado los cadáveres de saurópodos con los de ballenas muertas en la actualidad. Los cadáveres más grandes habrían sido reservorios ricos en energía, y se ha argumentado que podrían haber sido los principales recursos de muchos dinosaurios carnívoros terrestres, que se creía que eran carroñeros obligados. Un solo saurópodo muerto habría tenido suficientes calorías para alimentar a varios terópodos grandes durante semanas o meses, y dado que eran terrestres, los cadáveres de saurópodos no flotaban a grandes distancias ni se hundían en las profundidades, por lo que estaban más disponibles para los carnívoros locales que los restos de ballenas en la actualidad. [ 35 ] [ 36 ]

Véase también

Referencias

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