Respiraderos hidrotermales: definición, ecosistemas y origen de la vida
Descubre los respiraderos hidrotermales: su definición, ecosistemas únicos y su papel en el origen de la vida marina.
Un respiradero hidrotermal es una abertura en el fondo marino por la que se escapa la energía geotérmica. El agua de mar penetra en la corteza, se calienta por rocas calientes y magma y vuelve a salir por esas aberturas formando columnas de fluido. Las chimeneas más calientes expulsan plumas oscuras cargadas de sulfuros metálicos y se denominan fumarolas negras; pueden alcanzar temperaturas muy elevadas (en algunos casos hasta unos 350–400 °C, gracias a la presión del agua profunda). Las fumarolas blancas, menos frecuentes, expulsan minerales más claros (como sales de bario, calcio o sílice) y suelen ser más frías. A escala continental, el mismo calor que alimenta estos respiraderos se manifiesta como fuentes termales, géiseres o fumarolas en la superficie terrestre.
Ecosistemas y vidas asociadas
Cerca de los respiraderos hidrotermales prosperan comunidades muy ricas aunque locales. Muchas arqueas y bacterias utilizannutrientes y compuestos como el sulfuro de hidrógeno o el metano para producir energía mediante quimiosíntesis, un proceso análogo a la fotosíntesis pero que no requiere luz. Estas bacterias y arqueas son los productores primarios de todo el ecosistema y sostienen una fauna abundante y especializada.
- Entre los organismos más conocidos están los gusanos tubulares gigantes, que albergan bacterias quimiosintéticas en su interior y dependen totalmente de ellas.
- También hay almejas, camarones y numerosos moluscos, crustáceos, equinodermos y otros eucariotas adaptados a condiciones extremas.
- Además existen redes tróficas complejas: depredadores, carroñeros y organismos filtradores que aprovechan la materia orgánica generada en torno al respiradero.
Formación, localización y química
Los respiraderos hidrotermales suelen formarse en zonas tectónicas activas: dorsales oceánicas (donde se abre nuevo fondo oceánico), cuencas de retroarco y áreas vinculadas a fallas y subducción. El agua marina, al entrar en contacto con rocas calientes, extrae minerales y gases; al salir y mezclarse con el agua circundante, muchos de esos compuestos precipitann formando chimeneas y depósitos minerales (por ejemplo sulfuros de hierro, cobre y zinc), que a largo plazo constituyen yacimientos de sulfuros masivos.
Según la temperatura y la composición del fluido se diferencian tipos de respiraderos: los de alta temperatura (fumarolas negras) ricos en metales, y los de baja temperatura o alcalinos (como los del campo de Lost City) con química distinta y temperaturas más moderadas. Estas diferencias químicas influyen en las especies que pueden vivir allí y en la mineralogía de las chimeneas.
Relación con el origen de la vida
Por su condición de fuentes continuas de energía química y por la presencia de superficies minerales catalíticas, los respiraderos hidrotermales son lugares de gran interés para las teorías sobre el origen de la vida. Algunas hipótesis proponen que las primeras reacciones metabólicas ocurrieron en gradientes de temperatura y de pH presentes en estos ambientes, o en poros de chimeneas minerales que concentraban y organizaban moléculas orgánicas. Por ello se piensa que las primeras formas de vida conocidas podrían haber estado vinculadas a entornos hidrotermales o a sistemas similares en la Tierra primitiva.
Importancia humana, investigación y amenazas
Los respiraderos hidrotermales son relevantes para la ciencia (biología, geología, química), para la astrobiología (como análogos de posibles hábitats en lunas oceánicas como Europa o Encélado) y también para la economía: los depósitos de sulfuros masivos contienen metales valiosos y han despertado interés por la minería profunda. Sin embargo, estos ecosistemas son frágiles y de lento restablecimiento; la actividad extractiva y la contaminación pueden destruir comunidades únicas antes de que se conozcan bien.
Por ello la investigación continúa usando vehículos tripulados y no tripulados (por ejemplo sumergibles y ROVs) para estudiar su biodiversidad, su geología y su química, y para diseñar estrategias de conservación que equilibren aprovechamiento y protección. Los respiraderos hidrotermales siguen siendo laboratorios naturales clave para entender procesos de la Tierra y los límites de la vida.
Un respiradero hidrotermal
Los gusanos tubulares obtienen energía de las bacterias que viven en sus plumas.
Symphurus hydrophilus, un pez plano que sólo vive cerca de las fuentes hidrotermales.
Comunidades biológicas
Los organismos de las profundidades marinas no tienen acceso a la luz solar, por lo que deben depender de los nutrientes de los depósitos químicos y los fluidos hidrotermales en los que viven. Sin embargo, en comparación con el fondo marino circundante, las zonas de ventilación hidrotermal tienen una densidad de organismos entre 10.000 y 100.000 veces mayor.
Las comunidades de los respiraderos hidrotermales son capaces de sostener una cantidad tan grande de vida porque los organismos de los respiraderos dependen de las bacterias quimiosintéticas para alimentarse. Estas bacterias utilizan compuestos de azufre, especialmente el sulfuro de hidrógeno, una sustancia química muy tóxica para la mayoría de los organismos conocidos, para producir material orgánico mediante el proceso de quimiosíntesis.
Las bacterias quimiosintéticas crecen formando una gruesa alfombra que atrae a otros organismos, como anfípodos y copépodos, que se alimentan directamente de las bacterias. Los organismos más grandes, como los caracoles, las gambas, los cangrejos, los gusanos tubulares gigantes, los peces y los pulpos, forman una cadena alimentaria de relaciones de depredador y presa por encima de los consumidores primarios.
Los principales grupos de organismos en torno a los respiraderos del fondo marino son los gusanos, los gasterópodos y los crustáceos, mientras que los grandes bivalvos y los camarones "sin ojos" constituyen el grueso de los organismos no microbianos.
Los gusanos tubulares forman una parte importante de la comunidad en torno a un respiradero hidrotermal. Absorben los nutrientes directamente en sus tejidos. Hay aproximadamente 285.000 millones de bacterias por cada onza de tejido de gusano tubícola.
Los gusanos tubícolas tienen penachos rojos que contienen hemoglobina. La hemoglobina combina el sulfuro de hidrógeno y lo transfiere a las bacterias que viven en el interior del gusano. A cambio, las bacterias nutren al gusano con compuestos de carbono.
Otros ejemplos de la singular fauna que habita en este ecosistema son el gasterópodo Crysomallon squamiferum, una especie de caracol con un pie reforzado por escamas de hierro y materiales orgánicos, y la "lombriz de Pompeya" Alvinella pompejana, capaz de soportar temperaturas de hasta 80°C.
Se han descubierto más de 300 especies nuevas en los respiraderos hidrotermales, muchas de ellas "especies hermanas" de otras en zonas de respiraderos geográficamente separadas. Se ha propuesto que antes de que la placa norteamericana sobrepasara la Dorsal Mesoatlántica, existía una única región biogeográfica de respiraderos en el Pacífico oriental. La posterior barrera de desplazamiento inició la divergencia evolutiva de las especies en diferentes lugares. Los ejemplos de evolución convergente observados entre distintos respiraderos hidrotermales se consideran un apoyo importante para la teoría de la selección natural y la evolución en su conjunto.
Se ha encontrado una especie de bacteria fototrófica que vive cerca de un fumador negro en la costa de México, a 2.500 m de profundidad. La luz del sol no penetra tan lejos en las aguas. En su lugar, la bacteria, perteneciente a la familia Chlorobiaceae, utiliza el débil resplandor del fumador negro para realizar la fotosíntesis. Se trata del primer organismo descubierto en la naturaleza que utiliza exclusivamente una luz distinta de la solar para realizar la fotosíntesis.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un respiradero hidrotermal?
R: Un respiradero hidrotermal es una abertura en el lecho marino de la Tierra por la que se escapa energía geotérmica.
P: ¿Qué ocurre cuando el agua de mar entra en un respiradero hidrotermal?
R: El agua de mar entra en un respiradero hidrotermal, se calienta mucho y asciende.
P: ¿Qué son las fumarolas negras?
R: Los respiraderos más calientes transportan muchas sustancias químicas negras y se denominan fumadores negros.
P: ¿Qué son las fumarolas blancas?
R: Los científicos han encontrado menos fumarolas blancas que negras.
P: ¿Qué otros rasgos geotérmicos se encuentran en tierra?
R: Si los rasgos geotérmicos se encuentran en tierra, suelen ser fuentes termales, géiseres o fumarolas.
P: ¿Qué organismos viven cerca de los respiraderos hidrotermales?
R: Muchas arqueas y bacterias viven cerca de los respiraderos hidrotermales, que dan sustento a gusanos tubícolas gigantes, almejas y camarones, y a muchos otros eucariotas.
P: ¿Qué creen los científicos sobre las primeras formas de vida conocidas?
R: Los científicos creen que las primeras formas de vida conocidas vivieron cerca de los respiraderos hidrotermales.
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