Biología marina

La biología marina es la ciencia rama de la biología que estudia la vida marina, lo cual incluye el estudio de la flora, la fauna, la funga y el microbioma propios del mar, así como de las comunidades marinas que estos conforman. Se ocupa principalmente de la descripción, clasificación biológica e investigación científica de las especies que constituyen los ecosistemas marinos y de los medios oceánicos en los que habitan con ayuda de disciplinas auxiliares como la geología marina, siendo también sus principales objetivos la conservación ambiental del mar y el mantenimiento integral de todos los organismos que ahí habitan, así como la adecuada gestión de los recursos naturales de sus hábitats mediante una previa planificación para la conservación y la implementación de las medidas necesarias para erradicar o al menos reducir problemas devastadores como la contaminación marina o la sobrepesca.
La biología marina incluye el estudio de organismos que van desde el microscópico plancton, hasta enormes cetáceos como las ballenas, entre las cuales se encuentran los seres vivos más grandes del planeta. Sin embargo, es de destacarse que los océanos cubren aproximadamente el 71 % de la corteza terrestre, ante lo cual también es importante tener en consideración que la mayor parte de ellos, especialmente en sus puntos más profundos e inaccesibles, permanecen totalmente inexplorados debido a las altas presiones y a la poca o nula luz solar que llega a esas zonas. Es por estas razones que, según el Census of Marine Life, el cual es uno de los estudios más precisos que se han llevado a cabo en cuanto al recuento total de la riqueza de especies marinas, se estima que hasta ahora solo se ha investigado un 9 % de la vida en los océanos, por lo que aún se desconocerían la mayor parte de esta correspondiente a alrededor de un 91 % de las especies que habitan el mar, pues todavía ni siquiera han sido descubiertas.​
Para algunos, más que una rama de la biología en sí misma, se trata de un sistema de aplicación multidisciplinaria en la que intervienen otras ciencias tales como la geología, la geografía, la química, la física y la propia biología, indispensables para el estudio global y correlacionado de los fenómenos que caracterizan el ambiente marino. Asimismo, está estrechamente relacionada con la oceanografía, la cual se subdivide en tres ramas principales: oceanografía física, oceanografía química y oceanografía biológica.
La importancia de las aportaciones de la biología marina al estudio de la historia de la vida en general radica en el conocimiento que se tiene de que la vida muy probablemente se originó en un ambiente acuático, pues el agua es una sustancia indispensable para el desarrollo de la vida, además del descubrimiento de que durante el período del devónico tardío hace aproximadamente 400 millones de años los organismos marinos que habitaban el entonces hostil ambiente oceánico fueron gradualmente desarrollando cambios adaptativos en su sistema respiratorio y en sus extremidades motoras que les permitirían respirar y moverse en el ambiente terrestre, lo que resultó en el fenómeno conocido como salida de las aguas. Esto a su vez conduciría posteriormente a una diversificación sin precedentes de una gran parte de las especies, con lo que se ha concluido que los organismos de tierra firme de hoy en día tuvieron su origen en el agua, es decir, que los seres vivos terrestres de la actualidad son descendientes de organismos acuáticos, teniendo como antepasado común a los primeros organismos marinos que conquistaron la superficie terrestre.​
En cuanto a la historia de la biología, el estudio de la biología marina se remonta a la biología de Aristóteles, cuyas observaciones de la vida en el mar alrededor de la isla de Lesbos sentaron las bases de muchos descubrimientos futuros.​ En el siglo XIII, Samuel Gottlieb Gmelin publicó Historia Fucorum, la primera obra dedicada a las algas marinas y el primer libro de biología marina que utilizó la nueva nomenclatura binomial de Linneo.​​ El naturalista británico Edward Forbes es considerado generalmente como el fundador de la biología marina moderna.​ El ritmo de los estudios oceanográficos y de biología marina se aceleró rápidamente en el transcurso del siglo XIX.
Las observaciones realizadas en los inicios de la biología marina fueron impulsadas por la Era de los Descubrimientos y las exploraciones posteriores. Durante esta época, se adquirió una gran cantidad de conocimientos sobre la vida existente en los océanos del mundo. Muchos viajes contribuyeron significativamente a este acervo de conocimientos. Entre los más significativos están los viajes del HMS Beagle, en los que Charles Darwin elaboró sus teorías de la evolución biológica y la formación de los arrecifes de coral.​ Otro viaje de exploración importante fue la expedición Challenger, en la que se descubrió una inesperada diversidad de especies entre la flora y fauna marinas, lo que estimuló las teorías de la ecología de poblaciones que trataban de explicar cómo podía mantenerse tal variedad de vida en un entorno que se creía tan hostil.​ Esta época fue importante para la historia de la biología marina, pero los naturalistas seguían limitados en sus estudios porque carecían de la tecnología que les permitiera examinar adecuadamente las especies que vivían en las profundidades de los océanos.
La creación de los laboratorios marinos fue importante porque permitió a los biólogos marinos realizar investigaciones y procesar sus especímenes procedentes de las expediciones. El laboratorio marino más antiguo del mundo, la estación biológica de Roscoff, se creó en Francia en 1872. En Estados Unidos, la Institución de Oceanografía Scripps data de 1903, mientras que la destacada Institución Oceanográfica de Woods Hole se fundó en 1930.​ El desarrollo de tecnologías como la navegación por sonar, los equipos de buceo, los sumergibles acuáticos y los vehículos submarinos no tripulados permitió a los biólogos marinos descubrir y explorar la vida que antes se creía inexistente en las profundidades del entorno subacuático.​
Su estudio es importante para entender factores como la distribución de las especies marinas y la migración de peces.
Generalmente los organismos marinos se agrupan según su función, tamaño, y hábito de vida.
La fauna marina está compuesta por animales u organismos planctónicos no clorofílicos, y son conocidos desde el punto de vista de la productividad terrestre como heterótrofos. Comprenden una multitud de formas, tamaños y colores. La fauna marina está representada por varios grupos, desde formas unicelulares entre las que se encuentran los protozoos como dinoflagelados, foramíniferos y radiolados, hasta animales vertebrados como los peces e invertebrados tales como las medusas, los corales, las esponjas, los crustáceos, las estrellas de mar, los moluscos, etc. La fauna marina es muy importante ya que desempeña un papel crucial en la transferencia de la energía sintetizada por el fitoplancton a los animales superiores de la cadena trófica como los peces, por ejemplo atunes y sardinas.
Además, la fauna marina puede utilizarse como bioindicador de la calidad del agua ya que los organismos que la conforman responden rápidamente a los cambios en el medio ambiente, como los que se producen cuando hay emisión de contaminantes químicos y se vierten aguas residuales. En definitiva, cuando un entorno se contamina con hidrocarburos o desechos de materia orgánica, algunas especies pierden un gran número de individuos, lo que reduce sus poblaciones. En cambio, otras especies son más resistentes, en cuyo caso sus poblaciones aumentan. Así, la fauna marina puede considerarse un excelente bioindicador del estado ambiental de un determinado ecosistema. Sin embargo, cabe señalar que cada especie responde de manera diferente a los cambios en el medio ambiente por lo que es necesario identificar qué especies son los mejores indicadores para un determinado parámetro.
La fauna marina va desde los organismos que habitan zonas cerca de la superficie hasta la poco conocida fauna abisal de las profundidades del mar. En todos estos hábitats uno de los grupos más amplios son los invertebrados marinos ya que presentan formas y comportamientos muy diferentes al haber sido los primeros animales en evolucionar. Pueden encontrarse en los entornos más diversos y pueden ser parásitos de otros animales. Los principales filos de invertebrados son: poríferos, celentéreos, platelmintos, nemátodos, anélidos, artrópodos, moluscos y equinodermos. Todos estos filos cuentan con representantes en el mar.
Dentro de los invertebrados marinos están aquellos bentónicos que se encuentran habitando diferentes tipos de sustratos en los hábitats oceánicos. Estos pueden estar compuestos por fragmentos de plantas, sedimentos diversos, macrófitos, algas filamentosas, entre otros. Los organismos bentónicos se han utilizado como bioindicadores en la evaluación de los impactos ambientales causados por el mal uso de los recursos naturales en el medio ambiente. Los animales, las plantas y los microorganismos, así como sus complejas interacciones con el medio ambiente, responden de forma diferente a los cambios del paisaje, proporcionando información que no solo indica la presencia de contaminantes, sino también de su impacto en la calidad de los ecosistemas.
También se hallan los invertebrados nectónicos caracterizados por poseer una simetría pentarradial y un esqueleto calcáreo que protege gran parte de su cuerpo. Aparte de algunos huesecillos esqueléticos aislados de estrellas de mar muy pequeños y difíciles de encontrar, los fósiles de equinodermos más frecuentes corresponden a caparazones de erizos de mar, de los que es más habitual encontrar solo fragmentos dispersos. Se conocen varias especies del Mioceno, incluyendo algunas formas que vivían permanentemente enterradas en los sedimentos, así como otras, a veces de grandes dimensiones, que vivían en el lecho marino.
Los microorganismos marinos son de gran importancia debido a que la mayoría de estos realizan la descomposición de la materia orgánica y la producción primaria en los ecosistemas marinos. Debido a su gran abundancia, los organismos fitoplanctonicos (clorofílicos) tales como diatomeas son los responsables de la mayor producción, por medio de la fotosíntesis, de oxígeno al año en todo el planeta; siendo mayor que la producción de todos los bosques, junglas y selvas del planeta juntos. La mayor parte de los microbios marinos son bacterias y microalgas, aunque también existe una diversa variedad de microhongos.
Muchas de las bacterias marinas están dispersas por todos los océanos soportando condiciones extremas, por lo que a la gran mayoría de estas se las conoce como extremófilas. Se ha llegado a estimar que alrededor de un 70 % a 90 % de la biomasa del océano está conformada por microorganismos, desempeñando una función crucial en el ciclo biogeoquímico de varios elementos, así como en el ciclo de nutrientes en el mar. Además, se sabe que al año los microorganismo de los océanos producen un aproximado de 27 000 millones de toneladas de oxígeno, lo que representa alrededor de la mitad del oxígeno de la atmósfera terrestre.
Una de las líneas de investigación más activas en biología marina hoy en día es el estudio de los ciclos de vida de diversas especies marinas, el mapeo de las zonas en las que pasan su vida, cómo afectan los fenómenos del océano a los organismos y los efectos de otros innumerables factores oceánicos en su desarrollo y distribución. Solo recientemente ha sido posible llevar a cabo algunos de estos trabajos con la ayuda de tecnologías como el GPS, los registradores de datos y la fotografía subacuática. Asimismo, los avances en los dispositivos de rastreo submarino están arrojando algo de luz sobre lo poco que se sabe acerca de las desconocidas formas de vida que habitan en las grandes profundidades del mar.
Por otro lado, se tiene conocimiento de que la mayoría de los organismos marinos se reproducen en lugares específicos, en dichos lugares los organismos ovíparos como las tortugas marinas ponen huevos, pero solo en determinadas temporadas, luego pasan su etapa juvenil en un sitio y posteriormente maduran en otros lugares. No obstante, durante mucho tiempo los biólogos marinos no han tenido idea de dónde se encuentran muchas especies durante ciertos periodos de su ciclo vital. De hecho, muchas de las zonas por las que transitan algunas especies migratorias son todavía bastante desconocidas ya que los instrumentos de rastreo no funcionan para muchas de esas especies y las inclemencias adversas del océano no son favorables para el uso de algunas tecnologías. Pero en muchos casos, estos factores limitantes se están superando con la ayuda de tecnología de punta integrada en vehículos como el submarino y el ROV Sumergible.