El continent i el contingut

L’empremta de la història

Ens ha tocat viure en una època en què el planeta Terra mostra una diversitat d’ambients marins considerable. Si haguéssim de dissenyar un planeta experimental on fos representada la màxima variabilitat de tipus diferents d’oceans no ens caldria més que copiar el nostre planeta. Tenim dos pols, sempre freds, i en l’un tenim un oceà (l’Àrtic) mentre que en l’altre hi ha un continent (l’Antàrtida). Tenim dos oceans que van d’un cercle polar a l’altre: l’Atlàntic i el Pacífic. L’Atlàntic s’estén en la màxima amplitud meridiana. El Pacífic no solament té la màxima extensió possible en sentit meridià, sinó que també és extensíssim (15 000 quilòmetres) en el sentit dels paral·lels. Després tenim un oceà que circumda en sentit zonal tot el planeta (l’Antàrtic) i un altre que va dels tròpics al cercle polar (l’Índic). La distribució actual dels oceans ocupa totes les latituds.

Aquests oceans principals inclouen tot un conjunt de mars menors amb unes condicions particulars que les fan molt interessants i que incrementen la gran variabilitat d’ambients marítims i costaners disponibles al planeta. Podríem esmentar-ne en totes les latituds i en tots els oceans. En aquests racons d’oceà, la proximitat del continent i la proporció de costa en relació a l’extensió de la mar, com també la reducció del grau d’intercanvi d’aigua amb la resta de l’oceà, els fan amplificar certes característiques locals. Les que reben més aigua dolça dels rius de la que s’evapora resulten salobroses (mar del Nord, mar Negra), i al contrari, les que tenen una evaporació superior a l’entrada d’aigua dolça per la pluja i pels rius esdevenen més salades (mar Mediterrània, mar Roja).

No sempre els oceans han estat repartits de la mateixa manera. Hi ha hagut èpoques durant les quals un oceà donava la volta al planeta en la zona equatorial, i si parlem de l’edat dels oceans mundials, podríem recordar, per exemple, que l’Atlàntic Nord es va començar a obrir fa aproximadament uns 165 milions d’anys, i afegir que la Mediterrània és una mar “relicta”, en procés de tancament, resta de l’antiga mar de Tetis.

Estructuralment, per la naturalesa de les plaques litosfèriques i dels materials sòlids que les configuren, la Terra és construïda a dos nivells: el continental i l’oceànic. La quantitat d’aigua és tal que cobreix les conques delimitades per plaques oceàniques i ha permès cobrir el fons amb antics sediments marins superposats. Aquests sediments han estat —i són— relativament més importants a les perifèries de les mars poc profundes, i avui dia són part dels continents en una considerable proporció. Les plaques d’escorça continental són més lleugeres, més alterades per l’acció de l’atmosfera i de la vida. La seva superfície és rentada i erosionada contínuament, i l’acció de la vida, recolzada en una intensa activitat química, s’afegeix a la de l’aire i de l’aigua en el seu afaiçonament.

La litosfera i la hidrosfera

Les plaques s’han estat movent —i es mouen— de manera ininterrompuda. En els seus límits, han experimentat acrecions de materials, subduccions i altres modificacions. La naturalesa rígida de les plaques ha estat favorable a l’acumulació de tensions que han donat origen a moviments posteriors més sobtats en diferents moments de la història del planeta. Al seu nivell ja es reconeix allò que és tan característic en els canvis i en l’evolució de la biosfera: l’alternança entre canvis autoorganitzatius a ritme relativament lent i esdeveniments més sobtats i que, des del nostre punt de vista, semblen menys anticipables.

La dinàmica de les plaques és garantia que els canvis mai no s’aturen. Continua la sortida de materials en la dorsal o sutura mèdio-atlàntica —estructura que surt o aflora damunt del nivell de la mar a Islàndia— i a la resta de dorsals dels oceans on s’origina escorça oceànica. És allà on es fa palesa la contribució continuada a la mar i als continents de més materials d’origen profund, metalls i gasos (CO2). La configuració actual en la distribució de terres i mars és un aspecte momentani d’un procés continu, que va a un ritme de prop de 10-12 vegades la velocitat dels canvis en els estils de circulació de les masses d’aigua oceàniques.

Els oceans del passat

Alineacions magnètiques, indicadors climàtics en les restes fòssils —incloent-hi indicadors de fons anòxics— i interpretacions estratigràfiques permeten reconstruir la posició de fragments continentals en el passat i, alhora, deduir que la configuració dels oceans era molt diferent de la present. En un passat molt antic els blocs continentals estigueren més apropats que ara, de manera que hi havia un oceà molt extens i generalitzat, al qual s’ha donat el nom de Pantalassa. Com que no estava subdividit en conques, podia allotjar una circulació que potencialment incloïa circuits força extensos i, en tot cas, de caràcter més generalitzat que els actuals. Això podria haver significat el manteniment de més energia potencial en la circulació marina i, a més, un règim de marees molt diferent de l’existent en l’actualitat.

Com a exemple, podem esmentar l’intent de reconstrucció de com haurien pogut ser durant el Silurià (Wenlockià, fa uns 430 milions d’anys) les masses continentals, aleshores unides en un continent austral (Gondwana), amb alguns segments que s’estenien fins a l’equador i encara una mica més al nord (part del que ara és Sibèria). El marge nord de l’extens continent ocupava —en l’hemisferi austral— el nivell de la zona de vents de ponent, favorables a crear una immensa regió d’aflorament d’uns 28 000 km de llargada i d’indubtable fertilitat (moviments ascensionals de 20 o més centímetres per dia, 1 centímetre per hora, realment notables en comparació amb valors actuals), testimonis del qual es troben actualment en els materials rics de querosens, origen del petroli, formats precisament en les posicions postulables.

Més tard, ara fa entre 200 i 80 milions d’anys, persistí encara una mar relativament càlida, rica en coralls, propera a l’equador i força estesa latitudinalment. És la mar que ha estat anomenada de Tetis, a la qual es fa referència sovint per explicar distribucions biogeogràfiques tant en la mateixa mar actual com al llarg de les seves costes (per exemple, animals que poblen el carst costaner, des de Cuba fins a les illes de la Mediterrània i del SE d’Àsia).

L’obertura de l’oceà Atlàntic, a partir del Cretaci, tingué importants conseqüències evolutives, per tal com comportà un canvi dràstic en les condicions ambientals planetàries en modificar la configuració dels continents i les direccions i la importància dels corrents marins. La figura mostra els trets fonamentals de la circulació marina mundial durant el Cretaci (deduïda de la configuració dels continents i de la influència de la força de Coriolis). Cal notar l’extensió i la disposició de la mar de Tetis (en violeta) que, abans de l’obertura de l’Atlàntic, circumdava tota la Terra en una latitud tropical i subtropical, al sud d’Euràsia i Amèrica del Nord.

Jordi Corbera, a partir de dades de Frakes, 1979

L’inici de l’obertura de l’Atlàntic tingué lloc en el que era una mena de fons de sac entre masses continentals apropades, on es donaven condicions d’estancament i forta anòxia. Indubtablement hi hagué una considerable acumulació local de CO2 en l’aigua de fons, a la qual pogueren contribuir les emanacions de la dorsal atlàntica que s’estava constituint. Aquesta podria haver estat la causa de la mobilització de carbonat de calci que sembla que hi hagué durant el Cretaci en àrees marines poc profundes, en les quals vivien molts coralls i mol·luscs, tots ells practicants d’una simbiosi generalitzada amb protoctists fotosintetitzadors, i que va acabar precipitant en ingents masses fossilíferes. Aquests i altres fets són indici de règims hidrogràfics molt diferents del present. La biosfera marina ha canviat, doncs, en gran manera en el curs del temps; però deixa reconèixer mecanismes persistents i uns agents semblants als presents en la generació dels canvis al llarg dels temps passats.

L’aigua de la mar

No es tenen indicis ben fiables dels canvis quantitatius i qualitatius experimentats en el passat per la composició de l’aigua de mar. Avui dia el volum de tota l’aigua marina s’ha avaluat aproximadament en 1 369 milions de km3. Dividint aquesta xifra per la superfície dels oceans, estimada, al seu torn, en uns 361 milions de km2, hom obté una fondària mitjana de la capa oceànica de 3 792 m. Aquell volum ha pogut variar i segurament ha variat en el transcurs del temps i, recentment, ho ha fet també depenent de la quantitat d’aigua retinguda en forma sòlida, en bona part per sobre del nivell de la mar, principalment a l’Antàrtida, a Grenlàndia i a diverses contrades nòrdiques. La fusió de tota aquesta aigua sòlida podria fer augmentar el nivell present dels oceans en uns 77 m: és una de les amenaces de l’anomenat efecte hivernacle, portat al límit. S’ha especulat sobre les variacions que ha sofert la quantitat d’aigua en el curs dels temps geològics, però sense proves suficients. El més senzill és considerar el seu volum com a estable, almenys en un període de temps prou llarg per encabir tota la història que s’ha de contar en aquestes pàgines.

La mar, producte de la terra

L’aigua de mar es troba actualment en equilibri amb l’atmosfera actual. En temps passats hagué d’estar en equilibri semblant amb l’atmosfera d’aleshores, la qual tenia una composició diferent (més CO2 i menys O2). Això havia de representar una solubilitat diferent per a alguns materials (ferro, calci i magnesi, per exemple) com també, manifestament, condicions de vida diferents de les presents.

L’aigua de mar és una solució química molt complexa en la qual són presents pràcticament tots els elements de la taula periòdica. Se suposa que l’aigua dels oceans no prové de la condensació d’una primitiva atmosfera gasosa, la qual, si mai ha existit, segurament es perdé fa molts milions d’anys, sinó que representa una extrusió de la part sòlida de la Terra. La mar, doncs, tindria el caràcter d’un extracte de la part soluble o solubilitzada de l’escorça sòlida del planeta. El reciclatge a través de la pluja i del rentatge incessant de la superfície dels continents ha pogut introduir canvis. Tanmateix no es pot oblidar que aquestes modificacions han estat facilitades per l’existència de la vida continental, que ha ajudat a alterar o ha accelerat els canvis químics de determinats materials de l’escorça sòlida, principalment en generar i mantenir un gradient d’oxidació-reducció relativament fort. Els més solubles dels materials resultants, com és natural, han anat a parar a la mar.

D’altra banda, l’isolament de conques sotmeses a evaporació intensa, com les que es coneixen de diferents nivells del Permià i del Triàsic o, més a prop de nosaltres, la quasi total dessecació de la conca mediterrània durant el Messinià, fa només 5 milions d’anys, retiraren dels oceans moltes sals solubles, que anaren a parar als sediments i que després quedaren recobertes d’altres materials. Així, per exemple, la minva de la salinitat oceànica global a què portà la separació de material en la Mediterrània (les halites del fons de la Mediterrània, en l’actualitat cobertes i pràcticament segellades per una capa relativament lleugera de sediments recents) s’ha estimat en un 2‰. Minerals solubles o plàstics de jaciments salins han pogut canviar de lloc i molts d’ells actualment són explotables.

Els elements de proporcionalitat constant

La composició de l’aigua marina és relativament uniforme pel que fa als elements anomenats de proporcionalitat constant —menys influïts per les activitats dels organismes o pels eventuals canvis de composició de l’atmosfera— cosa que ja es traslluí en anàlisis fetes a la primera meitat del segle XIX, i que fou confirmada per les anàlisis, molt meticuloses, fetes per C.R. Dittmar, de mostres d’aigua d’arreu del món obtingudes en el curs de la famosa expedició del Challenger (1872-76).

Aquesta propietat és només aproximada, però aquesta aproximació és suficient amb relació al problema d’avaluar ràpidament la densitat de l’aigua de mar, en funció d’aquella fracció dels materials dissolts que, durant molt de temps, quasi s’han identificat o, si més no, s’han relacionat amb l’anomenada salinitat (S), que és el tant per mil, en pes, de material sòlid dissolt en aigua de mar. Durant molt temps s’ha calculat a partir d’un dosatge de la quantitat de clorurs (de fet, més aviat dels halògens en general), el que s’anomenava la clorinitat (Cl), usant la fórmula S = 0,03 + 1,805 Cl. Ara es prefereix calcular-la per mesura de la conductivitat elèctrica, que es pot obtenir in situ i per cable. Però, com a homenatge als oceanògrafs clàssics, cal reconèixer que l’anàlisi química de milers de mostres que ells feren permeté construir una imatge de la distribució de les masses d’aigua i de la circulació marina que encara és ben vàlida i prou de fiar actualment.

A l’interès per conèixer exactament la concentració de sals en l’aigua de mar s’ajuntava el que hi havia per la determinació simultània de la temperatura per tal de deduir-ne la densitat, que depèn de la temperatura i la salinitat. Avui dia, la determinació de la salinitat per conductivitat a través de cable es combina amb la determinació simultània de la temperatura i de la pressió hidrostàtica aproximada (≈ fondària) en aparells d’ús generalitzat, coneguts amb la sigla CTD, que correspon als mots anglesos “Conductivity”, “Temperature” i “Depth” (profunditat). La densitat (r) ajustada a la temperatura a què estava l’aigua, i sovint abreujada i expressada com σ t, essent σ t = 1 000 (σ - 1), ha tingut molta importància.

Les aigües marines i la vida

L’estudi de les “masses d’aigua”, caracteritzades per combinacions definides de temperatura i salinitat, permet una dissecció funcional dels oceans. Els llocs de discontinuïtat relativa, de cisallament i també de barreja, són els més importants per a la producció biològica, que es concentra allà on hi ha transicions o discontinuïtats relatives, la major part de les quals tenen el caràcter de fronts. La relativa discontinuïtat es manté pel moviment relatiu i per la renovació continuada en el fregament de les masses d’aigua en contacte. També és freqüent, i potser encara més significativa des del punt de vista biològic, l’ascensió simple d’una massa d’aigua que porta els seus nutrients a la llum.

Les estructures hidrogràfiques

En cada oceà o mar continu es reconeix una multiplicitat d’estructures hidrogràfiques, com ara corrents, grans remolins tancats, afloraments d’aigua profunda, fronts marins, etc., i moltes d’aquestes estructures que es poden caracteritzar es repeteixen, en les mateixes i en altres combinacions, en una mar i una altra. Els sistemes molt grans tenen una gran inèrcia i una gran persistència i fan de suport a ecosistemes que es mantenen igual durant molt de temps o de manera indefinida, dintre dels quals es reconeix generalment tota una jerarquia d’estructures menors, bé incloses, bé en forma de vòrtexs o de remolins que s’han desprès en la perifèria, talment com un riu que fa meandres, o a la manera de les boles d’un rodament. Prop de les costes, la proximitat del relleu del fons canalitza o deforma els fluxos. Però el possible detall mai no s’acompanya d’una gran constància, i les diferències entre localitats i entre anys són grans, de manera que mai no es poden caracteritzar ecosistemes tan diversos i ben localitzats com els que s’observen i es descriuen sobre els continents.

La imatge relativament estàtica i cartografiable, amb les distribucions dels grans descriptors marins, masses d’aigua i corrents, pot servir de mapa de fons o de pauta on dibuixar la distribució de molts aspectes de la biosfera. Però resulta tan poc eficaç per a fer entendre la dinàmica vital com un mapa estàtic de la vegetació terrestre. L’activitat del plàncton va lligada a la incidència d’episodis de canvi o a pertorbacions repetides: cops de vent, petits processos de barreja vertical, desviacions de corrents i generació de noves interferències entre ells, etc. Així es genera una dinàmica planctònica que, en cada cas, pot deixar uns vestigis que es van integrant al damunt d’una imatge de fons, que sembla més persistent o que permet calcular valors mitjans, però que indubtablement mai no és estàtica.

Si es compara amb la superfície dels continents, l’estabilitat de l’entorn pelàgic es veu molt baixa: els organismes del fitoplàncton viuen des d’unes hores o un parell de dies a una setmana, rarament més. Entretant, el volum d’aigua on habiten ha pogut variar sensiblement de lloc i de fondària, barrejar-se amb altres volums circumdants i canviar moltes condicions externes. Les característiques de la vida planctònica han dificultat la segregació de les poblacions i potser n’han ralentit l’evolució. Les condicions actuals semblen pesar més que la història i l’evolució passades, en condicionar la dispersió geogràfica de les diverses formes de vida i de llurs associacions. És evident que la ponderació de les analogies i de les diferències entre el plàncton i el bosc fa pensar, i ens porta a una visió més generalitzable i profunda de la biosfera.

Els grans oceans i les àrees d’aflorament més grans mostren, d’un any a l’altre, diferències considerables en la posició dels centres de màxima producció o en la de les estructures hidrogràfiques comparables entre elles. En les àrees ben productives dels oceans, encara que sovint de manera irregular, s’excedeixen repetidament els valors més grans de producció que es detecten en mars més petites o en regions marines més confinades pels continents. També sembla que als grans oceans, i es comprèn que sigui així, varia més d’un any a un altre la posició geogràfica d’estructures hidrogràfiques, tals com fronts o remolins, que es podrien considerar com homòlogues, que no pas a les mars més petites.

Les aigües descendents i les aigües aflorants

L’organització funcional dels oceans és tal que, sobre una extensió que supera les tres quartes parts del total, l’aigua és lentament descendent, i els nutrients essencials que conté —recordem que són principalment els elements fòsfor i nitrogen—, davallen encara més de pressa i ho fan sobretot en el cos dels organismes, dels seus cadàvers i dels seus excrements. Les extensions on l’aigua i els materials dissolts van cap amunt són menors (i progressivament menors com més intens és el seu moviment cap a la superfície). Això condiciona una distribució força regular de la productivitat primària marina, en el sentit que, si distribuïm les àrees en diverses classes de límits arbitraris, atenent a la seva producció biològica creixent, trobem que les extensions marines que s’han d’incloure en les successives classes van decreixent de manera aproximadament logarítmica. És a dir, grans extensions són relativament ermes i espais progressivament més limitats es caracteritzen per valors més i més elevats de producció primària. Aquest tipus de distribució, en la seva regularitat —aproximada— no es retroba mai en la superfície dels continents. La producció primària neta total dels oceans s’ha estimat en uns 35 milers de milions de tones mètriques de carboni per any.

Els grans corrents marins, com el corrent del Golf, talment com els rius, poden formar meandres en el seu curs. Aquests, al cap d’un temps, se separen del curs principal i es transformen en un remolí tal com mostra la seqüència de la part superior del dibuix. Els dos tipus d’aigües (la procedent del corrent del Golf per fora i la procedent de les aigües del talús continental de la costa oriental del SE dels Estats Units o de la mar dels Sargassos per dins) es posa de relleu en la distribució de les espècies del fitoplàncton. Així, en les seccions es pot veure que Distephanus [= Dictyocha] speculum es troba amb preferència a les aigües del corrent del Golf, més càlides, del cercle exterior del remolí, mentre que a l’altre extrem trobem Distephanus pulcra, que es concentra a les aigües més fredes centrals.

Jordi Corbera, a partir de fonts diverses elaborades per l’autor

És clar que les estructures hidrogràfiques, amb molta inèrcia, que permeten regions on l’aflorament és intens, només poden encabir-se en grans extensions oceàniques. Els sistemes als quals pertanyen, respectivament, el corrent del Golf o l’aflorament del Perú, senzillament no cabrien a la Mediterrània. Consideracions d’aquest tipus no són certament aplicables a la superfície dels continents, ja que hi ha illes amb vegetació terrestre de la més alta productivitat.

La mitjana mundial de la producció primària de plàncton marí s’estima entre 80 i 100 g de carboni per metre quadrat i any. Tenint en compte com es fan les mesures, aquesta mitjana global es deu quedar a mig camí entre la producció neta i la producció bruta. La producció total o bruta pot ser entre un 10 i un 20% més elevada que l’estima de la neta. Àrees d’aflorament a l’E dels grans oceans o en les regions dels corrents marginals orientals donen més de 500 g de carboni per metre quadrat i any. Sistemes productius associats als corrents de l’W de les conques oceàniques, incloent-hi sistemes d’aflorament monsònics, en costes atlàntiques d’Amèrica, Japó, Somàlia, etc., almenys 150 g de carboni per metre quadrat i any. El NW de la Mediterrània es podria apropar a aquest valor, que és excedit en alguns punts de la Bàltica, del Carib i d’altres mars secundàries. En mars poc profundes, com la mar del Nord, el Georges Bank, al NE dels Estats Units, o els bancs de Terranova, els 200 g són superats i, potser encara més àmpliament, en la regió entre les convergències australs, de la qual és difícil encara donar una bona estima de la producció anual. En altres mars de latituds relativament altes, però amb període curt de llum suficient i sense sistemes particulars de fertilització intensa, es donen xifres entre 60 i 80 g de carboni per metre quadrat i any.

Els àmbits marins

Grans divisions de l’àmbit marí, en termes de zonació vertical i horitzontal.

Jordi Corbera, a partir de fonts diverses

La major part de l’aigua dels oceans es troba en plena foscor, ja que la llum del sol penetra amb intensitat suficient com a màxim uns 100 m en aigües molt netes. Aquesta fina capa superficial il·luminada és essencial per a la vida en la mar, no sols perquè és on hi ha l’activitat fotosintètica de les plantes, sinó perquè els intercanvis amb l’atmosfera que dirigeixen la circulació marina es produeixen sempre per dalt.

Anant de la costa cap al centre de l’oceà, es distingeixen un seguit de regions de característiques funcionals diferents. La massa d’aigua és l’anomenat medi pelàgic, que se’n diu nerític en la regió més propera a la costa, sobre la plataforma continental, i oceànic en la regió més allunyada de la costa, sobre les més grans batimetries. El sistema ecològic directament lligat al fons és l’anomenat sistema bentònic, i les seves característiques depenen en gran mesura de la fondària, ja que aquesta està relacionada amb els principals factors que determinen el seu funcionament. Com a més importants podem esmentar l’entrada d’energia externa (llum, turbulència) i l’entrada de materials (produïts per la sedimentació dels organismes que viuen i moren sobre la columna d’aigua superior, o produïts en el continent i arrossegats cap a la mar). Els sistemes més propers a la costa i de menys fondària són més dinàmics, ja que estan sotmesos a unes entrades de matèria i energia més importants.

Sobre el litoral es presenten canvis ambientals molt importants en un espai molt reduït. La llum, els elements nutrients i l’agitació de l’aigua o la seva renovació varien entre els seus valors extrems en pocs metres. La marea, amb el seu vaivé, marca límits clars en la distribució de les comunitats d’organismes.

Si bé la pràctica totalitat de la producció primària de la mar és prop de la superfície, és a dir, en presència de llum, també hi ha productors primaris a milers de metres de fondària, en les fonts hidrotermals que proliferen en les zones de formació d’escorça oceànica, en unes aigües fredes i obscures on la pressió és d’uns centenars d’atmosferes. A manca de llum, la font d’energia que s’utilitza és la geoquímica, la dels sulfurs que sorgeixen amb les aigües rescalfades per llur interacció amb les bosses magmàtiques de les zones d’activitat geològica de les dorsals submarines. En aquestes regions es desenvolupen com una mena d’oasis de vida que no depenen de la llum del sol. Els primers sistemes ecològics d’aquesta mena que es van descriure van rebre noms tan suggerents com “Jardí de l’Edèn”, per la seva riquesa en formes animals precioses i de grandària considerable.