Semblanza personal.
Soy oceanógrafo y educador. Mis estudios han abordado múltiples
aspectos de la circulación oceánica, desde la franja costera hasta la
escala global y su efecto sobre los procesos biogeoquímicos y el cambio
climático, lo que me ha llevado a considerar a la Tierra como un sistema
vivo optimizado y a los océanos como su sistema circulatorio. Mi
trayectoria profesional ha sido muy variada: he trabajado en la
industria, fui y sigo siendo profesor universitario, y actualmente soy
profesor de investigación en el Instituto de Ciencias del Mar de
Barcelona (CSIC). He publicado unos 90 artículos en revistas de impacto y
otros 25 artículos de diversa índole, editado cuatro libros, y dirigido
14 tesis doctorales y 19 tesis de maestría.

El sistema circulatorio del planeta Tierra:
Todos los seres vivos, a partir de un tamaño del orden de 1 mm, tienen
sistemas circulatorios con una estructura especial y patrones temporales
que optimizan la distribución de fluidos (que contienen energía
interna, oxígeno, nutrientes, dióxido de carbono, desechos metabólicos y
otras propiedades) hacia y desde todas sus partes. En los animales, la
estructura espacial consiste en un propulsor de fluido (el corazón) y un
sistema de conductos ramificados hacia todos los músculos del sistema y
de regreso al corazón (los sistemas circulatorio y linfático); en
particular, el sistema circulatorio de los mamíferos está constituido
por un circuito rápido (el pulmonar) y otro más lento (el sistémico). El
patrón temporal es pulsátil, respondiendo al latido del corazón:
intenso y asimétrico en los conductos de mayor tamaño, que parten del
corazón, y progresivamente más débil y simétrico en los conductos
menores y más alejados. El gasto cardíaco (tasa cardíaca multiplicada
por el volumen de latido) se adecúa a los requerimientos metabólicos del
sistema, proporcionando el oxígeno necesario para transformar la
materia orgánica en energía. Los aumentos en el gasto energético se
sostienen mediante energía (ATP) almacenada localmente, y procesos
anaeróbicos que generan energía rápidamente, mientras que los descensos
permiten recuperar esas reservas energéticas (e.g. Randall et al.,
2002).

La Tierra no es una excepción: posee un sistema de
corrientes que, si bien ocurre mediante conductos abiertos, comparte
muchas de las características de los sistemas circulatorios de los seres
vivos más complejos (Pelegrí, 2008). Al igual que en los mamíferos, el
océano posee un circuito rápido y otro lento. El circuito rápido
corresponde a la circulación termoclina, impulsada por los vientos, que
conecta las aguas frías (altas latitudes) y cálidas (bajas latitudes)
del océano superior; el circuito más lento es la recirculación
meridional (también llamada cinta transportadora global), que conecta
las aguas superficiales de las altas latitudes con las aguas más
profundas (pobres y ricas en nutrientes inorgánicos). Estos circuitos,
por tanto, suministran nutrientes inorgánicos a las aguas superficiales y
distribuyen energía entre bajas y altas latitudes, que son los dos
procesos capaces de sostener la actividad metabólica del planeta
(entendida como la captación y transformación de la energía solar en
energía química mediante la fotosíntesis, con el consiguiente
intercambio de gases entre el océano y la atmósfera).

La
localización de los conductos oceánicos está condicionada por la
presencia de los continentes, la rotación de la Tierra y la
estratificación oceánica (cambios en densidad tanto en la dirección
vertical como latitudinal). Estos condicionantes, junto con la
preferencia que tiene el agua a desplazarse a lo largo de superficies de
densidad constante, crea cauces oceánicos que aunque abiertos, están
bien definidos y presentan estructuras espaciales ramificadas, con
corrientes intensas en los márgenes occidentales (de frontera oeste) y
regiones tropicales (chorros zonales) que se fraccionan progresivamente
en el interior del océano, pasando por las estructuras mesoescalares y
submesoscalares, y terminando en inestabilidades de diverso tipo (que
solemos llamar procesos difusivos). Se trata de un patrón que maximiza
los flujos de energía (por el contraste térmico entre el agua
superficial y profunda) y de nutrientes inorgánicos (durante su tránsito
subsuperficial existen procesos de remineralización que convierten a la
materia orgánica, producida en la zona fótica, en nutrientes
inorgánicos).

El corazón oceánico pulsa a altas y bajas latitudes
con periodicidad anual, con periodos relativamente cortos de bombeo y
largos de reflujo, en lo que representa el inicio y fin de las
circulaciones termoclina y profunda. A altas latitudes esto tiene lugar
durante el respectivo invierno polar, mediante la formación de aguas más
densas; en las regiones tropicales ello ocurre debido al movimiento
latitudinal del ecuador térmico, que lleva asociado un cambio en los
patrones de vientos superficiales. El equivalente del gasto cardíaco es
el transporte de las aguas que recirculan por los océanos superior y
profundo, con notable variabilidad no en la tasa (que es anual, fijada
astronómicamente) sino en la cantidad de aguas formadas y en las
propiedades (nutrientes y carbono inorgánicos, materia orgánica, energía
interna) que transportan, lo que se refleja en variaciones del clima de
la Tierra. El mayor de los cambios tiene lugar entre periodos glaciales
e interglaciales, que pueden interpretarse como estadios de reposo y
ejercicio del sistema terrestre, respectivamente. Al llegar a un periodo
interglacial la tasa de formación de aguas profundas (volumen de
latido) aumenta progresivamente, de modo que al océano superior llegan
más nutrientes inorgánicos y se sostiene una mayor producción primaria.
Este aumento, sin embargo, no puede sostener un cambio repentino en
gasto metabólico: para conseguirlo, al inicio del interglacial la mayor
fuente de nutrientes inorgánicos proviene de la remineralización de
materia orgánica disuelta, lo que sería el equivalente a la energía
local en reserva de los seres vivos. Durante la época glacial la
producción primaria disminuye notablemente pero se mantiene superior a
la respiración, de modo que la materia orgánica disuelta aumenta,
preparando las reservas locales para el próximo periodo interglacial
(Pelegrí et al., 2013).