Llevando el agua de mar al extremo

Durante décadas, nuestro equipo de Cuidado Animal ha estado aprendiendo sobre las necesidades de los animales de mar profundo.

Hemos trabajado con nuestros colaboradores asociados en investigación en MBARI (Monterey Bay Aquarium Research Institute) para estudiar y recolectar habitantes del cañón submarino de Monterey. De regreso en el Acuario, nuestro departamento de Ciencias Aplicadas del Agua ha estado creando un sofisticado sistema de soporte vital.

Después de años de perfeccionamiento y pruebas, el resultado es En lo Profundo: Explorando Nuestro Océano Desconocido, una innovadora exhibición que muestra extraordinarios animales de mar profundo. Algunos están en exhibición por primera vez en cualquier lugar.

No están bajo presión

La primera pregunta que la mayoría de las personas tiene sobre nuestra nueva exhibición es cómo imitamos el ambiente de alta presión del mar profundo. "La respuesta corta y sencilla es que no lo hacemos", dice Paul Clarkson, el director de operaciones de cuidado animal del Acuario.

"Los hábitats de las profundidades marinas están bajo lo que llamaríamos una presión aplastante para el alma, y los animales están adaptados para vivir en esas presiones. Sin embargo, muchos de ellos se adaptan perfectamente a las presiones de la superficie", dice. Los animales que elegimos para exhibir son aquellos que se ajustan bien a la menor presión de las aguas superficiales.

Presurizar las exhibiciones nunca fue una opción.

"La tecnología para presurizar grandes volúmenes de agua de mar aún no es práctica", explica Paul. En su lugar, los animales de las profundidades marinas que prosperan en ambientes de alta presión se mostrarán a través de video en alta definición y experiencias multimedia como un espectáculo de luces de bioluminiscencia de las profundidades marinas.

Una exhibición en constante evolución

Las especies exhibidas en En lo Profundo rotarán y cambiarán con el tiempo. “Puede que veas una medusa el primer día—y vuelvas a ver tres especies diferentes en otra visita,” dice Paul. “Si nos visitas el próximo mes, sin duda será una experiencia diferente a cuando regreses en unos meses o unos años.”

Rotar especies a través de la exhibición plantea otro desafío significativo para los ingenieros del Acuario. ¿Cómo se diseña y desarrolla un sistema de soporte vital para una colección desconocida de animales?

Nuestra solución es la flexibilidad: podemos ajustar las condiciones en las exhibiciones para acomodar las necesidades de especies individuales. Por ejemplo, nueve de nuestras exhibiciones nos permiten ajustar el oxígeno, el pH y la temperatura de manera independiente. Esto significa que podemos rotar múltiples especies a través de las exhibiciones con el tiempo, reemplazándolas por otras, todo utilizando la misma infraestructura.

¿Cómo sabemos qué necesitan los animales?

El agua de mar que abastece la exhibición En lo Profundo proviene de las tuberías de entrada del océano que suministran la mayoría de nuestras otras exhibiciones.

Luego, la ajustamos para satisfacer las necesidades de las especies de aguas profundas. El agua de mar de las profundidades es más fría y muchas áreas del fondo tienen niveles de oxígeno mucho más bajos. La química del agua de mar en las profundidades a menudo es diferente de la de la superficie también.

Para entender las necesidades particulares de cada animal que exhibimos, trabajamos estrechamente con nuestros colegas de MBARI y otros científicos que estudian el mar profundo.

Los investigadores envían rutinariamente instrumentos al mar profundo para analizar las condiciones allí. Durante los viajes de recolección, estos instrumentos miden la temperatura, el pH y la concentración de oxígeno en el momento en que se recolecta el animal. Usamos esta información para informar las condiciones que recreamos para ellos en la exhibición.

Este trabajo refleja una estrecha colaboración entre la ciencia y la ingeniería: los científicos documentan las condiciones ideales que los animales de aguas profundas necesitan para prosperar, y los ingenieros construyen sistemas que replican esas condiciones en nuestras exhibiciones.

Recreando la zona de mínimo oxígeno

Muchos de los animales que exhibimos viven en ambientes con bajo nivel de oxígeno, incluyendo la zona de mínimo oxígeno, una región con muy poco oxígeno que se encuentra a profundidades de 200 a 1,000 metros (650 a 3,000 pies) de profundidad.

Para En lo Profundo, “pudimos recrear esencialmente la zona de mínimo oxígeno,” dice Paul. La mayoría de nuestros animales se mantienen en agua con tasas de saturación de oxígeno entre cinco y 30 por ciento. En contraste, el agua superficial en un día soleado podría tener niveles de oxígeno de 80 a 105 por ciento de saturación.

Nuestros animales más sensibles—incluyendo el ángel de mar, el ctenóforo vientre rojo, y la medusa linterna de papel roja—viven en agua de mar con tan solo un tres por ciento de saturación de oxígeno!

Innovando una nueva técnica

Se requiere un cuidado extraordinario para mantener los niveles de oxígeno tan bajos, de modo que podamos exhibir delicados animales de aguas profundas. Ahí es donde entran en juego la ciencia del agua y la ingeniería.

“En el pasado, burbujeábamos nitrógeno en el agua para expulsar el oxígeno,” recuerda Kyle Harrigan, ingeniero de sistemas de agua. “Esto funciona para algunos animales, pero no para los animales gelatinosos porque el proceso crea microburbujas.” Estas microburbujas pueden quedar atrapadas en la campana de una medusa o interferir con la forma en que el animal flota. De hecho, la mayoría de los animales que exhibimos se desenvuelven mejor sin microburbujas. “Es un serio desafío para la calidad del agua,” dice Karen Tuttle, nuestra gerente del laboratorio de ciencia del agua.

Para evitar la producción de microburbujas, “tuvimos que poner todo patas arriba,” dice ella.

Brian Maurer, nuestro gerente de sistemas de soporte vital, lideró los esfuerzos del equipo para experimentar y crear un nuevo diseño. “Me encanta que podamos idear nuevas formas de hacer las cosas. Podemos probar cosas—y si fallamos, podemos intentar algo diferente,” dice.

Su solución es una innovación única, nunca antes utilizada. “Sacamos el oxígeno en lugar de empujarlo hacia afuera,” explica Kyle. El proceso automatizado utiliza membranas de transferencia de gas agrupadas como un manojo de pajillas. Este sistema nos permite ajustar constantemente los niveles de oxígeno: “podemos tomar oxígeno, luego eliminarlo, tomarlo, luego eliminarlo.”

Manteniéndolo fresco

Las aguas del mar profundo son gélidas. Para los animales en En lo Profundo, mantenemos temperaturas entre 40 y 50 grados Fahrenheit. Y ajustamos las temperaturas según las necesidades de las diferentes especies.

Las temperaturas más frías que tenemos son alrededor de 40 grados para animales como corales de mar profundo, medusas linterna de papel y ctenóforos. Otros animales se sienten cómodos en temperaturas más cálidas. La medusa aguijón malva, por ejemplo, flota en agua mantenida alrededor de 65 grados Fahrenheit.

Para cada exhibición, monitoreamos cuidadosamente la temperatura las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Kyle explica que “las válvulas se abren o cierran automáticamente para mantener la temperatura agradable y estable en cualquier objetivo que elijamos.”

Obteniendo el pH justo

El agua de mar profundo tiene un pH más bajo (es más ácida) que el agua de la superficie.

Nuestro equipo de ciencias del agua se asegura de obtener el pH justo para cada animal de mar profundo en exhibición.

Por ejemplo, en la naturaleza, la medusa luminiscente migra hacia las aguas superficiales para alimentarse por la noche y regresa a las profundidades durante el día, por lo que se siente cómoda en un ambiente de pH más alto similar al de la superficie. En contraste, el tunicado depredador pasa toda su vida en el ambiente más ácido del fondo marino del Cañón de Monterey; requiere agua con un pH más bajo en su exhibición.

Para mantener los niveles de pH estables, nuestro equipo inyecta dióxido de carbono en el agua. Este reacciona con el agua de mar para formar ácido carbónico, lo que aumenta la acidez del agua (o disminuye su pH). Esto ayuda a garantizar que nuestros animales vivan en agua perfectamente calibrada a sus necesidades.

Prestando atención a los pequeños detalles

Conocer la composición química exacta del agua, hasta los elementos individuales, es otra parte importante para mantener a los animales saludables.

Por ejemplo, es importante para nuestro equipo conocer los niveles de calcio en el agua de mar donde exhibimos nuestros corales de mar profundo. Así como el calcio ayuda a los humanos a mantener la salud ósea, los corales utilizan el calcio para construir sus esqueletos. "Nos aseguramos de que los niveles se mantengan lo suficientemente altos para que los corales puedan tomar calcio del agua y convertirlo en esqueleto", dice Kasie Regnier, nuestra directora de ciencias aplicadas del agua.

Por otro lado, hay algunos elementos que queremos mantener fuera del agua de exhibición, incluyendo el cobre. Cuando estamos realizando trabajos eléctricos en una exhibición, "verificamos antes de poner a los animales para asegurarnos de que el agua sea el entorno perfecto y óptimo para ellos", dice Kasie.

Midiendo elementos traza

Utilizamos nuestro nuevo laboratorio de ciencias del agua para obtener la composición química exacta de nuestro agua de mar. Usamos una herramienta llamada Espectrómetro de Emisión Óptica de Plasma Acoplado Inductivamente, o ICP por sus siglas en inglés.

Esta máquina entró en servicio en febrero de 2022. Mide 25 elementos individuales vaporizándolos en un plasma de argón. "Puedes pensar en el plasma como un gas realmente, realmente caliente", dice Kasie. El plasma de argón separa los átomos cargados de cada elemento. Estos átomos, o iones, producen radiación electromagnética en longitudes de onda características de un elemento específico, diciéndonos exactamente qué hay en el agua.

El ICP ha transformado cómo se prueba el agua en el Acuario.

"Solía tomarnos semanas obtener los resultados de elementos traza de un laboratorio externo", dice Karen, quien gestiona el laboratorio. Cada vez que un nuevo animal necesitaba mudarse a una exhibición, el agua pasaba por este largo proceso de prueba. "Ahora podemos tener un panel completo de elementos en tan solo ocho minutos".

Ha acelerado la capacidad del equipo para reaccionar y satisfacer las necesidades de nuestros animales.

Soporte vital las 24 horas

Monitoreamos las exhibiciones de En lo Profundo las 24 horas para detectar cualquier cambio inesperado en las condiciones del agua.

Equipos de personas monitorean los niveles de oxígeno, temperatura, pH y nutrientes del agua—un asombroso total de 3,000 puntos de datos continuos.

En el lugar y de guardia 24/7, nuestros ingenieros de control y operadores de soporte vital reciben una alerta automatizada cada vez que los números parecen estar fuera de lo normal. “He venido a solucionar desde filtros de aire húmedos hasta bombas de vacío rotas,” dice Kyle, y no es el único miembro del equipo que responde a las condiciones cambiantes. Hubo algunas llamadas nocturnas durante la fase de investigación y desarrollo de En lo Profundo cuando “estábamos aprendiendo las sutilezas de estos sistemas de bajo oxígeno.”

Cuando hay un problema, “o hay una solución sencilla, un rompecabezas divertido para resolver, o algo está claramente y de inmediato mal,” dice Kyle.

Una vez que han dejado atrás un problema, los equipos de ciencias del agua y soporte vital, ingenieros de control, fontaneros y electricistas colaboran para desarrollar una solución a largo plazo.

El comienzo de un nuevo capítulo

Abrir En lo Profundo fue un momento emocionante para nuestro equipo de ciencias del agua.

Brian recuerda la sensación la primera vez que encendimos todos los sistemas de soporte vital. “Giramos la llave en todos los sistemas de la exhibición, los pusimos en marcha — y finalmente supimos que todo iba a funcionar,” dice. Habíamos probado y refinado los sistemas de soporte vital a menor escala durante más de cinco años. Ese día marcó la culminación de años de trabajo. “Me gusta llamarlo ‘el día del choque de manos’,” dice Brian.

Ahora que En lo Profundo está abierto, “honestamente es un poco surrealista,” dice Kasie. “Hemos pasado tanto tiempo trabajando solo en los detalles finos y pequeños parámetros. Es divertido poder ver el panorama completo ahora.”

Ella y su equipo están tomándose el tiempo para reflexionar sobre los resultados de su arduo trabajo: una exhibición única de la vida del mayor espacio vital de nuestro planeta.

“Con la música sonando, la iluminación ajustada, y nuestras exhibiciones completamente habitadas—se siente cuántas personas se unieron con sus diversos talentos para hacer esto posible,” dice Karen.

Kyle lo expresa de otra manera: “Realmente no hay nada más como esto allá afuera.”