HIDROGRAFÍA

FORMACIÓN DEL AGUA

 

 

Cuando la Tierra se fue formando, hace unos 4.600 millones de años, las altas temperaturas hacían que toda el agua estuviera en forma de vapor. Al enfriarse por debajo del punto de ebullición del agua, gigantescas precipitaciones llenaron de agua las partes más bajas de la superficie formando los océanos. Se calcula que unas decenas o cientos de millones de años después de su formación ya existirían los océanos.

 

Distribución del agua en la Tierra

Casi la totalidad del agua se encuentra en los mares y océanos en forma de agua salada. De las aguas dulces la mayor parte está en forma de hielo y en aguas subterráneas. El agua situada sobre los continentes y la que está en la atmósfera son las cantidades proporcionalmente menores, aunque su importancia biológica es grande. 

Distribución del agua
Agua líquida oceánica	1322 x 106 km3
Agua sólida oceánica	26 x 106 km3
Epicontinentales1	225.000 km3
En la atmósfera	12 000 km3
Aguas subterráneas2	2-8 x 106 km3

 

 

1) En las aguas epicontinentales se incluyen el mar Caspio, el Aral y el mar Muerto, además de lagos, ríos, etc.

2) Se da una de las muchas estimaciones que se suelen hacer para estas aguas, porque calcular su cantidad es muy difícil.

Ciclo del agua

El agua permanece en constante movimiento. El vapor de agua de la atmósfera se condensa y cae sobre continentes y océanos en forma de lluvia o nieve. El agua que cae en los continentes va descendiendo de las montañas en ríos, o se infiltra en el terreno acumulándose en forma de aguas subterráneas. Gran parte de las aguas continentales acaban en los océanos, o son evaporadas o transpiradas por las plantas volviendo de nuevo de nuevo a la atmósfera. También de los mares y océanos está evaporándose agua constantemente. La energía del sol mantiene este ciclo en funcionamiento continuo.

 

Al año se evaporan 500.000 km³ de agua, lo que da un valor medio de 980 l/m² o milímetros. Es decir, es como si una capa de 980 mm (casi un metro) de agua que recubriera toda la Tierra se evaporara durante el año. Como en la atmósfera permanecen constantemente sólo 12.000 km³, quiere decir que la misma cantidad de 500.000 km³ que se ha evaporado vuelve a caer en forma de precipitaciones en el mismo periodo. Aunque la media, tanto de la evaporación como de la precipitación sea de 980 mm, la distribución es irregular, especialmente en los continentes. En los desiertos llueve menos de 200 mm y en algunas zonas de montaña llueve 6.000 mm o más.

 

El tiempo medio que una molécula de agua permanece en los distintos tramos del ciclo es:

 

en la atmósfera	9-10 días
en los ríos	12-20 días
en lagos	1-100 años
en acuíferos subterráneos	300 años
en océanos	3.000 años

 

Como es lógico estos tiempos medios de permanencia van a tener una gran influencia en la persistencia de la contaminación en los ecosistemas acuáticos. Si se contamina un río, al cabo de pocos días o semanas puede quedar limpio, por el propio arrastre de los contaminantes hacia el mar, en donde se diluirán en grandes cantidades de agua. Pero si se contamina un acuífero subterráneo el problema persistirá durante decenas o cientos de años.

Características o propiedades físicas del agua

Las características del agua hacen que sea un líquido idóneo para la vida. La elevada polaridad de la molécula de agua tiene especial interés porque de ella se derivan otras importantes propiedades.

a) Polaridad

Las moléculas de agua son polares. Por esta polaridad el agua es un buen disolvente de sales y otras sustancias polares pero un mal disolvente de gases y otras sustancias apolares como las grasas y aceites.

Polaridad de las moléculas del agua

Una molécula está polarizada cuando situada en un campo eléctrico se orienta con un lado hacia el polo positivo y con otro hacia el negativo. Sucede esto porque aunque la molécula en conjunto no tiene carga, en cambio la distribución de cargas dentro de la molécula no es homogénea y una zona tiene un incremento de carga positiva mientras otra zona lo tiene de carga negativa.

En el caso de la molécula de agua sucede así porque el átomo de oxígeno se une con dos de hidrógeno por enlaces polarizados que forman entre sí un ángulo de aproximadamente 105º. Como el átomo de oxígeno es más electronegativo que los de hidrógeno, en el lado del oxígeno se sitúa la zona negativa y en el lado de los hidrógenos la positiva, con su centro de acción en el punto medio entre los dos hidrógenos.

Se llama enlace de puente de Hidrógeno al que une a una molécula de agua con las que están a su alrededor. Este enlace entre moléculas de agua vecinas se produce por la atracción entre la zona positiva de una molécula y la negativa de la vecina. Su influencia es tan notoria que si no fuera por esta atracción el agua sería una sustancia gaseosa a la temperatura ordinaria ya que su tamaño es muy pequeño. Como son gases, por ejemplo, otras moléculas de tres o cuatro átomos como el CO₂, el NH₃, el H₂S, el CH₄, similares al agua en tamaño.

b) Calores específicos, de vaporización y de fusión.

Las cantidades de calor necesarias para evaporar, fundir o calentar el agua son más elevadas que en otras sustancias de tamaño parecido al estar las moléculas unidas por fuerzas eléctricas entre las zonas positivas de unas y las negativas de otras.

Esto hace que el agua sea un buen almacenador de calor y así ayuda a regular la temperatura del planeta y de los organismos vivos.

c) Cohesividad. 

Otra repercusión importante de la polaridad es que las moléculas, al estar atraídas entre sí, se mantienen como enlazadas unas con otras, lo que tiene gran interés en fenómenos como el ascenso de la savia en los vegetales o el movimiento del agua en el suelo. Esta cohesividad de las moléculas de agua entre sí explica también la tensión superficial que hace que la superficie del agua presente una cierta resistencia a ser traspasada.

d) Densidad y estratificación

La densidad del agua es de 1kg/l, pero varía ligeramente con la temperatura y las sustancias que lleve disueltas, lo que tiene una considerable importancia ecológica.

La densidad aumenta al disminuir la temperatura hasta llegar a los 4º C en los que la densidad es máxima. A partir de aquí disminuye la densidad y el hielo flota en el agua. Esto hace que cuando un lago o el mar se congelan, la capa de hielo flote en la superficie y aísle al resto de la masa de agua impidiendo que se hiele. Los seres vivos pueden seguir viviendo en el agua líquida por debajo del hielo.

Las capas de agua de distintas densidades se colocan en estratos que funcionan como partes independientes. Al no haber intercambio entre ellas, algunos nutrientes, como el oxígeno o los fosfatos, se pueden ir agotando en algunas capas mientras son abundantes en otras.

Solubilidad. 

a) Salinidad.- Los iones que dan la salinidad al agua tienen dos orígenes. Los arrastrados por el agua que llega desde los continentes y los que traen los magmas que surgen en las dorsales oceánicas. 

En un litro de agua del mar típico suele haber unos 35 g de sales, de los cuales las dos terceras partes, aproximadamente, son cloruro de sodio. Hay lugares en los que la salinidad es distinta (por ejemplo es proporcionalmente alta en el Mediterráneo y baja en el Báltico), pero siempre se mantiene una proporción similar entre los iones, aunque las cantidades absolutas sean diferentes.

En algunos mares interiores la salinidad llega a ser muy alta, como es el caso del Mar Muerto con 226 g de sal por litro.

En las aguas dulces continentales encontramos cantidades mucho menores de iones. El componente principal es el bicarbonato cálcico (unos decigramos por litro), cuya mayor o menor presencia indica el grado de dureza de las aguas.

b) Presión osmótica.- La membrana celular es semipermeable, lo que quiere decir que permite el paso de moléculas pequeñas, pero no el de moléculas grandes o iones. Esto hace que en los seres vivos haya que tener muy en cuenta los procesos de ósmosis que provocan, por ejemplo, que una célula desnuda que se encuentra en un líquido de menor concentración que la intracelular va llenándose cada vez más de agua hasta que explota. Los distintos organismos, según vivan en aguas dulces o saladas, o en zonas de salinidad variable, han tenido que desarrollar eficaces mecanismos para la solución de estos problemas osmóticos. La salinidad es, de hecho, una importante barrera que condiciona la distribución ecológica de los organismos acuáticos.

c) Gases disueltos.- El oxígeno disuelto en el agua supone una importante limitación para los organismos que viven en este medio. Mientras en un litro de aire hay 209 ml de oxígeno, en el agua, de media, la cantidad que se llega a disolver es 25 veces menor.

Otro problema es que la difusión del oxígeno en el agua es muy lenta. La turbulencia de las aguas, al agitarlas y mezclarlas, acelera el proceso de difusión miles de veces y es por eso fundamental para la vida.

La temperatura influye en la solubilidad. Mientras que los sólidos se disuelven mejor a temperaturas más elevadas, en los gases sucede lo contrario. Las aguas frías disuelven mejor el oxígeno y otros gases que las aguas cálidas porque mayor temperatura significa mayor agitación en las moléculas lo que facilita que el gas salga del líquido.

La solubilidad del gas en agua disminuye mucho con la disminución de presión. En un lago situado a 5.500 m de altura, por ejemplo, con una presión atmosférica, por tanto, de 0,5 atmósferas el oxígeno que se puede disolver es mucho menos que si estuviera a nivel del mar. 

Solubilidad de gases (ml/l) a 1 atmósfera
	agua dulce			agua del mar
	0° C	12° C	24° C	0° C	12° C	24° C
Nitrógeno	23	18	15	14	11	9
Oxígeno	47	35	27	38	28	22
CO2	1715	1118	782	1438	947	677

Ríos

Los ríos nacen en manantiales en los que surgen a la superficie aguas subterráneas o en lugares en los que se funden los glaciares. A partir de su nacimiento siguen la pendiente del terreno hasta llegar al mar.

Un río con sus afluentes drena una zona que se conoce como cuenca hidrográfica. La separación entre cuencas es la divisoria de aguas.

Desde su nacimiento en una zona montañosa y alta hasta su desembocadura en el mar el río suele ir disminuyendo su pendiente. El perfil longitudinal muestra muy bien el transcurrir del río hasta que llega al mar. Normalmente la pendiente es fuerte en el primer tramo del río, cuando viaja por las montañas (tramo alto), y se hace muy pequeña, casi horizontal, cuando se acerca a la desembocadura (tramo bajo). La desembocadura marca el nivel de base del río.

 El río sufre variaciones en su caudal. En las estaciones lluviosas aumenta y en las secas disminuye, aunque algunos ríos presentan el caudal máximo en la época del deshielo. Las crecidas pueden ser graduales o muy bruscas, como la de un afluente del Elba que en 1927 creció cuatro metros en dos minutos.

Lagos

Los lagos se forman cuando el agua recogida en una zona no sale directamente al mar sino que pasa o acaba en una depresión. En muchos casos del lago sale un río que va al mar, pero en otros no hay desaguuml;e, sino que las aguas se evaporan a la atmósfera directamente desde el lago.

Aguas subterráneas

Parte del agua que cae resbala sobre el terreno hasta llegar a ríos y lagos (agua de escorrentía), pero otra parte se infiltra, bien directamente cuando llueve, o desde los ríos y lagos. Desde el suelo parte del agua sale por evapotranspiración, o por manantiales o alimenta ríos y lagos a través de su lecho.

Las rocas y suelos que dejan pasar el agua se llaman permeables en contraposición a las impermeables. El agua que penetra por los poros de una roca permeable acaba llegando a una zona impermeable que la detiene. Así la parte permeable se va llenando de agua (zona de saturación). La zona por encima de esta en la que el agua va descendiendo pero en los poros todavía hay aire se llama zona de aireación y el contacto entre las dos, nivel freático. El nivel freático sale por encima de la superficie cuando tras fuertes lluvias el suelo se encharca.

Las rocas porosas y permeables que almacenan y trasmiten el agua se llaman acuíferos. Veremos que son una fuente importante de agua para uso humano.

Los principales tipos de acuífero son:

Acuíferos detríticos.- Están formados por masas de rocas fragmentadas, como las arenas o las gravas, que almacenan el agua en los espacios intersticiales.

 Acuíferos cársticos.- Algunas rocas son disueltas por el agua y forman unas estructuras geológicas típicas llamadas Karst capaces de almacenar grandes cantidades de agua.

Las calizas son las rocas que más habitualmente forman Karsts, pero también las dolomías, los yesos y las sales pueden formarlos.

Glaciaciones

Las glaciaciones han sido lo más característico de los últimos dos millones de años de la historia de la Tierra. Su influencia es tan grande que marcan el inicio de un periodo geológico distinto que llamamos Cuaternario. A lo largo de este periodo se han sucedido épocas más frías, en las que los hielos se han apoderado de grandes extensiones en el norte y el sur del planeta, y épocas más templadas en las que las aguas heladas se han retirado hacia las cercanías de los polos o las altas montañas. Estas oscilaciones climáticas han tenido una gran influencia en la distribución de los seres vivos.

Glaciares

Los glaciares son grandes masas de hielo que se forman cuando la nieve que cae va acumulándose de un año a otro, sin que le dé tiempo para fundirse. Por la presión la nieve va perdiendo el aire y acaba formándose primero hielo lechoso y luego hielo azul, tan transparente como el cristal.

 Para que existan glaciares en una zona se requieren dos condiciones: 

1. que tenga promedios de temperatura tan bajos como para permitir que la nieve se acumule de un año a otro. Esto sucede en las zonas ecuatoriales a partir de los 5.000 m de altitud y en la Antártica al nivel del mar.

2. que tenga precipitación suficiente. Así, por ejemplo, hay lugares del norte de Siberia muy fríos pero en los que llueve tan poco que la capa de nieve rara vez supera el metro de altura.

En las regiones polares los glaciares cubren grandes extensiones y se les llama casquetes glaciares o inlandsis. En el resto del mundo sólo encontramos glaciares de montaña que en total ocupan una extensión treinta veces menor que la ocupada por los inlandsis.

Zonas periglaciares

Se llama zonas periglaciares a las grandes extensiones que rodean a los casquetes glaciares o que se sitúan inmediatamente por debajo de las zonas de nieves perpetuas de las montañas. 

Su suelo no está cubierto por el hielo permanentemente, pero está helado la mayor parte del año. Este suelo se llama permafrost y está permanentemente helado a partir de una pequeña profundidad. Cuando en la primavera se deshiela la capa más superficial se forman grandes charcos en los que se reproducen los mosquitos.

Glaciaciones e interglaciaciones

Durante la historia de la Tierra ha habido hasta siete, y quizás más, episodios de amplias glaciaciones, en las Eras Precámbrica y Paleozoica. El periodo glaciar en el que nos encontramos ocupa el Periodo Cuaternario, como hemos dicho, empezó hace unos dos millones de años y todavía continúa. 

Dentro en un tiempo glaciar las temperaturas van subiendo y bajando cada varias decenas de miles de años. En la actualidad, desde hace unos 12.000 años, estamos en un periodo interglacial cálido (dentro de la glaciación del Cuaternario), en el que las mediciones en los inlandsis y los glaciares de montaña indican que continuamente van disminuyendo de tamaño desde hace 12.000 años. El anterior periodo cálido similar al actual sucedió hace algo más de 100.000 años. 

La diferencia de la temperatura media entre un periodo cálido y otro frío es de sólo unos 4 a 7ordm;C, pero su efecto es que los glaciares avanzan hacia el ecuador o retroceden miles de kilómetros. Estos cambios en la masa de hielos afectan al nivel del mar que puede subir o bajar varias decenas de metros y a los caudales de los ríos, distribución de las lluvias y al clima en general. Por supuesto también afecta de forma importantísima a la fauna y la flora.

Tabla: Algunos lugares conectados por tierra cuando el nivel del mar era más bajo hace unos miles de años
 

Lugar	Tierras unidas
Canal de la Mancha	Francia y Gran Bretaña
Canal de Irlanda	Gran Bretaña e Irlanda
Varios estrechos del Mediterráneo	Europa y Africa
Estrecho de Bering	Siberia y Alaska
Golfo de Tartaria	Siberia y Japón
Sundra	Malasia, Sumatra, Java y Borneo
Varios lugares	Australia, Tasmania, Nueva Guinea

 

Desde su formación hace casi 4.000 millones de años los océanos contienen la mayor parte del agua líquida de nuestro planeta. Entender su funcionamiento es muy importante para comprender el clima y para explicar la diversidad de vida que hay en nuestro planeta

Océanos y mares

Llamamos océanos a las grandes masas de agua que separan los continentes. Son cinco. El más extenso es el Pacífico, que con sus 180 millones de km² supera en extensión al conjunto de los continentes. Los otros cuatro son el Atlántico, el índico, el Antártico o Austral y el ártico.

Dentro de los océanos se llama mares a algunas zonas cercanas a las costas, situados casi siempre sobre la plataforma continental, por tanto con profundidades pequeñas, que por razones históricas o culturales tienen nombre propio. 

Relieve del fondo oceánico

La profundidad media de los océanos es de unos cuatro o cinco kilómetros que comparados con los miles de km que abarcan nos hacen ver que son delgadas capas de agua sobre la superficie del planeta. Pero la profundidad es muy variable dependiendo de la zona: 

Plataforma continental.- Es la continuación de los continentes por debajo de las aguas, con profundidades que van desde 0 metros en la línea de costa hasta unos 200 m. Ocupa alrededor del 10 por ciento del área oceánica. Es una zona de gran explotación de recursos petrolíferos, pesqueros, etc.

Talud.- Es la zona de pendiente acentuada que lleva desde el límite de la plataforma hasta los fondos oceánicos. Aparecen hendidos, de vez en cuando, por cañones submarinos tallados por sedimentos que resbalan en grandes corrientes de turbidez que caen desde la plataforma al fondo oceánico.

Fondo oceánico. Con una profundidad de entre 2.000 y 6.000 metros ocupa alrededor del 80 por ciento del área oceánica. 

Cadenas dorsales oceánicas.- Son levantamientos alargados del fondo oceánico que corren a lo largo de más de 60.000 km. En ellas abunda la actividad volcánica y sísmica porque corresponden a las zonas de formación de las placas litosféricas en las que se está expandiendo el fondo oceánico.

Cadenas de fosas abisales- Son zonas estrechas y alargadas en las que el fondo oceánico desciende hasta más de 10 000 m de profundidad en algunos puntos. Son especialmente frecuentes en los bordes del Océano Pacífico. Con gran actividad volcánica y sísmica porque corresponden a las zonas en donde las placas subducen hacia el manto.

 

Temperatura

En los océanos hay una capa superficial de agua templada (12ordm; a 30ordm;C), que llega hasta una profundidad variable según las zonas, de entre unas decenas y 400 o 500 metros. Por debajo de esta capa el agua está fría con temperaturas de entre 5ordm; y -1ordm;C. Se llama termoclina al límite entre las dos capas. El Mediterráneo supone una excepción a esta distribución de temperaturas porque sus aguas profundas se encuentran a unos 13ordm;C. La causa hay que buscarla en que está casi aislado al comunicar con el Atlántico sólo por el estrecho de Gibraltar y por esto se acaba calentando todo la masa de agua.

El agua está más cálida en las zonas ecuatoriales y tropicales y más fría cerca de los polos y, en las zonas templadas. Y, también, más cálida en verano y más fría en invierno.

Corrientes marinas

Las aguas de la superficie del océano son movidas por los vientos dominantes y se forman unas gigantescas corrientes superficiales en forma de remolinos. 

El giro de la Tierra hacia el Este influye también en las corrientes marinas, porque tiende a acumular el agua contra las costas situadas al oeste de los océanos, como cuando movemos un recipiente con agua en una dirección y el agua sufre un cierto retraso en el movimiento y se levanta contra la pared de atrás del recipiente. Así se explica, según algunas teorías, que las corrientes más intensas como las del Golfo en el Atlántico y la de Kuroshio en el Pacífico se localicen en esas zonas. 

Este mismo efecto del giro de la Tierra explicaría las zonas de afloramiento que hay en las costas este del Pacífico y del Atlántico en las que sale agua fría del fondo hacia la superficie. Este fenómeno es muy importante desde el punto de vista económico, porque el agua ascendente arrastra nutrientes a la superficie y en estas zonas prolifera la pesca. Las pesquerías de Perú, del norte de Chile, Gran Sol (sur de Irlanda) o las del Africa atlántica se forman de esta manera.

 

En los océanos hay también, corrientes profundas o termohalinas en la masa de agua situada por debajo de la termoclina. En estas el agua se desplaza por las diferencias de densidad. Las aguas más frías o con más salinidad son más densas y tienden a hundirse, mientras que las aguas algo más cálidas o menos salinas tienden a ascender. De esta forma se generan corrientes verticales unidas por desplazamientos horizontales para reemplazar el agua movida. En algunas zonas las corrientes profundas coinciden con las superficiales, mientras en otras van en contracorriente.

Las corrientes oceánicas trasladan grandes cantidades de calor de las zonas ecuatoriales a las polares. Unidas a las corrientes atmosféricas son las responsables de que las diferencias térmicas en la Tierra no sean tan fuertes como las que se darían en un planeta sin atmósfera ni hidrosfera. Por esto su influencia en el clima es tan notable (ver Fenómeno del Niño)

Olas, mareas y corrientes costeras. Modelado de la costa.

Las olas son formadas por los vientos que barren la superficie de las aguas. Mueven al agua en cilindro, sin desplazarla hacia adelante, pero cuando llegan a la costa y el cilindro roza en la parte baja con el fondo inician una rodadura que acaba desequilibrando la masa de agua, produciéndose la rotura de la ola. Los movimientos sísmicos en el fondo marino producen, en ocasiones gigantescas olas llamadas tsunamis.

 

Tsunami : "Olas de puerto" en japonés 

Las mareas tienen una gran influencia en los organismos costeros que tienen que adaptarse a cambios muy bruscos en toda la zona intermareal: unas horas cubiertas por las aguas marinas y azotadas por las olas seguidas de otras horas sin agua o, incluso en contacto con aguas dulces, si llueve. Además, en algunas costas, por la forma que tienen, se forman fuertes corrientes de marea, cuando suben y bajan las aguas, que arrastran arena y sedimentos y remueven los fondos en los que viven los seres vivos.

En la cercanía del litoral se suelen producir corrientes costeras de deriva, muy variables según la forma de la costa y las profundidades del fondo, que tienen mucho interés en la formación de playas, estuarios y otros formas de modelado costero.

La energía liberada por las olas en el choque continuo con la costa, las mareas y las corrientes tienen una gran importancia porque erosionan y transportan los materiales costeros, hasta dejarlos sedimentados en las zonas más protegidas. En la formación de los distintos tipos de ecosistemas costeros: marismas, playas, rasas mareales, dunas, etc. también influyen de forma importante los ríos que desemboquen en el lugar y la naturaleza de las rocas que formen la costa.

El medio acuático proporciona a los organismos facilidades para la vida y también retos que deben solucionar. En el agua es más fácil mantener la forma del cuerpo y se dan unas condiciones de temperatura relativamente estables, pero supone dificultades osmóticos por las diferentes concentraciones salinas, iluminación débil o nula en cuanto se profundiza y problemas para respirar.

Respiración en los organismos acuáticos

Los seres vivos que respiran necesitan oxígeno. Algunos de los animales que viven en el agua salen a la atmósfera para respirar, pero muchos organismos pueden usar el oxígeno que está disuelto en el agua.

Consumo de oxígeno (ml O2/gr. peso seco/hora a 15°c)
Bacterias	110
Ciliados	0.5-10
Erizos, medusas, anélidos	0.005-0.02
Crustáceos	0.1-0.2
Peces pequeños	0.2-0.24
Peces grandes	0.05-0.1

 

La proporción de oxígeno en el agua depende mucho de la temperatura, de la agitación de las aguas y la presión atmosférica y de la actividad de los organismos fotosintéticos. El fitoplancton genera oxígeno y llega a sobresaturar las aguas en las que se encuentran.

Los organismos sin sistema respiratorio ni circulatorio usan la simple difusión para que el oxígeno pase del agua a sus células, pero la distancia máxima a la que este método es eficaz es del orden de 1 mm. Por esto las medusas, las esponjas o las planarias que usan la difusión para llevar oxígeno a sus células, tienen limitado su tamaño y la forma de su cuerpo.

Los organismos de vida más compleja han tenido que desarrollar adaptaciones diversas para respirar. La más comúin son las branquias y un sistema circulatorio con hemoglobina o sustancias similares, para transportar oxígeno con eficacia.

 Animales acuáticos que respiran aire atmosférico

Algunos animales, aunque viven en el agua, obtienen el oxígeno que necesitan directamente de la atmósfera.

Es el caso de muchos peces que respiran por la piel, como por ejemplo las anguilas; o por sus vejigas natatorias, como los peces pulmonados, o por el intestino.

También salen al aire para respirar los mamíferos que viven en el agua, como los cetáceos, que cada diez o veinte minutos deben subir a la superficie. La clásica imagen de las ballenas lanzando un chorro de agua corresponde a ese momento en el que salen a respirar, lo que las hace tan fáciles de localizar y cazar por los arponeros.

Muchos insectos han desarrollado gran variedad de curiosos mecanismos para respirar aire, como tubos conectados a las tráqueas que llegan hasta la superficie mientras ellos permanecen sumergidos, o sistemas de pelitos que facilitan la formación de burbujas de aire con las que se sumergen como si fueran las botellas de un escafandrista o sistemas para pinchar los tejidos de las plantas que contienen aire, etc.

Flotando.

Los gases no sólo tienen importancia para la respiración. 

Organismos muy diversos, desde algunas algas muy primitivas como las cianofíceas, hasta muchos peces usan los gases para regular su flotabilidad. Las vejigas natatorias son especialmente interesantes desde este punto de vista. Suelen ocupar un 3 a un 5 por ciento del volumen del pez y el animal se mantiene a una profundidad determinada llenándolas más o menos de gas. Así pueden llegar a ahorrar hasta un 5 o un 10 por ciento de energía. Un problema que tienen estas vejigas es que dan un fuerte eco en el sonar que algunos depredadores del medio marino, como los delfines, usan para localizar a sus presas, lo que facilita su caza.

Salinidad y ósmosis

El funcionamiento de algunas algas y protozoos que viven en el agua dulce ilustra muy bien los problemas osmóticos que los organismos deben vencer. Cuando se observa estos microorganismos al microscopio se ve que una vacuola que tienen en su interior va creciendo, llenándose de agua, hasta que llega un momento en el que se contrae y expulsa toda el agua, para empezar a llenarse de nuevo. Sucede que en el interior de sus células la concentración de solutos es mayor que en el agua dulce que les rodea y por tanto, por ósmosis, entra agua a su interior. Los organismos que están en un medio de más salinidad que su citoplasma tienen el problema contrario, es decir, pierden agua.

La mayor parte de los seres vivos han desarrollado sistemas de regulación que les permiten vivir en ambientes de salinidad variable. Esto es especialmente necesario en los que viven en estuarios de ríos, que según como esté la marea, pasan en muy pocas horas por aguas de salinidad muy distinta.

Presión

La presión en el fondo de los océanos llega a ser de cientos atmósferas, porque cada 10 metros de profundidad suponen una atmósfera más. Por eso se pensó que los seres vivos que viven a grandes profundidades serían muy especiales, pero luego se ha comprobado que no es así, porque el agua, que rellena totalmente los organismos, es muy poco compresible y los tejidos se deforman muy poco a causa de la presión. 

Las vejigas llenas de gas si que son problemáticas cuando varía la presión, porque. Por ejemplo, un litro de gas situado a dos atmósferas se convierte en dos litros cuando se pasa a una atmósfera. 

La presión también causa problemas al provocar la disolución en la sangre de gases como el nitrógeno. Es lo que les sucede a los escafandristas que respiran aire de sus botellas a presiones altas. El nitrógeno se disuelve en su sangre y cuando vuelven a la superficie vuelve a salir de la sangre, formando burbujas dentro de los vasos sanguíneos que pueden producir embolias a veces mortales. Para evitar esto se sigue un ritmo de ascenso lento que hace posible la llamada descompresión.

Movimiento de los organismos en el agua

Los organismos se mantienen suspendidos en el agua con relativa facilidad, dada su densidad. En algunos casos la suspensión es activa: a base de gastar energía nadando para no hundirse. En otros casos con ayuda de las vejigas natatorias o con la formación de burbujas, como en las puestas de algunos peces, o en muchos insectos de vida acuática.

Para nadar, aparte de la energía empleada en mover las aletas y el cuerpo, tiene una gran influencia la forma aerodinámica del animal. Los peces, con un gasto del 2 al 6 por ciento del total de su energía, alcanzan notables velocidades, como los atunes o los peces voladores que llegan a alcanzar hasta 50 o 60 km/h. Los delfines llegan a alcanzar velocidades de 20 a 36 km/h, gracias a su forma aerodinámica y a la estructura "hojosa" de su piel, que disminuye mucho las turbulencias.

Sonidos y comunicación

El sonido se trasmite por el agua a una velocidad tres veces mayor, aproximadamente, que por el aire. 

Los moluscos que viven enterrados en las arenas de la playa detectan a quien se acerca por los sonidos de baja frecuencia que producen las pisadas. 

Algunos peces producen sonidos por estridulación (frotando partes del cuerpo entre sí) o por fonación (soplando aire) con la vejiga natatoria. Los pescadores de Ghana saben donde está un pez (alacha) introduciendo un remo en el agua y poniéndole el oído para oír así los sonidos que produce.

Los delfines y otros cetáceos emiten sonidos y ultrasonidos que les permite localizar las presas que quieren cazar o comunicarse entre sí, de forma similar al sistema de sonar.

Transporte de los organismos.

Muchos organismos marinos viven sujetos al fondo, pero tienen fases de su vida móviles. Larvas, huevos o crías de muchos de ellos son transportadas por las aguas distancias de hasta 50 km antes de que se produzca su maduración y su fijación en el substrato. Las ostras, por ejemplo, sincronizan su ciclo de vida con los movimientos del agua para que cada etapa se produzca en el lugar adecuado. Así se aseguran la dispersión y la colonización de nuevos lugares.

Una vez que se quedan adheridos a las rocas o a los fondos marinos, las olas les azotan con fuerza, y los organismos como lapas, mejillones, algas, erizos, etc. que viven en las zonas intermareales, han tenido que desarrollar potentes sistemas de sujeción y protección o formas redondeadas para dejarse arrastrar.