miniatura|Restos de una ballena en el fondo de la cuenca de Santa Cruz a 1674 m de profundidad, a los seis años de su colocación experimental, mostrando la colonización por tapetes bacterianos, moluscos, cangrejos y otros invertebrados. Una caída de ballena ocurre cuando el cadáver de una ballena cae al fondo marino a una profundidad mayor a 1000 m, en la zona batial o abisal. En el fondo marino, estos cadáveres pueden crear reducidos ecosistemas complejos que dan sustento a organismos del océano profundo durante décadas. Esto es distinto en aguas poco profundas, donde el cadáver de una ballena será consumido por carroñeros en un período de tiempo relativamente corto. Las caídas de ballenas fueron observadas por primera vez a finales de 1970 con el desarrollo de la exploración robótica de profundidades marinas. Desde entonces, se han observado varias caídas de ballenas naturales y realizado algunas experimentales. Se han monitoreado usando las observaciones de vehículos submarinos operados remotamente para entender patrones de sucesión ecológica en el fondo del océano profundo.
Las caídas de ballenas en aguas profundas son vistas como puntos calientes para la radiación adaptativa de fauna especializada. Los organismos que han sido observados en sitios de caídas de ballena incluyen isópodo gigantes, langostas squat, poliquetos, langostinos, nefrópidos, peces bruja, gusanos del género Osedax, braquiuros, holoturias y somniósidos. Se han descubierto nuevas especies, incluyendo algunas posiblemente especializadas en caídas de ballenas. Se ha postulado que las caídas de ballenas generan biodiversidad proveyendo los peldaños evolutivos para que varios linajes se muevan y adapten a nuevos hábitats ambientalmente desafiantes.
Los investigadores estiman que 690 000 cadáveres/esqueletos de nueve de las especies de ballenas más grandes están, en cualquier momento, en una de las cuatro de las etapas de sucesión. Esta estimación implica un espaciado promedio de 12 km y una cantidad tan pequeña como 5 km entre rutas de migración. Hipotetizan que esta distancia es lo suficientemente corta como para permitir que larvas se dispersen/migren de uno de estos puntos a otro.
Las caídas de ballenas pueden ocurrir en el profundo océano abierto debido a las bajas temperaturas y las altas presiones hidrostáticas. En el océano costero, una incidencia de predadores más alta junto a aguas más calientes aceleran la descomposición de los cadáveres de ballenas. Los cadáveres pueden flotar debido a los gases de descomposición, manteniendo al cadáver en la superficie. Los cuerpos de las ballenas más grandes (misticetos y cachalotes) son ligeramente más densos que el agua de mar circundante y solo boyan cuando sus pulmones se llenan de aire. Cuando los pulmones se desinflan, los cadáveres pueden alcanzar el suelo marino rápidamente y relativamente intactos debido a la falta de carroñeros significantes. Una vez en el océano profundo, las temperaturas frías disminuyen el ritmo de descomposición y las altas presiones hidroestáticas incrementan la solubilidad de gases permitiendo a los cadáveres permanecer intactos y hundirse a mayores profundidades.
Contribución a la bomba biológica La cantidad de carbono contenida en un solo cadáver típico de ballena (cerca de dos toneladas de carbono para un cadáver típico de 40 toneladas) es aproximadamente equivalente a la cantidad de carbono exportada a una hectárea de fondo oceánico abisal en 100-200 años. Esta cantidad de material orgánico alcanza el fondo marino y crea un pulso equivalente a cerca de 2000 años de flujo de carbono de fondo en los 50 metros cuadrados de sedimento inmediatamente circundantes. Esto ayuda a sostener la estructura comunitaria que se desarrolla alrededor de la caída de una ballena, pero también tiene implicaciones potenciales para la bomba biológica, o el flujo de material orgánico desde la superficie del océano hasta la profundidad.
Las ballenas y algunos otros grandes animales marinos se alimentan y siguen grandes agregaciones de zooplancton para su sustento. Basándose en una estructura trófica simple, esto significaría que las ballenas y otros grandes animales que se alimentan de zooplancton pueden encontrarse en mayor abundancia alrededor de las zonas de alta producción primaria, lo que las convierte potencialmente en importantes exportadores de carbono a las profundidades a través de las caídas de alimentos. Los modelos de bomba biológica indican que una gran cantidad de absorción de carbono por parte del mar profundo no es suministrada por el carbono orgánico particulado (POC) solamente, y debe provenir de otra fuente. La advección lateral de carbono, especialmente en las zonas costeras, contribuye a este déficit en el modelo, pero las caídas de alimentos son también otra fuente de carbono orgánico para el océano profundo.Se ha formulado la hipótesis de que varios porcentajes de la contribución de la caída de alimentos al flujo total de carbono hacia el océano profundo oscilan entre el 0,3% y el 4%.
Cada vez hay más pruebas de que la contribución de las caídas de alimentos al flujo de carbono de las profundidades oceánicas es mayor de lo que se propuso originalmente, especialmente a escala local en zonas de alta productividad primaria. Desafortunadamente, las contribuciones de las caídas de alimentos a la bomba biológica son difíciles de medir y dependen de unos pocos estudios fortuitos sobre caídas descubiertas así como de cadáveres plantados con gran parte de los estudios sobre el flujo de carbono en las profundidades del mar que dependen de trampas de sedimentos.
Descubrimiento miniaturadeimagen|El esqueleto de una ballena gris yace en el fondo marino de la cuenca de Santa Cruz mientras un pez bruja nada a la vista del sumergible de alta mar ALVIN de la Marina de los EE.UU La primera indicación de que los cadáveres de ballenas podían albergar comunidades animales especializadas se produjo en 1854 cuando se extrajo una nueva especie de mejillón de un trozo de grasa de ballena flotante. En la década de 1960, los rastreros de aguas profundas recuperaron sin querer otras nuevas especies de moluscos, incluidas las lapas (llamadas Osteopelta) adheridas a los huesos de ballena.
La primera caída de ballena abisal registrada fue descubierta por los pilotos de batiscafo de la Marina de los Estados Unidos, el Teniente Ken Hanson, el Jefe Maestro George Ellis y el Teniente Tom Vetter, cuando se sumergieron en el batiscafo Trieste II (DSV-1) el 19 de febrero de 1977. El esqueleto del cadáver, que estaba completamente desprovisto de tejido orgánico, permaneció intacto y se desplomó en el fondo del mar. El sumergible recuperó una mandíbula y falanges. La ballena fue considerada una ballena gris por el tamaño de los huesos y el esqueleto, la falta de dientes y su ubicación al oeste de Santa Catalina.
El primer ecosistema de caída de ballenas, que incluía un conjunto quimioautrofizante que vivía de la descomposición anaeróbica de material orgánico en los huesos de ballena, fue descubierto por un equipo de científicos dirigidos por el oceanógrafo de la Universidad de Hawái Craig Smith en 1987. El batiscafo Alvin observó los restos utilizando un sonar de barrido a 1240 m en la cuenca de Catalina y recogió las primeras imágenes fotográficas y muestras de animales y microbios de esta notable comunidad.
Desde entonces, muchas otras caídas de ballenas han sido encontradas por más investigadores y exploradores de alta mar, así como por submarinos navales. El aumento de la detección se debe en gran medida al uso de un sonar de barrido lateral de última generación que puede examinar minuciosamente el fondo del océano en búsqueda de grandes agregaciones de materia.
Ecología miniaturadeimagen|Un hueso de ballena recuperado del suelo de la Cuenca de Santa Catalina cinco años después de su colocación experimental. La superficie del hueso contiene parches de esteras bacterianas blancas y una langosta. Los hidroides han brotado en la cuerda amarilla unida al hueso. Las caídas de ballenas se distribuyen de forma heterogénea a lo largo del espacio y el tiempo, con una concentración a lo largo de las rutas de migración. Hay mucho solapamiento de la fauna en estas caídas de ballenas a través de los océanos. Los mejillones y las almejas vesicomyidae pertenecen a grupos que albergan bacterias quimiosintéticas, que pueden extraer energía de productos químicos inorgánicos, como el azufre. Antes de que se descubriera su presencia en las caídas de ballenas, los únicos hábitats conocidos de estos grupos eran maderas hundidas y los respiraderos hidrotermales. De manera similar, antes solo se sabía que las almejas lucínidas habitaban en los rezumaderos de carbono y en los sedimentos anóxicos del fondo marino. Osedax, un género de gusanos poliquetos de las profundidades marinas, actúan como ingenieros del ecosistema excretando ácido para erosionar los huesos de las ballenas y absorber los nutrientes atrapados en ellos. Esto mejora la biodiversidad en las profundidades del mar al aumentar la difusión del agua en la matriz de los huesos y facilitar la colonización de la matriz ósea por especies más raras. El Osedax tiene efectos más dramáticos en los esqueletos juveniles, que no están tan bien calcificados como los esqueletos de los adultos.
En los sitios de caída de las ballenas es común ver presentes entre tres y cinco niveles tróficos, con dos fuentes nutricionales principales que constituyen la base de la red alimentaria. Los cadáveres de ballenas adultas pueden albergar hasta cinco niveles tróficos, mientras que los juveniles tienen más típicamente tres.
Estudios recientes también muestran una posible tendencia a la «división dual de nichos», en la que los carroñeros tienden a alcanzar densidades máximas en el cadáver durante el día y los depredadores están más presentes durante la noche, reduciendo la competencia entre los dos grupos tróficos. También existe una posible tendencia en los patrones de mareas y en la aparición de especies, lo que indica que las mareas también desempeñan un papel en la división de nichos.
Existen ecosistemas similares cuando otros grandes volúmenes de material rico en nutrientes caen al fondo del mar. Los lechos hundidos de algas crean caídas de algas, y los grandes árboles pueden hundirse para crear caídas de madera. En años más recientes, los naufragios también han proporcionado bases para comunidades de aguas profundas. En los ecosistemas formados después de una caída de ballenas, hay cuatro etapas de sucesión ecológica.
Etapas del ecosistema Hay cuatro etapas de descomposición asociadas a la caída de una ballena. Estas etapas varían en duración y se superponen entre sí con el tamaño del cadáver, la profundidad del agua y otras variables ambientales, como el flujo de marea. Las caídas de ballenas grandes e intactas parecen pasar por las cuatro etapas de descomposición, mientras que las etapas en los cadáveres más pequeños o parciales pueden estar truncadas. Los cetáceos más pequeños, como las marsopas y los delfines, no pasan por las mismas etapas de sucesión ecológica debido a su pequeño tamaño y menor contenido en lípidos. Los investigadores creen que la presencia de los gusanos Osedax también puede ser un factor que contribuya a las diferencias de sucesión observadas.
Etapa 1 El período inicial comienza con los «carroñeros móviles» como el pez bruja y los tiburones somniósidos que consumen activamente los tejidos blandos del cadáver. El consumo puede ser de 40-60 kilogramos por día. Esta etapa suele durar desde algunos meses hasta 1,5 años.
Etapa 2 La segunda etapa presenta a los «oportunistas del enriquecimiento». Estos son animales que colonizan los huesos y sedimentos circundantes que han sido contaminados con materia orgánica del cadáver y cualquier otro tejido dejado por los carroñeros. Esta etapa puede durar desde algunos meses hasta 4,5 años.
Etapa 3