miniaturadeimagen|240px|derecha|Características generales de un gran ecosistema marino (golfo de Alaska). miniaturadeimagen|240px|derecha|Las orcas son superpredadores marinos. Cazan prácticamente cualquier cosa, incluso atún, tiburones y focas más pequeñas. Sin embargo, los océanos están vivos con formas de vida marina menos obvias, pero igualmente importantes, como las bacterias. La vida marina, la conforman las plantas, los animales y otros organismos que viven en el agua salada de los mares y océanos, o el agua salobre de los estuarios costeros. En un nivel fundamental, la vida marina ayuda a determinar la naturaleza misma de nuestro planeta. Los organismos marinos producen gran parte del oxígeno que respiramos. Las costas están en parte conformadas y protegidas por la vida marina, y algunos organismos marinos incluso ayudan a crear nuevas tierras.
La mayoría de las formas de vida evolucionaron inicialmente en hábitats marinos. Por volumen, los océanos proporcionan aproximadamente el 90 % de la superficie habitable del planeta. Los primeros vertebrados aparecieron en forma de peces, que viven exclusivamente en agua. Algunos de estos evolucionaron en anfibios que pasan partes de sus vidas en agua y en tierra. Otros peces evolucionaron en mamíferos terrestres y posteriormente regresaron al océano como focas, delfines o ballenas. Las plantas como algas marinas y algas crecen en el agua y son la base de algunos ecosistemas submarinos. El plancton, y particularmente el fitoplancton, son productores primarios claves que forman la base general de la cadena alimentaria oceánica.
Los vertebrados marinos necesitan oxígeno para sobrevivir, y lo obtienen de diversas maneras. Los peces tienen branquias en lugar de pulmones, aunque algunas especies de peces, como el pez pulmonado, tienen ambas. Los mamíferos marinos, tales como delfines, ballenas, nutrias y focas necesitan emerger periódicamente para respirar aire. Algunos anfibios pueden absorber oxígeno a través de su piel. Los invertebrados exhiben una amplia gama de modificaciones para sobrevivir en aguas pobremente oxigenadas, incluyendo tubos de respiración (ver sifones de insectos y moluscos) y branquias (Carcinus). Sin embargo, a medida que la vida de los invertebrados evolucionó en un hábitat acuático, la mayoría tiene poca o ninguna especialización para la respiración en el agua.
En total, hay marinas documentadas, incluyendo más de de peces, y se ha estimado que casi dos millones de especies marinas aún no se han documentado. Las especies marinas varían en tamaño desde microscópicas, que incluyen plancton y fitoplancton que pueden ser tan pequeñas con , hasta grandes cetáceos (ballenas, delfines y marsopas) que en el caso de la ballena azul alcanzan hasta de longitud, siendo el animal más grande.
Agua miniaturadeimagen|Histograma de la elevación de la superficie de la Tierra.
No hay vida sin agua, que se ha caracterizado como el «disolvente de la vida». El ganador del premio Nobel Albert Szent-Györgyi se refirió al agua como el mater y matrix, la madre y el útero de la vida.Collins J. C. (1991) The Matrix of Life: A View of Natural Molecules from the Perspective of Environmental Water Molecular Presentations. .
La abundancia de agua en la superficie de la tierra es una característica única que distingue a la Tierra de otros planetas en el sistema solar. La hidrosfera de la Tierra consiste principalmente de los océanos, pero técnicamente incluye todas las superficies de agua en el mundo, incluidos mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas hasta una profundidad de . La ubicación submarina más profunda es el abismo de Challenger de la fosa de las Marianas en el océano Pacífico con una profundidad de .
La masa de los océanos es de aproximadamente 1.35×1018 toneladas métricas, o aproximadamente 1/4400 de la masa total de la Tierra. Los océanos cubren un área de 3.6×108km² con una profundidad media de , lo que resulta en un volumen estimado de 1.3×109km³. Si toda la superficie de la corteza terrestre estuviera a la misma elevación que una esfera lisa, la profundidad del océano mundial resultante sería de .
Alrededor del 97.5 % del agua es salina; el 2.5 % restante es agua dulce. La mayor parte del agua dulce, alrededor del 68,7 %, está presente en forma de hielo en los casquetes de hielo y los glaciares. La salinidad promedio de los océanos de la Tierra es de aproximadamente 35 gramos de sal por kilogramo de agua de mar (3,5 % de sal).
Evolución La edad de la Tierra es unos . La más antigua evidencia concluyente de vida en la Tierra se remonta al menos a hace , durante la era Eoarcaica luego de que la corteza geológica se comenzara a solidificar luego del eón Hadeano fundido primitivo. Se han encontrado fósiles de tapetes microbianos de en areniscas en Australia Occidental. Otra evidencia física primigenia de una substancia biogénica es el grafito descubierto en rocas metasedimentarias de de Groenlandia Occidental como también "restos de material biótico" se han encontrado en rocas de de antigüedad en Australia Occidental. Uno de los investigadores expresó que «Si la vida se desarrolló con relativa rapidez en la Tierra… entonces puede ser común en el universo».
Todos los organismos en la Tierra descienden de un ancestro común o de un pool de genes ancestral. Se cree que reacciones químicas muy energéticas produjeron moléculas autorreplicantes hace unos , y unos después existió el último antepasado común universal. El consenso científico actual es que la bioquímica compleja que hace posible la vida devino de reacciones químicas simples. El comienzo de la vida puede que haya incluido moléculas autorreproducibles tales como RNA y el desarrollo de células simples.
Las especies actuales son una etapa en el proceso de evolución, su diversidad es el producto de una larga serie de eventos de especialización y extinción. La descendencia común de los organismos fue inicialmente deducida a partir de cuatro verdades simples sobre los organismos: Primero, los mismos poseen distribuciones geográficas que no pueden ser explicadas por procesos de adaptación local. Segundo, la diversidad de la vida no es un conjunto de organismos completamente disjuntos, sino de organismos que comparten similitudes morfológicas. Tercero, rasgos vestigiales sin un propósito claro se asemejan a los rasgos ancestrales funcionales y, finalmente, los organismos se pueden clasificar utilizando estas similitudes en una jerarquía de grupos anidados, similar a un árbol genealógico. Sin embargo, la investigación moderna ha sugerido que, debido a la transferencia horizontal de genes, este «árbol de la vida» puede ser más complicado que un árbol de ramificación simple ya que algunos genes se han diseminado independientemente entre especies distantes relacionadas. Las especies del pasado también han dejado registros de su historia evolutiva. Los fósiles, junto con la anatomía comparada de los organismos actuales, constituyen el registro morfológico o anatómico. Al comparar las anatomías de las especies modernas y extintas, los paleontólogos pueden inferir los linajes de esas especies. Sin embargo, este enfoque es más exitoso para los organismos que tienen partes duras del cuerpo, tales como conchas, huesos o dientes. Además, debido a que los procariotas, tales como las bacterias y las arqueas, comparten un conjunto limitado de morfologías comunes, sus fósiles no proporcionan información sobre sus ancestros.
miniaturadeimagen|Árbol filogenético y simbiogenético de los organismos vivos, mostrando los orígenes de los eucariotas y procariotas.
Más recientemente, la evidencia de descendencia común proviene del estudio de similitudes bioquímicas entre organismos. Por ejemplo, todas las células vivas usan el mismo conjunto básico de nucleótidos y aminoácidos. El desarrollo de la genética molecular ha revelado el registro de la evolución que queda en los genomas de los organismos: permitiendo realizar una datación de cuando las especies divergieron mediante el reloj molecular producido por las mutaciones. . Por ejemplo, estas comparaciones de secuencias de ADN han revelado que los humanos y los chimpancés comparten el 98% de sus genomas y el analizar las pocas áreas donde difieren ayuda a determinar sobre cuándo existió el ancestro común de estas especies.
Los procariotas habitaron la Tierra hace aproximadamente 3 a . No se produjeron cambios obvios en la morfología o la organización celular en estos organismos durante los siguientes pocos miles de millones de años. Las células eucariotas surgieron hace unos 1,6 a 2,7 mil millones de años. El siguiente gran cambio en la estructura celular se produjo cuando las bacterias fueron engullidas por células eucarióticas, en una asociación cooperativa llamada endosimbiosis. Las bacterias capturadas y la célula huésped luego experimentaron una coevolución, con la bacteria evolucionando para generar mitocondrias o hidrogenosomas. Otra conjunción de organismos de tipo cianobacteriano condujo a la formación de cloroplastos en algas y plantas. .
La historia de la vida fue la de los eucariotes, procariotas y arqueas unicelulares, hasta hace unos cuando comenzaron a aparecer organismos multicelulares en los océanos en el período de Ediacara. La evolución de la multicelularidad se produjo en múltiples eventos independientes, en organismos tan diversos como esponjas, algas marrones, cianobacterias, mohos de limo y mixobacterias. En enero de 2016, los científicos informaron que, hace unos , un cambio genético menor en una sola molécula llamada GK-PID puede haber permitido que los organismos pasen de un único organismo celular a uno constituido por muchas células. Poco después de la aparición de estos primeros organismos multicelulares, apareció una notable cantidad de diversidad biológica durante aproximadamente 10 millones de años, en un evento denominado explosión cámbrica. En ella, la mayoría de los tipos de animales modernos aparecen en el registro fósil, así como linajes únicos que posteriormente se extinguieron. Se han propuesto varios desencadenantes para la explosión del Cámbrico, incluida la acumulación de oxígeno en la atmósfera a partir de la fotosíntesis.
Hace unos , las plantas y los fungi comenzaron a colonizar la tierra. La evidencia de la aparición de las primeras plantas terrestres ocurre en el Ordovícico, hace alrededor de , en forma de esporas fósiles. Las plantas terrestres comenzaron a diversificarse a fines del Silúrico, hace alrededor de . La colonización de la tierra por las plantas pronto fue seguida por artrópodos y otros animales. Los insectos fueron particularmente exitosos e incluso hoy en día constituyen la mayoría de las especies animales Los anfibios aparecieron por primera vez hace , seguidos por amniotes tempranos y aves hace alrededor de (ambos de linajes similares a "reptiles"), mamíferos hace , homínidos hace unos y humanos modernos hace unos . Sin embargo, a pesar de la evolución de estos animales grandes, los organismos más pequeños similares a los tipos que evolucionaron temprano en este proceso continúan teniendo mucho éxito y dominan la Tierra, con la mayoría de la biomasa y de las especies siendo procariotas.
Las estimaciones sobre el número de especies actuales de la Tierra varían de 10 a 14 millones, de los cuales se han documentado alrededor de 1,2 millones y más del 86 por ciento aún no se han descrito.
Microorganismos
Los microorganismos representan aproximadamente el 70% de la biomasa marina. Un microorganismo, o microbio, es un organismo microscópico tan pequeño que no puede ser detectado a simple vista. Puede ser unicelular o multicelular. Los microorganismos son diversos e incluyen todas las bacterias y archaea, la mayoría de los protozoos tales como algas, hongos y ciertos animales microscópicos tales como rotíferos.