La espuma de mar , espuma de océano , espuma de playa o espuma es un tipo de espuma creada por la agitación del agua de mar , particularmente cuando contiene concentraciones más altas de materia orgánica disuelta (incluidas proteínas , ligninas y lípidos ) derivada de fuentes como la descomposición en alta mar. de floraciones de algas . [1] Estos compuestos pueden actuar como tensioactivos o agentes espumantes . A medida que el agua de mar se agita por las olas rompientes en la zona de oleaje adyacente a la costa, los surfactantes en estas condiciones turbulentas atrapan el aire, formando burbujas persistentes que se adhieren entre sí a través de la tensión superficial .
La espuma marina es un fenómeno global [1] y varía según la ubicación y la posible influencia de los entornos marinos, de agua dulce y/o terrestres circundantes. [2] Debido a su baja densidad y persistencia, la espuma puede ser arrastrada por fuertes vientos terrestres hacia el interior, hacia la playa. Las actividades humanas, como la producción, el transporte o el vertido de productos petrolíferos o detergentes, también pueden contribuir a la formación de espuma marina.
La espuma del mar se forma en condiciones similares a la formación de espuma de mar . Una de las principales diferencias con la formación de espuma marina es la presencia de mayores concentraciones de materia orgánica disuelta procedente de macrófitos y fitoplancton . La materia orgánica disuelta en el agua superficial, que puede derivarse del entorno natural o de fuentes artificiales, proporciona estabilidad a la espuma marina resultante. [3]
Los procesos físicos que contribuyen a la formación de espuma marina son las olas rompientes en la superficie , el arrastre de burbujas, un proceso de incorporación o captura de burbujas dentro de un líquido como el agua de mar y la formación de espuma de mar. [4] La ruptura de las ondas superficiales inyecta aire de la atmósfera a la columna de agua, lo que lleva a la creación de burbujas. Estas burbujas son transportadas a los pocos metros superiores de la superficie del océano debido a su flotabilidad . Las burbujas más pequeñas atrapadas en la columna de agua se disuelven por completo, lo que genera proporciones más altas de gases disueltos en la superficie del océano. Las burbujas que no se disuelven eventualmente regresan a la superficie. A medida que ascienden, estas burbujas acumulan sustancias hidrofóbicas . La presencia de materia orgánica disuelta estabiliza las burbujas y se agregan como espuma de mar. [1] Algunos estudios sobre la espuma del mar informan que la rotura de las células de algas en épocas de fuertes olas hace que la producción de espuma del mar sea más probable. [3]
Las gotas de lluvia que caen sobre la superficie del mar también pueden contribuir a la formación y destrucción de la espuma marina. [5] Ha habido algunos estudios no mecánicos que demuestran una mayor formación de espuma marina debido a eventos de lluvia intensa. [2] La turbulencia en la capa superficial mezclada puede afectar la concentración de materia orgánica disuelta y ayuda en la formación de una espuma densa en nutrientes. [6]
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La composición de la espuma de mar es generalmente una mezcla de materiales orgánicos descompuestos, incluidos zooplancton , fitoplancton , algas (incluidas diatomeas [7] ), bacterias , hongos , protozoos y detritos de plantas vasculares , [6] aunque cada aparición de espuma de mar varía en sus contenidos específicos. En algunas zonas, la espuma de mar se compone principalmente de proteínas , dominantes tanto en la espuma fresca como en la vieja, así como de lípidos y carbohidratos . La alta concentración de proteínas y la baja concentración de carbohidratos sugieren que los azúcares originalmente presentes en el mucílago circundante creado por algas o materia vegetal han sido rápidamente consumidos por las bacterias. [3] Investigaciones adicionales han demostrado que una pequeña fracción del peso seco de la espuma de mar es carbono orgánico , que contiene fenólicos , azúcares, aminoazúcares y aminoácidos . En la Bahía de Fundy , las altas tasas de mortalidad de un abundante anfípodo tubular ( Corophium volutator ) por mortandad natural, así como por la depredación de aves marinas migratorias, contribuyeron a la liberación de aminoazúcares en el entorno circundante y, por tanto, en la espuma del mar. [6]
Se ha descubierto que la materia orgánica de la espuma del mar aumenta drásticamente durante la proliferación de fitoplancton en la zona. [8] Algunas investigaciones han demostrado concentraciones muy altas de microplancton en la espuma del mar, con cantidades significativamente mayores de fitoplancton autótrofo que de heterótrofos [7] Algunas espumas son particularmente ricas en su población de diatomeas, que en algunos casos pueden constituir la mayor parte de la biomasa de microalgas. . [7] También está presente una diversidad de bacterias en la espuma del mar; La espuma vieja tiende a tener una mayor densidad de bacterias. Un estudio encontró que el 95% de las bacterias de la espuma del mar tenían forma de bastón, mientras que el agua superficial circundante contenía principalmente bacterias con forma cocoide y sólo entre un 5% y un 10% de bacterias con forma de bastón. [3] También existe una variabilidad estacional en la composición de la espuma marina; [6] en algunas regiones hay una aparición estacional de polen en la espuma del mar que puede alterar su química. [2] Aunque la espuma no es inherentemente tóxica, puede contener altas concentraciones de contaminantes. [1] Las burbujas de espuma pueden estar recubiertas o contener estos materiales, que pueden incluir compuestos de petróleo , pesticidas y herbicidas . [1]
Estructuralmente, la espuma de mar es termodinámicamente inestable, aunque parte de la espuma de mar puede persistir en el medio ambiente durante varios días como máximo. Hay dos tipos de espuma de mar clasificadas según su estabilidad: 1) Las espumas inestables o transitorias tienen una vida útil muy corta, de sólo unos segundos. Las burbujas formadas en la espuma del mar pueden explotar liberando aerosoles al aire, contribuyendo al rocío del mar . 2) Las espumas metaestables pueden tener una vida útil de varias horas a varios días; su duración se atribuye a veces a pequeñas partículas de sílice , calcio o hierro que contribuyen a la estabilidad y longevidad de la espuma. [1] Además, el agua de mar que contiene material orgánico disuelto liberado de fitoplancton y algas macrofíticas que luego se agita en su entorno tiene más probabilidades de producir una espuma estable y duradera en comparación con el agua de mar que carece de uno de esos componentes. Por ejemplo, el agua de mar filtrada cuando se agregaba a las hojas de las algas marinas , Ecklonia maxima, producía espuma, pero carecía de la estabilidad que proporcionaba el agua de mar sin filtrar. Además, las hojas de algas marinas que se mantuvieron en agua corriente, reduciendo así su capa de moco , no pudieron ayudar a formar espuma. [3] También se ha descubierto que los diferentes tipos de sal tienen efectos variables sobre la proximidad de las burbujas dentro de la espuma del mar, contribuyendo así a su estabilidad. [1]
La presencia de espuma de mar en el medio marino desempeña una serie de funciones ecológicas, incluida la de proporcionar fuentes de alimento y crear un hábitat. Como fuente de alimento, la espuma de mar con una composición estable es más importante desde el punto de vista ecológico, ya que puede persistir por más tiempo y transportar nutrientes dentro del ambiente marino. [3] Los tiempos de descomposición más prolongados dan como resultado una mayor probabilidad de que la energía contenida en la espuma del mar ascienda por la red alimentaria hacia niveles tróficos más altos . [3] En la Bahía de Fundy, por ejemplo, un anfípodo que habita en tubos , Corophium volutator, puede alcanzar potencialmente el 70% de sus necesidades nutricionales a partir de los azúcares y aminoácidos derivados de la espuma del mar en su entorno. Sin embargo, en ocasiones se descubrió que la espuma del mar era tóxica para esta especie. Se cree que las altas concentraciones de fenólicos y/o la presencia ocasional de metales pesados o pesticidas incorporados a la espuma marina de la superficie del mar contribuyeron a su toxicidad. [6] En la costa occidental de la Península del Cabo , Sudáfrica , la espuma del mar a menudo se produce en áreas marinas cercanas a la costa con grandes lechos de algas marinas durante períodos de fuertes vientos del oeste. Se cree que la espuma generada en estas condiciones es una importante fuente de alimento para los organismos locales debido a la presencia de detritos orgánicos en la espuma del mar. [3]
La espuma del mar también actúa como medio de transporte tanto de organismos como de nutrientes dentro del medio marino y, en ocasiones, hacia los medios intermareales o terrestres. La acción de las olas puede depositar espuma en las áreas intermareales donde puede permanecer cuando la marea baja, llevando nutrientes a la zona intermareal. [6] Además, la espuma del mar puede transportarse por el aire en condiciones de viento, transportando materiales entre ambientes marinos y terrestres. [2] También se cree que la capacidad de la espuma del mar para transportar materiales beneficia a los organismos de macroalgas , ya que los propágulos de las macroalgas pueden transportarse a diferentes microambientes, influyendo así en el paisaje de mareas y contribuyendo a nuevas posibles interacciones ecológicas. [9] Como la espuma de mar es un ambiente húmedo, es un hábitat propicio para las esporas de algas donde los propágulos pueden adherirse al sustrato y evitar el riesgo de diseminación . [9] Cuando la espuma del mar contiene hongos, también puede ayudar en la descomposición de restos de plantas y animales en los ecosistemas costeros. [2]
Además, la espuma del mar es un hábitat para una serie de microorganismos marinos . Algunas investigaciones han demostrado la presencia de varios grupos microfitoplanctónicos, nanofitoplanctónicos y diatomeas en la espuma de mar; los grupos de fitoplancton aparecieron en abundancia significativamente mayor que en la película de la superficie del mar y la zona pelágica superior [7]
La espuma marina natural no es inherentemente tóxica ; sin embargo, puede estar expuesto a altas concentraciones de contaminantes en la microcapa superficial derivados de la descomposición de la proliferación de algas, la producción y el transporte de combustibles fósiles y la escorrentía de aguas pluviales. [1] Estos contaminantes contribuyen a la formación de espuma marina nociva mediante la adsorción en burbujas. Las burbujas pueden estallar y liberar toxinas a la atmósfera en forma de espuma marina o aerosol , o pueden persistir en forma de espuma. Los humanos pueden inhalar las toxinas liberadas a través de aerosoles y burbujas al romperse. Los microorganismos que ocupan como hábitat las espumas del mar tienen una mayor susceptibilidad a la exposición a contaminantes. [10] En consecuencia, estas sustancias tóxicas pueden integrarse en la red alimentaria trófica . [1]
Se pueden formar espumas tras la degradación de la proliferación de algas nocivas (FAN). Estos están compuestos principalmente por especies de algas, pero también pueden consistir en dinoflagelados y cianobacterias . [11] La biomasa de las algas en flor se integra en la espuma del mar en la microcapa de la superficie del mar. [9] Cuando la espuma del mar impactada se descompone, las toxinas de las algas se liberan al aire causando problemas respiratorios y ocasionalmente iniciando ataques de asma. [12] Phaeocystis globosa es una especie de alga que se considera problemática, como se observó en un estudio realizado en los Países Bajos. [11] Su alta acumulación de biomasa le permite crear grandes cantidades de espuma tóxica que a menudo llega a las playas. Las floraciones de P. globosa se inician en áreas de alta disponibilidad de nutrientes, a menudo afiliadas a ubicaciones costeras con mucha escorrentía de aguas pluviales y eutrofización . Los estudios sugieren que el desarrollo de espuma está directamente relacionado con la proliferación de algas causada por P. globosa , a pesar de que la formación de espuma suele ocurrir aproximadamente dos semanas después de la aparición de una proliferación de algas en alta mar. Se observó material orgánico de P. globosa descomponiéndose mientras estaba suspendido en la superficie del mar, pero no se observó más abajo en la columna de agua. P. globosa también se considera una especie molesta porque sus grandes formaciones de espuma perjudican la capacidad del público para disfrutar de la playa. [11]
Si bien la espuma marina es un resultado común de la agitación del agua de mar mezclada con material orgánico en la superficie del océano, las actividades humanas pueden contribuir a la producción de un exceso de espuma, a menudo tóxica. [1] Además de los aceites orgánicos, ácidos y proteínas que se acumulan en la microcapa de la superficie del mar , los compuestos derivados de la producción y el transporte de petróleo, los tensioactivos sintéticos y el uso de pesticidas pueden ingresar a la superficie del mar y incorporarse a la espuma. Los contaminantes presentes también pueden afectar la persistencia de la espuma producida. El petróleo crudo descargado de camiones cisterna, el aceite de motor, las aguas residuales y los detergentes de escorrentías contaminadas pueden crear espumas más duraderas. [1] En un estudio, se descubrió que los bifenilos policlorados (PCB), un contaminante orgánico persistente , se acumulan en la espuma del mar. [10]
Se ha citado a las terminales de gas natural como contribuyentes a la producción de espumas modificadas debido al proceso de utilización de agua de mar para convertir el gas natural en gas natural licuado . [13] Un estudio mostró una abundancia mucho mayor de procariotas heterótrofos (arqueas y bacterias) y cianobacterias en la espuma que se generaba cerca de una terminal de gas natural licuado. Estos procariotas pudieron reciclar los materiales químicos descargados desde la terminal, lo que mejoró el crecimiento microbiano. Además, se registraron niveles más altos de carbono orgánico total (COT) y biomasa de plancton en la espuma generada cerca de la terminal. El carbono orgánico se transfirió fácilmente a la red alimentaria pelágica después de ser absorbido por los procariotas e ingerido por los herbívoros. [13]
