Un pantano es un tipo de humedal que acumula turba y se alimenta de aguas subterráneas o superficiales ricas en minerales . [1] [2] Es uno de los principales tipos de humedal junto con marismas , ciénagas y turberas . Las turberas y pantanos, ambos ecosistemas formadores de turba , también se conocen como turberas . [2] La química única del agua de los pantanos es el resultado de la entrada de agua subterránea o superficial. Normalmente, este aporte da como resultado concentraciones minerales más altas y un pH más básico que el que se encuentra en las turberas. A medida que la turba se acumula en un pantano, la entrada de agua subterránea puede reducirse o cortarse, haciendo que el pantano sea ombrotrófico en lugar de minerotrófico . De esta manera, los pantanos pueden volverse más ácidos y convertirse en pantanos con el tiempo. [2]
Los pantanos se pueden encontrar en todo el mundo, pero la gran mayoría se encuentran en las latitudes medias y altas del hemisferio norte. [2] Están dominados por juncos y musgos , particularmente graminoides que rara vez se encuentran en otros lugares, como la especie de juncia Carex exilis . [3] Los pantanos son ecosistemas con una gran biodiversidad y a menudo sirven como hábitat para especies raras o en peligro de extinción, y la composición de las especies cambia con la química del agua. [2] También desempeñan papeles importantes en el ciclo de nutrientes como el carbono, el nitrógeno y el fósforo debido a la falta de oxígeno (condiciones anaeróbicas) en los suelos de pantanos orgánicos anegados. [1]
Históricamente, los pantanos se han convertido en tierras agrícolas. [4] Aparte de dicha conversión, los pantanos enfrentan una serie de otras amenazas, incluida la tala de turba, la contaminación, las especies invasoras y las perturbaciones cercanas que reducen el nivel freático en el pantano, como la extracción de canteras. [5] Interrumpir el flujo de agua rica en minerales hacia un pantano cambia la química del agua, lo que puede alterar la riqueza de especies y secar la turba. La turba más seca se descompone más fácilmente e incluso puede quemarse. [1] [2]
Los pantanos se distribuyen por todo el mundo, pero se encuentran con mayor frecuencia en las latitudes medias-altas del hemisferio norte. [6] Se encuentran en toda la zona templada y las regiones boreales , pero también están presentes en la tundra y en condiciones ambientales específicas en otras regiones del mundo. [1] [2] En los Estados Unidos, los pantanos son más comunes en el Medio Oeste y el Noreste, pero se pueden encontrar en todo el país. [7] En Canadá, los pantanos son más frecuentes en las tierras bajas cerca de la Bahía de Hudson y la Bahía de James , pero también se pueden encontrar en todo el país. [2] Los pantanos también se extienden por las latitudes septentrionales de Eurasia, incluidas Gran Bretaña e Irlanda, así como Japón, pero el centro-este de Europa es especialmente rico en pantanos. [2] [7] Más al sur, los pantanos son mucho más raros, pero existen en condiciones específicas. En África, se han encontrado pantanos en el delta del Okavango en Botswana y en las laderas de las tierras altas de Lesotho . [2] Los pantanos también se pueden encontrar en las latitudes más frías del hemisferio sur. Se encuentran en Nueva Zelanda y el suroeste de Argentina, pero su extensión es mucho menor que la de las latitudes septentrionales. [2] [6] A nivel local, los pantanos se encuentran con mayor frecuencia en la intersección de ecosistemas terrestres y acuáticos, como las cabeceras de arroyos y ríos. [2] [8]
Se estima que hay aproximadamente 1,1 millones de kilómetros cuadrados de pantanos en todo el mundo, pero cuantificar su extensión es difícil. [6] Debido a que las definiciones de humedales varían regionalmente, no todos los países definen los pantanos de la misma manera. [2] Además, los datos sobre los humedales no siempre están disponibles o no son de alta calidad. [2] Los pantanos también son difíciles de delinear y medir rígidamente, ya que están ubicados entre ecosistemas terrestres y acuáticos. [2]
Definir rígidamente los tipos de humedales, incluidos los pantanos, es difícil por varias razones. En primer lugar, los humedales son ecosistemas diversos y variados que no se pueden categorizar fácilmente según definiciones inflexibles. A menudo se describen como una transición entre ecosistemas terrestres y acuáticos con características de ambos. [8] Esto hace que sea difícil delimitar la extensión exacta de un humedal. En segundo lugar, los términos utilizados para describir los tipos de humedales varían mucho según la región. [1] El término pantano , por ejemplo, describe un tipo de humedal, pero su uso generalmente se limita al sur de Estados Unidos. [9] En tercer lugar, diferentes idiomas utilizan diferentes términos para describir los tipos de humedales. Por ejemplo, en ruso no existe una palabra equivalente para el término pantano, tal y como se utiliza habitualmente en América del Norte. [8] El resultado es un gran número de sistemas de clasificación de humedales , cada uno de los cuales define los humedales y los tipos de humedales a su manera. [1] Sin embargo, muchos sistemas de clasificación incluyen cuatro categorías amplias en las que se clasifica la mayoría de los humedales: marisma , pantano, ciénaga y pantano. [1] Si bien los sistemas de clasificación difieren en los criterios exactos que definen un pantano, existen características comunes que describen los pantanos de manera general e imprecisa. Una definición general proporcionada por el libro de texto Wetlands describe un pantano como "un humedal que acumula turba que recibe algo de drenaje del suelo mineral circundante y generalmente sustenta una vegetación similar a la de un pantano". [8]
A continuación se presentan tres ejemplos para ilustrar definiciones más específicas del término fen .
En el Sistema Canadiense de Clasificación de Humedales, los pantanos se definen por seis características: [10]
En el libro de texto Wetland Ecology: Principios y Conservación , Paul A. Keddy ofrece una definición algo más simple de pantano como "un humedal que generalmente está dominado por juncos y pastos enraizados en turba poco profunda, a menudo con un movimiento considerable de agua subterránea y con un pH mayor que 6." [1] Esta definición diferencia los pantanos de los pantanos y marismas por la presencia de turba.
En The Biology of Peatlands los pantanos se definen según los siguientes criterios: [2]
Se hace una distinción adicional entre pantanos abiertos y boscosos, donde los pantanos abiertos tienen una cobertura de dosel inferior al 10% y los pantanos boscosos tienen una cobertura de dosel del 10 al 25%. Si dominan los arbustos o árboles altos, el humedal se clasifica como pantano boscoso o bosque pantanoso , según otros criterios.
Las condiciones hidrológicas , como se observa en otros humedales, son un determinante importante de la biota y la biogeoquímica de los pantanos . [11] Los suelos de los pantanos se inundan constantemente porque el nivel freático está en la superficie o cerca de ella. [12] El resultado son suelos anaeróbicos (libres de oxígeno) debido a la lenta velocidad a la que el oxígeno se difunde en el suelo anegado. [11] Los suelos anaeróbicos son ecológicamente únicos porque la atmósfera de la Tierra está oxigenada, mientras que la mayoría de los ecosistemas terrestres y las aguas superficiales son aeróbicos. Las condiciones anaeróbicas que se encuentran en los suelos de los humedales dan como resultado una química del suelo reducida , en lugar de oxidada . [11]
Una característica distintiva de los pantanos es que una parte importante de su suministro de agua proviene de aguas subterráneas (minerotrofia). [12] Debido a que la hidrología es el factor dominante en los humedales, la química del agua subterránea tiene un efecto enorme en las características del pantano que suministra. [13] La química del agua subterránea, a su vez, está determinada en gran medida por la geología de las rocas por las que fluye el agua subterránea. [14] Por lo tanto, las características de un pantano, especialmente su pH, están directamente influenciadas por el tipo de rocas con las que entra en contacto el suministro de agua subterránea. El pH es un factor importante para determinar la composición y riqueza de las especies de pantanos; los pantanos más básicos se denominan "ricos" y los más ácidos se denominan "pobres". [12] Los pantanos ricos tienden a tener una gran biodiversidad y albergan una serie de especies raras o en peligro de extinción, y la biodiversidad tiende a disminuir a medida que disminuye la riqueza de los pantanos. [13] [12]
Los pantanos tienden a encontrarse sobre rocas ricas en calcio, como la piedra caliza . [11] Cuando el agua subterránea fluye a través de rocas calcáreas (ricas en calcio) como la piedra caliza ( carbonato de calcio ), una pequeña cantidad se disuelve y es transportada al pantano suministrado por el agua subterránea. [15] Cuando el carbonato de calcio se disuelve, produce bicarbonato y un catión de calcio de acuerdo con el siguiente equilibrio: [15]
donde el ácido carbónico (H 2 CO 3 ) se produce por la disolución de dióxido de carbono en agua. [15] En los pantanos, el anión bicarbonato producido en este equilibrio actúa como un tampón de pH, que mantiene el pH del pantano relativamente estable. [16] Los pantanos suministrados por aguas subterráneas que no fluyen a través de minerales y actúan como amortiguador cuando se disuelven tienden a ser más ácidos. [17] El mismo efecto se observa cuando el agua subterránea fluye a través de minerales con baja solubilidad, como la arena. [17]
En pantanos extremadamente ricos, el carbonato de calcio puede precipitar de la solución para formar depósitos de marga . [17] El carbonato de calcio precipita fuera de la solución cuando cae la presión parcial del dióxido de carbono en la solución. [18] La disminución de la presión parcial del dióxido de carbono es causada por la absorción por las plantas para la fotosíntesis o la pérdida directa a la atmósfera. [18] Esto reduce la disponibilidad de ácido carbónico en solución, desplazando el equilibrio anterior hacia la formación de carbonato de calcio. El resultado es la precipitación de carbonato cálcico y la formación de marga. [18]
Los pantanos, al ser un tipo distinto de humedal, comparten muchas características biogeoquímicas con otros humedales. [19] Como todos los humedales, desempeñan un papel importante en el ciclo de nutrientes porque están ubicados en la interfaz de ambientes aeróbicos (óxicos) y anaeróbicos (anóxicos). [11] La mayoría de los humedales tienen una fina capa superior de suelo oxigenado en contacto con la atmósfera o aguas superficiales oxigenadas. [11] Los nutrientes y minerales pueden circular entre esta capa superior oxidada y la capa reducida debajo, sufriendo reacciones de oxidación y reducción por parte de las comunidades microbianas adaptadas a cada capa. [19] Muchas reacciones importantes tienen lugar en la capa reducida, incluida la desnitrificación , la reducción de manganeso, la reducción de hierro, la reducción de sulfato y la metanogénesis . [19] Debido a que los humedales son puntos críticos para las transformaciones de nutrientes y a menudo sirven como sumideros de nutrientes, pueden construirse para tratar aguas ricas en nutrientes creadas por actividades humanas. [11]
Los pantanos también son puntos críticos para la producción primaria , ya que el aporte continuo de agua subterránea estimula la producción. [19] Las turberas , que carecen de este aporte de agua subterránea , tienen una producción primaria mucho menor. [19]
El carbono de todos los tipos de humedales, incluidos los pantanos, llega principalmente como carbono orgánico desde ecosistemas de tierras altas adyacentes o mediante la fotosíntesis en el propio humedal. [11] Una vez en el humedal, el carbono orgánico generalmente tiene tres destinos principales: oxidación a CO 2 por respiración aeróbica , entierro como materia orgánica en turba o descomposición en metano . [11] En las turberas, incluidos los pantanos, la producción primaria de las plantas es mayor que la descomposición, lo que resulta en la acumulación de materia orgánica en forma de turba. Los musgos residentes generalmente se descomponen dentro del pantano, y los pantanos templados a menudo son impulsados por la descomposición de las raíces de las plantas. [20] Estos depósitos de turba secuestran una enorme cantidad de carbono. [19] Sin embargo, es difícil determinar si los pantanos netos absorben o emiten gases de efecto invernadero . [21] Esto se debe a que los pantanos emiten metano, que es un gas de efecto invernadero más potente que el dióxido de carbono. [19] Las arqueas metanogénicas que residen en las capas anaeróbicas de turba combinan dióxido de carbono y gas hidrógeno para formar metano y agua. [11] Este metano puede luego escapar a la atmósfera y ejercer sus efectos de calentamiento. [22] Se ha descubierto que las turberas dominadas por musgos marrones y juncos, como los pantanos, emiten una mayor cantidad de metano que las turberas dominadas por Sphagnum , como las turberas. [19] [21]
Los pantanos desempeñan un papel importante en el ciclo global del nitrógeno debido a las condiciones anaeróbicas que se encuentran en sus suelos, que facilitan la oxidación o reducción de una forma de nitrógeno a otra. [11] La mayor parte del nitrógeno llega a los humedales como nitrato procedente de la escorrentía , en materia orgánica de otras zonas o mediante la fijación de nitrógeno en el humedal. [11] Hay tres formas principales de nitrógeno que se encuentran en los humedales: nitrógeno en la materia orgánica, nitrógeno oxidado ( nitrato o nitrito ) y amonio . [22]
El nitrógeno es abundante en la turba. [22] Cuando la materia orgánica de la turba se descompone en ausencia de oxígeno, se produce amonio mediante amonificación . [11] En la capa superficial oxidada del humedal, este amonio se oxida a nitrito y nitrato por nitrificación . [11] La producción de amonio en la capa reducida y su consumo en la capa oxidada superior impulsa la difusión ascendente de amonio. [11] Asimismo, la producción de nitrato en la capa oxidada y el consumo de nitrato en la capa reducida por desnitrificación impulsan la difusión descendente de nitrato. [11] La desnitrificación en la capa reducida produce gas nitrógeno y algo de óxido nitroso , que luego sale del humedal a la atmósfera. [11] El óxido nitroso es un potente gas de efecto invernadero cuya producción está limitada por las concentraciones de nitrato y nitrito en los pantanos. [23]
El nitrógeno, junto con el fósforo, controla la fertilidad de un humedal. [11]
Casi todo el fósforo que llega a un humedal lo hace a través de sedimentos o hojarasca de otros ecosistemas. [11] Junto con el nitrógeno, el fósforo limita la fertilidad de los humedales. [11] En condiciones básicas como las que se encuentran en los pantanos extremadamente ricos, el calcio se unirá a los aniones fosfato para producir fosfatos de calcio , que no están disponibles para ser absorbidos por las plantas. [11] Los musgos también desempeñan un papel considerable al ayudar a las plantas en la absorción de fósforo al disminuir el estrés por fósforo del suelo y estimular la actividad de la fosfatasa en los organismos que se encuentran debajo de la cubierta de musgo. [24] Se ha demostrado que los helófitos refuerzan el ciclo del fósforo dentro de los pantanos, especialmente en el restablecimiento de los pantanos, debido a su capacidad para actuar como un sumidero de fósforo, lo que evita que el fósforo residual en el pantano se transfiera fuera de él. [25] En condiciones normales, el fósforo se mantiene dentro del suelo como fósforo inorgánico disuelto, o fosfato , lo que deja trazas de fósforo en el resto del ecosistema. [26]
El hierro es importante en el ciclo del fósforo dentro de los pantanos. El hierro puede unirse a altos niveles de fosfato inorgánico dentro del pantano, lo que genera un ambiente tóxico e inhibe el crecimiento de las plantas. [24] En los pantanos ricos en hierro, el área puede volverse vulnerable a la acidificación, al exceso de nitrógeno y potasio y a los bajos niveles de agua. [27] Los suelos de turba desempeñan un papel en la prevención de la unión del hierro al fosfato al proporcionar altos niveles de aniones orgánicos a los que se une el hierro en lugar de aniones inorgánicos como el fosfato. [27]
Se puede considerar a las turberas y pantanos como dos ecosistemas en un gradiente de pobre a rico, con turberas en el extremo pobre, pantanos extremadamente ricos en el extremo rico y pantanos pobres en el medio. [28] En este contexto, "rico" y "pobre" se refieren a la riqueza de especies, o cuán biodiverso es un pantano o pantano. [12] La riqueza de estas especies está fuertemente influenciada por el pH y las concentraciones de calcio y bicarbonato. Estos factores ayudan a identificar en qué parte de la pendiente cae un pantano en particular. [29] En general, los pantanos ricos son minerotróficos o dependientes de aguas subterráneas ricas en minerales, mientras que las turberas son ombrotróficas o dependientes de las precipitaciones para obtener agua y nutrientes. [12] Los pantanos pobres se encuentran entre estos dos.
Los pantanos ricos son fuertemente minerotróficos; es decir, una gran proporción de su agua proviene de aguas subterráneas o superficiales ricas en minerales. Sin embargo, se ha demostrado que los pantanos que están más distantes de las aguas superficiales, como ríos y lagos, son más ricos que los pantanos que están conectados. [13] Esta agua está dominada por calcio y bicarbonato, lo que da como resultado un pH ligeramente ácido a ligeramente básico, que es característico de los pantanos ricos. [12] [30] Estas condiciones promueven una alta biodiversidad. Dentro de los pantanos ricos, existe una gran variabilidad. Los pantanos más ricos son los extremadamente ricos (margas), donde a menudo se acumulan depósitos de marga. [17] Suelen tener un pH de 7 o superior. [12] Los pantanos ricos e intermedios son generalmente de neutros a ligeramente ácidos, con un pH de aproximadamente 7 a 5. Los pantanos ricos no siempre son muy productivos; a altas concentraciones de calcio, los iones de calcio se unen a los aniones de fosfato, lo que reduce la disponibilidad de fósforo y disminuye la producción primaria. [11] [12] Las turberas ricas con producción primaria limitada pueden estabilizarse con la acumulación de musgos y micorrizas , que promueven el ciclo del fósforo y pueden favorecer el crecimiento de nueva vegetación y bacterias. [24] Los musgos marrones (familia Amblystegiaceae ) y los juncos (género Carex ) son la vegetación dominante. [30] Sin embargo, una acumulación de musgos como Sphagnum puede provocar la acidificación del pantano rico, convirtiéndolo potencialmente en un pantano pobre. [31] En comparación con los pantanos pobres, los pantanos ricos tienen concentraciones más altas de bicarbonato, cationes básicos (Na + , Ca 2+ , K + , Mg 2+ ) y sulfato . [16]
Los pantanos pobres son en muchos sentidos un intermediario entre los pantanos ricos y las turberas. Hidrológicamente, se parecen más a los pantanos ricos que a los pantanos, pero en términos de composición y química de la vegetación, se parecen más a los pantanos que a los pantanos ricos. [30] Son mucho más ácidos que sus homólogos ricos, con un pH de aproximadamente 5,5 a 4. [12] La turba en los pantanos pobres tiende a ser más espesa que la de los pantanos ricos, lo que impide el acceso de la vegetación al suelo rico en minerales. debajo. [11] Además, la turba más espesa reduce la influencia del agua subterránea rica en minerales que amortigua el pH. [11] Esto hace que el pantano sea más ombrotrófico o dependiente de precipitaciones pobres en nutrientes para obtener agua y nutrientes. [11] También se pueden formar pantanos pobres en áreas donde el agua subterránea que suministra el pantano fluye a través de sedimentos que no se disuelven bien o tienen baja capacidad de amortiguación cuando se disuelven. [17] La riqueza de especies tiende a ser menor que la de los pantanos ricos, pero mayor que la de las turberas. [12] Los pantanos pobres, al igual que las turberas, están dominados por musgos Sphagnum , que acidifican los pantanos y disminuyen la disponibilidad de nutrientes. [30]
Una de las muchas amenazas que enfrentan los pantanos es la conversión a tierras agrícolas. [4] Cuando el clima es adecuado, los pantanos se han drenado para uso agrícola junto con la producción de cultivos, el pastoreo y la producción de heno . [5] Drenar un pantano directamente es particularmente dañino porque reduce el nivel freático. [12] Un nivel freático más bajo puede aumentar la aireación y secar la turba, lo que permite la descomposición aeróbica o la quema de la materia orgánica de la turba. [11] [12] Drenar un pantano indirectamente disminuyendo su suministro de agua puede ser igual de dañino. La interrupción del flujo de agua subterránea hacia el pantano con actividades humanas cercanas, como canteras o desarrollo residencial, cambia la cantidad de agua y nutrientes que ingresan al pantano. [5] Esto puede hacer que el pantano sea más ombrotrófico (dependiente de la precipitación), lo que resulta en acidificación y un cambio en la química del agua. [4] Esto tiene un impacto directo en el hábitat de estas especies y muchas especies características de pantanos desaparecen. [4]
Los pantanos también están amenazados por especies invasoras , fragmentación , corte de turba y contaminación. [5] Las especies invasoras no nativas, como el espino amarillo común en América del Norte, pueden invadir los pantanos y superar a las especies raras de pantanos, reduciendo la biodiversidad. [5] La fragmentación del hábitat amenaza a las especies de pantanos, especialmente a las especies raras o en peligro de extinción que no pueden trasladarse a pantanos cercanos debido a la fragmentación. [5] El corte de turba, aunque es mucho más común en las turberas, ocurre en los pantanos. La turba cortada de los pantanos tiene muchos usos, incluida la quema como combustible. [5] Los contaminantes pueden alterar la química de los pantanos y facilitar la invasión de especies invasoras . [5] Los contaminantes comunes de los pantanos incluyen sales de carreteras, nutrientes de fosas sépticas y escorrentías de fertilizantes y pesticidas agrícolas. [5]
Shakespeare usó el término "succionado por los pantanos" para describir la niebla (literalmente: surgiendo de los pantanos) en El rey Lear , cuando Lear dice: "Infectad su belleza, nieblas aspiradas por los pantanos atraídas por el poderoso sol, para caer y ampollarse". [32]
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: CS1 maint: location missing publisher (link){{cite book}}
: CS1 maint: location missing publisher (link){{cite book}}
: CS1 maint: location missing publisher (link)¡Vosotros, ágiles relámpagos, lanzad vuestras llamas cegadoras a sus ojos desdeñosos! Infectad su belleza, nieblas succionadas por los pantanos atraídas por el poderoso sol, para caer y ampollarse.