Un estuario es un cuerpo costero parcialmente cerrado de agua salobre con uno o más ríos o arroyos que desembocan en él, y con una conexión libre con el mar abierto . [1] Los estuarios forman una zona de transición entre los entornos fluviales y los entornos marítimos y son un ejemplo de ecotono . Los estuarios están sujetos tanto a influencias marinas como mareas , olas y la afluencia de agua salina , como a influencias fluviales como flujos de agua dulce y sedimentos. La mezcla de agua de mar y agua dulce proporciona altos niveles de nutrientes tanto en la columna de agua como en los sedimentos , lo que convierte a los estuarios en uno de los hábitats naturales más productivos del mundo. [2]
La mayoría de los estuarios existentes se formaron durante la época del Holoceno con la inundación de valles erosionados por ríos o erosionados por glaciares cuando el nivel del mar comenzó a subir hace unos 10.000 a 12.000 años. [3] Los estuarios se clasifican típicamente de acuerdo con sus características geomorfológicas o patrones de circulación de agua. Pueden tener muchos nombres diferentes, como bahías , puertos , lagunas , ensenadas o estrechos , aunque algunos de estos cuerpos de agua no cumplen estrictamente con la definición anterior de estuario y podrían ser completamente salinos.
Muchos estuarios sufren degeneración debido a diversos factores, entre ellos la erosión del suelo , la deforestación , el pastoreo excesivo , la sobrepesca y el relleno de humedales. La eutrofización puede dar lugar a un exceso de nutrientes procedentes de las aguas residuales y los desechos animales; a la entrada de contaminantes, como metales pesados , bifenilos policlorados , radionucleidos e hidrocarburos , y a la construcción de diques o represas para el control de inundaciones o la desviación del agua. [3] [4]
La palabra "estuario" se deriva del latín aestuarium , que significa entrada de marea del mar, que a su vez se deriva del término aestus , que significa marea. Se han propuesto muchas definiciones para describir un estuario. La definición más aceptada es: "un cuerpo de agua costero semicerrado, que tiene una conexión libre con el mar abierto, y dentro del cual el agua de mar se diluye mensurablemente con agua dulce derivada del drenaje terrestre". [1] Sin embargo, esta definición excluye una serie de cuerpos de agua costeros como lagunas costeras y mares salobres .
Una definición más amplia de un estuario es "un cuerpo de agua semicerrado conectado al mar hasta el límite de marea o el límite de intrusión salina y que recibe escorrentía de agua dulce; sin embargo, la entrada de agua dulce puede no ser perenne, la conexión con el mar puede estar cerrada durante parte del año y la influencia de las mareas puede ser insignificante". [3] Esta definición amplia también incluye fiordos , lagunas , desembocaduras de ríos y arroyos de marea . Un estuario es un ecosistema dinámico que tiene una conexión con el mar abierto a través del cual ingresa el agua del mar con el ritmo de las mareas . Los efectos de las mareas en los estuarios pueden mostrar efectos no lineales en el movimiento del agua que pueden tener impactos importantes en el ecosistema y el flujo de agua. El agua de mar que ingresa al estuario se diluye con el agua dulce que fluye de los ríos y arroyos. El patrón de dilución varía entre diferentes estuarios y depende del volumen de agua dulce, el rango de mareas y el grado de evaporación del agua en el estuario. [2]
Los valles fluviales sumergidos también se conocen como estuarios de llanura costera. En lugares donde el nivel del mar aumenta con respecto a la tierra, el agua del mar penetra progresivamente en los valles fluviales y la topografía del estuario permanece similar a la de un valle fluvial. Este es el tipo de estuario más común en climas templados. Entre los estuarios bien estudiados se encuentran el estuario Severn en el Reino Unido y el Ems Dollard a lo largo de la frontera entre Holanda y Alemania.
La relación ancho-profundidad de estos estuarios es típicamente grande, con forma de cuña (en sección transversal) en la parte interior y ensanchándose y profundizándose hacia el mar. Las profundidades del agua rara vez superan los 30 m (100 pies). Ejemplos de este tipo de estuario en los EE. UU. son el río Hudson , la bahía de Chesapeake y la bahía de Delaware a lo largo de la costa del Atlántico Medio , y la bahía de Galveston y la bahía de Tampa a lo largo de la costa del Golfo . [5]
Los estuarios con forma de barra se encuentran en lugares donde la deposición de sedimentos ha seguido el ritmo del aumento del nivel del mar, de modo que los estuarios son poco profundos y están separados del mar por lenguas de arena o islas barrera. Son relativamente comunes en zonas tropicales y subtropicales.
Estos estuarios están semiaislados de las aguas oceánicas por playas de barrera ( islas de barrera y lenguas de arena de barrera ). La formación de playas de barrera encierra parcialmente el estuario, con solo entradas estrechas que permiten el contacto con las aguas oceánicas. Los estuarios de barras se desarrollan típicamente en llanuras de suave pendiente ubicadas a lo largo de los bordes tectónicamente estables de los continentes y las costas marinas marginales. Son extensos a lo largo de las costas del Atlántico y del Golfo de los EE. UU. en áreas con deposición costera activa de sedimentos y donde los rangos de marea son inferiores a 4 m (13 pies). Las playas de barrera que encierran estuarios de barras se han desarrollado de varias maneras:
Los fiordos se formaron donde los glaciares del Pleistoceno profundizaron y ensancharon los valles fluviales existentes, de modo que adquirieron forma de U en sus secciones transversales. En sus desembocaduras suelen encontrarse rocas, barras o umbrales de depósitos glaciares , que tienen el efecto de modificar la circulación estuarina.
Los estuarios de tipo fiordo se forman en valles profundamente erosionados formados por glaciares . Estos estuarios en forma de U suelen tener lados empinados, fondos rocosos y umbrales submarinos contorneados por el movimiento glaciar. El estuario es más superficial en su desembocadura, donde las morrenas glaciares terminales o las barras de roca forman umbrales que restringen el flujo de agua. En los tramos superiores del estuario, la profundidad puede superar los 300 m (1000 pies). La relación ancho-profundidad es generalmente pequeña. En los estuarios con umbrales muy poco profundos, las oscilaciones de las mareas solo afectan al agua hasta la profundidad del umbral, y las aguas más profundas que eso pueden permanecer estancadas durante mucho tiempo, por lo que solo hay un intercambio ocasional de las aguas profundas del estuario con el océano. Si la profundidad del umbral es profunda, la circulación del agua está menos restringida y hay un intercambio lento pero constante de agua entre el estuario y el océano. Se pueden encontrar estuarios de tipo fiordo a lo largo de las costas de Alaska , la región de Puget Sound en el oeste del estado de Washington , Columbia Británica , el este de Canadá, Groenlandia , Islandia , Nueva Zelanda y Noruega.
Estos estuarios se forman por hundimientos o por la separación de tierras del océano por el movimiento de tierras asociado con fallas , volcanes y deslizamientos de tierra . La inundación causada por el aumento eustático del nivel del mar durante la época del Holoceno también ha contribuido a la formación de estos estuarios. Solo hay una pequeña cantidad de estuarios producidos tectónicamente ; un ejemplo es la Bahía de San Francisco , que se formó por los movimientos de la corteza del sistema de la falla de San Andrés que causó la inundación de los tramos inferiores de los ríos Sacramento y San Joaquín . [6]
En este tipo de estuario, la producción fluvial supera con creces la producción marina y los efectos de las mareas tienen una importancia menor. El agua dulce flota sobre el agua de mar en una capa que se adelgaza gradualmente a medida que se desplaza hacia el mar. El agua de mar, más densa, se desplaza hacia la tierra a lo largo del fondo del estuario, formando una capa en forma de cuña que se vuelve más delgada a medida que se acerca a la tierra. A medida que se desarrolla una diferencia de velocidad entre las dos capas, las fuerzas de corte generan ondas internas en la interfaz, mezclando el agua de mar hacia arriba con el agua dulce. Ejemplos de un estuario en cuña salada son el río Mississippi [6] y el estuario de Mandovi en Goa durante el período monzónico.
A medida que aumenta la fuerza de las mareas, la producción fluvial se vuelve menor que la aportación marina. En este caso, la turbulencia inducida por la corriente provoca la mezcla de toda la columna de agua, de modo que la salinidad varía más longitudinalmente que verticalmente, lo que genera una condición moderadamente estratificada. Algunos ejemplos son la bahía de Chesapeake y la bahía de Narragansett . [6]
Las fuerzas de mezcla de las mareas superan la producción del río, lo que da como resultado una columna de agua bien mezclada y la desaparición del gradiente de salinidad vertical . El límite entre agua dulce y agua salada se elimina debido a la intensa mezcla turbulenta y los efectos de los remolinos . Los tramos inferiores de la bahía de Delaware y el río Raritan en Nueva Jersey son ejemplos de estuarios verticalmente homogéneos. [6]
Los estuarios inversos se producen en climas secos donde la evaporación supera en gran medida la entrada de agua dulce. Se forma una zona de máxima salinidad, y tanto el agua fluvial como la oceánica fluyen cerca de la superficie hacia esta zona. [7] Esta agua es empujada hacia abajo y se extiende a lo largo del fondo tanto en dirección al mar como a la tierra. [3] Ejemplos de un estuario inverso son el golfo Spencer , en el sur de Australia, [8] el río Saloum y el río Casamance , en Senegal. [9]
El tipo de estuario varía drásticamente dependiendo del aporte de agua dulce, y es capaz de cambiar de una bahía totalmente marina a cualquiera de los otros tipos de estuario. [10] [11]
Las características variables más importantes del agua del estuario son la concentración de oxígeno disuelto, la salinidad y la carga de sedimentos . Existe una variabilidad espacial extrema en la salinidad, con un rango de casi cero en el límite de marea de los ríos tributarios a 3,4% en la desembocadura del estuario. En cualquier punto, la salinidad variará considerablemente con el tiempo y las estaciones, lo que lo convierte en un entorno hostil para los organismos. El sedimento a menudo se deposita en marismas intermareales que son extremadamente difíciles de colonizar. No existen puntos de unión para las algas , por lo que no se establece un hábitat basado en la vegetación. [ aclaración necesaria ] El sedimento también puede obstruir las estructuras de alimentación y respiración de las especies, y existen adaptaciones especiales dentro de las especies de marismas para hacer frente a este problema. Por último, la variación del oxígeno disuelto puede causar problemas para las formas de vida. Los sedimentos ricos en nutrientes de fuentes creadas por el hombre pueden promover ciclos de vida de producción primaria, lo que puede llevar a una descomposición final que elimine el oxígeno disuelto del agua; por lo tanto, pueden desarrollarse zonas hipóxicas o anóxicas . [12]
El nitrógeno es a menudo la principal causa de eutrofización en los estuarios de las zonas templadas. [13] Durante un evento de eutrofización, la retroalimentación biogeoquímica disminuye la cantidad de sílice disponible . [14] Estas retroalimentaciones también aumentan el suministro de nitrógeno y fósforo, creando condiciones en las que pueden persistir las floraciones de algas nocivas. Dado el ciclo del nitrógeno ahora desequilibrado , los estuarios pueden verse obligados a limitar el fósforo en lugar de limitar el nitrógeno. Los estuarios pueden verse gravemente afectados por un ciclo de fósforo desequilibrado, ya que el fósforo interactúa con la disponibilidad de nitrógeno y sílice.
Con una abundancia de nutrientes en el ecosistema, las plantas y las algas crecen en exceso y eventualmente se descomponen, lo que produce una cantidad significativa de dióxido de carbono. [15] Mientras liberan CO 2 al agua y la atmósfera, estos organismos también están absorbiendo todo o casi todo el oxígeno disponible, creando un ambiente hipóxico y un ciclo de oxígeno desequilibrado . [16] El exceso de carbono en forma de CO 2 puede provocar niveles bajos de pH y acidificación de los océanos , lo que es más dañino para las regiones costeras vulnerables como los estuarios.
Se ha visto que la eutrofización afecta negativamente a muchas comunidades de plantas en los ecosistemas estuarinos . [17] Las marismas son un tipo de ecosistema en algunos estuarios que se han visto afectados negativamente por la eutrofización. [17] La vegetación de esparto domina el paisaje de las marismas. [18] El exceso de nutrientes permite que las plantas crezcan a un ritmo mayor en la biomasa sobre el suelo, sin embargo, se asigna menos energía a las raíces ya que los nutrientes son abundantes. [17] [19] Esto conduce a una menor biomasa en la vegetación subterránea que desestabiliza las orillas de la marisma provocando un aumento de las tasas de erosión . [17] Un fenómeno similar ocurre en los manglares , que son otro ecosistema potencial en los estuarios. [19] [20] Un aumento de nitrógeno provoca un aumento en el crecimiento de los brotes y una disminución en el crecimiento de las raíces. [19] Los sistemas de raíces más débiles hacen que un árbol de manglar sea menos resistente en temporadas de sequía, lo que puede provocar la muerte del manglar. [19] Este cambio en la biomasa aérea y subterránea causado por la eutrofización podría obstaculizar el éxito de las plantas en estos ecosistemas. [17] [19]
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En todos los biomas, la eutrofización suele provocar la muerte de las plantas, pero los efectos no terminan ahí. La muerte de las plantas altera toda la estructura de la red alimentaria, lo que puede provocar la muerte de animales en el bioma afectado . Los estuarios son puntos críticos para la biodiversidad y contienen la mayoría de las capturas comerciales de peces, lo que hace que los impactos de la eutrofización sean mucho mayores en ellos. [21] Algunos animales estuarinos específicos sienten los efectos de la eutrofización con más fuerza que otros. Un ejemplo son las especies de pescado blanco de los Alpes europeos . [22] La eutrofización redujo los niveles de oxígeno en sus hábitats tanto que los huevos de pescado blanco no pudieron sobrevivir, lo que provocó extinciones locales. [22] Sin embargo, algunos animales, como los peces carnívoros, tienden a prosperar en entornos enriquecidos con nutrientes y pueden beneficiarse de la eutrofización. [23] Esto se puede ver en las poblaciones de lubinas o lucios. [23]
La eutrofización puede afectar a muchos hábitats marinos, lo que puede tener consecuencias económicas. La industria pesquera comercial depende de los estuarios para aproximadamente el 68 por ciento de su valor de captura debido a la gran biodiversidad de este ecosistema. [24] Durante una floración de algas , los pescadores han notado un aumento significativo en la cantidad de peces. [25] Un aumento repentino en la productividad primaria provoca picos en las poblaciones de peces, lo que lleva a que se utilice más oxígeno. [25] Es la desoxigenación continua del agua lo que luego causa una disminución en las poblaciones de peces. Estos efectos pueden comenzar en los estuarios y tener un amplio efecto en los cuerpos de agua circundantes. A su vez, esto puede disminuir las ventas de la industria pesquera en un área y en todo el país. [26] La producción en 2016 de la pesca recreativa y comercial contribuye con miles de millones de dólares al producto interno bruto (PIB) de los Estados Unidos. [24] Una disminución en la producción dentro de esta industria puede afectar a cualquiera de los 1,7 millones de personas que la industria pesquera emplea anualmente en los Estados Unidos.
Los estuarios son sistemas increíblemente dinámicos, donde la temperatura, la salinidad, la turbidez, la profundidad y el flujo cambian diariamente en respuesta a las mareas. Este dinamismo hace que los estuarios sean hábitats altamente productivos, pero también dificulta que muchas especies sobrevivan durante todo el año. Como resultado, los estuarios grandes y pequeños experimentan una fuerte variación estacional en sus comunidades de peces. [27] En invierno, la comunidad de peces está dominada por residentes marinos resistentes, y en verano una variedad de peces marinos y anádromos entran y salen de los estuarios, aprovechando su alta productividad. [28] Los estuarios proporcionan un hábitat crítico para una variedad de especies que dependen de los estuarios para completar su ciclo de vida. Se sabe que el arenque del Pacífico ( Clupea pallasii ) pone sus huevos en estuarios y bahías, la perca surfera da a luz en los estuarios, los peces planos y los peces roca juveniles migran a los estuarios para criar, y los salmónidos anádromos y las lampreas utilizan los estuarios como corredores migratorios. [29] Además, las poblaciones de aves migratorias , como la aguja colinegra , [30] dependen de los estuarios.
Dos de los principales desafíos de la vida en los estuarios son la variabilidad de la salinidad y la sedimentación . Muchas especies de peces e invertebrados tienen diversos métodos para controlar o adaptarse a los cambios en las concentraciones de sal y se denominan osmoconformadores y osmorreguladores . Muchos animales también excavan madrigueras para evitar la depredación y vivir en un entorno sedimentario más estable. Sin embargo, se encuentran grandes cantidades de bacterias dentro del sedimento, que tiene una demanda muy alta de oxígeno. Esto reduce los niveles de oxígeno dentro del sedimento, lo que a menudo da como resultado condiciones parcialmente anóxicas , que pueden verse exacerbadas aún más por un flujo de agua limitado.
El fitoplancton es un productor primario clave en los estuarios. Se desplaza con los cuerpos de agua y puede ser arrastrado hacia adentro y hacia afuera por las mareas . Su productividad depende en gran medida de la turbidez del agua. El principal fitoplancton presente son las diatomeas y los dinoflagelados , que abundan en los sedimentos.
Una fuente primaria de alimento para muchos organismos de los estuarios, incluidas las bacterias , son los detritos procedentes del asentamiento de la sedimentación.
De las treinta y dos ciudades más grandes del mundo a principios de la década de 1990, veintidós estaban situadas en estuarios. [31]
Como ecosistemas, los estuarios están amenazados por actividades humanas como la contaminación y la sobrepesca . También están amenazados por las aguas residuales, los asentamientos costeros, el desmonte de tierras y mucho más. Los estuarios se ven afectados por eventos que ocurren río arriba y concentran materiales como contaminantes y sedimentos. [32] La escorrentía terrestre y los desechos industriales, agrícolas y domésticos ingresan a los ríos y se descargan en los estuarios. Se pueden introducir contaminantes que no se desintegran rápidamente en el entorno marino, como plásticos , pesticidas , furanos , dioxinas , fenoles y metales pesados .
Estas toxinas pueden acumularse en los tejidos de muchas especies de vida acuática en un proceso llamado bioacumulación . También se acumulan en ambientes bentónicos , como estuarios y lodos de bahías : un registro geológico de las actividades humanas del siglo pasado. La composición elemental de la biopelícula refleja las áreas del estuario impactadas por las actividades humanas y, con el tiempo, puede cambiar la composición básica del ecosistema y los cambios reversibles o irreversibles en las partes abióticas y bióticas de los sistemas de abajo hacia arriba. [33]
Por ejemplo, la contaminación industrial china y rusa, como los fenoles y los metales pesados, ha devastado las poblaciones de peces en el río Amur y ha dañado el suelo de su estuario. [34]
Los estuarios tienden a ser naturalmente eutróficos porque la escorrentía terrestre descarga nutrientes en ellos. Con las actividades humanas, la escorrentía terrestre también incluye ahora los numerosos productos químicos utilizados como fertilizantes en la agricultura, así como los desechos del ganado y los humanos. El exceso de productos químicos que agotan el oxígeno en el agua puede provocar hipoxia y la creación de zonas muertas . [35] Esto puede dar lugar a reducciones en la calidad del agua, los peces y otras poblaciones animales. También se produce sobrepesca. La bahía de Chesapeake alguna vez tuvo una floreciente población de ostras que casi ha sido aniquilada por la sobrepesca. Las ostras filtran estos contaminantes y se los comen o les dan forma de pequeños paquetes que se depositan en el fondo, donde son inofensivos. Históricamente, las ostras filtraban todo el volumen de agua del estuario de exceso de nutrientes cada tres o cuatro días. Hoy en día, ese proceso lleva casi un año, [36] y los sedimentos, los nutrientes y las algas pueden causar problemas en las aguas locales.
Algunos de los principales ríos que atraviesan desiertos tenían, históricamente, estuarios extensos que se han reducido a una fracción de su tamaño anterior debido a las represas y desviaciones. Un ejemplo es el delta del río Colorado en México, que históricamente estaba cubierto de pantanos y bosques, pero que ahora es esencialmente un salar.
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