Un estuario es un cuerpo costero parcialmente cerrado de agua salobre al que desembocan uno o más ríos o arroyos, y con libre conexión con el mar abierto . [1] Los estuarios forman una zona de transición entre ambientes fluviales y ambientes marítimos y son un ejemplo de ecotono . Los estuarios están sujetos tanto a influencias marinas como mareas , olas y afluencias 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 entre 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 arrasados por glaciares cuando el nivel del mar comenzó a subir hace unos 10.000 a 12.000 años. [3] Los estuarios suelen clasificarse según sus características geomorfológicas o sus patrones de circulación del agua. Pueden tener muchos nombres diferentes, como bahías , puertos , lagunas , ensenadas o sonidos , 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 una variedad de factores que incluyen la erosión del suelo , la deforestación , el pastoreo excesivo , la pesca excesiva y el llenado de humedales. La eutrofización puede provocar un exceso de nutrientes provenientes de aguas residuales y desechos animales; contaminantes, incluidos metales pesados , bifenilos policlorados , radionucleidos e hidrocarburos procedentes de las aguas residuales; y construcción de diques o represas para controlar inundaciones o desviar agua. [3] [4]
La palabra "estuario" se deriva de la palabra latina 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: "una masa de agua costera semicerrada, que tiene una conexión libre con el mar abierto, y dentro de la cual el agua de mar está diluida de manera mensurable con agua dulce derivada del drenaje terrestre". [1] Sin embargo, esta definición excluye una serie de masas de agua costeras, como las lagunas costeras y los mares salobres .
Una definición más amplia de estuario es "una masa de agua semicerrada conectada al mar hasta el límite de marea o el límite de intrusión de sal y que recibe escorrentía de agua dulce; sin embargo, la afluencia de agua dulce puede no ser perenne, la conexión con el mar puede estar cerrado 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 por donde 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 entra al estuario se diluye con el agua dulce que fluye de ríos y arroyos. El patrón de dilución varía entre diferentes estuarios y depende del volumen de agua dulce, el rango de marea y el grado de evaporación del agua en el estuario. [2]
Los valles de los ríos ahogados también se conocen como estuarios de llanura costera. En los lugares donde el nivel del mar aumenta con respecto al de la tierra, el agua del mar penetra progresivamente en los valles fluviales y la topografía del estuario sigue siendo similar a la de un valle fluvial. Este es el tipo de estuario más común en climas templados. Los estuarios bien estudiados incluyen el estuario de 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 suele ser grande, con forma de cuña (en sección transversal) en la parte interior y ampliándose y profundizándose hacia el mar. Las profundidades del agua rara vez superan los 30 m (100 pies). Ejemplos de este tipo de estuario en 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 construidos con barras se encuentran en un lugar 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 lugares tropicales y subtropicales.
Estos estuarios están semiaislados de las aguas del océano por playas de barrera ( islas de barrera y lenguas de barrera ). La formación de playas de barrera encierra parcialmente el estuario, con sólo ensenadas estrechas que permiten el contacto con las aguas del océano. Los estuarios construidos en barras se desarrollan típicamente en llanuras de suave pendiente ubicadas a lo largo de bordes tectónicamente estables de continentes y costas marinas marginales. Son extensas 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 construidos con barras se han desarrollado de varias maneras:
Los fiordos se formaron donde los glaciares del Pleistoceno profundizaron y ampliaron los valles fluviales existentes hasta que adquirieron forma de U en las secciones transversales. En sus desembocaduras se encuentran típicamente rocas, barras o umbrales de depósitos glaciares , que tienen como efectos modificar la circulación estuarina.
Los estuarios 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 moldeados por el movimiento glacial. El estuario es menos profundo en su desembocadura, donde las morrenas glaciares terminales o 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 estuarios con umbrales muy poco profundos, las oscilaciones de marea sólo afectan el agua hasta la profundidad del umbral, y las aguas más profundas pueden permanecer estancadas durante mucho tiempo, por lo que sólo hay un intercambio ocasional del agua profunda del estuario. con el océano. Si la profundidad del umbral es profunda, la circulación del agua está menos restringida y hay un intercambio de agua lento pero constante entre el estuario y el océano. Los estuarios tipo fiordo se pueden encontrar 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 hundimiento o tierra aislada del océano por movimientos de tierra asociados con fallas , volcanes y deslizamientos de tierra . Las inundaciones provocadas por el aumento eustático del nivel del mar durante el Holoceno también han contribuido a la formación de estos estuarios. Sólo hay un pequeño número de estuarios producidos tectónicamente ; un ejemplo es la Bahía de San Francisco , que se formó por los movimientos de la corteza terrestre del sistema de fallas de San Andrés que provocaron la inundación de los tramos inferiores de los ríos Sacramento y San Joaquín . [6]
En este tipo de estuario, el caudal de los ríos supera con creces el aporte marino y los efectos de las mareas tienen menor importancia. El agua dulce flota sobre el agua de mar en una capa que se adelgaza gradualmente a medida que avanza hacia el mar. El agua de mar más densa se mueve 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. Un ejemplo de estuario en cuña de sal es el río Mississippi [6] y el estuario de Mandovi en Goa durante el período del monzón.
A medida que aumenta la fuerza de las mareas, la producción de los ríos es menor que la entrada del mar. Aquí, 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 lleva a una condición moderadamente estratificada. Los ejemplos incluyen la Bahía de Chesapeake y la Bahía de Narragansett . [6]
Las fuerzas de mezcla de las mareas exceden la producción del río, lo que resulta en una columna de agua bien mezclada y la desaparición del gradiente vertical de salinidad . La frontera entre el agua dulce y el agua de mar 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 ocurren en climas secos donde la evaporación excede 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 hacia el mar como hacia la tierra. [3] Un ejemplo de estuario inverso es el golfo de Spencer , en Australia del Sur. [8]
El tipo de estuario varía dramáticamente dependiendo del aporte de agua dulce y es capaz de cambiar de una bahía enteramente marina a cualquiera de los otros tipos de estuario. [9] [10]
Las características variables más importantes del agua de 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 afluentes hasta el 3,4% en la desembocadura del estuario. En cualquier momento, la salinidad variará considerablemente con el tiempo y las estaciones, lo que lo convierte en un entorno hostil para los organismos. Los sedimentos a menudo se depositan 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. [ se necesita aclaración ] Los sedimentos también pueden obstruir las estructuras respiratorias y de alimentación 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 a las formas de vida. Los sedimentos ricos en nutrientes de fuentes artificiales pueden promover los ciclos de vida de producción primaria, lo que tal vez lleve a una eventual descomposición que elimine el oxígeno disuelto del agua; por tanto, pueden desarrollarse zonas hipóxicas o anóxicas . [11]
El nitrógeno es a menudo la principal causa de eutrofización en los estuarios de zonas templadas. [12] Durante un evento de eutrofización, la retroalimentación biogeoquímica disminuye la cantidad de sílice disponible . [13] Estas retroalimentaciones también aumentan el suministro de nitrógeno y fósforo, creando condiciones donde 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 limitarlo el nitrógeno. Los estuarios pueden verse gravemente afectados por un ciclo desequilibrado del fósforo, 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 demasiado y eventualmente se descomponen, lo que produce una cantidad significativa de dióxido de carbono. [14] Mientras liberan CO 2 al agua y la atmósfera, estos organismos también absorben todo o casi todo el oxígeno disponible, creando un ambiente hipóxico y un ciclo de oxígeno desequilibrado . [15] El exceso de carbono en forma de CO 2 puede provocar niveles bajos de pH y acidificación de los océanos , lo que es más perjudicial para las regiones costeras vulnerables como los estuarios.
Se ha observado que la eutrofización afecta negativamente a muchas comunidades de plantas en los ecosistemas estuarinos . [16] Las marismas son un tipo de ecosistema en algunos estuarios que se han visto afectados negativamente por la eutrofización. [16] La vegetación de pasto cordal domina el paisaje de las marismas. [17] El exceso de nutrientes permite que las plantas crezcan a mayor ritmo en la biomasa aérea; sin embargo, se asigna menos energía a las raíces ya que los nutrientes son abundantes. [16] [18] Esto conduce a una menor biomasa en la vegetación subterránea que desestabiliza las orillas del pantano provocando mayores tasas de erosión . [16] Un fenómeno similar ocurre en los manglares , que son otro ecosistema potencial en los estuarios. [18] [19] Un aumento de nitrógeno provoca un aumento en el crecimiento de los brotes y una disminución en el crecimiento de las raíces. [18] Los sistemas de raíces más débiles hacen que un árbol de mangle sea menos resistente en temporadas de sequía, lo que puede provocar la muerte del manglar. [18] Este cambio en la biomasa aérea y subterránea causado por la eutrofización podría obstaculizar el éxito de las plantas en estos ecosistemas. [16] [18]
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En todos los biomas, la eutrofización suele provocar la muerte de las plantas, pero los impactos no terminan ahí. La muerte de las plantas altera toda la estructura de la red alimentaria, lo que puede provocar la muerte de los animales dentro del 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 dentro de los estuarios. [20] 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 . [21] La eutrofización redujo tanto los niveles de oxígeno en sus hábitats que los huevos de pescado blanco no pudieron sobrevivir, provocando extinciones locales. [21] Sin embargo, algunos animales, como los peces carnívoros, tienden a prosperar en ambientes enriquecidos con nutrientes y pueden beneficiarse de la eutrofización. [22] Esto se puede ver en poblaciones de lubinas o lucios. [22]
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 captura en valor debido a la gran biodiversidad de este ecosistema. [23] Durante una floración de algas , los pescadores han notado un aumento significativo en la cantidad de peces. [24] Un aumento repentino en la productividad primaria provoca aumentos en las poblaciones de peces, lo que conduce a que se utilice más oxígeno. [24] Es la desoxigenación continua del agua lo que provoca una disminución en las poblaciones de peces. Estos efectos pueden comenzar en los estuarios y tener un efecto amplio 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. [25] La producción en 2016 de la pesca recreativa y comercial aporta miles de millones de dólares al producto interno bruto (PIB) de los Estados Unidos. [23] 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 convierte a los estuarios en 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. [26] En invierno, la comunidad de peces está dominada por resistentes residentes marinos, y en verano una variedad de peces marinos y anádromos entran y salen de los estuarios, aprovechando su alta productividad. [27] 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 da a luz en estuarios, los peces planos y peces de roca juveniles migran a los estuarios para criarse, y los salmónidos anádromos y las lampreas utilizan los estuarios como corredores de migración. [28] Además, las poblaciones de aves migratorias , como la aguja colinegra , [29] dependen de los estuarios.
Dos de los principales desafíos de la vida estuarina son la variabilidad de la salinidad y la sedimentación . Muchas especies de peces e invertebrados tienen varios métodos para controlar o adaptarse a los cambios en las concentraciones de sal y se denominan osmoconformadores y osmorreguladores . Muchos animales también excavan para evitar la depredación y vivir en un ambiente sedimentario más estable. Sin embargo, se encuentran una gran cantidad de bacterias en el sedimento, que tiene una demanda de oxígeno muy alta. Esto reduce los niveles de oxígeno dentro del sedimento, lo que a menudo resulta en 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 mueven con los cuerpos de agua y pueden entrar y salir con 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 el sedimento.
Una fuente principal de alimento para muchos organismos en los estuarios, incluidas las bacterias , son los detritos del asentamiento de la sedimentación.
De las treinta y dos ciudades más grandes del mundo a principios de la década de 1990, veintidós estaban ubicadas en estuarios. [30]
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, la limpieza de tierras y mucho más. Los estuarios se ven afectados por eventos aguas arriba y concentran materiales como contaminantes y sedimentos. [31] Los escurrimientos terrestres y los desechos industriales, agrícolas y domésticos ingresan a los ríos y se vierten en los estuarios. Se pueden introducir contaminantes que no se desintegran rápidamente en el medio 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 último siglo. La composición elemental de la biopelícula refleja áreas del estuario impactadas por 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. [32]
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 dañado el suelo del estuario. [33]
Los estuarios tienden a ser naturalmente eutróficos porque la escorrentía terrestre descarga nutrientes en los estuarios. Con las actividades humanas, la escorrentía de la tierra ahora también incluye muchos productos químicos utilizados como fertilizantes en la agricultura, así como desechos del ganado y los humanos. El exceso de sustancias químicas que agotan el oxígeno en el agua puede provocar hipoxia y la creación de zonas muertas . [34] Esto puede resultar en reducciones en la calidad del agua, peces y otras poblaciones de 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 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 para eliminar el exceso de nutrientes cada tres o cuatro días. Hoy en día, ese proceso lleva casi un año [35] y los sedimentos, nutrientes y algas pueden causar problemas en las aguas locales.
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