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El impacto humano en la vida marina

Impacto humano acumulativo global sobre el océano [1] [2]

Las actividades humanas afectan la vida y los hábitats marinos a través de la sobrepesca , la pérdida de hábitat , la introducción de especies invasoras , la contaminación , la acidificación y el calentamiento de los océanos . Estas actividades afectan a los ecosistemas marinos y las redes alimentarias y pueden tener consecuencias aún no reconocidas para la biodiversidad y la continuidad de las formas de vida marina. [3]

El océano puede describirse como el ecosistema más grande del mundo y es el hogar de muchas especies de vida marina. Diferentes actividades realizadas y causadas por los seres humanos, como el calentamiento global, la acidificación de los océanos y la contaminación, afectan la vida marina y sus hábitats. Durante los últimos 50 años, más del 90 por ciento del calentamiento global resultante de la actividad humana ha sido absorbido por el océano. Esto da como resultado el aumento de las temperaturas del océano y la acidificación de los océanos, lo que es perjudicial para muchas especies de peces y causa daños a hábitats como el coral . [4] Con materiales que producen corales como la roca carbonatada y los sedimentos calcáreos, esto crea un ecosistema único y valioso que no solo proporciona alimento / hogares para criaturas marinas, sino que también tiene muchos beneficios para los humanos. La acidificación de los océanos causada por el aumento de los niveles de dióxido de carbono conduce al blanqueamiento de los corales, donde las tasas de calcificación se reducen, lo que afecta el crecimiento de los corales. [5] Además, otro problema causado por los humanos que impacta la vida marina es la contaminación plástica marina , que representa una amenaza para la vida marina. [6] Según el IPCC (2019), desde 1950 “muchas especies marinas de diversos grupos han experimentado cambios en su distribución geográfica y actividades estacionales en respuesta al calentamiento de los océanos, el cambio del hielo marino y los cambios biogeoquímicos, como la pérdida de oxígeno, en sus hábitats”. [7]

Se ha estimado que sólo el 13% de la superficie del océano permanece como zona silvestre , principalmente en zonas abiertas del océano en lugar de a lo largo de la costa. [8]

Sobrepesca

Pesca en la cadena alimentaria . La sobrepesca de peces de alto valor trófico, como el atún, puede provocar que sean reemplazados por organismos de bajo valor trófico, como las medusas .

Según un informe de 2018 de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura , la sobrepesca afecta a un tercio de las poblaciones de peces del mundo. [9] Además, los observadores de la industria creen que la pesca ilegal, no declarada y no reglamentada se produce en la mayoría de las pesquerías, y representa hasta el 30% de las capturas totales en algunas pesquerías importantes. [10] En un fenómeno denominado pesca descendente en la cadena alimentaria , el nivel trófico medio de las pesquerías mundiales ha disminuido debido a la sobrepesca de peces de alto nivel trófico . [11]

"Es casi como si utilizáramos nuestras fuerzas armadas para luchar contra los animales del océano. Poco a poco vamos ganando esta guerra para exterminarlos".

– Daniel Pauly , pionero en el estudio del impacto humano en la pesca mundial, [12]

Pérdida de hábitat

Relación entre la tendencia anual y los impactos acumulativos actuales para diferentes ecosistemas marinos [1]

Los ecosistemas costeros están siendo particularmente dañados por los humanos. [13] Se está produciendo una pérdida significativa de hábitat particularmente en praderas marinas, bosques de manglares y arrecifes de coral, todos ellos en declive global debido a perturbaciones humanas.

Los arrecifes de coral se encuentran entre los ecosistemas más productivos y diversos del planeta, pero una quinta parte de ellos se han perdido en los últimos años debido a perturbaciones antropogénicas. [14] [15] Los arrecifes de coral son ecosistemas impulsados ​​por microbios que dependen de microorganismos marinos para retener y reciclar nutrientes con el fin de prosperar en aguas oligotróficas . Sin embargo, estos mismos microorganismos también pueden desencadenar ciclos de retroalimentación que intensifican las disminuciones en los arrecifes de coral, con efectos en cascada a través de los ciclos biogeoquímicos y las redes alimentarias marinas . Se necesita una mejor comprensión de las complejas interacciones microbianas dentro de los arrecifes de coral si la conservación de los arrecifes tiene una oportunidad de éxito en el futuro. [16]

Las praderas marinas han perdido 30.000 km2 ( 12.000 millas cuadradas) durante las últimas décadas. Los servicios ecosistémicos de las praderas marinas , que actualmente valen alrededor de 1,9 billones de dólares estadounidenses por año, incluyen el ciclo de nutrientes , el suministro de alimentos y hábitats para muchos animales marinos, incluidos los dugongos en peligro de extinción , los manatíes y las tortugas verdes , y facilitaciones importantes para los peces de los arrecifes de coral . [13]

Una quinta parte de los bosques de manglares del mundo también se han perdido desde 1980. [17] La ​​amenaza más apremiante para los bosques de algas puede ser la sobrepesca de los ecosistemas costeros, que al eliminar niveles tróficos más altos facilita su conversión en páramos empobrecidos de erizos . [18]

Especies invasoras

Un buque de carga bombea agua de lastre por el costado.

Una especie invasora es una especie que no es nativa de un lugar en particular y que puede propagarse hasta un grado que causa daños al medio ambiente, la economía humana o la salud humana. [19] En 2008, Molnar et al. documentaron las vías de cientos de especies invasoras marinas y descubrieron que el transporte marítimo era el mecanismo dominante para la transferencia de especies invasoras en el océano. Los dos principales mecanismos marítimos de transporte de organismos marinos a otros entornos oceánicos son la incrustación en el casco y la transferencia de agua de lastre . [20]

Mnemiopsis leidyi

El agua de lastre recogida en el mar y liberada en el puerto es una fuente importante de vida marina exótica no deseada. Los mejillones cebra de agua dulce invasores , nativos de los mares Negro, Caspio y Azov, probablemente fueron transportados a los Grandes Lagos a través del agua de lastre de un buque transoceánico. [21] Meinesz cree que uno de los peores casos de una sola especie invasora que causa daño a un ecosistema puede atribuirse a una medusa aparentemente inofensiva . Mnemiopsis leidyi , una especie de medusa peine que se extendió de modo que ahora habita estuarios en muchas partes del mundo, fue introducida por primera vez en 1982, y se cree que fue transportada al Mar Negro en el agua de lastre de un barco. La población de la medusa creció exponencialmente y, en 1988, estaba causando estragos en la industria pesquera local . "Las capturas de anchoa cayeron de 204.000 toneladas en 1984 a 200 toneladas en 1993; las de espadín de 24.600 toneladas en 1984 a 12.000 toneladas en 1993; las de jurel de 4.000 toneladas en 1984 a cero en 1993." [22] Ahora que las medusas han agotado el zooplancton , incluidas las larvas de peces, sus números han disminuido drásticamente, pero siguen manteniendo un dominio absoluto sobre el ecosistema .

Las especies invasoras pueden apoderarse de zonas que antes estaban ocupadas, facilitar la propagación de nuevas enfermedades, introducir nuevo material genético , alterar los paisajes marinos y poner en peligro la capacidad de las especies autóctonas para obtener alimentos. Las especies invasoras son responsables de unos 138.000 millones de dólares anuales en pérdidas de ingresos y costes de gestión sólo en Estados Unidos. [23]

Contaminación marina

La contaminación marina se produce cuando las sustancias utilizadas o difundidas por los seres humanos, como los desechos industriales , agrícolas y residenciales , las partículas , el ruido , el exceso de dióxido de carbono o los organismos invasores, ingresan al océano y causan allí efectos nocivos. La mayoría de estos desechos (80%) provienen de la actividad terrestre, aunque el transporte marítimo también contribuye significativamente. [24] Es una combinación de productos químicos y basura, la mayoría de los cuales provienen de fuentes terrestres y son arrastrados o arrastrados al océano. Esta contaminación produce daños al medio ambiente, a la salud de todos los organismos y a las estructuras económicas en todo el mundo. [25] Dado que la mayoría de los insumos provienen de la tierra, ya sea a través de los ríos , las aguas residuales o la atmósfera, significa que las plataformas continentales son más vulnerables a la contaminación. La contaminación del aire también es un factor contribuyente al arrastrar hierro, ácido carbónico, nitrógeno , silicio, azufre, pesticidas o partículas de polvo al océano. [26] La contaminación a menudo proviene de fuentes no puntuales como la escorrentía agrícola, los escombros arrastrados por el viento y el polvo. Estas fuentes no puntuales se deben en gran medida a la escorrentía que ingresa al océano a través de los ríos, pero los desechos y el polvo arrastrados por el viento también pueden desempeñar un papel, ya que estos contaminantes pueden depositarse en las vías fluviales y los océanos. [27] Las vías de contaminación incluyen la descarga directa, la escorrentía terrestre, la contaminación de los barcos , la contaminación de las sentinas , la contaminación atmosférica y, potencialmente, la minería de aguas profundas .

Los tipos de contaminación marina se pueden agrupar como contaminación por desechos marinos , contaminación plástica , incluidos los microplásticos , acidificación de los océanos , contaminación por nutrientes , toxinas y ruido submarino. La contaminación plástica en el océano es un tipo de contaminación marina por plásticos , que varía en tamaño desde material original de gran tamaño, como botellas y bolsas, hasta microplásticos formados a partir de la fragmentación de material plástico. Los desechos marinos son principalmente basura humana descartada que flota o está suspendida en el océano. La contaminación plástica es dañina para la vida marina .

Otra preocupación es el vertido de nutrientes (nitrógeno y fósforo) procedentes de la agricultura intensiva y la eliminación de aguas residuales no tratadas o parcialmente tratadas en los ríos y, posteriormente, en los océanos. Estos nutrientes de nitrógeno y fósforo (que también están contenidos en los fertilizantes ) estimulan el crecimiento del fitoplancton y de las macroalgas , lo que puede dar lugar a floraciones de algas nocivas ( eutrofización ) que pueden ser perjudiciales para los seres humanos y las criaturas marinas. El crecimiento excesivo de algas también puede sofocar los sensibles arrecifes de coral y provocar la pérdida de la biodiversidad y la salud de los corales. Una segunda preocupación importante es que la degradación de las floraciones de algas puede conducir al consumo de oxígeno en las aguas costeras, una situación que puede empeorar con el cambio climático a medida que el calentamiento reduce la mezcla vertical de la columna de agua. [28]

Contaminación por nutrientes

La contaminación por nutrientes es una de las principales causas de la eutrofización de las aguas superficiales, en la que el exceso de nutrientes, normalmente nitratos o fosfatos , estimula el crecimiento de algas. Estas algas mueren, se hunden y son descompuestas por las bacterias del agua. Este proceso de descomposición consume oxígeno, agotando el suministro de otras formas de vida marina y creando lo que se conoce como "zona muerta". Las zonas muertas son hipóxicas, lo que significa que el agua tiene niveles muy bajos de oxígeno disuelto. Esto mata la vida marina o la obliga a abandonar el área, eliminando la vida de la zona y dándole el nombre de zona muerta. Las zonas hipóxicas o zonas muertas pueden ocurrir de forma natural, pero la contaminación por nutrientes causada por la actividad humana ha convertido este proceso natural en un problema ambiental. [29]

Existen cinco fuentes principales de contaminación por nutrientes. La fuente más común de escorrentía de nutrientes son las aguas residuales municipales. Estas aguas residuales pueden llegar a los cursos de agua a través de aguas pluviales, fugas o vertidos directos de aguas residuales humanas en los cuerpos de agua. Las siguientes fuentes más importantes provienen de las prácticas agrícolas. Los fertilizantes químicos utilizados en la agricultura pueden filtrarse en las aguas subterráneas o ser arrastrados por el agua de lluvia, ingresando a los cursos de agua e introduciendo un exceso de nitrógeno y fósforo en estos entornos. Los desechos del ganado también pueden ingresar a los cursos de agua e introducir un exceso de nutrientes. La contaminación por nutrientes del estiércol animal es más intensa en las operaciones de agricultura animal industrial, en las que se crían cientos o miles de animales en un área concentrada. El drenaje de aguas pluviales es otra fuente de contaminación por nutrientes. Los nutrientes y fertilizantes de las propiedades residenciales y las superficies impermeables pueden ser recogidos por las aguas pluviales, que luego corren hacia los ríos y arroyos cercanos que finalmente desembocan en el océano. La quinta fuente principal de escorrentía de nutrientes es la acuicultura, en la que se cultivan organismos acuáticos en condiciones controladas. Los excrementos, el exceso de alimentos y otros desechos orgánicos creados por estas operaciones introducen un exceso de nutrientes en el agua circundante. [30]

Productos químicos tóxicos

Los productos químicos tóxicos pueden adherirse a partículas diminutas que luego son absorbidas por el plancton y los animales bentónicos , la mayoría de los cuales se alimentan por depósito o por filtración . De esta manera, las toxinas se concentran hacia arriba dentro de las cadenas alimentarias oceánicas . Muchas partículas se combinan químicamente de una manera que agota el oxígeno, lo que hace que los estuarios se vuelvan anóxicos . Los pesticidas y los metales tóxicos se incorporan de manera similar a las redes alimentarias marinas, lo que daña la salud biológica de la vida marina. Muchos alimentos para animales tienen un alto contenido de harina de pescado o hidrolizado de pescado . De esta manera, las toxinas marinas se transfieren de nuevo a los animales terrestres de granja y luego a los humanos.

Las concentraciones de fitoplancton han aumentado durante el último siglo en las aguas costeras y, más recientemente, han disminuido en el océano abierto. El aumento de la escorrentía de nutrientes desde la tierra puede explicar el aumento del fitoplancton costero, mientras que el aumento de las temperaturas superficiales en el océano abierto puede haber reforzado la estratificación en la columna de agua, reduciendo el flujo de nutrientes desde las profundidades que el fitoplancton del océano abierto encuentra útiles. [31]

Contaminación plástica

Cada año se producen más de 300 millones de toneladas de plástico, la mitad de las cuales se utilizan en productos de un solo uso, como vasos, bolsas y envases. Al menos 14 millones [32] de toneladas de plástico entran en los océanos cada año. Es imposible saberlo con certeza, pero se estima que existen alrededor de 150 millones de toneladas métricas de plástico en nuestros océanos. La contaminación plástica constituye el 80% de todos los desechos marinos, desde las aguas superficiales hasta los sedimentos de las profundidades marinas. Debido a que los plásticos son livianos, gran parte de esta contaminación se ve en la superficie del océano y sus alrededores, pero ahora se encuentran basura y partículas de plástico en la mayoría de los hábitats marinos y terrestres, incluidas las profundidades marinas , los Grandes Lagos, los arrecifes de coral, las playas, los ríos y los estuarios. La evidencia más llamativa del problema del plástico en los océanos son las manchas de basura que se acumulan en las regiones de giro . Un giro es una corriente oceánica circular formada por los patrones de viento de la Tierra y las fuerzas creadas por la rotación del planeta. [33] Existen cinco giros oceánicos principales: los giros subtropicales del Pacífico Norte y Sur , los giros subtropicales del Atlántico Norte y Sur y el giro subtropical del Océano Índico . En cada uno de ellos hay importantes manchas de basura. [34]

Las especies marinas pueden ingerir desechos plásticos de mayor tamaño , que llenan sus estómagos y les hacen creer que están llenos cuando en realidad no han ingerido nada de valor nutricional. Esto puede provocar que aves marinas , ballenas , peces y tortugas mueran de hambre con el estómago lleno de plástico. Las especies marinas también pueden asfixiarse o enredarse en la basura plástica. [35]

La mayor amenaza de la contaminación plástica del océano proviene de los microplásticos . Estos son pequeños fragmentos de desechos plásticos, algunos de los cuales se produjeron para ser así de pequeños, como las microperlas. Otros microplásticos provienen de la erosión de desechos plásticos más grandes . Una vez que pedazos más grandes de desechos plásticos ingresan al océano, o cualquier vía fluvial, la exposición a la luz solar, la temperatura, la humedad, las olas y el viento comienzan a descomponer el plástico en pedazos más pequeños de cinco milímetros de largo. Los plásticos también pueden ser descompuestos por organismos más pequeños que comerán desechos plásticos, descomponiéndolos en pedazos pequeños y excretarán estos microplásticos o los escupirán. En pruebas de laboratorio, se encontró que los anfípodos de la especie Orchestia gammarellus podían devorar rápidamente pedazos de bolsas de plástico, triturando una sola bolsa en 1,75 millones de fragmentos microscópicos. [36] Aunque el plástico se descompone, sigue siendo un material artificial que no se biodegrada. Se estima que aproximadamente el 90% de los plásticos en el entorno marino pelágico son microplásticos. [33] Estos microplásticos son consumidos frecuentemente por organismos marinos en la base de la cadena alimentaria, como el plancton y las larvas de peces, lo que conduce a una concentración del plástico ingerido en la cadena alimentaria . Los plásticos se producen con sustancias químicas tóxicas que luego ingresan en la cadena alimentaria marina, incluido el pescado que comen algunos humanos. [37]

Contaminación acústica

El océano tiene un paisaje sonoro natural en torno al cual los organismos han evolucionado durante decenas de miles de años. Sin embargo, la actividad humana ha alterado este paisaje sonoro, ahogando en gran medida los sonidos de los que dependen los organismos para aparearse, protegerse de los depredadores y viajar. Las hélices y los motores de los barcos, la pesca industrial, la construcción costera, la perforación petrolífera, los estudios sísmicos, la guerra, la minería del lecho marino y la navegación basada en sonares han introducido contaminación acústica en los entornos oceánicos. Se estima que el transporte marítimo por sí solo ha contribuido a un aumento de 32 veces del ruido de baja frecuencia en las principales rutas de navegación en los últimos 50 años, alejando a los animales marinos de las zonas vitales de reproducción y alimentación. [41] El sonido es la señal sensorial que viaja más lejos a través del océano, y la contaminación acústica antropogénica altera la capacidad de los organismos para utilizar el sonido. Esto crea estrés para los organismos que puede afectar a su salud general, alterando su comportamiento, fisiología y reproducción, e incluso causando la mortalidad. [42] Las explosiones de sonido de los estudios sísmicos pueden dañar los oídos de los animales marinos y causar lesiones graves. La contaminación acústica es especialmente perjudicial para los mamíferos marinos que dependen de la ecolocalización, como las ballenas y los delfines. Estos animales utilizan la ecolocalización para comunicarse, orientarse, alimentarse y encontrar pareja, pero el exceso de sonido interfiere en su capacidad de utilizar la ecolocalización y, por tanto, de realizar estas tareas vitales. [43]

Minería

La perspectiva de la minería en aguas profundas ha generado preocupación entre los científicos y los grupos ambientalistas por los impactos en los frágiles ecosistemas de aguas profundas y los impactos más amplios en la bomba biológica del océano . [44] [45]

Enfermedad inducida por humanos

Los rápidos cambios en los ambientes oceánicos permiten la proliferación de enfermedades. Los microbios que causan enfermedades pueden cambiar y adaptarse a las nuevas condiciones oceánicas mucho más rápidamente que otras formas de vida marina, lo que les da una ventaja en los ecosistemas oceánicos. Este grupo de organismos incluye virus, bacterias, hongos y protozoos. Si bien estos organismos patógenos pueden adaptarse rápidamente, otras formas de vida marina se ven debilitadas por los rápidos cambios en su entorno. Además, los microbios se están volviendo más abundantes debido a la acuicultura, la cría de vida acuática y los desechos humanos que contaminan el océano. Estas prácticas introducen nuevos patógenos y un exceso de nutrientes en el océano, lo que fomenta aún más la supervivencia de los microbios. [46]

Algunos de estos microbios tienen una amplia gama de hospedadores y se los conoce como patógenos multihuésped. Esto significa que el patógeno puede infectar, multiplicarse y transmitirse desde diferentes especies no relacionadas. Los patógenos multihuésped son especialmente peligrosos porque pueden infectar a muchos organismos, pero pueden no ser mortales para todos ellos. Esto significa que los microbios pueden existir en especies que son más resistentes y usar estos organismos como vehículos para infectar continuamente a una especie susceptible. En este caso, el patógeno puede eliminar por completo a la especie susceptible mientras mantiene un suministro de organismos hospedadores. [46]

Cambio climático

En los ambientes marinos, la producción primaria microbiana contribuye sustancialmente al secuestro de CO2 . Los microorganismos marinos también reciclan nutrientes para su uso en la red alimentaria marina y, en el proceso, liberan CO2 a la atmósfera. La biomasa microbiana y otra materia orgánica (restos de plantas y animales) se convierten en combustibles fósiles a lo largo de millones de años. En cambio, la quema de combustibles fósiles libera gases de efecto invernadero en una pequeña fracción de ese tiempo. Como resultado, el ciclo del carbono está desequilibrado y los niveles atmosféricos de CO2 seguirán aumentando mientras se sigan quemando combustibles fósiles. [47]

Microorganismos y cambio climático en biomas marinos y terrestres [47]
Panorama de los cambios climáticos y sus efectos sobre el océano [48]

Calentamiento de los océanos

Cambio de la temperatura media global entre tierra y océano entre 1880 y 2011, en relación con la media del período 1951-1980. Fuente: NASA GISS.

La mayor parte de la energía térmica del calentamiento global va al océano, y no a la atmósfera ni calienta la tierra. [49] [50] Los científicos se dieron cuenta hace más de 30 años que el océano era una huella clave del impacto humano en el cambio climático y "la mejor oportunidad para una mejora importante en nuestra comprensión de la sensibilidad climática es probablemente el monitoreo de la temperatura interna del océano". [51]

Los organismos marinos se están desplazando a zonas más frías del océano a medida que avanza el calentamiento global. Por ejemplo, se hizo un seguimiento de un grupo de 105 especies de peces e invertebrados marinos a lo largo de la costa noreste de Estados Unidos y en el este del mar de Bering. Durante el período de 1982 a 2015, el centro medio de biomasa del grupo se desplazó unos 16 kilómetros hacia el norte y se desplazó unos 6 metros a una profundidad de unos 6 metros. [52] [53]

La mayor parte de la energía térmica procedente del calentamiento global va al océano. [49]
Datos de acumulación de calor global, de Nuccitelli et al. (2012) [54] [50]

Hay pruebas de que el aumento de las temperaturas oceánicas está afectando a los ecosistemas marinos. Por ejemplo, un estudio sobre los cambios en el fitoplancton en el océano Índico indica que el fitoplancton marino ha disminuido hasta un 20% durante las últimas seis décadas. [55] Durante el verano, el océano Índico occidental alberga una de las mayores concentraciones de floraciones de fitoplancton marino del mundo. El aumento del calentamiento en el océano Índico aumenta la estratificación oceánica, lo que impide la mezcla de nutrientes en la zona eufótica , donde hay abundante luz para la fotosíntesis. Por lo tanto, la producción primaria se ve limitada y se altera toda la red alimentaria de la región. Si el calentamiento rápido continúa, el océano Índico podría transformarse en un desierto ecológico y dejar de ser productivo. [55]

La oscilación antártica (también llamada modo anular del sur ) es un cinturón de vientos del oeste o de baja presión que rodea la Antártida y que se mueve hacia el norte o el sur según la fase en la que se encuentre. [58] En su fase positiva, el cinturón de vientos del oeste que impulsa la corriente circumpolar antártica se intensifica y se contrae hacia la Antártida , [59] mientras que en su fase negativa el cinturón se mueve hacia el ecuador. Los vientos asociados con la oscilación antártica causan afloramiento oceánico de agua profunda circumpolar cálida a lo largo de la plataforma continental antártica. [60] [61] Esto se ha relacionado con el derretimiento basal de la plataforma de hielo , [62] lo que representa un posible mecanismo impulsado por el viento que podría desestabilizar grandes porciones de la capa de hielo antártica. [63] La oscilación antártica se encuentra actualmente en la fase positiva más extrema que ha ocurrido en más de mil años. Recientemente, esta fase positiva se ha intensificado aún más, y esto se ha atribuido al aumento de los niveles de gases de efecto invernadero y al posterior agotamiento del ozono estratosférico. [64] [65] Estas alteraciones a gran escala del entorno físico están "provocando cambios en todos los niveles de las redes alimentarias marinas antárticas". [56] [57] El calentamiento de los océanos también está cambiando la distribución del krill antártico . [56] [57] El krill antártico es la especie clave del ecosistema antártico más allá de la plataforma costera y es una fuente importante de alimento para los mamíferos y aves marinas . [66]

El IPCC (2019) afirma que los organismos marinos se están viendo afectados a nivel mundial por el calentamiento de los océanos, con impactos directos en las comunidades humanas, la pesca y la producción de alimentos. [67] Es probable que haya una disminución del 15% en el número de animales marinos y una disminución del 21% al 24% en las capturas pesqueras para fines del siglo XXI debido al cambio climático. [68]

Un estudio de 2020 informa que para 2050 el calentamiento global podría estar extendiéndose en las profundidades oceánicas siete veces más rápido que ahora, incluso si se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero. El calentamiento en las capas mesopelágicas y más profundas podría tener consecuencias importantes para la red alimentaria de las profundidades oceánicas , ya que las especies oceánicas necesitarán moverse para permanecer a temperaturas de supervivencia. [69] [70]

Aumento del nivel del mar

Entre 1993 y 2018, el nivel medio del mar aumentó en la mayor parte de los océanos del mundo (colores azules). [71]

Los ecosistemas costeros se enfrentan a nuevos cambios debido al aumento del nivel del mar . Algunos ecosistemas pueden desplazarse hacia el interior cuando llega la línea de pleamar, pero otros no pueden migrar debido a barreras naturales o artificiales. Este estrechamiento costero, llamado compresión costera si hay barreras artificiales, puede provocar la pérdida de hábitats como marismas y marismas . [72] [73] Los manglares y las marismas se adaptan al aumento del nivel del mar construyéndose verticalmente utilizando sedimentos y materia orgánica acumulados . Si el aumento del nivel del mar es demasiado rápido, no podrán seguir el ritmo y, en cambio, quedarán sumergidos. [74]

Los corales, importantes para la vida de las aves y los peces, también necesitan crecer verticalmente para permanecer cerca de la superficie del mar y obtener suficiente energía de la luz solar. Hasta ahora han podido mantener el ritmo, pero es posible que no puedan hacerlo en el futuro. [77] Estos ecosistemas protegen contra las mareas de tormenta, las olas y los tsunamis. Su pérdida empeora los efectos del aumento del nivel del mar. [78] [79] Las actividades humanas, como la construcción de presas, pueden impedir los procesos naturales de adaptación al restringir el suministro de sedimentos a los humedales, lo que resulta en la pérdida de marismas . [80] Cuando el agua de mar se desplaza hacia el interior, las inundaciones costeras pueden causar problemas con los ecosistemas terrestres existentes, como la contaminación de sus suelos. [81] El melomys de Bramble Cay es el primer mamífero terrestre conocido que se extinguió como resultado del aumento del nivel del mar. [82] [83]

Circulación oceánica y salinidad

La salinidad del océano es una medida de la cantidad de sal disuelta que hay en el océano. Las sales provienen de la erosión y el transporte de sales disueltas desde la tierra. La salinidad de la superficie del océano es una variable clave en el sistema climático cuando se estudia el ciclo global del agua , los intercambios océano-atmósfera y la circulación oceánica , todos componentes vitales que transportan calor, momento, carbono y nutrientes alrededor del mundo. [84] El agua fría es más densa que el agua caliente y el agua salada es más densa que el agua dulce. Esto significa que la densidad del agua del océano cambia a medida que cambia su temperatura y salinidad. Estos cambios en la densidad son la principal fuente de energía que impulsa la circulación oceánica. [84]

Las mediciones de la salinidad superficial del océano tomadas desde la década de 1950 indican una intensificación del ciclo global del agua, con áreas de alta salinidad volviéndose más salinas y áreas de baja salinidad volviéndose menos salinas. [85] [86]

Circulación termohalina , la cinta transportadora oceánica
Cambios en la salinidad superficial medidos por el instrumento satelital Aquarius de la NASA desde diciembre de 2011 a diciembre de 2012. Azul: baja salinidad, rojo: alta salinidad.

Acidificación de los océanos

Impactos potenciales de la acidificación de los océanos. Una visión general de las posibles consecuencias ecológicas y biogeoquímicas futuras, vinculando diferentes impulsores, procesos y ciclos ambientales relacionados con la acidificación en los océanos del futuro. [87]

La acidificación de los océanos es la acidificación creciente de los océanos, causada principalmente por la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera . [88] El aumento del dióxido de carbono atmosférico debido a la quema de combustibles fósiles hace que se disuelva más dióxido de carbono en el océano. Cuando el dióxido de carbono se disuelve en el agua, forma iones de hidrógeno y carbonato. Esto, a su vez, aumenta la acidez del océano y hace que la supervivencia sea cada vez más difícil para los microorganismos, mariscos y otros organismos marinos que dependen del carbonato de calcio para formar sus caparazones. [89]

El aumento de la acidez también tiene el potencial de causar otros daños a los organismos marinos, como la depresión de las tasas metabólicas y las respuestas inmunes en algunos organismos, y causar el blanqueamiento de los corales . [90] La acidificación de los océanos ha aumentado un 26% desde el comienzo de la era industrial. [91] Se ha comparado con el cambio climático antropogénico y se lo ha llamado el "gemelo malvado del calentamiento global " [92] y "el otro problema del CO2". [ 93]

Cambio estimado en el pH del agua del mar causado por el CO creado por el hombre
2Desde el inicio de la revolución industrial hasta finales del siglo XX

Desoxigenación de los océanos

La desoxigenación de los océanos es un factor de estrés adicional para la vida marina. La desoxigenación de los océanos es la expansión de las zonas de mínimo oxígeno en los océanos como consecuencia de la quema de combustibles fósiles . El cambio ha sido bastante rápido y plantea una amenaza para los peces y otros tipos de vida marina, así como para las personas que dependen de la vida marina para su nutrición o sustento. [94] [95] [96] [97] La ​​desoxigenación de los océanos plantea implicaciones para la productividad de los océanos , el ciclo de nutrientes, el ciclo del carbono y los hábitats marinos . [98] [99]

El calentamiento de los océanos exacerba la desoxigenación de los océanos y estresa aún más a los organismos marinos, lo que limita la disponibilidad de nutrientes al aumentar la estratificación de los océanos a través de los efectos de densidad y solubilidad, al mismo tiempo que aumenta la demanda metabólica. [100] [101] Según el Informe especial de 2019 del IPCC sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante , la viabilidad de las especies se está alterando en toda la red alimentaria oceánica debido a los cambios en la química oceánica . A medida que el océano se calienta, la mezcla entre las capas de agua disminuye, lo que resulta en menos oxígeno y nutrientes disponibles para la vida marina . [102]

Capas de hielo polares

El cambio climático provoca el derretimiento del hielo marino, transformando el Ártico de un desierto helado en un océano abierto. Los osos polares y las focas pueden perder sus hábitats, el crecimiento del fitoplancton puede aumentar y alimentar la red alimentaria del Ártico , lo que puede conducir a mayores tasas de enterramiento de carbono y posiblemente reducir la cantidad de CO 2 en la atmósfera. [103]

Hasta hace poco, las capas de hielo [104] se consideraban componentes inertes del ciclo del carbono y se las ignoraba en gran medida en los modelos globales. Las investigaciones realizadas en la última década han transformado esta visión, demostrando la existencia de comunidades microbianas adaptadas de manera única, altas tasas de erosión biogeoquímica y física en las capas de hielo y almacenamiento y reciclaje de carbono orgánico por más de 100 mil millones de toneladas, así como de nutrientes. [105]

Depósitos y flujos de carbono en las capas de hielo actuales (2019) y su impacto previsto en el dióxido de carbono (donde existen datos). Los flujos de carbono estimados se miden en Tg/a (megatoneladas de carbono por año) y los tamaños estimados de los depósitos de carbono se miden en Pg C (miles de megatoneladas de carbono). DOC = carbono orgánico disuelto , POC = carbono orgánico particulado . [105]

Biogeoquímica

Efectos antropogénicos sobre el ciclo del nitrógeno marino [106]

El diagrama de la derecha muestra algunos impactos humanos en el ciclo del nitrógeno marino . El nitrógeno biodisponible (Nb) se introduce en los ecosistemas marinos por escorrentía o deposición atmosférica, causando eutrofización , la formación de zonas muertas y la expansión de las zonas de mínimo oxígeno (OMZ). La liberación de óxidos de nitrógeno (N2O , NO) de las actividades antropogénicas y las zonas con agotamiento de oxígeno causa el agotamiento del ozono estratosférico que conduce a una mayor exposición a los rayos UVB , lo que produce daños a la vida marina, lluvia ácida y calentamiento de los océanos . El calentamiento de los océanos causa la estratificación del agua, la desoxigenación y la formación de zonas muertas. Las zonas muertas y las OMZ son puntos críticos para el anammox y la desnitrificación , lo que causa la pérdida de nitrógeno (N2 y N2O ) . El dióxido de carbono atmosférico elevado acidifica el agua de mar, disminuyendo los procesos de ciclo de N dependientes del pH, como la nitrificación, y mejorando la fijación de N2 . [106]

Carbonatos de calcio

El aumento de la acidez dificulta que microorganismos como los cocolitóforos y mariscos como los erizos de mar construyan sus conchas de carbonato.

El aragonito es una forma de carbonato de calcio que muchos animales marinos utilizan para construir esqueletos y conchas de carbonato. Cuanto menor sea el nivel de saturación de aragonito , más difícil será para los organismos construir y mantener sus esqueletos y conchas. El mapa siguiente muestra los cambios en el nivel de saturación de aragonito de las aguas superficiales del océano entre 1880 y 2012. [107]

Por poner un ejemplo, los pterópodos son un grupo de caracoles marinos nadadores de amplia distribución . Para que los pterópodos creen conchas, necesitan aragonito, que se produce a partir de iones de carbonato y calcio disuelto. Los pterópodos se ven gravemente afectados porque el aumento de los niveles de acidificación ha disminuido de forma constante la cantidad de agua sobresaturada con carbonato que se necesita para la creación de aragonito. [108]

Cuando la concha de un pterópodo se sumergió en agua con un nivel de pH que se proyecta que el océano alcanzará en el año 2100, la concha se disolvió casi por completo en seis semanas. [109] Del mismo modo , los corales , [110] las algas coralinas , [111] los cocolitóforos, [112] los foraminíferos , [113] así como los mariscos en general, [114] experimentan una calcificación reducida o una disolución mejorada como efecto de la acidificación del océano.

Vídeo que resume los impactos de la acidificación de los océanos – Fuente: NOAA
Los pterópodos y las estrellas frágiles forman la base de las redes alimentarias del Ártico

Los pterópodos y las estrellas de mar forman la base de las redes alimentarias del Ártico y ambas sufren graves daños por la acidificación. Las conchas de los pterópodos se disuelven con el aumento de la acidificación y las estrellas de mar pierden masa muscular cuando vuelven a crecer los apéndices. [115] Además, los huevos de las estrellas de mar mueren en unos pocos días cuando se exponen a las condiciones esperadas resultantes de la acidificación del Ártico. [116] La acidificación amenaza con destruir las redes alimentarias del Ártico desde la base hacia arriba. Las aguas del Ártico están cambiando rápidamente y están en un proceso avanzado de subsaturación con aragonito. [108] Las redes alimentarias del Ártico se consideran simples, lo que significa que hay pocos pasos en la cadena alimentaria desde los organismos pequeños hasta los depredadores más grandes. Por ejemplo, los pterópodos son "una presa clave de una serie de depredadores superiores: plancton de mayor tamaño, peces, aves marinas, ballenas". [117]

Silicatos

El aumento de la agricultura en los últimos 400 años ha aumentado la exposición de las rocas y los suelos, lo que ha dado lugar a mayores tasas de erosión por silicato. A su vez, también ha aumentado la lixiviación de las reservas de sílice amorfa de los suelos, lo que ha provocado mayores concentraciones de sílice disuelta en los ríos. [118] Por el contrario, el aumento de la construcción de represas ha provocado una reducción del suministro de sílice al océano debido a la absorción por las diatomeas de agua dulce detrás de las represas. El predominio del fitoplancton no silíceo debido a la carga antropogénica de nitrógeno y fósforo y la mayor disolución de sílice en aguas más cálidas tiene el potencial de limitar la exportación de sedimentos oceánicos de silicio en el futuro. [118]

En 2019, un grupo de científicos sugirió que la acidificación está reduciendo la producción de sílice de diatomeas en el Océano Austral . [119] [120]

Los cambios en el ácido silícico del océano pueden dificultar la tarea de los microorganismos marinos que construyen las conchas de sílice.

Carbón

Cambios antropogénicos en el ciclo global del carbono 2009-2018. Representación esquemática de la perturbación general del ciclo global del carbono causada por actividades antropogénicas, promediada globalmente para la década 2009-2018. Ver leyendas para las flechas y unidades correspondientes. La incertidumbre en la tasa de crecimiento del CO2 atmosférico es muy pequeña (±0,02 GtC año−1) y se descuida para la figura. La perturbación antropogénica ocurre sobre un ciclo de carbono activo, con flujos y reservas representados en el fondo [123] para todos los números, con los flujos brutos del océano actualizados a 90 GtC año−1 para dar cuenta del aumento del CO2 atmosférico desde la publicación. Las reservas de carbono en las costas provienen de una revisión de la literatura sobre sedimentos marinos costeros. [124] [125]
Interacciones nitrógeno-carbono-clima. Se muestran los principales factores que interaccionan durante el Antropoceno. Los signos indican un aumento (+) o una disminución (−) del factor mostrado; (?) indican un impacto desconocido. Los colores de las flechas indican impactos antropogénicos directos (rojo) o interacciones naturales (azul, muchas de las cuales también modificadas por la influencia humana). La fuerza de la interacción se expresa mediante el grosor de las flechas. [126] [127]
Opciones propuestas para eliminar el dióxido de carbono marino [128]

A medida que los desafíos técnicos y políticos de los enfoques de eliminación de dióxido de carbono en tierra se vuelven más evidentes, los océanos pueden ser la nueva frontera "azul" para las estrategias de reducción de carbono en la gobernanza climática. [128] Los entornos marinos son la frontera azul de una estrategia para nuevos sumideros de carbono en la gobernanza climática posterior a París, desde la gestión de ecosistemas basada en la naturaleza hasta las intervenciones tecnológicas a escala industrial en el sistema terrestre. Los enfoques de eliminación de dióxido de carbono marino son diversos  [129] [130] , aunque varios se parecen a las propuestas clave de eliminación de dióxido de carbono terrestre. [128] La alcalinización de los océanos (agregar minerales de silicato como el olivino al agua de mar costera, para aumentar la absorción de CO2 a través de reacciones químicas) es una erosión mejorada, el carbono azul (mejorar la extracción biológica natural de CO2 de la vegetación costera) es la reforestación marina, y el cultivo de biomasa marina (es decir, algas) para acoplarlo con la consiguiente captura y almacenamiento de carbono es la variante marina de la bioenergía y la captura y almacenamiento de carbono. Los humedales , las costas y el océano abierto se están concibiendo y desarrollando como sitios gestionados de remoción y almacenamiento de carbono, con prácticas ampliadas a partir del uso de suelos y bosques. [128]

Efecto de múltiples factores estresantes

Los impactos en los ecosistemas se amplifican por el calentamiento y la desoxigenación de los océanos. Factores que impulsan la intensificación de la hipoxia y la acidificación de los océanos en los sistemas de afloramiento de la plataforma continental. Los vientos en dirección al ecuador impulsan el afloramiento de agua con bajo contenido de oxígeno disuelto (OD), alto contenido de nutrientes y alto contenido de carbono inorgánico disuelto (CID) desde arriba de la zona mínima de oxígeno . Los gradientes entre plataformas en la productividad y los tiempos de residencia en el agua del fondo impulsan la intensidad de la disminución (aumento) del OD (CID) a medida que el agua transita a través de una plataforma continental productiva . [131] [132]

Si hay más de un factor estresante presente, los efectos pueden amplificarse. [133] [134] Por ejemplo, la combinación de la acidificación de los océanos y una elevación de la temperatura de los mismos puede tener un efecto compuesto sobre la vida marina que excede por mucho el impacto nocivo individual de cada uno de ellos. [135] [136] [137]

Si bien aún se están documentando las implicancias completas del aumento de CO 2 en los ecosistemas marinos, hay un cuerpo sustancial de investigación que muestra que una combinación de acidificación de los océanos y temperatura elevada de los océanos, impulsada principalmente por el CO 2 y otras emisiones de gases de efecto invernadero , tienen un efecto compuesto sobre la vida marina y el medio ambiente oceánico. Este efecto excede por lejos el impacto dañino individual de cualquiera de ellos. [135] [138] [137] Además, el calentamiento de los océanos exacerba la desoxigenación de los océanos , que es un factor estresante adicional en los organismos marinos, al aumentar la estratificación de los océanos, a través de efectos de densidad y solubilidad, limitando así los nutrientes, [139] [140] mientras que al mismo tiempo aumenta la demanda metabólica.

Múltiples factores de estrés que actúan sobre los arrecifes de coral [141]

La dirección y magnitud de los efectos de la acidificación, el calentamiento y la desoxigenación de los océanos se han cuantificado mediante metaanálisis [136] [142] [143] y se han probado más a fondo mediante estudios de mesocosmos . Los estudios de mesocosmos simularon la interacción de estos factores estresantes y encontraron un efecto catastrófico en la red alimentaria marina, a saber, que los aumentos en el consumo debido al estrés térmico anulan con creces cualquier aumento de productores primarios a herbívoros debido a una mayor disponibilidad de dióxido de carbono. [144] [145]

Factores impulsores del cambio

Factores impulsores del cambio en los ecosistemas marinos [146]

Los cambios en la dinámica de los ecosistemas marinos están influenciados por las actividades socioeconómicas (por ejemplo, la pesca, la contaminación) y los cambios biofísicos inducidos por el hombre (por ejemplo, la temperatura, la acidificación de los océanos) y pueden interactuar y afectar gravemente la dinámica de los ecosistemas marinos y los servicios ecosistémicos que generan para la sociedad. Comprender estas interacciones directas (o próximas) es un paso importante hacia el uso sostenible de los ecosistemas marinos. Sin embargo, las interacciones próximas están insertas en un contexto socioeconómico mucho más amplio en el que, por ejemplo, la economía a través del comercio y las finanzas, la migración humana y los avances tecnológicos, operan e interactúan a escala global, influyendo en las relaciones próximas. [146]

En 2024 se publicó un estudio [147] dedicado al impacto de los barcos pesqueros y no pesqueros en las aguas costeras del océano, cuando se produce el 75% de la actividad industrial. Según el estudio: "Un tercio de las poblaciones de peces se explotan por encima de los niveles biológicamente sostenibles y se estima que entre el 30 y el 50% de los hábitats marinos críticos se han perdido debido a la industrialización humana". Menciona que, además de los impactos tradicionales como la pesca , el comercio marítimo y la extracción de petróleo, están surgiendo nuevos impactos como la minería , la acuicultura y las turbinas eólicas marinas . Utilizó datos satelitales para monitorear los barcos. Encontró que entre el 72% y el 76% de los barcos pesqueros y entre el 21% y el 30% de los barcos de energía y transporte "faltan en los sistemas de seguimiento públicos ". Cuando los datos se agregaron a la información previamente existente sobre los barcos que se rastreaban públicamente, esto condujo a varios descubrimientos, incluidos:

El estudio descubrió un aumento significativo de las turbinas eólicas marinas que ya habían superado en número a las plataformas petrolíferas en 2021. La pesca aumentó solo un poco en los últimos años y puede comenzar a disminuir porque las pesquerías están agotadas. Concluyó que "el tráfico de buques de transporte y energía puede seguir expandiéndose, siguiendo las tendencias del comercio mundial y el rápido desarrollo de la infraestructura de energía renovable. En este escenario, los cambios en los ecosistemas marinos provocados por la infraestructura y el tráfico de buques pueden rivalizar con la pesca en impacto".

Cambio de líneas de base

"La aplicación de las ciencias físicas y biológicas ha hecho que hoy sea posiblemente el mejor de los tiempos: vivimos más y con mayor salud, la producción de alimentos se ha duplicado en los últimos 35 años y los subsidios a la energía han sustituido al trabajo humano, eliminando las jerarquías de servidumbre. Pero las consecuencias no deseadas de estas acciones bien intencionadas (cambio climático, pérdida de biodiversidad, suministros de agua inadecuados y mucho más) bien podrían hacer que mañana sea el peor de los tiempos".

– Robert Mayo 2006 [148]

En la investigación sobre los ecosistemas marinos, los cambios en las líneas de base surgen porque los cambios deben medirse en relación con algún punto de referencia previo (línea de base), que a su vez puede representar cambios significativos con respecto a un estado aún más temprano del ecosistema. [149] Por ejemplo, los investigadores que han evaluado pesquerías radicalmente agotadas han utilizado como línea de base el estado de la pesquería al comienzo de sus carreras, en lugar de la pesquería en su estado no explotado o intacto. Las áreas que hace cientos de años estaban plagadas de una especie en particular pueden haber experimentado un declive a largo plazo, pero es el nivel de unas décadas antes el que se utiliza como punto de referencia para las poblaciones actuales. De esta manera, las grandes disminuciones de los ecosistemas o las especies durante largos períodos de tiempo quedaron, y siguen quedando, enmascaradas. Existe una pérdida de percepción del cambio que ocurre cuando cada generación redefine lo que es natural o intacto. [149]

Véase también

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