Las condiciones euxínicas o euxinias se dan cuando el agua es anóxica y sulfídica. Esto significa que no hay oxígeno (O2 ) y hay un nivel elevado de sulfuro de hidrógeno libre (H2S ) . Los cuerpos de agua euxínicos suelen estar fuertemente estratificados; tienen una capa superficial delgada, óxica y altamente productiva; y tienen aguas inferiores anóxicas y sulfídicas. La palabra "euxinia" se deriva del nombre griego del Mar Negro (Εὔξεινος Πόντος ( Euxeinos Pontos )) que se traduce como "mar hospitalario". [1] Las aguas profundas euxínicas son un componente clave del océano Canfield , un modelo de los océanos durante parte del eón Proterozoico (una parte conocida específicamente como Boring Billion ) propuesto por Donald Canfield , un geólogo estadounidense, en 1998. [2] Todavía existe un debate dentro de la comunidad científica sobre la duración y la frecuencia de las condiciones euxínicas en los océanos antiguos. [3] La euxinia es relativamente rara en los cuerpos de agua modernos, pero todavía ocurre en lugares como el Mar Negro y ciertos fiordos .
La euxinia se encontraba con mayor frecuencia en los antiguos océanos de la Tierra, pero su distribución y frecuencia de aparición aún son objeto de debate. [4] El modelo original era que se mantuvo bastante constante durante aproximadamente mil millones de años. [2] Algunos metaanálisis han cuestionado cómo las condiciones euxínicas persistentes se basaban en depósitos de esquisto negro relativamente pequeños en un período en el que, en teoría, el océano debería haber estado preservando más materia orgánica. [1]
Antes de que ocurriera el Gran Evento de Oxigenación hace aproximadamente 2.300 millones de años, había poco oxígeno libre tanto en la atmósfera como en el océano. [5] Originalmente se pensaba que el océano acumulaba oxígeno poco después que la atmósfera, pero esta idea fue desafiada por Canfield en 1998 cuando propuso que en lugar de que el océano profundo se volviera oxidante, se volvió sulfídico. [2] Esta hipótesis se basa parcialmente en la desaparición de las formaciones de hierro bandeado de los registros geológicos hace 1.800 millones de años. Canfield argumentó que, aunque entró suficiente oxígeno en la atmósfera para erosionar los sulfuros en las rocas continentales, no había suficiente oxígeno para mezclarse con el océano profundo. [2] Esto daría como resultado un océano profundo anóxico con un mayor flujo de azufre desde los continentes. El azufre eliminaría los iones de hierro del agua del mar, lo que daría como resultado sulfuro de hierro (pirita), una parte del cual finalmente quedaría enterrada. Cuando el sulfuro se convirtió en el principal reductor oceánico en lugar del hierro, el agua profunda se volvió euxínica. [1] Esto se ha convertido en lo que se conoce como el océano de Canfield , un modelo respaldado por el aumento de la presencia de δ 34 S en la pirita sedimentaria [2] y el descubrimiento de evidencia de las primeras evaporitas de sulfato . [6]
La anoxia y las condiciones sulfídicas suelen darse juntas. En condiciones anóxicas anaeróbicas, las bacterias reductoras de sulfato convierten el sulfato en sulfuro, creando condiciones sulfídicas. [4] La aparición de esta vía metabólica fue muy importante en los océanos preoxigenados porque las adaptaciones a entornos que de otro modo serían habitables o "tóxicos" como este pueden haber desempeñado un papel en la diversificación de los primeros eucariotas y protozoos en el prefanerozoico. [4]
Hoy en día, todavía se encuentra euxinia ocasionalmente, principalmente en lagos meromícticos y cuencas con sillería como el Mar Negro y algunos fiordos. [1] Es poco común en los tiempos modernos; menos del 0,5 % del fondo marino actual es euxínico. [4]
Los requisitos básicos para la formación de condiciones euxínicas son la ausencia de oxígeno (O 2 ), y la presencia de iones sulfato (SO 4 2− ), materia orgánica (CH 2 O) y bacterias capaces de reducir el sulfato a sulfuro de hidrógeno (H 2 S). [1] Las bacterias utilizan el potencial redox del sulfato como oxidante y la materia orgánica como reductor para generar energía química a través de la respiración celular . Las especies químicas de interés se pueden representar mediante la reacción:
2CH2O + SO42− → H2S + 2HCO3−
En la reacción anterior, el azufre se ha reducido para formar el subproducto sulfuro de hidrógeno, el compuesto característico presente en el agua en condiciones euxínicas. Aunque la reducción de sulfato ocurre en aguas de todo el mundo, la mayoría de los hábitats acuáticos modernos están oxigenados debido a la producción fotosintética de oxígeno y al intercambio de gases entre la atmósfera y el agua superficial. La reducción de sulfato en estos entornos a menudo se limita a ocurrir en sedimentos del lecho marino que tienen un fuerte gradiente redox y se vuelven anóxicos a cierta profundidad por debajo de la interfaz sedimento-agua . En el océano, la velocidad de estas reacciones no está limitada Archivado 2017-03-15 en Wayback Machine por el sulfato, que ha estado presente en grandes cantidades en todos los océanos durante los últimos 2100 millones de años. [6] El Gran Evento de Oxigenación aumentó las concentraciones de oxígeno atmosférico de tal manera que la meteorización oxidativa de los sulfuros se convirtió en una fuente importante de sulfato para el océano. [7] [8] A pesar de que hay abundantes iones de sulfato presentes en la solución, la mayoría de las bacterias no los utilizan preferentemente. La reducción de sulfato no aporta tanta energía a un organismo como la reducción de oxígeno o nitrato , por lo que las concentraciones de estos otros elementos deben ser casi nulas para que las bacterias reductoras de sulfato compitan con las bacterias aeróbicas y desnitrificantes . En la mayoría de los entornos modernos, estas condiciones solo se dan en una pequeña parte de los sedimentos, lo que da como resultado concentraciones insuficientes de sulfuro de hidrógeno para formar aguas euxínicas. [4]
Las condiciones necesarias para la formación de euxinia persistente incluyen aguas anóxicas , altos niveles de nutrientes y una columna de agua estratificada . [1] Estas condiciones no son exhaustivas y se basan en gran medida en observaciones modernas de euxinia. Las condiciones que conducen a eventos euxínicos a gran escala y los desencadenan, como el océano Canfield , probablemente sean el resultado de múltiples factores interrelacionados, muchos de los cuales se han inferido a través de estudios del registro geológico en ubicaciones relevantes. [9] [10] [11] [12] La formación de aguas anóxicas estratificadas con altos niveles de nutrientes está influenciada por una variedad de fenómenos a escala global y local, como la presencia de trampas de nutrientes y un clima en calentamiento. [1]
Para que las condiciones euxínicas persistan, un ciclo de retroalimentación positiva debe perpetuar la exportación de materia orgánica a las aguas del fondo y la reducción de sulfato en condiciones anóxicas. La exportación de materia orgánica está impulsada por altos niveles de producción primaria en la zona fótica , respaldada por un suministro continuo de nutrientes a las aguas superficiales óxicas. Una fuente natural de nutrientes, como el fosfato ( PO3−
4), proviene de la erosión de las rocas y el posterior transporte de estos nutrientes disueltos a través de los ríos. [13] En una trampa de nutrientes, el aumento de la entrada de fosfato de los ríos, las altas tasas de reciclaje de fosfato de los sedimentos y la lenta mezcla vertical en la columna de agua permiten que persistan las condiciones euxínicas. [14]
La disposición de los continentes ha cambiado con el tiempo debido a la tectónica de placas , lo que ha provocado que la batimetría de las cuencas oceánicas también cambie con el tiempo. La forma y el tamaño de las cuencas influyen en los patrones de circulación y la concentración de nutrientes dentro de ellas. Los modelos numéricos que simulan las disposiciones pasadas de los continentes han demostrado que se pueden formar trampas de nutrientes en ciertos escenarios, lo que aumenta las concentraciones locales de fosfato y establece posibles condiciones euxínicas. [1] En una escala más pequeña, las cuencas con umbrales a menudo actúan como trampas de nutrientes debido a su circulación estuarina . [14] La circulación estuarina ocurre donde el agua superficial se repone a partir de la entrada del río y la precipitación, lo que provoca una salida de aguas superficiales de la cuenca, mientras que el agua profunda fluye hacia la cuenca sobre el umbral. Este tipo de circulación permite que se desarrolle agua de fondo anóxica y con alto contenido de nutrientes dentro de la cuenca. [1]
Las aguas estratificadas, en combinación con una mezcla vertical lenta, son esenciales para mantener las condiciones euxínicas. [1] La estratificación ocurre cuando dos o más masas de agua con diferentes densidades ocupan la misma cuenca. Mientras que el agua superficial menos densa puede intercambiar gas con la atmósfera rica en oxígeno, las aguas del fondo más densas mantienen un bajo contenido de oxígeno. En los océanos modernos, la circulación termohalina y el afloramiento impiden que los océanos mantengan aguas de fondo anóxicas. En una cuenca con sillín, las capas estratificadas estables solo permiten que el agua superficial fluya fuera de la cuenca, mientras que el agua profunda permanece anóxica y relativamente sin mezclar. Sin embargo, durante una intrusión de agua salada densa, el agua del fondo rica en nutrientes surge, lo que provoca un aumento de la productividad en la superficie, lo que mejora aún más la trampa de nutrientes debido al bombeo biológico . El aumento del nivel del mar puede exacerbar este proceso al aumentar la cantidad de agua profunda que ingresa a una cuenca con sillín y mejorar la circulación estuarina. [15] [16]
El calentamiento del clima aumenta las temperaturas superficiales de las aguas, lo que afecta a múltiples aspectos de la formación de agua euxínica. A medida que las aguas se calientan, la solubilidad del oxígeno disminuye , lo que permite que se formen aguas anóxicas profundas con mayor facilidad. [17] Además, el agua más caliente provoca un aumento de la respiración de la materia orgánica, lo que conduce a un mayor agotamiento del oxígeno. Las temperaturas más altas mejoran el ciclo hidrológico, lo que aumenta la evaporación de los cuerpos de agua, lo que resulta en un aumento de las precipitaciones. Esto provoca mayores tasas de erosión de las rocas y, por lo tanto, mayores concentraciones de nutrientes en los desagües de los ríos. Los nutrientes permiten una mayor productividad, lo que resulta en más nieve marina y, posteriormente, menos oxígeno en aguas profundas debido al aumento de la respiración. [1]
También se ha propuesto que el vulcanismo es un factor que crea condiciones euxínicas. El dióxido de carbono (CO 2 ) liberado durante la desgasificación volcánica provoca un calentamiento global que tiene efectos en cascada sobre la formación de condiciones euxínicas. [1] [16]
Las lutitas negras son rocas sedimentarias microlaminadas ricas en materia orgánica que a menudo se asocian con anoxia en las aguas del fondo. [18] Esto se debe a que la anoxia ralentiza la degradación de la materia orgánica, lo que permite un mayor enterramiento en los sedimentos. Otra evidencia del enterramiento anóxico de la lutita negra incluye la falta de bioturbación , lo que significa que no había organismos excavando en el sedimento porque no había oxígeno para la respiración. [4] También debe haber una fuente de materia orgánica para el enterramiento, generalmente de producción cerca de la superficie óxica. Muchos artículos que analizan eventos euxínicos antiguos utilizan la presencia de lutita negra como un indicador preliminar de aguas de fondo anóxicas, pero su presencia no indica en sí misma euxinia o incluso una anoxia fuerte. [18] Generalmente se necesitan pruebas geoquímicas para proporcionar una mejor evidencia de las condiciones. [4] [18]
Algunos investigadores estudian la presencia de euxinia en océanos antiguos porque era más frecuente en esa época que en la actualidad. Como los océanos antiguos no se pueden observar directamente, los científicos utilizan la geología y la química para encontrar evidencia en rocas sedimentarias creadas en condiciones euxínicas. Algunas de estas técnicas provienen del estudio de ejemplos modernos de euxinia, mientras que otras se derivan de la geoquímica. [18] Aunque los entornos euxínicos modernos tienen propiedades geoquímicas en común con los océanos euxínicos antiguos, los procesos físicos que causan la euxinia probablemente varíen entre los dos. [1] [4] [18]
Las proporciones de isótopos estables se pueden utilizar para inferir las condiciones ambientales durante la formación de rocas sedimentarias. Mediante la estequiometría y el conocimiento de las vías redox , los paleogeólogos pueden utilizar las proporciones de isótopos de los elementos para determinar la composición química del agua y los sedimentos cuando se produjo el enterramiento. [19]
Los isótopos de azufre se utilizan con frecuencia para buscar evidencia de euxinia antigua. El bajo δ 34 S en lutitas negras y rocas sedimentarias proporciona evidencia positiva de condiciones de formación euxínica. La pirita (FeS 2 ) en cuencas euxínicas típicamente tiene concentraciones más altas de isótopos de azufre ligero que la pirita en el océano moderno. [1] La reducción de sulfato a sulfuro favorece a los isótopos de azufre más ligeros ( 32 S) y se agota en los isótopos más pesados ( 34 S). Este sulfuro más ligero luego se une con Fe 2+ para formar FeS 2 que luego se conserva parcialmente en los sedimentos. En la mayoría de los sistemas modernos, el sulfato eventualmente se vuelve limitante y los pesos isotópicos del azufre tanto en sulfato como en sulfuro (preservado como FeS 2 ) se vuelven iguales. [1]
El molibdeno (Mo), el ion metálico de transición más común en el agua de mar moderna, también se utiliza para buscar evidencia de euxinia. [4] La meteorización de las rocas proporciona un aporte de MoO 4 2– a los océanos. En condiciones óxicas, el MoO 4 2– es muy poco reactivo, pero en entornos euxínicos modernos como el Mar Negro , el molibdeno precipita como oxitiomolibdato (MoO 4−x S x 2– ). [18] [20] [21] La relación isotópica del molibdeno (δ 97/95 Mo) en sedimentos euxínicos parece ser mayor que en condiciones óxicas. [20] Además, la concentración de molibdeno se correlaciona frecuentemente con la concentración de materia orgánica en sedimentos euxínicos. [4] El uso de Mo para indicar euxinia todavía está en debate. [4]
En condiciones euxínicas, algunos elementos traza como Mo, U, V, Cd, Cu, Tl, Ni, Sb y Zn se vuelven insolubles. [18] [22] [23] Esto significa que los sedimentos euxínicos contendrían más de la forma sólida de estos elementos que el agua de mar de fondo. [1] Por ejemplo, el molibdeno y otros metales traza se vuelven insolubles en condiciones anóxicas y sulfídicas, por lo que con el tiempo el agua de mar se agota de metales traza en condiciones de euxinia persistente, y los sedimentos preservados se enriquecen relativamente con molibdeno y otros elementos traza. [18] [24]
Las bacterias como las bacterias verdes del azufre y las bacterias púrpuras del azufre , que existen donde la zona fótica se superpone con masas de agua euxínica, dejan pigmentos en los sedimentos. Estos pigmentos se pueden utilizar para identificar condiciones euxínicas pasadas. [1] Los pigmentos utilizados para identificar la presencia pasada de bacterias verdes del azufre son clorobactano e isorenierateno . [25] Los pigmentos utilizados para identificar la presencia pasada de bacterias púrpuras del azufre son okenano . [26]
La pirita (FeS 2 ) es un mineral formado por la reacción de sulfuro de hidrógeno (H 2 S) y hierro biorreactivo (Fe 2+ ). En aguas de fondo óxicas, la pirita solo puede formarse en sedimentos donde está presente H 2 S. Sin embargo, en ambientes euxínicos ricos en hierro, la formación de pirita puede ocurrir a tasas más altas tanto en la columna de agua como en sedimentos debido a mayores concentraciones de H 2 S. [14] [18] Por lo tanto, la presencia de condiciones euxínicas se puede inferir por la relación de hierro unido a pirita con el hierro total en sedimentos. Las altas proporciones de hierro unido a pirita se pueden utilizar como un indicador de condiciones euxínicas pasadas. [9] [27] De manera similar, si > 45% del hierro biorreactivo en sedimentos está unido a pirita, entonces se pueden inferir condiciones anóxicas o euxínicas. [14] Si bien son útiles, estos métodos no proporcionan una prueba definitiva de la euxinia porque no todas las aguas euxínicas tienen las mismas concentraciones de hierro biorreactivo disponible. [14] Se ha descubierto que estas relaciones están presentes en el Mar Negro euxínico moderno. [10]
El Proterozoico es la era de transición entre océanos anóxicos y oxigenados. El modelo clásico es que el final de las formaciones de hierro bandeado (BIF) se debió a la inyección de oxígeno en el océano profundo, un retraso de aproximadamente 0,6 mil millones de años detrás del Gran Evento de Oxigenación . [28] Canfield, sin embargo, argumentó que la anoxia duró mucho más tiempo, y el final de las formaciones de hierro bandeado se debió a la introducción de sulfuro. [2] Apoyando la hipótesis original de Canfield, se han encontrado registros sedimentarios de 1.84 mil millones de años en el grupo Animike en Canadá que exhiben piritización casi completa sobre la última de las formaciones de hierro bandeado, mostrando evidencia de una transición a condiciones euxínicas en esa cuenca. [29] Para que ocurriera la piritización completa, casi todo el sulfato en el agua se redujo a sulfuro, que eliminó el hierro del agua, formando pirita. Debido a que esta cuenca estaba abierta al océano, la euxinia profunda se interpretó como un fenómeno generalizado. [29] Se plantea la hipótesis de que esta euxinia perduró hasta hace aproximadamente 0.800 millones de años, lo que hace que la euxinia del fondo de la cuenca sea una característica potencialmente extendida en todo el Boring Billion . [29]
Se descubrieron más pruebas de la presencia de euxinia en la cuenca McArthur en Australia, donde se encontró una química de hierro similar. El grado de piritización y el δ 34 S eran altos, lo que respalda la presencia de anoxia y sulfuro, así como el agotamiento del sulfato. [14] Un estudio diferente encontró biomarcadores de bacterias verdes del azufre y bacterias moradas del azufre en la misma área, lo que proporcionó más evidencia de la reducción del sulfato a sulfuro de hidrógeno. [30]
Los isótopos de molibdeno se han utilizado para examinar la distribución de la euxinia en el eón Proterozoico, y sugieren que tal vez la euxinia no estaba tan extendida como Canfield postuló inicialmente. Las aguas del fondo pueden haber sido más ampliamente subóxicas que anóxicas, y podría haber habido una retroalimentación negativa entre la euxinia y los altos niveles de producción primaria superficial necesarios para mantener las condiciones euxínicas. [31] Estudios posteriores han sugerido que desde hace 700 millones de años (finales del Proterozoico) en adelante, los océanos profundos pueden haber sido anóxicos y ricos en hierro con condiciones similares a las de la formación de los BIF. [3] [32]
Hay evidencia de múltiples eventos euxínicos durante el Fanerozoico. Lo más probable es que la euxinia fuera periódica durante el Paleozoico y el Mesozoico, pero los datos geológicos son demasiado escasos para sacar conclusiones a gran escala. En este eón, hay cierta evidencia de que los eventos euxínicos están potencialmente vinculados con eventos de extinción masiva, incluidos el Devónico tardío y el Pérmico-Triásico . [1]
La presencia periódica de condiciones euxínicas en el Cámbrico Inferior ha sido apoyada por evidencia encontrada en la plataforma del Yangtze en el sur de China. Los isótopos de azufre durante la transición del Proterozoico al Fanerozoico dan evidencia de una euxinia generalizada, que tal vez perduró durante todo el período Cámbrico. [33] Hacia el final del Cámbrico Inferior, la quimioclina euxínica se hizo más profunda hasta que la euxinia estuvo presente solo en los sedimentos, y una vez que el sulfato se volvió limitante, las condiciones se volvieron anóxicas en lugar de euxínicas. Algunas áreas finalmente se volvieron óxicas, mientras que otras finalmente volvieron a ser euxínicas durante algún tiempo. [34]
Los registros geológicos del Paleozoico en la cuenca Selwyn en el norte de Canadá también han mostrado evidencia de estratificación y mezcla episódica, donde, utilizando δ 34 S, se determinó que el sulfuro de hidrógeno era más frecuente que el sulfato . [35] Aunque esto no se atribuyó originalmente a la euxinia, estudios posteriores encontraron que el agua de mar en ese momento probablemente tenía bajas concentraciones de sulfato, lo que significa que el azufre en el agua estaba principalmente en forma de sulfuro. Esto combinado con la pizarra negra rica en materia orgánica proporciona una fuerte evidencia de la euxinia. [36]
Existe evidencia similar en las lutitas negras en el centro del continente norteamericano de los períodos Devónico y principios del Misisipiense. Se ha encontrado isorenierateno , un pigmento conocido como un indicador de una zona fótica anóxica, en el registro geológico de Illinois y Michigan. [11] Aunque presentes, estos eventos fueron probablemente efímeros y no duraron por períodos de tiempo más largos. [37] También se puede encontrar evidencia periódica similar de euxinia en las lutitas de Sunbury en Kentucky. [12]
La evidencia de la presencia de euxinia también se ha vinculado a los eventos de Kellwasser de la extinción masiva del Devónico tardío. La presencia de euxinia en aguas de cuencas en lo que hoy es Europa central (Alemania, Polonia y Francia) persistió durante parte del Devónico tardío y es posible que se haya extendido a aguas poco profundas, contribuyendo a la extinción masiva. [38]
Quizás hubo un período de oxigenación de las aguas del fondo durante el Carbonífero , muy probablemente entre la Extinción del Devónico Tardío y la Extinción del Pérmico-Triásico, momento en el que la euxinia sería muy rara en los océanos paleolíticos. [28]
El evento de extinción del Pérmico-Triásico también puede tener algunos vínculos con la euxinia, ya que la hipercapnia y la toxicidad del sulfuro de hidrógeno acabaron con muchas especies. [39] Se ha encontrado la presencia de un biomarcador de la fotosíntesis anaeróbica por parte de las bacterias verdes del azufre que abarca desde el Pérmico hasta principios del Triásico en rocas sedimentarias tanto de Australia como de China, lo que significa que las condiciones euxínicas se extendieron bastante superficialmente en la columna de agua, lo que contribuyó a las extinciones y tal vez incluso ralentizó la recuperación. [40] Sin embargo, no se sabe con certeza cuán extendida estaba la euxinia de la zona fótica durante este período. Los modeladores han planteado la hipótesis de que, debido a las condiciones ambientales, la anoxia y el sulfuro pueden haber surgido de un depósito euxínico vasto y profundo en áreas de afloramiento , pero las áreas estables similares a giros permanecieron óxicas. [41]
El Mesozoico es bien conocido por sus eventos anóxicos oceánicos (EAO) distintivos que resultaron en el enterramiento de capas de esquisto negro. Aunque estos EAO no son evidencia independiente de la presencia de euxinia, muchos contienen biomarcadores que respaldan la formación de euxinia. [1] Una vez más, la evidencia no es universal. Los EAO pueden haber estimulado la propagación de la euxinia existente, especialmente en regiones de surgencia o cuencas semirrestringidas, pero la euxinia de la zona fótica no se produjo en todas partes. [1]
Son pocos los episodios de euxinia que se evidencian en el registro sedimentario durante el Cenozoico. [1] Desde el final de las OAE del Cretácico, es muy probable que las aguas del fondo oceánico hayan permanecido óxicas. [28]
Las condiciones euxínicas prácticamente han desaparecido de los entornos oceánicos abiertos de la Tierra, pero todavía existen algunos ejemplos a pequeña escala. Muchos de estos lugares comparten características biogeoquímicas comunes. [1] Por ejemplo, las bajas tasas de volcamiento y mezcla vertical de la columna de agua total son comunes en los cuerpos de agua euxínicos. [1] Las pequeñas relaciones entre la superficie y la profundidad permiten la formación de múltiples capas estables, al tiempo que limitan el volcamiento impulsado por el viento y la circulación termohalina. [1] Además, la mezcla restringida mejora las capas estratificadas de alta densidad de nutrientes que se refuerzan mediante el reciclaje biológico. [1] Dentro de la quimioclina, los organismos altamente especializados, como las bacterias verdes del azufre , aprovechan el fuerte gradiente de potencial redox y la mínima luz solar. [1]
El Mar Negro es un modelo moderno de uso común para comprender los procesos biogeoquímicos que ocurren en condiciones euxínicas. [42] Se cree que representa las condiciones de los protoocéanos de la Tierra y, por lo tanto, ayuda a la interpretación de indicadores oceánicos. [42] El sedimento del Mar Negro contiene reacciones redox a profundidades de decenas de metros, en comparación con un solo centímetro en el océano abierto. [43] Esta característica única es importante para comprender el comportamiento de la cascada redox en condiciones euxínicas. [43]
La única conexión entre el océano abierto y el Mar Negro es el estrecho del Bósforo , a través del cual se importan las densas aguas mediterráneas. [43] Posteriormente, numerosos ríos, como el Danubio , el Don , el Dniéper y el Dniéster , drenan agua dulce hacia el Mar Negro, que flota sobre el agua mediterránea más densa, lo que provoca una columna de agua fuerte y estratificada. [42] Esta estratificación se mantiene mediante una fuerte picnoclina que restringe la ventilación de las aguas profundas y da como resultado una capa intermedia llamada quimioclina , un límite nítido que separa las aguas superficiales óxicas de las aguas inferiores anóxicas, generalmente entre 50 y 100 m de profundidad, [44] con variación interanual atribuida a cambios a gran escala en la temperatura. [43] Existen condiciones óxicas bien mezcladas por encima de la quimioclina y las condiciones sulfídicas son dominantes por debajo. [43] El oxígeno superficial y el sulfuro de aguas profundas no se superponen a través de la mezcla vertical, [45] pero el arrastre horizontal de aguas oxigenadas y la mezcla vertical de manganeso oxidado en aguas sulfúricas pueden ocurrir cerca de la entrada del estrecho del Bósforo. [43] Los óxidos de manganeso y hierro probablemente oxidan el sulfuro de hidrógeno cerca de la quimioclina, lo que resulta en una disminución de las concentraciones de H2S a medida que uno se acerca a la quimioclina desde abajo.
Los lagos meromícticos son cuerpos de agua pobremente mezclados y anóxicos con una fuerte estratificación vertical. [1] Si bien los lagos meromícticos se clasifican con frecuencia como cuerpos de agua con potencial para condiciones euxínicas, muchos no exhiben euxinia. Los lagos meromícticos son famosos por sus erupciones límnicas . [46] Estos eventos suelen coincidir con la actividad tectónica o volcánica cercana que altera la estratificación estable de los lagos meromícticos. [47] Esto puede resultar en la liberación de inmensas concentraciones de gases tóxicos almacenados de las aguas del fondo anóxico, como CO 2 [46] y H 2 S, especialmente de los lagos meromícticos euxínicos. En concentraciones suficientemente altas, estas explosiones límnicas pueden ser mortales para los humanos y los animales, como el desastre del lago Nyos en 1986. [48]
Algunos fiordos desarrollan euxinia si la conexión con el océano abierto se ve restringida, de forma similar al caso del Mar Negro. Esta constricción impide que el agua oceánica relativamente densa y rica en oxígeno se mezcle con el agua del fondo del fiordo, lo que da lugar a capas estratificadas estables en el fiordo. [1] El agua de fusión de baja salinidad forma una lente de agua dulce de baja densidad sobre una masa más densa de agua del fondo. Las fuentes subterráneas de azufre también son una causa importante de euxinia en los fiordos. [49]
Este fiordo nació como un lago glaciar que se separó del océano abierto (el Mar del Norte) cuando se levantó durante el rebote glaciar. [1] En 1850 se cavó un canal poco profundo (de 2 m de profundidad), que proporciona una conexión marginal con el Mar del Norte. [1] Una fuerte picnoclina separa el agua dulce de la superficie del agua densa y salina del fondo, y esta picnoclina reduce la mezcla entre las capas. Las condiciones anóxicas persisten por debajo de la quimioclina a 20 m, y el fiordo tiene los niveles más altos de sulfuro de hidrógeno en el mundo marino anóxico. [50] [1] Al igual que el Mar Negro, la superposición vertical de oxígeno y azufre es limitada, pero la disminución de H 2 S al acercarse a la quimioclina desde abajo es indicativa de la oxidación de H 2 S, que se ha atribuido a los óxidos de manganeso y hierro, bacterias fotoautotróficas y arrastre de oxígeno horizontalmente desde los límites del fiordo. [51] Estos procesos de oxidación son similares a los presentes en el Mar Negro.
En la historia reciente, se han producido dos fuertes eventos de intrusión de agua de mar a través del canal (1902 y 1942). [1] Las intrusiones de agua de mar a los fiordos fuerzan a que el agua densa, salada y rica en oxígeno ingrese a las aguas del fondo, típicamente anóxicas y sulfídicas, de los fiordos euxínicos. [52] Estos eventos resultan en una perturbación temporal de la quimioclina, lo que aumenta la profundidad a la que se detecta H2S . La descomposición de la quimioclina hace que el H2S reaccione con el oxígeno disuelto en una reacción redox. [52] Esto disminuye la concentración de oxígeno disuelto en la zona fótica biológicamente activa, lo que puede provocar la muerte de peces a escala de cuenca. [52] El evento de 1942, en particular, fue lo suficientemente fuerte como para reducir químicamente la gran mayoría del oxígeno y elevar la quimioclina a la interfaz aire-agua. [52] Esto provocó un estado temporal de anoxia total en el fiordo y resultó en una dramática mortalidad de peces. [52]
Este fiordo se caracteriza por una quimioclina altamente móvil con una profundidad que se cree que está relacionada con los efectos de la temperatura. [4] Los informes locales de un fuerte olor a huevo podrido (el olor a azufre) durante numerosos veranos alrededor del fiordo proporcionan evidencia de que, al igual que el fiordo Framvaren, la quimioclina ha roto la superficie del fiordo al menos cinco veces en el último siglo. [4] La exportación de sedimentos durante estos eventos aumentó las concentraciones de fosfatos disueltos, nitrógeno biodisponible inorgánico y otros nutrientes, lo que resultó en una floración de algas dañinas . [49]
La cuenca de Cariaco en Venezuela ha sido utilizada para estudiar el ciclo de la materia orgánica en ambientes marinos euxínicos. [53] Un aumento en la productividad coincidente con la carga de nutrientes postglacial probablemente causó una transición de condiciones óxicas a anóxicas y posteriormente euxínicas hace alrededor de 14.5 mil años. [54] La alta productividad en la superficie produce una lluvia de materia orgánica particulada hacia la subsuperficie donde persisten condiciones anóxicas y sulfídicas. [53] La materia orgánica en esta región se oxida con sulfato, produciendo azufre reducido (H 2 S) como producto de desecho. El azufre libre existe en las profundidades de la columna de agua y hasta 6 m de profundidad en el sedimento. [53]