Las zonas muertas son áreas hipóxicas (con poco oxígeno ) en los océanos y grandes lagos del mundo . La hipoxia ocurre cuando la concentración de oxígeno disuelto (OD) cae a 2 ml de O2/litro o menos . [ 2] Cuando un cuerpo de agua experimenta condiciones hipóxicas, la flora y fauna acuáticas comienzan a cambiar su comportamiento para alcanzar secciones de agua con niveles más altos de oxígeno. Una vez que el OD disminuye por debajo de 0,5 ml de O2 / litro en un cuerpo de agua, se produce una mortalidad masiva. Con una concentración tan baja de OD, estos cuerpos de agua no pueden sustentar la vida acuática que vive allí. [3] Históricamente, muchos de estos sitios ocurrían de forma natural. Sin embargo, en la década de 1970, los oceanógrafos comenzaron a notar un aumento de casos y extensiones de zonas muertas. Estas ocurren cerca de costas habitadas , donde la vida acuática está más concentrada.
Las regiones costeras, como el mar Báltico , el norte del golfo de México y la bahía de Chesapeake , así como grandes masas de agua cerradas como el lago Erie , se han visto afectadas por la desoxigenación debido a la eutrofización . Los ríos introducen un exceso de nutrientes en estos sistemas, en última instancia a partir de la escorrentía urbana y agrícola, y esto se ve agravado por la deforestación. Estos nutrientes conducen a una alta productividad que produce materia orgánica que se hunde hasta el fondo y se respira. La respiración de esa materia orgánica consume el oxígeno y causa hipoxia o anoxia .
El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente informó de la existencia de 146 zonas muertas en 2004 en los océanos del mundo en las que no era posible mantener la vida marina debido a la falta de oxígeno. Algunas de ellas tenían una superficie de apenas un kilómetro cuadrado (0,4 mi 2 ), pero la zona muerta más grande abarcaba 70.000 kilómetros cuadrados (27.000 mi 2 ). Un estudio de 2008 contabilizó 405 zonas muertas en todo el mundo. [4] [2]
Las zonas muertas acuáticas y marinas pueden ser causadas por un aumento de nutrientes (particularmente nitrógeno y fósforo) en el agua, conocido como eutrofización . Estos nutrientes son los bloques de construcción fundamentales de los organismos unicelulares, similares a las plantas, que viven en la columna de agua, y cuyo crecimiento está limitado en parte por la disponibilidad de estos materiales. Con más nutrientes disponibles, los organismos acuáticos unicelulares (como las algas y las cianobacterias) tienen los recursos necesarios para superar su límite de crecimiento anterior y comenzar a multiplicarse a un ritmo exponencial. El crecimiento exponencial conduce a aumentos rápidos en la densidad de ciertos tipos de estos fitoplancton , un fenómeno conocido como floración de algas . [6]
El limnólogo David Schindler , cuya investigación en el Área de Lagos Experimentales condujo a la prohibición de fosfatos nocivos en los detergentes, advirtió sobre las floraciones de algas y las zonas muertas,
"Las floraciones que destruyeron los peces y devastaron los Grandes Lagos en los años 1960 y 1970 no han desaparecido; se han desplazado hacia el oeste, a un mundo árido en el que la gente, la industria y la agricultura están poniendo a prueba cada vez más la calidad de la poca agua dulce que hay disponible aquí... No se trata sólo de un problema de las praderas. La expansión global de las zonas muertas causadas por las floraciones de algas está aumentando rápidamente". [7]
Los principales grupos de algas son las cianobacterias , las algas verdes , los dinoflagelados , los cocolitóforos y las algas diatomeas . Un aumento en la entrada de nitrógeno y fósforo generalmente provoca la proliferación de cianobacterias. Otras algas son consumidas y, por lo tanto, no se acumulan en la misma medida que las cianobacterias. [ cita requerida ] Las cianobacterias no son un buen alimento para el zooplancton y los peces y, por lo tanto, se acumulan en el agua, mueren y luego se descomponen. La degradación bacteriana de su biomasa consume el oxígeno del agua, creando así el estado de hipoxia . [ cita requerida ]
Las zonas muertas pueden ser causadas por factores naturales y antropogénicos . Las causas naturales incluyen afloramientos costeros, cambios en los patrones de viento y circulación del agua. Otros factores ambientales que determinan la aparición o intensidad de una zona muerta incluyen largos tiempos de residencia del agua, altas temperaturas y altos niveles de penetración de la luz solar a través de la columna de agua. [8]
Además, los fenómenos oceanográficos naturales pueden causar la desoxigenación de partes de la columna de agua. Por ejemplo, los cuerpos de agua cerrados, como los fiordos o el Mar Negro , tienen umbrales poco profundos en sus entradas, [9] lo que hace que el agua quede atrapada allí durante mucho tiempo. [ cita requerida ] El Océano Pacífico tropical oriental y el Océano Índico septentrional tienen concentraciones de oxígeno reducidas que se cree que se dan en regiones donde hay una circulación mínima para reemplazar el oxígeno que se consume. [10] Estas áreas también se conocen como zonas de mínimo oxígeno (OMZ). En muchos casos, las OMZ son áreas permanentes o semipermanentes. [ cita requerida ]
Los restos de organismos encontrados en las capas de sedimentos cerca de la desembocadura del río Mississippi indican cuatro eventos hipóxicos antes de la llegada de los fertilizantes sintéticos. En estas capas de sedimentos, las especies tolerantes a la anoxia son los restos más frecuentes. Los períodos indicados por el registro de sedimentos corresponden a registros históricos de caudales elevados registrados por instrumentos en Vicksburg, Mississippi . [ cita requerida ]
Los cambios en la circulación oceánica provocados por el cambio climático actual también podrían agregar o magnificar otras causas de reducción de oxígeno en el océano. [11]
Las causas antropogénicas incluyen el uso de fertilizantes químicos y su posterior presencia en las escorrentías de agua y las aguas subterráneas, la descarga directa de aguas residuales en ríos y lagos, y la descarga de nutrientes en las aguas subterráneas a partir de grandes cantidades acumuladas de desechos animales. El uso de fertilizantes químicos se considera la principal causa relacionada con el hombre de las zonas muertas en todo el mundo. Sin embargo, la escorrentía de aguas residuales, el uso de suelo urbano y los fertilizantes también pueden contribuir a la eutrofización. [12]
En agosto de 2017, un informe sugirió que la industria cárnica y el sistema agroeconómico de los EE. UU. son predominantemente responsables de la zona muerta más grande de la historia en el Golfo de México . [13] La escorrentía del suelo y el nitrato lixiviado , exacerbados por la gestión de las tierras agrícolas y las prácticas de labranza, así como el uso de estiércol y fertilizantes sintéticos , contaminaron el agua desde el corazón de Estados Unidos hasta el Golfo de México. Una gran parte de los subproductos de materia vegetal de los cultivos cultivados en esta región se utilizan como componentes principales de piensos en la producción de animales de carne para empresas agroindustriales, como Tyson y Smithfield Foods. [14] Más del 86% del pienso para el ganado no es comestible para los humanos. [15]
Entre las zonas muertas más importantes de los Estados Unidos se encuentran la región norte del Golfo de México [5] , que rodea la desembocadura del río Misisipi, las regiones costeras del noroeste del Pacífico y el río Elizabeth en Virginia Beach, todas las cuales han demostrado ser eventos recurrentes en los últimos años. En todo el mundo, se han desarrollado zonas muertas en mares continentales, como el mar Báltico , el Kattegat , el mar Negro, el golfo de México y el mar de China Oriental , todos los cuales son importantes áreas de pesca. [2]
Las zonas muertas se pueden clasificar por tipo y se identifican por la duración de su aparición: [16]
El tipo de zona muerta puede, en cierto modo, clasificarse por el tiempo necesario para que el agua recupere su estado de salud completo. Este lapso de tiempo depende de la intensidad de la eutrofización y del nivel de agotamiento del oxígeno. Una masa de agua que se hunde hasta alcanzar condiciones anóxicas y experimenta una reducción extrema de la diversidad de la comunidad tendrá que recorrer un camino mucho más largo para recuperar su estado de salud completo. Una masa de agua que solo experimenta una hipoxia leve y mantiene la diversidad y madurez de la comunidad requerirá un camino mucho más corto para recuperar su estado de salud completo. [2]
Los efectos más notables de la eutrofización son las floraciones vegetales, a veces tóxicas, la pérdida de biodiversidad y la anoxia, que puede llevar a la muerte masiva de organismos acuáticos. [8]
Debido a las condiciones hipóxicas presentes en las zonas muertas, la vida marina en estas áreas tiende a ser escasa. La mayoría de los peces y organismos móviles tienden a emigrar fuera de la zona a medida que caen las concentraciones de oxígeno, y las poblaciones bentónicas pueden experimentar pérdidas graves cuando las concentraciones de oxígeno están por debajo de 0,5 mg l −1 O 2 . [17] En condiciones anóxicas severas, la vida microbiana también puede experimentar cambios dramáticos en la identidad de la comunidad, lo que resulta en una mayor abundancia de organismos anaeróbicos a medida que los microbios aeróbicos disminuyen en número y cambian las fuentes de energía para la oxidación, como el nitrato, el sulfato o la reducción de hierro. La reducción de azufre es una preocupación particular ya que el sulfuro de hidrógeno es tóxico y estresa aún más a la mayoría de los organismos dentro de la zona, lo que exacerba los riesgos de mortalidad. [18]
Los niveles bajos de oxígeno pueden tener efectos graves en la capacidad de supervivencia de los organismos dentro del área cuando se encuentran en condiciones anóxicas superiores a las letales. Los estudios realizados a lo largo de la costa del Golfo de América del Norte han demostrado que las condiciones hipóxicas conducen a una reducción de las tasas de reproducción y de crecimiento en una variedad de organismos, incluidos peces e invertebrados bentónicos. Los organismos capaces de abandonar el área normalmente lo hacen cuando las concentraciones de oxígeno disminuyen a menos de 2 mg l −1 . [17] En estas concentraciones de oxígeno y por debajo, los organismos que sobreviven dentro del entorno deficiente en oxígeno y no pueden escapar del área a menudo exhiben un comportamiento de estrés que empeora progresivamente y mueren. Los organismos sobrevivientes tolerantes a las condiciones hipóxicas a menudo exhiben adaptaciones fisiológicas apropiadas para persistir en entornos hipóxicos. Ejemplos de tales adaptaciones incluyen una mayor eficiencia de la ingesta y el uso de oxígeno, la reducción de la cantidad requerida de ingesta de oxígeno a través de tasas de crecimiento reducidas o latencia y el aumento del uso de vías metabólicas anaeróbicas. [17]
La composición de las comunidades bentónicas se ve alterada drásticamente por eventos periódicos de agotamiento de oxígeno, como los de las zonas muertas estacionales y los que ocurren como resultado de los ciclos Diel . Los efectos a largo plazo de tales condiciones hipóxicas resultan en un cambio en las comunidades, que se manifiesta más comúnmente como una disminución en la diversidad de especies a través de eventos de mortalidad masiva. El restablecimiento de las comunidades bentónicas depende de la composición de las comunidades adyacentes para el reclutamiento de larvas. [17] Esto resulta en un cambio hacia colonizadores que se establecen más rápido con estrategias de vida más cortas y oportunistas, lo que potencialmente altera las composiciones bentónicas históricas. [ cita requerida ]
La influencia de las zonas muertas en la pesca y otras actividades comerciales marinas varía según la duración de su aparición y la ubicación. Las zonas muertas suelen ir acompañadas de una disminución de la biodiversidad y un colapso de las poblaciones bentónicas, lo que reduce la diversidad de rendimiento en las operaciones de pesca comercial, pero en los casos de formaciones de zonas muertas relacionadas con la eutrofización, el aumento de la disponibilidad de nutrientes puede conducir a aumentos temporales en los rendimientos seleccionados entre las poblaciones pelágicas, como las anchoas . [17] Sin embargo, los estudios estiman que el aumento de la producción en las áreas circundantes no compensa la disminución neta de la productividad resultante de la zona muerta. Por ejemplo, se estima que se han perdido 17.000 TM de carbono en forma de presas para la pesca como resultado de las zonas muertas en el Golfo de México. [2] Además, muchos factores de estrés en la pesca se ven empeorados por las condiciones hipóxicas. Los factores indirectos, como el mayor éxito de las especies invasoras y el aumento de la intensidad de la pandemia en especies estresadas como las ostras, conducen a pérdidas de ingresos y estabilidad ecológica en las regiones afectadas. [19]
Se ha producido un aumento grave de los eventos de mortalidad masiva asociados a la hipoxia masiva que provoca niveles bajos de oxígeno, la mayoría de los cuales se han producido en las dos últimas décadas. El aumento de la temperatura del agua provoca un aumento de la demanda de oxígeno y de la desoxigenación del océano, lo que provoca la aparición de grandes zonas muertas en los arrecifes de coral. En muchos arrecifes de coral , la respuesta a esta hipoxia depende en gran medida de la magnitud y la duración de la desoxigenación. Los síntomas pueden ir desde la reducción de la fotosíntesis y la calcificación hasta el blanqueamiento . La hipoxia puede tener efectos indirectos, como la abundancia de algas y la propagación de enfermedades de los corales en los ecosistemas . Aunque los corales no pueden soportar niveles tan bajos de oxígeno, las algas son bastante tolerantes. Por ello, en las zonas de interacción entre las algas y los corales, el aumento de la hipoxia provocará una mayor muerte de los corales y una mayor propagación de las algas. El aumento de las zonas muertas masivas de los corales se ve reforzado por la propagación de enfermedades de los corales. Las enfermedades de los corales pueden propagarse fácilmente cuando hay altas concentraciones de sulfuro y condiciones hipóxicas. Debido al ciclo de hipoxia y mortalidad de los arrecifes de coral, los peces y otras formas de vida marina que habitan los arrecifes de coral sufren un cambio de comportamiento en respuesta a la hipoxia. Algunos peces se desplazan hacia arriba para encontrar agua más oxigenada, y otros entran en una fase de depresión metabólica y ventilatoria. Los invertebrados migran fuera de sus hogares hacia la superficie del sustrato o se desplazan hacia las puntas de las colonias de coral arborescentes . [20] [21] [22]
Alrededor de seis millones de personas, la mayoría de ellas en países en desarrollo, dependen de la pesca en los arrecifes de coral . Estas muertes masivas debidas a eventos hipóxicos extremos pueden tener graves impactos en las poblaciones de peces de arrecife. Los ecosistemas de arrecifes de coral ofrecen una variedad de servicios ecosistémicos esenciales , entre ellos la protección de la costa, la fijación de nitrógeno y la asimilación de desechos, así como oportunidades turísticas. La continua disminución del oxígeno en los océanos en los arrecifes de coral es preocupante porque se necesitan muchos años (décadas) para reparar y regenerar los corales. [20]
A pesar de que la mayoría de las demás formas de vida mueren por falta de oxígeno, las medusas pueden prosperar y, a veces, están presentes en zonas muertas en grandes cantidades. Las floraciones de medusas producen grandes cantidades de mucosidad, lo que provoca importantes cambios en las redes alimentarias del océano, ya que pocos organismos se alimentan de ellas. El carbono orgánico de la mucosidad es metabolizado por bacterias que lo devuelven a la atmósfera en forma de dióxido de carbono en lo que se ha denominado una " desviación de carbono de las medusas ". [23] El posible empeoramiento de las floraciones de medusas como resultado de las actividades humanas ha impulsado nuevas investigaciones sobre la influencia de las zonas muertas en las poblaciones de medusas. La principal preocupación es la posibilidad de que las zonas muertas sirvan como zonas de reproducción para las poblaciones de medusas como resultado de las condiciones hipóxicas que alejan la competencia por los recursos y los depredadores comunes de las medusas. [24] El aumento de la población de medusas podría tener altos costos comerciales con la pérdida de pesquerías, la destrucción y contaminación de las redes de arrastre y los barcos pesqueros, y la reducción de los ingresos del turismo en los sistemas costeros. [24]
A nivel mundial, las praderas marinas han estado disminuyendo rápidamente. Se estima que el 21% de las 71 especies conocidas de praderas marinas tienen tendencias decrecientes en sus poblaciones y el 11% de esas especies han sido designadas como amenazadas en la Lista Roja de la ICUN . La hipoxia que conduce a la eutrofización causada por la desoxigenación del océano es uno de los principales factores subyacentes de estas muertes. La eutrofización causa un mayor enriquecimiento de nutrientes que puede resultar en una mayor productividad de las praderas marinas, pero con el enriquecimiento continuo de nutrientes en las praderas marinas, puede causar un crecimiento excesivo de microalgas , epífitas y fitoplancton que resulte en condiciones hipóxicas. [20]
Las praderas marinas son a la vez fuente y sumidero de oxígeno en la columna de agua y los sedimentos circundantes. Por la noche, la presión de oxígeno en la parte interna de las praderas marinas está relacionada linealmente con la concentración de oxígeno en la columna de agua, por lo que las bajas concentraciones de oxígeno en la columna de agua a menudo dan lugar a tejidos hipóxicos en las praderas marinas, lo que puede acabar matando a las praderas marinas. Normalmente, los sedimentos de las praderas marinas deben suministrar oxígeno al tejido subterráneo a través de la fotosíntesis o difundiendo oxígeno desde la columna de agua a través de las hojas hasta los rizomas y las raíces. Sin embargo, con el cambio en los equilibrios de oxígeno de las praderas marinas, a menudo puede dar lugar a tejidos hipóxicos en las praderas marinas. Las praderas marinas expuestas a esta columna de agua hipóxica muestran un aumento de la respiración, tasas reducidas de fotosíntesis, hojas más pequeñas y un número reducido de hojas por brote. Esto provoca un suministro insuficiente de oxígeno a los tejidos subterráneos para la respiración aeróbica, por lo que las praderas marinas deben depender de la respiración anaeróbica, menos eficiente . Las muertes masivas de pastos marinos crean un ciclo de retroalimentación positiva en el que los eventos de mortalidad causan más muertes a medida que se crean mayores demandas de oxígeno cuando el material vegetal muerto se descompone. [20]
Debido a que la hipoxia aumenta la invasión de sulfuros en las praderas marinas, esto afecta negativamente a las mismas a través de la fotosíntesis, el metabolismo y el crecimiento. En general, las praderas marinas pueden combatir los sulfuros al suministrar suficiente oxígeno a las raíces. Sin embargo, la desoxigenación hace que las praderas marinas sean incapaces de suministrar este oxígeno, por lo que mueren. [20]
La desoxigenación reduce la diversidad de organismos que habitan en praderas marinas al eliminar especies que no pueden tolerar las condiciones de bajo oxígeno. Indirectamente, la pérdida y degradación de praderas marinas amenaza a numerosas especies que dependen de ellas para refugiarse o alimentarse. La pérdida de praderas marinas también afecta las características físicas y la resiliencia de los ecosistemas de praderas marinas. Las praderas marinas proporcionan zonas de cría y hábitat para muchos peces y mariscos cosechados con fines comerciales, recreativos y de subsistencia. En muchas regiones tropicales, la población local depende de la pesca asociada a las praderas marinas como fuente de alimentos e ingresos. [20]
Las praderas marinas también brindan muchos servicios ecosistémicos, como la purificación del agua, la protección costera, el control de la erosión, el secuestro y la entrega de subsidios tróficos a los hábitats marinos y terrestres adyacentes. La desoxigenación continua hace que los efectos de la hipoxia se vean agravados por el cambio climático, lo que aumentará la disminución de las poblaciones de praderas marinas. [25] [20]
En comparación con los lechos de pastos marinos y los arrecifes de coral, la hipoxia es más común y habitual en los ecosistemas de manglares , aunque la desoxigenación de los océanos está agravando los efectos negativos debido a los aportes de nutrientes antropogénicos y la modificación del uso de la tierra. [20]
Al igual que las praderas marinas, los árboles de manglares transportan oxígeno a las raíces de los rizomas, reducen las concentraciones de sulfuro y alteran las comunidades microbianas. El oxígeno disuelto se consume más fácilmente en el interior del bosque de manglares. Los aportes antropogénicos pueden poner a prueba los límites de supervivencia en muchos microhábitats de manglares. Por ejemplo, los estanques de camarones construidos en los bosques de manglares se consideran la mayor amenaza antropogénica para los ecosistemas de manglares. Estos estanques de camarones reducen la circulación del estuario y la calidad del agua, lo que conduce a la promoción de la hipoxia de ciclo diario . Cuando la calidad del agua se degrada, los estanques de camarones se abandonan rápidamente, dejando enormes cantidades de aguas residuales. Esta es una fuente importante de contaminación del agua que promueve la desoxigenación del océano en los hábitats adyacentes. [20] [26]
Debido a estas frecuentes condiciones de hipoxia, el agua no proporciona hábitats para los peces. Cuando se expone a una hipoxia extrema, la función del ecosistema puede colapsar por completo. La desoxigenación extrema afectará a las poblaciones locales de peces, que son una fuente esencial de alimento. Los costos ambientales de las granjas de camarones en los bosques de manglares superan ampliamente sus beneficios económicos. El cese de la producción de camarones y la restauración de estas áreas reducirían la eutrofización y la hipoxia antropogénica. [20]
En la década de 1970, se observaron por primera vez zonas muertas marinas en áreas pobladas donde el uso económico intensivo estimuló el escrutinio científico: en la bahía de Chesapeake en la costa este de los EE. UU. , en el estrecho de Escandinavia llamado Kattegat , que es la desembocadura del mar Báltico y en otras importantes zonas de pesca del mar Báltico, en el mar Negro y en el norte del Adriático . [27]
Han aparecido otras zonas muertas marinas en aguas costeras de Sudamérica , China , Japón y Nueva Zelanda . Un estudio de 2008 contabilizó 405 zonas muertas en todo el mundo. [4] [2]
Los investigadores del Baltic Nest Institute han publicado en uno de los números de PNAS un informe en el que se afirma que las zonas muertas del mar Báltico han crecido en los últimos años desde aproximadamente 5.000 km² a más de 60.000 km² . [ cita requerida ]
Algunas de las causas detrás del aumento elevado de zonas muertas se pueden atribuir al uso de fertilizantes, grandes granjas de animales, la quema de combustibles fósiles y los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales. [28]
Debido a su enorme tamaño, el mar Báltico se analiza mejor en subáreas que en su conjunto. En un artículo publicado en 2004, los investigadores dividieron específicamente el mar Báltico en 9 subáreas, cada una con sus propias características específicas. [29] Las 9 subáreas se distinguen de la siguiente manera: golfo de Botnia, región del archipiélago, golfo de Finlandia, golfo de Riga, golfo de Gdansk, costa este de Suecia, Báltico central, región del mar de Belt y Kattegat. [29] Cada subárea ha respondido de manera diferente a las adiciones de nutrientes y la eutrofización; sin embargo, existen algunos patrones y medidas generales para el mar Báltico en su conjunto. [29] Como afirman los investigadores Rönnberg y Bonsdorff,
"Independientemente de los efectos específicos de la zona del aumento de las cargas de nutrientes en el mar Báltico, las fuentes son más o menos similares en toda la región. Sin embargo, la extensión y la gravedad de las descargas pueden diferir. Como se ve, por ejemplo, en HELCOM (1996) y Rönnberg (2001), las principales fuentes de entrada de nutrientes se derivan de la agricultura, la industria, las aguas residuales municipales y el transporte. Las emisiones de nitrógeno en forma de deposiciones atmosféricas también son importantes, así como las fuentes puntuales locales, como la acuicultura y las fugas de la silvicultura". [29]
En general, cada zona del mar Báltico está experimentando efectos antropogénicos similares. Como afirman Rönnberg y Bonsdorff, "la eutrofización es un problema grave en la zona del mar Báltico". [29] Sin embargo, cuando se trata de implementar programas de recuperación de agua, cada zona probablemente necesitará ser tratada a nivel local. [ cita requerida ]
Según National Geographic, la bahía de Chesapeake fue una de las primeras zonas hipóxicas que se identificaron en la década de 1970. [30] La bahía de Chesapeake experimenta hipoxia estacional debido a los altos niveles de nitrógeno. [31] Estos niveles de nitrógeno son causados por la urbanización, hay múltiples fábricas que contaminan la atmósfera con nitrógeno y la agricultura, el lado opuesto de la bahía se utiliza para la cría de aves de corral, lo que produce una gran cantidad de estiércol que termina escurriendo hacia la bahía de Chesapeake. [32] [33]
Entre 1985 y 2019, los encargados de la conservación de la bahía de Chesapeake se esforzaron por reducir los volúmenes hipóxicos anuales. En 2016-2017 se produjo una mejora significativa que dio seguridad a los encargados de la conservación de que los esfuerzos habían tenido éxito; sin embargo, datos recientes han demostrado que se necesitan más esfuerzos para frenar continuamente los efectos del calentamiento global. [34]
El estuario del río Elizabeth se utiliza para uso comercial y militar y es uno de los puertos más utilizados en la costa este de los EE. UU. [35] Entre 2015 y 2019, se midieron 11 condiciones diferentes en varias áreas del río Elizabeth. A lo largo del río, hubo niveles constantemente altos de nitrógeno y fósforo, junto con altos niveles de otros contaminantes que contribuyen a la mala calidad de vida de los peces que se alimentan en el fondo a lo largo del río. [36] La principal causa de la contaminación del río Elizabeth ha sido las actividades militares e industriales durante la década de 1990. [37] En 1993, se inició el Proyecto del río Elizabeth en un intento de hacer un proyecto de restauración en el río. Al adoptar uno de los peces cuya especie se había visto ampliamente afectada por la contaminación, el Fundulus heteroclitus (Mummichog), el grupo pudo ganar tracción y llevar a cabo múltiples proyectos y ha eliminado miles de toneladas de sedimentos contaminados. [38] En 2006, Maersk-APM, una importante empresa naviera, quería construir un nuevo puerto en el río Elizabeth. [39] Como parte de la mitigación ambiental, trabajaron con el Proyecto del río Elizabeth para crear el Proyecto Money Point, que fue un esfuerzo por restaurar Money Point, que se había considerado biológicamente agotado debido a una sustancia negra parecida al alquitrán llamada creosota que se encontraba en el fondo. Maersk-APM donó 5 millones de dólares para ayudar a poner en marcha el proyecto. [40] En 2012, pudieron restaurar más de 7 acres de marisma, 3 acres de arrecife de ostras y crearon una nueva costa. [41] En 2019, el Proyecto Money Point recibió el premio a la "Mejor costa restaurada" de la Asociación Estadounidense de Preservación de Costas y Playas. [42]
Existe una zona muerta estacional en la parte central del lago Erie, desde el este de Point Pelee hasta Long Point, y se extiende hasta las costas de Canadá y Estados Unidos. Entre los meses de julio y octubre, la zona muerta tiene la capacidad de crecer hasta alcanzar un tamaño de 10 000 kilómetros cuadrados. [43] El lago Erie tiene un exceso de fósforo debido a la escorrentía agrícola que acelera el crecimiento de las algas, lo que luego contribuye a las condiciones hipóxicas . [44] La superabundancia de fósforo en el lago se ha relacionado con la contaminación de fuentes no puntuales, como la escorrentía urbana y agrícola, así como con la contaminación de fuentes puntuales que incluye plantas de tratamiento de aguas residuales y cloacales. [45] La zona se detectó por primera vez en la década de 1960, en medio del pico de eutrofización que se estaba produciendo en el lago. [46] Después de que aumentara la preocupación pública, Canadá y Estados Unidos lanzaron esfuerzos para reducir la contaminación por escorrentía en el lago en la década de 1970 como medio para revertir el crecimiento de la zona muerta. [46] Los científicos en 2018 afirmaron que la escorrentía de fósforo tendría que disminuir aún más en un 40% para evitar la aparición de zonas muertas en el área. [47] La industria pesquera comercial y recreativa se ha visto afectada significativamente por la zona hipóxica. [43] En 2021, las aguas poco oxigenadas provocaron un evento de muerte masiva de especies de peces tambor de agua dulce (también conocidos como peces cabeza de oveja ). [48] El agua del lago también se utiliza para beber. [49] Se ha dicho que el agua del lago adquiere un olor penetrante y decoloración cuando la zona muerta está activa a fines de los meses de verano. [50]
Existe una zona muerta en el área del bajo río San Lorenzo, desde el este del río Saguenay hasta el este de Baie Comeau , mayor a profundidades de más de 275 metros (902 pies) y detectada desde la década de 1930. [51] La principal preocupación de los científicos canadienses es el impacto sobre los peces que se encuentran en el área. [ cita requerida ]
Existe una zona hipóxica que cubre las costas de Oregón y Washington [52] que alcanzó su tamaño máximo en 2006 en un área de más de 1.158 millas cuadradas. [53] Los fuertes vientos superficiales entre abril y septiembre causan frecuentes afloramientos que resultan en un aumento de las floraciones de algas, haciendo de la hipoxia un fenómeno estacional. [54] El afloramiento ha contribuido a reducir las temperaturas dentro de la zona. [55] La zona muerta ha provocado la reubicación de organismos marinos como cangrejos y peces y una interferencia de la pesca comercial . [52] Se ha descubierto que los organismos que no pueden reubicarse se asfixian, dejándolos incapaces de ser utilizados por los pescadores. [56] En 2009, un científico describió "miles y miles" de cangrejos, gusanos y estrellas de mar asfixiados a lo largo del fondo marino de la zona hipóxica. [57] En 2021 se invirtieron 1,9 millones de dólares en monitorear y seguir estudiando las condiciones hipóxicas en el área donde se encuentra la zona muerta. [56]
El área de agua de fondo hipóxica temporal que ocurre la mayoría de los veranos frente a la costa de Luisiana en el Golfo de México [58] es la zona hipóxica recurrente más grande en los Estados Unidos. [59] Ocurre solo durante los meses de verano del año debido al calentamiento del verano, la circulación regional, la mezcla de vientos y la alta descarga de agua dulce. [60] El río Mississippi , que es el área de drenaje del 41% de los Estados Unidos continentales, vierte escorrentías con alto contenido de nutrientes, como nitratos y fósforo, en el Golfo de México. Según una hoja informativa de 2009 creada por la NOAA , "el setenta por ciento de las cargas de nutrientes que causan hipoxia son el resultado de esta vasta cuenca de drenaje ". [61] que incluye el corazón de la agroindustria estadounidense , el Medio Oeste . La descarga de aguas residuales tratadas de áreas urbanas (población de aproximadamente 12 millones en 2009) combinada con la escorrentía agrícola entrega aproximadamente 1,7 millones de toneladas de fósforo y nitrógeno al Golfo de México cada año. [61] El nitrógeno es necesario para aumentar el rendimiento de los cultivos, pero las plantas no lo absorben de manera eficiente y, a menudo, se utilizan más fertilizantes de los que realmente necesitan. Por lo tanto, solo un porcentaje del nitrógeno aplicado termina en los cultivos; y en algunas áreas, esa cifra es inferior al 20%. [62] Aunque Iowa ocupa menos del 5% de la cuenca de drenaje del río Misisipi, la descarga anual promedio de nitrato de las aguas superficiales en Iowa es de aproximadamente 204.000 a 222.000 toneladas métricas, o el 25% de todo el nitrato que el río Misisipi entrega al Golfo de México. [63] La exportación de la cuenca del río Raccoon está entre las más altas de los Estados Unidos, con rendimientos anuales de 26,1 kg/ha/año, lo que la clasificó como la mayor pérdida de nitrato de las 42 subcuencas del Misisipi evaluadas para un informe de hipoxia del Golfo de México. [64] [65] En 2012, Iowa introdujo la Estrategia de Reducción de Nutrientes de Iowa, que "es un marco basado en la ciencia y la tecnología para evaluar y reducir los nutrientes en las aguas de Iowa y el Golfo de México. Está diseñada para dirigir los esfuerzos para reducir los nutrientes en las aguas superficiales de fuentes puntuales y no puntuales de una manera científica, razonable y rentable". [66] La estrategia continúa evolucionando, utilizando métodos voluntarios para reducir las contribuciones negativas de Iowa a través de la divulgación, la investigación y la implementación de prácticas de retención de nutrientes. Para ayudar a reducir la escorrentía agrícola en la cuenca del Mississippi, Minnesota aprobó el Estatuto de Minnesota 103F.48 en 2015, también conocido como la "Ley de Amortiguación", que fue diseñado para implementar amortiguadores ribereños obligatorios.entre tierras agrícolas y vías fluviales públicas en todo el estado de Minnesota. La Junta de Recursos Hídricos y del Suelo de Minnesota (BWSR) publicó un informe en enero de 2019 que indica que el cumplimiento de la "Ley de Protección" ha alcanzado el 99 %. [ cita requerida ]
El área de agua hipóxica del fondo que se produce durante varias semanas cada verano en el Golfo de México ha sido cartografiada la mayoría de los años desde 1985 hasta 2024. El tamaño varía anualmente desde un máximo histórico en 2017, cuando abarcó más de 22.730 kilómetros cuadrados (8.776 millas cuadradas), hasta un mínimo histórico en 1988 de 39 kilómetros cuadrados (15 millas cuadradas). [67] [58] [68] [69] La zona muerta de 2015 midió 16.760 kilómetros cuadrados (6.474 millas cuadradas). [70] Nancy Rabalais, del Consorcio Marino de las Universidades de Luisiana en Cocodrie, Luisiana, predijo que la zona muerta o zona hipóxica en 2012 cubrirá un área de 17.353 kilómetros cuadrados (6.700 millas cuadradas), que es más grande que Connecticut; Sin embargo, cuando se completaron las mediciones, la superficie de agua de fondo hipóxica en 2012 solo totalizaba 7.480 kilómetros cuadrados. Los modelos que utilizan el flujo de nitrógeno del río Misisipi para predecir las áreas de "zona muerta" han sido criticados por ser sistemáticamente altos entre 2006 y 2014, habiendo predicho áreas récord en 2007, 2008, 2009, 2011 y 2013 que nunca se cumplieron. [71]
A finales del verano de 1988, la zona muerta desapareció cuando la gran sequía hizo que el caudal del Misisipi cayera a su nivel más bajo desde 1933. Durante épocas de fuertes inundaciones en la cuenca del río Misisipi, como en 1993, "la "zona muerta" aumentó drásticamente en tamaño, aproximadamente 5.000 km (3.107 mi) más grande que el año anterior". [72]
Algunos afirman que la zona muerta amenaza la lucrativa pesca comercial y recreativa en el Golfo de México. "En 2009, el valor en el muelle de la pesca comercial en el Golfo fue de 629 millones de dólares. Casi tres millones de pescadores recreativos aportaron además unos 10.000 millones de dólares a la economía del Golfo, realizando 22 millones de viajes de pesca". [73] Los científicos no están de acuerdo en que la carga de nutrientes tenga un impacto negativo en la pesca. Grimes sostiene que la carga de nutrientes mejora la pesca en el Golfo de México. [74] Courtney et al. plantean la hipótesis de que la carga de nutrientes puede haber contribuido al aumento de la población de pargo rojo en el norte y el oeste del Golfo de México. [75]
En 2017, la Universidad de Tulane ofreció una subvención de un millón de dólares para cultivar cultivos con menos fertilizantes. [76]
Los barcos camaroneros informaron por primera vez sobre una "zona muerta" en el Golfo de México en 1950, pero no fue hasta 1970, cuando el tamaño de la zona hipóxica había aumentado, que los científicos comenzaron a investigar. [77]
Después de 1950, se aceleró la conversión de bosques y humedales para desarrollos agrícolas y urbanos. "En la cuenca del río Misuri, cientos de miles de acres de bosques y humedales (66.000.000 acres) fueron reemplazados por actividades agrícolas [...] En el Bajo Misisipi, un tercio de los bosques del valle se convirtieron a la agricultura entre 1950 y 1976". [77]
En julio de 2007, se descubrió una zona muerta frente a la costa de Texas, donde el río Brazos desemboca en el Golfo. [78]
La bahía de Jinhae es la primera de las dos principales zonas muertas de Corea. La hipoxia se registró por primera vez en septiembre de 1974. En 2011, se realizó un estudio conjunto para observar y registrar las causas, los efectos y lo que se puede hacer con las zonas hipóxicas de Corea. Se descubrió que la bahía de Jinhae presenta una zona muerta estacional desde principios de junio hasta finales de septiembre. Esta zona muerta es causada por "desechos domésticos y de uso de la tierra y estratificación térmica". La bahía de Jinhae experimenta hipoxia principalmente en el fondo de su bahía. La relación de fósforo a nitrógeno está desequilibrada en el fondo, mientras que en la parte superior está equilibrada, con la excepción de principios de junio a finales de septiembre, cuando la bahía experimenta eutrofización en su conjunto. Los efectos de la hipoxia de la bahía de Jinhae se ven en el sistema marino que rodea a Corea, con una pérdida de diversidad biológica, en particular de los organismos con caparazón calcáreo . [79]
La bahía de Shihwa es un embalse costero creado en 1994 para abastecer de agua a las tierras agrícolas circundantes y actuar como lago de escorrentía para las plantas industriales cercanas. La bahía se construyó sin demasiadas consideraciones medioambientales y, en 1999, la calidad del agua había disminuido significativamente. Esta disminución de la calidad del agua se atribuye a que la bahía no tiene suficiente circulación o nuevo flujo de agua para dar cabida a los residuos domésticos e industriales que se vierten. En respuesta, el gobierno coreano estableció un sistema de gestión de la contaminación dentro de la bahía y tiene un sistema de compuertas que permite que la bahía se mezcle con el agua del mar. La bahía de Shihwa también está experimentando un desequilibrio de fósforo y nitrógeno, pero también grandes fuentes de amonio. [80]
La Ley de Independencia y Seguridad Energética de 2007 exige la producción de 36 mil millones de galones estadounidenses (140.000.000 m3 ) de combustibles renovables para 2022, incluidos 15 mil millones de galones estadounidenses (57.000.000 m3 ) de etanol a base de maíz, una triplicación de la producción actual que requeriría un aumento similar en la producción de maíz. [81] Desafortunadamente, el plan plantea un nuevo problema: el aumento de la demanda de producción de maíz resulta en un aumento proporcional de la escorrentía de nitrógeno. Aunque el nitrógeno, que constituye el 78% de la atmósfera de la Tierra, es un gas inerte, tiene formas más reactivas, dos de las cuales (nitrato y amoníaco) se utilizan para fabricar fertilizantes. [82]
Según Fred Below, profesor de fisiología de cultivos en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign , el maíz requiere más fertilizantes a base de nitrógeno porque produce más grano por unidad de área que otros cultivos y, a diferencia de estos, el maíz depende completamente del nitrógeno disponible en el suelo. Los resultados, publicados el 18 de marzo de 2008 en Proceedings of the National Academy of Sciences , mostraron que aumentar la producción de maíz para cumplir con el objetivo de 15 mil millones de galones estadounidenses (57.000.000 m3 ) aumentaría la carga de nitrógeno en la Zona Muerta entre un 10 y un 18%. Esto elevaría los niveles de nitrógeno al doble del nivel recomendado por el Grupo de Trabajo sobre Nutrientes del Agua de la Cuenca del Misisipi/Golfo de México ( Programas de Conservación de la Cuenca del Río Misisipi ), una coalición de agencias federales, estatales y tribales que han monitoreado la zona muerta desde 1997. El grupo de trabajo dice que se necesita una reducción del 30% de la escorrentía de nitrógeno si se quiere reducir la zona muerta. [81]
La recuperación de las comunidades bentónicas depende principalmente de la duración y la gravedad de las condiciones hipóxicas dentro de la zona hipóxica. Las condiciones menos severas y el agotamiento temporal del oxígeno permiten una rápida recuperación de las comunidades bentónicas en el área debido al restablecimiento por larvas bentónicas de áreas adyacentes, mientras que las condiciones más prolongadas de hipoxia y el agotamiento más severo del oxígeno conducen a períodos de restablecimiento más largos. [2] La recuperación también depende de los niveles de estratificación dentro del área, por lo que las áreas muy estratificadas en aguas más cálidas tienen menos probabilidades de recuperarse de condiciones anóxicas o hipóxicas, además de ser más susceptibles a la hipoxia impulsada por la eutrofización. [2] Se espera que la diferencia en la capacidad de recuperación y la susceptibilidad a la hipoxia en entornos marinos estratificados complique los esfuerzos de recuperación de las zonas muertas en el futuro a medida que continúa el calentamiento del océano . [ cita requerida ]
Los sistemas hipóxicos de pequeña escala con comunidades circundantes ricas son los que tienen más probabilidades de recuperarse después de que se detengan los flujos de nutrientes que conducen a la eutrofización. Sin embargo, dependiendo de la magnitud del daño y las características de la zona, la condición hipóxica de gran escala también podría recuperarse después de un período de una década. Por ejemplo, la zona muerta del Mar Negro , anteriormente la más grande del mundo, desapareció en gran medida entre 1991 y 2001 después de que los fertilizantes se volvieran demasiado costosos de usar tras el colapso de la Unión Soviética y la desaparición de las economías de planificación centralizada en Europa oriental y central . La pesca ha vuelto a convertirse en una actividad económica importante en la región. [83]
Aunque la "limpieza" del Mar Negro fue en gran medida involuntaria y supuso una reducción del uso de fertilizantes difíciles de controlar, la ONU ha defendido otras medidas de limpieza que consistan en reducir las grandes emisiones industriales. [83] Entre 1985 y 2000, la zona muerta del Mar del Norte redujo el nitrógeno en un 37% cuando las políticas adoptadas por los países del río Rin redujeron las emisiones industriales y de aguas residuales de nitrógeno al agua. Se han llevado a cabo otras limpiezas a lo largo del río Hudson [84] y la bahía de San Francisco . [4]
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