Impacto humano en la vida marina - Human impact on marine life
Las actividades humanas afectan la vida marina y los hábitats marinos a través de la sobrepesca , la pérdida de hábitat , la introducción de especies invasoras , la contaminación de los océanos , la acidificación de los océanos y el calentamiento de los océanos . Estos afectan los ecosistemas marinos y las redes alimentarias y pueden tener consecuencias aún no reconocidas para la biodiversidad y la continuación de las formas de vida marina.
Según el IPCC (2019), desde 1950 "muchas especies marinas de varios grupos han experimentado cambios en el rango geográfico y las 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".
Se ha estimado que solo el 13% del área oceánica permanece como desierto , principalmente en áreas de mar abierto en lugar de a lo largo de la costa.
Sobrepesca
trófica La sobrepesca de peces de alto trófico como el atún puede resultar en
que sean reemplazados por organismos de bajo trófico, como las medusas
La sobrepesca está ocurriendo en un tercio de las poblaciones de peces del mundo, según un informe de 2018 de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación . Además, los observadores de la industria creen que la pesca ilegal, no declarada y no reglamentada ocurre en la mayoría de las pesquerías y representa hasta el 30% de las capturas totales en algunas pesquerías importantes. En un fenómeno llamado pesca en la red alimentaria , el nivel trófico medio de las pesquerías mundiales ha disminuido debido a la sobrepesca de peces de alto nivel trófico .
"Es casi como si usáramos nuestro ejército para luchar contra los animales en el océano. Estamos ganando gradualmente esta guerra para exterminarlos".
- Daniel Pauly , pionero en los impactos humanos en la pesca mundial,
Pérdida de hábitat
Los ecosistemas costeros están siendo particularmente dañados por los seres humanos. Se está produciendo una pérdida significativa de hábitat, especialmente en las praderas de pastos marinos, los bosques de manglares y los arrecifes de coral, todos los cuales están en declive global debido a las perturbaciones humanas.
Los arrecifes de coral se encuentran entre los ecosistemas más productivos y diversos del planeta, pero una quinta parte de ellos se ha perdido en los últimos años debido a perturbaciones antropogénicas. 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 la disminución de los arrecifes de coral, con efectos en cascada en 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 posibilidades de éxito en el futuro.
Las praderas de pastos marinos han perdido 30.000 km 2 (12.000 millas cuadradas) durante las últimas décadas. Los servicios de los ecosistemas de pastos marinos , que actualmente tienen un valor aproximado de 1,9 billones de dólares al año, incluyen el ciclo de nutrientes , la provisión de alimentos y hábitats para muchos animales marinos, incluidos los dugongos , los manatíes y las tortugas verdes en peligro de extinción , y las principales facilidades para los peces de los arrecifes de coral .
Una quinta parte de los bosques de manglares del mundo también se han perdido desde 1980. La amenaza más apremiante para los bosques de algas puede ser la sobrepesca de los ecosistemas costeros, que al eliminar los niveles tróficos más altos facilita su cambio a los páramos de erizos empobrecidos .
Especies invasivas
Una especie invasora es una especie no nativa de un lugar en particular que puede extenderse hasta un grado que cause daños al medio ambiente, la economía humana o la salud humana. En 2008, Molnar et al. documentó las rutas de cientos de especies marinas invasoras y descubrió 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 el ensuciamiento del casco y la transferencia de agua de lastre .
El agua de lastre recogida en el mar y vertida en el puerto es una fuente importante de vida marina exótica no deseada. Los invasores mejillones cebra de agua dulce, nativos de los mares Negro, Caspio y Azov, probablemente fueron transportados a los Grandes Lagos a través del agua de lastre de un barco transoceánico. 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 de peine que se extendió por lo que ahora habita en los estuarios en muchas partes del mundo, se introdujo 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 medusas creció exponencialmente y, en 1988, estaba causando estragos en la industria pesquera local . "La captura de anchoveta cayó de 204.000 toneladas en 1984 a 200 toneladas en 1993; espadín de 24.600 toneladas en 1984 a 12.000 toneladas en 1993; jurel de 4.000 toneladas en 1984 a cero en 1993". Ahora que las medusas han agotado el zooplancton , incluidas las larvas de peces, su número ha disminuido drásticamente, pero continúan manteniendo un dominio absoluto sobre el ecosistema .
Las especies invasoras pueden apoderarse de áreas que alguna vez estuvieron ocupadas, facilitar la propagación de nuevas enfermedades, introducir nuevo material genético , alterar los paisajes marinos submarinos y poner en peligro la capacidad de las especies nativas para obtener alimento. Las especies invasoras son responsables de alrededor de $ 138 mil millones anuales en ingresos perdidos y costos de manejo solo en los EE. UU.
contaminación marítima
La contaminación marina ocurre cuando sustancias utilizadas o esparcidas por humanos, como desechos industriales , agrícolas y residenciales , partículas , ruido , exceso de dióxido de carbono u organismos invasores ingresan al océano y causan efectos nocivos allí. La mayoría de estos residuos (80%) proviene de actividades realizadas en tierra, aunque el transporte marítimo también contribuye significativamente. 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 que contribuye al llevar hierro, ácido carbónico, nitrógeno, silicio, azufre, pesticidas o partículas de polvo al océano. La contaminación a menudo proviene de fuentes difusas como la escorrentía agrícola , los escombros arrastrados por el viento y el polvo. Estas fuentes difusas se deben en gran medida a la escorrentía que ingresa al océano a través de los ríos, pero los escombros y el polvo arrastrados por el viento también pueden influir, ya que estos contaminantes pueden depositarse en las vías fluviales y los océanos. Las vías de contaminación incluyen descargas directas, escorrentías terrestres, contaminación de barcos , contaminación atmosférica y, potencialmente, minería en aguas profundas .
Los tipos de contaminación marina se pueden agrupar en contaminación por desechos marinos , contaminación por plásticos , 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 varían en tamaño desde material original de gran tamaño, como botellas y bolsas, hasta microplásticos formados a partir de la fragmentación del material plástico. Los desechos marinos son principalmente desechos humanos desechados que flotan o están suspendidos en el océano. La contaminación plástica es dañina para la vida marina .
Otra preocupación es la escorrentía de nutrientes (nitrógeno y fósforo) de la agricultura intensiva , y la eliminación de los sin tratar o parcialmente tratadas de aguas residuales a los ríos y posteriormente océanos. Estos nutrientes de nitrógeno y fósforo (que también están contenidos en los fertilizantes ) estimulan el crecimiento de fitoplancton y macroalgas , lo que puede provocar la proliferación 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 arrecifes de coral sensibles y provocar la pérdida de la biodiversidad y la salud de los corales. Una segunda gran preocupación es que la degradación de la proliferación de algas puede conducir al agotamiento del oxígeno en las aguas costeras, una situación que puede verse agravada por el cambio climático a medida que el calentamiento reduce la mezcla vertical de la columna de agua.Contaminación por nutrientes
La contaminación por nutrientes es una de las causas principales de la eutrofización de las aguas superficiales, en las que el exceso de nutrientes, normalmente nitratos o fosfatos , estimulan el crecimiento de algas. Esta alga luego muere, se hunde y es descompuesta por bacterias en el agua. Este proceso de descomposición consume oxígeno, agota el suministro de otra vida marina y crea lo que se conoce como una "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 del área y dándole el nombre de zona muerta. Las zonas hipóxicas o zonas muertas pueden ocurrir de forma natural, pero la contaminación de nutrientes por la actividad humana ha convertido este proceso natural en un problema ambiental.
Hay 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 las vías fluviales a través de aguas pluviales, fugas o vertidos directos de aguas residuales humanas en cuerpos de agua. Las siguientes fuentes más importantes provienen de las prácticas agrícolas. Los fertilizantes químicos utilizados en la agricultura pueden filtrarse en el agua subterránea o ser arrastrados por el agua de lluvia, ingresando a las vías fluviales e introduciendo un exceso de nitrógeno y fósforo en estos entornos. Los desechos del ganado también pueden ingresar a las vías fluviales 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 propiedades residenciales y superficies impermeables pueden recogerse en las aguas pluviales, que luego desembocan en ríos y arroyos cercanos que eventualmente conducen al océano. La quinta fuente principal de escorrentía de nutrientes es la acuicultura, en la que los organismos acuáticos se cultivan en condiciones controladas. Los excrementos, el exceso de comida y otros desechos orgánicos creados por estas operaciones introducen un exceso de nutrientes en el agua circundante.
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 son alimentadores de depósito o alimentadores de filtro . De esta manera, las toxinas se concentran hacia arriba dentro de las cadenas alimentarias del océano . Muchas partículas se combinan químicamente de una manera que agota el oxígeno, provocando que los estuarios se vuelvan anóxicos . Los plaguicidas y los metales tóxicos se incorporan de manera similar a las redes tróficas 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 regreso a los animales terrestres de cultivo 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 mar abierto. Los aumentos en la escorrentía de nutrientes de la tierra pueden explicar el aumento del fitoplancton costero, mientras que el calentamiento de las temperaturas de la superficie en el océano abierto puede haber fortalecido la estratificación en la columna de agua, reduciendo el flujo de nutrientes desde las profundidades que el fitoplancton del océano abierto encuentra útil.
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 8 millones de toneladas de plástico ingresan a 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 dentro y alrededor de la superficie del océano, pero la basura y las partículas de plástico ahora se encuentran en la mayoría de los hábitats marinos y terrestres, incluidos los mares profundos, los Grandes Lagos, los arrecifes de coral, las playas, los ríos y los estuarios. . La evidencia más llamativa del problema del plástico oceánico son los parches de basura que se acumulan en las regiones de los giros. 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. Hay 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. Hay importantes parches de basura en cada uno de ellos.
Los desechos plásticos más grandes pueden ser ingeridos por especies marinas, llenando sus estómagos y haciéndoles creer que están llenos cuando en realidad no han ingerido nada de valor nutricional. Esto puede hacer 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 basura plástica.
La mayor amenaza de la contaminación plástica del océano proviene de los microplásticos. Estos son pequeños fragmentos de desechos plásticos, algunos de los cuales fueron producidos para ser tan pequeños como las microperlas. Otros microplásticos provienen de la intemperie de desechos plásticos más grandes. Una vez que los pedazos más grandes de desechos plásticos ingresan al océano oa cualquier vía fluvial, la exposición a la luz solar, la temperatura, la humedad, las olas y el viento comienzan a romper el plástico en pedazos de menos de cinco milímetros de largo. Los plásticos también pueden ser degradados por organismos más pequeños que comerán desechos plásticos, los romperán 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 trozos de bolsas de plástico, triturando una sola bolsa en 1,75 millones de fragmentos microscópicos. 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 medio marino pelágico son microplásticos. Estos microplásticos son consumidos con frecuencia por organismos marinos en la base de la cadena alimentaria, como el plancton y las larvas de peces, lo que conduce a una concentración de plástico ingerido en la cadena alimentaria. Los plásticos se producen con sustancias químicas tóxicas que luego ingresan a la cadena alimentaria marina, incluido el pescado que comen algunos humanos.
Microplásticos entre esferas de arena y vidrio en sedimentos del Rin . La barra blanca representa 1 mm.
Se han acumulado grandes parches de basura plástica en el centro de los giros oceánicos .
Resultados del modelo para la densidad de recuento de pequeñas partículas de plástico planctónico.
Rojo: más densoVerde: menos denso
Interacciones entre microorganismos marinos y microplásticos
La contaminación acústica
Hay un paisaje sonoro natural en el océano alrededor del cual los organismos han evolucionado durante decenas de miles de años. Sin embargo, la actividad humana ha interrumpido 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 motores de barcos y botes, la pesca industrial, la construcción costera, la extracción de petróleo, los estudios sísmicos, la guerra, la minería de los fondos marinos y la navegación por sonar han introducido contaminación acústica en los entornos oceánicos. El transporte marítimo por sí solo ha contribuido a un aumento estimado de 32 veces del ruido de baja frecuencia a lo largo de las principales rutas de transporte marítimo en los últimos 50 años, alejando a los animales marinos de las zonas vitales de reproducción y alimentación. 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 su salud en general, alterando su comportamiento, fisiología y reproducción, e incluso causando mortalidad. 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 dañina para los mamíferos marinos que dependen de la ecolocalización, como las ballenas y los delfines. Estos animales utilizan la ecolocalización para comunicarse, navegar, alimentarse y encontrar pareja, pero el exceso de sonido interfiere con su capacidad para utilizar la ecolocalización y, por lo tanto, realizar estas tareas vitales.
Minería
La perspectiva de la minería en aguas profundas ha despertado la preocupación de científicos y grupos ambientalistas por los impactos en los frágiles ecosistemas de aguas profundas y los impactos más amplios en la bomba biológica del océano .
Enfermedad inducida por humanos
El cambio rápido en el medio ambiente oceánico permite que las enfermedades prosperen. Los microbios que causan enfermedades pueden cambiar y adaptarse a las nuevas condiciones del océano 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 cambios rápidos en su entorno. Además, los microbios son cada vez más abundantes debido a la acuicultura, el cultivo 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.
Algunos de estos microbios tienen amplios rangos de hospedadores y se denominan patógenos de hospedadores múltiples. Esto significa que el patógeno puede infectar, multiplicarse y transmitirse de diferentes especies no relacionadas. Los patógenos de múltiples hospedadores son especialmente peligrosos porque pueden infectar a muchos organismos, pero es posible que no sean mortales para todos. Esto significa que los microbios pueden existir en especies que son más resistentes y utilizan estos organismos como recipientes para infectar continuamente una especie susceptible. En este caso, el patógeno puede acabar con las especies susceptibles mientras mantiene un suministro de organismos hospedadores.
Cambio climático
En ambientes marinos, la producción primaria microbiana contribuye sustancialmente al secuestro de CO 2 . Los microorganismos marinos también reciclan nutrientes para su uso en la red alimentaria marina y en el proceso liberan CO 2 a la atmósfera. La biomasa microbiana y otra materia orgánica (restos de plantas y animales) se convierten en combustibles fósiles durante millones de años. Por el contrario, 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 de CO 2 atmosférico seguirán aumentando mientras se sigan quemando combustibles fósiles.
Calentamiento del océano
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Fuente: NASA GISS
La mayor parte de la energía térmica del calentamiento global va al océano y no a la atmósfera ni al calentamiento de la tierra. Hace más de 30 años, los científicos se dieron cuenta de que el océano era una huella clave del impacto humano en el cambio climático y que "la mejor oportunidad para una mejora importante en nuestra comprensión de la sensibilidad climática es probablemente el seguimiento de la temperatura interna del océano".
Los organismos marinos se están moviendo hacia partes más frías del océano a medida que avanza el calentamiento global. Por ejemplo, un grupo de 105 especies de peces e invertebrados marinos fueron monitoreados a lo largo de la costa noreste de los Estados Unidos y en el este del mar de Bering. Durante el período de 1982 a 2015, el centro promedio de biomasa para el grupo se desplazó hacia el norte unas 10 millas y también se movió unos 20 pies más profundo.
Existe evidencia de que el aumento de la temperatura del océano está afectando el ecosistema marino. Por ejemplo, un estudio sobre los cambios del fitoplancton en el Océano Índico indica una disminución de hasta un 20% en el fitoplancton marino durante las últimas seis décadas. 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 mejora la estratificación del océano, lo que evita la mezcla de nutrientes en la zona eufótica donde hay mucha luz disponible para la fotosíntesis. Por lo tanto, la producción primaria se ve limitada y toda la red alimentaria de la región se ve interrumpida. Si continúa el calentamiento rápido, el Océano Índico podría transformarse en un desierto ecológico y dejar de ser productivo.
El calentamiento de los océanos está cambiando la distribución de la especie clave krill antártico
En la Antártida, las especies de aguas poco profundas de rango limitado, como este cocodrilo esmeralda , están amenazadas.
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La oscilación antártica (también llamada modo anular del sur ) es un cinturón de vientos del oeste o baja presión que rodea a la Antártida que se mueve hacia el norte o el sur según la fase en la que se encuentre. En su fase positiva, el cinturón de viento del oeste que impulsa la corriente circunpolar antártica se intensifica y contrae hacia la Antártida , mientras que en su fase negativa el cinturón se mueve hacia el Ecuador. Los vientos asociados con la oscilación antártica causan surgencia oceánica de aguas profundas circumpolares cálidas a lo largo de la plataforma continental antártica. Esto se ha relacionado con el derretimiento basal de la plataforma de hielo , lo que representa un posible mecanismo impulsado por el viento que podría desestabilizar grandes porciones de la capa de hielo antártica. La oscilación antártica se encuentra actualmente en la fase positiva más extrema que se ha producido durante 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. Estas alteraciones a gran escala en el entorno físico están "impulsando el cambio en todos los niveles de las redes tróficas marinas antárticas". El calentamiento de los océanos también está cambiando la distribución del krill antártico . El krill antártico es la especie clave del ecosistema antártico más allá de la plataforma costera y es una importante fuente de alimento para los mamíferos marinos y las aves .
El IPCC (2019) dice que los organismos marinos se ven afectados a nivel mundial por el calentamiento de los océanos con impactos directos en las comunidades humanas, la pesca y la producción de alimentos. 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.
Un estudio de 2020 informa que para 2050 el calentamiento global podría extenderse en las profundidades del océano siete veces más rápido de lo que es 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 trófica del océano profundo , ya que las especies oceánicas deberán moverse para mantenerse a temperaturas de supervivencia.
Aumento del nivel del mar
Los ecosistemas costeros se enfrentan a nuevos cambios debido al aumento del nivel del mar . Algunos ecosistemas pueden moverse tierra adentro con la marca de la marea alta, pero otros no pueden migrar debido a barreras naturales o artificiales. Este estrechamiento costero, llamado estrechamiento costero si hay barreras artificiales involucradas, puede resultar en la pérdida de hábitats como marismas y marismas . Los manglares y las marismas se adaptan al aumento del nivel del mar construyendo verticalmente utilizando sedimentos y materia orgánica acumulados . Si el aumento del nivel del mar es demasiado rápido, no podrán mantenerse al día y, en cambio, se sumergirán.
Cambio del nivel del mar, 1880 a 2015
A medida que aumenta el nivel del mar, se mueve más hacia el interior
El coral, importante para la vida de las aves y los peces, también necesita crecer verticalmente para permanecer cerca de la superficie del mar a fin de obtener suficiente energía de la luz solar. Hasta ahora ha podido mantenerse al día, pero es posible que no pueda hacerlo en el futuro. Estos ecosistemas protegen contra marejadas ciclónicas, olas y tsunamis. Perderlos empeora los efectos del aumento del nivel del mar. Las actividades humanas, como la construcción de presas, pueden prevenir los procesos de adaptación natural al restringir el suministro de sedimentos a los humedales, lo que resulta en la pérdida de marismas . Cuando el agua de mar se mueve tierra adentro, las inundaciones costeras pueden causar problemas con los ecosistemas terrestres existentes, como la contaminación de sus suelos. El melomys de Bramble Cay es el primer mamífero terrestre conocido que se extinguió como resultado del aumento del nivel del mar.
Circulación y salinidad del océano
La salinidad del océano es una medida de la cantidad de sal disuelta 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, impulso, carbono y nutrientes alrededor del mundo. El agua fría es más densa que el agua tibia 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 de densidad son la principal fuente de energía que impulsa la circulación oceánica.
Las mediciones de la salinidad de la superficie 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 cada vez menos salinas.
Azul: baja salinidad Rojo: alta salinidad
Acidificación oceánica
La acidificación de los océanos es la creciente acidificación de los océanos, causada principalmente por la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera . El aumento del dióxido de carbono atmosférico debido a la quema de combustibles fósiles conduce a que se disuelva más dióxido de carbono en el océano. Cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua, forma iones de hidrógeno y carbonato. Esto, a su vez, aumenta la acidez del océano y dificulta la supervivencia de microorganismos, mariscos y otros organismos marinos que dependen del carbonato de calcio para formar sus conchas.
El aumento de la acidez también tiene el potencial de causar otros daños a los organismos marinos, como reducir las tasas metabólicas y las respuestas inmunitarias en algunos organismos, y provocar el blanqueamiento de los corales . La acidificación de los océanos ha aumentado un 26% desde el comienzo de la era industrial. Se ha comparado con el cambio climático antropogénico y se le ha llamado el "gemelo malvado del calentamiento global " y "el otro CO
2 problema".
Desoxigenación del océano
La desoxigenación del océano es un factor de estrés adicional para la vida marina. La desoxigenación del océano es la expansión de las zonas de mínimo de oxígeno en los océanos como consecuencia de la quema de combustibles fósiles . El cambio ha sido bastante rápido y representa 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. La desoxigenación de los océanos tiene implicaciones para la productividad de los océanos , el ciclo de nutrientes, el ciclo del carbono y los hábitats marinos .
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 del océano a través de los efectos de densidad y solubilidad y, al mismo tiempo, aumenta la demanda metabólica. Según el Informe especial del IPCC de 2019 sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante , la viabilidad de las especies se está interrumpiendo en toda la red alimentaria oceánica debido a los cambios en la química de los océanos . 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 .
Capas de hielo polar
Hasta hace poco, las capas de hielo se consideraban componentes inertes del ciclo del carbono y en gran medida se ignoraban en los modelos globales. La investigación de la última década ha transformado esta visión, demostrando la existencia de comunidades microbianas adaptadas de forma única, altas tasas de meteorización biogeoquímica / física en capas de hielo y almacenamiento y ciclo de carbono orgánico en exceso de 100 mil millones de toneladas, así como nutrientes.
Los flujos de carbono estimados se miden en Tg C a -1 (megatoneladas de carbono por año) y los tamaños estimados de las reservas de carbono se miden en Pg C (miles de megatoneladas de carbono). DOC = carbono orgánico disuelto , POC = carbono orgánico particulado .
Biogeoquímico
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, provocando la eutrofización , la formación de zonas muertas y la expansión de las zonas de mínimo de oxígeno (ZOM). La liberación de óxidos de nitrógeno (N 2 O, NO) de las actividades antropogénicas y de las zonas empobrecidas de oxígeno provoca el agotamiento del ozono estratosférico que conduce a una mayor exposición a los rayos UVB , lo que produce el daño de la vida marina, la lluvia ácida y el calentamiento de los océanos . El calentamiento del océano provoca la estratificación del agua, la desoxigenación y la formación de zonas muertas. Las zonas muertas y las ZOM son puntos críticos para el anammox y la desnitrificación , lo que provoca la pérdida de nitrógeno (N 2 y N 2 O). El dióxido de carbono atmosférico elevado acidifica el agua de mar, disminuyendo los procesos de ciclo del N dependientes del pH, como la nitrificación, y mejorando la fijación de N 2 .
Carbonatos de calcio
La aragonita 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 siguiente mapa muestra los cambios en el nivel de saturación de aragonito de las aguas superficiales del océano entre 1880 y 2012.
Para dar un ejemplo, los pterópodos son un grupo de caracoles marinos que nadan ampliamente distribuidos . Para que los pterópodos creen conchas, necesitan aragonito, que se produce a través de iones de carbonato y calcio disuelto. Los pterópodos se ven gravemente afectados porque el aumento de los niveles de acidificación ha reducido constantemente la cantidad de agua sobresaturada con carbonato que se necesita para la creación de aragonito.
Cuando el caparazón de un pterópodo se sumergió en agua con un nivel de pH que se proyecta que alcanzará el océano para el año 2100, el caparazón se disolvió casi por completo en seis semanas. Del mismo modo , los corales , las algas coralinas , los cocolitóforos, los foraminíferos , así como los mariscos en general, experimentan una calcificación reducida o una disolución mejorada como efecto de la acidificación del océano.
La disminución de la saturación de aragonito hace que sea más difícil para los organismos marinos como los pterópodos construir conchas de calcio
Las cáscaras de los pterópodos se disuelven en condiciones cada vez más ácidas causadas por el aumento de las cantidades de CO 2 atmosférico .
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Los pterópodos y las estrellas frágiles juntos forman la base de las redes tróficas del Ártico y ambos están seriamente dañados por la acidificación. Los caparazones de los pterópodos se disuelven al aumentar la acidificación y las estrellas frágiles pierden masa muscular cuando vuelven a crecer los apéndices. Además, los huevos de la estrella quebradiza mueren en unos pocos días cuando se exponen a las condiciones esperadas resultantes de la acidificación del Ártico. La acidificación amenaza con destruir las redes tróficas del Ártico desde la base hacia arriba. Las aguas árticas están cambiando rápidamente y están avanzando en el proceso de quedar subaturadas con aragonito. 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 varios depredadores superiores: plancton más grande, peces, aves marinas, ballenas".
Silicatos
El aumento de la agricultura de los últimos 400 años ha aumentado la exposición de las rocas y los suelos, lo que ha provocado un aumento de las tasas de erosión por silicato. A su vez, la lixiviación de existencias de sílice amorfa de los suelos también ha aumentado, generando concentraciones más altas de sílice disuelta en los ríos. Por el contrario, el aumento de las represas ha llevado a una reducción en el 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 la sílice en aguas más cálidas tiene el potencial de limitar la exportación de sedimentos oceánicos de silicio en el futuro.
En 2019, un grupo de científicos sugirió que la acidificación está reduciendo la producción de sílice de diatomeas en el Océano Austral .
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Concentración de ácido silícico en la zona pelágica superior , mostrando niveles altos en el Océano Austral
Ciclo generalizado de la sílice marina , adaptado de Treguer et al., 1995
Carbón
A medida que los desafíos técnicos y políticos de los enfoques de eliminación de dióxido de carbono basados 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. 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, aunque varios se asemejan a propuestas clave de eliminación de dióxido de carbono terrestre. Alcalinización del océano (adición de minerales de silicato como olivino al agua de mar costera, para aumentar el CO
2absorción a través de reacciones químicas) se mejora la meteorización, el carbono azul (mejora el CO biológico natural
2reducción de la vegetación costera) es la reforestación marina, y el cultivo de biomasa marina (es decir, algas marinas) para su acoplamiento 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 mar abierto están siendo concebidos y desarrollados como sitios gestionados de remoción y almacenamiento de carbono, con prácticas expandidas del uso de suelos y bosques.
Efecto de múltiples factores estresantes
Si hay más de un factor estresante, los efectos pueden amplificarse. Por ejemplo, la combinación de la acidificación del océano y la elevación de la temperatura del océano puede tener un efecto agravado en la vida marina que excede con creces el impacto dañino individual de cualquiera de ellos.
Si bien aún se están documentando todas las implicaciones del elevado CO 2 en los ecosistemas marinos, existe una gran cantidad de investigaciones que muestran que una combinación de acidificación del océano y temperatura oceánica elevada, impulsada principalmente por el CO 2 y otras emisiones de gases de efecto invernadero , tiene un efecto compuesto. sobre la vida marina y el medio marino. Este efecto supera con creces el impacto dañino individual de cualquiera de ellos. Además, el calentamiento de los océanos exacerba la desoxigenación de los océanos , que es un factor de estrés adicional para los organismos marinos, al aumentar la estratificación del océano, a través de los efectos de densidad y solubilidad, lo que limita los nutrientes y, al mismo tiempo, aumenta la demanda metabólica.
La dirección y la magnitud de los efectos de la acidificación, el calentamiento y la desoxigenación de los océanos en el océano se han cuantificado mediante metanálisis 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 trófica marina, a saber, que los aumentos en el consumo por estrés térmico niegan con creces el aumento de cualquier productor primario a herbívoro a partir de más dióxido de carbono disponible.
Impulsores del cambio
Los cambios en la dinámica de los ecosistemas marinos están influenciados por actividades socioeconómicas (por ejemplo, pesca, contaminación) y cambios biofísicos inducidos por el hombre (por ejemplo, temperatura, acidificación de los océanos) y pueden interactuar e impactar severamente la dinámica de los ecosistemas marinos y los servicios de los ecosistemas 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 donde, 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.
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 vidas más largas y saludables, la producción de alimentos se ha duplicado en los últimos 35 años y los subsidios energéticos han sustituido al trabajo humano, eliminando las jerarquías de la servidumbre. Las consecuencias no deseadas de estas acciones bien intencionadas (cambio climático, pérdida de biodiversidad, suministro inadecuado de agua y mucho más) bien podrían convertir el día de mañana en el peor de los tiempos ".
- Robert mayo de 2006
Las líneas de base cambiantes surgen en la investigación sobre ecosistemas marinos porque los cambios deben medirse contra algún punto de referencia anterior (línea de base), que a su vez puede representar cambios significativos desde un estado incluso anterior del ecosistema. Por ejemplo, las pesquerías radicalmente agotadas han sido evaluadas por investigadores que utilizaron el estado de la pesquería al comienzo de sus carreras como línea de base, en lugar de la pesquería en su estado sin explotar o sin tocar. Las áreas que pululaban con una especie en particular hace cientos de años 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, los grandes descensos de los ecosistemas o las especies durante largos períodos de tiempo fueron y están enmascarados. Hay una pérdida de percepción del cambio que se produce cuando cada generación redefine lo natural o lo intacto.
Ver también
- Antropoceno
- Cambio climático y ecosistemas
- Exploración de aguas profundas
- Efectos del cambio climático en los océanos
- Efectos del cambio climático en los animales terrestres
- Efectos del calentamiento global en los mamíferos marinos
- Mancha de basura
- desechos marinos
- Ciclo del carbono oceánico
- Construcción costa afuera
- Exploración del océano
- Informe especial sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante
- Objetivo de desarrollo sostenible 14
- Rayos amenazados
- Tiburones amenazados
- Día mundial de los océanos