Zona mínima de oxígeno - Oxygen minimum zone
La zona mínima de oxígeno ( OMZ ), a veces denominada zona de sombra , es la zona en la que la saturación de oxígeno en el agua de mar en el océano es más baja. Esta zona se encuentra a profundidades de aproximadamente 200 a 1500 m (660 a 4920 pies), según las circunstancias locales. Las OMZ se encuentran en todo el mundo, generalmente a lo largo de la costa occidental de los continentes, en áreas donde una interacción de procesos físicos y biológicos al mismo tiempo reduce la concentración de oxígeno (procesos biológicos) y restringe que el agua se mezcle con las aguas circundantes (procesos físicos), creando una "piscina ”De agua donde las concentraciones de oxígeno caen del rango normal de 4 a 6 mg / la menos de 2 mg / l.
Procesos físicos y biológicos
Las aguas superficiales del océano generalmente tienen concentraciones de oxígeno cercanas al equilibrio con la atmósfera terrestre . En general, las aguas más frías contienen más oxígeno que las aguas más cálidas. A medida que el agua sale de la capa mezclada hacia la termoclina , queda expuesta a una lluvia de materia orgánica desde arriba. Las bacterias aeróbicas se alimentan de esta materia orgánica; el oxígeno se utiliza como parte del proceso metabólico bacteriano , reduciendo su concentración dentro del agua. Por lo tanto, la concentración de oxígeno en aguas profundas depende de la cantidad de oxígeno que tenía cuando estaba en la superficie, menos el agotamiento de los organismos de aguas profundas.
El flujo descendente de materia orgánica disminuye drásticamente con la profundidad, y el 80-90% se consume en los 1000 m superiores (3300 pies). Por lo tanto, el océano profundo tiene más oxígeno porque las tasas de consumo de oxígeno son bajas en comparación con el suministro de aguas profundas frías y ricas en oxígeno de las regiones polares. En las capas superficiales, el oxígeno se suministra mediante intercambio con la atmósfera. Sin embargo, las profundidades intermedias tienen tasas más altas de consumo de oxígeno y tasas más bajas de suministro advectivo de aguas ricas en oxígeno. En gran parte del océano, los procesos de mezcla permiten el reabastecimiento de oxígeno a estas aguas (es decir, las aguas que forman parte de las circulaciones de los giros subtropicales impulsadas por el viento se intercambian rápidamente con la superficie y nunca adquieren un fuerte déficit de oxígeno).
La distribución de las zonas mínimas de oxígeno en mar abierto está controlada por la circulación oceánica a gran escala, así como por procesos físicos y biológicos locales. Por ejemplo, el viento que sopla en paralelo a la costa provoca un transporte de Ekman que refuerza los nutrientes de las aguas profundas. El aumento de nutrientes favorece la proliferación de fitoplancton, el pastoreo de zooplancton y una red alimentaria productiva en general en la superficie. Los subproductos de estas floraciones y el subsiguiente pastoreo se hunden en forma de partículas y nutrientes disueltos (de fitodetritos, organismos muertos, gránulos fecales, excreciones, conchas, escamas y otras partes). Esta "lluvia" de materia orgánica (ver la bomba biológica ) alimenta el circuito microbiano y puede conducir a la proliferación de bacterias en el agua debajo de la zona eufótica debido a la entrada de nutrientes. Dado que el oxígeno no se produce como un subproducto de la fotosíntesis debajo de la zona eufótica, estos microbios consumen el oxígeno que hay en el agua a medida que descomponen la materia orgánica que cae, creando así las condiciones más bajas de oxígeno.
Luego, los procesos físicos restringen la mezcla y aíslan esta agua con bajo contenido de oxígeno del agua exterior. La mezcla vertical está limitada debido a la separación de la capa de mezcla por profundidad. La mezcla horizontal está limitada por la batimetría y los límites formados por interacciones con giros subtropicales y otros sistemas de corrientes importantes. El agua con poco oxígeno puede extenderse (por advección) desde debajo de áreas de alta productividad hasta estos límites físicos para crear un charco de agua estancada sin conexión directa con la superficie del océano, aunque (como en el Pacífico Norte Tropical Oriental) puede haber relativamente poca materia orgánica que cae de la superficie.
La vida en la OMZ
A pesar de las condiciones de bajo oxígeno, los organismos han evolucionado para vivir dentro y alrededor de las ZOM. Para esos organismos, como el calamar vampiro , se necesitan adaptaciones especiales para arreglárselas con cantidades menores de oxígeno o para extraer oxígeno del agua de manera más eficiente. Por ejemplo, el mísido rojo gigante ( Gnathophausia ingens ) continúa viviendo aeróbicamente (usando oxígeno) en las ZOM. Tienen branquias altamente desarrolladas con gran área de superficie y una distancia de difusión de sangre-agua delgada que permite la eliminación efectiva de oxígeno del agua (hasta un 90% de eliminación de O 2 del agua inhalada) y un sistema circulatorio eficiente con alta capacidad y sangre alta. concentración de una proteína ( hemocianina ) que se une fácilmente al oxígeno.
Otra estrategia utilizada por algunas clases de bacterias en las zonas de mínimo de oxígeno es utilizar nitrato en lugar de oxígeno, reduciendo así las concentraciones de este importante nutriente. Este proceso se llama desnitrificación . Por tanto, las zonas de mínimo de oxígeno desempeñan un papel importante en la regulación de la productividad y la estructura de la comunidad ecológica del océano global. Por ejemplo, las esteras bacterianas gigantes que flotan en la zona de mínimo de oxígeno frente a la costa oeste de América del Sur pueden desempeñar un papel clave en las pesquerías extremadamente ricas de la región, ya que allí se han encontrado esteras bacterianas del tamaño de Uruguay .
Cambios
Las OMZ han cambiado con el tiempo debido a los efectos de numerosos procesos químicos y biológicos globales. Para evaluar estos cambios, los científicos utilizan modelos climáticos y muestras de sedimentos para comprender los cambios en el oxígeno disuelto en las ZOM. Muchos estudios recientes de OMZ se han centrado en sus fluctuaciones a lo largo del tiempo y en cómo pueden estar cambiando actualmente como resultado del cambio climático .
Algunas investigaciones han tenido como objetivo comprender cómo las OMZ han cambiado a lo largo de escalas de tiempo geológicas . A lo largo de la historia de los océanos de la Tierra, las ZOM han fluctuado en escalas de tiempo prolongadas, haciéndose más grandes o más pequeñas dependiendo de múltiples variables. Los factores que cambian las ZOM son la cantidad de producción primaria oceánica que da como resultado un aumento de la respiración a mayores profundidades, cambios en el suministro de oxígeno debido a una mala ventilación y la cantidad de oxígeno suministrado a través de la circulación termohalina . A partir de observaciones recientes, es evidente que la extensión de las ZOM se ha expandido en los océanos tropicales durante el último medio siglo. La expansión vertical de las ZOM tropicales ha reducido el área entre la ZOM y la superficie donde muchos organismos utilizan el oxígeno. Actualmente, la investigación tiene como objetivo comprender mejor cómo la expansión de OMZ afecta las redes tróficas en estas áreas. Los estudios sobre la expansión de las OMZ en el Pacífico y el Atlántico tropicales han observado efectos negativos en las poblaciones de peces y la pesca comercial que probablemente se produjeron a partir de un hábitat reducido cuando las OMZ se acumulan.
Otras investigaciones han intentado modelar cambios potenciales en las ZOM como resultado del aumento de las temperaturas globales y el impacto humano. Esto es un desafío debido a los muchos factores que podrían contribuir a cambios en las ZOM. Los factores utilizados para modelar el cambio en las ZOM son numerosos y, en algunos casos, difíciles de medir o cuantificar. Algunos de los procesos que se están estudiando son cambios en la solubilidad del gas oxígeno como resultado del aumento de la temperatura del océano, así como cambios en la cantidad de respiración y fotosíntesis que ocurren alrededor de las ZOM. Muchos estudios han concluido que las OMZ se están expandiendo en múltiples ubicaciones, pero las fluctuaciones de las OMZ modernas aún no se comprenden completamente. Los modelos existentes del sistema de la Tierra proyectan reducciones considerables de oxígeno y otras variables físico-químicas en el océano debido al cambio climático , con posibles ramificaciones para los ecosistemas y los seres humanos.
Ver también
- Zona muerta (ecología) , áreas localizadas de niveles de oxígeno dramáticamente reducidos, a menudo debido a impactos humanos.
- Hipoxia (ambiental) para una serie de artículos relacionados con el agotamiento del oxígeno ambiental.