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Estuario

estuario del Río de la Plata estuario del río Mattole Un estuario es un cuerpo costero parcialmente cerrado de agua salobre donde el agua dulce de ríos o arroyos se encuentra y ...

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estuario del Río de la Plata
estuario del río Mattole

Un estuario es un cuerpo costero parcialmente cerrado de agua salobre donde el agua dulce de ríos o arroyos se encuentra y se mezcla con el agua salada del mar abierto . [ 1 ] Los estuarios forman zonas de transición entre ambientes fluviales y marinos y se clasifican como ecotonos , áreas donde se superponen diferentes ecosistemas. Están influenciados tanto por procesos marinos (como mareas , olas e intrusión de agua salina ) como por procesos fluviales (incluido el flujo de agua dulce y el aporte de sedimentos). La mezcla de agua de mar y agua dulce proporciona altos niveles de nutrientes tanto en la columna de agua como en los sedimentos , lo que convierte a los estuarios en uno de los hábitats naturales más productivos del mundo. [ 2 ] [ 3 ]

La mayoría de los estuarios existentes se originaron durante el Holoceno con la inundación de valles erosionados por ríos o glaciares cuando el nivel del mar comenzó a subir hace unos 10.000-12.000 años. [ 4 ] Los estuarios se pueden clasificar utilizando cuatro criterios fundamentales. Estos incluyen la distribución de la salinidad, la geomorfología , la circulación del agua y la estratificación vertical, y la energética del sistema. [ 5 ] Pueden tener muchos nombres diferentes, como bahías , puertos , lagunas , ensenadas o estrechos , aunque algunos de estos cuerpos de agua no cumplen estrictamente la definición anterior de un estuario y podrían ser completamente salinos.

Muchos estuarios sufren degradación debido a diversos factores, como la erosión del suelo , la deforestación , el sobrepastoreo , la sobrepesca y el relleno de humedales. La eutrofización puede provocar un exceso de nutrientes provenientes de la escorrentía de nitrógeno, las aguas residuales y los desechos animales; contaminantes como metales pesados , bifenilos policlorados , radionúclidos e hidrocarburos procedentes de los vertidos de aguas residuales, y la construcción de diques o represas para el control de inundaciones o la desviación de agua. [ 4 ] [ 6 ]

Definición

Estuario del puerto de Nueva York-Nueva Jersey
estuario del río Exe
Desembocadura del estuario ubicada en Darwin , Territorio del Norte , Australia.
Una concurrida desembocadura del estuario en Paravur , cerca de la ciudad de Kollam , India
Desembocadura del estuario del río Yachats en Yachats, Oregón.

La palabra «estuario» deriva del latín aestuarium , que significa entrada de agua de mar por las mareas, la cual a su vez proviene del término aestus , que significa marea. Se han propuesto muchas definiciones para describir un estuario. La más aceptada es: «una masa de agua costera semicerrada, que tiene conexión libre con el mar abierto, y dentro de la cual el agua de mar se diluye considerablemente con agua dulce proveniente del drenaje terrestre». [ 1 ] Sin embargo, esta definición excluye varias masas de agua costeras, como lagunas costeras y mares salobres .

Una definición más completa de estuario es "una masa de agua semicerrada conectada al mar hasta el límite de la marea o el límite de intrusión salina y que recibe escorrentía de agua dulce; sin embargo, la entrada de agua dulce puede no ser perenne, la conexión con el mar puede estar cerrada durante parte del año y la influencia de la marea puede ser insignificante". [ 4 ] Esta definición amplia también incluye fiordos , lagunas , desembocaduras de ríos y arroyos de marea .

En general, un estuario es un ecosistema dinámico conectado al mar abierto, a través del cual el agua de mar ingresa al ritmo de las mareas . Los efectos de las mareas en los estuarios pueden presentar efectos no lineales en el movimiento del agua, lo que puede tener importantes repercusiones en el ecosistema y el flujo del agua. El agua de mar que ingresa al estuario se diluye con el agua dulce proveniente de ríos y arroyos. El patrón de dilución varía entre los diferentes estuarios y depende del volumen de agua dulce, la amplitud de la marea y el grado de evaporación del agua en el estuario. [ 2 ]

ecosistemas estuarinos

Los estuarios son ecosistemas costeros dinámicos, moldeados por la interacción de procesos fluviales y marinos. La mezcla de las afluencias de agua dulce con las aguas oceánicas crea condiciones físicas y químicas en constante cambio que influyen en la estructura del hábitat, la disponibilidad de nutrientes y la productividad biológica.

Este entorno de transición sustenta una comunidad de organismos diversa y altamente interconectada. Especies de sistemas de agua dulce, marinos y terrestres coexisten e interactúan dentro de los estuarios, formando complejas redes tróficas y ciclos de nutrientes. En conjunto, estas interacciones convierten a los estuarios en ecosistemas esenciales que mantienen la biodiversidad, regulan los procesos ambientales y conectan los entornos terrestres, de agua dulce y marinos en un único sistema integrado. [ 7 ]

Servicios ecosistémicos

Los estuarios proporcionan una amplia gama de servicios ecosistémicos que sustentan tanto la productividad ecológica como el bienestar humano. Funcionan como zonas de cría , albergando las primeras etapas de vida de muchos peces y moluscos marinos, a la vez que mantienen manglares, praderas marinas, marismas y algas que reciclan nutrientes y sustentan pesquerías productivas. Estos ecosistemas sirven como corredores migratorios cruciales para peces anádromos y catádromos.

Además, los estuarios ofrecen hábitat para aves migratorias y especies en peligro de extinción, lo que fomenta la biodiversidad y promueve el ecoturismo. El agua que drena de las zonas altas transporta sedimentos, nutrientes y contaminantes a los estuarios, donde los humedales, como pantanos y marismas, filtran naturalmente estos materiales, mejorando la claridad y la calidad del agua tanto para los organismos marinos como para las comunidades costeras. La vegetación, como las gramíneas de marisma , también estabiliza las costas y ayuda a reducir la erosión, proporcionando una barrera natural contra los impactos de las tormentas y el aumento del nivel del mar, protegiendo así los entornos costeros y la infraestructura humana. [ 8 ] [ 9 ]

Clasificación basada en la geomorfología

valles fluviales sumergidos

Los valles fluviales sumergidos también se conocen como estuarios de llanura costera. En lugares donde el nivel del mar asciende con respecto a la tierra, el agua de mar penetra progresivamente en los valles fluviales y la topografía del estuario se asemeja a la de un valle fluvial. Este es el tipo de estuario más común en climas templados. Entre los estuarios mejor estudiados se encuentran el estuario del Severn en el Reino Unido y el Ems Dollard, en la frontera entre los Países Bajos y Alemania.

La relación anchura-profundidad de estos estuarios suele ser grande, presentando una forma de cuña (en sección transversal) en la parte interior y ensanchándose y profundizándose hacia el mar. La profundidad del agua rara vez supera los 30 m (100 pies) . Ejemplos de este tipo de estuario en los EE. UU. son el río Hudson , la bahía de Chesapeake y la bahía de Delaware a lo largo de la costa del Atlántico Medio , y la bahía de Galveston y la bahía de Tampa a lo largo de la costa del Golfo . [ 10 ]  

De tipo laguna o construida en barra.

Los estuarios con barra de arena se forman en lugares donde la sedimentación ha seguido el ritmo del aumento del nivel del mar, de modo que los estuarios son poco profundos y están separados del mar por cordones litorales o islas barrera. Son relativamente comunes en zonas tropicales y subtropicales.

Estos estuarios están semi-aislados de las aguas oceánicas por playas barrera ( islas barrera y cordones litorales ). La formación de playas barrera encierra parcialmente el estuario, con solo estrechas entradas que permiten el contacto con las aguas oceánicas. Los estuarios formados por barras se desarrollan típicamente en llanuras de pendiente suave ubicadas a lo largo de bordes tectónicamente estables de continentes y costas de mares marginales. Son extensos a lo largo de las costas del Atlántico y del Golfo de los EE. UU. en áreas con deposición costera activa de sedimentos y donde las amplitudes de marea son menores de 4 m (13 pies) . Las playas barrera que encierran los estuarios formados por barras se han desarrollado de varias maneras:  

  • formación de barras submarinas por la acción de las olas, en la que la arena del fondo marino se deposita en barras alargadas paralelas a la línea de costa,
  • reelaboración de la descarga de sedimentos de los ríos por la acción de las olas, las corrientes y el viento hacia playas, llanuras de inundación y dunas,
  • la inundación de las crestas de playa continentales (crestas desarrolladas a partir de la erosión de los sedimentos de la llanura costera hace unos 5000 años) debido al aumento del nivel del mar y que da como resultado la ruptura de las crestas y la inundación de las tierras bajas costeras, formando lagunas poco profundas,
  • Alargamiento de las barras de arena debido a la erosión de los promontorios por la acción de las corrientes litorales , con el consiguiente crecimiento de las barras en la dirección de la deriva litoral.

Tipo fiordo

Los fiordos se formaron donde los glaciares del Pleistoceno profundizaron y ensancharon los valles fluviales existentes, dándoles una forma de U en su sección transversal. En sus desembocaduras suelen encontrarse rocas, barras o umbrales de depósitos glaciares , que modifican la circulación estuarina.

Los estuarios de tipo fiordo se forman en valles profundamente erosionados por glaciares . Estos estuarios en forma de U suelen tener laderas empinadas, fondos rocosos y umbrales submarinos modelados por el movimiento glaciar. El estuario es menos profundo en su desembocadura, donde las morrenas glaciares terminales o las barras de roca forman umbrales que restringen el flujo de agua. En la parte superior del estuario, la profundidad puede superar los 300 m (1000 pies) . La relación anchura-profundidad suele ser pequeña. En estuarios con umbrales muy poco profundos, las oscilaciones de las mareas solo afectan al agua hasta la profundidad del umbral, y las aguas más profundas pueden permanecer estancadas durante mucho tiempo, por lo que solo hay un intercambio ocasional de las aguas profundas del estuario con el océano. Si la profundidad del umbral es grande, la circulación del agua está menos restringida y hay un intercambio de agua lento pero constante entre el estuario y el océano. Los estuarios de tipo fiordo se pueden encontrar a lo largo de las costas de Alaska , la región de Puget Sound en el oeste del estado de Washington , la Columbia Británica , el este de Canadá, Groenlandia , Islandia , Nueva Zelanda, Chile y Noruega.  

Producido tectónicamente

Estos estuarios se forman por subsidencia o por la separación de la tierra del océano debido a movimientos terrestres asociados con fallas , volcanes y deslizamientos de tierra . La inundación por el aumento eustático del nivel del mar durante el Holoceno también ha contribuido a la formación de estos estuarios. Solo existen unos pocos estuarios de origen tectónico ; un ejemplo es la Bahía de San Francisco , que se formó por los movimientos de la corteza terrestre del sistema de fallas de San Andrés, que provocaron la inundación de los tramos inferiores de los ríos Sacramento y San Joaquín . [ 11 ]

Clasificación basada en la circulación del agua

cuña de sal

En este tipo de estuario, la salida del río supera ampliamente la entrada marina y los efectos de las mareas tienen poca importancia. El agua dulce flota sobre el agua de mar en una capa que se va adelgazando gradualmente a medida que se acerca al mar. El agua de mar, más densa, se desplaza hacia tierra firme a lo largo del fondo del estuario, formando una capa en forma de cuña que se vuelve más delgada a medida que se aproxima a la costa. A medida que se desarrolla una diferencia de velocidad entre las dos capas, las fuerzas de cizallamiento generan ondas internas en la interfaz, mezclando el agua de mar ascendente con el agua dulce. Ejemplos de estuarios de cuña salina son el río Misisipi [ 11 ] y el estuario de Mandovi en Goa durante el período del monzón.

Parcialmente mezclado

A medida que aumenta la fuerza de las mareas, el caudal del río disminuye en comparación con el caudal marino. En este caso, la turbulencia inducida por la corriente provoca la mezcla de toda la columna de agua, de modo que la salinidad varía más longitudinalmente que verticalmente, lo que da lugar a una estratificación moderada. Algunos ejemplos son la bahía de Chesapeake y la bahía de Narragansett . [ 11 ]

Bien mezclado

Las fuerzas de mezcla mareal superan el caudal del río, lo que resulta en una columna de agua bien mezclada y la desaparición del gradiente vertical de salinidad . El límite entre agua dulce y agua de mar se elimina debido a la intensa mezcla turbulenta y los efectos de los remolinos . Los tramos inferiores de la bahía de Delaware y el río Raritan en Nueva Jersey son ejemplos de estuarios verticalmente homogéneos. [ 11 ]

Inverso

Los estuarios inversos se producen en climas secos donde la evaporación supera ampliamente la entrada de agua dulce. Se forma una zona de máxima salinidad, y tanto el agua fluvial como la oceánica fluyen cerca de la superficie hacia esta zona. [ 12 ] Esta agua es empujada hacia abajo y se extiende a lo largo del fondo tanto hacia el mar como hacia tierra. [ 4 ] Ejemplos de un estuario inverso son el golfo de Spencer , Australia Meridional, [ 13 ] el río Saloum y el río Casamance , Senegal. [ 14 ]

Intermitente

El tipo de estuario varía drásticamente dependiendo del aporte de agua dulce, y puede cambiar desde una bahía totalmente marina hasta cualquiera de los otros tipos de estuario. [ 15 ] [ 16 ]

Variación fisicoquímica

Las características variables más importantes del agua de los estuarios son la concentración de oxígeno disuelto, la salinidad y la carga de sedimentos . Existe una variabilidad espacial extrema en la salinidad, con un rango que va desde casi cero en el límite mareal de los ríos tributarios hasta el 3,4 % en la desembocadura del estuario. En cualquier punto, la salinidad variará considerablemente a lo largo del tiempo y las estaciones, lo que crea un entorno hostil para los organismos. Los sedimentos suelen depositarse en marismas intermareales que son extremadamente difíciles de colonizar. No existen puntos de fijación para las algas , por lo que no se establece un hábitat basado en la vegetación. Los sedimentos también pueden obstruir las estructuras de alimentación y respiración de las especies, y existen adaptaciones especiales en las especies de marismas para hacer frente a este problema. Por último, la variación del oxígeno disuelto puede causar problemas a las formas de vida. Los sedimentos ricos en nutrientes de origen antropogénico pueden promover los ciclos de vida de la producción primaria, lo que puede conducir a una eventual descomposición que elimine el oxígeno disuelto del agua; por lo tanto, pueden desarrollarse zonas hipóxicas o anóxicas . [ 17 ]

Implicaciones de la eutrofización en los estuarios

Efectos de la eutrofización en los ciclos biogeoquímicos

Procesos que experimenta el nitrógeno en los sistemas estuarinos

El nitrógeno suele ser la principal causa de eutrofización en los estuarios de las zonas templadas. [ 18 ] Durante un evento de eutrofización, la retroalimentación biogeoquímica disminuye la cantidad de sílice disponible . [ 19 ] Estas retroalimentaciones también aumentan el suministro de nitrógeno y fósforo, creando condiciones en las que pueden persistir floraciones de algas nocivas. Dado el desequilibrio en el ciclo del nitrógeno , los estuarios pueden verse obligados a limitarse por fósforo en lugar de por nitrógeno. Los estuarios pueden verse gravemente afectados por un ciclo de fósforo desequilibrado, ya que el fósforo interactúa con la disponibilidad de nitrógeno y sílice.

Con una abundancia de nutrientes en el ecosistema, las plantas y las algas crecen en exceso y finalmente se descomponen, lo que produce una cantidad significativa de dióxido de carbono. [ 20 ] Al liberar CO 2 en el agua y la atmósfera, estos organismos también absorben todo o casi todo el oxígeno disponible, creando un ambiente hipóxico y un ciclo de oxígeno desequilibrado . [ 21 ] El exceso de carbono en forma de CO 2 puede provocar niveles bajos de pH y acidificación de los océanos , lo cual es más perjudicial para las regiones costeras vulnerables como los estuarios.

Efectos de la eutrofización en las plantas estuarinas

Una marisma salina con cigüeñas de madera vadeando.

Se ha observado que la eutrofización impacta negativamente a muchas comunidades vegetales en los ecosistemas estuarinos . [ 22 ] Las marismas salinas son un tipo de ecosistema en algunos estuarios que se han visto afectados negativamente por la eutrofización. [ 22 ] La vegetación de esparto domina el paisaje de la marisma salina. [ 23 ] El exceso de nutrientes permite que las plantas crezcan a mayores tasas en biomasa aérea, sin embargo, se asigna menos energía a las raíces ya que los nutrientes son abundantes. [ 22 ] [ 24 ] Esto conduce a una menor biomasa en la vegetación subterránea que desestabiliza las orillas de la marisma causando mayores tasas de erosión . [ 22 ] Un fenómeno similar ocurre en los manglares , que son otro ecosistema potencial en los estuarios. [ 24 ] [ 25 ] Un aumento en el nitrógeno causa un aumento en el crecimiento de los brotes y una disminución en el crecimiento de las raíces. [ 24 ] Los sistemas radiculares más débiles hacen que un árbol de manglar sea menos resistente en temporadas de sequía, lo que puede llevar a la muerte del manglar. [ 24 ] Este cambio en la biomasa aérea y subterránea causado por la eutrofización podría obstaculizar el éxito de las plantas en estos ecosistemas. [ 22 ] [ 24 ]

Efectos de la eutrofización en los animales estuarinos

Ejemplo de un pez blanco

En todos los biomas, la eutrofización suele provocar la muerte de las plantas, pero los impactos no terminan ahí. La muerte de las plantas altera toda la estructura de la red trófica, lo que puede provocar la muerte de animales dentro del bioma afectado . Los estuarios son puntos críticos de biodiversidad , ya que contienen la mayor parte de la pesca comercial, lo que hace que los impactos de la eutrofización sean mucho mayores en ellos. [ 26 ] Algunos animales estuarinos específicos sienten los efectos de la eutrofización con mayor intensidad que otros. Un ejemplo es la especie de corégono de los Alpes europeos . [ 27 ] La eutrofización redujo tanto los niveles de oxígeno en sus hábitats que los huevos de corégono no pudieron sobrevivir, causando extinciones locales. [ 27 ] Sin embargo, algunos animales, como los peces carnívoros, tienden a prosperar en ambientes ricos en nutrientes y pueden beneficiarse de la eutrofización. [ 28 ] Esto se puede observar en poblaciones de lubina o lucio. [ 28 ]

Efectos de la eutrofización en las actividades humanas

barco de pesca comercial

La eutrofización puede afectar a muchos hábitats marinos, lo que puede tener consecuencias económicas. La industria pesquera comercial depende de los estuarios para aproximadamente el 68 por ciento de su captura en términos de valor, debido a la gran biodiversidad de este ecosistema. [ 29 ] Durante una floración de algas , los pescadores han notado un aumento significativo en la cantidad de peces. [ 30 ] Un aumento repentino en la productividad primaria provoca picos en las poblaciones de peces, lo que lleva a una mayor utilización de oxígeno. [ 30 ] Es la desoxigenación continua del agua la que luego causa una disminución en las poblaciones de peces. Estos efectos pueden comenzar en los estuarios y tener un amplio efecto en los cuerpos de agua circundantes. A su vez, esto puede disminuir las ventas de la industria pesquera en un área y en todo el país. [ 31 ] La producción en 2016 de la pesca recreativa y comercial contribuyó con miles de millones de dólares al producto interno bruto (PIB) de los Estados Unidos. [ 29 ] Una disminución en la producción dentro de esta industria puede afectar a cualquiera de las 1,7 millones de personas que la industria pesquera emplea anualmente en los Estados Unidos.

Implicaciones para la vida marina

Los estuarios son sistemas increíblemente dinámicos, donde la temperatura, la salinidad, la turbidez, la profundidad y el flujo cambian diariamente en respuesta a las mareas. Este dinamismo hace que los estuarios sean hábitats altamente productivos, pero también dificulta la supervivencia de muchas especies durante todo el año. Como resultado, los estuarios, tanto grandes como pequeños, experimentan una fuerte variación estacional en sus comunidades de peces. [ 32 ] En invierno, la comunidad de peces está dominada por residentes marinos resistentes, y en verano una variedad de peces marinos y anádromos entran y salen de los estuarios, aprovechando su alta productividad. [ 33 ] Los estuarios proporcionan un hábitat crítico para una variedad de especies que dependen de ellos para completar su ciclo de vida. Se sabe que el arenque del Pacífico ( Clupea pallasii ) deposita sus huevos en estuarios y bahías, la perca de mar da a luz en estuarios, los peces planos juveniles y los peces roca migran a los estuarios para criarse, y los salmónidos anádromos y las lampreas utilizan los estuarios como corredores migratorios. [ 34 ] Además, las poblaciones de aves migratorias , como la aguja colinegra , [ 35 ] dependen de los estuarios.

Dos de los principales desafíos de la vida estuarina son la variabilidad de la salinidad y la sedimentación . Muchas especies de peces e invertebrados poseen diversos mecanismos para controlar o adaptarse a las fluctuaciones de la concentración de sal, denominándose osmoconformadores y osmorreguladores . Muchos animales también excavan madrigueras para evitar la depredación y vivir en un entorno sedimentario más estable. Sin embargo, en el sedimento se encuentran grandes cantidades de bacterias con una elevada demanda de oxígeno. Esto reduce los niveles de oxígeno en el sedimento, lo que a menudo genera condiciones parcialmente anóxicas , agravadas por un flujo de agua limitado.

El fitoplancton es un productor primario clave en los estuarios. Se desplaza con las masas de agua y puede ser arrastrado por las mareas . Su productividad depende en gran medida de la turbidez del agua. El fitoplancton predominante son las diatomeas y los dinoflagelados , que abundan en el sedimento.

Una fuente principal de alimento para muchos organismos en los estuarios, incluidas las bacterias , son los detritos procedentes de la sedimentación.

Impacto humano

De las treinta y dos ciudades más grandes del mundo a principios de la década de 1990, veintidós estaban ubicadas en estuarios. [ 36 ]

Como ecosistemas, los estuarios están amenazados por actividades humanas como la contaminación y la sobrepesca . También están amenazados por aguas residuales, asentamientos costeros, deforestación y mucho más. Los estuarios se ven afectados por eventos que ocurren aguas arriba y concentran materiales como contaminantes y sedimentos. [ 37 ] La escorrentía terrestre y los desechos industriales, agrícolas y domésticos llegan a los ríos y se descargan en los estuarios. Se pueden introducir contaminantes que no se desintegran rápidamente en el medio marino, como plásticos , pesticidas , furanos , dioxinas , fenoles y metales pesados .

Estas toxinas pueden acumularse en los tejidos de muchas especies acuáticas en un proceso llamado bioacumulación . También se acumulan en ambientes bentónicos , como estuarios y lodos de bahías : un registro geológico de las actividades humanas del último siglo. La composición elemental del biofilm refleja las áreas del estuario afectadas por las actividades humanas y, con el tiempo, puede alterar la composición básica del ecosistema y los cambios reversibles o irreversibles en las partes abióticas y bióticas de los sistemas desde abajo hacia arriba. [ 38 ]

Los estuarios tienden a ser naturalmente eutróficos porque la escorrentía terrestre descarga nutrientes en ellos. Con las actividades humanas, la escorrentía terrestre ahora también incluye muchos productos químicos utilizados como fertilizantes en la agricultura, así como desechos de ganado y humanos. El exceso de sustancias químicas que agotan el oxígeno en el agua puede provocar hipoxia y la creación de zonas muertas . [ 39 ] Esto puede resultar en reducciones en la calidad del agua, peces y otras poblaciones animales. También se produce la sobrepesca. La bahía de Chesapeake alguna vez tuvo una floreciente población de ostras que ha sido casi exterminada por la sobrepesca. Las ostras filtran estos contaminantes y los ingieren o los transforman en pequeños paquetes que se depositan en el fondo donde son inofensivos. Históricamente, las ostras filtraban todo el volumen de agua del estuario de exceso de nutrientes cada tres o cuatro días. Hoy en día, ese proceso tarda casi un año, [ 40 ] y los sedimentos, nutrientes y algas pueden causar problemas en las aguas locales.

Algunos ríos importantes que atraviesan desiertos históricamente contaban con estuarios extensos y vastos que, debido a represas y desvíos, se han reducido a una fracción de su tamaño original. Un ejemplo es el delta del río Colorado en México, históricamente cubierto de marismas y bosques, pero que ahora es prácticamente una llanura salina.

Ejemplos

África

Asia

Europa

América del norte

Oceanía

Sudamerica

Véase también

Referencias

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