EUTROFIZACIÓN DEL MEDIO MARINO:
CAUSAS, CONSECUENCIAS Y AREAS IMPACTADAS
José Benedicto Albaladejo
Químico e integrante del grupo de coordinación de “PACTO POR EL MAR MENOR”
Pasa el tiempo y el estado medioambiental del Mar Menor empeora, en vez mejorar, ante la inacción de la Administración, tanto Central como Autonómica, y el asombro de la población que tantos beneficios recibe de esta laguna litoral. Eutrofización, estratificación, clorofila, fitoplancton, anoxia, nutrientes, etc. son términos comúnmente empleados cuando se difunden noticias relacionadas con la situación de la laguna. ¿Pero son términos realmente entendidos por la ciudadanía?
La intención de este informe es aclarar conceptos, explicar cuáles son las causas de esta problemática, que efectos tiene para los ecosistemas marinos y para la economía de las zonas que la padecen, cuales son los riesgos potenciales para la salud humana, etc. Creemos que solo a través del conocimiento se comprende la naturaleza y se puede tener opinión propia sobre la actual situación del Mar Menor.
¿QUÉ SIGNIFICA EUTROFIA? ¿QUÉ SE ENTIENDE POR EUTROFIZACIÓN DE UNA MASA DE AGUA?
Gran parte del vocabulario científico y tecnológico de muchas lenguas procede del griego. La palabra "trophi"significa < alimento o nutriente >, mientras que las palabras "oligo", "meso", "eu" e "hiper" representan respectivamente, poco, medio, abundante y excesivo.
Si combinamos los términos trophi con oligo, meso, eu e hiper, obtendremos como resultado varias palabras (oligotrófico, mesotrófico, eutrófico e hipertrófico) utilizadas en biología para describir diversos estados nutricionales de un entorno de agua dulce o marina.
El término “eutrofia” fue utilizado por primera vez en 1907, por el científico alemán Weber para describir el crecimiento inducido de la vegetación de los humedales en los que se acumula materia orgánica en forma de turba (turberas) al suministrarle nutrientes. Posteriormente, en 1919, E. Naumann utilizó el término en sus estudios de los lagos suecos con altos contenidos de algas. Tanto Naumann como su colega sueco A. F. Thienemann impulsaron una ciencia conocida como “Limnología”, que comenzaba a desarrollarse y que estudiaba los aspectos físicos y biológicos de los lagos. Sus logros se aplicaron mas tarde a la resolución de los problemas de deterioro de los recursos hídricos o cuerpos de agua que existen en la Tierra.
Una vez explicada la etimología u origen de los términos que vamos a utilizar, una masa de agua puede clasificarse, en función de las concentraciones de nutrientes y su productividad, como:
Oligotrófica: Medio pobre en nutrientes → Baja productividad biológica → Muy oxigenado y baja demanda de oxígeno por unidad de volumen → Aguas transparentes.
Mesotrófica: Niveles moderados de nutrientes y de productividad biológica.
Eutrófica: Alta concentración de nutrientes → Alta producción biológica → Alta demanda de oxígeno por unidad de volumen → Aguas turbias.
Hipereutrófica: Altísima concentración de nutrientes → Altísima producción biológica → Concentraciones de oxígeno muy bajas por la altísima demanda de oxígeno para la descomposición de la materia orgánica → Aguas muy turbias.
Otro termino muy utilizado por la comunidad científica, por los gestores medioambientales, legisladores, prensa, etc. es “eutrofización”. Aunque este termino tiene infinidad de definiciones utilizaremos la definición de la Directiva 91/271/CEE del Consejo, sobre tratamiento de las aguas residuales: El aumento de nutrientes en el agua, especialmente de los compuestos de nitrógeno y/o fósforo, que provoca un crecimiento acelerado de algas y especies vegetales superiores, con el resultado de trastornos no deseados en el equilibrio entre organismos presentes en el agua y en la calidad del agua a la que afecta.
La eutrofización de las aguas litorales fue reconocida como un problema de "perturbación" de los ecosistemas marinos desde 1960, cuando H. Posma estudió las variaciones estacionales de nutrientes, fitoplancton y zooplancton en el Mar del Norte y relacionó la proliferación de algas con el aumento rápido de la concentración de nutrientes. Hoy en día, la eutrofización es crónica en muchas áreas marinas litorales y está considerado como uno de los principales problemas del medio marino.
Los “nutrientes” son elementos o compuestos químicos que son esenciales para el metabolismo de un ser vivo. En concentración y proporción adecuada son esenciales para los ecosistemas acuáticos, sin embargo, un aporte excesivo de nutrientes puede causar un incremento de la producción primaria y puede ser perjudicial, tanto para el funcionamiento del ecosistema como para los usos del agua.
Se pueden diferenciar dos clases de nutrientes: Los "macronutrientes", o nutrientes que las plantas necesitan en mayor cantidad (primarios: nitrógeno, fósforo y potasio; secundarios: magnesio, azufre y calcio) y los "micronutrientes" que se necesitan en pequeñas cantidades (hierro, manganeso, zinc, cobre y molibdeno).
Cuando el nitrógeno y el fósforo entran en una masa de agua marina hacen exactamente lo mismo que en tierra, la fertilizan y propician la producción de materia orgánica adicional para el ecosistema. Esta materia orgánica es producida por productores primarios u organismos marinos o (fitoplancton y algas) que realizan la fotosíntesis.
¿QUÉ TIPOS DE EUTROFIZACIÓN EXISTEN?
La eutrofización puede ser atribuida a causas tanto naturales como de origen humano o antropogénica.
La “eutrofización natural” es un proceso que tiene lugar sin intervención humana y que se produce como consecuencia de la incorporación de nutrientes al medio marino, en su mayoría sustancias minerales procedentes del medio natural, dando lugar a un aumento lento y gradual de la productividad del sistema. Este proceso es lento, con escalas de 1.000 a 10.000 años, y permite que el ecosistema evolucione y se adapte a unas condiciones de alimentación elevadas.
Muchas áreas marinas eutróficas de forma natural son zonas oceánicas de “afloramientos” o movimientos ascendentes de las aguas de los niveles subsuperficiales (100 a 300 metros) hasta la superficie. La mayoría de estas zonas están ubicadas en las costas occidentales de los continentes (Figura 1) y la temperatura de sus aguas es menor que la de las costas orientales, ya que el agua que aflora es fría y rica en nutrientes. La riqueza de nutrientes permite soportar altos niveles de productividad primaria, ecosistemas marinos con valores altos de diversidad y, en consecuencia, grandes pesquerías.
Un ejemplo típico es el Sistema de Afloramiento de la Corriente de Humboldt, localizado en las costas de Perú y la zona norte de Chile, considerado como uno de los sistemas más productivos del mundo. En España, son famosos los afloramientos que tienen lugar en la costa de Galicia y más concretamente en las rías gallegas, famosas por su alta producción de marisco.
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| Fig. 1. Afloramientos más importantes: Perú (1), California (2) y NW y SW de África (3 y 4). |
La “eutrofización de origen humano”, también conocida como eutrofización antropogénica o cultural, produce cambios muy rápidos, con escala de tiempo de 10 años o menos, y, por lo tanto, los desequilibrios del ecosistema no tienen tiempo para recuperarse dando como resultado un ambiente estresado y daños sustanciales para los recursos vivos.
El concepto de eutrofización de origen humano empezó a utilizarse al inicio de la fiebre urbanizadora e industrializadora de la franja costera que produjo casos de eutrofización, como los ocurridos en 1950 en el Mar Báltico y Mar del Norte. El incremento de la ocupación humana de la franja costera originó un aumento significativo de vertidos de aguas residuales urbanas e industriales, de escorrentías de origen agrícola, de filtraciones de aguas subterráneas y de deposición atmosférica. Estas fuentes, con significativas cargas de nutrientes, hicieron que los episodios de eutrofización aumentaran. Según estimaciones realizadas en el 2008, cerca del 70% de la población mundial vive en la franja costera de 200 km de anchura y 14 de las 17 ciudades más grandes del mundo estaban localizadas en esa franja.
¿CUÁLES SON LAS CAUSAS DEL PROCESO DE EUTROFIZACIÓN DEL MEDIO MARINO?
Aunque la causa fundamental de la eutrofización es el aporte al medio marino de nutrientes y de materia orgánica procedentes de la agricultura y de las aguas residuales urbanas, existen otras fuentes de aportes, tanto directas como difusas, que relacionamos a continuación.
■ Agricultura: Para incrementar la productividad de los cultivos muchos agricultores aplican a la tierra fertilizantes minerales de nitrógeno y fósforo que no son absorbidos totalmente por los suelos. En el caso de los fertilizantes nitrogenados sus pérdidas pueden atribuirse a diferentes procesos. En el proceso de “desnitrificación” una serie de bacterias presentes en el suelo hacen que el nitrógeno de los nitratos (NO3) sea devuelto a la atmósfera como óxido de nitrógeno (N2O) o como N molecular (N2). En el proceso de “volatilización” se produce la pérdida de nitrógeno por volatilización del gas amoníaco (NH3) y puede ser la principal causa de la baja eficiencia de algunos fertilizantes amoniacales. En el proceso de “lixiviación” se produce el desplazamiento del exceso de nitrógeno mineral, principalmente nitrato, lejos del sistema radicular en el nivel freático.
En la mayoría de los casos los fertilizantes se utilizan sin tener en cuenta la eficiencia de su uso, que está definida como la biomasa total producida por la planta por unidad del nutriente absorbido. Es por tanto fundamental y necesario desarrollar e implementar un Sistema de Gestión y Uso de Fertilizantes que incremente su eficacia y que está basado en 4 premisas: utilizar el fertilizante adecuado, en una cantidad correcta y aplicarlo de forma adecuada y en el momento correcto. La cuestión fundamental que se plantea es si la sociedad humana puede reducir sus emisiones de nutrientes cambiando su uso de la tierra sin comprometer su seguridad alimentaria.
■ La erosión y la pérdida de suelo: Los aportes a través de esta vía indirecta suelen ser más elevadas en los países donde los suelos, el tipo de precipitaciones y las prácticas agrícolas favorecen los fenómenos de erosión. En las últimas décadas, esta vía de entrada de nutrientes se ha visto agravada por el cambio climático que ha incrementado los episodios de lluvias torrenciales o gotas frías y por tanto las escorrentías. Como ejemplo citamos las estimaciones preliminares basadas en muestras recogidas durante la gota fría o DANA, de septiembre de 2019, que cuantifican los nutrientes que han entrado disueltos en el agua al Mar Menor en una horquilla de entre 500 y 1.000 toneladas de nitratos, 35 toneladas de amonio y más de 100 toneladas de fosfato.
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| Imagen captada por el satélite Sentinel-2 en la que se aprecian las escorrentías producidas por las lluvias torrenciales en septiembre de 2019 en la cuenca hidrográfica del Mar Menor. / COPERNICUS |
■ Vertidos de aguas residuales urbanas: Las aguas residuales urbanas suponen un importante aporte de nutrientes, especialmente cuando no son tratadas adecuadamente en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales urbanas (EDAR). Con el paso del tiempo, muchas EDAR no son capaces de tratar los volúmenes de aguas residuales generadas en los meses de verano, que es cuando la población aumenta considerablemente, o quedan obsoletas, por falta de mantenimento, o infra dimensionadas.
■ Descargas de aguas subterráneas: Los acuíferos subterráneos pueden aportar agua rica en nutrientes al medio marino, especialmente nitratos. Normalmente este proceso suele ocurrir después de las lluvias, en función del estado de los acuíferos y del nivel freático, y en muchos casos no están cuantificadas por ser una fuente de nutrientes difusa y variable.
■Ganadería: El desarrollo de la actividad ganadera (sectores porcino, bovino, aves de corral, ovino, caprino, equino, conejos…) genera excrementos ricos en nitrógeno que si no son gestionados adecuadamente pueden llegar al medio marino a través de las aguas superficiales, al ser lavados por las lluvias, o a través de las aguas subterráneas, al infiltrarse directamente en el terreno. Por ejemplo, en el Mar Menor, la carga total de nitrógeno aportada, en el año 2016, por todos los sectores ganaderos en la cuenca vertiente se estimó en 8.317.827 Kg, siendo el sector porcino el que más contribuyó, con 5.867.505 Kg, cantidad que supone el 14 % de aportación de nitrógeno al acuífero.
■ Vertidos directos de aguas residuales industriales: Se pueden producir vertidos tanto de productos nitrogenados como fosfatados. Entre las industrias con vertidos fundamentalmente orgánicos se hallan las que producen papel, azúcar, conservas, leche y sus subproductos, alcohol, levadura, aceite y bebidas, así como lavanderías, mataderos y fábricas de curtidos.
■ Vertidos de aguas pluviales urbanas y suburbanas: Estas aguas arrastran diversos tipos de residuos que contienen nutrientes, como los generados por los animales domésticos que viven en los centros urbanos o los que proceden de terrenos dedicados a prácticas agrícolas y pecuarias, jardines y parques.. Por todo ello no conviene minimizar la importancia de esta vía de entrada de nutrientes y establecer técnicas de drenaje urbano que sean sostenibles. En este grupo se incluyen los vertidos de aguas no tratadas procedentes de tanques de tormenta.
■ Descargas a través de los ríos: Los ríos o ramblas canalizan buena parte de la escorrentía difusa de nutrientes que se pudiesen generar en terrenos de uso agrícola y/o ganadero, que existan aguas arriba, así como vertidos de aguas residuales domésticas e industriales.
■ Deposición atmosférica de compuestos de nitrógeno: La quema de combustibles fósiles (hidrocarburos y otros compuestos orgánicos) aportan nitrógeno al aire, principalmente especies oxidadas (NOx), y contribuye a la formación de materia particulada y de ozono, que afectan negativamente a la salud humana y a los ecosistemas marinos.
■ Acuicultura marina: Los aportes de esta actividad provienen, fundamentalmente, del uso de piensos ricos en nitrógeno. En la acuicultura europea, los alimentos no consumidos por los peces se estiman en cerca del 20 %. Esas pérdidas, unidas a la producción fecal de los organismos criados, representan considerables cargas de nutrientes para los sistemas acuáticos más comúnmente utilizados como lagunas, bahías, fiordos y estuarios, en los que la renovación de las aguas es escasa.
■ Aportes desde el sedimento: Los intercambios desde el sedimento son una fuente importante de fósforo y nitrógeno para la columna de agua, especialmente en ecosistemas hipertróficos. Este proceso tiene especial relevancia en medios marinos de escasa profundidad, donde puede suponer la mayor fuente de enriquecimiento del sistema, como es el caso de algunas lagunas con baja renovación.
■ Dragados: La extracción de sedimentos del fondo marino para la creación de playas o para regenerar las ya existentes y para aumentar o mantener el calado de los puertos y canales, aporta nutrientes al medio marino y ocasiona turbidez.
■ Puertos comerciales: Además de los vertidos propios de los buques, la manipulación de los materiales sólidos trasportados a granel, como por ejemplo fosfatos, lleva asociada la emisión de partículas, derrames y vertidos a la dársena que contribuyen a la eutrofización de estas aguas confinadas.
■ Puertos deportivos y Clubs náuticos: La modificación de la costa mediante la construcción de diques, pantalanes, etc., reducen el flujo de agua y tienen efectos muy dañinos sobre los ecosistemas litorales por aumento del enfangamiento de los fondos someros. El confinamiento de las aguas en la cercanía de estas instalaciones incrementa la acumulación de nutrientes y de materia orgánica, favoreciendo el fenómeno de eutrofización local y la proliferación de fitoplancton que puede causar floraciones algales.
■ Actividades turísticas (playas): Los bañistas y demás usuarios de las playas son fuentes potenciales de nutrientes y basuras.
■ Tráfico marítimo: Los barcos turísticos o cruceros, embarcaciones taxi, etc. aportan residuos sólidos y materia orgánica de las aguas residuales.
Esta diversidad de fuentes que aportan nutrientes, tanto directas como difusas, hace difícil la correcta identificación de las causas que producen los fenómenos de eutrofización, ya que no hay que olvidar el “efecto acumulativo”de las mismas.
¿CUÁLES SON LOS IMPACTOS MÁS IMPORTANTES DE LA EUTROFIZACIÓN DE UN ECOSISTEMA MARINO?
Antes de responder a esta cuestión y para entender mejor la respuesta, es conveniente explicar algunos conceptos.
Un “ecosistema” es un sistema biológico complejo y dinámico de plantas, animales, microorganismos y el entorno natural o hábitat, que existen juntos y deben ser considerados como una unidad y que por tanto dependen unos de otros. Ejemplos de ecosistemas marinos son los océanos, los mares y las lagunas litorales.
En un ecosistema marino se distinguen dos ambientes o dominios:
▪ El “dominio bentónico” está formado por el fondo marino y la capa de agua que está en íntimo contacto con él, y está habitado por el bentos u organismos bentónicos.
▪ El “dominio pelágico”, que está formado por las aguas libres que no están en contacto con el fondo y habitado por los organismos pelágicos (plancton, neuston y necton).
El “plancton” está constituido por organismos que flotan en la masa de agua y que, aunque tiene capacidad de nadar, están a merced de las corrientes marinas. El plancton se clasifica tradicionalmente en zooplancton (naturaleza animal) y fitoplancton (naturaleza vegetal), aunque también está representado por hongos (naturaleza fúngica), arqueas (naturaleza procariota) y virus. Dentro del zooplanton se encuentran desde grandes medusas a diferentes protozoos, diminutos crustáceos, moluscos y gusanos, así como larvas de organimos. El fitoplancton está integrado en un elevado porcentaje por cianobacterias y algas unicelulares (diatomeas y dinoflagelados son las más abundantes) que producen su propio alimento a través de la fotosíntesis. Estos organismos autótrofos necesitan, por tanto, de la luz solar y de la existencia de minerales en suspensión y por este motivo se suelen encontrar en las capas superficiales, en los primeros 50 metros de profundidad.
El “necton” está constituido por organismos pelágicos que poseen movilidad propia y son capaces de desplazarse activamente, con independencia de las corrientes, a diferencia del plancton. Los peces, tortugas, cetáceos, cefalópodos, etc. pertenecen a este grupo
El “neuston” está constituido por organismos planctónicos que habitan en la región límite de la interfase aire/agua, es decir en el primer metro de profundidad de todos los Océanos. Esta estrecha franja de agua de mar se considera como la piel de los océanos y cubre el 71% de la superficie del planeta, haciendo de éste el ecosistema más grande del mundo.
Si consideramos el dominio pelágico, en su extensión perpendicular o “columna de agua”, se distinguen dos zonas en equilibrio. Una zona superior iluminada o “zona eufótica”, que sostiene la mayor parte de la vida marina y que está comprendida entre la superficie del mar y los 200 metros, que es la profundidad hasta donde llega la luz. En esta zona los nutrientes son escasos por ser consumidos por el fitoplancton. Una zona profunda oscura o “zona afótica”, en la que no es posible el desarrollo de procesos fotosintéticos, ya que menos del 1% de la luz solar penetra en ella. En esta zona se produce la descomposición de la materia orgánica, consumiéndose el oxígeno y liberándose nutrientes.
Otro término que utilizaremos será “cadena trófica” o cadena alimentaria marina, en la que tiene lugar el proceso de transferencia de sustancias nutritivas a través de las diferentes especies de una comunidad biológica, en la que cada una se alimenta de la precedente y es alimento de la siguiente (Figura 3).
A) En el dominio pelágico o columna de agua
▪ Crecimiento descontrolado de las poblaciones de fitoplancton: Cuando un ecosistema marino se enriquece con nutrientes y la temperatura del agua es la adecuada se produce un incremento anormal de las especies de fitoplancton que son capaces de asimilarlos de manera eficiente. El fitoplancton es el protagonista principal del proceso de eutrofización y la evolución de sus poblaciones es fundamental. El “fitoplancton” es el conjunto de microorganismos (algas y bacterias) unicelulares, que poseen un pigmento llamado clorofila que le permite fijar el carbono y producir su propio alimento utilizando la energía del sol. Este proceso se llama “fotosíntesis” (CO2 + Nutrientes + luz → Materia orgánica + Oxígeno).
▪ Aparición de Floraciones Algales Nocivas (FAN) y de agregados mucilaginosos: Muchas especies de fitoplancton que tienen capacidad para multiplicarse de forma masiva pueden producir lo que, erróneamente, se ha venido denominando como mareas rojas, ya que ni son mareas ni siempre son rojas, puesto que las coloraciones que dan al agua estas proliferaciones son muy variadas y dependen de las especies que las producen. Es mucho más apropiado el término Floraciones Algales Nocivas (FAN) para designar este fenómeno. El incremento de las FAN se ha relacionado con la eutrofización.
▪ Efectos para la salud humana debidos a la presencia de toxinas: Entre las especies que generan FAN, se encuentran algunas que producen una amplia gama de toxinas que pueden llegar al ser humano por exposición directa o por ingesta de pescado y marisco que las acumulan, principalmente organismos filtradores (mejillón, almejas, ostras, etc.). Las intoxicaciones producidas pueden ser de diversos tipos: paralizantes (PSP), diarreicas (DSP), neurotóxicas (NSP) y amnésicas (ASP). Todas estas toxinas de origen animal, o biotoxinas, son extremadamente estables y no se destruyen al cocinar, ahumar, secar o salar los organismos marinos.
▪ Aumento de la producción de algas flotantes o sumergidas: Estas invasiones están relacionadas con fenómenos de eutrofización de la masa de agua y son cada vez más frecuentes en las zonas litorales, a nivel mundial. Por deriva pueden alcanzar las playas interfiriendo sus usos. También afectan el normal funcionamiento del ecosistema y afectar la navegación y la pesca.
▪ Aumento de la concentración de oxígeno de las capas superficiales: Como vimos, un crecimiento anormal de fitoplancton es el resultado del incremento de la fotosíntesis y por tanto de la producción de oxígeno en la capa eufótica, produciéndose una situación de sobresaturación y de escape del oxígeno hacia la atmósfera.
▪ Cambios globales en la estructura de la cadena alimenticia y en la composición de las especies que viven en la columna de agua: Se produce una simplificación de la estructura de las comunidades planctónicas y de peces (menos especies en un mayor número y aparición de especies oportunistas) y una disminución de la biodiversidad. Como resultado, el sistema es menos maduro y más inestable.
▪ Cambios en la productividad de la comunidad de peces: Aunque una eutrofización moderada, o Mesotrofia, aumenta la productividad de la comunidad de peces, mayores niveles de nutrientes, o hipertrofia, pueden producir el efecto contrario como consecuencia de las condiciones extremas generadas. Grandes cantidades de fitoplancton o algas producen grandes variaciones de oxígeno en la columna de agua, con valores muy altos durante el día y muy bajos durante la noche, afectando a las especies que son sensibles a estas variaciones. Pero lo más grave son los episodios de anoxia que producen muertes masivas o el aumento de la concentración de amonio (NH4) debido a las altas tasas de descomposición de la materia orgánica.
▪ Aparición de espumas: La combinación de determinados factores como altas concentraciones de materia orgánica disuelta, bajas temperaturas del agua y agitación por el viento y olas produce espuma marina.
B) En el dominio bentónico o del suelo marino
▪ Aumento de la materia orgánica en suspensión: Este aumento produce en una primera fase un incremento de la fauna que se alimenta de la materia orgánica en suspensión, que mas tarde puede llegar a desaparecer por colapso de los sistemas de filtración.
▪ Disminución de la luminosidad debido a la turbidez: Facilita unas condiciones desfavorables para la vegetación acuática sumergida. Las macroalgas y plantas marinas bentónicas, pueden llegar a reducir su crecimiento o morir debido a a los efectos de sombreado por la abundancia de fitoplancton en las aguas superiores. La mortalidad de plantas y algas bentónicas causan a su vez una entrada de materia orgánica en los fondos, aumentando la demanda de oxígeno de los organimos que la descomponen.
▪ Aumento de las tasas de sedimentación y del enfangamiento de los fondos: Las altas concentraciones de materia orgánica en sedimento producen un aumento de la fauna sedimentívora, detritívora, y de la microfauna bacteriana.
▪ Disminución de la concentración de oxígeno en las capas profundas: Una vez muertos los organismos productores se descomponen consumiendo el O2 del fondo marino. En ambientes con bajos niveles de O2 (< 4 mg/l) pueden producirse episodios de "hipoxia", mientras que la ausencia total de oxígeno disuelto provoca episodios de "anoxia" y la posterior muerte masiva de fauna y flora bentónica. En condiciones de ausencia o déficit de oxígeno y presencia de iones sulfato se potencia la descomposición microbiana anaeróbica y la generación de gases, como sulfhídrico (SH2) y metano (CH4) que dan lugar a malos olores y a una pérdida general de la calidad del agua.
▪ Euxinia: Las aguas anóxicas pueden llegar a combinarse con el sulfuro de hidrógeno en el agua y producir aguas sulfurosas. Esto se conoce como euxinia. La euxinia se atribuye a factores como los altos niveles de dióxido de carbono en el aire, las altas temperaturas, estratificación de las aguas y el atrapamiento de nutrientes. Cabe destacar que los ambientes acuáticos ricos en H2S son mortales para los seres vivos inadaptados, incluidos los humanos; es cuestión de minutos o segundos.
▪ Euxinia: Las aguas anóxicas pueden llegar a combinarse con el sulfuro de hidrógeno en el agua y producir aguas sulfurosas. Esto se conoce como euxinia. La euxinia se atribuye a factores como los altos niveles de dióxido de carbono en el aire, las altas temperaturas, estratificación de las aguas y el atrapamiento de nutrientes. Cabe destacar que los ambientes acuáticos ricos en H2S son mortales para los seres vivos inadaptados, incluidos los humanos; es cuestión de minutos o segundos.
▪ Disminución de la biodiversidad y cambios globales en la composición de las especies que viven en los fondos marinos.
En un proceso de eutrofización de origen humano se pueden distinguir 4 fases (Figura 3):
▪ Altas concentraciones de nutrientes producen proliferaciones masivas de fitoplancton en grandes extensiones que impiden que la luz penetre en el agua hasta las zonas más profundas. La falta de luz impide el crecimiento de plantas y reduce la biodiversidad.
▪ El fitoplancton muerto es remineralizado por bacterias en un proceso que utiliza el O2 disuelto en el agua. Cuando el proceso es muy generalizado esta descomposición bacteriana puede utilizar tanto oxígeno, que no quede suficiente para los peces.
▪ El fondo del ecosistema acuático se va convirtiendo de forma gradual en un ambiente anaerobio, debido al aumento en la concentración de gases como anhídrido sulfuroso (H2S), metano (CH4) y anhídrido carbónico (CO2), haciendo inviable la forma de vida de la mayoría de las especies que forman dicho ecosistema.
▪ En la última fase, se produce una muerte masiva de peces y de la biota en general, acompañada de bioacumulación de sustancias tóxicas. Se aumenta entonces la sedimentación en los cuerpos de agua, reduciendo su vida y propiciando la proliferación de organismos patógenos y vectores de enfermedades, enfermedades, a la vez que retroalimentan el ciclo de consumo de oxígeno en las aguas por descomposición de los organismos muertos.
¿CUALES SON LAS CONSECUENCIAS ECONÓMICAS Y SOCIALES DEL FENÓMENO DE EUTROFIZACIÓN?
Ya vimos lo que es un ecosistema y su gran importancia al ser la base de todas las actividades y de la vida de los seres vivos. Pero es que además proporcionan a la Humanidad una serie de beneficios, conocidos como “bienes y servicios ecosistémicos”.
El “enfoque ecosistémico” es una estrategia que pretende anticiparse a de forma activa a los problemas o dificultades que se pueden presentar en la gestión integrada de la tierra, el agua y los recursos vivos, y que promueve la conservación y el uso sostenible de forma equitativa. Este enfoque considera al ser humano, incluida su diversidad cultural, un componente más de los ecosistemas y recomienda que la ciudadanía participe en la toma de decisiones, o gobernanza, que afecte a los recursos naturales.
El enfoque ecosistémico empezó a aplicarse en los países de la Unión Europea a partir de la aprobación de la “Directiva Marco sobre Estrategia Marina” (DMEM) (Directiva 2008/56/CE) por la que se establece un marco de acción comunitaria para la política del medio marino.
La DMEM establece en su Artículo 1.3 que “las estrategias marinas aplicarán un enfoque ecosistémico respecto de la gestión de las actividades humanas, garantizándose que la presión conjunta de dichas actividades se mantenga en niveles compatibles con la consecución de un buen estado medioambiental y que no se comprometa la capacidad de los ecosistemas marinos de responder a los cambios inducidos por el hombre, permitiéndose a la vez el aprovechamiento sostenible de los bienes y servicios marinos por las actuales y las futuras generaciones”.
Así mismo, en su Artículo 8.1, la DMEM establece que los Estados Miembros deberán llevar a cabo “un análisis de las principales presiones e impactos, incluyendo la actividad humana, que afectan el estado ambiental de sus aguas” y “un análisis económico y social del uso de sus aguas y de los costes de degradación del medio marino”.
Los Servicios Ecosistémicos se pueden clasificar en:
Servicios de esenciales o de soporte. Son servicios necesarios para la producción de todos los demás servicios ecosistémicos, como la formación del suelo, la fotosíntesis y el ciclo de los nutrientes, que son el sustento del crecimiento y la producción.
Servicios de aprovisionamiento. Integra a los productos obtenidos del ecosistema, como es la provisión de alimento, los productos de la actividad pesquera, de la acuicultura, de la recolección de plantas, de la producción de sal por evaporación de agua de mar, de la obtención de recursos genéticos, etc.
Servicios de regulación del clima y las precipitaciones, del agua (por ejemplo, las inundaciones), de la intensidad lumínica y dispersión de la luz, de la erosión, de la calidad del aire, de los residuos y de la propagación de enfermedades, de plagas y de peligros naturales.
Servicios culturales. Proporcionan beneficios que no son materiales, espirituales, recreativos, turísticos, estéticos, inspirativos, educativos, o relacionados con la identidad del sitio y la herencia cultural.
Entre las pérdidas económicas de un ecosistema degradado por eutrofización destacan las
▪ Pérdidas en la industria turística: al rreducirse el valor recreativo, estético y saludable debido a los cambios en la calidad de las aguas, como pérdida de transparencia, color y olor, así como la aparición y la acumulación de algas y de agregados mucilaginosos.
▪ Pérdidas en la industria de bienes de consumo: Estas pérdidas son consecuencias de la anterior, ya que la disminución de visitas perjudica al comercio.
▪ Pérdidas en la industria pesquera o de acuicultura, al reducirse las especies comerciales o las tasas de reclutamiento y/o por la aparición de episodios de mortandad masiva por falta de oxígeno.
Para conocer el valor social de los ecosistemas marinos, por ejemplo las lagunas litorales fuertemente afectados por las actividades humanas, se tienen que combinar datos climáticos y de la cuenca hidrográfica con descriptores apropiados de las características bióticas y abióticas de los componentes de los ecosistemas lagunares, tanto de la columna de agua (pelágicos ) como del ponentes bentónicos (sedimentos). Para ello, es necesaria la combinación de muchas disciplinas científicas, como climatología, hidrología, ecología macrobéntica, pesquerías, y ecotoxicología.
Para aquellos que deseen profundizar en la valoración económica de un ecosistema marino y del análisis del coste del deterioro marino pueden encontrar información adicional en los trabajos publicados en 2019 por el Ministerio para la Transición Ecológica con motivo de la aplicación de la Directiva Marco de Estrategia Marina, a través de este enlace.
¿DÓNDE SE ESTÁN PRODUCIENDO EPISODIOS DE EUTROFIZACIÓN Y DE HIPOXIA A NIVEL MUNDIAL?
Amplias regiones de la mayoría de los continentes están afectadas por fenómenos de eutrofización y se estima que alrededor del 80% de los grandes ecosistemas marinos sufren una eutrofización significativa en las aguas costeras.
Para hacernos una idea de cómo están distribuidas en el mundo las áreas costeras marinas con problemas de eutrofización e hipoxia recomendamos leer el artículo del científico norteamericano Robert J. Díaz, del Virginia Institute of Marine Science y visitar la página web del World Resource Institute que sirve de portal informativo sobre esta problemática.
La página web incluye un mapa interactivo donde aparecen las áreas marinas con problemas de eutrofización, hipoxia o en fase de recuperación a nivel mundial que ha sido confeccionado utilizando la información recopilada por el equipo de R. J. Díaz utilizando búsquedas de la literatura científica hasta el año 2008. Para poder ver y utilizar este mapa interactivo es necesario disponer de Adobe Flash Player.
También es posible acceder a la base de datos utilizada para confeccionar el mapa interactivo, (wri_eutrophic_hypoxic_dataset_2011-03.xlsx) que incluye información en ingles sobre: ecosistemas eutróficos, país, latitud y longitud, problemática del lugar, referencias bibliográficas, clasificación, fotografías disponibles y enlaces de vídeos disponibles.
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| Figura 5. Áreas eutróficas (puntos naranja), áreas hipóxicas (puntos rojos) y aéreas marinas hipóxicas en estado de recuperación (puntos azules) a nivel mundial. World Resource Institute |
Os animo a utilizar los mapas y de esta manera podréis daros cuenta de la extensión de la problemática de eutrofización en el medio marino. Al pinchar en el lugar que nos interesa aparecerá un texto en ingles sobre las características del lugar y su problemática ambiental.
El equipo de Robert J. Díaz identificó más de 770 sistemas costeros eutróficos e hipóxicos en todo el mundo, de las cuales 220 son áreas con posibilidades de desarrollar hipoxia, 540 son áreas con hipoxia documentada y 60 son áreas que están en fase de recuperación (Figura 5). Las áreas problemáticas incluidas en el mapa interactivo no están completas, ya que es muy probable que la base de datos no incluya muchas áreas afectadas donde no se han realizado estudios o estos no han sido publicados en la literatura científica, particularmente de Asia, África, América Latina, del Indo-Pacífico y del Caribe. Los autores solicitan colaboración a los usuarios para actualizar la base y para que la información incluida sea exacta.
En el litoral mediterráneo de la Península Ibérica las zonas identificadas como eutróficas son: Mar Menor (Murcia), Albufera de Valencia, Bahía de Alfaques y Bahía del Fangar (Delta del Ebro), Puerto de Andrax (Mallorca) y Albufera de Alcudia (Mallorca).
Dada la proliferación de zonas marinas eutróficas y/o hipóxicas, centraremos nuestra atención en varias lagunas costeras del Mar Mediterráneo, que tienen cierta similitud con el Mar Menor y que han generado bibliografía que puede ser útil desde el punto de vista de la evolución del fenómeno de eutrofización y de la forma como se está gestionado su restauración.
LAGUNAS COSTERAS
Las lagunas litorales son cuerpos de agua, normalmente someras, que están separados del mar por restingas o barras de arena, y que, en algún momento a lo largo de la historia geológica, aislaron total o parcialmente una porción de mar, encerrándola en el dominio terrestre. Ocupan aproximadamente el 14% de la costa del planeta y son más numerosos en latitudes medias. Suelen tener conexiones restringidas con el mar y una orientación paralela a la línea de costa. Sus mareas son escasas, sus aguas tienen un largo periodo de residencia y son sistemas efímeros, si consideramos la escala de tiempo geológico. La salinidad de esas lagunas es variable, dependiendo de la comunicación que mantienen con el mar y de la magnitud de los acuíferos terrestres vinculados a la laguna en cuestión. Su importancia ecológica se basa en constituir hábitats singulares de producción, alimentación o refugio de diversas especies de invertebrados, peces y aves. Son uno de los ecosistemas más vulnerables al fenómeno de eutrofización.
EJEMPLOS DE LAGUNAS LITORALES CON PROBLEMAS DE EUTROFIZACIÓN E HIPOXIA
Laguna de Berre (Francia)
▪ La laguna de Berre es un ejemplo de eutrofización extrema o hiperueutrofización. Con una superficie de 155,3 km², está situada al oeste de Marsella, lindando con el Golfo Fos y comunicada directamente con el mar Mediterráneo por el canal de Caronte. La cuenca hidrográfica está altamente antropizada y tiene una población de 600.000 personas, distribuida en 57 municipios. La parte norte de la laguna recibe importantes aportes de agua dulce y de nutrientes de la central eléctrica de Saint-Chamas y de los ríos Arc, Touloubre, Cadière-d'Azur y del Canal de la Durance. Estos aportes de agua dulce y de nutrientes entran en superficie por el lado norte y producen una estratificación de la masa de agua casi permanente que impide el intercambio con la masa de agua de mar que entra por su parte sur a través del canal de Carante. La degradación del abundante fitoplancton presente en las aguas superficiales consume el oxígeno y da lugar a episodios de hipoxia. La sucesión de estos períodos de hipoxia, observados desde la década de 1970, han provocado la desaparición casi total de los organismos que viven en el fondo y la proliferación de macroalgas.
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| Figura 6. Mapa de la laguna de Berre |
La similitud y coincidencia en el tiempo con lo que está ocurriendo el Mar Menor (eutrofización, estratificación por entrada de agua dulce, episodios de anoxia…..) me hizo dedicarle más tiempo a la problemática de esta laguna y a la manera como se está gestionado el proceso de su restauración ambiental.
Los precedentes fueron la denuncia de la Comisión Europea contra el Estado Francés por incumplimiento de las obligaciones que le incumben en virtud de los artículos 4, apartado 1, y 8, del Convenio para la protección del mar Mediterráneo contra la contaminación, firmado en Barcelona el 16 de febrero de 1976, aprobado en nombre de la Comunidad Económica Europea mediante la Decisión 77/585/CEE del Consejo, de 25 de julio de 1977. El fallo de 2004 condenó a la Republica, tal y como se puede ver en este enlace.
Otro asunto de interés fue la creación del “Grupo de interés público para la rehabilitación del Etang de Berre” (GIPREB) como resultado del deseo colectivo de rehabilitación ambiental del Etang de Berre. El Grupo gestiona una página web (https://etangdeberre.org/) en donde se recoge información sobre dos facetas de la laguna: ecología-biología y ocio. El GIPREB en el 2000 y a partir de 2011 se convirtió en una estructura sindical mixta.
La cronología de los hechos fue:
1990: Movilización de la población, de los usuarios y del mundo asociativo ante la profunda degradación de la laguna. Esta movilización estuvo impulsada por el Sindicato intercomunal para la salvaguardia de la laguna y por los colectivos territoriales, con la organización de un referéndum de iniciativa popular y la creación de un colectivo de asociaciones.
1993: El gobierno se involucra en la solicitud para rehabilitar la laguna con la implementación de los planes Laconde y Barniers.
1999: Se crea el “Grupo de interés público para la rehabilitación del Etang de Berre” (GIPREB) en un marco de asociación que incluye a todos los colectivos territoriales (Consejo Regional, Consejo General, SISEB), Agencia del Agua, Estado, Actores económicos, Asociaciones y usuarios. La solicitud se incluye en el contrato Estado-Región para el periodo 2000-2006.
2006: Se acuerda la continuidad del GIPREB durante el periodo 2006-2012, pero con un cambio en su composición, que pasa de 60 miembros a 12: Consejo Regional de Provenza-Alpes-Costa Azul, Consejo Regional de las Bocas del Ródano, Sindicato intercomunal para la salvaguardia de la Laguna de Berre, Agencia del Agua Ródano-Mediterráneo y Córcega, Electricité de France Produccion Mediterráneo, Dirección Regional de Medio Ambiente, Cámara de Agricultura de las Bocas del Ródano, Agrupación Marítima e Industrial de Fos, Coordinación de Asociaciones para la reconquista de la laguna de Berre, Asociación de pesca del distrito marítimo de Martigues. La consulta se asegura a través de un “Comité lagunar” que integra a los 60 miembros que integraban en su origen el Grupo de Interés Público.
2010: El Grupo evoluciona hacia una estructura de sindicato mixto y cambia su nombre a “Gestión Integrada, prospectiva y restauración de la Laguna de Berre”.
Laguna de Prèvost (Francia)
▪ La laguna de Prévost tiene una superficie de 33 ha y está situada en la costa mediterránea francesa de Languedoc. Esta laguna litoral sufre eutrofización extrema como consecuencia de la agricultura y de la escorrentía urbana. En 1976 tuvieron lugar las primeras mareas rojas, floraciones que se repiten periódicamente durante los cálidos meses de verano. Desde 1990 han tenido lugar episodios periódicos de hipoxia que perjudicaron la producción de la acuicultura y produjeron un incremento de marco algas y mortalidad masiva de los organismos que viven en sus fondos, especialmente de la anguila europea (Anguilla anguilla).
Laguna de l'Or (Francia)
▪ La Laguna de Or, situada en el sureste del departamento de Hérault, tiene una cuenca hidrográfica cuyo 13% está urbanizada y alberga a 125.000 personas, población que se incrementan a 250.000 personas durante la temporada turística de verano. La actividad agrícola es dominante y produce uva, cereales y frutas. La eutrofización ha sido un problema grave durante los últimos 25 años.
Laguna de Thau (Francia)
▪ La laguna de Thau se halla en la costa mediterránea de la Región Languedoc-Roussillon y en ella se desarrollan importantes actividades de cultivos de ostra y mejillón. Las crecientes cargas orgánicas procedentes de la cuenca circundante y los asentamientos urbanos en los alrededores de la laguna han causado la eutrofización de la laguna. Las floraciones de algas toxicas y episodios de hipoxia se observaron a partir de 1990 y tuvieron como resultado mortalidades masivas de los organismos que viven en los fondos, de peces y una reducción sustancial de la producción de marisco.
Laguna de Venecia (Italia)
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Laguna de Túnez
▪ La Laguna de Túnez está ubicada entre la ciudad de Túnez y el Golfo de Túnez. El primer episodio de hipoxia estacional se observó en la década de 1980, pero la laguna puede haber estado sometida a una eutrofización natural durante cientos de años. La eutrofización de origen humano se debe a las crecientes descargas de aguas residuales y al reciclaje simultáneo de nutrientes debido a la actividad biológica de las bacterias y de los arrecifes del poliqueto Ficopomatus enigmatica, que construye tubos calcáreos de color blanco y se alimenta de fitoplancton en descomposición. Como resultado de estos excesivos aportes de nutrientes, hay una productividad muy alta, un rápido crecimiento y una gran biomasa de macroalgas como Enteromorpha y Ulva y proliferación de organismos planctónicos y bentónicos. Ulva presenta el mayor problema, ya que crece desde finales de primavera hasta mediados de otoño y su presencia disminuye cuando las condiciones son críticas. Su descomposición aumenta la demanda de oxígeno a fines del verano, cuando hay alta irradiación y niveles elevados de salinidad (hasta 56 °/oo).La descomposición de las algas da lugar al desarrollo de condiciones anaeróbicas dentro de la columna de agua, que se vuelve de color rojo lechoso. En última instancia, esto produce la muerte masiva de peces debido a la producción de sulfuro de hidrógeno, que puede alcanzar concentraciones muy altas y que impregna la ciudad de Túnez durante el verano. Este es quizás el mejor ejemplo a nivel mundial de una laguna hipertrófica, un ejemplo de libro de texto de la sucesión de bacterias involucradas en el ciclo de nutrientes, particularmente el ciclo del azufre, de las sucesiones de fitoplancton, de la interacción entre especies y entre plancton-sedimento. Los esfuerzos de restauración iniciados en 2001 han llevado a una mejor calidad del agua en la laguna.
Laguna de Nador (Marruecos)
▪ La Laguna de Nador tiene una superficie de 115 km2 y está localizada en la costa mediterránea de Marruecos. Limita al NO con la ciudad de Beni Ensar, al sureste por el pueblo de Kariat Arekmane y al SW con el extremo norte de la llanura de Bou Areg. La laguna recibe entradas de agua dulce de dos acuíferos, así como de 10 pequeñas corrientes periódicas. El más importante de estos es el arroyo Selouane que descarga los desechos industriales y municipales desde el pueblo de Selouane a la laguna. Otras descargas a la laguna incluyen la descarga directa de residuos municipales de la planta de tratamiento de aguas residuales de Nador, aguas residuales industriales, residuos de mataderos y escorrentías agrícolas de los canales de riego. Estas entradas han llevado a la eutrofización de la laguna.
El Mar Menor
▪ La laguna Mar Menor es una de las mayores lagunas costeras en la región del Mediterráneo, así como en Europa. Con una superficie de 135,5 Km2 y una profundidad máxima de 7 m. y media de 4,5 m. , tiene un alto valor ecológico además de un considerable potencial turístico y pesquero. La laguna se encuentra en una región semiárida y se caracterizaba por unas aguas hiperhalinas, resultantes de bajas precipitaciones y altas tasas de evaporación, y oligotróficas. La modificación, en 1973, del principal canal que comunica la laguna con el Mar Mediterráneo, la entrada masiva de nutrientes procedentes de la agricultura intensiva que comenzó a desarrollarse en 1979, en el perímetro de la laguna, especialmente en el Campo de Cartagena, y los vertidos de aguas residuales de las poblaciones que se desarrollaron descontroladamente en sus orillas, modificaron las características originales de sus aguas, que perdieron salinidad y se convirtieron en eutroficas. La eutrofización parcial de sus zonas litorales fue incrementándose paulatinamente con el paso de los años y se manifestó de forma global en el verano de 2016, año en el que sus aguas transparentes pasaron a ser verdes por la proliferación de fitoplancton (Figura 7). El primer efecto de este proceso fue la reducción de la disponibilidad de luz en las zonas profundas y en los fondos que causo la pérdida del 85 % de las población del alga oportunista Caulerpa prolifera, que en muchas zonas había sustituido a las praderas originales de Cymodocea nodosa. El proceso de eutrofización continua imparable por la falta de aplicación de medidas en origen que reduzcan los nutrientes que alcanzan la laguna a través del acuífero, que un estudio reciente, encargado por la Confederación Hidrográfica del Segura, estimó en 1.575 toneladas de nitratos durante el año hidrológico 2018-2019, con un promedio diario de 411 kilogramos. Esta situación de hipertrofia produjo, en Septiembre de 2019, un episodio de anoxia que causó la muerte masiva de toneladas de peces, especialmente de anguilas (Anguilla anguilla) y de organismos bentónicos.
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| Figura 7. Imagen de la masa de agua del Mar Menor, verde por el proceso de eutrofización. Origen: Tendencias 21 |
BIBLIOGRAFÍA
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