Hipoxia (ambiente)

Para outras páxinas con títulos homónimos véxase: Hipoxia.

A hipoxia no ambiente é a condición na que este presenta niveis baixos de oxíxeno. Normalmente, o 20,9% do gas da atmosfera da Terra é oxíxeno. A presión parcial de oxíxeno na atmosfera é do 20,9% do total da presión barométrica.[1] Porén, na auga, os niveis de oxíxeno son moito menores, aproximadamente do 1%, e flutúan localmente dependendo da presenza de organismos fotosintéticos e a distancia relativa á superficie (como hai máis oxíxeno no aire, este difunde a favor do gradiente de presión parcial).[2]

Hipoxia atmosférica

A hipoxia atmosférica é algo natural a elevadas altitudes. A presión atmosférica total decrece a medida que a altitude aumenta, causando que a presión parcial de oxíxeno sexa máis baixa, o que se denomina hipoxia hipobárica. O oxíxeno permanece a un 20,9% da mestrura de gases total, o que é diferente na hipoxia hipóxica, na que a porcentaxe e oxíxeno no aire (ou sangue) diminúe. Isto é común, por exemplo, nas toqueiras seladas onde viven moitos animais subterráneos, como as ratas-toupa africanas (Bathyergidae).[3] A hipoxia atmosférica é tamén no que está fundamentado o adestramento en altitude, que é unha parte estándar do adestramento dos atletas de elite. Varias empresas imitan a hipoxia creando unha atmosfera artificial normobárica.

Hipoxia acuática

A depleción de oxixeno é un fenómeno que ocorre en ambientes acuáticos, xa que a concentración do oxíxeno molecular disolto na auga (OD) queda reducida ata un punto no que é prexudicial para os organismos acuáticos que viven no sistema. O oxíxeno disolto exprésase normalmente como unha porcentaxe do oxíxeno que se disolvería na auga ás temperaturas e salinidades prevalecentes (ambas afectan á solubilidade do oxixeno na auga). Un sistema acuático carente de oxíxeno disolto (0% de saturación) denomínse anaeróbico, redutor ou anóxico; un sistema con baixa concentración (no intervalo entre o 1 e o 30% de saturación) denomínase hipóxico ou disóxico. A maioría dos peixes non poden vivir por debaixo do 30% de saturación. Un ambiente acuático "san" debería en raras ocasións baixar a menos do 80%. A zona exaeróbica encóntrase na fronteira entre as zonas anóxica e hipóxica.

A hipoxia pode producirse en toda a columna de auga tanto en zonas altas da columna coma preto dos sedimentos do fondo. Xeralmente esténdese polo 20 a 50% da columna de auga, pero dependendo da profundidade da auga e a localización de picnoclinas (rápidos cambios na densidade da auga coa profundidade). Pode darse ás veces do 10 ao 80% da columna de auga. Por exemplo, nunha columna de auga de 10 metros, pode chegar desde o fondo ata a 2 metros da superficie. Nunha columna de auga de 20 metros, pode abranguer desde o fondo ata 8 metros da superficie.[4]

Causas da hipoxia ambiental

Declive da saturación de oxíxeno ata a anoxia, medida durante a noite no fiorde de Kiel, Alemaña. Profundidade = 5 m

A depleción de oxíxeno pode orixinarse por diversos factores naturais, pero máis frecuentemente é a consecuencia da contaminación e a eutrofización. Na eutrofización os nutrientes que necesitan as plantas e algas entran en grandes cantidades nun río, lago ou océano, e iso impulsa a proliferación do fitoplancto. Aínda que en principio o fitoplancto, por medio da fotosíntese, aumenta a saturación do OD durante as horas diúrnas, a densa poboación da floración de algas reduce a saturación de OD durante a noite debido á respiración celular. É frecuente que en lagos a proliferación de algas chegue a formar densa capa superficial verde de algas, que non deixa pasar a luz ao interior da auga, impedindo a fotosíntese (e a oxixenación) baixo a superficie. Cando as células do fitoplancto morren, afúndense ata o fondo, onde son descompostas por bacterias, un proceso que contribúe a reducir aínda máis a OD na columna de auga. Se a depleción de oxíxeno progresa ata a hipoxia, morren os peixes e invertebrados como os vermes e ameixas do fondo.

Foto dun vídeo subacuático do leito do mar. O leito mariño está cuberto de cangrexos, peixes e ameixas que están mortos ou moribundos debido á depleción de oxíxeno.

En zonas dun río onde se producen vertidos contaminantes de materia orgánica, prodúcese unha diminución da OD e aumento da DBO (demanda biolóxica de oxíxeno) debido a que o oxíxeno se consome na descomposición desa materia orgánica realizada polas bacterias, o que fai cambiar a fauna e flora desa zona. Río abaixo as condicións van pouco a pouco mellorando.

A hipoxia pode tamén producirse en ausencia de contaminantes. En estuarios, por exemplo, como a auga doce que os ríos verten no mar é menos densa que a auga salgada, pode orixinarse unha estratificación na columna de auga. A mestura vertical entre os corpos de auga está, por tanto, reducida, restrinxindo a chegada de oxíxeno desde as augas superficiais ata as augas máis salgadas do fondo. A concentración de oxíxeno na capa do fondo pode despois empezar a diminuír o suficiente como para chegar ás condicións de hipoxia. Áreas especialmente proclives a que ocorra isto son as augas pouco profundas de corpos de auga semipechados como o mar de Wadden dos Países Baixos e o golfo de México, onde o arrastre por escorrentía desde a terra é substancial. Nestas áreas pode orixinarse o que se chama unha "zona morta". As condicións de baixo nivel de oxíxeno disolto son con frecuencia estacionais, como no caso do canal Hood e áreas do Estreito de Puget, no estado de Washington, Estados Unidos.[5] O World Resources Institute identificou 375 zonas costeiras hipóxicas arredor do mundo, concentradas en áreas litorais de Europa Occidental, as costas leste e sur dos Estados Unidos, e leste de Asia, especialmente no Xapón.[6]

Foto de baía de Mobile durante o chamado "xubileo".

A hipoxia pode tamén ser a explicación de fenómenos periódicos como o chamdao "xubileo" da baía de Mobile (Alabama), no que a vida acuática repentinemente escapa cara ás zonas pouco fondas, quizais intentando escapar de zonas da auga nas que que se produciu unha depleción do oxíxeno. As mortes de marisco que se están estendendo recentemente preto das costas de Oregón e Washington atribúense tamén á formación cíclica de zonas mortas ecolóxicas.[7]

Solucións

Para combater a hipoxia é esencial reducir a cantidade de nutrientes procedentes da terra que chegan aos ríos pola escorrentía. Isto pode facerse mellorando o tratamento das augas residuais e reducindo a cantidade de fertilizantes que chegan aos ríos. Alternativamente, pode facerse restaurando os ambientes naturais ao longo do río; as marismas son especialmente efectivas reducindo a cantidade de fósforo e nitróxeno (os principais nutrientes) na auga. Outras solucións baseadas nos hábitats naturais son a restauración das poboacións de marisco, como as ostras. As ostras retiran o nitróxneo da columna de auga e filtran os sólidos en suspensión, e reducen finalmente a probabilidade ou extensión das floracións de algas nocivas ou condicións anóxicas.[8] Traballos fundamentais sobre a mellora da calidade da auga mariña foron os realizados sobre os cultivos de marisco por Odd Lindahl et al., usando mexillóns en Suecia.[9]

Gráfico dos niveis de oxíxeno e salinidade no fiorde de Kiel, Alemaña en setembro de 1998.

Tamén son posibles solucións tecnolóxicas, como as utilizadas na área volta a desenvolver dos peiraos de Salford do Manchester Ship Canal en Inglaterra, onde anos de arrastre por escorrentía desde sumidoiros e estradas se acumularon nesas lentas augas. En 2001 instalouse alí un sistema de inxección de aire comprimido, que elevou os niveis de oxíxeno da auga nun 300%. A mellora resultante na calidade da auga produciu un incremento no número de especies de invertebrados, como os camaróns de auga doce, ata máis de 30. A desova e taxas de crecemento de especies de peixes como o Rutilus e a perca aumentou tamén en tal cantidade que agora son unhas das maiores de toda Inglaterra.[10]

En curtos períodos de tempo a saturación de oxíxeno pode caer a cero cando os ventos que sopran do litoral apartan a auga superficial e isto fai que ascenda a auga das profundidades anóxicas. Ao mesmo tempo obsérvase unha baixada na temperatura e un aumento da salinidade (segundo datos do observatorio ecolóxico a longo prazo no mar no fiorde de Kiel, Alemaña). Novas estratexias de monitorización a longo prazo do réxime de oxíxeno no océano fan observacións on line do comportamento dos peixes e do zooplancto, que cambia drasticamente con saturacións de oxíxeno reducidas (ecoSCOPE) e xa con baixos niveis de contaminación da auga.

Notas

  1. ↑ Brandon, John. "The Atmosphere, Pressure and Forces". Meteorology. Pilot Friend. Consultado o 21 December 2012. 
  2. ↑ "Dissolved Oxygen". Water Quality. Water on the Web. Arquivado dende o orixinal o 13 de decembro de 2012. Consultado o 21 December 2012. 
  3. ↑ Roper, T.J.; et al. (2001). "Environmental conditions in burrows of two species of African mole-rat, Georychus capensis and Cryptomys damarensis". Journal of Zoology 254 (1): 101–107. doi:10.1017/S0952836901000590. 
  4. ↑ Rabalais, Nancy; Turner, R. Eugene; Justic´, Dubravko; Dortch, Quay; Wiseman, William J. Jr. Characterization of Hypoxia: Topic 1 Report for the Integrated Assessment on Hypoxia in the Gulf of Mexico. Ch. 3. NOAA Coastal Ocean Program, Decision Analysis Series No. 15. May 1999. < http://oceanservice.noaa.gov/products/hypox_t1final.pdf>. Retrieved February 11, 2009.
  5. ↑ Encyclopedia of Puget Sound: Hypoxia http://www.eopugetsound.org/science-review/section-4-dissolved-oxygen-hypoxia
  6. ↑ Selman, Mindy (2007) Eutrophication: An Overview of Status, Trends, Policies, and Strategies. World Resources Institute.
  7. ↑ oregonstate.edu Arquivado 01 de setembro de 2006 en Wayback Machine. – Dead Zone Causing a Wave of Death Off Oregon Coast (8/9/2006)
  8. ↑ Kroeger, Timm (2012) Dollars and Sense: Economic Benefits and Impacts from two Oyster Reef Restoration Projects in the Northern Gulf of Mexico Arquivado 04 de marzo de 2016 en Wayback Machine.. TNC Report.
  9. ↑ Lindahl, O.; Hart, R.; Hernroth, B.; Kollberg, S.; Loo, L. O.; Olrog, L.; Rehnstam-Holm, A. S.; Svensson, J.; Svensson, S.; Syversen, U. (2005). "Improving marine water quality by mussel farming: A profitable solution for Swedish society". Ambio 34 (2): 131–138. PMID 15865310. doi:10.1579/0044-7447-34.2.131. 
  10. ↑ Hindle, P.(1998) (2003-08-21). "Exploring Greater Manchester — a fieldwork guide: The fluvioglacial gravel ridges of Salford and flooding on the River Irwell" (pdf). Manchester Geographical Society. Consultado o 2007-12-11.  p.13

Véxase tamén

Outros artigos

Bibliografía

  • Kils, U., U. Waller, and P. Fischer (1989). "The Fish Kill of the Autumn 1988 in Kiel Bay". International Council for the Exploration of the Sea. C M 1989/L:14. 
  • Fischer P.; U. Kils (1990). "In situ Investigations on Respiration and Behaviour of Stickleback Gasterosteus aculeatus and the Eelpout Zoaraes viviparus During Low Oxygen Stress". International Council for the Exploration of the Sea. C M 1990/F:23. 
  • Fischer P.; K. Rademacher; U. Kils (1992). "In situ investigations on the respiration and behaviour of the eelpout Zoarces viviparus under short term hypoxia". Mar Ecol Prog Ser 88: 181–184. doi:10.3354/meps088181. 

Ligazóns externas