Acidificación del océano – Ecología –

Los océanos cubren ¾ de la superficie de la Tierra y juegan un papel decisivo en varios procesos climáticos globales. El mantenimiento de la temperatura del planeta, por ejemplo, es uno de los principales fenómenos ligados a este ecosistema, responsable de absorber el dióxido de carbono de la atmósfera, trasladándolo al fondo oceánico. Sin embargo, el desequilibrio en el sistema aire x océano causado por la emisión excesiva de COdos en la atmósfera, han venido provocando cambios en el pH de los océanos, generando graves consecuencias para la flora y fauna acuática. Tal fenómeno, llamado Acidificación oceánica, consiste en reducir el pH, lo que, entre otras consecuencias, altera la profundidad de compensación del carbonato de calcio, sustancia que se utiliza en la confección del esqueleto y conchas de diversos representantes de la fauna marina.

La captura de COdos a través de los océanos

Aproximadamente 1/3 de todo el dióxido de carbono en la atmósfera es absorbido por los océanos. En el medio acuático, esta molécula sufre una serie de transformaciones químicas, y sus elementos se recombinan dando lugar a nuevos compuestos: primero, el dióxido de carbono se mezcla con el agua produciendo COdos ácido carbónico y acuoso (HdosCO3). Este compuesto, clasificado como ácido débil, se disocia rápidamente para producir iones de bicarbonato (HCO3) y H+, que reaccionan con otras moléculas presentes en el medio acuático. Los iones de bicarbonato también pueden sufrir reacciones químicas, convirtiéndose en iones de carbonato (CO3dos-), liberando hidrógeno en la columna de agua (H+). De esta forma, la formación de ácido carbónico y sus compuestos posteriores contribuye intensamente a la bajada del pH en los océanos, dando acidez al medio. Sin embargo, este proceso no suele darse por completo en los océanos, que tiene mecanismos para evitar una reducción drástica del pH; la tendencia a formar un estado de equilibrio dificulta la transformación de iones bicarbonato (HCO3) en carbonato (CO3dos-), limitando la cantidad de iones H+ liberado en la columna de agua. Además, el exceso de iones H+ en un medio acuoso también puede cambiar la reacción química en la dirección opuesta, haciendo que estos iones se unan a las moléculas de carbonato disponibles (CO3dos-) para recuperar el equilibrio del medio ambiente.

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La suma total de concentraciones de COdos acuoso, bicarbonato (HCO3) y carbonato (CO3dos-), representan el carbono inorgánico total disuelto en los océanos. Sin embargo, estas formas se alternan entre más o menos dominantes, según el pH del agua. Actualmente, el 90% del carbono disuelto en los mares está representado por la forma de bicarbonato (HCO3), y el pH oceánico es de alrededor de 8.1; El carbonato representa la segunda forma más disponible en el medio marino (10%), mientras que el COdos acuoso, combinado con ácido carbónico (HdosCO3), representa menos del 1% del carbono inorgánico disuelto en los océanos. Sin embargo, la continua adición de COdos a la columna de agua han provocado una disminución del pH, afectando el equilibrio entre las formas carbónicas: COdos acuoso y bicarbonato (HCO3) es probable que aumente su concentración, mientras que el carbonato (CO3dos-) se descompondrían debido a su conexión con los iones H+ en exceso. Tales cambios representan la principal evidencia de la influencia humana en la acidificación de los océanos, provocada por el aumento de COdos.

Exceso de COdos y acidificación del océano

Las industrias liberan millones de toneladas de contaminantes a la atmósfera cada año. Foto: Tatiana Grozetskaya / Shutterstock.com

La acidificación de los océanos está marcada por la Revolución Industrial: desde entonces, los mares se han vuelto un 30% más ácidos, un fenómeno que no se registra desde hace al menos 40 millones de años. Desde el comienzo de la era industrial, los océanos han absorbido alrededor de 525 mil millones de toneladas de COdos de la atmósfera, lo que resulta en una tasa de 22 millones de toneladas por día. Exceso de COdos producidos por la quema de combustibles fósiles, petróleo y gas, han generado consecuencias que afectan el clima a través de cambios en la atmósfera (por ejemplo, contaminación del aire, efecto invernadero) y en los océanos (por ejemplo, acidificación). Los registros apuntan a una caída en el pH marino de 8.2 a 8.1 desde el comienzo de la Revolución Industrial, una disminución que puede aumentar hasta en 0.4 unidades de pH para fines de siglo. Aunque estos valores no parecen significativos, es importante recordar que el pH se mide en una escala logarítmica, es decir, su efecto se multiplica por 10 cada unidad (por ejemplo, pH = 5 es diez veces más ácido que pH = 6, y cien veces más ácido que pH = 7). Así, reducir el pH a valores alrededor de 7,7 representaría agua hasta un 120% más ácida. Esto, a su vez, tendría graves consecuencias para los ecosistemas marinos y para los miles de millones de personas que dependen del océano para garantizar su supervivencia.

Impactos principales

El cambio brusco del pH oceánico genera intensos impactos en la fauna y flora marina. Uno de los efectos más alarmantes asociados a este fenómeno es el cambio de profundidad de la capa de lisoclina. Esta capa corresponde a la profundidad oceánica a la que se produce la compensación de carbonato, es decir, la profundidad a partir de la cual el carbonato (CO3dos-) se disuelve en la columna de agua, lo que hace imposible mantener las estructuras formadas por este compuesto (por ejemplo, conchas y esqueletos).

En general, la lisoclina tiene 4 km de profundidad, pero varía según las variaciones de presión, temperatura y acidez del medio acuático. En cuanto al pH, cuanto mayor sea la concentración de COdos (medio más ácido), menos estabilidad del carbonato (CO3dos-), lo que dificulta la unión con otros elementos químicos como el calcio. Esto se debe a que el carbonato (CO3dos-) tiene una mayor afinidad química con los iones H+ que con calcio (Ca); así, en un medio ácido (con alta disponibilidad de H+), carbonato (CO3dos-) tiende a disociarse del calcio (Ca) para unirse al hidrógeno (H+), para neutralizar los iones H+, equilibrando el pH del medio. Por lo tanto, el exceso de COdos en el medio acuático provoca una reducción en la profundidad de la lisoclina (esta capa se desplaza a profundidades menores), lo que resulta en la supresión del hábitat de varios organismos cuya composición corporal depende del carbonato de calcio. Las estructuras tales como conchas y esqueletos de animales marinos (por ejemplo, moluscos, organismos zooplanctónicos y fitoplanctónicos, algas coralinas) ya se están disolviendo debido al cambio en la profundidad de la lisoclina; La acidificación de los océanos también ha provocado la corrosión de los arrecifes de coral existentes, además de limitar la construcción de nuevos arrecifes. Los cambios de comportamiento también pueden ser una de las consecuencias de la acidificación de los organismos marinos. Reducciones en el crecimiento, retrasos en la maduración sexual, empobrecimiento de sentidos como el oído, la visión y el equilibrio, entre otros, son algunos de los procesos que pueden verse afectados por el uso de energía metabólica para mantener un pH corporal equilibrado con el fin de evitar la acidosis ( por ejemplo, pescado).

Los arrecifes de coral. Foto: Andrey_Kuzmin / Shutterstock.com

En resumen, la acidificación de los océanos provoca la pérdida de biodiversidad, afecta a diferentes grupos de animales e impacta la producción de alimentos asociada a la pesca y la acuicultura. Así, este fenómeno climático amenaza la seguridad alimentaria de millones de personas, impactando también posibles ganancias con la industria turística y otras actividades relacionadas con el medio marítimo.

Referencias bibliográficas:

Biología Marina. Pereira, RC y Soares-Gomes, A. (2002).

Río de Janeiro: Interciência, 2, 608.

Ocean Portal – Encuentra tu azul. Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural. http://ocean.si.edu/ocean-acidification

National Geographic: acidificación del océano. http://www.nationalgeographic.com/environment/oceans/critical-issues-ocean-acidification/

La educación de la naturaleza: proyecto de conocimiento. https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/ocean-acidification-25822734

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