eutrofización

Eutrofización: cuando los nutrientes destruyen el ecosistema

La cantidad de nutrientes presentes en un ecosistema es limitada, y son uno de los factores que limitan el desarrollo de animales y plantas. En ciertas condiciones, sin embargo, esta limitación puede desaparecer y la cantidad de animales o plantas presentes en el ecosistema aumenta. Lo que pudiera parecer un efecto positivo puede no serlo, ya que los ecosistemas tienen un equilibrio entre todas sus partes, y si este es alterado las consecuencias pueden desencadenar un efecto dominó que altere todo el ecosistema. En este artículo explicaremos qué es la eutrofización, sus causas y sus consecuencias.

Ciertos límites son buenos

En los ecosistemas acuáticos, ya sean de agua dulce o salada, la base de la cadena trófica son las plantas. Las plantas requieren tres cosas para su desarrollo: nutrientes, luz y agua. El factor limitante del crecimiento de las plantas en ecosistemas marinos son los nutrientes, concretamente el fósforo y el nitrógeno.

El nitrógeno puede ser fijado por algunas bacterias marinas a partir de nitrógeno atmosférico, como las cianobacterias (recordemos que un 78% de la atmósfera terrestre es nitrógeno), o bien llegar al mar a través de las aguas de escorrentía. Sin embargo, el aporte bacteriano de nitrógeno a los ecosistemas marinos es inferior al 0.5% del nitrógeno total.

El fósforo también llega al mar por medio de los cursos de agua que desembocan en este. Tanto el aporte de nitrógeno como de fósforo a los ecosistemas acuáticos son procesos lentos, que tardan amplios periodos de tiempo en variar de forma sustancial, por lo que el ecosistema tiene tiempo de adaptarse a cualquier cambio natural en el aporte de estos nutrientes.

eutrofización
Imagen 1. Uno de los efectos más comunes de la eutrofización es el aumento en la cantidad de fitoplancton y algas de los ecosistemas acuáticos. En el Golfo de México esto provoca la acumulación de grandes cantidades de sargazos, algas alóctonas, en la orilla.o

El problema aquí, como en muchas otras ocasiones, aparece cuando los seres humanos interferimos en el funcionamiento natural de los ecosistemas.

Qué es la eutrofización y sus causas

Todo proceso de eutrofización (término que procede del griego eutrophos, que significa “bien alimentado”) comienza con la adición de nutrientes a un curso de agua. Más concretamente, con la adición de fósforo o (más frecuentemente) nitrógeno, pues otros nutrientes no son limitantes para el crecimiento de las plantas.

Las dos formas más comunes por las que esto puede suceder son por hacer un uso inadecuado de fertilizantes nitrogenados (el exceso de nitrógeno alcanza los acuíferos subterráneos contaminándolos, y de ahí llega a los cursos de agua) o bien un tratamiento negligente de residuos fecales, bien sean de origen humano o de explotaciones ganaderas, que son liberados directamente a un río o al mar. Particularmente nocivos resultan los residuos procedentes de explotaciones porcinas (los conocidos purines), pues tienen un alto contenido en nitrógeno.

Una vez el ecosistema recibe el aporte extra de nutrientes, las algas y microalgas (fitoplancton, algas microscópicas unicelulares) comienzan a multiplicarse.

Primeros síntomas de eutrofización

Uno de los primeros síntomas de un proceso de eutrofización es que el agua se vuelve de color verde, pudiendo cubrirse completamente de pequeñas algas o helechos acuáticos (si se trata de un curso de agua dulce). Aquí el lector se preguntará “bueno, ¿pero por qué es esto un problema? Si hay más algas, el agua tendrá más oxígeno y habrá más organismos que puedan alimentarse de esas algas”. Esto es parcialmente cierto.

Un problema en esta etapa de la eutrofización es que se rompe el equilibrio natural del ecosistema y se favorece la entrada o proliferación de organismos alóctonos, especialmente algunas plantas acuáticas como Eichhornia crassipes o Azolla filiculoides en ecosistemas de agua dulce. La presencia de estas plantas invasoras en los ecosistemas acuáticos no hace sino empeorar el proceso de eutrofización.

peces muertos por eutrofización
Imagen 2. Al avanzar el proceso de eutrofización, la acumulación de materia orgánica muerta en el fondo del agua provoca un aumento en el consumo de oxígeno debido a la descomposición, lo que reduce la cantidad de oxígeno disponible y mata por asfixia (anoxia) a los peces y otros organismos acuáticos. Esto es común en masas de agua que permanecen inmóviles, no en cursos de agua como ríos.

Un paso más: autosombreado del fitoplancton

En ecosistemas acuáticos que sufren procesos avanzados de eutrofización se produce un fenómeno llamado autosombreado del fitoplancton. Si bien los nutrientes ya no son un factor limitante para el crecimiento del fitoplancton, la luz sí lo es.

A medida que el fitoplancton ocupa por completo la superficie del agua, bloquea el paso de luz al fitoplancton que se encuentra más abajo en la columna de agua, causando su muerte. Esto no impide que el fitoplancton se siga multiplicando, por lo cual no frena su crecimiento.

Pero la acumulación de materia orgánica en el fondo del agua aumenta también su tasa de descomposición. Y, si bien el fitoplancton además de respirar genera oxígeno mediante la fotosíntesis, aquellos organismos que llevan a cabo la descomposición de la materia orgánica solo consumen oxígeno, sin producirlo.

Una vez se ha desbocado el crecimiento de las plantas debido al aumento de nutrientes, si este no se detiene, se produce el siguiente paso en la eutrofización, que es la acumulación de materia orgánica muerta en el fondo del agua. 

En ecosistemas lóticos, aquellos donde el agua está en movimiento (como ríos o arroyos) esto no suele ser un gran problema, y la eutrofización normalmente no avanza más allá de este punto.

Pero en ecosistemas lénticos, en los cuales el agua no se encuentra en movimiento constante (como en lagunas, lagos o pantanos) la materia orgánica muerta se acumula de forma progresiva. Cabe destacar que algunas especies acuáticas invasoras, como Alternanthera philoxeroides, pueden crecer hasta el punto de cubrir completamente la superficie de un río y transformarlo en un pantano, con el agua de los márgenes prácticamente estancada.

En este escenario de eutrofización avanzada, el consumo neto de oxígeno del ecosistema aumenta de forma exponencial, hasta el punto en el que se agota el oxígeno del agua, y esto provoca la muerte por asfixia de los animales y plantas del ecosistema. Se trata del paso final en el proceso de eutrofización, la anoxia o hipoxia.

Ecosistemas muertos por eutrofización

Una vez se ha agotado el oxígeno presente en el agua (al menos hasta niveles que puedan sostener la vida), los restos de animales y plantas cubren el fondo. La materia orgánica puede ser descompuesta por bacterias en ausencia de oxígeno, pero es un proceso lento, por lo que una vez alcanzado este punto en la degradación del ecosistema su recuperación resulta difícil.

Aunque algunas plantas puedan sobrevivir, los animales se verán gravemente afectados, y la materia orgánica muerta tardará mucho tiempo en descomponerse, por lo que el ecosistema permanecerá degradado por un largo periodo de tiempo. 

mar caspio
Imagen 3. La contaminación en el Mar Caspio ha provocado un proceso de eutrofización en su parte norte, con un consiguiente aumento en la cantidad de organismos vegetales. Esto es visible en fotografías tomadas desde el espacio.

Golfo de México en la desembocadura del Mississippi

Existen varios ejemplos de ecosistemas marinos que han sufrido importantes procesos de eutrofización. Uno es el Golfo de México, donde existe una zona muerta que se extiende desde la desembocadura del río Mississippi  en EEUU.

El aporte de nutrientes desde este río reduce el oxígeno en el agua del Golfo, por el proceso antes explicado, causando la muerte de los peces en un área que supera ya los 22.000 kilómetros cuadrados. Además, el aporte de nutrientes ha favorecido la aparición de sargazos en la zona, un tipo de algas que no son nativas de allí (aunque sí lo son del Atlántico). El agua del Golfo de México tiene poca renovación por corrientes marinas, al estar rodeado por las costas de EEUU y México casi en su totalidad.

Mar Caspio

Otro ejemplo de eutrofización es la parte norte del Mar Caspio. Las imágenes por satélite muestran que el agua de este mar es de un color verde intenso en aquellas zonas donde las algas crecen de forma descontrolada. Al tratarse de un mar interior, todos los aportes de agua que recibe proceden de ríos, algunos de los cuales discurren por zonas agrícolas o urbanas, con el consiguiente vertido de nutrientes al agua.

Mar Menor

En España existe un caso muy conocido de un ecosistema afectado por la eutrofización, con la particularidad de que la gente no asocia este fenómeno con la degradación del ecosistema.

Se trata del Mar Menor, una albufera (masa de agua salobre separada del mar por un cordón de arena, pero que tiene un punto de comunicación con este) localizada en Murcia. Es bien conocido que las aguas del Mar Menor están contaminadas y la vida marina ha desaparecido casi por completo, pero por norma general se atribuye esto a la urbanización desmedida de la zona llevada a cabo en la década de 1970.

Si bien esto ha alterado el flujo natural de las corrientes marinas (aumentando la salinidad en el Mar Menor al haberse ampliado el canal natural para permitir el paso de embarcaciones) y ha provocado un aumento en las aguas residuales, no es la causa directa de la destrucción del hábitat marino (aunque haya tenido un impacto innegable).

El motivo por el cual el Mar Menor se ha convertido en un ecosistema muerto es el uso totalmente inadecuado de las aguas que desembocan en él. El aporte de fertilizantes nitrogenados en las aguas procedentes del riego de cultivos ha provocado un aumento de las algas y ha favorecido la expansión de una especie invasora,  Caulerpa prolifera.

En la primavera de 2016 se produjo un crecimiento del fitoplancton que tiñó el agua de verde, y posteriormente causó la muerte al 85% de los organismos vivos en todo el Mar Menor por falta de oxígeno. La degradación del ecosistema y la desaparición de las especies nativas también han favorecido la aparición de especies alóctonas, como las medusas Cotylorhiza tuberculata Rhizostoma pulmo, el cangrejo azul (Callinectes sapidus) o la liebre de mar peluda (Bursatella leachii).

Soluciones a la eutrofización

Identificar la causa de los problemas ambientales es solo el primer paso para la restauración de los ecosistemas. Es necesario reducir el impacto que el ser humano causa al medio natural y tomar medidas efectivas para la eliminación de especies alóctonas y la reintroducción de las especies nativas en el ecosistema. En el caso de la eutrofización, se debe reducir la cantidad de fertilizantes nitrogenados empleados en la agricultura, cuyo uso excesivo es evidente si estos llegan hasta los acuíferos subterráneos, con el riesgo que ello conlleva para la salud humana y para los ecosistemas.

Fuentes

  1. Smith VH, Tilman GD, Nekola JC (1999). Eutrophication: Impacts of excess nutrient inputs on freshwater, marine, and terrestrial ecosystems. Environmental Pollution (Barking, Essex: 1987). 100 (1–3): 179–196.
  2. Martínez Fernández J, Esteve Selma MA (2005). Estimación de la contaminación agrícola en el Mar Menor mediante un modelo dinámico. Mediterranea. Serie de estudios biológicos (Universidad de Alicante) (18): 26.
  3. Khan M, Nasir and Mohammad F (2014) Eutrophication of Lakes in AA Ansari, SS Gill (eds.) Eutrophication: Challenges and Solutions; Volume II of Eutrophication: Causes, Consequences and Control, Springer Science+Business Media Dordrecht. doi:10.1007/978-94-007-7814-6_1
  4. Duce RA et al. (2008). Impacts of Atmospheric Anthropogenic Nitrogen on the Open Ocean. Science. 320 (5878): 893–89.
  5. Carpenter SR (2008). Phosphorus control is critical to mitigating eutrophication. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (32): 11039–11040.
  6. Herbert RA (1999) Nitrogen cycling in coastal marine ecosystems. FEMS Microbiology Reviews, 23 (5) 563–590. Doi: https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.1999.tb00414.x
  7. Foto de portada: By Smaack – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49010264

Rubén Portela
Biólogo, doctorado en ecología por la Universidad de A Coruña. Apasionado por la ciencia y enamorado desde la infancia de la naturaleza y los animales, especialmente la biología marina y los insectos.