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5.4: Oxígeno

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    Los iones no son los únicos materiales que se disuelven en el agua de mar. Los océanos también contienen gases disueltos que son muy importantes para los organismos vivos, particularmente oxígeno (O 2), dióxido de carbono (CO 2) y nitrógeno (N 2). Se requiere oxígeno para la respiración en plantas marinas, algas y fitoplancton (productores primarios) y animales. El dióxido de carbono es utilizado por los productores primarios para alimentar la fotosíntesis, un subproducto del cual es el oxígeno. El gas nitrógeno disuelto en el océano es fijado por bacterias y convertido en las formas requeridas para la producción primaria, como nitrato y nitrito.

    Todos estos gases se encuentran en la atmósfera, y pueden ingresar al océano disolviéndose en el agua en la superficie del océano. Pero la cantidad de cada gas en el aire es muy diferente de la cantidad que se encuentra en el océano (Cuadro 5.4.1).

    [tabla id=6/]

    La cantidad de cada gas que puede disolverse en el océano depende de la solubilidad y saturación del gas en el agua. La solubilidad se refiere a la cantidad de un gas disuelto que el agua puede retener bajo un conjunto particular de condiciones, las cuales generalmente se definen como 0 o C y 1 atmósfera de presión. La solubilidad de un gas aumenta con el aumento de la presión, la disminución de la temperatura y la disminución de la salinidad. La saturación se refiere a la cantidad de gas actualmente disuelto en el agua, en relación con el contenido máximo posible. Si el agua está infrasaturada, se puede disolver más gas. Si el agua está saturada o sobresaturada, se puede liberar gas. La mayoría de los gases atmosféricos están saturados en el océano, pero O 2 y CO 2 no están saturados porque son rápidamente utilizados por organismos vivos.

    Oxígeno

    Los perfiles típicos de oxígeno disuelto oceánico se muestran en la Figura\(\PageIndex{1}\). La forma del perfil está determinada por los diversos procesos que agregan o eliminan oxígeno del agua a diferentes profundidades.

    El contenido de oxígeno es más alto en la superficie por dos razones principales; aquí es donde el oxígeno se disuelve en el océano desde la atmósfera, y el agua superficial es donde el oxígeno es producido por el fitoplancton a través de la fotosíntesis. La respiración también ocurre en las aguas superficiales, pero la tasa de producción de oxígeno fotosintético es mayor que la tasa de extracción a través de la respiración. Cabe señalar que a pesar de que el oxígeno disuelto es el más alto en la superficie, todavía hay mucho menos oxígeno en el agua que el que se encuentra en el aire. El agua superficial bien oxigenada solo puede contener alrededor de 8 mg O 2 /l, mientras que el aire contiene 210 mg O 2 /l.

    A medida que aumenta la profundidad, el oxígeno disuelto disminuye, alcanzando un mínimo entre unos pocos cientos de metros y 1000 m de profundidad, la capa mínima de oxígeno apropiadamente llamada. A estas profundidades y por debajo, el agua está demasiado alejada de la superficie para cualquier intercambio atmosférico, y no hay suficiente luz para soportar la fotosíntesis, por lo que hay poco o nada de oxígeno agregado al agua. Al mismo tiempo, el oxígeno se elimina del agua a través de la respiración de organismos de aguas profundas, y la descomposición del material orgánico por las bacterias a medida que se hunde a profundidad.

    Por debajo de la capa mínima de oxígeno suele haber un incremento en el oxígeno disuelto a las mayores profundidades (Figuras 5.4.1, 5.4.2). Esta agua de fondo suele ser más fría que la de superficie y se encuentra bajo una enorme presión; como se indicó anteriormente, temperaturas más bajas y mayor presión aumentan la solubilidad de los gases disueltos. Pero hay otra razón por la que el agua del fondo contiene más oxígeno que las profundidades medias del agua que tiene que ver con la forma en que el agua circula por las profundidades del océano (ver sección 9.8). En las regiones polares, el agua fría de la superficie absorbe mucho oxígeno. Esta agua fría y rica en oxígeno se hunde hasta el fondo debido a su alta densidad, llevándose consigo el oxígeno. El agua de fondo rica en oxígeno pasará entonces los próximos mil años más o menos moviéndose sobre el fondo marino a lo largo de las principales cuencas oceánicas. Esta circulación de aguas profundas es la fuente de oxígeno para los organismos que habitan en el fondo (bentónicos). El agua de fondo rica en oxígeno se forma en las regiones polares del Atlántico, y lentamente se dirige hacia el Pacífico, con el oxígeno que se elimina para la respiración en el camino. Es por ello que los niveles de oxígeno disuelto en las aguas profundas del Pacífico son generalmente menores que en el Atlántico (Figura\(\PageIndex{1}\)).

    Figura Perfiles\(\PageIndex{1}\) representativos de oxígeno disuelto para los océanos Pacífico y Atlántico (PW).
    Figura Perfil de oxígeno\(\PageIndex{2}\) disuelto de un transecto a través del Océano Atlántico desde Florida hasta la costa de África (recuadramiento). La capa mínima de oxígeno es visible entre 500-1000 m (eWoCE, http://www.ewoce.org/gallery/eWOCE_T....html#Atlantic).

    Las áreas donde los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos para soportar la mayor parte de la vida se denominan zonas hipóxicas (están experimentando hipoxia, o bajo oxígeno). La hipoxia generalmente se define como niveles de oxígeno por debajo de 2 mg/L. Las zonas anóxicas (anoxia = sin oxígeno) muestran formas más severas de hipoxia, con oxígeno por debajo de 0.5 mg/L. Algunas partes de los océanos pueden experimentar períodos estacionales o temporales de hipoxia, mientras que en otras áreas estas condiciones pueden durar mucho más tiempo . Estas condiciones hipóxicas a menudo conducen a la muerte masiva de organismos marinos que luchan por sobrevivir sin suficiente oxígeno.

    Enlaces adicionales para más información:

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