TEMA VIII RÉGIMEN DE ESTUARIOS
OBJETIVO: Analizar el funcionamiento hidráulico de estuarios y la estabilidad de los accesos costeros.
VIII.1 Origen, morfología y terminología estuarina.
VIII.2 Régimen de vasos a marea libre.
VIII.3 Corrientes de densidad y cuña salina.
VIII.4 Estabilidad de accesos costeros.
OBJETIVO: Analizar el funcionamiento hidráulico de estuarios y la estabilidad de los accesos costeros.
VIII.1 Origen, morfología y terminología estuarina.
VIII.2 Régimen de vasos a marea libre.
VIII.3 Corrientes de densidad y cuña salina.
VIII.4 Estabilidad de accesos costeros.
En geografía un estuario es la parte más ancha y profunda
de la desembocadura de un río en el mar abierto o en el océano, generalmente en
zonas donde las mareas tienen mayor amplitud u oscilación. La desembocadura en
estuario está formada por un solo brazo ancho y profundo en forma de embudo ensanchado.
Suele tener playas a ambos lados, en las que la retirada de las aguas permite
el crecimiento de algunas especies vegetales que soportan aguas salinas.
Los estuarios se originan porque la entrada de aguas
marinas durante la pleamar, retiene las aguas del río, mientras que durante la
bajamar, todas las aguas comienzan a entrar a gran velocidad en el mar u
océano, lo que contribuye a limpiar y profundizar su cauce, dejando a menudo,
grandes zonas de marismas.
Las mareas de mayor amplitud en el mundo tienen lugar en
los estuarios del noroeste de Francia y, sobre todo, en la costa oriental del
Canadá (bahía de Fundy, unos 16 metros). El río Rance (Francia) tiene un
sistema de producción hidroeléctrica, usando la fuerza de las mareas en el
estuario de su desembocadura, tanto con la pleamar como cuando se produce la
bajamar. Los ecosistemas de los estuarios suelen caracterizarse por una alta
productividad biológica y por su gran biodiversidad.
La diversidad de tamaños, forma, régimen de salinidad,
sistema circulación, y biota en un estuario es debida a la interacción de
numerosos factores que puede sintetizarse en dos clases:
1) Factores
inherentes a los principales rasgos geológicos (tipo de rocas, morfología
costera.) que controlan el tamaño y forma de la cuenca del estuario y la
naturaleza de los sedimentos aportados a ella.
2) Factores
contemporáneos con la naturaleza de los procesos (corrientes de marea, descarga
fluvial) que influyen en los modos de sedimentación, hidrodinámica y biota del
estuario.
Las configuraciones de un estuario y su grado de relleno
son bastante variables; todos los estuarios tendón a rellenarse con sedimentos,
la masa de agua y la profundidad decrece con el tiempo y, como resultado las
características hidrologías y la comunidades biológicas cambian.
Los diferentes tipo de estuarios presentan un estilo de
sedimentación, de salinidad, régimen de circulación de aguas y distribución de
comunidades bentónicas en función de las condiciones características que
presenta la entrada al estuario, ya desde el momento de su formación.
Los movimientos de las masas de agua en la entrada de un
estuario, generalmente han sido descritos en términos referentes al área de la
sección transversales, prisma de marea, descarga y velocidad.
El prisma de marea es comunmente interpretado como
respuesta a la candización de entrada (O’Brien, Brunm y Gerritsen).
En contraste Nielsen y Gordon enfatizan en como las
corrientes litorales y el desarrollo de bancos arenosos en la costa abierta
afectan al flujo mareal en la boca del estuario.
En función de los procesos marinos que han actuado en la
boca del estuario se distinguen los principales tipo:
1) estuarios con entradas relativamente anchas y
profundas, con un intercambio mareal completo
2) estuarios con entradas formadas por estrechos canales,
en los que las mareas son
atenuadas
3) estuarios
que tienen su entrada cerrada bajo la mayor parte de las condiciones
Estos tipos surgen de los controles primarios que actúan
de manera jerárquica. Primariamente, el inherente a la topografía costera que
controla el modo de sedimentación de arenas marinas en valles costeros
sumergidos: los primeros tipos de estuarios descritos tienen deltas mareales
subacuáticos, mientras que los estuarios con entradas estrechas o mayormente
cerradas, aparecen detrás de barreras arenosas costeras que se elevan por
encima del nivel marino. En segundo lugar, las descargas fluviales, en
combinación con los procesos marinos que actúan en la boca del estuario,
determina cuando la entrada de los canales a través de las barreras costeras
permanece abiertas o cerradas por largos periodos.
Existen tipos muy contrastados de sedimentación marina.
En entrantes costeros, amplios y someros, la migración hacia tierra de arenas
cesa prácticamente y se estabilizan los depósitos dentro de la boca de la bahía
cuando se estabiliza el nivel marino.
La continua adición de arenas marinas da como resultado
una progradación de la barrera hacia el mar. Los estuarios que surgen detrás de
estas barreras están conectados con el mar a través de reducidas canales con un
intercambio mareal muy restringido.
En entrantes estrecho y profundos se construyen barreras
subáreas por acción de olas, pero en aquellas áreas protegida, las corrientes
de marea transportan arenas formando barreras subacuáticas.
Estas barreras arenosas migran hacia tierra como deltas
de flujo de marea durante la fase de estabilización marina. La descarga
fluvial, también, juega un importante papel para determinar el tipo de
estuario.
Aquellos estuarios con pequeños cursos de agua presentan
entradas que están cerradas durante largos periodos, mientras que aquellos con
grandes ríos tienen entradas que están permanentes o mayormente abiertas.
CLASIFICACIÓN DE LOS ESTUARIOS:
En función de las condiciones existentes En las entradas
de los estuarios se pueden establecer tres tipos básicos:
1) estuario de
valle fluvial hundido y inundado (tipo ría)
2) estuario
barreras (lagoones estuarinos)
3) lagoones
costeros salinos
Los primeros tienen bocas abiertas con deltas mareales
subacuáticos y un rango de marea homogéneo. Los estuarios barrera y los lagoones
costeros se forman detrás de barreras arenosas costeras. Todos ellos tienen
canales de entrada, si bien únicamente en los dos primeros casos permanecen la
mayor parte del tiempo abiertos, en el último presentan una bocana pequeña y
efímera, y normalmente no son mereales.
Los valles ocupados por estuarios sumergidos son
profundos, estrecho y con lados rocosos abruptos.Los cuerpos arenosos se
extienden desde la boca hasta la parte interna del estuario, en donde pueden
llegas a constituir una barrera de atrapamiento de sedimentos fluviales finos.
Estos cuerpos arenosos presentan una morfología de delta
mareal, con pendientes deposicionales en su carta activa que oscilan entre 20 y
30º, que en ocasiones pueden avanzar sobre sedimentos fangosos estuarios.
Agua arriba de la zona de acumulación de fangos, los
depósitos fluviales arenosos y/o fangosos progradan sobre la cabecera del
estuario.
Los estuarios
barrera están caracterizados pro la presencia de estrechas entradas construidas
a través de una barrera arenosas costera, cuya canalización finaliza con el
crecimiento de deltas, que exigen un importante control de la dinámica mareal.
Estas superficies deltaicas son someras y frecuentemente
terminan por cubrirse densamente con plantas marina.
Los aportes fluviales también originan lóbulos deltaicos
que progradan sobre los fangos de la cuenca.
Los flujos mareales son fuertes en la entrada del canal,
pero progresivamente reducidos por efectos de fricción. En términos de
circulación de aguas en la parte interna de este tipo de estuarios son tanto o
más importantes inducidos por vientos sobre la masa de aguas, que las
corrientes mareales propiamente dichas.
El tercer tipo, la lagunas costeras, salinas, lo
constituyen pequeñas cuencas costeras que en sus orígenes, geológicamente
presentan muchas similitudes con los estuarios barreras.
Los aportes fluviales son muy escasos, por lo que casi
permanentemente la barrera arenosa es continua, y únicamente se abren bocanas
efímeras durante periodos de temporal por acción de batida de las olas sobre
ella.
PROCESOS DEL ESTUARIO
Los procesos que intervienen en un estuario son muy
complejos; factores dinámicos, químicos y biológicos, aparecen en clara
relación con los mecanismos de sedimentación.
Estos mecanismos están determinados por la disipación de
la energía de los flujos fluviales, gradientes de densidad, la marea, las olas
y fuerzas meteorológicas.
En la medida que la energía se disipa, los sedimentos son
transportados, mezclados, intercambiados o acumulados y la geometría del fundo
se modifica.
Los procesos dominantes y su relación con las características
sedimentaria resultantes son: los procesos de erosión, transporte, deposición y
consolidación; esos dependen de la dinámica el fluido y de las propiedades de
las partículas, su tamaño, forma, densidad y composición.
En sedimentos cohesivos las fuerzas hidrodinámicas actúan
de forma muy diferente a como lo hacen en los no cohesivos, tal como los granos
de arena: mientras que en los primeros las partículas, menor de 125ц, aumentan
su grado de cohesión, con el aumento de contenido orgánico, tal como partículas
de secreciones mucosas o plaetizaciones biogénicas, los no cohesivos, dependen
del peso de la partícula en el fondo, como principal fuerza estabilizadora. En
el comportamiento de los sedimentos en suspensión son considerados procesos de
pequeña y gran escala:
-Los primeros tales como los gravitacionales, operan
sobre las particulares individuales, y siguiendo la Ley de Stockes, la
velocidad de caída de las partículas en un fluido dependerá de la diferencia
entre la fuerza de gravedad que actúan en la partícula y la capacidad de
flotación del liquido.
Por otra parte, la puesta en suspensión de las partículas
está determinada por las condiciones hidráulicas locales y las características
de las partículas, es decir, velocidad de la corriente y tamaño de las mismas.
Los procesos de gran escala son considerados propiedades
de un medio local y que pueden modificar e influir en los mecanismos
anteriores; procesos tale como las diferencias de densidad entre las masas de
agua y la velocidades de la corriente.
Las diferencias de densidad entre las masa de agua dulce
y la masa salinas ocasionan una separación de las mismas; las aguas salinas más
densas, por debajo de las aguas dulces.
En ausencia de fuertes velocidades de corriente, la
mezcla de las dos masas de agua estaría limitada a procesos de difusión entre
las dos.
Por el contrario, en presencia de fuerte corrientes los
procesos de mezcla son más efectivos.
Todos los diferente procesos que tiene lugar en un
estuario afectan a la acumulación de los sedimentos en suspensión.
Las diferencias de densidad entre las masa de agua
modifican la velocidad de decantación de stokes, de las partículas en
suspensión. Por otra parte, las aguas salinas también intervienen en las
velocidades de decantación de diferente minerales de arcilla, por procesos
fisico-químicos de floculación.
Otros procesos pueden ser físicos, es decir, aquellos que
explican como en función de crecimiento de las corriente mareales, las
partículas en suspensión comienzan a depositarse antes de iniciarse el giro de
la marea.
Debido a ello las acumulaciones de sedimentos finos en un
estuario están en relación con las variaciones del alcance máximo de la marea y
los grados de descarga fluviales. Lateralmente se pasa de sector dominadas por
ambientes fluviales en una dirección a otro dominados por ambientes marinos.
El limite del sector fluvial viene enmarcado por las
transiciones de aguas dulces-aguas salinas. Dinámicamente se caracteriza por
una afluencia de aguas dulce, que suministra significativas cantidades de
sedimentos al estuario. Estas afluencias mantienen los gradientes
longitudinales y transversales de la salinidad, que en suma, conducen al tipo
de circulación estuarina para la dispersión de sedimentos.
La distribución superficial de sedimentos varia según la
relación existente la morfología del fondo, tipo de sedimentos y las fuerzas
dinámicas que actúan.
Básicamente los sedimentos consisten en limos, arcillas
con intercalaciones de lechos arenosos y barras arenosas disectadas por canales
secundarios que lateralmente pasan a arenas fangosas en las llanuras
intermareales. La acción de las corrientes mareales aumenta en importancia
aguas abajo, si bien en momentos de flujo alto del río puede ser dominante la
acción fluvial; la retención de sedimentos, así como la formación y migración
de las distintas formas de lechos arenosos, está muy relacionada con la
reducción de la amplitud de la marea y las velocidades de corriente aguas
arriba del estuario: Cuando la mareas se propagan en los estuarios se modifican
y dan lugar al transporte de sedimentos hacia tierra y hacia el mar, a través
de tres tipos de procesos:
1) por fricción
en el fondo
2) por
convergencia o constricción en el canal
3) reflexión en
bajos
En general cualquier efecto de fricción tiende a
disminuir la amplitud de la marea aguas arriba, disminuyendo la velocidad de
las corrientes.
Los sedimentos finos son finalmente depositados agua
arriba del estuario. Sin embargo, y aunque el efecto de fricción disminuye la
amplitud de la marea, una diseminación de la sección del canal puede originar
una concentración de energía y por ello un aumento de amplitud.
En este caso la Floch diferencia tres tipos de modelos:
a) cuando la
convergencia supera la disipación por fricción hablamos de un estuario
hipersincrónico
b) si la convergencia es igual a la fricción, el estuario
se denomina sincrónico
c) si la convergencia es menor que la fricción el
estuario se denomina liposicrónico
La mayor parte de los estuarios son hipersincrónicos (la
amplitud mareal aumenta aguas arriba antes de su disminución hacia el río) y
las corrientes maréales alcanzan su máxima fuerza en la parte central o alta
del estuario. La reflexión de la onda de marea sobre los bajíos puede
igualmente aumentar la amplitud.
Finalmente, en la entrada del estuario, la acción de olas
es dominante, provocando efectos tanto deposicionales como erosivos. En la
medida que las olas oceánicas invaden las zonas de agua someras tiene lugar un
rozamiento con el fondo y se inicia el transporte de arena.
La morfología de la entrada ejerce un importante control
de las rutas de transporte de los sedimentos arenosos; en zonas con bajos
arenosos, las dos se disipan, mientras que en canales profundos pueden
continuar avanzando. Morfológicamente este sector se caracteriza por grandes
depósitos de cuerpos arenosos modelados por las corrientes maréales y el
régimen de olas.
En estuarios mesomareales, estos depósitos se generan en
las zonas adyacentes a las bocanas de marea, en forma de deltas de marea de
flujo y de reflujo, según ocupen una posición interna o externa con respecto a
la bocana de marea.
Mas hacia el interior de la bocana, predominan canales
meandriforme en los que aparecen cuerpos arenosos intermareales que pueden
estar aislados, como es el caso de la Bahía de Fundy, o adosados a llanuras
intermareales formando parte de la zona baja de la llanura mareal.
EVOLUCIÓN DE LOS ESTUARIOS
Bajo condiciones estables del nivel marino, la evolución
de los estuarios sucede a consecuencia del relleno por sedimentos, dando origen
a una serie de etapas progresivas desde el estadio juvenil a la madurez. El
relleno se realiza desde el mar por aportes de arenas, o desde tierra por arenas o fangos fluviales.
Restos calcáreos de animales y materias orgánicas de plantas son incorporados a
los sedimentos durante o después de los momentos de deposición. El tipo de
estuario, tamaño de la cuenca y sedimentos aportados, condiciona el grado de
relleno del estuario.
Los estuarios mejor formados son los de valles fluviales
o entrantes costeros inundados, sumergidos recientemente por aguas marinas.
Existen ejemplos de evidencias claras de inundación de valles fluviales, como
el caso de Cheaspeake Bay (EEUU), y un cierto numero de pequeños estuarios y
ríos de la Costa de Galicia.
Los estuarios actuales fueron formados durante la ultima
elevación del nivel marino hacia aproximadamente 15000 años.
El progresivo relleno de los estuarios conduce a una
reducción de las masas de agua y un decrecimiento de la profundidad,
extendiéndose las llanuras de inundación del táicas, aumentando la canalización
de los cuerpos de agua estuarinos, acelerándose el proceso con estrechamiento
de las bocanas por crecimiento de barreras arenosas.
La formación y desarrollo de un estuario depende del
balance existente entre la elevación del nivel marino en relación con la
morfología de la costra y el grado de acumulación de sedimentos. Si el primero
excede al segundo, como es el caso de Cheasepeake Bay, los estuarios están bien
desarrollados. Cuando el nivel marino es estable, como es el caso de la Gironde
(Francia), la captación de sedimentos puede exceder a la elevación del nivel
marino, acelerándose entonces el proceso de relleno.
Teniendo en cuenta las condiciones de entrada de uno
estuario se pueden diferenciar varios estados físicos en su evolución:
a)
Estuarios de valle fluvial
hundido y inundado
En los momentos iniciales
de su desarrollo, al amparo de los deltas mareales se desarrollan
extensas cuencas que actúan como trampas de sedimentos fangosos. El grado de
sedimentación en frentes deltaicos de este tipo son rápidos. La acumulación de
fango depende de los aportes fluviales, siendo del orden de 1-2 mm/año. Con
estas condiciones los fondos arenosos de los condes son progresivamente
remplazados por depósitos de llanura de inundación y de “Levees”.
Los sedimentos de los canales se hacen de tamaño de grano
mas fino y más fangoso en dirección agua abajo, llegando a desarrollarse llanuras
intermareales en el frente deltaico.
En un estadio de evolución mas avanzado, los depósitos
fluviales pueden llegar a rellenar la
totalidad de la cuenca, progradando hacia el mar sobre el delta mareal,
quedando los canales restringidos por bordes de levees y llanuras
intermareales. Bajo condiciones de flujos normales, los canales permanecen con
fuerte influencia mareal, alcanzando el sector fluvial con cierta atenuación en
dirección aguas arriba.
Finalmente la acción de olas retrobaja estos sedimentos
dando lugar a cuerpos arenosos progradantes en el interior de la bahía.
Los sedimentos muestran secuencias transgresivas en la
parte externa del estuario, en donde los fangos estuarinos y arenas típicamente
marinas pueden alcanzar espesores considerables. La llanura de inundación forma
delgados depósitos superficiales sobre depósitos de arena y fangos arenosos de
los canales fluviales.
b) Los estuarios barreras
En la medida que se rellenan, pierden la irregularidad de
los bordes de su costa, desarrollando bordes sedimentarios y lóbulos deltaicos
con canales bifurcados.
El estadio final de relleno está caracterizado por canales siemosos con suaves
bordes de levees.
Los estuarios barrera ocupan valles mas someras que los
de la valle fluvial, y se rellenan con sedimentos fino fluviales que
frecuentemente alcanzan menor espesor. Dos tipos de faces son dominantes: los
fangos de la cuenca y los fangos arenosos del frente deltaico.
c) Los lagoones costeras salinas
Inicialmente tienen similar configuración y distribución
de sedimentos que los estuarios barrera. Sin embargo, los cuerpos de agua son
más pequeños y los depósitos arenosos están menos desarrollados.
En lagos costeros con poco aporte fluvial, las
condiciones salinas se mantienen durante largos periodos y las facies fangosas
y bioclásticas se acumulan en la cuenca de la baja energía y ambientes
deltaicos. La vegetación houlofítica coloniza los márgenes avanza en la medida
que la cuenca se rellena. Al mismo tiempo las variaciones de salinidad aumentan
y se prolongan las condiciones de aguas dulces a salobres.
Como resultado, las plantas más salinas son
progresivamente remplazadas por especies más tolerantes al agua dulce; se
desarrollan extensas ciénagas de juncos y los sedimentos son remplazados por
fangos ricos en materias orgánicas debidos a aguas dulces.
Estos tres tipos pueden aparecer asociados, tal como
sucede en la costa de Galicia. Desde el punto de vista del origen de los
sedimentos que rellenan una depresión en la que se ha formado un estuario, en horizontal,
se pasará longitudinalmente de secuencias fluvio-estuáricas a estuáricas, a
finalmente estuarico-marinas. En vertical, las secuencias sedimentarias
conservadas están asociados con fenómenos de subvergencia y transgresiones: en
la parte baja del estuario se pasará de depósitos arenosos del borde a llanuras
fango-arenosas submareales a depósitos de arenas gruesas de fondo de
canal.(Arche, 1989)
POSIBILIDADES Y USOS:
Los
estuarios constituyen los “criaderos” (lugares donde los juveniles crecen con
rapidez) de la mayor parte de moluscos, crustáceos, peces costeros que se
cosechan no sólo en el estuario sino también mar adentro. (Odum & Sarmiento
1997).
Esta propiedad natural de los
estuarios podría ser aprovechada por el
hombre para el cultivo de estas especies, que de manera natural, se desarrollan fácilmente en este tipo de
ecosistemas.
Para el
establecimiento de estas áreas de acuicultura es importante estudiar las
características del medio. Éstas son básicamente 3: heterogeneidad,
variabilidad y diversidad.
A la
heterogeneidad del medio marino debida a su propia inmensidad (variación de
temperatura en sus distintas latitudes, relieve submarino, diferencias de
salinidad según la evaporación o aporte de aguas de lluvias...) hay que añadir
la heterogeneidad en la zona litoral constituida por el flujo de aguas dulces
procedentes de los ríos, aguas menos densas y generalmente más calidad. Por
otra parte podríamos imaginar que donde se produjeran mareas se darían
fenómenos de remoción de agua que homogeneizaran el medio, pero realmente no es
así ya que las masas de agua se deslizan
unas sobre otras en un movimiento horizontal, mientras los movimientos
verticales son muy limitados.
Estos
medios son también muy variables ya que los aportes de aguas dulces son
fluctuantes en el espacio y en el tiempo (varían tanto en estaciones como en la
zona de vaciado, ya que son aguas muy ligeras que se ven desplazadas por acción
de los vientos, desplazándose de la zona).
Son
ecosistemas muy diversos poblacionalmente. La densidad de especies es máxima en
la capa superficial (0-10m) y decrece
con la profundidad.
Sin embargo estos medios tan
diversificados y productivos, en principio receptivos al cultivo, son muy
frágiles, ya que están expuestos a múltiples perturbaciones, de modo que la
producción de organismos cultivados puede estar limitada por las características
naturales del medio en cuanto a la
utilización y ocupación del litoral. Por ello conviene administrar y estudiar
estos espacios y más concretamente analizar los factores que inciden, no sólo
en su calidad, sino también aquellos que van a ser decisivos para el éxito o
fracaso de cualquier tipo de explotación acuícola, como son las propiedades del
agua, la prevención sobre los fenómenos accidentales, tales como la
proliferación de especies fitoplanctónicas, mareas rojas, fenómenos de anoxia,
etc..., como también definir las tasas de contaminación ordinaria de los
organismos representativos de las poblaciones locales.
Asimismo para la elección de la zona de cultivo se tendrá en cuenta las
condiciones geomorfológicas y climáticas. Así para la acuicultura del molusco o
de algas se utilizarán zonas cerradas protegidas de los temporales con moderada
tasa de renovación del agua y nutricionalmente ricos. Y para el cultivo de peces y crustáceos se favorecerá
el sustrato arcilloso para el cultivo en tierra, así como los regímenes
hidráulicos definidos por el ritmo de la marea.
Un buen
conocimiento de la riqueza orgánica de los fondos (parques intermareales,
marismas, etc...), es la base de una buena gestión del medio. (Corral et al 2000).
Así vemos que existen varios tipos de agua a lo largo de un ciclo de marea; al
inicio de la bajada de la marea son aguas mixtas, saladas y a veces dulces,
provenientes de las marismas, recalentadas en verano y refrigeradas en
invierno. En el medio de la bajada son aguas dulces cargadas de materia
orgánica y enriquecida en oxígeno por el flujo turbulento en superficie. Al
final de la bajada son aguas de chorreo sobre la superficie del depósito, son
muy turbias, aveces muy ricas en amoníaco, en definitiva poco favorables para
la acuicultura.
Estas
zonas bien gestionadas pueden constituir una fuente generadora de riqueza para
los habitantes de las mismas. Las especies pesqueras, que ya se encuentran de
forma natural, pueden verse incrementadas mediante el desarrollo de prácticas
de cultivo contribuyendo al mantenimiento de unas poblaciones permanentes sobre
los territorios.
Muchas
veces también un estuario es una eficiente trampa de nutrientes, en parte
física (las diferencias de salinidad retardan el mezclado vertical de masas de
agua pero no el horizontal) y en parte biológica. Esta propiedad contribuye a
la capacidad del estuario de absorber nutrientes de desecho, siempre que la
materia orgánica haya sido reducida por tratamiento secundario. (Odum y
Sarmiento 1997).
Tradicionalmente los esturarios se han utilizado mucho (pero apreciado
poco) como alcantarillados gratuitos de ciudades costeras. Así es un buen
ejemplo el caso de Nueva York.
Afortunadamente desde 1970 se ha aumentado la conciencia y la
investigación sobre el valor de los estuarios, y la mayoría de países han
promulgado leyes para proteger estos ambientes.
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