CARACTERSTICAS FISICOQUMICAS DEL OCANO Curso Impulsores de cambio

CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DEL OCÉANO Curso Impulsores de cambio en océanos y costas MACA 2020 Mónica Gómez Erache

CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DEL OCÉANO LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA DE MAR INTRODUCCIÓN SALINIDAD Y PRINCIPALES IONES Principio de Marcel Salinidad TEMPERATURA GASES DISUELTOS EN EL AGUA DE MAR GASES, NUTRIENTES Y TEMPERATURA EN AGUAS PROFUNDAS

LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA DE MAR PROPIEDAD COMPARACIÓN CON OTRAS SUSTANCIAS IMPORTANCIA EN EL OCÉANO CAPACIDAD CALÓRICA Es el + alto en comparación con todos los sólidos y líquidos exceptuando el amonio líquido * Previene extremos de Tº *Se transfieren grandes cantidades de Q Q LATENTE Es el + alto exceptuando el amonio líquido *Actúa como termostato en el punto de congelación permitiendo absorber o eliminar Q latente Q LATENTE DE EVAPORACIÓN Es el + alto de todas las sustancias *Importante e le calentamiento y transferencia de agua a la atmósfera EXPANSIÓN TÉRMICA La Tº a máx. densidad decrece con el incremento de la salinidad. Agua pura 4ºC * Ad y As alcanzan su máxima densidad a Tº por encima del punto de congelación TENSIÓN SUPERFICIAL La + alta de todos líquidos *Controla la formación y comportamiento de las gotas. Importante en fenómenos superficiales. PODER DE DISOLUSIÓN Disuelve + sust y en mayor cantidad que otros líquidos TRANSPARENCIA Relativamente alta *Absorción de Energía radiante es alta en el infrarrojo y ultravioleta. En la porción del espectro visible existe una pequeña absorción selectiva.

INTRODUCCIÓN • IMPORTANCIA SALINIDAD • DISTRIBUCIÓN DE COMPUESTOS QUÍMICOS PUEDEN SER UTILIZADOS PARA CONOCER LOS CICLOS BIOLÓGICOS • COMP. QUÍMICOS DE LOS SEDIMENTOS DEL FONDO OCEÁNICO: CLIMA DE 20, 000 AÑOS ATRÁS FRÍO • SIN COMP DISUELTOS NO EXISTIRÍA VIDA

SALINIDAD Y LOS PRINCIPALES IONES • SABOR DEL AGUA • Na. Cl 86% MAT. DIS. • SALES+ ELEM. MENORES + RADICALES LIBRES 86% 99. 4% • PROPORCIONES INVARIABLES: no se modifican con la actividad biológica o geoquímica ELEMENTOS CONSERVATIVOS

SALINIDAD Y LOS PRINCIPALES IONES • ELEMENTOS CONSERVATIVOS • PRINCIPIO DE MARCEL “La proporción iónica es exactamente la misma en todas partes del océano abierto” LA CANTIDAD DE SAL DISUELTA EN EL AM PUEDE VARIAR ENTRE 32 y 39 g kg-1 LA CONCENTRACIÓN DE TODOS LOS IONES CAMBIA AL MISMO TIEMPO ¿Zona Costera con aportes de agua dulce? OCENOGRAFÍA FÍSICA: MEDICIONES DE UNA ÚNICA SAL

SALINIDAD Y LOS PRINCIPALES IONES • ELEMENTOS NO CONSERVATIVOS TODOS LOS COMPUESTOS CUYAS CONCENTRACIONES SON ALTERADAS POR EVENTOS BIOLÓGICOS O BIOGEOQUÍMICOS • ESENCIALES LA CONCENTRACIÓN DE ESTOS CONSTITUYENTES VARÍAN CON LAS MA, LA ESTACÍÓN Y L A PROFUNIDAD Algas marinas H : O : C : N : P : S = 212 : 106 : 16 : 2 : 1

DISTRIBUCIÓN MUNDIAL DE LA SALINIDAD • LOS VALORES DE SALINIDAD OCÉANICA VARÍAN ENTRE 32 Y 40 ups • EN LOS MARES FRÍOS SE ENCUENTRAN LOS MENORES VALORES, SOBRE TODO DURANTE LA ÉPOCA ESTIVAL. • MAR BÁLTICO 0. 5 ups • ALTOS VALORES SE ENCUENTRAN EN LOS “DESIERTOS OCÉANICOS” • MAR ROJO 40 ups, • MAR MEDITERRÁNEO 38 ups, • MAR MUERTO 24 ups, • ZC 2. 6 – 30 ups, ESTUARIOS 0 – 3 ups

DISTRIBUCIÓN MUNDIAL DE LA SALINIDAD

TEMPERATURA • MUCHOS PROCESOS FÍSICOS DEPENDEN DE LA TEMPERATURA PERO POCOS PUEDEN SER UTILIZADOS PARA DEFINIR LA TEMPERATURA ABSOLUTA • EN EL AGUA DE MAR LA TEMPERATURA SE MIDE CON TERMÓMETROS DE RESISTENCIA DE PLATINO • CONDUCCIÓN TÉRMICA, SU INTENSIDAD DEPENDE DEL GRADIENTE DE TEMPERATURA, LA SALINIDAD Y DEL AGUA EN MOVIMIENTO (105 veces mayor en el sentido vertical y unas 1010 veces mayor en el sentido horizontal). • EL AM VARÍA EL VOLUMEN AL VARIAR SU TEMPERATURA, SALINIDAD Y PRESIÓN ENTRE LOS VALORES: -10 10 -6 cc - 300 10 -6 cc Por gr de agua por cada ºC • EL AM TIENE UNA INERCIA TÉRMICA PRONUNCIADA: MARCADA TENDENCIA A RESISTIR PÉRDIDAS O GANANCIAS DE Q POR BREVES PERÍODOS DE TIEMPO, DEBIDO A SU CALOR ESPECÍFICO ALTO. • ES CAPAZ DE TRANSPORTAR GRANDES CANTIDADES DE CALOR A TRAVÉS DE LAS CORRIENTES OCÉANICAS

TEMPERATURA • FUENTE DE ENERGÍA CALÓRICA RESPONSA BLES DEL PATRÓN GENERAL: • CALOR DEL INTERIOR DE LA TIERRA • CALOR DE DESINTEGRASIÓN RADIATIVA • CALOR DE RADIACIÓN SOLAR • TEMPERATURA POTENCIAL: Tº QUE ADQUIRIRÍA UNA PARCELA DE AM QUE FUESE LLEVADA ADIABÁTICAMENTE DESDE LA PROFUNDIDAD A LA CUAL SE ENCUENTRA HASTA LA SUPERFICIE DEL MAR, 0. 15ºC POR CADA 1000 m

DENSIDAD • LA DENSIDAD DEL AGUA DULCE ES 1. 00 g/ l ó kg/ l • AL AGREGARLE SALES DISUELTAS ÉSTA SE INCREMENTA, CUANTO MÁS SALOBRE ES EL AGUA MAYOR ES LA DENSIDAD • AL AUMENTAR LA TEMPERATURA, LAS MOLÉCULAS DE AGUA SE EXPANDEN Y SE CONVIERTE EN MENOS DENSA. AL ENFRÍARSE SE TORNA MÁS DENSA • = 1. 0255, S = 35 ppt, = 15ºc • VARÍA ENTRE: 1. 024 – 1. 030 • = 25. 5 • KILOANOMALÍA RESPECTO AL PESO ESPECÍFICO UNITARIO.

DENSIDAD

GASES DISUELTOS % en atmósfera % en aguas superficiales ml/litre am mg/kg (ppm) am Peso molecular mmol/ kg Nitrógeno N 2 78% 47. 5% 10 12. 5 28. 014 0. 446 Oxígeno O 2 21% 36. 0% 5 7 31. 998 0. 219 0. 03% 15. 1% 40 90 * 42. 009 2. 142 1% 1. 4% . 0. 4 39. 948 0. 01 MOLÉCULA GASEOSA Dióxido de carbono CO 2 Argón Un kg de agua dulce contiene 55. 6 mol H 2 O * también reportado como 80 mg/kg • LOS GASES DISUELTOS EN EL AM ESTÁN EN UN CONSTANTE EQUILIBRIO CON LA ATMÓSFERA PERO SUS CONCENTRACIONES RELATIVAS DEPENDEN DE LA SOLUBILIDAD DE CADA GAS, QUE A SU VEZ DEPENDE DE LA SALINIDAD Y LA TEMPERATURA. • A MEDIDA QUE LA SALINIDAD AUMENTA, LA CANTIDAD DE GASES DISUELTOS DISMINUYE ¿POR QUÉ? • A MEDIDA QUE AUMENTA LA TEMPERATURA ……. ? • GASES INERTES COMO EL NITRÓGENO Y EL ARGÓN NO FORMAN PARTE DE LOS PROCESOS FISIOLÓGICOS DE LA VIDA MARINA, AUNQUE EL N GASEOSO PUEDE SER TRANSFORMADO POR ALGUNAS BACTERIAS EN COMPUESTOS CONSIDERADOS COMO NUTRIENTES (NO 3, NH 4 ) • LOS GASES NO CONSERVATIVOS (OXÍGENO, DIÓXIDO DE CARBONO) ESTÁN INFLUÍDOS POR LOS PROCESOS BIOLÓGICOS. ¿CUÁLES?

GASES DISUELTOS • EL MUNDO BAJO EL AGUA ES MUY DIFERENTE AL AÉREO EN CUANTO A LA DISPONIBILIDAD DE LOS GASES MÁS IMPORTANTES PARA EL SOSTENIMIENTO DE LA VIDA: CO 2 y O 2 • EN EL AIRE 1 DE CADA 5 MOLÉCULAS ES O 2, EN EL MAR 4 MOLÉLUCAS SON DE O 2 ENTRE MILES DE MILLONES DE MOLÉCULAS DE AGUA. • EL AIRE CONTIENE 1 MOLÉCULA DE CO 2 EN 3. 000 MOLÉCULAS DE AIRE, EN EL AGUA EXISTEN 4 CADA 100 MILLONES DE MOLÉCULAS DE AGUA. • ¿CUÁL DE LOS DOS GASES ESTÁ MÁS DISPONIBLES?

GASES DISUELTOS • EL CO 2 ESTÁ PRESENTE PRINCIPALMENTE COMO BICARBONATO EN CONCENTRACIONES DE APROXIMADAMENTE 25 mg C/l. • ESTOS VALORES SON EXCESIVOS CONFORME A LAS NECESIDADES DEL CRECIMIENTO ALGAL • POR LO TANTO EL p. H DEL AM, CONTROLADO POR LA RELACÓN CARBONATO/BICARBONATO, SE UBICA ENTRE LOS RANGOS 7. 5 A 8. 5 • A UN p. H = 7. 0 SÓLO 0. 1 µmol/kg (10 -7 ) DEL AGUA ESTÁ DISOCIADA EN IONES, H+, E HIDROXILOS OH-. • EN EL OCÉANO EL p. H = 8 POR LO QUE LA CANTIDAD DE AGUA DISOCIADA ES MENOR : 0. 01 µmol/kg, LOS IONES DE H+ SE TORNAN 20 VECES MÁS ESCASOS QUE EL OXÍGENO Y 200 VECES MÁS ESCASOS QUE EL CO 2. ESTO EXPLICA CUAN IMPORTANTE ES EL p. H PARA LA PRODUCTIVDAD DE LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS. •

GASES DISUELTOS • TODOS LOS GASES SON MENOS SOLUBLES AL INCREMENTAR LA TEMPERATURA, PARTICULARMENTE EL N 2, CO 2 y O 2 SE TORNAN ENTRE UN 40 -50% MENOS SOLUBLES CUANDO LA TEMPERATURA AUMENTA A 25ºC • AL CALENTARESE EL AGUA SE TORNA MÁS SATURADA, RESULTANDO EN LA FORMACIÓN DE BURBUJAS QUE TERMINAN ABANDONANDO EL LÍQUIDO. • SI TODO EL OCÉANO ESTÁ INCREMENTANDO SU TEMPERATURA…. . ?

NUTRIENTES – MUY VARIABLE DEPENDIENDO DE LA ACTIVIDAD BIOLÓGICA valor límite 3 ppm PO 4 -- , NO 3 --, NO 2 --; Si. O 3 --, NH 4+ – VARIACIONES CUANTITATIVAS NO TAN MANIFIESTAS, AUNQUE SON ABSORBIDOS POR LOS ORGA. VIVOS SON USADOS EN MUY PEQUEÑAS CANTIDADES Fe++, Cu++, Mn++, Fe+, I- 0. 0034 ppm – PRINCIPALES PARA EL CRECIMIENTO DE LAS ALGAS: K, S, Mg y Ca Algas marinas H : O : C : N : P : S = 212 : 106 : 16 : 2 : 1

NUTRIENTES: CICLO DEL NITRÓGENO

NUTRIENTES: CICLO DEL FÓSFORO

NUTRIENTES DISTRIBUCIÓN DE LOS NITRATOS

NUTRIENTES DISTRIBUCIÓN DE LOS FOSFATOS

NUTRIENTES DISTRIBUCIÓN DE LOS SILICATOS

NUTRIENTES • EN GENERAL LA RELACIÓN ENTRE LOS VARIADOS ELEMENTOS DEL AM SON CONSTANTES, EXCEPTO CUANDO SON MODIFICADOS POR LOS PROCESOS BIOLÓGICOS • LA LUZ NO PENETRA MÁS ALLÁ DE LOS 150 m : FOTOSÍNTESIS • EN LA CAPA SUPERFICIAL DE MEZCLA POR ENCIMA DE LA TERMOCLINA EL AGUA SE MEZCLA LO SUFICIENTE COMO PARA MANTENER LA VIDA • INTERCAMBIO DE GASES CON LA ATMÓSFERA ES CASI CONSTANTE, LA CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO EN EL AGUA ESTÁ EN EQUILIBRIO CON LA ATMÓSFEREA. PERO DECRECE RÁPIDAMENTE ENTRE 5070 m ¿POR QUÉ?

NUTRIENTES • A LOS 800 m LOS NIVELES DE OXÍGENO ALCANZAN SU MÍNIMO • EN AGUAS PROFUNDAS Y DE FONDO LOS NIVELES DE OXÍGENO SE INCREMENTAN • ¿POR QUÉ?

NUTRIENTES: PATRONES VERTICALES

INTEGRANDO PROCESOS

Zona pelágica Zona crucial para la fotosíntesis