Descripción de un fenómeno marino de origen climático, que explica la riqueza pesquera del Perú y hace que, en el cabo Frío brasileño, las aguas sean calientes en invierno, cuando sopla gélido viento sur, y frías en verano, cuando sopla tórrido viento norte.
TRADUCIDO DEL PORTUGUÉS POR CIENCIA HOY
En los océanos, el afloramiento de aguas frías profundas, como el que tiene lugar frente a la costa del Perú y el que dio su nombre al cabo Frío en el Brasil, es fuente de vida.
Cuando se discuten las fuentes de energía y de alimentos disponibles en el mundo, es común oír la afirmación de que el mar es fértil. ¿Cómo explicar; entonces, que constituya la fuente de sólo el 2% de las necesidades humanas de proteínas? Por dos razones. La primera es que todavía no tuvo lugar en el mar algo equivalente a la revolución agrícola que, hace diez mil años, cambió el destino de nuestra especie en los continentes. En los océanos, en la mayoría de los casos, el hombre continúa actuando como cazador y depredador de los recursos vivos, considerados renovables hasta que se agotan.
La cría o cultivo de organismos marinos es, por ahora, incipiente. La segunda razón es que la riqueza del mar se encuentra distribuida de manera muy heterogénea: el 90% de los peces se concentra en fajas costeras, sobre las plataformas continentales -el prolongamiento sumergido de los continentes, hasta la profundidad de unos doscientos metros-, que constituyen menos del 10% de la superficie de los océanos; la mitad de esa riqueza se encuentra en áreas en las que ocurre el fenómeno del afloramiento o surgencia de las aguas, las que representan sólo un 1% de la superficie del mar; pero son verdaderos oasis, comparadas con el resto de las zonas oceánicas, que no pasan de ser vastos desiertos.
La surgencia (en inglés, upwelling), según los oceanógrafos, es un desplazamiento ascendente de aguas marinas, si bien el fenómeno también puede ocurrir en lagos naturales y embalses de agua dulce. Para entender cómo se produce, conviene recordar algunos conceptos de oceanografía física. EI viento que sopla en la superfície del mar provoca, además de olas, corrientes de aguas superficiales. lamadas corrientes de deriva, cuyo desplazamiento se transmite, por fricción, a los estratos acuáticos que están algo por debajo de la supenfície. La dirección de esas corrientes sufre la influencia de la fuerza o efecto de Coriolis, cuya causa es la rotación de la Tierra (véase “Laplace y los geómetras”, CIENCIA HOY, 5, 28:17-24,1995).
Una capa de agua de aproximadamente 100m de espesor llamada capa de Ekman, que se mueve coo consecuencia de lo explicado, sufre una torsión tal que termina desplazándose en una dirección que forma un ángulo de 90° con respecto a la del viento, hacia la derecha de este en el hemisferio norte, hacia la izquierda en el sur (Fig. 1). Así, por ejemplo, si un viento del norte soplara a lo largo de la costa atlántica sudamericana, ocasionaria una deriva de las aguas superficiales en dirección de mar adentro. Tal corriente sería compensada por otra de aguas profundas en dirección de la costa, porque (para dar una imagen sencilla de lo que sucedería) las moléculas de agua que el viento desplaza deben ser reemplazadas por otras, que sólo pueden provenir de las profundidades. El desplazamiento vertical del agua es lento (menos de 10m por día), comparado con el horizontal (las corrientes pueden alcanzar los 100km diarios).
El volumen de agua que el viento impulsa hacia afuera de la costa, llamado transporte de Ekman, es substituido por un volumen igual que asciende del fondo a la superficie y su magnitud se expresa mediante el llamado índice de surgencia, que permite estimar la amplitud del afloramiento de aguas. Las principales áreas en las que tiene lugar la surgencia de aguas están situadas a lo largo de los litorales oeste de los continentes, pues allí actúan ciertos vientos, que forman parte de la circulación atmosférica general, originados en centros de alta presión situados en el medio de los océanos. Por la intensidad y extensión del fenómeno, y por sus consecuencias sobre las actividades pesqueras, las zonas más conocidas de afloramiento de aguas marinas son, en el Pacífico, las costas del Perú y de California; en el Atlántico, las del África del norte -entre Marruecos y Senegal- y Sudáfrica y, en el Indico, las costas de Somalia, donde soplan fuertes monzones (Fig. 2).
Debido a que tienen lugar junto a los litorales, tales surgencias -las de mayor importancia geográfica y económica- son llamadas costeros. Además de las nombradas, existen numerosas otras, de menor amplitud, cuya repercusión es más local, como la del cabo Frío, frente a las costas del estado brasileño de Río de Janeiro, sobre la que el autor realizó su tesis doctoral en la universidad de Aix-Marseille (L’écolagie du plancton dans la remontée de cabo Frio, Brésil, l 983). Hay, incluso, afloramientos no costeros, que ocurren en el medio de los mares, causados por divergencias (o separaciones) de corrientes de deriva. El ejemplo más conocido de estas es la divergencia del Pacífico ecuatorial, debido a los vientos alisios. De todos los fenómenos marinos, este ascenso a la superficie de una masa de aguas oceánicas profundas es el que trae mayores consecuencias económicas.
El agua de surgencia no solo se caracteriza por su baja temperatura sino, también, y sobre todo, por su elevado contenido de sales minerales, resultantes de la remineralización por bacterias de restos orgánicos que se van acumulando en las capas más profundas de la columna de agua. En el mar igual que en la tierra, la cadena alimentaria se inicia con los vegetales, que sintetizan (es decir forman) materia orgánica transformando la energía solar y asimilando nutrientes inorgánicos disueltos en el agua. Tal lo que hacen el fitoplancton, nombre que reciben ciertos organismos unicelulares que flotan en el agua, y el fitobentos, algas, generalmente macroscópicas y pluricelulares, que se fijan a arrecifes rocosos y al fondo marino. Los herbívoros (o consumidores primarios) que se alimentan de esos organismos conforman el segundo nivel de la cadena; sufren la depredación de los carnívoros — -peces, en el mar-, en una serie de niveles tróficos en que puede intervenir la especie humana.
En los trópicos, a pesar de la intensa luminosidad, las aguas calientes de la superficie, que forman la llamada estructuro tropical típica, son muy pobres en fitoplancton, porque les faltan sales minerales, abundantes en los estratos marinos profundos. Con el afloramiento de aguas se cumplen todos los requisitos para que pueda existir una activa producción biológica, que se traduce, al final de la cadena, en una mayor biomasa pesquera (Fig. 3). Tal vez, el ejemplo más notable de ese proceso, ya clásico, es la surgencia del Perú, responsable de que existieran allí las mayores pesquerías del mundo, que, en 1972, llegaron a rendir doce millones de toneladas, principalmente compuestas por la anchoveta Engraulis ringens, equivalentes entonces al 22% de la captura mundial. El afloramiento del Perú también dio lugar a que hubiese en la región una importante fuente de fertilizantes, ya explotada por los incas, constituída por el guano de aves marinas, atraídas en gran número por la abundancia de peces. La mayor parte de lo pescado se usaba para fabricar harina, a su vez utilizada para alimentación animal en América y Europa (Perú producía los dos tercios de la harina de pescado del mundo).
Pero, como lo muestra la figura 4, la producción pesquera del Perú cayó fuertemente a partir de 1973 (año en que no alcanzó los dos millones de toneladas) y ocasionó un salto igualmente fuerte en el precio de la harina de pescado en el mercado internacional, que se extendió al de la harina de soja. La causa era doble: la excesiva pesca afectó casi irreversiblemente el stock reproductivo de la anchoveta y las condiciones ambientales se alteraron debido al fenómeno del Niño, que ocurre cuando una corriente de agua ecuatorial caliente impide el afloramiento de aguas profundas frente a la costa del Perú. Como habitualmente tiene lugar cerca de la Navidad, recibió el nombre mencionado, pero puede prolongarse en el tiempo, con efectos desastrosos para la pesca e influencias perniciosas sobre el clima de vastas regiones del continente americano.
La temperatura anormalmente elevada de las aguas del Pacífico, que lo ocasiona, provoca fuerte nubosidad y, con ella, lluvias que originan inundaciones en ciertos lugares, mientras ocurren sequías en otros. Debido a esa dramática reducción de la pesca peruana, el fenómeno de la surgencia despertó tal interés que investigadores de todo el mundo se reunieron en diversos simposios y organizaron programas orientados a recopilar e intercambiar datos, establecer modelos de previsión y estudiar las consecuencias. El acervo de información obtenida sirve para buscar el fundamento científico sobre el que apoyar una explotación racional de los ecosistemas de afloramiento costero, como el mencionado del cabo Frío, el principal del Brasil. En verano, en la playa atestada de turistas de Arraial do Cabo, pequeña ciudad de pescadores a 1 5km del cabo Frío, no es raro que a veces sólo pocos se atrevan a entrar en las aguas verdes y tranquilas, que contrastan con el blanco luminoso de la arena de sílice puro. La temperatura del agua, que en tales casos oscila entre los 1 5°C y los 1 8°C, sorprende al visitante desprevenido, quien, debido a la latitud tropical y al calor intenso, espera un mar de por lo menos 24°C.
Esa diferencia entre la temperatura esperada y la real, llamada anomalía térmico negativa, se debe al fenómeno de surgencia, idéntico en sus principios, procesos y consecuencias- al que tiene lugar en los grandes afloramientos de aguas del mundo. Desde antiguo se comprobó que se producía una surgencia en la región del cabo Frío. Una carta marina del siglo XV, de navegantes portugueses, mostraba un cabo denominado Capo Frígido en la latitud 23° S de la costa brasileña, en el cual se había constatado una anomalía térmica negativa.
Sin embargo, sólo en 1936 -con la expedición del navío oceanográfico alemán Meteor- se comprobó científicamente la existencia de temperaturas anormalmente bajas en el litoral del Brasil, en especial, en la región indicada. En las dos últimas décadas se intensificó la investigación oceanográfica, gracias, en parte, a los esfuerzos del almirante Paulo de Castro Moreira da Silva, pionero de la oceanografía brasileña, que impulsó los estudios del afloramiento de aguas en el área y su aplicación a la producción de alimentos, y cuya muerte, en 1983, condujo a que también se extinguiera la llama de la ciencia que mantenía vivo el sueño de las investigaciones.
Para comprender mejor el origen, los procesos, la extensión geográfica y las consecuencias de la surgencia del cabo Frío, es necesaria alguna información sobre las corrientes y masas acuáticas observadas frente al litoral brasileño. Las aguas del mar están en constante movimiento. Dos masas hídricas de temperaturas o salinidades distintas no se mezclan, en virtud de su diferencia de densidad, y pueden moverse una con independencia de la otra. Las aguas de la superficie oceánica se desplazan en las grandes corrientes ciclónicas que constituyen el sistema de circulación general de los océanos. En el Atlántico sur, sobre la plataforma continental brasileña fluye la corriente del Brasil, masa de agua caliente tropical que serpentea a lo largo del talud continental, donde termina dicha plataforma y comienza el brusco descenso hacia las grandes profundidades marinas.
Tal corriente proviene del ecuador y, a la altura del río de la Plata, se encuentra con las aguas frías de la corriente de las Malvinas, que se origina en el sur. Este encuentro da lugar a la llamada convergencia subtropical, que toma dirección hacia el este. Con la corriente fría de Benguela, que recorre la costa africana de sur a norte, y la ecuatorial, que toma la dirección del oeste, se completa el sistema de circulación ciclónica del Atlántico sur. En la convergencia subtropical, parte de las aguas de la corriente fría de las Malvinas, con temperaturas menores y densidades mayores que el resto del océano, se sumerge por debajo de la corriente cálida del Brasil y da lugar a que se forme la corriente central del Atlántico sur (CCAS), entre las del Brasil y la llamada del agua antártica intermedia, que es más profunda (corre a más de 800m de la superficie) y más fría (5°C). Es dicha CCAS la que añora en la zona del cabo Frío, en dos fases, como se advierte en la figura 5.
En la primera, de carácter estacional, va más allá del talud continental e invade el fondo de la plataforma, donde permanece de abril a agosto, mientras la corriente del Brasil se mantiene apartada de la costa. En la segunda fase, durante la primavera y el verano, actúan los vientos locales del este, de frecuencia e intensidad altas, y provocan la subida a la superficie de las aguas de la CCAS. El cambio de dirección de los vientos, del noreste al sudoeste, como consecuencia del pasaje de frentes fríos, provoca el fenómeno inverso, llamado subsidencio -en inglés, subsidence-: las aguas calientes retornan gradualmente a la costa e inducen el regreso de la CCAS a las profundidades. Habría, así, dos tipos de surgencias: uno causado por vientos locales y el otro, por el viento vinculado a los cambios más extendidos de clima, doble mecanismo que explica la periodicidad del afloramiento de aguas en el cabo Frío, casi permanente entre septiembre y marzo, y esporádico o inexistente durante el otoño y el invierno. Por tal razón, paradójicamente, las aguas del cabo Frío son más frías (y más ricas en nutrientes) en verano que en invierno (Fig. 6).
Un factor topográfico es la causa de que la surgencia sea más intensa en la zona del cabo Frío. La costa cambia de dirección: pasa del sentido norte-sur al este-oeste y con la inflexión, provoca que haya una zona de divergencia con la corriente del Brasil. En toda divergencia se produce un área de menor presión, que facilita el ascenso de las aguas profundas a la superficie. En adición, se advierte un cambio del perfil de la plataforma continental, que pasa de ser angosta y escarpaca al norte del cabo Frío a más ancha y con talud suave al sur lo que facilita también a penetración de las aguas de la CCAS.
EI fenómeno de la sugerencia no se limita a la zona de cabo Frío. Cuando las aguas de a CCAS alcanzan la superficie, el viento del nordeste las impulsa hacia el sudoeste. Con ello, se diseminan por un área geográfica más extensa, al punto de que, con frecuencia, se registran aguas frías en las playas de la ciudad de Río de Janeiro e, incluso, más lejos. lnvestigaciones del instituto oceanográfico de la universidad de São Paulo han confirmado la presencia de la CCAS en el sur de estado de Río de Janeiro, donde llega a la plataforma pero no alcanza la superficie. Por su influencia sobre los nutrientes, las temperaturas y las corrientes, el afloramiento de aguas del cabo Frío ocasiona cambios directos e indirectos en la economía regional y, a veces, hasta en la nacional. Por de pronto, la cadena alimentaria originada en el enriquecimiento de las aguas en nutrientes dio lugar a una intensa multiplicación de sardinas (Sardinella brasiliensis), las cuales, sin embargo, han declinado en forma significativa, sin signos de recuperación, no se sabe si por excesiva pesca, por el debilitamiento de la surgencia o por una combinación de ambas causas.
El impacto térmico de la surgencia se manifiesta en la flora y la fauna de la región, que tomaron características subtropicales y templadas. Es el caso del alga Laminaria, de gran porte (hasta 5m de largo), descubierta en 1965 y frecuente en las costas rocosas de mares fríos y templados. Tiene importante interés económico, porque se le puede extraer ácido algínico (cuya fórmula es [C6H8O6] x), que se usa -generalmente como sal, llamada alginato en numerosos procesos productivos en las industrias textil, plástica, de colorantes, médica, alimentaria y otras. El alga forma extensos bancos en la plataforma continental sudeste del Brasil, entre cuarenta y noventa metros de profundidad, en áreas en que la presencia constante de la CCAS en el fondo de la plataforma y la baja luminosidad crean un ambiente de clima templado. En general, se puede decir que la biodiversidad de la región del cabo Frío refleja la influencia que tiene la surgencia en los diversos componentes del ecosistema marino. Gracias a ella, la biota (conjunto de seres vivos en un hábitat determinado) oceánica de la región se enriquece con la presencia de especies propias de aguas más frías, que normalmente estarían en las profundidades o en las zonas costeras de la Argentina.
El afloramiento de agua fría profunda entre septiembre y marzo favorece que migren a la superficie organismos encontrados, por lo común, lejos de esta, como el calamar cefalópodo del género Loligo, objeto de importante actividad pesquera. En las playas del estado de Río de Janeiro ocurren otros efectos de la surgencia, que suelen llamar la atención. A veces, el agua se torna oscura, de un tono marrón verdoso, por la abundancia de microalgas. Cuando el cambio de color es provocado por especies tóxicas, el fenómeno, llamado marea roja, puede acarrear consecuencias dañinas para el ambiente y el hombre.
A) epoca de subsidencia: con vientos del sudoeste, luego del pasaje de un frente frío, y aguas calietnes de características tropicales, pobres en nutrientes (menos de 1µ M de nitrato) y en fitoplancton (0.2 a 0,5 µg de clorofila por litro)
B) Primer día de viento del nordeste despues del estado descripto en A, y comienzo del fenómeno de la surgencia, las aguas ricas en nutrientes (más de 10 µ M de nitrato), y la termoclina entra en la zona iluminada o eufótica, con lo que se inicia la proliferación de fitoplancton.
C) Persiste el viento del nordeste y el agua fria continua ascendiendo, la luz más intensa ayuda a la multiplicación del fitoplancton en termoclina.
D) Despues de tres o cuatro dias de viento nordeste, en verano, la termoclina llega a la superficie y se produce la situación de mayor densidad de fitoplancton (más de 5 µ g de clorofila por litro) cuando todos los organismos se concentran en una delgada capa de agua caliente que todavía cubre la masa fría subyacente.
E) Intensidad máxima de la surgencia de aguas frías profundas, que ahora ocupan toda la columna de agua y llevan la temperatura a valores bajos (menos de 18º C con mínimos registrados de hasta 12 º C)
Otras veces, las aguas cálidas y calmas de la playa albergan grandes cantidades de medusas o aguas vivas, animales carnívoros, de aspecto poco atractivo, depredadores de alevinos de peces y otros pequeños organismos, que son capaces de causar irritaciones cutáneas serias a las personas. Esas mismas aguas calientes suelen estar, ciertos días, densamente pobladas de salpas, pequeños organismos (1 cm) marinos inofensivos, de consistencia gelatinosa, pertenecientes al grupo de los tunicados, que viven unidos en cadenas y se alimentan de fitoplancton. Su abundancia puede ser tal que cubran toda la superficie del agua con una capa viscosa, la que termina sobre la arena, arrojada por la rompiente. La aparición de grandes concentraciones de tales organismos vegetales y animales en la superficie de las aguas es consecuencia de la fertilización de ciertas áreas, causada por los nutrientes arrastrados por la surgencia, como también de la estratificación térmica de la columna de agua, es decir de la superposición de una capa superficial de agua más caliente sobre una masa de agua fría. La termoclina, o franja de mayor variación de temperatura, llega a la superficie con la más alta riqueza de plancton y demás elementos de la cadena alimentaria. La figura 7 explica el ascenso de aguas profundas y sus consecuencias sobre la distribución vertical de nutrientes. Adviértase que, cuando la surgencia alcanza su máxima intensidad, el fitoplancton está por completo ausente, pues no tuvo tiempo de constituirse en aguas provenientes de las profundidades, donde no hay luz (se dice que las capas marinas situadas por debajo de los 200m de la superficie son afóticas: carentes de luz). Si el viento las desplaza hacia mar adentro, a cierta distancia de la costa adquieren fitoplancton (Fig. 8) y, a veces, si el viento o las corrientes también, ese plancton producido lejos de la costa es llevado a esta; son las aguas viejas de los pescadores. que traen muchos peces.
(MEDIDO EN CONTENIDO DE CLOROFILA) DURANTE EL DESPLAZAMIENTO HACIA MAR ADENTRO DE LAS AGUAS DE SURGENCIA QUE ALCANZARON LA SUPERFICIE. EL MÁXIMO DE FITOFLANCTON SE REGISTRA A CORTA DISTANCIA DEL PUNTO DE AFLORAMIENTO, A MEDIDA QUE TIENE LUGAR UN CALENTAMIENTO PROGRESIVO DEL AGUA.
A pesar de su magnitud, bastante más modesta que los importantes afloramientos de aguas del mundo, las surgencias que tienen lugar frente al litoral sudeste del Brasil repercuten de manera significativa sobre esa región. En materia económica, tienen una influencia directa sobre la producción pesquera y las perspectivas de explotación de otros recursos bióticos (es decir; relativos a los seres vivos), ya sea productos naturales o cultivados; también favorecen indirectamente, por el microclima que crean, la producción de sal a partir del agua de mar.
En cuanto al ambiente, contribuyen al enriquecimiento de la flora y fauna marinas de la región, al aumento de la biodiversidad y a la asociación de especies tropicales y subtropicales en comunidades bióticas de gran interés para los estudios ecológicos; por otro lado, estas corrientes que vienen de lo profundo constituyen un obstáculo para proyectos que contemplen eliminar desechos domésticos o industriales tirándolos al mar. Por último, las surgencias crean condiciones climáticas que modifican el paisaje regional y lo hacen más atractivo para el turismo, pero, al mismo tiempo, por su acción fertilizante, pueden alterar las características bióticas de las aguas costeras, con consecuencias no siempre favorables (como sucede cuando se producen mareas rojas).
Las surgencias costeras constituyen ecosistemas complejos por la indefinición de sus límites espaciales -son sistemas abiertos, con intercambio constante de materia y energía con el océano-, por su dependencia de factores climáticos globales y sobre todo, por sus múltiples efectos sobre la biota marina, con las consiguientes repercusiones económicas. Describir la estructura de tales ecosistemas, comprender sus procesos y en la medida de lo posible, prever sus efectos, son objetivos que requieren investigaciones inter y pluridisciplinarias, y una convergencia de esfuerzos en el marco de una política que conceda cierta prioridad a las ciencias del mar. Por la convención de las Naciones Unidas sobre los derechos del mar; los países signatarios entre ellos, la Argentina, el Brasil y el Uruguay los tres ribereños del Atlántico sur- se obligaron a relevar los recursos vivos de sus zonas económicas exclusivas (franjas marinas situadas entre las doce millas de sus aguas territoriales y el límite de doscientas millas de las aguas internacionales) y, principalmente, estimar las existencias pesqueras disponibles y su capacidad de soportar explotación.
Sin tales datos, los respectivos gobiernos nacionales no podrán oponerse a otros que reivindiquen el acceso a las zonas económicas exclusivas de aquellos. Sólo la investigación puede permitir a los países ejercer el dominio pleno de los mares que les corresponden con arreglo al moderno derecho internacional.
