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Effects of vortices in aquatic systems and its relation to chemistry, biology and geology/Efectos de los vortices en sistemas acuaticos y su relacion con la quimica, biologia y geologia/Efeitos dos vortices em sistemas aquaticos e sua relacao com a quimica, biologia e geologia.

En la Tierra, los fluidos tienden a moverse en un patron circular. En escala global esta tendencia a rotar es reforzada por la fuerza de Coriolis, como consecuencia de la rotacion de la Tierra. E1 efecto de Coriolis se manifiesta en direccion opuesta en ambos hemisferios. En el hemisferio norte, la circulacion general en la superficie del oceano es en sentido de las manecillas del reloj, mientras que en el hemisferio sur ocurre en sentido contrario, trayendo consigo importantes consecuencias para el ecosistema.

Los vortices en el oceano son de diferentes escalas; algunos son tan pequefios que son dominados por la viscosidad, mientras que otros son tan grandes que "sienten" la curvatura y rotacion de la Tierra. Sin embargo, cada uno tiene su propia naturaleza dinamica. El tamafio de los vortices depende del intercambio entre energia cinetica y potencial, lo cual obedece a varios factores tales como latitud, estratificacion, topografia del fondo o a la naturaleza de su generacion (Olson, 1991). Independientemente de su tamafio, de su mecanismo y lugar de formacion, los vortices juegan un papel muy importante en el transporte de energia interna (calor), de momento y de las propiedades bioquimicas del agua a lo largo de distancias mucho mayores a su diametro, que va de algunas decenas a cientos de kilometros, con un periodo de vida relativamente grande; de meses e incluso anos.

Los vortices en el oceano tienen caracteristicas fisicas muy importantes y distintivas. Remolinos calidos aparecen en la superficie como un domo con movimiento anticiclonico, en cambio un remolino frio se puede ver como una depresion o concavidad en la superficie libre, con movimiento ciclonico. En el hemisferio norte un remolino anticiclonico gira en sentido de las manecillas dei reloj y presenta vorticidad negativa, mientras que un remolino ciclonico gira en sentido contrario de las manecillas del reloj con vorticidad positiva (el movimiento es en el mismo sentido de rotacion dei eje de la Tierra). Contrariamente a lo que sucede en el norte, en el hemisferio sur el movimiento en los remolinos ciclonicos y anticiclonicos es en el mismo sentido y en el sentido contrario de las manecillas dei reloj, respectivamente. En el oceano los remolinos no solamente se presentan en la superficie; pueden ser sub-superficiales y encontrarse en cualquier profundidad, incluso bajo la termoclina (Wang y Dewar, 2003; Salas de Leon et al., 2004; Fratantoni y Richardson, 2006).

En cuanto a los giros o remolinos existe una analogia con la atmosfera. Los remolinos en el oceano son los responsables dei clima interno dei mar, ya que atrapan, transportan y dispersan masas de agua con diferente temperatura y salinidad a otros lugares dei sistema marino, ademas de mantener la energia en grandes areas por largos periodos (Garcon et al., 2001).

PALABRAS CLAVE/Anticiclonico/Ciclonico/Giro/Remolino/

Como un ejemplo de la gran importancia de los remolinos en aguas oeeanicas profundas cabe mencionar que son el medio para distribuir la biota "exotica" de las plumas hidrotermales a una gran parte del oceano abisal (Garcon et al., 2001). A escalas mas pequefias, dentro de las regiones costeras los remolinos pueden ser importantes mecanismos dispersores de contaminantes y nutrientes (Rhines, 2001). Sea cual sea el sentido de rotacion de los remolinos, estos juegan un papel importante en la productividad biologica. Algunos son tan profundos que alcanzan a remover parte de la columna de agua y acarrear nutrientes desde grandes profundidades, fertilizando las aguas sub-superficiales y superficiales, y provocando importantes florecimientos de fitoplancton en mar abierto, lo que atrae al zooplancton y a otros peces que forman parte de la cadena alimenticia (Lee y Williams, 2000). Otros remolinos son menos profundos y solo alcanzan a fertilizar las capas superficiales, ocasionando un aumento en la produccion primafia en la zona eufotica, la cual es defnida como la capa hasta donde se puede detectar el 1% de la luz que llega a la superficie dei oceano (McDonald, 1999).

Al igual que en el oceano, en cuerpos de agua continentales o lacustres es posible observar remolinos de muy diferentes escalas y en este caso dependen considerablemente de las dimensiones de la cuenca. La geometria y la batimetria del lago, conjuntamente con el esfuerzo dei viento y la descarga de los rios, repercuten en la estabilidad dei cuerpo de agua formando remolinos con diferentes tamafios y sentidos de rotacion. Margalef (1994) sefialo que, en los lagos, los mecanismos de generacion de remolinos son mas limitados que en el oceano, que los remolinos son capaces de mezclar toda la columna de agua y que su periodo de vida es mas corto, desde unas cuantas horas hasta algunos dias.

En el oceano y en lagos la productividad prima_ria esta limitada por la cantidad de nntrientes en la capa eufotica. Los nutrientes son suministrados desde la capa sub-superficial y profunda mediante un bombeo en el que contribuyen los remolinos (Salas de Leon y Monreal-Gomez, 2005).

El primer paso para entender el papel que juegan los remolinos en los procesos biogeoquimicos, tanto en el oceano como en sistemas lacustres, es cuantificar su variabilidad espacial y temporal. La vida de los remolinos ciclonicos en el oceano es relativamente mas corta que la de los anticiclonicos (Cushman-Roisin, 1994; McDonald, 1999; Merino y Monreal, 2004), por lo que es de esperarse que las comunidades sean remplazadas a medida que este remolino frfo se desintegra.

Existen muy variadas formas de generacion de vortices, entre las que se encuentran la interaccion de una comente con la costa, la inestabilidad de una comente bien definida, el hundimiento de grandes masas de agua, la formacion de columnas de Taylor sobre un monte submarino o debido a la accion dei viento sobre la superficie libre. Frecuentemente, cuando se habla de fluidos geofisicos con movimientos en forma de vortices, se utilizan indistintamente los terminos giro (gyre), aniHo (ring) o remolino (eddy). Sin embargo, de acuerdo a Fuglister (1972) y Olson (1986) el termino anillo se utiliza para describir vortices que se desprenden de una comente y refieren como remolino a cualquier otro vortice que no sea desprendido de una comente. Ambos fenomenos tienen pracUcamente el mismo significado fisico; sin embargo, cada uno tiene su propia dinamica de formacion y de productividad. Recientemente se ha precisado el termino anillo en torno a la primera etapa de los vortices que se desprenden de una comente, en cuyo caso el nucleo central del vortice presenta muy baja vorticidad relativa; sin embargo, una vez que el nucleo central gana velocidad angular a traves de la difusion radial del anillo, se le denomina remolino.

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Por otro lado, el termino giro se utiliza principalmente al describir las grandes comentes superficiales que se producen por el sistema de vientos globales, comentes que estan delimitadas por los continentes. En los oceanos Pacifico, Atlantico e Indico se observan giros de gran escala, conocidos como giros subtropicales, que se extienden desde 10 a 40[degrees] de latitud; a mayores latitudes (~50[degrees]) en el Pacifico y el Atlantico se encuentran giros de menor tamano. La direccion de rotacion de los giros esta determinada por los vientos que prevalecen en la region. Los giros subtropicales rotan en sentido de las manecillas del reloj en el hemisferio norte e inversamente en el hemisferio sur.

Mecanismos de formacion de vortices en cuencas

Formacion de vortices en el oceano

Tradicionalmente el proceso de formacion de anillos en el oceano ha sido relacionado con inestabilidades de frentes y comentes. Estas inestabilidades producen meandros, es decir, el fluido se comporta como un rio sinuoso en mar abierto. Al intensificarse los meandros forman un lazo, el cual posteriormente se cierra y se generan los anillos cuyo nucleo central no presenta vorticidad relativa o es muy baja; cuando el nucleo central gana velocidad angular a traves de la difusion radial, se traslada en forma de remolino.

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El sentido de la corriente puede ser ciclonica o anticiclonica y forma nucleos con circulacion independiente que contienen agua de caracteristicas diferentes a cada lado de la posicion media de la comente (Olson, 1991). En la Figura 1 se muestra este mecanismo y la secuencia de formacion de un anillo, el cual se transforma en remolino al incrementar la velocidad angular. Como ejemplos se puede mencionar a la Comente del Golfo y la Comente de Kuroshio.

El mecanismo anterior expresa la formacion de anillos debido a la inestabilidad de una comente. Sin embargo, existe otro mecanismo de formacion de estos vortices, que consiste en una mezcla de dos factores: la inestabilidad y el esfuerzo del viento, o bien flujos de flotabilidad (Bulgakov et al., 1996; Bulgakov y Meulenert, 2003). E1 esfuerzo del viento sobre la superficie del oceano puede incrementar la frecuencia de desprendimiento de anillos o puede producir inestabilidades de las corrientes en corto tiempo, generando meandros que se estrangulan y forman el vortice. Como ejemplos de este mecanismo se tiene a la Comente Norte de Brasil y la Comente de Agulhas. En estos casos se presenta un retroceso de la comente, por lo que a los anillos que se forman se les denomina anillos de retroflexion. Estudios sobre este mecanismo muestran que los anillos o remolinos que se forman no siempre se encuentran sobre la superficie del oceano; en algunos casos se desprenden y se mueven bajo la superficie, incluso bajo la termoclina, manteniendo su coherencia por largo tiempo (Wang y Dewar, 2003; Fratantoni y Richardson, 2006).

Resultados de estudios experimentales, de modelacion numerica y de observaciones satelitales han puesto en evidencia la influencia de la topografia del fondo sobre la inestabilidad de la comente que genera el desprendimiento de los anillos (Jochuto y Malanotte-Rizzoli, 2003; Cruz y Bulgakov, 2007). Independientemente de lo inestable que sea la comente de la que se desprenden los anillos, la estructura vertical y horizontal es similar en la mayoria de los casos; por ejemplo, el radio caracteristico en la superficie es de 75-150km y en algunos casos su dinamica vertical alcanza hasta los 4000m (Fratantoni y Richardson, 2006). En la mayoria de los casos estos tienen un radio en donde la velocidad azimutal alcanza un maximo de 100cm-s-1, ai interior de la circunferencia con ese radio el anillo se comporta como un cuerpo solido en rotacion o coherente, fuera de ella su velocidad decae con el inverso dei radio (Olson, 1991; Carton, 2001).

Otro mecanismo de formacion de remolinos se debe a la intensificacion de la corriente de frontera oeste, causada por la variacion del parametro de Coriolis. En este caso es frecuente observar remotinos como resultado de la diferencia de velocidad o del gradiente de la rapidez de la corriente debido a la friccion con la costa. Si esta corriente fluye a lo largo de la costa, al encontrar una ponta o peninsula se separa de ella para entrar nuevamente al oceano interior, donde la corriente se incrementa y como resultado final se forma un remolino ciclonico (Figura 2). Este mecanismo de formacion de remolinos fue observado en las costas del este de Australia (Olson, 1991) y en la costa este de Yucatan, cerca de Cabo Catoche (Cochrane, 1968).

Estudios recientes han mostrado que no solo los remolinos generados por retroflexion pueden existir bajo la superficie. Es posible imaginar el siguiente escenario: un cafion que presenta un talud continental con una pendiente muy abrupta y sobre el fluyen diferentes masas de agua mostrando estratificacion vertical, de modo que la masa de agua de mayor densidad se encuentre en la parte interior; entonces la mas densa caera al canon y se formara una corriente de agua densa fluyendo hacia abajo debido a la gravedad, por lo que esta corriente se detectara por la accion de la fuerza de Coriolis y se formara un remolino anticiclonico (Afanasyev y Filipov, 1996). Como ejemplo de remolinos formados mediante este mecanismo se encuentran los meddies (Mediterranean water eddies), en la salida de agua densa a traves dei Golfo de Cadiz (Isern-Fontanet et al., 2004).

La formacion de remolinos tambien puede ocurrir por hundimiento de masas de agua superficiales, las cuales se hacen mas densas debido ai enfriamiento dei agua superficial por el paso de masas de aire frio, o al aumento de la salinidad superficial debido a la evaporacion. Cuando estas masas ocupan gran extension, de tal manera que puedan "sentir" la fuerza de Coriolis, entonces por conservacion de momento angular se formaran remolinos ciclonicos o anticiclonicos debido a la estructura termohalina (Hopfinger y van Heijst, 1993).

Por otro lado, un esfuerzo de viento intenso sobre la superficie del ocea no puede generar remolinos en forma de dipolo (anticiclon-ciclon), como sucede en el golfo de Tehuantepec, donde el campo de viento del norte presenta gradientes importantes hacia ambos lados del eje principal del viento, dando origen a esas estructuras (Monreal-Gomez y Salas de Leon, 1998). En este caso es posible observar nuevamente que el remolino anticiclonico tiene una vida mas larga que el ciclonico.

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Existe otro tipo de vortices, conocidos como remolinos topograficos debido a que en su formacion la topografia juega un papel importante, como por ejemplo los que se observan al sur de Japon, donde la formacion y desaparicion periodica de remolinos sobre la plataforma se debe al efecto combinado de la topografia irregular de la margen continental y del desplazamiento perpendicular a la costa del eje de la corriente de Kuroshio (Awaji et al., 1991).

Otros rasgos topograficos que influyen en la formacion de remolinos son los montes submarinos, los cuales ademas de deflectar corrientes de gran escala, influyen en la formacion de ondas atrapadas, reflexion, amplificacion o distorsion de ondas internas y amplificacion de mareas internas, y formacion de remolinos. Sobre los montes submarinos se observan remolinos estacionarios los cuales pueden formar sistemas de circulacion denominados colunmas de Taylor. La permanencia de los remolinos se debe a la interaccion del flujo con la topografia y la forma depende de la estratificacion de la columna de agua, que en ciertos casos genera una intensificacion de los remolinos en el fondo (Owens y Hogg, 1980; Roden, 1991).

Existen remolinos topograticos mas pequefios que se originan cerca de la costa debido a la batimetria irregular y a la friccion costera, con diametro menor a 10km, poco profundos, no atraviesan la capa de mezcla y desde el punto de vista bioquimico son poco productivos; sin embargo, son muy efectivos en el transporte y distribucion de nutrientes y contaminantes.

Observaciones satelitales muestran que la colision de intensas corrientes con islas genera remolinos ciclonicos y anticiclonicos de forma alternada y periodica del lado contrario a la colision. A este fenomeno que se puede observar a cualquier escala de fluido se le llama trayectoria de vortices de von Karman (Kundu, 1990).

Generalmente la desaparicion de los anillos y remolinos se debe a la interaccion con la costa, la topografia de rondo o por disipacion y dispersion.

Formacion de vortices en lagos

El movimiento de agua en los lagos se debe principalmente al esfuerzo del viento y a la descarga nor rios cuando estos exis ten, los rios pueden actuar como una fuerza impulsora manteniendo y amplificando la circulacion de la cuenca. El viento es el factor mas importante en la dinamica de lagos, debido a que es la principal fuente de energia mecanica. Por ello, el arrastre de nutrientes, de fitoplancton y de sedimentos dependera de la orientacion de la cuenca respecto a los vientos dominantes (kerman, 1978).

La duracion e intensidad del viento influyen en la generacion de ondas, las cuales son responsables de la erosion y transporte de particulas en la base del lago. El esfuerzo cortante en la columna de agua debido a la friccion que ejerce el viento en la superficie y la friccion en el fondo del lago influye en la circulacion, la cual es influenciada por el efecto de Coriolis en lagos muy grandes.

El viento sobre la superficie de un lago genera turbulencia en la capa de mezcla, turbulencia que rapidamente transfiere momento al agua, hasta el epilimnion. Si el esfuerzo de viento se mantiene constante durante un determinado tiempo, el agua se mueve como un todo manifestandose un seiche. Lo anterior provoca una circulacion bipolar, i.e. remolinos con ambos sentidos de circulacion en el cuerpo de agua, lo que depende directamente de la morfologia y batimetria de la cuenca (Figura 3). Este tipo de formacion de giros es muy frecuente en lagos de origen volcanico (Serrano et al., 2002). Los vientos generan remotinos y seiches, los cuales juegan un papel muy importante en el transporte y mezcla; los remolinos transportan nutrientes y sedimentos principalmente en la direccion horizontal, y los seiches pueden contribuir a la mezcla vertical.

En lagos los giros, ya sea de origen topografico o formados por la accion de la descarga de rios, son poco energeticos; su velocidad azimutal alcanza apenas los 5-10cm x [s.sup.-1] (Cruz-Gomez, 2002; Serrano et al., 2002), de tal manera que los remolinos topograficos ayudan a mantener la mezcla horizontal y la turbulencia es el principal agente en la mezcla vertical.

Algo sorpresivamente interesante es que, independientemente del mecanismo de formacion de cada remolino, su es tructura vertical y horizontal es similar en todos los aspectos. Las razones por las cuales tienen caracteristicas similares hasta d momento son poco claras.

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Algunos Erectos de los Vortices

Efecto de los vortices en la biologia y quimica de aguas oceanicas y continentales

En la capa superficial del oceano la produccion de fitoplancton depende de la disponibilidad de nutrientes a lo largo dei ano (Garcon et al., 2001; McGillicuddy y Robinson, 1997). Sin embargo, la variabilidad estacional dei fitoplancton esta intimamente relacionada con la estratificacion, la mezcla y la irradianza dependiente de la latitud.

Lo anterior obliga a preguntar: Entonces que es lo que origina la explosion de fitoplancton la mayor parte del ano en el oceano y en los lagos? Al respecto se discutira la dinamica interior de los vortices, donde se observa que a pequenas variaciones en la superficie del agua le corresponden pequenas variaciones de presion en la columna de agua, y si ademas el fluido se encuentra estratificado, habra variacion vertical en la termoclina y por consiguiente una elevacion o un hundimiento de algunas decenas de metros, como se muestra en la Figura 4.

Aludiendo al mecanismo de formacion de los remolinos, si su rotacion es ciclonica estara caracterizado por una divergencia de masa y en la superficie se observara una concavidad. Cuando se forma un remolino ciclonico se observa un ascenso en la termoclina que provoca una elevacion de la capa subsuperficial en algunas decenas de metros; una caracteristica de esta agua es que es rica en nutrientes y que ai llegar a la zona eufotica favorecen la productividad biologica por fotosintesis, debido a la mayor iluminacion cerca de la superficie (Merino y Monreal, 2004). A este proceso generalmente se le denomina bombeo de remolino; sin embargo, la parte central de los remolinos ciclonicos es muy turbulenta como para permitir el acceso continuo y eficiente del fitoplancton a los nutrientes (Salas de Leon y MonrealGomez, 2005). Por lo anterior, en los remolinos frios la biomasa zooplanctonica es muy abundante, probablemente no en su centro sino en la periferia.

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En aguas oligotroficas la formacion de la columna de Taylor sobre los montes submarinos produce un levantamiento de las isotermas e isopicnas dentro de la zona eufotica, lo cual puede enriquecer el agua de la capa superficial e incrementar la produccion primaria. La variacion anual de la columna de Taylor juega un papel importante en la abundancia de peces (Borovkov et al., 2007). La productividad biologica en regiones con columnas o conos de Taylor es de aproximadamente un orden de magnitud mayor que en sus alrededores.

En el oceano las comunidades de fitoplancton se distribuyen de tal forma que ocupan la periferia y el centro de un remolino ciclonico; frecuentemente el centro es dominado por dinoflagelados mientras que en su periferia, debido a los procesos de mezcla, los silicatos que entran pueden sostener una comuuidad de diatomeas (Merino y Monreal, 2004). Por el contrario, un remolino o giro anticiclonico esta caracterizado por una convergencia de masa y una elevacion en la superficie parecida a un domo (Figura 4); estos presentan una mayor temperatura en su centro que en su periferia. Generalmente, la capa superficial de un remolino anticiclonico es pobre en nitratos y clorofilas (Merino y Monreal, 2004). Por otro lado, los giros anticiclonicos tienden a atrapar material en su centro y a hundirlo, por lo que son zonas de baja productividad (Salas de Leon y MonrealGomez, 2005).

La composicion biologica de los remolinos anticiclonicos y el mecanismo exacto por el cual intercambian produccion primaria hasta el momento es poco claro. Se ha enfatizado que el intercambio y flujo de nutrientes entre remolinos y aguas poco productivas es local, se realiza por medio de difusion y transporte horizontal advectivo originado por los remolinos (McGillicuddy y Robinson, 1997). Tambien se ha sugerido que el intercambio de nutrientes en muchos casos se lleva a cabo en donde la velocidad azimutal es maxima (Lee y Williams, 2000).

La transferencia vertical de nutrientes entre una capa y otra se realiza principalmente por dos factores fisicos, difusion vertical y difusion horizontal de remolino. Estos son una medida de la intensidad de mezcla y proveen no solo una indicacion de los flujos verticales y horizontales de los nutrientes, sino tambien de momento y de calor (Kalff, 2002).

Cuando un remolino o un anillo anticiclonico interactua con aguas ricas en nutrientes, puede atraparl os y transportarlos grandes distancias (Hu et al., 2004). En mar abierto los remolinos anticiclonicos ayudana mantener la produccion nueva dentro de la zona eufotica, por medio del transporte de nutrientes hacia la capa de mezcla. Por ejempio, Olson (1991) observo un aumento de zooplancton en la periferia de un remolino calido, en donde las comunidades zooplanctonicas varian estacionalmente de acuerdo a la habilidad de sus poblaciones a sobrevivir a los cambios pos-formacion. Ademas, los cambios en la profundidad de la isoterma preferida por algu nas especies o en la dislribucion de alimento son factores importantes que modifican el comportamiento migratorio vertical dei zooplancton cuando es atrapado por un remolino (Olson, 1991; McGillicuddy y Robinson, 1997). En ciertos casos, el zooplancton asociado al centro de un remolino muere conforme este decae y evoluciona su termodinamica o condiciones bioticas, ya que no es posible tolerar estas condiciones; organismos mas jovenes desaparecen primero y algunos adultos permanecen mas tiempo. Algunas de las poblaciones en el centro de un remolino encuentran condiciones poco optimas para su supervivencia (Lee y Williams, 2000).

La perdida de volumen durante la traslacion de un remolino es significativa y primordial, ya que la interaccion fisico-biologica con sus alrededores controla la transferencia de energia, alterando marcadamente la biota local. Por ejemplo, se ha observado que las larvas de peces pueden ser rapidamente advectadas y redistribuidas al paso de un remolino anticiclonico (Cowen et al., 2003). Otro ejemplo es la muerte de larvas de peces en un arrecife coralino al ser impactado por un giro anticiclonico, ya que este lleva consigo un cambio en la temperatura y salinidad, modificando localmente el medio (Cowen et al., 2003).

Por ovo lado, en la mayoria de cuerpos de agua continentales profundos la disponibilidad de nutrientes limita la produccion del fitoplancton durante la mayor parte del ano (Margalef, 1994). Independientemente de su mecanismo de formacion, los remolinos no son de mucha ayuda para producir un desplazamiento vertical de nutrientes. Las variaciones en la capa superficial, la distribucion de nutrientes y sedimentos suspendidos son grandemente controlados por el desplazamiento vertical debido principalmente a la mezcla causada por la dinamica interna del lago que pueden ser las ondas internas y seiches. No obstante, los remolinos tienen importancia en el desplazamiento horizontal de agua y de sedimentos suspendidos, por lo que este mecanismo se trata en la siguiente seccion.

Efecto de los vortices en el desplazamiento de sedimentos suspendidos

Los sedimentos suspendidos se encuentran en grandes cantidades en la plataforma continental. La adveccion y transporte de agua con sedimentos suspendidos hacia el oceano abierto es principalmente debido a los remolinos anficiclonicos, redistribuyendo aquellos en grandes distancias (Olson, 1991). Estos remolinos solo pueden transportar dichas particulas si se encuentran suspendidas o fueron ya resuspendidas por cualquier otro mecanismo.

En aguas continentales, debido a que la mayoria de los lagos tienen un tamafio relativamente pequeno, la dinamica presenta baja energia en comparacion con el oceano, por lo que la tasa de sedimentacion es 10 veces mayor que en el oceano (Lerman, 1978). Por otro lado, la formacion y el comportamiento de los sedimentos lacustres son dominados por la interaccion de un gran numero de variables y procesos fisicos cuya importancia relativa es influenciada particularmente por la forma de la base del lago, asi como por el tamano de la cuenca y las condiciones climaticas, por lo que se presentan muy diversas caracteristicas sedimen tarias dependiendo de la cuenca (Lerman, 1978; Kalff, 2002). La dinamica de un lago estratificado varia de acuerdo a la profundidad, por lo que es posible suponer que el tamano de las particulas de sedimento disminuye con la energia en funcion de la profundidad del sistema (Lerman, 1978).

Las investigaciones llevadas a cabo en medios lacustres y marinos han demostrado que en una profundidad comparativa los niveles de energia en los sistemas marinos son mucho mayores que en los lagos. Sin embargo, en lagos de gran tamano, que tienen remolinos topograficos mas estables, los sedimentos se alinean conforme a la estructura de dichos remolinos.

En el arrastre de sedimentos, ya sea suspendidos o depositados en el rondo, toma mas importancia la dinamica generada por entradas de rios, corrientes producidas por diferencias de densidad, ondas internas y por viento, que la provocada por los remolinos topograficos, ya que estos solo ayudan a la redistribucion de las particulas que ya se encuentran suspendidas.

Comentarios finales

En este articulo se ha argumentado que los vortices y los procesos fisicos asociados a ellos pueden influenciar la distribucion y abundancia de organismos en los ambientes marinos y continentales. En el oceano estos vortices tienen una energia cinetica considerable y son muy importantes en el transporte de energia interna, momento, sal y propiedades quimicas como oxigeno y nutrientes que afectaran a la biota.

Los vortices pueden ser formados por inestabilidades de corrientes, por la interaccion aire-mar, por diferencias de densidad en diferentes masas de agua o por la separacion de un rujo causado por un cambio abrupto en la topografia, entre otros. Estos vortices, junto con las corrientes oceanicas, son responsables del transporte de masas de agua, nutrientes y sedimentos.

Se discutio que los remolinos generalmente se forman obteniendo energia de un rujo medio, que es un sistema de corrientes totalmente identificado. Sin embargo los remolinos tambien pueden interactuar con el campo del rujo medio inyectandole energia a este y frecuentemente generando un patron mas complejo de remolinos.

Debido a la importancia y efecto que los remolinos tienen sobre la distribucion y abundancia de zooplancton en general y sus implicaciones en el resto de la cadena trofica, se ba puesto un gran esfuerzo en detectar y caracterizar estos remolinos por medio de diferentes tecnicas de estudio, entre las cuales destacan los metodos experimentales observacionales y numericos.

Entender el comportamiento de los vortices es vital para que sus efectos puedan ser parametrizados. Por ejemplo, su variabilidad espacio-temporal es particularmente importante e influye en la rapidez de distribucion de estructuras biologicas. Por lo tanto, las condiciones fisicas juegan un papel critico en esta fase del ciclo biologico.

Los remolinos de micro y mesoescala afectan la dinamica poblacional del fitoplancton y del zooplancton en el oceano y los lagos. El bombeo por remolinos juega un papel importante en la inyeccion de nutrientes a la zona eufotica, incrementando la productividad primaria, al acarrear nutrientes a la superficie donde hay una adecuada irradianza solar para la fotosintesis.

Los procesos sedimentarios en lagos y oceanos son fuertemente influenciados por factores fisicos. En un lago extenso orientado con los vientos dominantes, las ondas dominan la circulacion del cuerpo de agua. En cuerpos de agua pequefios, por otra parte, dominan la influencia de descargas por rios y la circulacion general.

Con base en lo anterior es posible sugerir que los vortices que se generan por inestabilidades de una corriente o por almacenamiento de energia potencial, como miembros de la enorme familia de movimientos turbulentos, forman parte del ciclo de vida de la transformacion de la energia en sistemas marinos y continentales.

Aun no esta del todo entendido como y por que estructuras giratorias demasiado grandes formadas por el esfuerzo del viento en el oceano tienen una estructura coherente durante largo tiempo. Entender sus mecanismos y periodos de formacion, su estructura horizontal y vertical, y el impacto en la quimica y biologia, es un reto para la oceanografia.

La pequefia y gran energia de estas masas giratorias en el oceano y los lagos, y su gran capacidad de transporte de masa y de propiedades fisicas, quimicas y biologicas, motivan a crear y mejorar modelos teoricos y soluciones rapidas por computadora, asi como desarrollar en el laboratorio modelos mas realistas para poder entender con mejor exactitud estos fenomenos, ya que su cabal comprension coadyuva a predecir y obtener una razonable explotacion de los recursos marinos.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia, Mexico, el apoyo otorgado (Proyecto No. 46472-F) y la beca doctoral al primer autor.

Recibido: 29/05/2007. Modificado: 28/08/2008. Aceptado: 01/09/2008.

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Raul Candelario Cruz Gomez. Maestro y estudiante de Doctorado en Ciencias del Mar y Limnologia, Universidad Nacional Autonoma de Mexico (UNAM). Profesor Universidad de Guadalajara (U de G), Mexico. Direccion: Instituto de Ciencias del Mar y Limnologia, UNAM. Circuito exterior S/N, Ciudad Universitaria, Mexico, D.F, C.P. 04510. e-mail: rcruz @ ola.icmyl.unam.mx.

Maria Adela Monreal Gomez. Doctora en Oceanologia, Universidad de Lieja, Belgica. Investigadora, UNAM, Mexico. e-mail: monreal@mar.icmyl.unam.mx

Sergey Nikolaevich Bulgakov. Doctor en Oceanografia Fisica, Instituto Hidrofisico Marino, Ucrania. Profesor-Investigador, U de G, Mexico. e-mail: sbulgako@cencar.udg.mx.
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Author:Gomez, Raul Candelario Cruz; Gomez, Maria Adela Monreal; Bulgakov, Sergey Nicolaevich
Publication:Interciencia
Date:Oct 1, 2008
Words:5881
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