Hipóxia (ambiente)

A hipóxia ambiental é um fenómeno de baixa concentração de Oxigénio que ocorre em ambientes aquáticos. Ocorre quando a concentração de oxigénio dissolvido (OD) encontra-se a níveis reduzidos, ao ponto de causar danos nos organismos aquáticos presentes no ecossistema. A concentração de oxigénio dissolvido geralmente é expressa em quantidade de O₂ dissolvido na água em mg.L⁻¹, sendo que os valores normais situam-se a volta de 8 mg L⁻¹ a 25 ^oC entre 0 e 1 000 m de altitude. A hipóxia é convencionalmente definida como concentrações de OD abaixo de 2 mg·L⁻¹, embora esse limiar varie conforme a temperatura, salinidade e pressão local.

Ocorrência

Ver artigo principal: Desoxigenação oceânica

O fenómeno da hipóxia pode ocorrer em toda a coluna de água, desde a camada mais superficial até junto dos sedimentos do fundo, embora ocorra mais facilmente ao longo de 20 a 25% da coluna de água, dependendo da profundidade e das mudanças súbitas da densidade da água com a profundidade.

O inventário global de oxigénio oceânico tem declinado de forma contínua . O oceano perdeu pelo menos 2% do seu estoque total de oxigênio desde meados do século XX , e as projeções indicam que essa tendência continuará por séculos. Sob o cenário de emissões mais pessimista (RCP 8,5), estima-se uma redução adicional de cerca de 4% até 2100 em relação aos níveis do ano 2000. Nas chamadas Zonas de Mínimo de Oxigénio (ZMO), predominantes nas profundidades médias dos oceanos Pacífico, Atlântico e Índico tropicais, a taxa de declínio mais intensa já registrada chega a 0,5 µmol·kg⁻¹ por ano. Estas zonas expandiram-se para uma área equivalente à metade do território do Canadá.

Nas águas costeiras, o número de sítios hipóxicos aumentou exponencialmente, a uma taxa de cerca de 5,5% ao ano nas últimas seis décadas, aproximadamente duplicando a cada década, e já afeta uma área total superior a 250.000 km² nos oceanos costeiros.

Causas da sua ocorrência

Causas naturais e climáticas

O balanço de oxigénio oceânico é regulado pela diferença entre a sua produção, via fotossíntese na zona eufótica e troca com a atmosfera, e o seu consumo pela respiração aeróbica de organismos marinhos. A reposição das camadas mais profundas depende de mecanismos físicos de ventilação oceânica, influenciados por advecção, vento, marés, aportes fluviais e temperatura.

Eutrofização e poluição por nutrientes

Para além dos efeitos naturais, a hipóxia resulta da eutrofização causada pela poluição por nutrientes vegetais como o amónio, nitratos e fosfatos. Na presença destes nutrientes, a concentração de algas aumenta com a saturação do oxigénio dissolvido, e após completarem o seu ciclo de vida, são decompostas por bactérias, o que causa uma redução de OD substancialmente superior a normal. Se esta diminuição de OD levara hipóxia, pode causar a morte de peixes e invertebrados, afectando assim o ecossistema aquático, o que pode causar igualmente danos nos seres vivos terrestres e nos pássaros cujo ecossistema depende do aquático.

O enriquecimento antropogênico de nutrientes, proveniente de resíduos humanos, efluentes de esgoto, fertilizantes agrícolas e aquicultura, levou à eutrofização em águas costeiras e estuarinas em todo o mundo . Atualmente, 65% dos estuários globais exibem eutrofização moderada ou severa, e estima-se que mais de metade dos estuários mundiais piore nas próximas duas décadas. O uso global de fertilizantes sintéticos aumentou mais de cinco vezes desde 1961, chegando a 200 Tg·ano⁻¹ em 2020, com a Ásia a representar mais de metade desse consumo. As cargas totais de nitrogênio e fósforo cresceram 40–45% entre 1980 e 2015.

A eutrofização costeira segue um padrão relativamente previsível: episódios iniciais de depleção de oxigênio evoluem para hipóxia sazonal e, em casos persistentes, para hipóxia perene ou anóxia. A formação de zonas hipóxicas é modulada não apenas pelo aporte de nutrientes, mas também pela estratificação da coluna de água, pelos tempos de residência das massas d'água e pela dinâmica de correntes costeiras, o que frequentemente gera uma dissociação espaço temporal entre os florescimentos algais superficiais e a hipóxia de fundo.

Impactos ecológicos e socioeconômicos

Efeitos sobre organismos marinhos

O oxigénio é essencial para a sobrevivência de organismos aeróbicos, e os peixes são particularmente vulneráveis à sua depleção. Experimentos laboratoriais demonstraram que

condições hipóxicas moderadas podem reduzir o comprimento e o peso de juvenis de diversas espécies em até 89%. A hipóxia também retarda a desova, reduz as taxas reprodutivas, compromete respostas imunes e prejudica a visão de peixes marinhos.

Uma metanálise abrangendo 721 comparações experimentais mostrou que eventos hipóxicos (1– 3,5 O₂ mg·L⁻¹) causam efeitos negativos mais severos e consistentes do que o aquecimento oceânico (+4 °C) ou a acidificação (−0,4 unidades de pH), projetados para 2100 pelo IPCC . A hipóxia reduziu a sobrevivência em 33%, a abundância em 65%, o desenvolvimento em 51%, o metabolismo em 33%, o crescimento em 24% e a reprodução em 39%, afetando moluscos, crustáceos e peixes de forma transversal, independentemente do estágio de vida ou região climática.

A expansão das ZMOs comprime os habitats disponíveis para espécies pelágicas, tornando-as mais vulneráveis à pesca de superfície. Para o marlim-azul no Atlântico tropical oriental, estima-se uma perda de habitat vertical de 15% entre 1960 e 2010, a uma taxa de aproximadamente 1 m por ano. Espécies bentônicas, como o bacalhau do Báltico, tiveram as suas dietas alteradas e populações reduzidas em resposta à expansão hipóxica de fundo.

Efeitos sobre pescarias

A hipóxia tem impactos econômicos diretos e significativos nas pescarias. A compressão de habitat e a redução no tamanho corporal dos peixes alteram a composição das capturas, diminuindo o valor comercial médio. A pescaria de camarão da Carolina do Norte, por exemplo, registou uma perda anual de 12,9% nas capturas, equivalente a USD 1,25 milhões, atribuída à hipóxia entre 1999 e 2005.

Pescadores artesanais e de subsistência, que operam próximo à costa, tendem a ser mais vulneráveis do que frotas comerciais com maior mobilidade. Estima-se que a anchova poderá perder 50% do seu habitat até 2100 devido à redução de oxigénio, com impactos graves para as economias pesqueiras do Peru e da Califórnia, regiões que juntas respondem por cerca de metade dos desembarques mundiais de anchovas e sardinhas.

Soluções

Para evitar e controlar os problemas de hipóxia derivadas da actividade humana, é necessário reduzir a quantidade de nutrientes usados na agricultura, que entrando no ciclo da água, transportados pelos rios e canais subterrâneos acabam por ter como destino final os rios e lagos mais sensíveis. Para alem disso, melhorias nos sistemas de tratamento de águas residuais diminuiriam substancialmente a quantidade de nutrientes lançados nos ecossistemas, ou o restauro de sistemas ecológicos como sapais são particularmente eficazes na redução da quantidade de fósforo e azoto.

A experiência de gestão em diferentes regiões, como o Mar Báltico e a Baía de Chesapeake, demonstra que a recuperação dos ecossistemas é mais difícil de alcançar do que a degradação inicial, exigindo reduções de pressão maiores do que aquelas que desencadearam o processo.

O controle precoce das cargas de nutrientes, antes que o sistema atinja um ponto de inflexão ecológica, se mostrou mais eficiente.

As tecnologias ambientais trazem igualmente novas soluções, através da injecção de ar comprimido em colunas de água. Na Inglaterra, esta técnica foi utilizada no canal marítimo de Manchester, à data com baixos níveis de OD resultantes de águas com baixa velocidade e de várias descargas de canais de águas residuais sem tratamento. Com a injecção de ar comprimido, o nível de OD chegou aos 300%, levando a um aumento do número de espécies de invertebrados, como o camarão de água-doce, em mais de 30%. A desova e as taxas de crescimento das espécies de peixes, como a pardelha-dos-alpes e o perca também aumentou de tal forma que actualmente encontram-se entre as mais elevadas na Inglaterra.

Do ponto de vista científico, há um consenso crescente sobre a necessidade de modelos integrados que combinam simulações espaço-temporais de oxigênio com dinâmicas de ecossistemas marinhos e dimensões socioeconômicas, a fim de fornecer subsídios para políticas de gestão eficazes e adaptadas regionalmente.

Ligações externas

• «Definição de Hipóxia no Toxic Substances Hydrology Program» (em inglês) 
• «Avaliação da qualidade da Água» 
• «Oxigênio dissolvido e demandas químicas e bioquímicas dele como parâmetros de poluição no ribeirão Lavapés» 
• «Characterization of hypoxia» (em inglês)