Floración de algas
Propagación de algas planctónicas en el agua

Una gran floración de algas en el lago Erie , América del Norte, que se puede ver desde el espacio.

Una floración de algas o floración de algas es un aumento o acumulación rápida de la población de algas en sistemas de agua dulce o marina . A menudo se reconoce por la decoloración en el agua a causa de los pigmentos de las algas. [1] El término algas engloba muchos tipos de organismos fotosintéticos acuáticos, tanto organismos multicelulares macroscópicos como las algas marinas como organismos unicelulares microscópicos como las cianobacterias . [2]   La floración de algas se refiere comúnmente al crecimiento rápido de algas unicelulares microscópicas, no de algas macroscópicas. [3] Un ejemplo de una floración de algas macroscópicas es un bosque de algas . [2]

Las floraciones de algas son el resultado de la entrada de un nutriente, como nitrógeno o fósforo, de diversas fuentes (por ejemplo, escorrentía de fertilizantes u otras formas de contaminación por nutrientes ) en el sistema acuático y provocan un crecimiento excesivo de algas. Una floración de algas afecta a todo el ecosistema .

Las consecuencias van desde la alimentación benigna de los niveles tróficos superiores hasta efectos más dañinos, como el bloqueo de la luz solar que impide que llegue a otros organismos, lo que provoca un agotamiento de los niveles de oxígeno en el agua y, según el organismo, la secreción de toxinas en el agua. Las floraciones que pueden dañar a los animales o a la ecología, especialmente aquellas floraciones en las que las algas secretan toxinas, suelen denominarse " floraciones algales nocivas " (FAN) y pueden provocar la muerte de peces, el corte del suministro de agua a los residentes en las ciudades o el cierre de pesquerías por parte de los estados. El proceso de exceso de suministro de nutrientes que conduce al crecimiento de algas y al agotamiento del oxígeno se denomina eutrofización .

Las floraciones de algas y bacterias han contribuido persistentemente a las extinciones masivas impulsadas por el calentamiento global en el pasado geológico, como durante la extinción del final del Pérmico impulsada por el vulcanismo de las Trampas Siberianas y la recuperación biótica después de la extinción masiva. [4]

Caracterización

El término floración de algas se define de manera inconsistente según el campo científico y puede variar desde una "minifloración" [ ¿cuándo se define como? ] de algas inofensivas hasta un gran evento de floración dañino. [5] Dado que las algas son un término amplio que incluye organismos de tamaños, tasas de crecimiento y requisitos de nutrientes muy variables, no existe un nivel umbral reconocido oficialmente en cuanto a lo que se define como una floración. Debido a que no hay consenso científico, las floraciones se pueden caracterizar y cuantificar de varias maneras: mediciones de la nueva biomasa de algas, la concentración de pigmento fotosintético, cuantificación del efecto negativo de la floración o concentración relativa de las algas en comparación con el resto de la comunidad microbiana. [5] Por ejemplo, las definiciones de floraciones han incluido cuando la concentración de clorofila excede los 100 ug/L, [6] cuando la concentración de clorofila excede los 5 ug/L, [7] cuando la especie considerada en floración excede las concentraciones de 1000 células/mL, [8] y cuando la concentración de la especie de alga simplemente se desvía de su crecimiento normal. [9] [10]

Las floraciones son el resultado de la introducción de un nutriente necesario para las algas en particular en el sistema acuático local. Este nutriente que limita el crecimiento es típicamente nitrógeno o fósforo, pero también puede ser hierro, vitaminas o aminoácidos. [2] Existen varios mecanismos para la adición de estos nutrientes al agua. En el océano abierto y a lo largo de las costas, el afloramiento de los vientos y las características topográficas del fondo oceánico puede atraer nutrientes a la zona fótica o iluminada por el sol del océano. [11] A lo largo de las regiones costeras y en los sistemas de agua dulce, la escorrentía agrícola, urbana y de aguas residuales puede causar floraciones de algas. [12]

Las floraciones de algas, especialmente las grandes, pueden reducir la transparencia del agua y decolorarla. [2] Los pigmentos fotosintéticos de las células de las algas, como la clorofila y los pigmentos fotoprotectores, determinan el color de la floración de algas. Según el organismo, sus pigmentos y la profundidad en la columna de agua, las floraciones de algas pueden ser verdes, rojas, marrones, doradas y moradas. [2] Las floraciones de color verde brillante en los sistemas de agua dulce son frecuentemente el resultado de cianobacterias (conocidas coloquialmente como "algas verdeazuladas") como Microcystis . [2] [13] Las floraciones también pueden consistir en especies de macroalgas (no fitoplanctónicas ). Estas floraciones son reconocibles por grandes láminas de algas que pueden llegar a la costa. [14]

Una vez que el nutriente está presente en el agua, las algas comienzan a crecer a un ritmo mucho más rápido de lo habitual. En una minifloración, este rápido crecimiento beneficia a todo el ecosistema al proporcionar alimento y nutrientes a otros organismos. [10]

De particular interés son las floraciones de algas nocivas (FAN), que son eventos de floración de algas que involucran fitoplancton tóxico o dañino. Muchas especies pueden causar floraciones de algas nocivas. Por ejemplo, Gymnodinium nagasakiense puede causar mareas rojas dañinas , los dinoflagelados Gonyaulax polygramma pueden causar agotamiento de oxígeno y provocar la muerte de grandes peces, las cianobacterias Microcystis aeruginosa pueden producir toxinas venenosas y la diatomea Chaetoceros convolutus puede dañar las branquias de los peces. [15]

  • Los ríos, como el Amazonas, depositan nutrientes de la tierra en las aguas oceánicas tropicales de América del Sur, lo que genera densas floraciones a lo largo de la costa. 
    Los ríos, como el Amazonas, depositan nutrientes de la tierra en las aguas oceánicas tropicales de América del Sur, lo que da lugar a densas floraciones a lo largo de la costa.  [16]
  • Las flores florecen en una columna oscura de agua rica en nutrientes que brota de la desembocadura del río Amazonas, como lo ve el satélite Aqua de la NASA.[16]
    Las flores florecen en una columna oscura de agua rica en nutrientes que brota de la desembocadura del río Amazonas, como lo ve el satélite Aqua de la NASA. [16]
  • Cambios en la floración del fitoplancton costero entre 2003 y 2020[17][18]
    Cambios en la floración del fitoplancton costero 2003-2020 [17] [18]

Floraciones de algas de agua dulce

La actividad de las cianobacterias tiñe el lago de la Caldera de Coatepeque de color turquesa.

Las floraciones de algas de agua dulce son el resultado de un exceso de nutrientes , en particular algunos fosfatos . [19] [20] El exceso de nutrientes puede tener su origen en fertilizantes que se aplican a la tierra con fines agrícolas o recreativos y también puede tener su origen en productos de limpieza domésticos que contienen fósforo . [21]

La reducción de los aportes de fósforo es necesaria para mitigar las floraciones que contienen cianobacterias. [22] En lagos estratificados en verano, la renovación otoñal puede liberar cantidades sustanciales de fósforo biodisponible, lo que puede desencadenar floraciones de algas tan pronto como haya suficiente luz fotosintética disponible. [23] El exceso de nutrientes puede ingresar a las cuencas hidrográficas a través de la escorrentía de agua. [24] También se ha sospechado que el exceso de carbono y nitrógeno son las causas. La presencia de carbonato de sodio residual actúa como catalizador para la floración de las algas al proporcionar dióxido de carbono disuelto para mejorar la fotosíntesis en presencia de nutrientes. [ cita requerida ]

Cuando se introducen fosfatos en los sistemas hídricos, las concentraciones más altas provocan un mayor crecimiento de algas y plantas. Las algas tienden a crecer muy rápidamente cuando hay una alta disponibilidad de nutrientes, pero cada alga tiene una vida corta y el resultado es una alta concentración de materia orgánica muerta que comienza a descomponerse. Los descomponedores naturales presentes en el agua comienzan a descomponer las algas muertas, consumiendo el oxígeno disuelto presente en el agua durante el proceso. Esto puede resultar en una marcada disminución del oxígeno disuelto disponible para otras formas de vida acuática. Sin suficiente oxígeno disuelto en el agua, los animales y las plantas pueden morir en grandes cantidades. Esto también puede conocerse como zona muerta . [ cita requerida ]

En los acuarios de agua dulce se pueden observar floraciones cuando los peces están sobrealimentados y las plantas no absorben el exceso de nutrientes. Por lo general, estas floraciones son perjudiciales para los peces y la situación se puede corregir cambiando el agua del tanque y luego reduciendo la cantidad de alimento que se les da. [ cita requerida ]

Floraciones de algas marinas

Hipótesis competitivas sobre la variabilidad del plancton [25]

Las tormentas turbulentas agitan el océano en verano, añadiendo nutrientes a las aguas iluminadas por el sol cerca de la superficie. Esto desencadena un frenesí alimentario cada primavera que da lugar a floraciones masivas de fitoplancton. Las diminutas moléculas que se encuentran dentro de estas plantas microscópicas extraen energía vital de la luz solar a través de la fotosíntesis. Los pigmentos naturales, llamados clorofila, permiten que el fitoplancton prospere en los océanos de la Tierra y permiten a los científicos monitorear las floraciones desde el espacio. Los satélites revelan la ubicación y la abundancia del fitoplancton detectando la cantidad de clorofila presente en las aguas costeras y abiertas: cuanto mayor sea la concentración, mayor será la floración. Las observaciones muestran que las floraciones suelen durar hasta finales de la primavera o principios del verano, cuando las reservas de nutrientes disminuyen y el zooplancton depredador comienza a pastar. La visualización de la izquierda inmediatamente debajo utiliza datos de NASA SeaWiFS para mapear las poblaciones de floraciones. [16]

El estudio NAAMES, realizado entre 2015 y 2019, investigó aspectos de la dinámica del fitoplancton en los ecosistemas oceánicos y cómo dicha dinámica influye en los aerosoles atmosféricos , las nubes y el clima. [26]

En Francia, se solicita a los ciudadanos que informen sobre aguas coloreadas a través del proyecto PHENOMER. [27] Esto ayuda a comprender la aparición de floraciones marinas. [ cita requerida ]

Los incendios forestales pueden provocar floraciones de fitoplancton a través de la deposición oceánica de aerosoles de incendios forestales. [28]

Floraciones de algas nocivas

Imagen satelital del fitoplancton girando alrededor de la isla sueca de Gotland en el mar Báltico , en 2005

Una floración de algas nocivas (FAN) es una floración de algas que causa impactos negativos a otros organismos a través de la producción de toxinas naturales, daño mecánico a otros organismos o por otros medios. La diversidad de estas FAN las hace aún más difíciles de manejar y presentan muchos problemas, especialmente en las áreas costeras amenazadas. [29] Las FAN a menudo se asocian con eventos de mortalidad marina a gran escala y se han asociado con varios tipos de envenenamientos por mariscos . [30] Debido a sus impactos económicos y de salud negativos, las FAN a menudo se monitorean cuidadosamente. [31] [32]

Se ha demostrado que las floraciones de algas nocivas son perjudiciales para los seres humanos. Los seres humanos pueden estar expuestos a algas tóxicas al consumir directamente mariscos que contienen toxinas, nadar u otras actividades en el agua y respirar pequeñas gotas en el aire que contienen toxinas. [33] Debido a que la exposición humana puede tener lugar al consumir productos del mar que contienen las toxinas expulsadas por las algas nocivas, existen enfermedades transmitidas por los alimentos que pueden afectar los sistemas nervioso, digestivo, respiratorio, hepático, dermatológico y cardíaco del cuerpo. [34] Los usuarios de las playas a menudo han experimentado enfermedades de las vías respiratorias superiores, irritación de ojos y nariz, fiebre y, a menudo, han necesitado atención médica para recibir tratamiento. La intoxicación por ciguatera es muy común debido a la exposición a las floraciones de algas. Las enfermedades transmitidas por el agua también están presentes, ya que nuestras aguas potables pueden estar contaminadas por cianotoxinas.

Si la proliferación de algas nocivas produce una concentración lo suficientemente alta de algas, el agua puede decolorarse o volverse turbia, con un color que va del violeta al casi rosa, y normalmente es roja o verde. No todas las floraciones de algas son lo suficientemente densas como para causar decoloración del agua. [ cita requerida ]

Bioluminiscencia

Los dinoflagelados son eucariotas microbianos que vinculan la bioluminiscencia y la producción de toxinas en las floraciones de algas. [35] Utilizan una reacción de luciferina-luciferasa para crear un resplandor de emisión de luz azul. [36] Hay diecisiete tipos principales de toxinas de dinoflagelados , en los que las cepas, saxitoxina y yesotoxina, son bioluminiscentes y tóxicas. Se ha descubierto que estas dos cepas tienen nichos similares en las zonas costeras. Un exceso de dinoflagelados durante la noche crea un resplandor azul verdoso, sin embargo, durante el día, se presenta como un color marrón rojizo que da nombre a las floraciones de algas, mareas rojas. Se ha informado que los dinoflagelados son la causa de la intoxicación por mariscos a causa de las neurotoxinas. [37]

Gestión

Existen tres categorías principales para el manejo de las floraciones de algas que consisten en mitigación, prevención y control. [38] Dentro de la mitigación, se implementan programas de monitoreo rutinario para toxinas en mariscos y una vigilancia general del área. Se determinarán los niveles de floraciones de algas nocivas en los mariscos y se pueden administrar restricciones para mantener los mariscos contaminados fuera del mercado de alimentos. El alejamiento de los corrales de peces de las floraciones de algas también es otra forma de mitigación. Dentro de la prevención, esta categoría es menos conocida pero se implementan cambios de política para controlar las aguas residuales y los desechos. Dentro del control, existen controles mecánicos, biológicos, químicos, genéticos y ambientales. El control mecánico implica dispersar arcilla en el agua para que se agregue con las floraciones de algas nocivas, lo que hace que menos de estas floraciones pasen por el proceso de sedimentación. El control biológico varía en gran medida y se puede utilizar a través de feromonas o liberando machos estériles para reducir la reproducción. El control químico utiliza la liberación de sustancias químicas tóxicas. Sin embargo, puede causar problemas de mortalidad de otros organismos no objetivo. El control genético implica la ingeniería genética de especies en sus tolerancias ambientales y procesos de reproducción. Sin embargo, existen problemas de daño a los organismos autóctonos. Para el control ambiental, puede utilizar circulación de agua y aireación.

Véase también

Referencias

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  • Preguntas frecuentes sobre floraciones de algas nocivas (NOAA)
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