EUTROFIZACIÓN

Eutrofización: Incremento en la condición trófica o de nutrientes de un cuerpo de agua Natural Antrópica Incremento Biomasa algal Floraciones algales Incremento de nutrientes

Ingreso de nutrientes: Fósforo: fertilizantes, detergentes, erosión Nitrógeno: fertilizantes, contaminación (urbana, industrial)

EUTRÓFICO OLIGOTRÓFICO

POCOS MICRONUTRIENTES OLIGOTRÓFICO BAJA PRODUCTIVIDAD POCOS MICRONUTRIENTES INORGÁNICOS BAJA FOTOSÍNTESIS ALGAL Y MACROFÍTICA POCO N POCO P POCOS MICRONUTRIENTES BAJA CONC. DE BACTERIAS POCOS COMPUESTOS ORGÁNICOS DISUELTOS BAJA LIBERACION DE NUTRIENTES EN LOS SEDIMENTOS ALTA CONC. DE O2 EN EL HIPOLIMNION POCA M.O

EUTRÓFICO ALTA PRODUCTIVIDAD ALTA FOTOSÍNTESIS ALGAL Y MACROFÍTICA MUCHOS MICRONUTRIENTES INORGÁNICOS ALTA FOTOSÍNTESIS ALGAL Y MACROFÍTICA MUCHO C DISPONIBLE MUCHO N MUCHO P MUCHOS MICRONUTRIENTES ALTA CONC. DE BACTERIAS MUCHOS COMPLEJOS INORGÁNICOS MUCHOS COMPUESTOS ORGÁNICOS DISUELTOS ALTA LIBERACION DE NUTRIENTES EN LOS SEDIMENTOS MUCHA M.O HIPOLIMNION ANAERÓBICO

alto (puede haber anoxia) OLIGOTROFICOS EUTROFICOS MORFOMETRÍA Profundos > PM someros < PM RELACIÓN EPILIMNION/HIPOLIMNION < 1 > 1 PRODUCCIÓN PRIMARIA Baja (50-300 mg C/m2/d) Alta (> 1000 mg C/m2/d) BIOMASA ALGAL Pequeña (0.3 – 3 µg/L clorofila) Alta (10 – 500 µg/L clorofila) NUTRIENTES Escasos (P < 10 µg/L) Muchos (P > 30 µg/L) FLORACIONES ALGALES NO SI CONSUMO DE OXÍGENO EN EL HIPOLIMNION bajo alto (puede haber anoxia) PERFIL DE OXÍGENO ortógrado clinógrado ZOOBENTOS diverso y requiere alto oxígeno Baja riqueza y toleran bajo O2 FAUNA DE PECES En aguas profundas salmónidos Criprínidos (carpas)

Estado trófico media mínimo Ultra-oligotrófico > 12 > 6 Transparencia (m) Estado trófico media mínimo Ultra-oligotrófico > 12 > 6 oligotrófico > 6 > 3 mesotrófico 6 - 3 3 – 1.5 eutrófico 1.5 – 0.7 hipertrófico < 1.5 < 0.7 Según OECD

oligotrófico oligo- meso mesotrófico meso-eutro eutrófico CLOROFILA µg/L P TOTAL oligotrófico < 2 < 7.9 oligo- meso 2.1 -2.9 8 -11 mesotrófico 3 – 6.9 12 -27 meso-eutro 7 – 9.9 28 - 39 eutrófico > 10 > 40 Datos de Lee (1981)

Clinógrado: en lagos eutróficos hay mayor producción en el epilimnion y abajo mayor consumo de O2 Ortógrado: En lagos oligotróficos con estratificatión en verano el O2 del epilimnion decrece al aumentar la temperatura

Producción en mg C/m3/d > producción a cierta prof. por fotoinhibición EUTRÓFICO OLIGOTRÓFICO PERFILES DE PRODUCCIÓN PRIMARIA HIPEREUTRÓFICO

Sistemas distróficos (Turberas)

TURBA (Ej. Sphagnum) Ojo de agua

En el pasaje a la distrofia: Entrada continua de materia orgánica alóctona que se acumula, normalmente de origen vegetal Acumulación de sustancias húmicas (aguas van tomando color caramelo) Productividad planctónica baja Tasa de acumulación de M.O mayor que la tasa de descomposición pH ácidos Menor actividad bacteriana

ALOTROFIA DISTROFIA EUTROFIA OLIGOTROFIA AUTOTROFIA

PROLIFERACION DE ALGUNAS ESPECIES EN SISTEMAS EUTRÓFICOS: FLORACIONES Algunas especies fitoplanctónicas pueden desarrollar “blooms” o floraciones. La diversidad baja por la dominancia de una especie

Floración de cianobacterias Temperatura Luz Nutrientes 1 ó pocas spp. Crecimiento de algas y cianobacterias conducentes aumento de cianotoxinas peligros potenciales para la salud problemas estéticos y en el uso recreativo afectar sabor/olor del agua para bebida. Las cianotoxinas se producen dentro de células en crecimiento activo; su liberación al agua, para formar toxina disuelta, se da principalmente durante la senescencia celular, muerte y lisis más que en la excreción. Las microcistinas bioacumulan en vertebrados acuáticos e invertebrados: peces, mejillones y zooplancton. No comer vísceras.

CIANOBACTERIAS = CIANOFITAS = ALGAS AZULES FLORACIONES DE ALGAS CIANOBACTERIAS = CIANOFITAS = ALGAS AZULES Suelen desarrollarse más en los períodos cálidos y en zonas del río con baja velocidad de la corriente Microcystis aeruginosa (una de las especies peligrosas)

Apariencia del agua

Principales efectos de las cianotoxinas Dermotóxicos Hepatotóxicos Neurotóxicos

Clasificación de cianotoxinas Grupo de Toxinas Órgano blanco en mamíferos Género de Cyanobacteria Péptidos cíclicos Microcistinas   Nodularina Alcaloides Anatoxina-a Aplysiatoxinas Cylindrospermopsina Lyngbyatoxina-a Saxitoxina Lipopolisacáridos Hígado Nervios Piel Piel, tracto gastrointestinal Axones nerviosos Irritantes potenciales, afectan cualquier tejido expuesto Microcystis, Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Nostoc, Hapalosiphon, Anabaenopsis  Nodularia Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Aphanizomenon Lyngbya, Schizothrix, Planktothrix (Oscillatoria) Cylindrospermopsis, Aphanizomenon, Umezakia Lyngbya Anabaena, Aphanizomenon, Lyngbya, Cylindrospermopsis  todas

Factores que afectan la formación de floraciones Intensidad de luz Tiempo de residencia Fósforo y nitrógeno Predación (top-down) Temperatura Acidez

Tiempo de residencia Los tiempos de retención/residencia del agua requeridos para posibilitar una floración son relativamente largos ya que la tasa de crecimiento de las cianobacterias es generalmente más baja (0.3 (-1.4) duplicaciones por día) que en otras algas.

Velocidad de hundimiento y flotación Turbulencia (componente vertical de la velocidad) La disminución de la altura hidrométrica en ríos (bajo caudal) permite la estratificación térmica y la ocurrencia de poblaciones de Anabaena circinalis.

Fósforo y nitrógeno Elevada afinidad por los nutrientes, alta capacidad de almacenamiento de fósforo. Altas concentraciones de PT proveen una alta capacidad de carga que beneficia a las cianobacterias. Relación óptima N/P para las floraciones de cianobacterias es 10-16, menor que para las eucariotas.

  Predación (top-down) Las poblaciones de cianobacterias tienen una elevada estabilidad: generalmente son predados con menor intensidad que otros fitoplancteres por su morfología (reducen las tasas de alimentación, colmatación) bajo valor nutricional (escasos componentes esenciales como ácidos grasos altamente insaturados PUFA) contenido de toxinas mal sabor y olor su capacidad de regular la flotabilidad previene la sedimentación generando bajas pérdidas. Las bajas tasas de crecimiento de cianobacterias se compensan por la alta prevalencia de la población una vez que establecida.

     Temperatura Las temperaturas óptimas de crecimiento (>25ْC) son mayores que para las diatomeas y algas verdes.      Acidez Generalmente son intolerantes a la acidez y muy tolerantes al pH elevado. Se desarrollan bien en lagos calcáreos enriquecidos en P.

Formación de cúmulos Chorus & Bartram, 1999

Modelos de eutrofización

Modelo de Vollenweider propuesto por la OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) toma en cuenta los siguientes parámetros: Carga de P Tiempo de Residencia del lago Profundidad media del lago

Se observa una correlación positiva entre la concentración de P y la de clorofila fitoplanctónica Clorofila [P]

Entrada de N y P V: volumen del lago Q: caudal de salida Q de salida fitoplancton V: volumen del lago Q: caudal de salida Si disminuye τ, no le da tiempo al fitoplancton a capturar los nutrientes y multiplicarse activamente Tiempo de Residencia (τ): V/Q

1 gm2/año 1 gm2/año < Z media > Z media A igual valor de entrada de P e igual área del lago, el cuerpo de agua con < Z media se va a eutrofizar más rápido

Lc = [P] c (10 + Zmedia/ τ) L Z media/τ Lc: carga crítica [P] c: conc. de P crítica (10 µg/L) Z media: prof. Media τ: tiempo de residencia del lago Lc = [P] c (10 + Zmedia/ τ) L Z media/τ Lagos eutróficos Lagos oligotróficos Modelo de Vollenweider

MODELOS PARA LAGUNAS VEGETADAS MODELO DE EQUILIBRIOS ALTERNATIVOS PARA LAGUNAS CON MACRÓFITAS SUMERGIDAS (Scheffer et al., 1993)

MODELO DE EQUILIBRIOS ALTERNATIVOS PARA LAGUNAS CON MACRÓFITAS SUMERGIDAS Y FLOTANTES (Scheffer et al., 2003)

Scheffer et al., 2003

RESTAURACION DE LAGOS Algunas medidas que pueden aplicarse en forma combinada Inyección de oxígeno en el hipolimnion Dragado Uso de sulfato de Cu para combatir las floraciones (a veces contraproducente) Uso de coagulantes inertes como sulfato de Al. Lo ideal es que se formen barros estables Crecimiento de plantas acuáticas Biomanipulación Dismimución del tiempo de residencia