En resumen
- Las floraciones de cianobacterias se han convertido en un desafío global debido al aumento de las temperaturas causado por el cambio climático.
- La propagación de floraciones de cianobacterias nocivas y cianobacterias dañinas es una preocupación creciente para las sociedades de todo el mundo.
- Existen varios métodos para combatir el crecimiento de algas, entre ellos la eliminación física, los procedimientos químicos, los controles biológicos y el control ultrasónico.
Las cianobacterias (algas verdeazuladas) son uno de los organismos más comunes en la Tierra. Aparecieron hace más de 3500 millones de años y transformaron toda nuestra biosfera. Se cree que la fotosíntesis de las cianobacterias enriqueció la atmósfera primitiva de la Tierra con oxígeno, dando lugar a la vida tal y como la conocemos.
A lo largo de la historia, las cianobacterias han evolucionado para adaptarse a diversos cambios geoquímicos y climáticos. Las cianobacterias modernas han aprendido a aprovechar las modificaciones humanas de los entornos marinos y de agua dulce. El enriquecimiento excesivo de nutrientes y las alteraciones hidrológicas han afectado drásticamente a las ciencias acuáticas y medioambientales a nivel mundial. Aceleradas por el cambio climático y sus consecuencias, las floraciones de cianobacterias se han convertido en una preocupación mundial en la ecología marina y de agua dulce.
¿Qué son las cianobacterias?
Definición de cianobacterias: microorganismos que se asemejan estructuralmente a las bacterias, pero carecen de núcleo y orgánulos. A diferencia de otras bacterias, las cianobacterias pueden realizar la fotosíntesis oxigénica y contienen clorofila a (chl-a).
Las cianobacterias tienen una notable capacidad para adaptarse de alguna manera a los cambios globales. Pueden sobrevivir a la luz ultravioleta intensa, la desecación, la hipersalinidad y las temperaturas extremas, incluso durante muchos años.
Estos organismos crecen en lagos de agua dulce, arroyos, océanos, suelos húmedos, rocas humedecidas y otros lugares. A lo largo de miles de millones de años de evolución, han formado asociaciones simbióticas únicas con microorganismos, plantas, pastos marinos, hongos, esponjas y cícadas. Incluso viven en el pelaje de los perezosos y los osos polares.
Las cianobacterias individuales son demasiado pequeñas para verlas sin un microscopio, pero pueden crecer hasta formar colonias masivas, creando densas floraciones de cianobacterias y agregaciones planctónicas de cianobacterias, que incluso pueden verse desde el espacio. Las floraciones de cianobacterias pueden ser extremadamente peligrosas para la salud humana, los organismos acuáticos, los animales y los ecosistemas.
Peligros de las floraciones de cianobacterias nocivas
La propagación de las floraciones de cianobacterias (cyanoHAB) se ha convertido en una preocupación importante para las sociedades de todo el mundo. Estas floraciones de cianobacterias nocivas pueden afectar gravemente a la seguridad del agua potable, la pesca, el riego y el valor recreativo. Las cyanoHAB agotan el oxígeno del agua, liberan toxinas y degradan la calidad del agua en los entornos acuáticos.
Impactos ambientales
Las floraciones de cianobacterias pueden dañar gravemente los ecosistemas acuáticos, provocando la asfixia y muerte de peces y plantas. Comprometen la calidad y la seguridad del agua para los animales y las personas al liberar cianotoxinas en el agua. Cuando las cianobacterias de la floración comienzan a desintegrarse, producen sabores y olores desagradables.
Impactos económicos
Las CyanoHAB pueden provocar pérdidas económicas en muchos sectores empresariales. Causan importantes daños financieros al sector agrícola, la pesca, las plantas de tratamiento de agua, las industrias turísticas, los servicios recreativos y los precios inmobiliarios en las zonas costeras.
Impactos en la salud de las floraciones de cianobacterias
Algunas cianobacterias pueden liberar toxinas (cianotoxinas), que se producen y contienen dentro de sus células. Las cianotoxinas se liberan tras la muerte celular o si las células se lisan mediante tratamiento químico. Estas toxinas pueden ser peligrosas para los seres humanos, los animales, la vida acuática y el medio ambiente, ya que contribuyen a la proliferación de algas nocivas y floraciones tóxicas.
Si las personas consumen cianotoxinas al beber agua contaminada, inhalarlas mientras nadan o comer pescado contaminado, estas pueden afectar al hígado (hepatotoxinas), al sistema nervioso (neurotoxinas) y a la piel. Pueden causar daño renal, dolor abdominal, dificultad para respirar y pueden aumentar el crecimiento de tumores (dermatoxinas). Los casos notificados de enfermedades y muertes de animales domésticos y salvajes relacionados con las cianotoxinas aumentan cada año, lo que pone de relieve las consecuencias negativas de las floraciones de algas nocivas cianobacterianas para la salud humana y los ecosistemas acuáticos.
Tanto la exposición prolongada a niveles bajos de toxinas como el contacto breve con niveles elevados de toxinas deterioran la salud. Para los gestores del agua, es fundamental saber si el agua potable contiene algas verdeazuladas y las toxinas asociadas. Por lo tanto, es esencial cumplir con las directrices actuales sobre toxinas en el agua potable para minimizar los riesgos para la salud pública.
La producción de cianotoxinas depende de las condiciones ambientales y las características de las especies. Las tasas de suministro de nutrientes (nitrógeno – N, fósforo – P y metales traza), la intensidad de la luz y las altas temperaturas tienen un gran impacto en la abundancia de cianobacterias y la liberación de toxinas. Las interacciones con otras cianobacterias, bacterias, virus y peces también pueden estimular la liberación de cianotoxinas en las masas de agua.
¿Qué causa la proliferación de cianobacterias?
El enriquecimiento antropogénico de nutrientes, la alteración de los patrones hidrológicos y los cambios en el clima de la Tierra aceleran la intensidad, la duración y la frecuencia de las floraciones de cianobacterias. El suministro extensivo de nutrientes (N y P), el aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera y el aumento de la temperatura del agua intensifican el crecimiento de las cianobacterias. La estratificación vertical, el tiempo de residencia del agua y las interacciones con otras biotas son también factores ambientales que contribuyen a que las cianobacterias prosperen y formen floraciones nocivas.
La contaminación por nutrientes alimenta a las cianobacterias
Las cianobacterias explotan activamente la contaminación de los sistemas hídricos provocada por el ser humano. Prosperan gracias a la contaminación por nutrientes y la eutrofización. Las actividades urbanas, agrícolas e industriales aumentan la contaminación por nutrientes, la salinización y la eutrofización de las vías fluviales. Esto estimula la aparición de floraciones de algas nocivas más frecuentes y persistentes.
El cambio climático agrava la proliferación de cianobacterias
Cambio climático es otro potente catalizador de la expansión global de la proliferación de cianobacterias. El aumento de las temperaturas y los cambios en los patrones de precipitación estimulan la aparición más frecuente y extensa de floraciones de cianobacterias nocivas (cyanoHAB), al alterar las condiciones ambientales que favorecen las características de las especies que favorecen la flotabilidad de las cianobacterias. El aumento de las temperaturas provoca un inicio más temprano y una mayor duración de la estratificación térmica, lo que hace que las cianobacterias flotantes sean más competitivas en los ecosistemas acuáticos.
La respuesta de las cianobacterias al aumento de las temperaturas depende en gran medida de la disponibilidad de nutrientes. El cambio climático cataliza cambios en las precipitaciones y los procesos biogeoquímicos, lo que aumenta la carga de nutrientes y hace que estos estén más disponibles para que las cianobacterias prosperen. Para gestionar esta expansión es esencial reducir eficazmente la carga de nutrientes.
Las floraciones de cianobacterias aceleran el cambio climático
Las floraciones de cianobacterias absorben el CO2 de la atmósfera, convirtiendo los lagos en sumideros de CO2. Un estudio publicado en Science Advances concluye que las cyanoHAB producen cantidades significativas de metano, un gas de efecto invernadero, durante la fotosíntesis. Se observan tasas sustanciales de producción de metano en diversas condiciones: luz, oscuridad, oxígeno y anoxia.
Esto crea un círculo vicioso: el aumento de la temperatura global del agua estimula más cyanoHAB, que emiten más metano, lo que contribuye al calentamiento global.
¿Qué causa los olores y sabores a moho?
El sabor y el olor desagradables se deben principalmente a dos metabolitos producidos por una serie de cianobacterias y bacterias actinomicetas: el 2-metilisoborneol (MIB) y la geosmina. Estos compuestos son indicadores importantes de la calidad del agua potable y pueden ser motivo de quejas por parte de los clientes. Son evidentes en niveles muy bajos (a partir de 500 células por ml), por lo que se recomienda tratar el agua lo antes posible. El sabor y los olores desagradables se convierten en un problema durante los meses más cálidos, cuando las temperaturas más altas favorecen el crecimiento de la biomasa de cianobacterias y la proliferación de fitoplancton.
A pesar de su sabor y olor a tierra y humedad, el agua puede no ser insegura para el consumo. Contrariamente a la creencia popular, la ausencia de estos compuestos no garantiza que el agua sea segura para el consumo. Existen directrices para aportar claridad. Las Directrices australianas sobre el agua potable, por ejemplo, distinguen dos tipos de valores de referencia: los valores de referencia relacionados con la salud y los valores de referencia estéticos.
Directrices sobre el agua potable
Las directrices sobre la calidad del agua potable aconsejan niveles tolerables para los componentes que pueden suponer una amenaza para la salud pública; por lo tanto, son esenciales para las autoridades responsables del suministro de agua. Los respectivos estados, regiones o países elaboran valores de referencia basados en las Directrices para la calidad del agua potable de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Estas directrices reflejan un consenso científico sobre los riesgos para la salud que presentan las sustancias químicas y los microbios presentes en el suministro de agua potable.
Las directrices son fundamentales para desarrollar estrategias adecuadas de gestión de riesgos. A continuación se presentan algunos ejemplos de valores orientativos para la concentración total de microcistinas en el agua potable que deben cumplirse en cada país:
- Australia: 1,3 μg L-1;
- Sudamérica: 1,0 μg L-1;
- Canadá: 1,5 μg L-1;
- OMS: 1,0 μg L-1;
- EE. UU.: Las cianotoxinas se aceptan actualmente como contaminantes no regulados y pueden requerir regulación en virtud de la Ley de Agua Potable Segura.
¿Qué deben supervisar los gestores del agua?
En primer lugar, es fundamental conocer qué especies de algas están presentes en la masa de agua, así como el nivel de toxinas disueltas, el recuento de células de cianobacterias y los compuestos que producen sabor y olor. Estos últimos no pueden vincularse directamente con la toxicidad de las cianobacterias, sino que solo pueden utilizarse para la evaluación y no como base para un sistema de alerta. La evaluación facilita una mejor comprensión del problema de las cianobacterias y de la dinámica del ecosistema implicado. En función de los resultados iniciales, la gestión puede aplicar el Marco de Niveles de Alerta, las directrices sobre el agua potable, las medidas de control o el tratamiento del agua.
El examen microscópico y el recuento se utilizan habitualmente para determinar las especies de algas y estimar la abundancia celular de las cianobacterias coloniales y filamentosas. Los resultados se especifican con frecuencia en células por ml y pueden utilizarse posteriormente en el Marco de Niveles de Alerta para evaluar el embalse en términos de biomasa de cianobacterias y floraciones de cianobacterias.
A partir de esta información, es posible implementar técnicas analíticas adecuadas para determinar los niveles de toxinas. Otro método para detectar cianotoxinas son los programas de monitoreo en tiempo real que recopilan parámetros de calidad del agua, como la ficocianina. De esta manera, los gestores del agua pueden recibir alertas tempranas sobre la presencia de cianotoxinas.
Tratamiento de las floraciones de cianobacterias
Las cianotoxinas plantean importantes retos para la gestión medioambiental de las masas de agua. Para garantizar el buen funcionamiento de los ecosistemas acuáticos y la seguridad de las actividades recreativas es necesario gestionar eficazmente las cianotoxinas.
Existen varios métodos para tratar las cianotoxinas, entre ellos la eliminación física, los procedimientos químicos, la inactivación biológica y el control ultrasónico.
Tratamiento químico
El tratamiento químico es el método más común, pero también el más perjudicial para el medio ambiente. Consiste en utilizar sulfato de cobre y peróxido de hidrógeno, que provocan la muerte súbita o la lisis de las células cianobacterianas. Se liberan cantidades masivas de cianotoxinas de nuevo al agua. La intervención química no resuelve el problema fundamental de las cyanoHAB, que reaparecen tras el tratamiento.
Reducción de nutrientes
Reducir la carga de nutrientes que entra en nuestros sistemas de agua podría ayudar a limitar el crecimiento de las cyanoHAB. Sin embargo, esto requiere cambios radicales en las actividades urbanas, agrícolas e industriales, que son las principales productoras de contaminación por nutrientes. Las fuentes de contaminación por nutrientes incluyen la agricultura, la acuicultura, la ganadería, las aguas residuales, las aguas pluviales, los combustibles fósiles y los hogares. Esta gran variedad de fuentes hace que la contaminación por nutrientes sea tremendamente difícil de controlar con la rapidez y eficacia necesarias.
Control ultrasónico
Para evitar el uso de productos químicos nocivos y lograr un tratamiento rápido y eficaz, LG Sonic ha desarrollado una tecnología de ultrasonidos para controlar la proliferación de algas y cianobacterias nocivas. Este sistema ultrasónico crea una barrera acústica en las capas superiores del agua para controlar el crecimiento de cianobacterias y cianobacterias planctónicas. En estas condiciones, las cianobacterias no pueden alcanzar la superficie del agua, por lo que no pueden seguir creciendo. Para mantener el equilibrio ecológico en los ecosistemas acuáticos, la tecnología no elimina las cianobacterias, sino que reduce su biomasa hasta en un 90 %. De esta manera, el ecosistema acuático se restaura de forma segura, manteniendo niveles saludables de cianobacterias y apoyando la biodiversidad y la dinámica del ecosistema.
Recomendaciones
La mitigación eficaz de las cyanoHAB debe basarse en un conocimiento profundo de los principios de la dinámica de los ecosistemas acuáticos. Debe basarse en una vigilancia fiable, alertas, métodos de tratamiento respetuosos con el medio ambiente y planes de acción adecuados. Una mitigación inadecuada de las cyanoHAB provoca graves daños a los ecosistemas acuáticos. Esto puede causar importantes pérdidas socioeconómicas que pueden ser incluso peores que los efectos de las floraciones de cianobacterias tóxicas.