EUTROFIZACIÓN

Eutrofización: Incremento en la condición trófica o de nutrientes de un cuerpo de agua

• Natural

• Antrópica

Incremento de nutrientes Incremento Biomasa algal

Floraciones algales

Ingreso de nutrientes:

Fósforo: fertilizantes, detergentes, erosión

Nitrógeno: fertilizantes, contaminación (urbana, industrial)

EUTRÓFICO OLIGOTRÓFICO

BAJA PRODUCTIVIDAD

BAJA FOTOSÍNTESISALGAL Y MACROFÍTICA

POCOS MICRONUTRIENTESINORGÁNICOS

BAJA CONC. DEBACTERIAS

POCOS COMPUESTOSORGÁNICOSDISUELTOS

POCA M.OALTA CONC. DE O2 EN EL HIPOLIMNION

BAJA LIBERACIONDE NUTRIENTESEN LOS SEDIMENTOS

POCO NPOCO PPOCOS MICRONUTRIENTES

OLIGOTRÓFICO

ALTA PRODUCTIVIDAD

ALTA FOTOSÍNTESISALGAL Y MACROFÍTICA

MUCHOSMICRONUTRIENTESINORGÁNICOS

ALTA CONC. DEBACTERIAS

MUCHOS COMPUESTOSORGÁNICOSDISUELTOS

MUCHA M.OHIPOLIMNIONANAERÓBICO

ALTA LIBERACIONDE NUTRIENTESEN LOS SEDIMENTOS

MUCHO NMUCHO PMUCHOS MICRONUTRIENTES

EUTRÓFICO

MUCHOSCOMPLEJOSINORGÁNICOS

MUCHO CDISPONIBLE

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

oligotrófico > 6 > 3

mesotrófico 6 - 3 3 – 1.5

eutrófico 3 – 1.5 1.5 – 0.7

hipertrófico < 1.5 < 0.7

Transparencia (m)

Según OECD

CLOROFILA

µg/L

P TOTAL

µg/L

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)

Ortógrado: En lagos oligotróficos con estratificatión en verano el O2 del epilimnion decrece al aumentar la temperatura

Clinógrado: en lagoseutróficos hay mayor producción en el epilimnion y abajo mayor consumo de O2

PERFILES DE PRODUCCIÓN PRIMARIA

OLIGOTRÓFICO

HIPEREUTRÓFICO

EUTRÓFICO

> producción a cierta prof. por fotoinhibición

Producción en mg C/m3/d

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

AUTOTROFIA

ALOTROFIADISTROFIA

OLIGOTROFIA

EUTROFIA

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

peligros potenciales para la salud

problemas estéticos y en el uso recreativo

afectar sabor/olor del agua para bebida.

Las cianotoxinas se producenproducen dentro de células en crecimiento activo; su liberación al agua, para formar toxina disuelta, se da principalmente durante la senescencia celular, muerte y lisissenescencia celular, muerte y lisis más que en la excreción.

Las microcistinas bioacumulanbioacumulan en vertebrados acuáticos e invertebrados: peces, mejillones y zooplancton. No comer vísceras.

Temperatura

Luz

Nutrientes

Floración de cianobacterias

Crecimiento de algas y cianobacterias

1 ó pocas spp.

conducentes

aumento de cianotoxinas

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 especiespeligrosas)

Apariencia del agua

Principales efectos de las cianotoxinas

Dermotóxicos

Hepatotóxicos

Neurotóxicos

Grupo de Toxinas Órgano blanco en mamíferos Género de Cyanobacteria

Péptidos cíclicosMicrocistinasMicrocistinas  NodularinaNodularina

AlcaloidesAnatoxina-a  AplysiatoxinasAplysiatoxinas    CylindrospermopsinaCylindrospermopsina  Lyngbyatoxina-aLyngbyatoxina-a  SaxitoxinaSaxitoxina  

Lipopolisacáridos

 Hígado  Hígado 

Nervios Piel  Hígado Piel, tracto gastrointestinal

Axones nerviosos Irritantes potenciales, afectan cualquier tejido expuesto

 Microcystis, Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Nostoc, Hapalosiphon, Anabaenopsis Nodularia 

Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), AphanizomenonLyngbya, Schizothrix, Planktothrix (Oscillatoria) Cylindrospermopsis, Aphanizomenon, UmezakiaLyngbya 

Anabaena, Aphanizomenon, Lyngbya, Cylindrospermopsis  todas

 

Clasificación de cianotoxinas

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.

Turbulencia (componente vertical de la velocidad)

Velocidad de hundimiento y flotación

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 (>25 ْC) 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.

Chorus & Bartram, 1999

Formación de cúmulos

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

[P]

Clorofila

Entrada de N y P

fitoplancton

V: volumen del lago

Q: caudal de salida

Tiempo de Residencia (τ): V/Q

Q de salida

Si disminuye τ, no le da tiempo alfitoplancton a capturar losnutrientes y multiplicarse activamente

> Z media

1 gm2/año 1 gm2/año

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

< Z media

L

Z media/τ

Lagos eutróficos

Lagos oligotróficos

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

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 formenbarros estables

• Crecimiento de plantas acuáticas

• Biomanipulación

• Dismimución del tiempo de residencia