This is an authorized translation of an Eos article. Esta es una traducción al español autorizada de un artículo de Eos.
Año con año, con la llegada del calor estival, entusiastas vacacionistas y viajeros de fin de semana ansían poder refrescarse en los lagos y playas cercanos. Sin embargo, cada vez se ha vuelto más frecuente el tener que cancelar estos planes, o al menos evitar entrar al agua, tras recibir reportes desde varios sitios en los Estados Unidos y otros lugares, advirtiéndoles sobre visitantes veraniegos no deseados: los florecimientos de algas.
De entre los numerosos ejemplos recientes, el 13 de junio, el Departamento de Recursos Naturales de Missouri (MoDNR, por sus siglas en inglés) notificó a la ciudad de Sedalia sobre un florecimiento de algas potencialmente peligroso en las inmediaciones del Lago Springfork. Las autoridades ya habían suspendido previamente el uso del agua del lago para consumo humano y, en respuesta al comunicado del MoDNR, cerraron temporalmente el lago para usos recreativos. Ese mismo día, el Departamento de Salud Pública de Florida, en el Condado de Orange, pidió a los residentes del área de Orlando no beber agua, nadar, vadear o usar embarcaciones en aguas con florecimientos de algas visibles en dos de los lagos de la ciudad. Poco antes de que ocurrieran estos casos, se emitieron advertencias similares para Red Bud Isle, cerca de Austin, Texas, y para el Lago Hiawatha y el Lago Harriet, en Minnesota. Y a mediados de Julio, se advirtió a los residentes sobre posibles florecimientos de algas en el Lago Micmac, cerca de Halifax, N. S.
Se ha vuelto cada vez más importante establecer sistemas de alerta temprana de FANs y estrategias de respuesta para ayudar a proteger a las comunidades hoy en día y para las próximas generaciones.
No todas las algas son peligrosas, después de todo, como grupo, las algas son habitantes prácticamente omnipresentes en ambientes marinos y de agua dulce. Sin embargo, algunas especies generan compuestos que son tóxicos para los humanos y la vida silvestre, y en concentraciones altas, incluso las especies que son normalmente inofensivas pueden resultar nocivas.
En décadas recientes, los florecimientos de algas nocivas (FANs) parecen haber incrementado alrededor del mundo. En Corea del Sur, por ejemplo, los FANs duraban menos de una semana en la década de 1980 pero, desde 1995, han llegado a durar hasta más de un mes [Park et al., 2013]. Los FANs también se están volviendo más frecuentes y ocupan extensiones cada vez mayores, como en las aguas costeras al norte del Golfo de Beibu (China), donde los FANs han pasado de cubrir decenas de kilómetros cuadrados a finales del siglo 20, a cubrir cientos de kilómetros cuadrados en fechas recientes [Xu et al., 2019]. En el sur de Texas, donde vivo y realizo investigaciones ambientales, los FANs también se están presentando con más frecuencia a lo largo de la costa de Texas.
Con su creciente frecuencia, duración, tamaño e impacto en los últimos 30 a 40 años, el no tratar de controlarlas ya no es una opción; en cambio, se ha vuelto cada vez más importante establecer sistemas de alerta temprana de FANs y estrategias de respuesta para ayudar a proteger a las comunidades hoy en día y para las próximas generaciones.
El ABC de los FANs
Los FANs se presentan en distintas variedades, y colores, y ocurren tanto en ambientes marinos como de agua dulce. Las mareas rojas y marrones, que reciben su nombre por las tonalidades que dan a las aguas costeras, son causadas por ciertas especies de algas—como Karenia brevis y Aureoumbra lagunensis a lo largo de la linea costera del golfo en Florida y Texas. Mientras que los florecimientos de algas verde azules (que en realidad son cianobacterias y no algas) ocurren normalmente en ambientes de agua dulce y agua salada. El rasgo que tienen en común es que ambas son tóxicas para la vida acuática y para las personas.
El impacto más común en la salud proviene de los síntomas digestivos, a veces graves, y de las enfermedades causadas por toxinas transportadas por el aire y el agua que ocurren durante algunos episodios de HAB. Los FANs tienen varios efectos negativos sobre los ecosistemas acuáticos. La descomposición de grandes cantidades de algas por actividad microbiana puede causar hipoxia (niveles bajos de oxígeno) o anoxia (niveles de oxígeno agotados) en las aguas circundantes. Y una proliferación excesiva de algas puede aumentar los niveles de compuestos tóxicos y enturbiar el agua. Como resultado, la fauna de la zona, incluyendo aves marinas, peces, mamíferos marinos y tortugas marinas, pueden sufrir envenenamiento o alterar sus hábitos alimenticios, lo que puede llegar a ser fatal [Mateus et al., 2019].
Los florecimientos de algas nocivas han afectado a comunidades costeras durante siglos. En Alaska, a finales del siglo XVI, se documentó por primera vez un caso de envenenamiento por mariscos asociado a un florecimiento de algas [Anderson et al., 2019]. No es de sorprender que, actualmente, los FAN también constituyan una amenaza importante para la industria marisquera. En Europa, por ejemplo, los cierres constantes de las zonas de producción de mariscos generan un costo anual que excede los $850 millones de dólares [Mateus et al., 2019]. Además de la pesca comercial, la acuicultura (cultivo y producción de peces y plantas acuáticas), las industrias turística, restaurantera y hotelera también han sufrido pérdidas en sus ingresos por casos recurrentes de FAN.
Factores que favorecen el florecimiento de algas nocivas
El crecimiento poblacional, la expansión de las actividades agrícolas y el crecimiento industrial han incrementado la entrada de nutrientes en aguas costeras, propiciando el surgimiento de los FANs.
Hay factores naturales que afectan el desarrollo de los FANs. La circulación de las corrientes superficiales puede propiciar la proliferación de algas al transportar nutrientes (por ejemplo, nitrógeno, fósforo y hierro) y algas a ciertas regiones. Asimismo, al morir el fitoplancton y otras plantas cerca de la superficie y descender por la columna de agua, las bacterias las degradan, liberando nutrientes en aguas más profundas. Las surgencias costeras, cuando aguas profundas y ricas en nutrientes emergen hacia la superficie, también pueden ocasionar la formación de los FANs en zonas costeras, como ha ocurrido en California, Portugal y Angola, de igual manera que pueden hacerlo los ríos que transportan nutrientes del continente al océano.
Las actividades humanas también contribuyen a los FANs. El crecimiento poblacional, la expansión de las actividades agrícolas y el crecimiento industrial han incrementado la entrada de nutrientes en aguas costeras, propiciando el surgimiento de los FANs [Bennett, 2017]. Ciertos efectos del cambio climático, como el calentamiento de los océanos y las olas de calor marinas, también han intensificado el desarrollo de FAN [Gobler, 2020]. Y, por si fuera poco, algunas de estas algas nocivas también pueden generar condiciones más propicias para su crecimiento, secretando químicos para inhibir el crecimiento de otras algas.
En un análisis exhaustivo de más de 5,700 artículos científicos publicados de 1991 a 2020, Sha et al. [2021] rastrearon las tendencias dentro de la investigación sobre los FANs e identificaron dos ejes principales surgidos en la última década, los cuales resumiré a continuación. El primero es comprender los efectos del cambio climático en el desarrollo de los FANs, y el segundo es desarrollar métodos para el manejo de los FANs y la eutrofización (el enriquecimiento de nutrientes en los cuerpos de agua).
Estudios recientes han predicho una variedad de cambios inducidos por el clima importantes para los FANs. El calentamiento de la atmósfera por el efecto invernadero, ocasionado por el incremento de la concentración de dióxido de carbono (CO2), es una de las principales causas del calentamiento de los océanos. El calentamiento de las aguas superficiales no solo intensifica la formación de FAN, sino que también favorece la estratificación de la columna de agua, lo que impide que las capas de agua se mezclen de manera vertical. La estratificación favorece que las algas nocivas flotantes se concentren en las aguas superficiales.
Los niveles elevados de CO2 atmosférico también incrementan los niveles de CO2 en las aguas superficiales, lo que tiende a favorecer más el crecimiento de especies causantes de los FAN, que el de especies de algas no perjudiciales [Gobler, 2020], aunque aún se desconoce la razón de esto. Asimismo, se espera que el cambio climático intensifique la cantidad e intensidad de precipitación en zonas afectadas por tormentas intensas. Este incremento en la precipitación hará crecer los ríos e incrementará el arrastre de nutrientes de la tierra a las aguas costeras, ayudando al desarrollo de los FAN. Sinha et al. [2017] estiman que los Estados Unidos, India, China y el Sudeste de Asia sufrirán un aumento significativo de la precipitación para finales de siglo, lo que resultará en una carga elevada de nitrógeno en las vías fluviales, que acrecentará la eutrofización y la formación de FANs.
¿Qué puede hacerse con respecto a los FANs?
Con los problemas generados por los FANs intensificándose, la necesidad de intervenciones eficaces y estrategias de manejo se vuelve cada vez más urgente. Como comentan Sha et al. [2021], en décadas pasadas, la investigación se ha enfocado en evaluar varios métodos químicos, físicos y biológicos—cada uno con sus pros y sus contras—para manejar la eutrofización en ecosistemas de agua dulce y marinos para frenar la formación de los FANs.
Las sales, como el sulfato de cobre(II) y el hipoclorito de sodio (que, en solución, forma la lejía) se han usado ampliamente para destruir los FAN, pero las iniciativas que utilizan dichos materiales se consideran cada vez menos sustentables por su alto grado de toxicidad para otros organismos acuáticos. El peróxido de hidrógeno, junto con la luz solar, ha mostrado ser prometedor para erradicar ciertas especies de FAN de manera selectiva. Sin embargo, todos estos químicos actúan ocasionando la ruptura celular del alga, lo que libera cantidades significativas de toxinas en las aguas circundantes.
Se han diseñado nuevos químicos alguicidas, como TD49 y DP92, para inhibir selectivamente el crecimiento de algas nocivas y degradarse rápidamente, en vez de permanecer en la columna de agua. Los resultados iniciales de estos químicos son prometedores y, por lo tanto, pueden mejorar significativamente nuestra capacidad para prevenir el desarrollo de los FAN.
Los métodos físicos para controlar la formación de FAN incluyen el incrementar la eficiencia alimentaria, al reducir el consumo de alimento por biomasa de peces producidos, e introduciendo el reciclaje de nutrientes en los sistemas acuícolas para disminuir la descarga de nutrientes y limitar los eventos de FAN. Estos métodos pueden ser particularmente útiles en áreas con mucha actividad acuícola como China, en donde la descarga de nitrógeno y fósforo proveniente de la acuicultura ha incrementado en los últimos 10 a 20 años y ha intensificado la eutrofización [Wang et al., 2020].
El uso de mezclas de arcillas para remover los FAN de las aguas costeras ha tenido resultados exitosos en algunos sitios, incluyendo, por ejemplo, las costas de Corea del Sur [Park et al., 2013]. En este método, se esparce un compuesto de arcilla finamente molida y agua sobre aguas superficiales. Las cargas superficiales repelentes de las partículas de arcilla son neutralizadas en el agua marina, haciendo que las partículas floculen o se unan para formar agregados más grandes y densos. Al hundirse estos agregados y asentarse a lo largo la columna de agua, las células de las algas quedan atrapadas en su interior y son arrastradas de las aguas superficiales al fondo de la bahía o del océano. Otras sustancias, como sedimentos, sales de aluminio y sales de hierro, se han usado de forma similar en ambientes de agua dulces y marinos [Sha et al., 2021].
Se han investigado también los métodos ultrasónicos, que han probado su eficiencia para destruir algas nocivas. Sin embargo, al igual que sucede con algunos tratamientos químicos, su uso provoca la ruptura celular y la liberación de toxinas en el agua. El uso de bombas mecánicas para mezclar el agua de los diferentes niveles de la columna también puede impedir la formación de los FAN en aguas superficiales, aunque este método es costoso y más apropiado para cuerpos de agua pequeños.
También se han implementado métodos biológicos para prevenir el desarrollo de los FAN [Pal et al., 2020]. Estos enfoques incluyen potenciar la actividad de organismos acuáticos, como bacterias, virus, hongos, peces y zooplancton (el cual se alimenta de fitoplancton), que atacan a las algas causantes de los FAN por medio de infecciones, depredación o inhibición alguicida.
Para combatir los florecimientos de algas nocivas, es más efectivo emplear diferentes medidas a la vez para inhibir el desarrollo de los FAN, manteniendo, al mismo tiempo, la entrada de nutrientes a un nivel mínimo.
Los métodos biológicos pueden ser económicamente más viables y por lo general no generan productos secundarios indeseados o potencialmente peligrosos para otros organismos acuáticos. Sin embargo, suelen tener eficacia solo a corto plazo. En un estudio, por ejemplo, se obtuvieron resultados prometedores al reducir el número de peces que se alimentaban de zooplancton en lagos, lo que, a su vez, incrementó el consumo de algas causantes de los FAN por parte del zooplancton. Sin embargo, en aguas con alta concentración de nutrientes, los FAN reaparecen poco después del tratamiento. Del mismo modo, debido a que la mayoría de bacterias y virus suelen asociarse con una sola especie, introducirlos en cuerpos de agua ha tenido un efecto limitado para combatir los FAN a largo plazo. Asimismo, aplicar técnicas de control biológico puede alterar la red alimentaria en un cuerpo de agua y generar más consecuencias de las previstas.
Debido a las limitaciones, tanto en éxito como en seguridad, de los diversos métodos químicos, físicos y biológicos de prevención y control investigados, por lo general, es más efectivo emplear diferentes medidas a la vez para inhibir el desarrollo de los FAN, manteniendo, al mismo tiempo, la entrada de nutrientes a un nivel mínimo [Sha et al., 2021]. También es importante contar con toda la información posible acerca de la formación de los FAN a nivel local y cuáles son las posibles implicaciones de los diferentes métodos, antes de actuar.
Mitigación por medio de la detección temprana
Debido a que muchos factores influyen en su formación, es difícil controlar o eliminar totalmente los FANs, incluso utilizando las mejores opciones de manejo disponibles. Pero el detectarlos y manejarlos pronto puede ayudar a contenerlos y evitar impactos más severos sobre la salud y la economía. Por lo tanto, el monitoreo constante de las aguas costeras y el desarrollo de sistemas de alerta temprana (SATs) para los FANs han ganado popularidad. Varias regiones costeras en los Estado Unidos han implementado sus propios SATs, los cuales están siendo organizados dentro de un sistema nacional por el Sistema Integrado de Observación del Océano de los Estados Unidos. La NOAA y otras agencia federales en los Estados Unidos se han involucrado también en la investigación de los FANs y sus medidas de control. A nivel internacional, GlobalHAB y el proyecto PRIMROSE (Predicting Risk and Impact of Harmful Events on the Aquaculture Sector) están organizando investigaciones acerca de los FANs y desarrollando SATs.
Un SAT ofrece una ventana corta de tiempo para que productores (por ejemplo, pesquerías comerciales) y organismos reguladores tomen medidas preventivas contra de amenazas inminentes y, de este modo, protejan la salud de las personas y los ingresos financieros [Mateus et al., 2019]. Estas medidas preventivas pueden incluir la implementación de métodos químicos, físicos y biológicos para inhibir la formación de los FANs o clausurar el acceso a playas.
La mayoría de los sistemas de alerta temprana son complejos y requieren información de diversas fuentes, incluyendo datos in situ, obtenidos de forma manual o remota, que detallen las condiciones del agua, los sedimentos, plantas y animales del área de interés; información satelital y datos sobre la temperatura de las aguas superficiales, niveles de clorofila, y color del océano; y modelos matemáticos que simulen los procesos físicos y ecológicos en océanos y lagos. Una vez obtenida esta información, debe ser interpretada y procesada en modelos predictivos para generar pronósticos, para ser distribuida a las partes interesadas [Mateus et al., 2019]. Sin embargo, debido a que los cuerpos de agua tienen muchas variaciones, no existe un SAT estandarizado para todos [Anderson et al., 2019].
El SAT utilizado en Portugal, por ejemplo, depende del monitoreo semanal de muestras de agua para detectar algas nocivas y de especímenes de moluscos para detectar la presencia de biotoxinas, así como de datos actualizados obtenidos por un sistema operacional de modelación oceanográfica [Silva et al., 2016]. Mientras que, en Escocia, donde muchos de los florecimientos se generan en mar abierto y son arrastrados a las costas por el viento y las corrientes superficiales, el SAT que se utiliza se basa en una combinación de modelos matemáticos (que proporcionan predicciones del viento, lluvia y temperatura), información satelital acerca del color del océano y conteos de células de algas nocivas obtenidos de muestreos semanales de las aguas costeras [Davidson et al., 2021]. Ambos SATs proporcionan proyecciones semanales, y ambos han reducido el impacto de los FANs en su país.
Las dos “C” que son imprescindibles
Todos los cuerpos de agua son diferentes, cada uno con sus condiciones particulares, clima, ecosistemas y demás. Por eso, la comunicación y colaboración entre científicos, planificadores, reguladores e industrias en las regiones afectadas son cruciales para desarrollar estrategias para el manejo de los FANs en diferentes entornos de manera eficiente.
Una comunicación y colaboración exitosa implica compartir oportunamente datos científicos y de las industrias (es decir, información ambiental y de monitoreo) con los organismos planificadores y reguladores, respuestas activas por parte de planificadores y reguladores para los residentes respecto a las advertencias de los FAN, y la implementación de soluciones razonables para minimizar el impacto de los FAN. En otras palabras, se requiere de un gran esfuerzo para mejorar una comunidad.
Al mismo tiempo, sigue siendo imprescindible investigar los factores que favorecen la formación y el desarrollo de los FANs—mientras más sepamos acerca de ellos, mejor preparados estaremos para predecir y mitigar los daños y los efectos negativos que ocasionan.
Mientras tanto, las personas pueden ayudar a mantenerse fuera de peligro prestando atención a las advertencias y consejos acerca de los FANs. Sin embargo, si en tu próximo paseo por la playa descubres algún olor desagradable proveniente del agua—cortesía de un nada bueno, malo y feo florecimiento de algas—solo sigue tu camino.
Referencias
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Datos de autor
James E. Silliman (james.silliman@tamucc.edu), Texas A&M University–Corpus Christi
This translation written by Paula López (@LopezLopzc) and edited by Anthony Ramírez-Salazar (@Anthnyy) was made possible by a partnership with Planeteando. Esta traducción fue posible gracias a una asociación con Planeteando.