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Las implicaciones de las aguas verdes

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Sobre la Entidad

Instituto IMDEA Agua
IMDEA Agua es una organización sin ánimo de lucro, constituida como Fundación del sector público, que tiene como fin la realización de investigaciones relevantes en todos los aspectos relacionados con el agua.
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  • implicaciones aguas verdes

El cambio climático es un fenómeno arraigado en la sociedad del siglo XXI. Cuando pensamos en cómo nos afecta, todos imaginamos las altas temperaturas derritiendo los casquetes polares y provocando la desaparición del oso polar. Sin embargo, solemos obviar que los efectos del cambio climático, y en definitiva, de la acción humana, van más allá del desastre a miles de kilómetros de distancia. Una consecuencia evidente y cercana es la pérdida de calidad de agua de los embalses, lagos y ríos donde nos bañamos, pescamos o incluso de los que nos abastecemos. Los cada vez más frecuentes afloramientos de algas y cianobacterias son una prueba inequívoca de este efecto en los ecosistemas acuáticos. Es por ello que organismos e instituciones alrededor del mundo están en alerta para abordar este problema (Chorus, 2012; World Health Organization (WHO), 2011).

Las cianobacterias, también conocidas como algas verde-azuladas, son bacterias que aparecieron en la Tierra hace unos 2.700 millones de años (Fig. 1) (Brasier et al., 2002). Desde entonces, su papel en la evolución de la vida ha sido esencial gracias a su capacidad de realizar la fotosíntesis. Este proceso, en el cual el dióxido de carbono y el agua se convierten en compuestos orgánicos y oxígeno mediante la captación de luz, ha ayudado a la creación de la atmósfera aerobia que ahora respiramos. Millones de años de evolución les han permitido desarrollar múltiples estrategias de supervivencia y a colonizar una alta variedad de ecosistemas, tanto terrestres como acuáticos (Meriluoto et al., 2016). Son habitantes comunes de agua dulce, salobre y salada, y su proliferación puede ocurrir incluso en aguas prístinas, sin impacto antropogénico.


Fig. 1. (a y b) Afloramiento de cianobacterias tóxicas en el embalse de San Juan, Madrid. (c) Captura de microscopio óptico de una colonia del genero Microcystis, cianobacterias productoras de toxina microcistina. 

La proliferación masiva de algas y cianobacterias en nuestras aguas se ve beneficiada por varios factores. En primer lugar, el desarrollo urbano, de la industria y la agricultura generan aguas eutróficas e hipertróficas debido al aporte desmesurado de nutrientes. Además, cambios en los patrones del ciclo hidrológico generan eventos de intensa precipitación seguidos de periodos de sequía, lo que también provoca la liberación masiva de los nutrientes acumulados en el suelo. Esto, junto con las barreras artificiales (por ejemplo, presas), construidas para incrementar el tiempo de residencia del agua, genera altas concentraciones de nutrientes que, al ser consumidos, favorecen el crecimiento de estos y otros microorganismos (Paerl and Huisman, 2008). Por otro lado, el incremento de la temperatura también causa un efecto directo en los organismos fotosintéticos. El calentamiento del agua superficial causa largos e intensos periodos de estratificación. Este fenómeno es provocado por un cambio en las densidades del agua, de manera que las aguas más calientes y menos densas se sitúan en capas más superficiales, mientras que las más frías y densas permanecen sin mezclarse en profundidad. Las cianobacterias y el fitoplancton en general consiguen colocarse en las capas más superficiales donde encuentran luz, calor y nutrientes (Carey et al., 2012). Entonces se genera el caldo de cultivo idóneo para estos organismos, provocando un crecimiento masivo inevitable (Fig. 1).

Los afloramientos o blooms masivos de cianobacterias son eventos de rápida aparición y que están dominados por una o pocas especies (Fig. 1) (Chorus and Bartram, 1999). La mucosidad verde que se genera, además del impacto visual, provoca numerosos efectos nocivos en los ecosistemas que empobrecen la calidad de las aguas. La proliferación masiva de estos organismos en la superficie del agua aumenta la turbidez, impidiendo el paso de la luz a las capas más profundas y el crecimiento de los organismos fotosintéticos del bentos. Este desajuste en la cadena trófica se ve exacerbado cuando el afloramiento cesa y muere. Aunque las cianobacterias generan oxigeno durante su crecimiento, su rápida descomposición desencadena un excesivo consumo del oxígeno disuelto, generando situaciones de hipoxia. Esto provoca la muerte de animales acuáticos y otros organismos por asfixia (Paerl and Paul, 2012). No obstante, esta pérdida de biodiversidad no es el único riesgo de los afloramientos de cianobacterias. Algunas especies tienen capacidad de generar compuestos tóxicos que pueden provocar irritaciones, vómitos, enfermedades, fallos orgánicos e incluso la muerte de animales, entre los que se incluye el ser humano. Hasta la fecha, cientos de casos de intoxicación de animales han sido constatados alrededor del mundo, entre los que destaca la muerte de unos 50 pacientes de diálisis en Brasil en 1996, tras la contaminación del agua utilizada para dializar con una toxina denominada microcistina (Roegner et al., 2013). 


Fig. 2. Mapa mundial de presencia cianobacterias productoras de toxinas microcistinas. Adaptado de Harke et al.,(2016) y Meriluoto et al., (2016).

 Investigaciones al respecto han demostrado la presencia de cianobacterias productoras de toxinas microcistinas en más de 100 países alrededor del mundo. Como consecuencia, estas toxinas se han encontrado en 79 países, entre los que se incluye España (Fig. 2) (Harke et al., 2016; Lezcano et al., 2018). No obstante, debido a que en muchos países en desarrollo las informaciones son escasas o inexistentes, se espera que este número sea incluso mayor. El impacto socio-económico de las floraciones de cianobacterias nocivas en estos países tampoco es despreciable. En países de Norte américa, Europa y Australia se han calculado costes económicos en términos de salud pública, pesca, turismo, aguas recreativas, monitorización y gestión con un valor estimado de miles a miles de millones de dólares (Hamilton et al., 2013; Hudnell, 2008; Sanseverino and Conduto, 2016). Esta preocupación global también se ve reflejada en el incremento del número de publicaciones científicas relacionadas (Merel et al., 2013), las cuales han contribuido enormemente al establecimiento de umbrales de salubridad, así como a proponer pautas y recomendaciones ya aplicadas en muchos de los países afectados.

En el Instituto IMDEA Agua también intentamos contribuir a la generación de conocimiento que ayude a amortiguar los efectos dañinos de la aparición de cianobacterias en aguas continentales. En el grupo de Cianobacterias y Cianotoxinas trabajamos para generar sistemas de monitorización en tiempo real de los afloramientos de cianobacterias en los embalses nacionales (proyecto CIANOALERT, con referencia RTC-2016-5087-2 - MINECO). Además, debido a que muchos de estos embalses abastecen a plantas potabilizadoras de agua, también desarrollamos métodos alternativos de tratamiento de agua potable, en los que eliminamos las toxinas producidas por las cianobacterias mediante procesos biológicos de bajo coste y respetuosos con el medio ambiente (proyecto INREMEM, con referencia CTM2015-65348-C2-1-R - MINECO/FEDER, UE)(Morón-López et al., 2019, 2017). A pesar de todo, la herramienta más potente contra las floraciones nocivas de cianobacterias y el cambio climático es la concienciación y el uso responsable de los recursos. No debemos olvidar que, aunque organismos e instituciones intentan protegernos, sus consecuencias ya están cerca.

Referencias:

  1. Brasier, M.D., Green, O.R., Jephcoat, A.P., Kleppe, A.K., Kranendonk, M.J. Van, Lindsay, J.F., Steele, A., Grassineau, N. V, 2002. Questioning the evidence for Earth ’ s oldest fossils. Nature 416, 76–81.
  2. Carey, C.C., Ibelings, B.W., Hoffmann, E.P., Hamilton, D.P., Brookes, J.D., 2012. Eco-physiological adaptations that favour freshwater cyanobacteria in a changing climate. Water Res. 46, 1394–1407. doi:10.1016/j.watres.2011.12.016
  3. Chorus, I., 2012. Current approaches to Cyanotoxin risk assess- ment, risk management and regulations in different countries.
  4. Chorus, I., Bartram, J., 1999. Toxic Cyanobacteria in Water : A guide to their public health consequences , monitoring and management.
  5. Hamilton, D.P., Wood, S.A., Dietrich, D.R., Puddick, J., 2013. Costs of harmful blooms of freshwater cyanobacteria. Cyanobacteria An Econ. Perspect. 245–256. doi:10.1002/9781118402238.ch15
  6. Harke, M.J., Steffen, M.M., Gobler, C.J., Otten, T.G., Wilhelm, S.W., Wood, S. a., Paerl, H.W., 2016. A review of the global ecology, genomics, and biogeography of the toxic cyanobacterium, Microcystis spp. Harmful Algae 54, 4–20. doi:10.1016/j.hal.2015.12.007
  7. Hudnell, H., 2008. Cyanobacterial Harmful Algal Blooms: State of the Science and Research Needs.
  8. Lezcano, M.Á., Quesada, A., El-Shehawy, R., 2018. Seasonal dynamics of microcystin-degrading bacteria and toxic cyanobacterial blooms: Interaction and influence of abiotic factors. Harmful Algae 71, 19–28. doi:10.1016/j.hal.2017.11.002
  9. Merel, S., Walker, D., Chicana, R., Snyder, S., Baurès, E., Thomas, O., 2013. State of knowledge and concerns on cyanobacterial blooms and cyanotoxins. Environ. Int. 59, 303–327. doi:10.1016/j.envint.2013.06.013
  10. Meriluoto, J., Spoof, L., Codd, G.A. (Geoffrey A.., European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research (Organization), 2016. Handbook of Cyanobacterial Monitoring and Cyanotoxin Analysis. doi:10.1002/9781119068761
  11. Morón-López, J., Nieto-Reyes, L., El-Shehawy, R., 2017. Assessment of the influence of key abiotic factors on the alternative microcystin degradation pathway(s) ( mlr − ): A detailed comparison with the mlr route ( mlr + ). Sci. Total Environ. 599–600, 1945–1953. doi:10.1016/j.scitotenv.2017.04.042
  12. Morón-López, J., Nieto-Reyes, L., Senán-Salinas, J., Molina, S., El-Shehawy, R., 2019. Recycled desalination membranes as a support material for biofilm development: A new approach for microcystin removal during water treatment. Sci. Total Environ. 647, 785–793. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.07.435
  13. Paerl, H.W., Huisman, J., 2008. Blooms like it hot. Science 320, 57–58. doi:10.1126/science.1155398
  14. Paerl, H.W., Paul, V.J., 2012. Climate change: Links to global expansion of harmful cyanobacteria. Water Res. 46, 1349–1363. doi:10.1016/j.watres.2011.08.002
  15. Roegner, A.F., Brena, B., González-sapienza, G., Puschner, B., 2013. Microcystins in potable surface waters : toxic effects and removal strategies. doi:10.1002/jat.2920
  16. Sanseverino, I., Conduto, D., 2016. Algal bloom and its economic impact. doi:10.2788/660478
  17. World Health Organization (WHO), 2011. MANAGEMENT OF CYANOBACTERIA IN DRINKING-WATER SUPPLIES : Information for regulators and water suppliers. Geneva, Switz. 1–12.

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