Floraciones de Algas

Tomado de órbita en octubre de 2011, la peor floración de algas que el lago Erie ha experimentado en décadas. Las lluvias torrenciales de primavera lavaron fertilizante en el lago, promoviendo el crecimiento de la cianobacteria producida por microcistin.

Una floración de algas o floración de algas es un rápido aumento o acumulación de la población de algas en sistemas de agua dulce o marina. A menudo se reconoce por la decoloración en el agua debido a los pigmentos de las algas. El término alga abarca muchos tipos de organismos fotosintéticos acuáticos, tanto organismos macroscópicos multicelulares como las algas marinas como organismos microscópicos unicelulares como las cianobacterias. La floración de algas comúnmente se refiere al rápido crecimiento de algas unicelulares microscópicas, no de algas macroscópicas. Un ejemplo de una floración macroscópica de algas es un bosque de algas marinas.

La proliferación de algas es el resultado de un nutriente, como el nitrógeno o el fósforo de varias fuentes (por ejemplo, la escorrentía de fertilizantes u otras formas de contaminación por nutrientes), que ingresa al sistema acuático y provoca un crecimiento excesivo de algas. Una floración de algas afecta a todo el ecosistema.

Las consecuencias van desde la alimentación benigna de los niveles tróficos más altos hasta efectos más dañinos, como bloquear la luz solar para que no llegue a otros organismos, provocar el agotamiento de los niveles de oxígeno en el agua y, según el organismo, secretar toxinas en el agua. Las floraciones que pueden dañar a los animales o la ecología, especialmente aquellas floraciones en las que las algas secretan toxinas, generalmente se denominan "floraciones de algas nocivas" (HAB), y puede provocar la muerte de peces, ciudades que cortan el agua a los residentes o estados que tienen que cerrar las pesquerías. El proceso de suministro excesivo de nutrientes que conduce al crecimiento de algas y al agotamiento del oxígeno se denomina eutrofización.

Las floraciones de algas y bacterias han contribuido de forma persistente a las extinciones masivas impulsadas por el calentamiento global en el pasado geológico, sobre todo durante la extinción del final del Pérmico impulsada por el vulcanismo de las trampas siberianas y la recuperación biótica posterior a la extinción masiva.

Caracterización de la floración

El término floración de algas se define de manera inconsistente según el campo científico y puede variar desde una "minifloración" de algas inofensivas a un gran evento de floración dañina. Dado que algas es un término amplio que incluye organismos de tamaños, tasas de crecimiento y requisitos de nutrientes muy variados, no existe un nivel de umbral reconocido oficialmente en cuanto a lo que se define como una floración. Debido a que no existe un consenso científico, las floraciones se pueden caracterizar y cuantificar de varias maneras: mediciones de la nueva biomasa de algas, la concentración de pigmento fotosintético, la cuantificación del efecto negativo de la floración o la concentración relativa de las algas en comparación con el resto. de la comunidad microbiana. Por ejemplo, las definiciones de floraciones han incluido cuando la concentración de clorofila supera los 100 ug/L, cuando la concentración de clorofila supera los 5 ug/L, cuando la especie que se considera que está floreciendo supera las concentraciones de 1000 células/mL, y cuando las especies de algas la concentración simplemente se desvía de su crecimiento normal.

Las floraciones algas pueden presentar problemas para los ecosistemas y la sociedad humana. Ejemplo de un pequeño pueblo de montaña cerca de Chengdu, China, en 2005

Las floraciones son el resultado de un nutriente que necesitan las algas particulares que se introducen en el sistema acuático local. Este nutriente que limita el crecimiento suele ser nitrógeno o fósforo, pero también puede ser hierro, vitaminas o aminoácidos. Hay varios mecanismos para la adición de estos nutrientes en el agua. En mar abierto y a lo largo de las costas, el afloramiento de los vientos y las características topográficas del fondo del océano pueden atraer nutrientes a la zona fótica o iluminada por el sol del océano. A lo largo de las regiones costeras y en los sistemas de agua dulce, la escorrentía agrícola, urbana y de aguas residuales puede causar la proliferación de algas.

La proliferación de algas, especialmente los grandes eventos de proliferación de algas, puede reducir la transparencia del agua y puede decolorarla. Los pigmentos fotosintéticos de las células de las algas, como la clorofila y los pigmentos fotoprotectores, determinan el color de la floración de las algas. Según el organismo, sus pigmentos y la profundidad de la columna de agua, las floraciones de algas pueden ser verdes, rojas, marrones, doradas y moradas. Las floraciones de color verde brillante en los sistemas de agua dulce son con frecuencia el resultado de cianobacterias (conocidas coloquialmente como "algas verdeazuladas") como Microcystis. Las floraciones también pueden consistir en especies de macroalgas (no fitoplanctónicas). Estas floraciones son reconocibles por grandes hojas de algas que pueden llegar a la costa.

Una vez que el nutriente está presente en el agua, las algas comienzan a crecer a un ritmo mucho más rápido de lo normal. En una minifloración, este rápido crecimiento beneficia a todo el ecosistema proporcionando alimentos y nutrientes para otros organismos.

De particular interés son las floraciones de algas nocivas (HAB, por sus siglas en inglés), que son eventos de floración de algas que involucran fitoplancton tóxico o dañino. Muchas especies pueden causar la proliferación de algas nocivas. Por ejemplo, Gymnodinium nagasakiense puede causar mareas rojas dañinas, los dinoflagelados Gonyaulax polygramma pueden causar agotamiento de oxígeno y provocar la muerte de grandes peces, las cianobacterias Microcystis aeruginosa pueden producen toxinas venenosas, y la diatomea Chaetoceros convolutus puede dañar las branquias de los peces.

Florecimiento de algas de agua dulce

Cianobacteria actividad convierte el lago Coatepeque Caldera en un color turquesa

Las floraciones de algas de agua dulce son el resultado de un exceso de nutrientes, particularmente algunos fosfatos. El exceso de nutrientes puede tener su origen en los fertilizantes que se aplican a la tierra con fines agrícolas o recreativos y también puede tener su origen en los productos de limpieza del hogar que contienen fósforo.

Se requiere la reducción de los aportes de fósforo para mitigar las floraciones que contienen cianobacterias. En los lagos que se estratifican en el verano, la rotación otoñal puede liberar cantidades sustanciales de fósforo biodisponible que podría desencadenar la proliferación de algas tan pronto como haya suficiente luz fotosintética disponible. El exceso de nutrientes puede ingresar a las cuencas hidrográficas a través de la escorrentía del agua. También se sospecha que el exceso de carbono y nitrógeno son las causas. La presencia de carbonato de sodio residual actúa como catalizador para que las algas florezcan proporcionando dióxido de carbono disuelto para mejorar la fotosíntesis en presencia de nutrientes.

Cuando se introducen fosfatos en los sistemas de agua, las concentraciones más altas provocan un mayor crecimiento de algas y plantas. Las algas tienden a crecer muy rápidamente con una alta disponibilidad de nutrientes, pero cada alga tiene una vida corta y el resultado es una alta concentración de materia orgánica muerta que comienza a descomponerse. Los descomponedores naturales presentes en el agua comienzan a descomponer las algas muertas, consumiendo el oxígeno disuelto presente en el agua durante el proceso. Esto puede resultar en una fuerte disminución del oxígeno disuelto disponible para otras formas de vida acuática. Sin suficiente oxígeno disuelto en el agua, los animales y las plantas pueden morir en gran número. Esto también puede ser conocido como una zona muerta.

Se pueden observar floraciones en acuarios de agua dulce cuando los peces están sobrealimentados y las plantas no absorben el exceso de nutrientes. Estos son generalmente dañinos para los peces, y la situación se puede corregir cambiando el agua del tanque y luego reduciendo la cantidad de comida que se les da.

Florecimiento de algas marinas

Hipótesis de variabilidad de plancton
Figura adaptada de Behrenfeld & Boss 2014.
Cortesía de NAAMES, Langley Research Center, NASA

Tormentas turbulentas agitan el océano en verano, agregando nutrientes a las aguas iluminadas por el sol cerca de la superficie. Esto provoca un frenesí de alimentación cada primavera que da lugar a floraciones masivas de fitoplancton. Las moléculas diminutas que se encuentran dentro de estas plantas microscópicas recolectan energía vital de la luz solar a través de la fotosíntesis. Los pigmentos naturales, llamados clorofila, permiten que el fitoplancton prospere en los océanos de la Tierra y permiten a los científicos monitorear las floraciones desde el espacio. Los satélites revelan la ubicación y la abundancia de fitoplancton al detectar la cantidad de clorofila presente en las aguas costeras y abiertas: cuanto mayor es la concentración, mayor es la floración. Las observaciones muestran que las floraciones suelen durar hasta finales de la primavera o principios del verano, cuando las reservas de nutrientes están disminuyendo y el zooplancton depredador comienza a pastar. La visualización de la izquierda inmediatamente debajo utiliza datos de NASA SeaWiFS para mapear las poblaciones de flores.

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  Ríos, como el Amazonas, depositan nutrientes de tierra en las aguas oceánicas tropicales de América del Sur, lo que lleva a floraciones gruesas a lo largo de la costa

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  Florece en una oscura ciruela de agua rica en nutrientes que se derrama desde la boca del río Amazonas, como lo ve el satélite Aqua de la NASA.

El estudio NAAMES realizado entre 2015 y 2019 investigó aspectos de la dinámica del fitoplancton en los ecosistemas oceánicos y cómo dicha dinámica influye en los aerosoles atmosféricos, las nubes y el clima.

En Francia, se pide a los ciudadanos que informen sobre las aguas coloreadas a través del proyecto PHENOMER. Esto ayuda a comprender la ocurrencia de floraciones marinas.

Los incendios forestales pueden provocar la proliferación de fitoplancton a través de la deposición oceánica de aerosoles de incendios forestales.

Florecimiento de algas nocivas

Una alga florece frente a la costa sur de Devon y Cornwall en Inglaterra, en 1999

Imagen satélite de fitoplancton girando alrededor de la isla sueca de Gotland en el Mar Báltico, en 2005

Una proliferación de algas nocivas (FAN) es una proliferación de algas que causa impactos negativos en otros organismos a través de la producción de toxinas naturales, daños mecánicos a otros organismos o por otros medios. La diversidad de estas HAB las hace aún más difíciles de manejar y presentan muchos problemas, especialmente en las áreas costeras amenazadas. Las HAB a menudo se asocian con eventos de mortalidad marina a gran escala y se han asociado con varios tipos de envenenamiento por mariscos. Debido a sus impactos económicos y de salud negativos, las HAB a menudo se controlan cuidadosamente.

Se ha demostrado que las HAB son dañinas para los humanos. Los seres humanos pueden estar expuestos a algas tóxicas al consumir directamente mariscos que contienen toxinas, nadar u otras actividades en el agua y respirar pequeñas gotas en el aire que contienen toxinas.

Si el evento HAB da como resultado una concentración lo suficientemente alta de algas, el agua puede decolorarse o volverse turbia, variando en color de púrpura a casi rosa, siendo normalmente roja o verde. No todas las floraciones de algas son lo suficientemente densas como para causar la decoloración del agua.