Una proliferación de algas nocivas ( HAB ), o crecimiento excesivo de algas , es una proliferación de algas que causa impactos negativos a otros organismos mediante la producción de toxinas naturales producidas por algas , daños mecánicos a otros organismos o por otros medios. Las FAN a veces se definen solo como aquellas proliferaciones de algas que producen toxinas y, a veces, como cualquier proliferación de algas que puede resultar en niveles de oxígeno severamente más bajos en aguas naturales, matando organismos en aguas marinas o dulces . [1] Las floraciones pueden durar desde unos pocos días hasta muchos meses. Después de que muere la floración, los microbios que descomponen las algas muertas consumen más oxígeno, generando una " zona muerta " que puede provocar la muerte de peces . Cuando estas zonas cubren una gran superficie durante un período prolongado de tiempo, ni los peces ni las plantas pueden sobrevivir. La proliferación de algas nocivas en ambientes marinos a menudo se denomina "mareas rojas". [2] [3]
A veces no está claro qué causa las FAN específicas, ya que su aparición en algunos lugares parece ser completamente natural, [4] mientras que en otros parecen ser el resultado de actividades humanas. [5] En ciertos lugares existen vínculos con factores particulares como los nutrientes, pero las FAN también han estado ocurriendo desde antes de que los humanos comenzaran a afectar el medio ambiente. Las FAN son inducidas por la eutrofización , que es un exceso de nutrientes en el agua. Los dos nutrientes más comunes son el nitrógeno fijo ( nitratos , amoníaco y urea ) y el fosfato . [6] El exceso de nutrientes es emitido por la agricultura , la contaminación industrial, el uso excesivo de fertilizantes en áreas urbanas/suburbanas y la escorrentía urbana asociada . También contribuyen la mayor temperatura del agua y la baja circulación. [ cita necesaria ]
Las FAN pueden causar daños importantes a los animales, el medio ambiente y las economías. Han ido aumentando en tamaño y frecuencia a nivel mundial, hecho que muchos expertos atribuyen al cambio climático global . La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU. (NOAA) predice floraciones más dañinas en el Océano Pacífico . [7] Las posibles soluciones incluyen tratamiento químico, reservorios adicionales, sensores y dispositivos de monitoreo, reducción de la escorrentía de nutrientes, investigación y manejo, así como monitoreo y presentación de informes. [ cita necesaria ]
La escorrentía terrestre, que contiene fertilizantes, aguas residuales y desechos ganaderos, transporta abundantes nutrientes al agua de mar y estimula la floración. Las causas naturales, como las inundaciones de los ríos o el afloramiento de nutrientes del fondo del mar , a menudo después de tormentas masivas, proporcionan nutrientes y también desencadenan eventos de floración. El creciente desarrollo costero y la acuicultura también contribuyen a la aparición de FAN costeras. [2] [3] Los efectos de las FAN pueden empeorar localmente debido a la circulación de Langmuir impulsada por el viento y sus efectos biológicos .
Las HAB de cianobacterias (algas verdiazules) pueden aparecer como espuma, espuma o estera sobre o justo debajo de la superficie del agua y pueden adquirir varios colores dependiendo de sus pigmentos. [6] Las floraciones de cianobacterias en lagos o ríos de agua dulce pueden tener un color verde brillante, a menudo con vetas superficiales que parecen pintura flotante. [8] Las floraciones de cianobacterias son un problema global. [9]
La mayoría de las floraciones ocurren en aguas cálidas con exceso de nutrientes. [6] Los efectos nocivos de tales floraciones se deben a las toxinas que producen o al consumo de oxígeno en el agua, lo que puede provocar la muerte de peces. [10] Sin embargo, no todas las floraciones de algas producen toxinas; algunas solo decoloran el agua, producen un olor maloliente o añaden un mal sabor al agua. Desafortunadamente, no es posible saber si una floración es dañina simplemente por las apariencias, ya que se requiere un muestreo y un examen microscópico. [6] En muchos casos, la microscopía no es suficiente para distinguir entre poblaciones tóxicas y no tóxicas. En estos casos, se pueden emplear herramientas para medir el nivel de toxina o para determinar si los genes productores de toxinas están presentes. [11]
En una definición estricta, las floraciones de algas nocivas son sólo aquellas que liberan toxinas que afectan a otras especies. Por otro lado, cualquier floración de algas puede provocar zonas muertas debido a los bajos niveles de oxígeno , por lo que podría denominarse "nociva" en ese sentido. El uso del término "floraciones de algas nocivas" en los medios de comunicación y la literatura científica es variado. En una definición más amplia, todos "los organismos y eventos se consideran FAN si tienen un impacto negativo en la salud humana o los intereses socioeconómicos o son perjudiciales para los sistemas acuáticos". [12] La proliferación de algas nocivas es "un concepto social más que una definición científica". [12]
La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. adoptó una definición igualmente amplia de FAN en 2008, quien afirmó que las FAN incluyen "especies potencialmente tóxicas (auxotróficas, heterótrofas) y productoras de alta biomasa que pueden causar hipoxia y anoxia y mortalidades indiscriminadas de vida marina después de alcanzar zonas densas". concentraciones, se produzcan o no toxinas". [1]
La proliferación de algas nocivas en las zonas costeras también se denomina a menudo "mareas rojas". [12] El término "marea roja" se deriva de las floraciones de cualquiera de varias especies de dinoflagelados , como Karenia brevis . [13] Sin embargo, el término es engañoso ya que las floraciones de algas pueden variar ampliamente en color y el crecimiento de algas no está relacionado con las mareas . No todas las mareas rojas son producidas por dinoflagelados. El ciliado mixotrófico Mesodinium rubrum produce flores no tóxicas de color rojo intenso por los cloroplastos que obtiene de las algas que come. [14]
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Como término técnico, se está reemplazando por una terminología más precisa, incluido el término genérico "floración de algas nocivas" para especies nocivas y " floración de algas " para especies benignas. [ cita necesaria ]
Hay tres tipos principales de fitoplancton que pueden formar floraciones de algas dañinas: cianobacterias , dinoflagelados y diatomeas . Los tres están formados por organismos microscópicos flotantes que, al igual que las plantas, pueden crear su propio alimento a partir de la luz solar mediante la fotosíntesis . Esa capacidad convierte a la mayoría de ellos en una parte esencial de la red alimentaria de peces pequeños y otros organismos. [15] : 246
La proliferación de algas nocivas en lagos y ríos de agua dulce, o en estuarios , donde los ríos desembocan en el océano, son causadas por cianobacterias, que comúnmente se conocen como "algas verdiazules", [16] pero que en realidad son bacterias procarióticas , [17 ] a diferencia de las algas que son eucariotas . [18] Algunas cianobacterias, incluido el género Microsystis , pueden producir cianotoxinas peligrosas como las microcistinas , [19] que son hepatotoxinas que dañan el hígado de los mamíferos. [20] Otros tipos de cianobacterias también pueden producir hepatotoxinas, así como neurotoxinas, citotoxinas y endotoxinas. [21] Es posible que las plantas de purificación de agua no puedan eliminar estas toxinas, lo que lleva a advertencias localizadas cada vez más comunes contra el consumo de agua del grifo, como ocurrió en Toledo, Ohio, en agosto de 2014. [22]
En agosto de 2021, se confirmó que 47 lagos tenían proliferación de algas solo en el estado de Nueva York. [23] [24] En septiembre de 2021, los programas ambientales del condado de Spokane emitieron una alerta de HAB para Newman Lake luego de pruebas que mostraban niveles de toxicidad potencialmente dañinos para las cianobacterias, [25] mientras que en el mismo mes se informaron niveles récord de microcistinas que provocaron una Se extendió el aviso de "No beber" a 280 hogares en Clear Lake , el segundo lago de agua dulce más grande de California. [26] Mientras tanto, las condiciones del agua en Florida continúan deteriorándose debido a las crecientes entradas de nutrientes, lo que provoca graves eventos de FAN tanto en áreas de agua dulce como marinas. [27]
Las FAN también causan daño al bloquear la luz solar que utilizan las plantas y las algas para realizar la fotosíntesis, o al agotar el oxígeno disuelto que necesitan los peces y otros animales acuáticos, lo que puede provocar la muerte de peces. [10] Cuando este agua sin oxígeno cubre un área grande durante un período prolongado de tiempo, puede volverse hipóxica o incluso anóxica; estas áreas se denominan comúnmente zonas muertas . Estas zonas muertas pueden ser el resultado de numerosos factores diferentes, que van desde fenómenos naturales hasta la intervención humana deliberada, y no se limitan sólo a grandes masas de agua dulce como las que se encuentran en los grandes lagos, sino que también son propensas a masas de agua salada. [28]
Muchas de las especies que forman floraciones de algas dañinas pasarán por un sistema de vida de dos etapas. Estas especies alternarán entre una etapa de reposo bentónico y un estado vegetativo pelágico . La etapa de reposo bentónico corresponde a cuando estas especies se encuentran descansando cerca del fondo del océano. En esta etapa, las células de la especie esperan las condiciones óptimas para poder desplazarse hacia la superficie. Estas especies luego pasarán de la etapa de reposo bentónico al estado vegetativo pelágico, donde son más activas y se encuentran cerca de la superficie del cuerpo de agua. En estado vegetativo pelágico, estas células pueden crecer y multiplicarse. Es en el estado vegetativo pelágico donde puede producirse una floración, ya que las células se reproducen rápidamente y se apoderan de las regiones superiores del cuerpo de agua. La transición entre estas dos etapas de vida puede tener múltiples efectos en la proliferación de algas (como la rápida terminación de las HAB a medida que las células pasan del estado pelágico al estado bentónico). Muchas de las especies de algas que pasan por este ciclo de vida de dos etapas son capaces de realizar una rápida migración vertical. Esta migración es necesaria para el movimiento desde la zona bentónica de las masas de agua hasta la zona pelágica. Estas especies requieren inmensas cantidades de energía a medida que pasan a través de las diversas termoclinas , haloclinas y picnoclinas que están asociadas con los cuerpos de agua en los que existen estas células. [29]
Los otros tipos de algas son las diatomeas y los dinoflagelados , que se encuentran principalmente en ambientes marinos, como costas o bahías oceánicas, donde también pueden formar floraciones de algas. Las FAN costeras son un fenómeno natural, [30] [31] aunque en muchos casos, particularmente cuando se forman cerca de las costas o en estuarios, se ha demostrado que se ven exacerbadas por la eutrofización y/o el cambio climático inducidos por el hombre. [32] [33] [34] [35] Pueden ocurrir cuando el agua más cálida, la salinidad y los nutrientes alcanzan ciertos niveles, lo que luego estimula su crecimiento. [30] La mayoría de las algas FAN son dinoflagelados. [36] Son visibles en el agua en una concentración de 1.000 células de alga/ml, mientras que en floraciones densas pueden medir más de 200.000/ml. [37]
Las diatomeas producen ácido domoico , otra neurotoxina, que puede provocar convulsiones en vertebrados superiores y aves a medida que se concentra en la cadena alimentaria. [38] El ácido domoico se acumula fácilmente en el cuerpo de los mariscos , sardinas y anchoas , que si luego son consumidos por leones marinos , nutrias , cetáceos , aves o personas, pueden afectar el sistema nervioso causando lesiones graves o la muerte. [38] En el verano de 2015, los gobiernos estatales cerraron importantes pesquerías de mariscos en Washington , Oregón y California debido a las altas concentraciones de ácido domoico en los mariscos. [39]
En el medio marino, los organismos unicelulares, microscópicos y parecidos a plantas se encuentran naturalmente en la capa superficial bien iluminada de cualquier cuerpo de agua. Estos organismos, denominados fitoplancton o microalgas , forman la base de la red alimentaria de la que dependen casi todos los demás organismos marinos. De las más de 5000 especies de fitoplancton marino que existen en todo el mundo, se sabe que alrededor del 2% son dañinas o tóxicas. [40] La proliferación de algas nocivas puede tener impactos grandes y variados en los ecosistemas marinos, dependiendo de las especies involucradas, el ambiente donde se encuentran y el mecanismo por el cual ejercen efectos negativos. [ cita necesaria ]
A veces no está claro qué causa las FAN específicas, ya que su aparición en algunos lugares parece ser completamente natural, [4] mientras que en otros parecen ser el resultado de actividades humanas. [5] Además, hay muchas especies diferentes de algas que pueden formar FAN, cada una con diferentes requisitos ambientales para un crecimiento óptimo. La frecuencia y gravedad de las FAN en algunas partes del mundo se han relacionado con una mayor carga de nutrientes procedente de las actividades humanas. En otras áreas, las FAN son una ocurrencia estacional predecible resultante del afloramiento costero, un resultado natural del movimiento de ciertas corrientes oceánicas. [42]
El crecimiento del fitoplancton marino (tanto tóxico como no tóxico) está generalmente limitado por la disponibilidad de nitratos y fosfatos, que pueden ser abundantes en las zonas de surgencia costeras así como en las escorrentías agrícolas. El tipo de nitratos y fosfatos disponibles en el sistema también es un factor, ya que el fitoplancton puede crecer a diferentes ritmos dependiendo de la abundancia relativa de estas sustancias (por ejemplo, amoníaco , urea , iones nitrato). [43]
Una variedad de otras fuentes de nutrientes también pueden desempeñar un papel importante al afectar la formación de floraciones de algas, incluidos el hierro, la sílice o el carbono. También se han sugerido como posibles factores contribuyentes a las FAN la contaminación de las aguas costeras producida por el hombre (incluida la fertilización con hierro) y el aumento sistemático de la temperatura del agua del mar . [43]
Entre las causas de la proliferación de algas se encuentran: [44]
Los nutrientes ingresan a ambientes marinos o de agua dulce como escorrentía superficial de la contaminación agrícola y escorrentía urbana de céspedes fertilizados, campos de golf y otras propiedades ajardinadas; y de plantas de tratamiento de aguas residuales que carecen de sistemas de control de nutrientes. [49] Los nutrientes adicionales se introducen debido a la contaminación atmosférica. [50] Las zonas costeras de todo el mundo, especialmente los humedales y estuarios, los arrecifes de coral y los pantanos, son propensas a verse sobrecargadas de esos nutrientes. [50] La mayoría de las grandes ciudades a lo largo del Mar Mediterráneo , por ejemplo, vierten todas sus aguas residuales al mar sin tratar. [50] Lo mismo es cierto para la mayoría de los países costeros en desarrollo, mientras que en algunas partes del mundo en desarrollo, hasta el 70% de las aguas residuales de las grandes ciudades pueden volver a ingresar a los sistemas hídricos sin ser tratadas. [51]
Los nutrientes residuales en las aguas residuales tratadas también pueden acumularse en áreas de fuentes de agua aguas abajo [52] y alimentar la eutrofización, lo que conduce progresivamente a un sistema dominado por cianobacterias caracterizado por HAB estacionales. A medida que se construye más infraestructura de tratamiento de aguas residuales, más aguas residuales tratadas regresan al sistema de agua natural, lo que genera un aumento significativo de estos nutrientes residuales. [ cita necesaria ]
Los nutrientes residuales se combinan con nutrientes de otras fuentes para aumentar la reserva de nutrientes en los sedimentos, que es la fuerza impulsora detrás de los cambios de fase hacia condiciones eutróficas arraigadas. [ cita necesaria ]
Esto contribuye a la degradación actual de presas, lagos, ríos y embalses, zonas de origen de agua que están empezando a ser conocidas como infraestructura ecológica, [53] ejerciendo una presión cada vez mayor sobre las obras de tratamiento de aguas residuales y las plantas de purificación de agua. Estas presiones, a su vez, intensifican las FAN estacionales. [ cita necesaria ]
El cambio climático contribuye al calentamiento de las aguas, lo que hace que las condiciones sean más favorables para el crecimiento de algas en más regiones y más al norte. [54] [45] En general, el agua tranquila, cálida y poco profunda, combinada con condiciones ricas en nutrientes en lagos o ríos, aumenta el riesgo de proliferación de algas nocivas. [47] El calentamiento de las temperaturas superficiales de verano de los lagos, que aumentaron 0,34 °C década por década entre 1985 y 2009 debido al calentamiento global, también probablemente aumentará la floración de algas en un 20% durante el próximo siglo. [55]
Aunque no se conocen bien los factores que impulsan la proliferación de algas nocivas, parece haber aumentado su extensión y frecuencia en las zonas costeras desde la década de 1980. [56] : 16 Esto es el resultado de factores inducidos por el hombre, como el aumento del aporte de nutrientes ( contaminación por nutrientes ) y el cambio climático (en particular, el calentamiento de la temperatura del agua). [56] : 16 Los parámetros que afectan la formación de FAN son el calentamiento de los océanos , las olas de calor marinas, la pérdida de oxígeno , la eutrofización y la contaminación del agua . [57] : 582
Las FAN contienen densas concentraciones de organismos y aparecen como agua descolorida, a menudo de color marrón rojizo. Es un fenómeno natural, pero no necesariamente se conoce la causa exacta o la combinación de factores que resultan en un evento de HAB. [58] Sin embargo, se cree que tres factores naturales clave desempeñan un papel importante en una floración: la salinidad, la temperatura y el viento. Las FAN causan daños económicos, por lo que los brotes se controlan cuidadosamente. Por ejemplo, la Comisión de Conservación de Pesca y Vida Silvestre de Florida proporciona un informe actualizado sobre el estado de las FAN en Florida. [59] El Departamento de Parques y Vida Silvestre de Texas también proporciona un informe de situación. [60] Si bien no se ha encontrado una causa particular de las FAN, muchos factores diferentes pueden contribuir a su presencia. Estos factores pueden incluir la contaminación del agua , que se origina en fuentes como aguas residuales humanas y escorrentías agrícolas . [61]
La aparición de FAN en algunos lugares parece ser completamente natural (la proliferación de algas es una ocurrencia estacional resultante del afloramiento costero, un resultado natural del movimiento de ciertas corrientes oceánicas) [62] [63] mientras que en otros parecen ser el resultado de una mayor contaminación por nutrientes procedente de las actividades humanas. [64] El crecimiento del fitoplancton marino generalmente está limitado por la disponibilidad de nitratos y fosfatos , que pueden ser abundantes en las escorrentías agrícolas y en las zonas de surgencia costeras. Se cree que otros factores, como la afluencia de polvo rico en hierro desde grandes zonas desérticas como el desierto del Sahara, desempeñan un papel importante en la causa de los eventos de FAN. [65] Algunas floraciones de algas en la costa del Pacífico también se han relacionado con la ocurrencia de oscilaciones climáticas a gran escala, como los eventos de El Niño . [ cita necesaria ]
Se cree que otros factores, como la afluencia de polvo rico en hierro procedente de grandes zonas desérticas como el Sahara, desempeñan un papel en la aparición de FAN. [66] Algunas floraciones de algas en la costa del Pacífico también se han relacionado con ocurrencias naturales de oscilaciones climáticas a gran escala, como los eventos de El Niño . Las FAN también están relacionadas con las fuertes lluvias. [67] Aunque las FAN en el Golfo de México fueron presenciadas a principios del siglo XVI por el explorador Cabeza de Vaca , [68] no está claro qué inicia estas floraciones y qué papel juegan los factores antropogénicos y naturales en su desarrollo. [ cita necesaria ]
El número de floraciones de algas nocivas (cianobacterias) reportadas ha ido aumentando en todo el mundo. [69] No está claro si el aparente aumento en la frecuencia y gravedad de las FAN en varias partes del mundo es de hecho un aumento real o se debe a un mayor esfuerzo de observación y avances en la tecnología de identificación de especies. [70] [71]
En 2008, el gobierno de Estados Unidos preparó un informe sobre el problema, "Gestión y respuesta a la proliferación de algas nocivas: evaluación y plan". [72] El informe reconocía la gravedad del problema:
Se cree ampliamente que la frecuencia y distribución geográfica de las FAN han aumentado en todo el mundo. Todos los estados costeros de EE. UU. han experimentado FANs durante la última década, y han surgido nuevas especies en algunos lugares que antes no se sabía que causaran problemas. También se cree que la frecuencia de HAB está aumentando en los sistemas de agua dulce. [72]
Los investigadores han informado del crecimiento de las FAN en Europa, África y Australia. Entre ellas se incluyen floraciones en algunos de los Grandes Lagos africanos , como el lago Victoria , el segundo lago de agua dulce más grande del mundo. [73] India ha estado informando de un aumento en el número de floraciones cada año. [74] En 1977 , Hong Kong informó sobre su primera FAN costera. En 1987 recibían un promedio de 35 por año. [75] Además, ha habido informes de proliferación de algas nocivas en lagos canadienses populares, como Beaver Lake y Quamichan Lake. Estas floraciones fueron responsables de la muerte de algunos animales y dieron lugar a advertencias de natación. [76]
El calentamiento global y la contaminación están provocando la formación de floraciones de algas en lugares que antes se consideraban "imposibles" o raros para su existencia, como debajo de las capas de hielo en el Ártico , [77] en la Antártida , [78] las montañas del Himalaya , [79] las Montañas Rocosas , [80] y en las Montañas de Sierra Nevada . [81]
En los EE. UU., todos los estados costeros han tenido floraciones de algas nocivas durante la última década y han surgido nuevas especies en nuevos lugares que antes no se sabía que hubieran causado problemas. Tierra adentro, los principales ríos han experimentado un aumento en su tamaño y frecuencia. En 2015, el río Ohio tuvo una floración que se extendió "sin precedentes" 650 millas (1.050 km) hacia los estados vecinos y dio positivo en toxinas, lo que creó problemas de agua potable y recreación. [82] Una parte del río Jordán de Utah se cerró debido a la proliferación de algas tóxicas en 2016. [83]
Frente a la costa occidental de Sudáfrica , cada primavera se producen FAN causadas por Alexandrium catanella . Estas proliferaciones de organismos causan graves perturbaciones en las pesquerías de estas aguas, ya que las toxinas del fitoplancton hacen que los mariscos que se alimentan por filtración en las aguas afectadas se vuelvan venenosos para el consumo humano. [84]
A medida que crecen las algas, agotan el oxígeno del agua y bloquean la luz del sol para que no llegue a los peces y las plantas. Estas floraciones pueden durar desde unos pocos días hasta muchos meses. [83] Con menos luz, las plantas debajo de la flor pueden morir y los peces pueden morir de hambre. Además, la densa población de una floración reduce la saturación de oxígeno durante la noche a través de la respiración. Y cuando las algas finalmente mueren, los microbios que las descomponen consumen aún más oxígeno, lo que a su vez hace que más peces mueran o abandonen el área. Cuando las floraciones siguen agotando el oxígeno, se pueden producir zonas muertas hipóxicas , donde ni los peces ni las plantas pueden sobrevivir. [85] También se sospecha que estas zonas muertas en el caso de la Bahía de Chesapeake, donde ocurren con normalidad, son una fuente importante de metano . [86]
Los científicos han descubierto que las HAB fueron una característica destacada de eventos de extinción masiva anteriores , incluida la extinción del final del Pérmico . [87]
Las pruebas han demostrado que algunas toxinas cercanas a las flores pueden estar en el aire y, por lo tanto, ser inhaladas, lo que podría afectar la salud. [88]
No se recomienda comer pescado o mariscos de lagos con flores cercanas. [8] Se acumulan toxinas potentes en los mariscos que se alimentan de algas. Si se consumen los mariscos, pueden producirse varios tipos de intoxicaciones. Estos incluyen el envenenamiento amnésico por mariscos (ASP), el envenenamiento diarreico por mariscos , el envenenamiento neurotóxico por mariscos y el envenenamiento paralítico por mariscos . [89] Un estudio de 2002 ha demostrado que las toxinas de algas pueden ser la causa de hasta 60.000 casos de intoxicación en el mundo cada año. [89]
En 1987 surgió una nueva enfermedad: la intoxicación amnésica por mariscos (ASP). Se descubrió que las personas que habían comido mejillones de la Isla del Príncipe Eduardo tenían ASP. La enfermedad fue causada por el ácido domoico , producido por una diatomea encontrada en la zona donde se cultivaban los mejillones. [90] Un estudio de 2013 encontró que el envenenamiento por mariscos paralizantes tóxicos en Filipinas durante las FAN ha causado al menos 120 muertes en algunas décadas. [91] Después de un incidente de FAN en 2014 en la Bahía de Monterey , California, los funcionarios de salud advirtieron a las personas que no comieran ciertas partes de anchoas, sardinas o cangrejos capturados en la bahía. [92] En 2015, la mayoría de las pesquerías de mariscos en Washington, Oregón y California se cerraron debido a las altas concentraciones de ácido domoico tóxico en los mariscos. [39] Se ha advertido a las personas que la inhalación de vapores de las olas o del viento durante un evento de HAB puede causar ataques de asma o provocar otras enfermedades respiratorias. [93]
En 2018, a los funcionarios agrícolas de Utah les preocupaba que incluso los cultivos pudieran contaminarse si se regaban con agua tóxica, aunque admiten que no pueden medir la contaminación con precisión debido a tantas variables en la agricultura. Sin embargo, por precaución, emitieron advertencias a los residentes. [94]
En general, se advierte a las personas que no entren ni beban agua procedente de la proliferación de algas, ni que dejen que sus mascotas naden en el agua, ya que muchas mascotas han muerto a causa de la proliferación de algas. [47] En al menos un caso, las personas comenzaron a enfermarse antes de que se emitieran las advertencias. [95] No existe ningún tratamiento disponible para los animales, incluido el ganado vacuno, si beben de floraciones de algas donde dichas toxinas están presentes. Se recomienda mantener a las mascotas alejadas de la proliferación de algas para evitar el contacto. [96]
En algunos lugares se ha advertido a los visitantes que ni siquiera toquen el agua. [8] A los navegantes se les ha dicho que las toxinas en el agua pueden ser inhaladas por el rocío del viento o las olas. [16] [8] Las playas oceánicas, [97] lagos [20] y ríos se han cerrado debido a la proliferación de algas. [83] Después de que un perro muriera en 2015 al nadar en una flor en el río Russian de California , los funcionarios también publicaron advertencias para partes del río. [98] Hervir el agua en casa antes de beberla no elimina las toxinas. [8]
En agosto de 2014, la ciudad de Toledo, Ohio, aconsejó a sus 500.000 residentes que no bebieran agua del grifo, ya que el alto nivel de toxinas de una floración de algas en el oeste del lago Erie había afectado la capacidad de su planta de tratamiento de agua para tratar el agua a un nivel seguro. [22] La emergencia requirió el uso de agua embotellada para todos los usos normales excepto para ducharse, lo que afectó gravemente a los servicios públicos y a los negocios comerciales. La floración volvió en 2015 [99] y se pronosticó nuevamente para el verano de 2016. [100]
En 2004, una floración en la Bahía de Kisumu, que es la fuente de agua potable para 500.000 personas en Kisumu , Kenia , sufrió una contaminación del agua similar. [73] En China, se cortó el agua a los residentes en 2007 debido a una proliferación de algas en su tercer lago más grande, lo que obligó a 2 millones de personas a usar agua embotellada. [101] [102] Un corte de agua menor en China afectó a 15.000 residentes dos años después en un lugar diferente. [103] En 2016, Australia también tuvo que cortar el agua a los agricultores. [104]
Alan Steinman, de la Universidad Estatal de Grand Valley , ha explicado que una de las principales causas de la proliferación de algas en general, y del lago Erie en particular, es que las algas verdiazules prosperan con altos nutrientes, junto con agua cálida y tranquila. El lago Erie es más propenso a florecer porque tiene un alto nivel de nutrientes y es poco profundo, lo que hace que se caliente más rápidamente durante el verano. [105]
Los síntomas por beber agua tóxica pueden aparecer unas pocas horas después de la exposición. Pueden incluir náuseas, vómitos y diarrea, o desencadenar dolores de cabeza y problemas gastrointestinales. [20] Aunque es poco común, la toxicidad hepática puede causar la muerte. [20] Esos síntomas pueden provocar deshidratación, otra preocupación importante. En altas concentraciones, las toxinas en las aguas de algas, cuando simplemente se tocan, pueden causar erupciones cutáneas e irritar los ojos, la nariz, la boca o la garganta. [8] A aquellas personas con síntomas sospechosos se les recomienda que llamen a un médico si los síntomas persisten o si no pueden retener líquidos después de 24 horas. [ cita necesaria ]
En estudios a nivel poblacional, la cobertura de floración se ha relacionado significativamente con el riesgo de muerte por enfermedad hepática no alcohólica . [106]
Se cree que la proliferación de algas tóxicas desempeña un papel en el desarrollo de trastornos neurológicos degenerativos en los seres humanos, como la esclerosis lateral amiotrófica y la enfermedad de Parkinson . [107]
Menos del uno por ciento de la proliferación de algas produce toxinas peligrosas, como las microcistinas . [19] Aunque las algas verdiazules u otras algas no suelen representar una amenaza directa para la salud, las toxinas (venenos) que producen se consideran peligrosas para los humanos, los animales terrestres, los mamíferos marinos, las aves [83] y los peces cuando las toxinas son ingerido. [19] Las toxinas son neurotoxinas que destruyen el tejido nervioso y pueden afectar el sistema nervioso, el cerebro y el hígado, y pueden provocar la muerte. [20]
Los seres humanos se ven afectados por las especies FAN al ingerir mariscos recolectados incorrectamente, respirar brevetoxinas en aerosol (es decir, toxinas PbTx o Ptychodiscus ) y, en algunos casos, por contacto con la piel. [108] Las brevetoxinas se unen a los canales de sodio dependientes de voltaje , estructuras importantes de las membranas celulares. La unión da como resultado una activación persistente de las células nerviosas, lo que interfiere con la transmisión neuronal y provoca problemas de salud. Estas toxinas se crean dentro del organismo unicelular o como producto metabólico. [109] Los dos tipos principales de compuestos de brevetoxina tienen estructuras principales similares pero distintas. PbTx-2 es la brevetoxina intracelular primaria producida por las floraciones de K. brevis . Sin embargo, con el tiempo, la brevetoxina PbTx-2 se puede convertir en PbTx-3 mediante cambios metabólicos. [109] Los investigadores descubrieron que PbTx-2 ha sido la brevetoxina intracelular primaria que se convierte con el tiempo en PbTx-3. [110]
En los EE. UU., el USDA analiza periódicamente los productos del mar consumidos por humanos en busca de toxinas para garantizar un consumo seguro. Este tipo de pruebas son comunes en otras naciones. Sin embargo, la recolección inadecuada de mariscos puede causar intoxicación paralizante por mariscos y envenenamiento por mariscos neurotóxicos en humanos. [111] [112] Algunos síntomas incluyen somnolencia, diarrea, náuseas, pérdida del control motor, hormigueo, entumecimiento o dolor de las extremidades, incoherencia y parálisis respiratoria. [113] Los informes de irritación de la piel después de nadar en el océano durante una HAB son comunes. [114]
Cuando las células HAB se rompen, liberan brevetoxinas extracelulares al medio ambiente. Algunas de ellas permanecen en el océano, mientras que otras partículas se convierten en aerosoles. Durante los vientos terrestres, las brevetoxinas pueden convertirse en aerosoles mediante el transporte mediado por burbujas, causando irritación respiratoria, broncoconstricción , tos y sibilancias, entre otros síntomas. [114]
Se recomienda evitar el contacto con la toxina en aerosol transportada por el viento. Algunas personas informan una disminución en la función respiratoria después de solo 1 hora de exposición a una playa de marea roja con K. brevis y estos síntomas pueden durar días. [115] Las personas con afecciones respiratorias graves o persistentes (como enfermedad pulmonar crónica o asma) pueden experimentar reacciones adversas más fuertes. [ cita médica necesaria ]
El Servicio Oceánico Nacional de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica proporciona un informe de condiciones públicas que identifica posibles impactos de irritación respiratoria en áreas afectadas por FAN. [116]
Los peligros que acompañan a la proliferación de algas nocivas han dificultado el disfrute de las playas y lagos de los visitantes en lugares de Estados Unidos como Florida, [97] California, [8] Vermont, [117] y Utah. [83] Se ha mantenido alejadas a personas que esperaban disfrutar de sus vacaciones o días libres, en detrimento de las economías locales. Se han colocado carteles en lagos y ríos en Dakota del Norte , Minnesota , Utah, California y Ohio que advierten sobre el riesgo potencial para la salud. [118]
Floraciones similares se han vuelto más comunes en Europa, y Francia es uno de los países que las reporta. En el verano de 2009, las playas del norte de Bretaña quedaron cubiertas por toneladas de algas verdes en descomposición potencialmente letales. Un caballo que paseaba por la playa se desplomó y murió a causa de los vapores desprendidos por las algas en descomposición. [119]
El daño económico resultante de la pérdida de negocios se ha convertido en una preocupación seria. Según un informe de 2016, los cuatro principales impactos económicos de la proliferación de algas nocivas provienen de los daños a la salud humana, la pesca, el turismo y la recreación, y el costo del seguimiento y la gestión del área donde aparecen las floraciones. [120] La EPA estima que la proliferación de algas afecta al 65 por ciento de los principales estuarios del país, con un costo anual de $2.2 mil millones. [94] En los EE.UU. se estima que hay 166 zonas costeras muertas. [94] Debido a que la recopilación de datos ha sido más difícil y limitada de fuentes fuera de los EE. UU., la mayoría de las estimaciones a partir de 2016 han sido principalmente para los EE. UU. [120]
En las ciudades portuarias de la provincia de Shandong , en el este de China, los residentes ya no se sorprenden cuando cada año llegan proliferaciones masivas de algas que inundan las playas. Antes de los Juegos Olímpicos de Beijing en 2008, más de 10.000 personas trabajaron para eliminar 20.000 toneladas de algas muertas de las playas. [121] En 2013, otra floración en China, que se cree que es la más grande jamás vista, [122] cubrió un área de 7.500 millas cuadradas, [121] y fue seguida por otra en 2015 que cubrió 13.500 millas cuadradas aún mayores. Se cree que las floraciones en China son causadas por la contaminación de los vertidos agrícolas e industriales no tratados en los ríos que desembocan en el océano. [123]
Ya en 1976, una zona muerta de corta duración y relativamente pequeña frente a las costas de Nueva York y Nueva Jersey costó a la pesca comercial y recreativa más de 500 millones de dólares. [124] En 1998, una FAN en Hong Kong mató más de 10 millones de dólares en pescado de alto valor. [75]
En 2009, el impacto económico para los condados costeros del estado de Washington que dependen de su industria pesquera se estimó en 22 millones de dólares. [125] En 2016, la industria pesquera de EE. UU. esperaba que las pérdidas futuras de ingresos pudieran ascender a 900 millones de dólares anuales. [120]
La NOAA ha proporcionado algunas estimaciones de costos para varias floraciones en los últimos años: [126] $10,3 millones en 2011 debido a una FAN en los desembarques de ostras de Texas; 2,4 millones de dólares perdidos en ingresos del comercio tribal debido a los cierres de pesquerías en 2015 en el noroeste del Pacífico; 40 millones de dólares de la pérdida de turismo del estado de Washington por el mismo cierre de pesquería.
Además de los daños a las empresas, el costo de las enfermedades humanas resulta en pérdida de salarios y daños a la salud. Los costos del tratamiento médico, la investigación por parte de las agencias de salud mediante muestreos y análisis del agua y la colocación de señales de advertencia en los lugares afectados también son costosos. [127]
Los cierres aplicados en las zonas donde se produce esta proliferación de algas tienen un gran impacto negativo en las industrias pesqueras, a lo que se suma la alta mortalidad de peces que se deriva, el aumento de los precios debido a la escasez de pescado disponible y la disminución de la demanda de productos del mar debido a el miedo a la contaminación por toxinas. [128] Esto causa una gran pérdida económica para la industria.
Se estima que los costos económicos aumentarán. En junio de 2015, por ejemplo, la mayor HAB tóxica conocida obligó al cierre de la industria de mariscos de la costa oeste, la primera vez que esto sucede. Un experto de la NOAA de Seattle comentó: "Esto no tiene precedentes en términos del alcance y la magnitud de esta proliferación de algas dañinas y las condiciones de agua cálida que estamos viendo en alta mar..." [129] La proliferación cubrió un área desde Santa Bárbara, California hacia el norte hasta Alaska . [130]
El impacto negativo sobre los peces puede ser aún más severo cuando están confinados en corrales, como ocurre en las piscifactorías. En 2007, una piscifactoría en Columbia Británica perdió 260 toneladas de salmón como resultado de la proliferación de algas, [131] y en 2016 una granja en Chile perdió 23 millones de salmones después de una floración de algas . [132]
La presencia de floraciones de algas nocivas puede provocar hipoxia o anoxia en una masa de agua. El agotamiento del oxígeno dentro de una masa de agua puede llevar a la creación de una zona muerta . Las zonas muertas ocurren cuando una masa de agua se vuelve inadecuada para la supervivencia de los organismos en ese lugar. Las HAB causan zonas muertas al consumir oxígeno en estos cuerpos de agua, dejando un mínimo de oxígeno disponible para otros organismos marinos. Cuando las HAB mueren, sus cuerpos se hundirán hasta el fondo del cuerpo de agua, ya que la descomposición de sus cuerpos (a través de bacterias) es lo que causa el consumo de oxígeno. Una vez que los niveles de oxígeno bajan tanto, las HAB han colocado la masa de agua en hipoxia, y estos bajos niveles de oxígeno harán que los organismos marinos busquen lugares más adecuados para su supervivencia. [133]
Las flores pueden dañar el medio ambiente incluso sin producir toxinas al agotar el oxígeno del agua cuando crecen y mientras se pudren después de morir. Las flores también pueden bloquear la luz solar para los organismos que viven debajo de ellas. En la costa del Pacífico, en el lago Erie, en la bahía de Chesapeake y en el golfo de México se han formado un número y un tamaño de floración sin precedentes, donde a consecuencia de ello se han creado varias zonas muertas. [134] En la década de 1960, el número de zonas muertas en todo el mundo era 49; el número aumentó a más de 400 en 2008. [124]
Entre las mayores zonas muertas se encuentran las del Mar Báltico y el Golfo de México, en el norte de Europa, que afectan a una industria pesquera estadounidense valorada en 2.800 millones de dólares. [73] Desafortunadamente, las zonas muertas rara vez se recuperan y generalmente crecen en tamaño. [124] Una de las pocas zonas muertas que alguna vez se recuperó fue la del Mar Negro , que volvió a la normalidad con bastante rapidez después del colapso de la Unión Soviética en la década de 1990 debido a la consiguiente reducción en el uso de fertilizantes. [124]
Las FAN han provocado una mortandad masiva de peces. [135] En 2016, 23 millones de salmones que se cultivaban en Chile murieron debido a una proliferación de algas tóxicas. [136] Para deshacerse de los peces muertos, los aptos para el consumo se convirtieron en harina de pescado y el resto se arrojaron a 60 millas de la costa para evitar riesgos para la salud humana. [136] Se estima que el costo económico de esa extinción fue de 800 millones de dólares. [136] El experto ambiental Lester Brown ha escrito que el cultivo de salmón y camarón en estanques marinos concentra desechos, lo que contribuye a la eutrofización y la creación de zonas muertas. [137]
Otros países han informado de impactos similares, y en ciudades como Río de Janeiro , Brasil, se han convertido en algo común grandes mortandades de peces debido a las floraciones. [138] A principios de 2015, Río recogió aproximadamente 50 toneladas de peces muertos de la laguna donde se planeaban llevar a cabo eventos acuáticos en los Juegos Olímpicos de 2016. [138]
La Bahía de Monterey ha sufrido floraciones de algas nocivas, la más reciente en 2015: "Durante más de 25 años se han documentado floraciones periódicas de diatomeas Pseudo-nitzschia productoras de toxinas en la Bahía de Monterey y en otras partes de la costa oeste de EE. UU. Durante las grandes floraciones, la toxina Se acumula en mariscos y peces pequeños como anchoas y sardinas que se alimentan de algas, lo que obliga al cierre de algunas pesquerías y envenena a mamíferos marinos y aves que se alimentan de peces contaminados". [139] Se han observado muertes de peces similares debido a algas tóxicas o falta de oxígeno en Rusia, [140] Colombia, [141] Vietnam, [142] China, [143] Canadá, [144] Turquía, [145] Indonesia. , [146] y Francia. [147]
Los animales terrestres, incluidos el ganado y las mascotas, se han visto afectados. Los perros han muerto a causa de las toxinas después de nadar en floraciones de algas. [148] Las advertencias provienen de agencias gubernamentales en el estado de Ohio, que señalaron que muchas muertes de perros y ganado fueron el resultado de la exposición a HAB en los EE. UU. y otros países. También señalaron en un informe de 2003 que durante los 30 años anteriores, habían visto floraciones de algas nocivas más frecuentes y duraderas". [149] En 50 países y 27 estados ese año hubo informes de enfermedades humanas y animales relacionadas con las algas. [ 149] En Australia, el departamento de agricultura advirtió a los agricultores que las toxinas de una FAN tenían el "potencial de matar un gran número de ganado muy rápidamente".
Los mamíferos marinos también se han visto gravemente perjudicados, ya que más del 50 por ciento de las muertes inusuales de mamíferos marinos son causadas por la proliferación de algas nocivas. [151] En 1999, más de 65 delfines mulares murieron durante una FAN costera en Florida. [152] En 2013, una HAB en el suroeste de Florida mató a un número récord de manatíes . [153] Las ballenas también han muerto en grandes cantidades. Durante el período de 2005 a 2014, Argentina informó la muerte de un promedio de 65 crías de ballena, lo que los expertos han relacionado con la proliferación de algas. Un experto en ballenas espera que la población de ballenas se reduzca significativamente. [154] En 2003, frente a Cape Cod, en el Atlántico norte, al menos 12 ballenas jorobadas murieron a causa de algas tóxicas provenientes de una HAB. [155] En 2015, Alaska y Columbia Británica informaron que muchas ballenas jorobadas probablemente habían muerto a causa de las toxinas HAB, y 30 habían llegado a las costas de Alaska. "Nuestra teoría principal en este momento es que la proliferación de algas nocivas ha contribuido a las muertes", dijo un portavoz de la NOAA. [156] [157]
Aves han muerto tras comer pescado muerto contaminado con algas tóxicas. El pescado podrido y en descomposición es comido por aves como pelícanos , gaviotas , cormoranes y posiblemente mamíferos marinos o terrestres, que luego se envenenan. [135] Se examinaron los sistemas nerviosos de aves muertas y habían fallado por el efecto de la toxina. [92] En la costa de Oregón y Washington, también fueron asesinados mil negrones , o patos marinos, en 2009. "Esto es enorme", dijo un profesor universitario. [158] A medida que las aves moribundas o muertas llegaban a la costa, las agencias de vida silvestre entraron en "un modo de crisis de emergencia". [158]
Incluso se ha sugerido que la proliferación de algas nocivas es responsable de la muerte de animales encontrados en tesoros fósiles, [159] como las docenas de esqueletos de cetáceos encontrados en Cerro Ballena . [160]
Se ha observado que la proliferación de algas nocivas en los ecosistemas marinos causa efectos adversos en una amplia variedad de organismos acuáticos, en particular mamíferos marinos, tortugas marinas, aves marinas y peces. Los impactos de las toxinas HAB en estos grupos pueden incluir cambios dañinos en sus capacidades de desarrollo, inmunológicas, neurológicas o reproductivas. Los efectos más notorios de las FAN sobre la fauna marina son los eventos de mortalidad a gran escala asociados con proliferaciones productoras de toxinas. Por ejemplo, en la primavera de 2004 se produjo un evento de mortalidad masiva de 107 delfines mulares a lo largo de la península de Florida debido a la ingestión de lacha contaminada con altos niveles de brevetoxina . [161] La mortalidad de los manatíes también se ha atribuido a la brevetoxina, pero a diferencia de los delfines, el principal vector de la toxina fueron las especies endémicas de pastos marinos ( Thalassia testudinum ) en las que se detectaron altas concentraciones de brevetoxinas y posteriormente se encontraron como un componente principal del contenido del estómago de los manatíes. [161]
Otras especies de mamíferos marinos, como la ballena franca del Atlántico norte , en peligro de extinción , han quedado expuestas a neurotoxinas al alimentarse de zooplancton altamente contaminado . [162] Dado que el hábitat estival de esta especie se superpone con las floraciones estacionales del dinoflagelado tóxico Alexandrium fundyense y el posterior pastoreo de copépodos, las ballenas francas que se alimentan ingerirán grandes concentraciones de estos copépodos contaminados . La ingestión de presas contaminadas puede afectar la capacidad respiratoria, el comportamiento alimentario y, en última instancia, la condición reproductiva de la población. [162]
Las respuestas del sistema inmunológico se han visto afectadas por la exposición a la brevetoxina en otra especie en peligro crítico de extinción, la tortuga boba . La exposición a la brevetoxina, por la inhalación de toxinas en aerosol y la ingestión de presas contaminadas, puede tener signos clínicos de mayor letargo y debilidad muscular en las tortugas bobas, lo que hace que estos animales lleguen a la costa en un estado metabólico disminuido con aumentos de las respuestas del sistema inmunológico tras el análisis de sangre. [163]
Ejemplos de efectos nocivos comunes de las FAN incluyen:
Las FAN se encuentran naturalmente frente a las costas de todo el mundo. Los dinoflagelados marinos producen ictiotoxinas. Cuando hay FAN, los peces muertos llegan a la costa hasta dos semanas después de que una FAN haya pasado por el área. Además de matar a los peces, las algas tóxicas contaminan los mariscos. Algunos moluscos no son susceptibles a la toxina y la almacenan en sus tejidos grasos. Al consumir los organismos responsables de las FAN, los mariscos pueden acumular y retener la saxitoxina producida por estos organismos. La saxitoxina bloquea los canales de sodio y su ingestión puede provocar parálisis en 30 minutos. [112]
Además de dañar directamente a los animales marinos y la pérdida de vegetación, la proliferación de algas nocivas también puede provocar la acidificación de los océanos , que se produce cuando la cantidad de dióxido de carbono en el agua aumenta a niveles antinaturales. La acidificación de los océanos frena el crecimiento de determinadas especies de peces y mariscos, e incluso previene la formación de conchas en determinadas especies de moluscos. Estos pequeños y sutiles cambios pueden acumularse con el tiempo y provocar reacciones en cadena y efectos devastadores en ecosistemas marinos enteros. [165] Otros animales que comen mariscos expuestos son susceptibles a la neurotoxina, lo que puede provocar intoxicación neurotóxica por mariscos [111] y, a veces, incluso la muerte. La mayoría de los moluscos y almejas se alimentan por filtración, lo que da como resultado concentraciones más altas de toxina que simplemente beber el agua. [166] Los scaup , por ejemplo, son patos buceadores cuya dieta se compone principalmente de moluscos. Cuando los scaup comen mariscos que se alimentan por filtración y que han acumulado altos niveles de toxina HAB, su población se convierte en un objetivo principal para el envenenamiento. Sin embargo, incluso las aves que no comen moluscos pueden verse afectadas simplemente comiendo peces muertos en la playa o bebiendo agua. [167]
Las toxinas liberadas por las flores pueden matar animales marinos, incluidos delfines , tortugas marinas, aves y manatíes . [168] [169] El manatí de Florida, una subespecie del manatí de las Indias Occidentales, es una especie que a menudo se ve afectada por la marea roja. Los manatíes de Florida a menudo están expuestos a las toxinas venenosas de la marea roja, ya sea por consumo o por inhalación. Hay muchos pequeños percebes, crustáceos y otras epífitas que crecen en las láminas de las praderas marinas. Estas pequeñas criaturas filtran partículas del agua que las rodea y las utilizan como su principal fuente de alimento. Durante la floración de la marea roja, también filtran las células tóxicas de la marea roja del agua, que luego se concentran en su interior. Aunque estas toxinas no dañan a las epífitas, son extremadamente venenosas para las criaturas marinas que consumen (o consumen accidentalmente) las epífitas expuestas, como los manatíes. Cuando los manatíes, sin saberlo, consumen epífitas expuestas mientras pastan en pastos marinos, las toxinas son posteriormente liberadas por las epífitas y los manatíes las ingieren. Además del consumo, los manatíes también pueden quedar expuestos a las Brevetoxinas transmitidas por el aire liberadas por las dañinas células de la marea roja al atravesar floraciones de algas. [170] Los manatíes también tienen una respuesta inmunológica a las FAN y sus toxinas que puede hacerlos aún más susceptibles a otros factores estresantes. Debido a esta susceptibilidad, los manatíes pueden morir ya sea por los efectos inmediatos o posteriores del HAB. [171] Además de causar la mortalidad de los manatíes, la exposición a la marea roja también causa graves problemas de salud subletales entre las poblaciones de manatíes de Florida. Los estudios han demostrado que la exposición a la marea roja entre los manatíes de Florida en libertad tiene un impacto negativo en el funcionamiento inmunológico al causar un aumento de la inflamación, una reducción en las respuestas de proliferación de linfocitos y estrés oxidativo. [172] A peces como el arenque del Atlántico, el abadejo americano, la platija de invierno, el salmón del Atlántico y el bacalao se les administraron por vía oral estas toxinas en un experimento, y en cuestión de minutos los sujetos comenzaron a exhibir una pérdida de equilibrio y comenzaron a nadar de forma irregular. patrón de sacudidas, seguido de parálisis y respiración superficial y arrítmica y finalmente la muerte, después de aproximadamente una hora. [173] Se ha demostrado que las HAB tienen un efecto negativo también en las funciones de memoria de los leones marinos. [174]
Dado que muchas floraciones de algas son causadas por una importante afluencia de escorrentía rica en nutrientes a un cuerpo de agua, los programas para tratar las aguas residuales, reducir el uso excesivo de fertilizantes en la agricultura y reducir el flujo masivo de escorrentía pueden ser efectivos para reducir las floraciones graves de algas en las desembocaduras de los ríos. , estuarios y el océano directamente frente a la desembocadura del río.
Los nitratos y el fósforo de los fertilizantes provocan la proliferación de algas cuando escurren a lagos y ríos después de fuertes lluvias. Se han sugerido modificaciones en los métodos agrícolas, como utilizar fertilizantes únicamente de forma específica y en el momento adecuado, exactamente cuando pueda ser más beneficioso para los cultivos, para reducir posibles escorrentías. [175] Un método utilizado con éxito es el riego por goteo , que en lugar de dispersar ampliamente los fertilizantes en los campos, riega por goteo las raíces de las plantas a través de una red de tubos y emisores, sin dejar rastros de fertilizante que puedan ser eliminados. [176] El riego por goteo también previene la formación de floraciones de algas en los depósitos de agua potable y, al mismo tiempo, ahorra hasta un 50% del agua que normalmente se utiliza en la agricultura. [177] [178]
También ha habido propuestas para crear zonas de amortiguamiento de follaje y humedales para ayudar a filtrar el fósforo antes de que llegue al agua. [175] Otros expertos han sugerido utilizar la labranza de conservación, cambiar la rotación de cultivos y restaurar los humedales. [175] Es posible que algunas zonas muertas se reduzcan en un año si se gestionan adecuadamente. [179]
Ha habido algunas historias de éxito en el control de sustancias químicas. Después de que la pesca de langosta de Noruega colapsara en 1986 debido a los bajos niveles de oxígeno, por ejemplo, el gobierno de la vecina Dinamarca tomó medidas y redujo la producción de fósforo en un 80 por ciento, lo que acercó los niveles de oxígeno a lo normal. [179] De manera similar, las zonas muertas en el Mar Negro y a lo largo del río Danubio recuperadas después de que las aplicaciones de fósforo por parte de los agricultores se redujeron en un 60%. [179]
Los nutrientes se pueden eliminar permanentemente de los humedales cosechando plantas de humedales, reduciendo la entrada de nutrientes a los cuerpos de agua circundantes. [180] [181] Se están realizando investigaciones para determinar la eficacia de las esteras flotantes de espadaña para eliminar nutrientes de aguas superficiales demasiado profundas para sostener el crecimiento de las plantas de los humedales. [182]
En Estados Unidos, la escorrentía superficial es la mayor fuente de nutrientes añadidos a ríos y lagos, pero en su mayor parte no está regulada por la Ley federal de Agua Limpia . [183] : 10 [184] [185] Se están llevando a cabo iniciativas desarrolladas localmente para reducir la contaminación por nutrientes en varias áreas del país, como la región de los Grandes Lagos y la Bahía de Chesapeake . [186] [187] Para ayudar a reducir la proliferación de algas en el lago Erie , el estado de Ohio presentó un plan en 2016 para reducir la escorrentía de fósforo. [188]
Aunque varios alguicidas han resultado eficaces para matar las algas, se han utilizado principalmente en pequeñas masas de agua. Sin embargo, en el caso de grandes floraciones de algas, agregar alguicidas como nitrato de plata o sulfato de cobre puede tener peores efectos, como matar directamente a los peces y dañar a otros animales salvajes. [189] Las cianobacterias también pueden desarrollar resistencia a los alguicidas que contienen cobre, lo que requiere una mayor cantidad del producto químico para que sea eficaz para el manejo de FAN, pero presenta un mayor riesgo para otras especies de la región. [190] Por lo tanto, los efectos negativos pueden ser peores que dejar que las algas mueran de forma natural. [189] [191]
En 2019, el lago Chippewa, en el noreste de Ohio, se convirtió en el primer lago de EE. UU. en probar con éxito un nuevo tratamiento químico. La fórmula química mató todas las algas tóxicas del lago en un solo día. La fórmula ya se ha utilizado en China, Sudáfrica e Israel. [193]
En febrero de 2020, la presa Roodeplaat en la provincia de Gauteng , Sudáfrica , fue tratada con una nueva formulación algicida contra una floración grave de Microcystis sp. Esta formulación permite que el producto granular flote y libere lentamente su ingrediente activo, el percarbonato de sodio , que libera peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ), en la superficie del agua. En consecuencia, las concentraciones efectivas se limitan, verticalmente, a la superficie del agua; y espacialmente a áreas donde abundan las cianobacterias . Esto proporciona a los organismos acuáticos un "refugio seguro" en áreas no tratadas y evita los efectos adversos asociados con el uso de alguicidas estándar . [194]
Los compuestos bioactivos aislados de plantas terrestres y acuáticas, en particular algas marinas, han dado resultados como un control más respetuoso con el medio ambiente para las FAN. Se ha demostrado que las moléculas que se encuentran en algas marinas como Corallina , Sargassum y Saccharina japonica inhiben algunas microalgas que forman floraciones. Además de sus efectos antimicroalgas, las moléculas bioactivas que se encuentran en estas algas también tienen propiedades antibacterianas, antifúngicas y antioxidantes. [190]
Se están probando otras sustancias químicas para determinar su eficacia para eliminar las cianobacterias durante la floración. Las arcillas modificadas, como la arcilla modificada con cloruro de aluminio (AC-MC), la arcilla modificada con sulfuro de aluminio (AS-MC) y la arcilla modificada con policloruro de aluminio (PAC-MC), han mostrado resultados positivos in vitro para la eliminación de Aureococcus atrapando las microalgas en el sedimento de arcilla, eliminándolo de la capa superior de agua donde pueden ocurrir floraciones dañinas. [192]
Se han realizado muchos esfuerzos en un intento de controlar las FAN para que el daño que causan se pueda mantener al mínimo. Los estudios sobre el uso de arcilla para controlar las FAN han demostrado que este método puede ser una forma eficaz de reducir los efectos negativos causados por las FAN. La adición de cloruro de aluminio , sulfato de aluminio o policloruro de aluminio a la arcilla puede modificar la superficie de la arcilla y aumentar su eficiencia en la eliminación de HAB de una masa de agua. La adición de compuestos que contienen aluminio provoca que las partículas de arcilla adquieran una carga positiva y estas partículas floculen con las células de algas dañinas. Las células de las algas se agrupan entonces convirtiéndose en un sedimento en lugar de una suspensión . El proceso de floculación limitará el crecimiento de la floración y reducirá el impacto que la floración puede tener en un área. [195]
En los Países Bajos, se ha logrado eliminar con éxito las algas y los fosfatos de las aguas superficiales bombeando el agua afectada a través de un separador hidrodinámico. El agua tratada queda entonces libre de algas y contiene una cantidad significativamente menor de fosfato, ya que las células de algas eliminadas contienen mucho fosfato. El agua tratada también consigue una menor turbidez. Los proyectos futuros estudiarán los efectos positivos sobre la ecología y la vida marina, ya que se espera que se restablezca la vida vegetal y una reducción de los peces que habitan en el fondo reducirá automáticamente la turbidez del agua limpia. Las algas y el fosfato eliminados pueden llegar no como residuos sino como alimento para los biodigestores.
Otros expertos han propuesto construir embalses para evitar el movimiento de algas río abajo. Sin embargo, eso puede provocar el crecimiento de algas dentro del embalse, que se convierten en trampas de sedimentos con la consiguiente acumulación de nutrientes. [189] Algunos investigadores descubrieron que las floraciones intensivas en los embalses eran la principal fuente de algas tóxicas observadas aguas abajo, pero el movimiento de las algas hasta ahora ha sido menos estudiado, aunque se considera una causa probable del transporte de algas. [191] [196]
La disminución de las poblaciones de mariscos que se alimentan por filtración, como las ostras , probablemente contribuya a la aparición de FAN. [197] Como tal, numerosos proyectos de investigación están evaluando el potencial de las poblaciones de mariscos restauradas para reducir la aparición de FAN. [198] [199] [200]
Otras soluciones incluyen el uso de métodos de seguimiento mejorados, intentar mejorar la previsibilidad y probar nuevos métodos potenciales para controlar las FAN. [72] Algunos países que rodean el Mar Báltico, que tiene la zona muerta más grande del mundo, han considerado el uso de opciones masivas de geoingeniería, como forzar el ingreso de aire a las capas inferiores para airearlas. [124]
Los modelos matemáticos son útiles para predecir futuras floraciones de algas. [44]
Un número cada vez mayor de científicos coincide en que existe una necesidad urgente de proteger al público siendo capaces de pronosticar la proliferación de algas nocivas. [201] Una forma de hacerlo es con sensores sofisticados que pueden ayudar a advertir sobre posibles floraciones. [202] Los mismos tipos de sensores también pueden ser utilizados por las instalaciones de tratamiento de agua para ayudarlas a prepararse para niveles tóxicos más altos. [201] [203]
Los únicos sensores actualmente en uso están ubicados en el Golfo de México. En 2008, sensores similares en el Golfo advirtieron sobre un mayor nivel de toxinas que provocó el cierre de la recolección de mariscos en Texas junto con la retirada de mejillones, almejas y ostras, lo que posiblemente salvó muchas vidas. Con el aumento en el tamaño y la frecuencia de las HAB, los expertos afirman que se necesitan muchos más sensores ubicados en todo el país. [201] Los mismos tipos de sensores también se pueden utilizar para detectar amenazas al agua potable debido a una contaminación intencional. [204]
Las tecnologías satelitales y de detección remota están ganando importancia para monitorear, rastrear y detectar HAB. [205] [206] [207] Cuatro agencias federales de EE. UU. (EPA, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), NOAA y el Servicio Geológico de EE. UU. (USGS)) están trabajando en formas de detectar y medir la proliferación de cianobacterias utilizando datos satelitales. . [208] Los datos pueden ayudar a desarrollar indicadores de alerta temprana de la proliferación de cianobacterias mediante el seguimiento de la cobertura tanto local como nacional. [209] En 2016, se probaron con éxito sistemas automatizados de monitoreo de alerta temprana y, por primera vez, se demostró que identifican el rápido crecimiento de algas y el posterior agotamiento de oxígeno en el agua. [210]
En julio de 2016, Florida declaró el estado de emergencia en cuatro condados como consecuencia de las floraciones. Se decía que estaban "destruyendo" una serie de empresas y afectando a las economías locales, y muchas de ellas tuvieron que cerrar por completo. [253] Algunas playas se cerraron y los hoteles y restaurantes sufrieron una caída en el negocio. También se vieron afectadas las actividades deportivas turísticas como la pesca y la navegación. [254] [255]
En 2019, la mayor floración de sargazo jamás vista creó una crisis en la industria del turismo en América del Norte . Este evento probablemente fue causado por el cambio climático y la contaminación de nutrientes proveniente de los fertilizantes . [256] Varios países del Caribe consideraron declarar un estado de emergencia debido al impacto en el turismo como resultado del daño ambiental y los efectos potencialmente tóxicos y nocivos para la salud. [257]
El Golfo de Maine experimenta con frecuencia proliferaciones del dinoflagelado Alexandrium fundyense , un organismo que produce saxitoxina , la neurotoxina responsable del envenenamiento paralizante por mariscos . La conocida "marea roja de Florida" que se produce en el Golfo de México es una FAN causada por Karenia brevis , otro dinoflagelado que produce brevetoxina, la neurotoxina responsable de la intoxicación neurotóxica por mariscos . Las aguas costeras de California también experimentan floraciones estacionales de Pseudo-nitzschia , una diatomea conocida por producir ácido domoico , la neurotoxina responsable del envenenamiento amnésico por mariscos .
El término marea roja se utiliza con mayor frecuencia en los EE. UU. para referirse a las floraciones de Karenia brevis en el este del Golfo de México , también llamada marea roja de Florida. K. brevis es una de las muchas especies diferentes del género Karenia que se encuentran en los océanos del mundo. [258]
Se han producido importantes avances en el estudio de los dinoflagelados y su genómica. Algunos incluyen la identificación de los genes productores de toxinas ( genes PKS ), la exploración de los cambios ambientales (temperatura, luz/oscuridad, etc.) que influyen en la expresión genética, así como una apreciación de la complejidad del genoma de Karenia . [258] Estas floraciones han sido documentadas desde el siglo XIX y ocurren casi anualmente a lo largo de las costas de Florida. [258]
Hubo una mayor actividad de investigación sobre la proliferación de algas nocivas (FAN) en los años 1980 y 1990. Esto se debió principalmente a la atención de los medios por el descubrimiento de nuevos organismos FAN y los posibles efectos adversos para la salud de su exposición a animales y humanos. [259] [ cita completa necesaria ] Se ha observado que las mareas rojas de Florida se han extendido hasta la costa este de México. [258] La densidad de estos organismos durante una floración puede exceder decenas de millones de células por litro de agua de mar y, a menudo, decolora el agua con un tono marrón rojizo intenso.
La marea roja también se utiliza a veces para describir la proliferación de algas nocivas en la costa noreste de los Estados Unidos, particularmente en el Golfo de Maine . Este tipo de floración es provocada por otra especie de dinoflagelado conocida como Alexandrium fundyense . Estas proliferaciones de organismos causan graves perturbaciones en las pesquerías de estas aguas, ya que las toxinas de estos organismos hacen que los mariscos que se alimentan por filtración en las aguas afectadas se vuelvan venenosos para el consumo humano debido a la saxitoxina. [260]
El Alexandrium monilatum relacionado se encuentra en mares y estuarios poco profundos tropicales o subtropicales en el Océano Atlántico occidental , el Mar Caribe , el Golfo de México y el Océano Pacífico oriental .
Los reservorios naturales de agua en Texas se han visto amenazados por actividades antropogénicas debido a las grandes refinerías y pozos de petróleo (es decir, emisiones y descargas de aguas residuales), actividades agrícolas masivas (es decir, liberación de pesticidas) y extracciones mineras (es decir, aguas residuales tóxicas), así como fenómenos naturales que involucran frecuentes Eventos HAB. Por primera vez en 1985, el estado de Texas documentó la presencia de la floración de P. parvum (alga dorada) a lo largo del río Pecos . Este fenómeno ha afectado a 33 embalses en Texas a lo largo de los principales sistemas fluviales, incluidos los ríos Brazos, Canadian, Grande, Colorado y Red River, y ha provocado la muerte de más de 27 millones de peces y causado decenas de millones de dólares en daños. [261]
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La Bahía de Chesapeake , el estuario más grande de EE. UU., ha sufrido repetidas y grandes floraciones de algas durante décadas debido a la escorrentía química de múltiples fuentes, [262] incluidos 9 grandes ríos y 141 arroyos y arroyos más pequeños en partes de seis estados. Además, el agua es bastante poco profunda y sólo el 1% de los desechos que entran en ella terminan en el océano. [50]
En peso, el 60% de los fosfatos que ingresaron a la bahía en 2003 provinieron de plantas de tratamiento de aguas residuales, mientras que el 60% de los nitratos provinieron de escorrentías de fertilizantes, desechos de animales de granja y la atmósfera. [50] Cada año se añaden a la bahía alrededor de 300 millones de libras (140 Gg) de nitratos. [263] El aumento de la población en la cuenca de la bahía , de 3,7 millones de personas en 1940 a 18 millones en 2015, también es un factor importante, [50] ya que el crecimiento económico conduce a un mayor uso de fertilizantes y a un aumento de las emisiones de desechos industriales. [264] [265]
A partir de 2015, los seis estados y los gobiernos locales de la cuenca de Chesapeake han mejorado sus plantas de tratamiento de aguas residuales para controlar las descargas de nutrientes. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) estima que las mejoras en las plantas de tratamiento de aguas residuales en la región de Chesapeake entre 1985 y 2015 han evitado la descarga de 900 millones de libras (410 Gg) de nutrientes, con descargas de nitrógeno reducidas en un 57% y de fósforo en un 75%. [266] La contaminación por escorrentía agrícola y urbana continúa siendo una fuente importante de nutrientes en la bahía, y los esfuerzos para gestionar esos problemas continúan a lo largo de la cuenca de 64.000 millas cuadradas (170.000 km 2 ). [267]
La reciente proliferación de algas en el lago Erie se ha alimentado principalmente de escorrentía agrícola y ha dado lugar a advertencias para que algunas personas en Canadá y Ohio no beban su agua. [268] [269] La Comisión Conjunta Internacional ha pedido a Estados Unidos y Canadá que reduzcan drásticamente las cargas de fósforo en el lago Erie para abordar la amenaza. [270] [271] [272]
Green Bay tiene una zona muerta causada por la contaminación por fósforo que parece estar empeorando. [273]
El lago Okeechobee es un hábitat ideal para las cianobacterias porque es poco profundo, soleado y está repleto de nutrientes procedentes de la agricultura de Florida. [274] El canal Okeechobee conecta el lago con el Océano Atlántico y el Golfo de México a través del río St. Lucie y el Caloosahatchee respectivamente. Esto significa que las floraciones de algas dañinas son arrastradas por los estuarios a medida que se libera agua durante los meses húmedos del verano. En julio de 2018, hasta el 90% del lago Okeechobee estaba cubierto de algas. [275] [276] El agua que drenaba del lago llenó la región con un olor nocivo y causó problemas respiratorios en algunos humanos durante el mes siguiente. [277] Para empeorar las cosas, las dañinas floraciones de marea roja son históricamente comunes en las costas de Florida durante estos mismos meses de verano. [278] Las cianobacterias en los ríos mueren cuando llegan al agua salada, pero su fijación de nitrógeno alimenta la marea roja en la costa. [278] Por lo tanto , las áreas en la desembocadura de los estuarios, como Cape Coral y Port St. Lucie, experimentan los efectos compuestos de ambos tipos de proliferación de algas nocivas. Los equipos de limpieza contratados por las autoridades del condado de Lee , donde el Caloosahatchee se encuentra con el Golfo de México, retiraron más de 1700 toneladas de vida marina muerta en agosto de 2018. [279]
En 2020, una gran proliferación de algas nocivas cerró playas en Polonia y Finlandia, provocada por una combinación de escorrentía de fertilizantes y calor extremo, lo que representó un riesgo para los lechos de platijas y mejillones. [280] [281] El Grupo de Acción del Mar Báltico considera que esto es una amenaza para la biodiversidad y las poblaciones de peces regionales. [282]
La defecación al aire libre es común en el sur de Asia, pero los desechos humanos son una fuente de contaminación por nutrientes que a menudo se pasa por alto en los modelos de contaminación marina. Cuando se incluyeron el nitrógeno (N) y el fósforo (P) aportados por los desechos humanos en los modelos para Bangladesh, India y Pakistán, los aportes estimados de N y P a los cuerpos de agua aumentaron de uno a dos órdenes de magnitud en comparación con los modelos anteriores. [46] La exportación fluvial de nutrientes a los mares costeros aumenta el potencial de eutrofización costera (ICEP). El ICEP del río Godavari es tres veces mayor cuando se incluyen los aportes de N y P procedentes de los desechos humanos.
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Por ley, las descargas de aguas pluviales agrícolas y los flujos de retorno de la agricultura de regadío no son "fuentes puntuales".