Una floración de algas nocivas ( FAN ), o crecimiento excesivo de algas , es una floración de algas que causa impactos negativos a otros organismos mediante la producción de toxinas producidas naturalmente por las algas , daño mecánico a otros organismos o por otros medios. Las FAN a veces se definen solo como aquellas floraciones de algas que producen toxinas, y a veces como cualquier floración 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 la floración muere, los microbios que descomponen las algas muertas consumen más oxígeno, generando una " zona muerta " que puede causar la muerte de peces . Cuando estas zonas cubren un área grande durante un período prolongado de tiempo, ni los peces ni las plantas pueden sobrevivir. Las floraciones de algas nocivas en entornos marinos a menudo se denominan "mareas rojas". [2] [3]
A veces no está claro qué causa las floraciones de algas nocivas 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 hay vínculos con impulsores particulares como los nutrientes, pero las floraciones de algas nocivas también han estado ocurriendo desde antes de que los humanos comenzaran a afectar el medio ambiente. Las floraciones de algas nocivas son inducidas por la eutrofización , que es una sobreabundancia de nutrientes en el agua. Los dos nutrientes más comunes son el nitrógeno fijado ( nitratos , amoníaco y urea ) y el fosfato . [6] El exceso de nutrientes son emitidos por la agricultura , la contaminación industrial, el uso excesivo de fertilizantes en áreas urbanas/suburbanas y la escorrentía urbana asociada . La temperatura más alta del agua y la baja circulación también contribuyen. [ cita requerida ]
Las floraciones de algas nocivas pueden causar daños significativos a los animales, el medio ambiente y las economías. Han aumentado en tamaño y frecuencia en todo el mundo, un hecho que muchos expertos atribuyen al cambio climático global . La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos (NOAA) predice más floraciones dañinas en el Océano Pacífico . [7] Las posibles soluciones incluyen el tratamiento químico, reservorios adicionales, sensores y dispositivos de monitoreo, reducción de la escorrentía de nutrientes, investigación y gestión, así como monitoreo y presentación de informes. [8]
La escorrentía terrestre, que contiene fertilizantes, aguas residuales y desechos del ganado, transporta abundantes nutrientes al agua de mar y estimula los eventos de floración. Las causas naturales, como las inundaciones de los ríos o el afloramiento de nutrientes del fondo marino , a menudo después de tormentas masivas, también proporcionan nutrientes y desencadenan eventos de floración. El aumento de los desarrollos costeros y la acuicultura también contribuyen a la aparición de floraciones de algas nocivas costeras. [2] [3] Los efectos de las floraciones de algas nocivas pueden empeorar localmente debido a la circulación de Langmuir impulsada por el viento y sus efectos biológicos .
Las floraciones de algas nocivas de las cianobacterias (algas verdeazuladas) pueden aparecer como espuma, escoria o estera sobre o justo debajo de la superficie del agua y pueden adoptar varios colores según sus pigmentos. [6] Las floraciones de cianobacterias en lagos o ríos de agua dulce pueden aparecer de color verde brillante, a menudo con vetas superficiales que parecen pintura flotante. [9] Las floraciones de cianobacterias son un problema global. [10]
La mayoría de las floraciones ocurren en aguas cálidas con exceso de nutrientes. [6] Los efectos nocivos de estas floraciones se deben a las toxinas que producen o al consumo de oxígeno en el agua, lo que puede provocar la muerte de los peces. [11] Sin embargo, no todas las floraciones de algas producen toxinas; algunas solo decoloran el agua, producen un olor desagradable o le agregan mal sabor. Desafortunadamente, no es posible determinar si una floración es dañina solo por su apariencia, ya que se requiere tomar muestras y examinarla al microscopio. [6] En muchos casos, la microscopía no es suficiente para diferenciar entre poblaciones tóxicas y no tóxicas. En estos casos, se pueden emplear herramientas para medir el nivel de toxinas o para determinar si están presentes los genes que producen toxinas. [12]
En una definición estricta, las floraciones de algas nocivas son solo aquellas floraciones que liberan toxinas que afectan a otras especies. Por otro lado, cualquier floración de algas puede causar zonas muertas debido a los bajos niveles de oxígeno , y por lo tanto podría llamarse "dañina" 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 floraciones de algas nocivas si afectan negativamente a la salud humana o los intereses socioeconómicos o son perjudiciales para los sistemas acuáticos". [13] Una floración de algas nocivas es "un concepto social más que una definición científica". [13]
La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos adoptó una definición igualmente amplia de floraciones de algas nocivas en 2008, al afirmar que las floraciones de algas nocivas incluyen "especies potencialmente tóxicas (auxotróficas, heterotróficas) y productoras de alta biomasa que pueden causar hipoxia y anoxia y mortalidad indiscriminada de vida marina después de alcanzar concentraciones densas, independientemente de que se produzcan o no toxinas". [1]
Las floraciones de algas nocivas en las zonas costeras también se denominan a menudo "mareas rojas". [13] El término "marea roja" se deriva de las floraciones de cualquiera de varias especies de dinoflagelados , como Karenia brevis . [14] Sin embargo, el término es engañoso ya que las floraciones de algas pueden variar ampliamente en color, y el crecimiento de las algas no está relacionado con las mareas . No todas las mareas rojas son producidas por dinoflagelados. El ciliado mixotrófico Mesodinium rubrum produce floraciones no tóxicas coloreadas de un rojo intenso por los cloroplastos que obtiene de las algas que come. [15]
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Como término técnico, se está reemplazando por una terminología más precisa, incluido el término genérico "floración algal nociva" para las especies dañinas y " floración algal " para las especies benignas. [ cita requerida ]
Existen tres tipos principales de fitoplancton que pueden formar floraciones de algas nocivas: cianobacterias , dinoflagelados y diatomeas . Los tres están formados por organismos flotantes microscópicos que, al igual que las plantas, pueden crear su propio alimento a partir de la luz solar mediante la fotosíntesis . Esa capacidad hace que la mayoría de ellos sean una parte esencial de la red alimentaria de los peces pequeños y otros organismos. [16] : 246
Las floraciones 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 verdeazuladas", [17] pero que de hecho son bacterias procariotas , [18] a diferencia de las algas que son eucariotas . [19] Algunas cianobacterias, incluido el género Microsystis , pueden producir cianotoxinas peligrosas como las microcistinas , [20] que son hepatotoxinas que dañan el hígado de los mamíferos. [21] Otros tipos de cianobacterias también pueden producir hepatotoxinas, así como neurotoxinas, citotoxinas y endotoxinas. [22] Las plantas purificadoras de agua pueden ser incapaces de eliminar estas toxinas, lo que lleva a advertencias localizadas cada vez más comunes contra el consumo de agua del grifo, como sucedió en Toledo, Ohio, en agosto de 2014. [23]
En agosto de 2021, se confirmó que había 47 lagos con floraciones de algas solo en el estado de Nueva York. [24] [25] En septiembre de 2021, los Programas Ambientales del Condado de Spokane emitieron una alerta de floraciones de algas nocivas para el lago Newman luego de que las pruebas mostraran niveles de toxicidad potencialmente dañinos para las cianobacterias, [26] mientras que en el mismo mes se informaron niveles récord de microcistinas que llevaron a una advertencia extendida de "No beber" para 280 hogares en Clear Lake , el segundo lago de agua dulce más grande de California. [27] Mientras tanto, las condiciones del agua en Florida continúan deteriorándose bajo el aumento de las entradas de nutrientes, lo que causa graves eventos de floraciones de algas nocivas tanto en áreas de agua dulce como marinas. [28]
Las floraciones de algas nocivas también causan daños 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. [11] Cuando el agua sin oxígeno cubre una gran superficie durante un período prolongado, 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 intervenciones humanas deliberadas, y no se limitan solo 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. [29]
Muchas de las especies que forman floraciones de algas nocivas atraviesan un sistema de vida de dos etapas. Estas especies alternan entre una etapa de reposo bentónico y un estado vegetativo pelágico . La etapa de reposo bentónico corresponde a cuando estas especies descansan cerca del fondo del océano. En esta etapa, las células de la especie esperan las condiciones óptimas para poder moverse hacia la superficie. Estas especies luego pasan de la etapa de reposo bentónico al estado vegetativo pelágico, donde son más activas y se encuentran cerca de la superficie de la masa de agua. En el estado vegetativo pelágico, estas células pueden crecer y multiplicarse. Es durante el estado vegetativo pelágico que puede ocurrir una floración, ya que las células se reproducen rápidamente y se apoderan de las regiones superiores de la masa de agua. La transición entre estas dos etapas de vida puede tener múltiples efectos en la floración de algas (como la terminación rápida de la flora de algas nocivas a medida que las células pasan del estado pelágico al estado bentónico). Muchas de las especies de algas que atraviesan este ciclo de vida de dos etapas son capaces de realizar una rápida migración vertical. Esta migración es necesaria para el movimiento desde el área bentónica de los cuerpos 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. [30]
Los otros tipos de algas son las diatomeas y los dinoflagelados , que se encuentran principalmente en ambientes marinos, como las costas oceánicas o las bahías, donde también pueden formar floraciones de algas. Las floraciones de algas nocivas costeras son un fenómeno natural, [31] [32] aunque en muchos casos, particularmente cuando se forman cerca de las costas o en los estuarios, se ha demostrado que se ven exacerbadas por la eutrofización inducida por el hombre y/o el cambio climático. [33] [34] [35] [36] Pueden ocurrir cuando el agua más cálida, la salinidad y los nutrientes alcanzan ciertos niveles, lo que luego estimula su crecimiento. [31] La mayoría de las algas de floraciones de algas nocivas son dinoflagelados. [37] Son visibles en el agua a una concentración de 1.000 células de algas/ml, mientras que en floraciones densas pueden medir más de 200.000/ml. [38]
Las diatomeas producen ácido domoico , otra neurotoxina que puede causar convulsiones en vertebrados superiores y aves a medida que se concentra en la cadena alimentaria. El ácido domoico se acumula fácilmente en los cuerpos de los mariscos , las sardinas y las anchoas , que si luego son consumidas por leones marinos , nutrias , cetáceos , aves o personas, pueden afectar el sistema nervioso causando lesiones graves o la muerte. [39] En el verano de 2015, los gobiernos estatales cerraron importantes pesquerías de mariscos en Washington , Oregón y California debido a altas concentraciones de ácido domoico en los mariscos. [40]
En el medio marino, los organismos unicelulares, microscópicos y similares a las plantas se encuentran de forma natural en la capa superficial bien iluminada de cualquier masa 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. [41] Las floraciones de algas dañinas pueden tener impactos importantes y variados en los ecosistemas marinos, dependiendo de la especie involucrada, el medio ambiente donde se encuentran y el mecanismo por el cual ejercen efectos negativos. [ cita requerida ]
En ocasiones no está claro qué causa la aparición de floraciones de algas nocivas 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 floraciones de algas nocivas, cada una con diferentes requisitos ambientales para un crecimiento óptimo. La frecuencia y la gravedad de las floraciones de algas nocivas en algunas partes del mundo se han relacionado con una mayor carga de nutrientes derivada de las actividades humanas. En otras áreas, las floraciones de algas nocivas son una ocurrencia estacional predecible que resulta del afloramiento costero, un resultado natural del movimiento de ciertas corrientes oceánicas [43] .
El crecimiento del fitoplancton marino (tanto tóxico como no tóxico) generalmente está limitado por la disponibilidad de nitratos y fosfatos, que pueden ser abundantes en las zonas de surgencia costera, así como en la escorrentía agrícola. El tipo de nitratos y fosfatos disponibles en el sistema también es un factor, ya que el fitoplancton puede crecer a diferentes velocidades dependiendo de la abundancia relativa de estas sustancias (por ejemplo , amoníaco , urea , ion nitrato). [44]
Una variedad de otras fuentes de nutrientes también pueden desempeñar un papel importante en la formación de floraciones de algas, entre ellas el hierro, el sílice o el carbono. La contaminación de las aguas costeras producida por los seres humanos (incluida la fertilización con hierro) y el aumento sistemático de la temperatura del agua del mar también se han sugerido como posibles factores que contribuyen a la aparición de floraciones de algas nocivas. [44]
Entre las causas de las floraciones de algas se encuentran: [45]
Los nutrientes entran en los ambientes de agua dulce o marinos como escorrentía superficial proveniente de la contaminación agrícola y la escorrentía urbana proveniente 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. [50] Se introducen nutrientes adicionales provenientes de la contaminación atmosférica. [51] Las áreas costeras en todo el mundo, especialmente humedales y estuarios, arrecifes de coral y pantanos, son propensas a sobrecargarse con esos nutrientes. [51] La mayoría de las grandes ciudades a lo largo del Mar Mediterráneo , por ejemplo, vierten todas sus aguas residuales al mar sin tratar. [51] Lo mismo es cierto para la mayoría de los países costeros en desarrollo, mientras que en partes del mundo en desarrollo, hasta el 70% de las aguas residuales de las grandes ciudades pueden volver a ingresar a los sistemas de agua sin ser tratadas. [52]
Los nutrientes residuales en las aguas residuales tratadas también pueden acumularse en las áreas de origen de las aguas residuales aguas abajo [53] y fomentar la eutrofización, lo que conduce progresivamente a un sistema dominado por cianobacterias caracterizado por floraciones de algas nocivas estacionales. A medida que se construyen más infraestructuras de tratamiento de aguas residuales, más aguas residuales tratadas se devuelven al sistema hídrico natural, lo que conduce a un aumento significativo de estos nutrientes residuales. [ cita requerida ]
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 requerida ]
Esto contribuye a la degradación continua de presas, lagos, ríos y embalses, zonas de fuentes de agua que están empezando a ser conocidas como infraestructura ecológica [54] , lo que ejerce una presión cada vez mayor sobre las plantas de tratamiento de aguas residuales y de purificación de agua. Estas presiones, a su vez, intensifican las floraciones de algas nocivas estacionales. [ cita requerida ]
El cambio climático contribuye a que las aguas sean más cálidas, lo que hace que las condiciones sean más favorables para el crecimiento de algas en más regiones y más al norte. [55] [46] En general, las aguas tranquilas, cálidas y poco profundas, combinadas con condiciones de alto contenido de nutrientes en lagos o ríos, aumentan el riesgo de floraciones de algas dañinas. [48] 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. [56]
Aunque los factores que provocan las floraciones de algas nocivas son poco conocidos, parece que han aumentado su distribución y frecuencia en las zonas costeras desde los años 1980. [57] : 16 Esto es el resultado de factores inducidos por el hombre, como el aumento de los aportes de nutrientes ( contaminación por nutrientes ) y el cambio climático (en particular el calentamiento de las temperaturas del agua). [57] : 16 Los parámetros que afectan a la formación de floraciones de algas nocivas son el calentamiento de los océanos , las olas de calor marinas, la pérdida de oxígeno , la eutrofización y la contaminación del agua . [58] : 582
Las floraciones de algas nocivas contienen densas concentraciones de organismos y aparecen como agua descolorida, a menudo de color marrón rojizo. Es un fenómeno natural, pero no se conocen necesariamente la causa exacta o la combinación de factores que dan lugar a un evento de floraciones de algas nocivas. [59] Sin embargo, se cree que tres factores naturales clave desempeñan un papel importante en una floración: salinidad, temperatura y viento. Las floraciones de algas nocivas 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 de estado actualizado sobre las floraciones de algas nocivas en Florida. [60] El Departamento de Parques y Vida Silvestre de Texas también proporciona un informe de estado. [61] Si bien no se ha encontrado una causa particular de las floraciones de algas nocivas, muchos factores diferentes pueden contribuir a su presencia. Estos factores pueden incluir la contaminación del agua , que se origina a partir de fuentes como las aguas residuales humanas y la escorrentía agrícola . [62]
La aparición de floraciones de algas nocivas en algunos lugares parece ser completamente natural (las floraciones de algas son un fenómeno estacional que resulta de las surgencias costeras, un resultado natural del movimiento de ciertas corrientes oceánicas) [63] [64], mientras que en otros parecen ser el resultado de una mayor contaminación por nutrientes a causa de las actividades humanas. [65] El crecimiento del fitoplancton marino generalmente está limitado por la disponibilidad de nitratos y fosfatos , que pueden ser abundantes en las escorrentías agrícolas, así como en las zonas de surgencias costeras. Se cree que otros factores, como la afluencia de polvo rico en hierro procedente de grandes zonas desérticas, como el desierto del Sahara, desempeñan un papel importante en la aparición de fenómenos de floraciones de algas nocivas. [66] Algunas floraciones de algas en la costa del Pacífico también se han relacionado con la aparición de oscilaciones climáticas a gran escala, como los fenómenos de El Niño . [ cita requerida ]
Se cree que otros factores, como la entrada de polvo rico en hierro procedente de grandes zonas desérticas como el Sahara, desempeñan un papel en la aparición de floraciones de algas nocivas. [67] Algunas floraciones de algas en la costa del Pacífico también se han relacionado con la aparición natural de oscilaciones climáticas a gran escala, como los fenómenos de El Niño . Las floraciones de algas nocivas también están relacionadas con las fuertes lluvias. [68] Aunque el explorador Cabeza de Vaca observó floraciones de algas nocivas en el Golfo de México a principios del siglo XVI , [69] no está claro qué inicia estas floraciones y qué papel desempeñan los factores antropogénicos y naturales en su desarrollo. [ cita requerida ]
El número de floraciones de algas nocivas (cianobacterias) notificadas ha ido aumentando en todo el mundo. [70] No está claro si el aparente aumento de la frecuencia y la gravedad de las floraciones de algas nocivas en diversas partes del mundo es en realidad un aumento real o se debe a un mayor esfuerzo de observación y a los avances en la tecnología de identificación de especies. [71] [72]
En 2008, el gobierno de los Estados Unidos preparó un informe sobre el problema, titulado "Harmful Algal Bloom Management and Response: Assessment and Plan" [Gestión y respuesta a las floraciones de algas nocivas: evaluación y plan]. [73] El informe reconocía la gravedad del problema:
Se cree que la frecuencia y la distribución geográfica de las floraciones de algas nocivas han aumentado en todo el mundo. Todos los estados costeros de los EE. UU. han experimentado floraciones de algas nocivas durante la última década, y han surgido nuevas especies en algunos lugares que antes no se sabía que causaban problemas. También se cree que la frecuencia de floraciones de algas nocivas está aumentando en los sistemas de agua dulce. [73]
Los investigadores han informado del crecimiento de floraciones de algas nocivas 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. [74] La India ha informado de un aumento en el número de floraciones cada año. [75] En 1977, Hong Kong informó de su primera floraciones de algas nocivas costeras. En 1987, estaban recibiendo un promedio de 35 por año. [76] Además, ha habido informes de floraciones de algas nocivas en lagos canadienses populares, como el lago Beaver y el lago Quamichan. Estas floraciones fueron responsables de la muerte de algunos animales y dieron lugar a advertencias sobre la posibilidad de nadar. [77]
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 del Ártico , [78] en la Antártida , [79] las montañas del Himalaya , [80] las Montañas Rocosas , [81] y en las montañas de Sierra Nevada . [82]
En los Estados Unidos, todos los estados costeros han sufrido floraciones de algas nocivas durante la última década y han surgido nuevas especies en nuevos lugares que antes no se sabía que causaban problemas. En el interior, los principales ríos han experimentado un aumento de tamaño y frecuencia. En 2015, el río Ohio sufrió una floración que se extendió unas 650 millas (1.050 km) "sin precedentes" hasta los estados adyacentes y dio positivo en las pruebas de toxinas, lo que creó problemas de agua potable y recreación. [83] Una parte del río Jordán de Utah se cerró debido a la floración de algas tóxicas en 2016. [84]
En la costa oeste de Sudáfrica , cada primavera se producen floraciones de algas nocivas causadas por Alexandrium catanella . Estas floraciones de organismos provocan graves trastornos en la pesca en 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. [85]
A medida que las floraciones de algas crecen, agotan el oxígeno del agua y evitan que la luz del sol llegue a los peces y las plantas. Estas floraciones pueden durar desde unos pocos días hasta muchos meses. [84] Con menos luz, las plantas debajo de la floración pueden morir y los peces pueden morir de hambre. Además, la densa población de una floración reduce la saturación de oxígeno durante la noche por la respiración. Y cuando las algas finalmente mueren, los microbios que descomponen las algas muertas consumen aún más oxígeno, lo que a su vez hace que más peces mueran o abandonen el área. Cuando el oxígeno continúa siendo agotado por las floraciones, puede conducir a zonas muertas hipóxicas , donde ni los peces ni las plantas pueden sobrevivir. [86] Estas zonas muertas en el caso de la Bahía de Chesapeake, donde son una ocurrencia normal, también se sospecha que son una fuente importante de metano . [87]
Los científicos han descubierto que las floraciones de algas nocivas fueron una característica destacada de eventos de extinción masiva anteriores , incluida la extinción del final del Pérmico . [88]
Las pruebas han demostrado que algunas toxinas cercanas a las floraciones pueden estar en el aire y, por lo tanto, ser inhaladas, lo que podría afectar la salud. [89]
No se recomienda comer pescado o mariscos de lagos con floraciones cercanas. [9] Los mariscos que se alimentan de algas acumulan toxinas potentes. Si se consumen mariscos, pueden producirse varios tipos de intoxicación, como la intoxicación amnésica por mariscos (ASP), la intoxicación diarreica por mariscos , la intoxicación neurotóxica por mariscos y la intoxicación paralítica por mariscos . [90] Un estudio de 2002 ha demostrado que las toxinas de las algas pueden ser la causa de hasta 60.000 casos de intoxicación en el mundo cada año. [90]
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 el área donde se cultivaban los mejillones. [91] Un estudio de 2013 encontró que la intoxicación paralizante tóxica por mariscos en Filipinas durante las FAN ha causado al menos 120 muertes en unas pocas décadas. [92] 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 anchoa, sardinas o cangrejo capturados en la bahía. [93] En 2015, la mayoría de las pesquerías de mariscos en Washington, Oregón y California fueron cerradas debido a altas concentraciones de ácido domoico tóxico en los mariscos. [40] Se ha advertido a las personas que inhalar vapores de las olas o el viento durante un evento de FAN puede causar ataques de asma o provocar otras enfermedades respiratorias. [94]
En 2018, los funcionarios agrícolas de Utah temían que incluso los cultivos pudieran contaminarse si se regaban con agua tóxica, aunque admiten que no pueden medir la contaminación con precisión debido a las muchas variables que intervienen en la agricultura. Sin embargo, emitieron advertencias a los residentes como medida de precaución. [95]
En general, se advierte a las personas que no entren ni beban agua de floraciones de algas, ni que dejen que sus mascotas naden en el agua, ya que muchas de ellas han muerto a causa de las floraciones de algas. [48] En al menos un caso, las personas comenzaron a enfermarse antes de que se emitieran las advertencias. [96] No existe ningún tratamiento disponible para los animales, incluido el ganado, si beben de floraciones de algas donde hay dichas toxinas. Se aconseja que las mascotas se mantengan alejadas de las floraciones de algas para evitar el contacto. [97]
En algunos lugares se ha advertido a los visitantes que ni siquiera toquen el agua. [9] A los navegantes se les ha dicho que las toxinas en el agua pueden inhalarse por el rocío del viento o las olas. [17] [9] Las playas oceánicas, [98] lagos [21] y ríos han sido cerrados debido a las floraciones de algas. [84] Después de que un perro muriera en 2015 por nadar en una floración en el río Ruso de California , los funcionarios también publicaron advertencias para partes del río. [99] Hervir el agua en casa antes de beberla no elimina las toxinas. [9]
En agosto de 2014, la ciudad de Toledo, Ohio, recomendó a sus 500.000 habitantes 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. [23] 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 comercios. La floración regresó en 2015 [100] y se pronosticó nuevamente para el verano de 2016. [101]
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. [74] En China, se cortó el agua a los residentes en 2007 debido a una floración de algas en su tercer lago más grande, lo que obligó a 2 millones de personas a usar agua embotellada. [102] [103] Un corte de agua más pequeño en China afectó a 15.000 residentes dos años después en un lugar diferente. [104] Australia en 2016 también tuvo que cortar el agua a los agricultores. [105]
Alan Steinman, de la Grand Valley State University, explicó que una de las principales causas de las floraciones de algas en general, y del lago Erie en particular, es que las algas verdeazuladas prosperan con un alto nivel de nutrientes, junto con aguas cálidas y tranquilas. El lago Erie es más propenso a las floraciones porque tiene un alto nivel de nutrientes y es poco profundo, lo que hace que se caliente más rápidamente durante el verano. [106]
Los síntomas de beber agua tóxica pueden aparecer unas horas después de la exposición. Pueden incluir náuseas, vómitos y diarrea, o provocar dolores de cabeza y problemas gastrointestinales. [21] Aunque es poco frecuente, la toxicidad hepática puede causar la muerte. [21] Estos síntomas pueden provocar deshidratación, otra preocupación importante. En altas concentraciones, las toxinas presentes en las aguas de algas, con solo tocarlas, pueden causar erupciones cutáneas e irritar los ojos, la nariz, la boca o la garganta. [9] A quienes presenten síntomas sospechosos se les recomienda que llamen a un médico si los síntomas persisten o no pueden retener líquidos después de 24 horas. [ cita requerida ]
En estudios a nivel poblacional, la cobertura de floración se ha relacionado significativamente con el riesgo de muerte por enfermedad hepática no alcohólica . [107]
Se cree que las floraciones de algas tóxicas desempeñan un papel en el desarrollo de trastornos neurológicos degenerativos en los seres humanos, como la esclerosis lateral amiotrófica y la enfermedad de Parkinson . [108]
Menos del uno por ciento de las floraciones de algas producen toxinas peligrosas, como las microcistinas . [20] Aunque las algas verdeazuladas 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 [84] y los peces cuando se ingieren. [20] Las toxinas son neurotoxinas que destruyen el tejido nervioso, lo que puede afectar al sistema nervioso, el cerebro y el hígado, y puede provocar la muerte. [21]
Los seres humanos se ven afectados por las especies de HAB al ingerir mariscos cosechados de forma inadecuada, respirar brevetoxinas en aerosol (es decir, toxinas PbTx o Ptychodiscus ) y, en algunos casos, contacto con la piel. [109] Las brevetoxinas se unen a los canales de sodio dependientes de voltaje , estructuras importantes de las membranas celulares. La unión da como resultado la activación persistente de las células nerviosas, lo que interfiere con la transmisión neuronal y conduce a problemas de salud. Estas toxinas se crean dentro del organismo unicelular o como un producto metabólico. [110] 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 puede convertirse en PbTx-3 a través de cambios metabólicos. [110] Los investigadores encontraron que PbTx-2 ha sido la brevetoxina intracelular primaria que se convierte con el tiempo en PbTx-3. [111]
En los Estados Unidos, el USDA analiza periódicamente los mariscos que consumen los seres humanos para comprobar si contienen toxinas y garantizar un consumo seguro. Este tipo de análisis es habitual en otros países. Sin embargo, la recolección inadecuada de mariscos puede provocar intoxicación paralítica y neurotóxica en los seres humanos. [112] [113] Algunos síntomas incluyen somnolencia, diarrea, náuseas, pérdida del control motor, hormigueo, entumecimiento o dolor en las extremidades, incoherencia y parálisis respiratoria. [114] Son habituales los informes de irritación de la piel tras nadar en el océano durante una HAB. [115]
Cuando las células de las bacterias algas nocivas se rompen, liberan brevetoxinas extracelulares al medio ambiente. Algunas de ellas permanecen en el océano, mientras que otras partículas se convierten en aerosol. Durante los vientos terrestres, las brevetoxinas pueden convertirse en aerosoles mediante el transporte a través de burbujas, lo que provoca irritación respiratoria, broncoconstricción , tos y sibilancia, entre otros síntomas. [115]
Se recomienda evitar el contacto con la toxina en aerosol que se dispersa por el viento. Algunas personas informan una disminución de la función respiratoria después de solo una hora de exposición a una playa con marea roja de K. brevis y estos síntomas pueden durar días. [116] 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 Oceanográfico 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 floraciones de algas nocivas. [117]
Los peligros que acompañan a las floraciones de algas nocivas han impedido que los visitantes disfruten de las playas y lagos en lugares de los EE. UU. como Florida, [98] California, [9] Vermont, [118] y Utah. [84] Las personas que esperaban disfrutar de sus vacaciones o días libres se han visto alejadas, en detrimento de las economías locales. Se han colocado carteles en lagos y ríos de Dakota del Norte , Minnesota , Utah, California y Ohio que advierten sobre el potencial riesgo para la salud. [119]
En Europa se han vuelto más comunes floraciones similares, y Francia es uno de los países que las ha notificado. En el verano de 2009, las playas del norte de Bretaña se cubrieron con toneladas de algas verdes en descomposición potencialmente letales. Un caballo que iba de paseo por la playa se desplomó y murió a causa de los vapores que emitían las algas en descomposición. [120]
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 las floraciones de algas nocivas provienen de los daños a la salud humana, la pesca, el turismo y la recreación, y el costo de monitoreo y gestión del área donde aparecen las floraciones. [121] La EPA estima que las floraciones de algas afectan al 65 por ciento de los principales estuarios del país, con un costo anual de $2.2 mil millones. [95] En los EE. UU. hay aproximadamente 166 zonas muertas costeras. [95] 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 hasta 2016 han sido principalmente para los EE. UU. [121]
En las ciudades portuarias de la provincia de Shandong , en el este de China, los residentes ya no se sorprenden cuando cada año llegan floraciones masivas de algas que inundan las playas. Antes de los Juegos Olímpicos de Pekín de 2008, más de 10.000 personas trabajaron para limpiar 20.000 toneladas de algas muertas de las playas. [122] En 2013, otra floración en China, que se cree que es la más grande de su historia, [123] cubrió un área de 7.500 millas cuadradas, [122] y fue seguida por otra en 2015 que cubrió una superficie aún mayor de 13.500 millas cuadradas. Se cree que las floraciones en China son causadas por la contaminación procedente de vertidos agrícolas e industriales no tratados en los ríos que desembocan en el océano. [124]
Ya en 1976, una zona muerta relativamente pequeña y de corto plazo frente a las costas de Nueva York y Nueva Jersey costó a la pesca comercial y recreativa más de 500 millones de dólares. [125] En 1998, una flora de algas nocivas en Hong Kong mató peces de alto valor por un valor de más de 10 millones de dólares. [76]
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. [126] En 2016, la industria pesquera estadounidense esperaba que las futuras pérdidas de ingresos pudieran ascender a 900 millones de dólares anuales. [121]
La NOAA ha proporcionado algunas estimaciones de costos para varias floraciones en los últimos años: [127] $10,3 millones en 2011 debido a una floraciones de algas nocivas en los desembarques de ostras de Texas; $2,4 millones de ingresos perdidos por el comercio tribal debido a los cierres pesqueros de 2015 en el noroeste del Pacífico; $40 millones de la pérdida de turismo del estado de Washington debido al mismo cierre pesquero.
Además de los daños a las empresas, las enfermedades humanas se traducen en pérdidas de salarios y daños a la salud. También son costosos los tratamientos médicos, las investigaciones realizadas por los organismos sanitarios mediante la toma de muestras y análisis del agua y la colocación de señales de advertencia en los lugares afectados. [128]
Los cierres aplicados a áreas donde ocurre esta floración de algas tienen un gran impacto negativo en las industrias pesqueras, a lo cual se suma la alta mortalidad de peces que esto genera, el incremento en el precio por la escasez de pescado disponible y la disminución en la demanda de mariscos por el temor a la contaminación por toxinas. [129] Esto ocasiona una gran pérdida económica para la industria.
Se estima que los costos económicos aumentarán. En junio de 2015, por ejemplo, la mayor floración de algas nocivas tóxicas conocida obligó a cerrar la industria de mariscos de la costa oeste, la primera vez que eso ha sucedido. Un experto de la NOAA de Seattle comentó: "Esto no tiene precedentes en términos de la extensión y magnitud de esta floración de algas nocivas y las condiciones de agua cálida que estamos viendo en alta mar..." [130] . La floración abarcó un área desde Santa Bárbara, California , hacia el norte hasta Alaska . [131]
El impacto negativo sobre los peces puede ser aún más grave cuando están confinados en corrales, como ocurre en las piscifactorías. En 2007, una piscifactoría de Columbia Británica perdió 260 toneladas de salmón como resultado de floraciones [132] y, en 2016, una piscifactoría de Chile perdió 23 millones de salmones tras una floración de algas [133] .
La presencia de floraciones de algas nocivas puede provocar hipoxia o anoxia en una masa de agua. La disminución del oxígeno en una masa de agua puede provocar la creación de una zona muerta . Las zonas muertas se producen cuando una masa de agua se ha vuelto inadecuada para la supervivencia de los organismos en esa ubicación. Las floraciones de algas nocivas causan zonas muertas al consumir oxígeno en estas masas de agua, lo que deja un mínimo de oxígeno disponible para otros organismos marinos. Cuando las floraciones de algas nocivas mueren, sus cuerpos se hundirán hasta el fondo de la masa 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 floraciones de algas nocivas han colocado la masa de agua en hipoxia, y estos niveles bajos de oxígeno harán que los organismos marinos busquen lugares más adecuados para su supervivencia. [134]
Las floraciones pueden dañar el medio ambiente incluso sin producir toxinas, ya que agotan el oxígeno del agua durante su crecimiento y su descomposición después de morir. Las floraciones también pueden bloquear la luz solar para los organismos que viven debajo de ellas. Se han formado floraciones en cantidades y tamaños sin precedentes en la costa del Pacífico, en el lago Erie, en la bahía de Chesapeake y en el golfo de México, donde se han creado varias zonas muertas como resultado de ello. [135] En la década de 1960, el número de zonas muertas en todo el mundo era de 49; la cifra aumentó a más de 400 en 2008. [125]
Entre las zonas muertas más grandes se encuentran las del mar Báltico en el norte de Europa y el golfo de México, que afectan a una industria pesquera estadounidense de 2.800 millones de dólares. [74] Desafortunadamente, las zonas muertas rara vez se recuperan y normalmente crecen en tamaño. [125] Una de las pocas zonas muertas que alguna vez se recuperó fue la del mar Negro , que volvió a la normalidad bastante rápido después del colapso de la Unión Soviética en la década de 1990 debido a una reducción resultante en el uso de fertilizantes. [125]
Las floraciones de algas nocivas han provocado muertes masivas de peces. [136] En 2016, 23 millones de salmones que se cultivaban en Chile murieron a causa de una floración de algas tóxicas. [137] Para deshacerse de los peces muertos, los que eran aptos para el consumo se convirtieron en harina de pescado y el resto se arrojó a 60 millas de la costa para evitar riesgos para la salud humana. [137] Se estima que el costo económico de esa muerte fue de 800 millones de dólares. [137] El experto ambiental Lester Brown ha escrito que el cultivo de salmón y camarón en estanques en alta mar concentra desechos, lo que contribuye a la eutrofización y la creación de zonas muertas. [138]
Otros países han informado de impactos similares, y en ciudades como Río de Janeiro (Brasil) se han producido muertes masivas de peces debido a floraciones que se han convertido en algo habitual. [139] A principios de 2015, Río recogió unas 50 toneladas de peces muertos de la laguna donde se planeaba celebrar los eventos acuáticos de los Juegos Olímpicos de 2016. [139]
La Bahía de Monterey ha sufrido floraciones de algas nocivas, la más reciente en 2015: "Las floraciones periódicas de diatomeas Pseudo-nitzschia productoras de toxinas se han documentado durante más de 25 años en la Bahía de Monterey y en otras partes de la costa oeste de los EE. UU. Durante las floraciones grandes, la toxina se acumula en mariscos y peces pequeños como las anchoas y las 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". [140] Se han observado muertes de peces similares por algas tóxicas o falta de oxígeno en Rusia, [141] Colombia, [142] Vietnam, [143] China, [144] Canadá, [145] Turquía, [146] Indonesia, [147] y Francia. [148]
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. [149] Las agencias gubernamentales del estado de Ohio han advertido que muchas muertes de perros y ganado fueron resultado de la exposición a floraciones de algas nocivas 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. [150] En 50 países y 27 estados ese año hubo informes de enfermedades humanas y animales relacionadas con toxinas de algas. [150] En Australia, el departamento de agricultura advirtió a los agricultores que las toxinas de una floraciones de algas nocivas tenían el "potencial de matar grandes cantidades de ganado muy rápidamente". [151]
Los mamíferos marinos también han sido gravemente dañados, ya que más del 50 por ciento de las muertes inusuales de mamíferos marinos son causadas por floraciones de algas dañinas. [152] En 1999, más de 65 delfines mulares murieron durante una HAB costera en Florida. [153] En 2013, una HAB en el suroeste de Florida mató a un número récord de manatíes . [154] Las ballenas también han muerto en grandes cantidades. Durante el período de 2005 a 2014, Argentina informó de un promedio de 65 ballenas bebés muertas que los expertos han vinculado a las floraciones de algas. Un experto en ballenas de allí espera que la población de ballenas se reduzca significativamente. [155] En 2003, frente a Cape Cod en el Atlántico Norte, al menos 12 ballenas jorobadas murieron a causa de las algas tóxicas de una HAB. [156] En 2015, Alaska y Columbia Británica informaron de que muchas ballenas jorobadas probablemente habían muerto a causa de las toxinas de las HAB, y 30 de ellas habían llegado a las costas de Alaska. "Nuestra principal teoría en este momento es que la floración de algas nocivas ha contribuido a las muertes", dijo un portavoz de la NOAA. [157] [158]
Las aves han muerto tras comer pescado muerto contaminado con algas tóxicas. Los peces podridos y en descomposición son consumidos por aves como pelícanos , gaviotas , cormoranes y posiblemente mamíferos marinos o terrestres, que luego se envenenan. [136] Se examinaron los sistemas nerviosos de las aves muertas y se observó que fallaban por el efecto de la toxina. [93] En la costa de Oregón y Washington, mil negrones , o patos marinos, también murieron en 2009. "Esto es enorme", dijo un profesor universitario. [159] A medida que las aves moribundas o muertas llegaban a la orilla, las agencias de vida silvestre entraron en "un modo de crisis de emergencia". [159]
Incluso se ha sugerido que las floraciones de algas nocivas son responsables de la muerte de animales encontrados en yacimientos fósiles, [160] como las docenas de esqueletos de cetáceos encontrados en Cerro Ballena . [161]
Se ha observado que las floraciones de algas nocivas en los ecosistemas marinos causan efectos adversos a una amplia variedad de organismos acuáticos, en particular mamíferos marinos, tortugas marinas, aves marinas y peces de aleta. Los impactos de las toxinas de las floraciones de algas nocivas en estos grupos pueden incluir cambios perjudiciales en sus capacidades de desarrollo, inmunológicas, neurológicas o reproductivas. Los efectos más notorios de las floraciones de algas nocivas en la fauna marina son los eventos de mortalidad a gran escala asociados con las floraciones productoras de toxinas. Por ejemplo, un evento de mortalidad masiva de 107 delfines nariz de botella ocurrió a lo largo de la franja de Florida en la primavera de 2004 debido a la ingestión de sábalos contaminados con altos niveles de brevetoxina . [162] Las mortalidades de manatíes también se han atribuido a la brevetoxina, pero a diferencia de los delfines, el principal vector de la toxina fue una especie endémica de pastos marinos ( Thalassia testudinum ) en la que se detectaron altas concentraciones de brevetoxinas y posteriormente se encontraron como un componente principal del contenido estomacal de los manatíes. [162]
Otras especies de mamíferos marinos, como la ballena franca del Atlántico Norte , en grave peligro de extinción , han estado expuestas a neurotoxinas al alimentarse de zooplancton altamente contaminado . [163] 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 buscan alimento ingerirán grandes concentraciones de estos copépodos contaminados . La ingestión de estas presas contaminadas puede afectar las capacidades respiratorias, el comportamiento alimentario y, en última instancia, la condición reproductiva de la población. [163]
La exposición a la brevetoxina ha afectado las respuestas del sistema inmunológico en otra especie en peligro crítico, la tortuga boba . La exposición a la brevetoxina, por inhalación de toxinas en aerosol e ingestión de presas contaminadas, puede provocar signos clínicos de mayor letargo y debilidad muscular en las tortugas bobas, lo que hace que estos animales lleguen a la orilla en un estado metabólico disminuido y con un aumento de las respuestas del sistema inmunológico tras un análisis de sangre. [164]
Algunos ejemplos de efectos nocivos comunes de las floraciones de algas nocivas incluyen:
Las floraciones de algas nocivas se producen de forma natural en las costas de todo el mundo. Los dinoflagelados marinos producen ictiotoxinas. En los lugares donde se producen floraciones de algas nocivas, los peces muertos aparecen en la orilla hasta dos semanas después de que una de ellas haya pasado por la zona. 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 floraciones de algas nocivas, los mariscos pueden acumular y retener la saxitoxina producida por estos organismos. La saxitoxina bloquea los canales de sodio y su ingestión puede causar parálisis en 30 minutos. [113]
Además de dañar directamente a los animales marinos y la pérdida de vegetación, las floraciones de algas nocivas también pueden provocar la acidificación de los océanos , que ocurre cuando la cantidad de dióxido de carbono en el agua aumenta a niveles no naturales. La acidificación de los océanos ralentiza el crecimiento de ciertas especies de peces y mariscos, e incluso impide la formación de conchas en ciertas especies de moluscos. Estos cambios pequeños y sutiles pueden acumularse con el tiempo para causar reacciones en cadena y efectos devastadores en ecosistemas marinos enteros. [166] Otros animales que comen mariscos expuestos son susceptibles a la neurotoxina, lo que puede provocar intoxicación por mariscos neurotóxicos [112] 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 la toxina que simplemente beber el agua. [167] Los porrones , por ejemplo, son patos buceadores cuya dieta consiste principalmente en moluscos. Cuando los porrones comen los mariscos que se alimentan por filtración que han acumulado altos niveles de la toxina HAB, su población se convierte en un objetivo principal de envenenamiento. Sin embargo, incluso las aves que no comen moluscos pueden verse afectadas simplemente por comer peces muertos en la playa o beber el agua. [168]
Las toxinas liberadas por las floraciones pueden matar animales marinos, incluidos delfines , tortugas marinas, aves y manatíes . [169] [170] El manatí de Florida, una subespecie del manatí antillano, es una especie que a menudo se ve afectada por las floraciones de marea roja. Los manatíes de Florida a menudo están expuestos a las toxinas venenosas de la marea roja, ya sea por consumo o inhalación. Hay muchos pequeños percebes, crustáceos y otras epífitas que crecen en las hojas de las praderas marinas. Estas diminutas criaturas filtran partículas del agua que las rodea y utilizan estas partículas como su principal fuente de alimento. Durante las floraciones de 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 consumen sin saberlo epífitas expuestas mientras pastan en pastos marinos, las toxinas se liberan posteriormente de las epífitas y son ingeridas por los manatíes. Además del consumo, los manatíes también pueden quedar expuestos a las brevetoxinas transportadas por el aire liberadas por las dañinas células de la marea roja cuando pasan a través de las floraciones de algas. [171] Los manatíes también tienen una respuesta inmunológica a las floraciones de algas nocivas y sus toxinas que puede hacerlos aún más susceptibles a otros factores estresantes. Debido a esta susceptibilidad, los manatíes pueden morir por los efectos inmediatos o posteriores de la floraciones de algas nocivas. [172] Además de causar mortalidad de 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 ha demostrado tener 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. [173] En un experimento, se administraron por vía oral estas toxinas a peces como el arenque del Atlántico, el abadejo americano, la platija de invierno, el salmón del Atlántico y el bacalao y, en cuestión de minutos, los sujetos comenzaron a mostrar una pérdida de equilibrio y a nadar de forma irregular y espasmódica, seguida de parálisis y respiración superficial y arrítmica y, finalmente, la muerte, después de aproximadamente una hora. [174] Se ha demostrado que las floraciones de algas nocivas también tienen un efecto negativo en las funciones de memoria de los leones marinos. [175]
Dado que muchas floraciones de algas son causadas por una importante afluencia de escorrentía rica en nutrientes en 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 eficaces para reducir las floraciones de algas graves en las desembocaduras de los ríos, los estuarios y el océano directamente en frente de la desembocadura del río.
Los nitratos y el fósforo presentes en los fertilizantes provocan la proliferación de algas cuando se escurren hacia lagos y ríos tras fuertes lluvias. Se han sugerido modificaciones en los métodos de cultivo, como utilizar fertilizantes de forma específica en el momento adecuado, exactamente cuando pueden ser más beneficiosos para los cultivos, para reducir la posible escorrentía. [176] 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 arrastrados. [177] El riego por goteo también evita la formación de floraciones de algas en los depósitos de agua potable, al tiempo que ahorra hasta un 50% del agua que normalmente se utiliza en la agricultura. [178] [179]
También se han hecho propuestas para crear zonas de amortiguación de follaje y humedales para ayudar a filtrar el fósforo antes de que llegue al agua. [176] Otros expertos han sugerido utilizar labranza de conservación, cambiar las rotaciones de cultivos y restaurar los humedales. [176] Es posible que algunas zonas muertas se reduzcan en un año con una gestión adecuada. [180]
Se han dado algunos casos de éxito en el control de los productos químicos. Por ejemplo, después de que la pesca de langosta de Noruega colapsara en 1986 debido a los bajos niveles de oxígeno, 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 los normales. [180] De manera similar, las zonas muertas en el Mar Negro y a lo largo del río Danubio se recuperaron después de que las aplicaciones de fósforo por parte de los agricultores se redujeran en un 60 por ciento. [180]
Los nutrientes se pueden eliminar de forma permanente de los humedales cosechando plantas de humedal, lo que reduce la afluencia de nutrientes a los cuerpos de agua circundantes. [181] [182] Se están realizando investigaciones para determinar la eficacia de las esteras flotantes de espadañas para eliminar nutrientes de aguas superficiales demasiado profundas para sostener el crecimiento de las plantas de humedal. [183]
En los EE. UU., la escorrentía superficial es la mayor fuente de nutrientes que se agregan a los ríos y lagos, pero en su mayoría no está regulada por la Ley de Agua Limpia federal . [184] : 10 [185] [186] 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 . [187] [188] Para ayudar a reducir las floraciones de algas en el lago Erie , el estado de Ohio presentó un plan en 2016 para reducir la escorrentía de fósforo. [189]
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, la adición de alguicidas como el nitrato de plata o el sulfato de cobre puede tener efectos peores, como la muerte de los peces y el daño a otros animales salvajes. [190] Las cianobacterias también pueden desarrollar resistencia a los alguicidas que contienen cobre, lo que requiere una mayor cantidad de la sustancia química para que sea eficaz para el control de las floraciones de algas nocivas, pero introduce un mayor riesgo para otras especies de la región. [191] Por lo tanto, los efectos negativos pueden ser peores que dejar que las algas mueran de forma natural. [190] [192]
En 2019, el lago Chippewa , en el noreste de Ohio, se convirtió en el primer lago de Estados Unidos 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. [194]
En febrero de 2020, la presa Roodeplaat en la provincia de Gauteng , Sudáfrica, fue tratada con una nueva formulación de algicida contra una floración grave de Microcystis sp. Esta formulación permite que el producto granular flote y libere lentamente su ingrediente activo, 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 las 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 algicidas estándar . [195]
Los compuestos bioactivos aislados de plantas terrestres y acuáticas, en particular las algas marinas, han demostrado ser un control más respetuoso con el medio ambiente de las floraciones de algas nocivas. Se ha demostrado que las moléculas que se encuentran en algas marinas como Corallina , Sargassum y Saccharina japonica inhiben algunas microalgas formadoras de floraciones. Además de sus efectos antimicroalgas, las moléculas bioactivas que se encuentran en estas algas marinas también tienen propiedades antibacterianas, antifúngicas y antioxidantes. [191]
Se están probando otros productos químicos para determinar su eficacia en la eliminación de cianobacterias durante las floraciones. 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 cloruro de polialuminio (PAC-MC), han mostrado resultados positivos in vitro para la eliminación de Aureococcus al atrapar la microalga en el sedimento de arcilla, eliminándola de la capa superior del agua donde pueden producirse floraciones dañinas. [193]
Se han hecho muchos esfuerzos para intentar controlar las floraciones de algas nocivas de modo que el daño que causan se pueda mantener al mínimo. Los estudios sobre el uso de arcilla para controlar las floraciones de algas nocivas han demostrado que este método puede ser una forma eficaz de reducir los efectos negativos causados por las floraciones de algas nocivas. La adición de cloruro de aluminio , sulfato de aluminio o cloruro de polialuminio a la arcilla puede modificar la superficie de la arcilla y aumentar su eficiencia en la eliminación de las floraciones de algas nocivas de un cuerpo de agua. La adición de compuestos que contienen aluminio hace que las partículas de arcilla alcancen una carga positiva, y luego estas partículas experimentan floculación con las células de algas dañinas. Las células de algas luego se agrupan: se convierten 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. [196]
En los Países Bajos, se ha conseguido eliminar con éxito las algas y el fosfato de las aguas superficiales bombeando el agua afectada a través de un separador hidrodinámico. El agua tratada queda 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 presenta una menor turbidez. En futuros proyectos se estudiarán los efectos positivos sobre la ecología y la vida marina, ya que se espera que se restablezca la vida vegetal y que la reducción de los peces que habitan en el fondo reduzca automáticamente la turbidez del agua limpia. Las algas y el fosfato eliminados pueden llegar no como desechos, 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. [190] Algunos investigadores descubrieron que las floraciones intensivas en los embalses eran la principal fuente de algas tóxicas observadas río abajo, pero hasta ahora el movimiento de algas ha sido menos estudiado, aunque se considera una causa probable del transporte de algas. [192] [197]
La disminución de las poblaciones de mariscos que se alimentan por filtración, como las ostras , probablemente contribuya a la aparición de floraciones de algas nocivas. [198] Por ello, numerosos proyectos de investigación están evaluando el potencial de las poblaciones de mariscos restauradas para reducir la aparición de floraciones de algas nocivas. [199] [200] [201]
Otras soluciones incluyen el uso de mejores métodos de monitoreo, tratar de mejorar la previsibilidad y probar nuevos métodos potenciales para controlar las floraciones de algas nocivas. [73] Algunos países que rodean el Mar Báltico, que tiene la zona muerta más grande del mundo, han considerado el uso de opciones de geoingeniería masiva, como forzar el aire en las capas inferiores para airearlas. [125]
Los modelos matemáticos son útiles para predecir futuras floraciones de algas. [45]
Cada vez más científicos coinciden en que es urgente proteger al público y poder predecir las floraciones de algas nocivas. [202] Una forma de lograrlo es con sensores sofisticados que puedan ayudar a advertir sobre posibles floraciones. [203] 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. [202] [204]
Los únicos sensores que se utilizan actualmente se encuentran en el Golfo de México. En 2008, sensores similares instalados en el Golfo advirtieron de un aumento del nivel de toxinas que provocó la paralización de la recolección de mariscos en Texas y la retirada de mejillones, almejas y ostras, lo que posiblemente salvó muchas vidas. Con el aumento del tamaño y la frecuencia de las floraciones de algas nocivas, los expertos afirman que es necesario instalar muchos más sensores en todo el país. [202] Los mismos tipos de sensores también se pueden utilizar para detectar amenazas al agua potable derivadas de la contaminación intencionada. [205]
Las tecnologías satelitales y de teledetección están adquiriendo cada vez mayor importancia para el monitoreo, seguimiento y detección de floraciones de algas nocivas. [206] [207] [208] Cuatro agencias federales de los Estados Unidos (la EPA, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), la NOAA y el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS)) están trabajando en formas de detectar y medir las floraciones de cianobacterias utilizando datos satelitales. [209] Los datos pueden ayudar a desarrollar indicadores de alerta temprana de floraciones de cianobacterias mediante el monitoreo de la cobertura local y nacional. [210] 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 las algas y el posterior agotamiento del oxígeno en el agua. [211]
En julio de 2016, Florida declaró el estado de emergencia en cuatro condados como resultado de las floraciones. Se dijo que estaban "destruyendo" una serie de negocios y afectando las economías locales, y muchos tuvieron que cerrar por completo. [254] Algunas playas fueron cerradas y los hoteles y restaurantes sufrieron una caída en sus negocios. Las actividades deportivas turísticas, como la pesca y la navegación, también se vieron afectadas. [255] [256]
En 2019, la mayor floración de sargazo jamás vista generó una crisis en la industria del turismo en América del Norte . Este evento probablemente fue causado por el cambio climático y la contaminación por nutrientes de los fertilizantes . [257] 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. [258]
En el Golfo de Maine se producen con frecuencia floraciones del dinoflagelado Alexandrium fundyense , un organismo que produce saxitoxina , la neurotoxina responsable de la intoxicación paralizante por mariscos . La conocida "marea roja de Florida" que se produce en el Golfo de México es una floraciones de algas nocivas causadas 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 de la intoxicación amnésica 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 llamadas marea roja de Florida. K. brevis es una de las muchas especies diferentes del género Karenia que se encuentran en los océanos del mundo. [259]
Se han producido importantes avances en el estudio de los dinoflagelados y su genómica. Algunos de ellos incluyen la identificación de los genes productores de toxinas ( genes PKS ), la exploración de los cambios ambientales (temperatura, luz/oscuridad, etc.) que afectan a la expresión genética, así como una apreciación de la complejidad del genoma de Karenia . [259] Estas floraciones se han documentado desde el siglo XIX y se producen casi anualmente a lo largo de las costas de Florida. [259]
En los años 1980 y 1990 hubo una mayor actividad de investigación sobre floraciones de algas nocivas (FAN). Esto fue impulsado principalmente por la atención de los medios de comunicación por el descubrimiento de nuevos organismos FAN y los posibles efectos adversos para la salud de su exposición a animales y humanos. [260] [ cita completa requerida ] Se ha observado que las mareas rojas de Florida se han extendido hasta la costa este de México. [259] La densidad de estos organismos durante una floración puede superar las decenas de millones de células por litro de agua de mar y, a menudo, decoloran el agua con un tono marrón rojizo intenso.
El término marea roja también se utiliza a veces para describir las floraciones de algas nocivas en la costa noreste de los Estados Unidos, en particular en el golfo de Maine . Este tipo de floración es causada por otra especie de dinoflagelado conocida como Alexandrium fundyense . Estas floraciones de organismos causan graves trastornos 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. [261]
The related Alexandrium monilatum is found in subtropical or tropical shallow seas and estuaries in the western Atlantic Ocean, the Caribbean Sea, the Gulf of Mexico, and the eastern Pacific Ocean.
Natural water reservoirs in Texas have been threatened by anthropogenic activities due to large petroleum refineries and oil wells (i.e. emission and wastewater discharge), massive agricultural activities (i.e. pesticide release) and mining extractions (i.e. toxic wastewater) as well as natural phenomena involving frequent HAB events. For the first time in 1985, the state of Texas documented the presence of the P. parvum (golden alga) bloom along the Pecos River. This phenomenon has affected 33 reservoirs in Texas along major river systems, including the Brazos, Canadian, Rio Grande, Colorado, and Red River, and has resulted in the death of more than 27 million fish and caused tens of millions of dollars in damage.[262]
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The Chesapeake Bay, the largest estuary in the U.S., has suffered from repeated large algal blooms for decades due to chemical runoff from multiple sources,[263] including 9 large rivers and 141 smaller streams and creeks in parts of six states. In addition, the water is quite shallow and only 1% of the waste entering it gets flushed into the ocean.[51]
By weight, 60% of the phosphates entering the bay in 2003 were from sewage treatment plants, while 60% of its nitrates came from fertilizer runoff, farm animal waste, and the atmosphere.[51] About 300 million pounds (140 Gg) of nitrates are added to the bay each year.[264] The population increase in the bay watershed, from 3.7 million people in 1940 to 18 million in 2015 is also a major factor,[51] as economic growth leads to the increased use of fertilizers and rising emissions of industrial waste.[265][266]
As of 2015, the six states and the local governments in the Chesapeake watershed have upgraded their sewage treatment plants to control nutrient discharges. The U.S. Environmental Protection Agency (EPA) estimates that sewage treatment plant improvements in the Chesapeake region between 1985 and 2015 have prevented the discharge of 900 million pounds (410 Gg) of nutrients, with nitrogen discharges reduced by 57% and phosphorus by 75%.[267] Agricultural and urban runoff pollution continue to be major sources of nutrients in the bay, and efforts to manage those problems are continuing throughout the 64,000 square miles (170,000 km2) watershed.[268]
Recent algae blooms in Lake Erie have been fed primarily by agricultural runoff and have led to warnings for some people in Canada and Ohio not to drink their water.[269][270] The International Joint Commission has called on United States and Canada to drastically reduce phosphorus loads into Lake Erie to address the threat.[271][272][273]
Green Bay has a dead zone caused by phosphorus pollution that appears to be getting worse.[274]
Lake Okeechobee is an ideal habitat for cyanobacteria because its shallow, sunny, and laden with nutrients from Florida's agriculture.[275] The Okeechobee Waterway connects the lake to the Atlantic Ocean and the Gulf of Mexico through the St. Lucie River and the Caloosahatchee respectively. This means that harmful algal blooms are carried down the estuaries as water is released during the wet summer months. In July 2018 up to 90% of Lake Okeechobee was covered in algae.[276][277] Water draining from the lake filled the region with a noxious odor and caused respiratory problems in some humans during the following month.[278] To make matters worse, harmful red tide blooms are historically common on Florida's coasts during these same summer months.[279] Cyanobacteria in the rivers die as they reach saltwater but their nitrogen fixation feeds the red tide on the coast.[279] Areas at the mouth of the estuaries such as Cape Coral and Port St. Lucie therefore experience the compounded effects of both types of harmful algal bloom. Cleanup crews hired by authorities in Lee County - where the Caloosahatchee meets the Gulf of Mexico - removed more than 1700 tons of dead marine life in August 2018.[280]
In 2020, a large harmful algal bloom closed beaches in Poland and Finland, brought on by a combination of fertilizer runoff and extreme heat, posing a risk to flounder and mussel beds.[281][282] This is seen by the Baltic Sea Action Group as a threat to biodiversity and regional fishing stocks.[283]
Open defecation is common in south Asia, but human waste is an often overlooked source of nutrient pollution in marine pollution modeling. When nitrogen (N) and phosphorus (P) contributed by human waste was included in models for Bangladesh, India, and Pakistan, the estimated N and P inputs to bodies of water increased one to two orders of magnitude compared to previous models.[47] River export of nutrients to coastal seas increases coastal eutrophication potential (ICEP). The ICEP of the Godavari River is three times higher when N and P inputs from human waste are included.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)By law, agricultural stormwater discharges and return flows from irrigated agriculture are not 'point sources.'