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EUTROFIZACIÓN
Eutrofización: Incremento en la condición trófica o de nutrientes de un cuerpo de agua
• Natural
• Antrópica
Incremento de nutrientes Incremento Biomasa algal
Floraciones algales
Ingreso de nutrientes:
Fósforo: fertilizantes, detergentes, erosión
Nitrógeno: fertilizantes, contaminación (urbana, industrial)
EUTRÓFICO OLIGOTRÓFICO
BAJA PRODUCTIVIDAD
BAJA FOTOSÍNTESISALGAL Y MACROFÍTICA
POCOS MICRONUTRIENTESINORGÁNICOS
BAJA CONC. DEBACTERIAS
POCOS COMPUESTOSORGÁNICOSDISUELTOS
POCA M.OALTA CONC. DE O2 EN EL HIPOLIMNION
BAJA LIBERACIONDE NUTRIENTESEN LOS SEDIMENTOS
POCO NPOCO PPOCOS MICRONUTRIENTES
OLIGOTRÓFICO
ALTA PRODUCTIVIDAD
ALTA FOTOSÍNTESISALGAL Y MACROFÍTICA
MUCHOSMICRONUTRIENTESINORGÁNICOS
ALTA CONC. DEBACTERIAS
MUCHOS COMPUESTOSORGÁNICOSDISUELTOS
MUCHA M.OHIPOLIMNIONANAERÓBICO
ALTA LIBERACIONDE NUTRIENTESEN LOS SEDIMENTOS
MUCHO NMUCHO PMUCHOS MICRONUTRIENTES
EUTRÓFICO
MUCHOSCOMPLEJOSINORGÁNICOS
MUCHO CDISPONIBLE
OLIGOTROFICOS EUTROFICOS
MORFOMETRÍA Profundos > PM someros < PM
RELACIÓN
EPILIMNION/HIPOLIMNION
< 1 > 1
PRODUCCIÓN PRIMARIA Baja (50-300 mg C/m2/d) Alta (> 1000 mg C/m2/d)
BIOMASA ALGAL Pequeña
(0.3 – 3 µg/L clorofila)
Alta
(10 – 500 µg/L clorofila)
NUTRIENTES Escasos (P < 10 µg/L) Muchos (P > 30 µg/L)
FLORACIONES ALGALES NO SI
CONSUMO DE OXÍGENO
EN EL HIPOLIMNION
bajo alto (puede haber anoxia)
PERFIL DE OXÍGENO ortógrado clinógrado
ZOOBENTOS diverso y requiere
alto oxígeno
Baja riqueza
y toleran bajo O2
FAUNA DE PECES En aguas profundas
salmónidos
Criprínidos (carpas)
Estado
trófico
media mínimo
Ultra-oligotrófico > 12 > 6
oligotrófico > 6 > 3
mesotrófico 6 - 3 3 – 1.5
eutrófico 3 – 1.5 1.5 – 0.7
hipertrófico < 1.5 < 0.7
Transparencia (m)
Según OECD
CLOROFILA
µg/L
P TOTAL
µg/L
oligotrófico < 2 < 7.9
oligo- meso 2.1 -2.9 8 -11
mesotrófico 3 – 6.9 12 -27
meso-eutro 7 – 9.9 28 - 39
eutrófico > 10 > 40
Datos de Lee (1981)
Ortógrado: En lagos oligotróficos con estratificatión en verano el O2 del epilimnion decrece al aumentar la temperatura
Clinógrado: en lagoseutróficos hay mayor producción en el epilimnion y abajo mayor consumo de O2
PERFILES DE PRODUCCIÓN PRIMARIA
OLIGOTRÓFICO
HIPEREUTRÓFICO
EUTRÓFICO
> producción a cierta prof. por fotoinhibición
Producción en mg C/m3/d
Sistemas distróficos (Turberas)
TURBA(Ej. Sphagnum)
Ojo de agua
En el pasaje a la distrofia:
• Entrada continua de materia orgánica alóctona que se acumula,normalmente de origen vegetal
• Acumulación de sustancias húmicas (aguas van tomando color caramelo)
• Productividad planctónica baja
• Tasa de acumulación de M.O mayor que la tasa de descomposición
• pH ácidos
• Menor actividad bacteriana
AUTOTROFIA
ALOTROFIADISTROFIA
OLIGOTROFIA
EUTROFIA
PROLIFERACION DE ALGUNAS ESPECIES EN SISTEMAS EUTRÓFICOS: FLORACIONES
Algunas especies fitoplanctónicas pueden desarrollar “blooms” o floraciones. La diversidad baja por la dominancia de una especie
peligros potenciales para la salud
problemas estéticos y en el uso recreativo
afectar sabor/olor del agua para bebida.
Las cianotoxinas se producenproducen dentro de células en crecimiento activo; su liberación al agua, para formar toxina disuelta, se da principalmente durante la senescencia celular, muerte y lisissenescencia celular, muerte y lisis más que en la excreción.
Las microcistinas bioacumulanbioacumulan en vertebrados acuáticos e invertebrados: peces, mejillones y zooplancton. No comer vísceras.
Temperatura
Luz
Nutrientes
Floración de cianobacterias
Crecimiento de algas y cianobacterias
1 ó pocas spp.
conducentes
aumento de cianotoxinas
FLORACIONES DE ALGAS
CIANOBACTERIAS = CIANOFITAS = ALGAS AZULES
Suelen desarrollarse más en los períodos cálidos y en zonas del río con baja velocidad de la corriente
Microcystis aeruginosa
(una de las especiespeligrosas)
Apariencia del agua
Principales efectos de las cianotoxinas
Dermotóxicos
Hepatotóxicos
Neurotóxicos
Grupo de Toxinas Órgano blanco en mamíferos Género de Cyanobacteria
Péptidos cíclicosMicrocistinasMicrocistinas NodularinaNodularina
AlcaloidesAnatoxina-a AplysiatoxinasAplysiatoxinas CylindrospermopsinaCylindrospermopsina Lyngbyatoxina-aLyngbyatoxina-a SaxitoxinaSaxitoxina
Lipopolisacáridos
Hígado Hígado
Nervios Piel Hígado Piel, tracto gastrointestinal
Axones nerviosos Irritantes potenciales, afectan cualquier tejido expuesto
Microcystis, Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Nostoc, Hapalosiphon, Anabaenopsis Nodularia
Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), AphanizomenonLyngbya, Schizothrix, Planktothrix (Oscillatoria) Cylindrospermopsis, Aphanizomenon, UmezakiaLyngbya
Anabaena, Aphanizomenon, Lyngbya, Cylindrospermopsis todas
Clasificación de cianotoxinas
Factores que afectan la formación de floraciones
Intensidad de luz
Tiempo de residencia
Fósforo y nitrógeno
Predación (top-down)
Temperatura
Acidez
Tiempo de residencia
Los tiempos de retención/residencia del agua requeridos para
posibilitar una floración son relativamente largos ya que la tasa de
crecimiento de las cianobacterias es generalmente más baja (0.3 (-1.4)
duplicaciones por día) que en otras algas.
Turbulencia (componente vertical de la velocidad)
Velocidad de hundimiento y flotación
La disminución de la altura hidrométrica en ríos (bajo caudal) permite la estratificación térmica y la ocurrencia de poblaciones de Anabaena circinalis.
Fósforo y nitrógeno
Elevada afinidad por los nutrientes, alta capacidad de almacenamiento de fósforo.
Altas concentraciones de PT proveen una alta capacidad de carga que beneficia a las cianobacterias. Relación
óptima N/P para las floraciones de cianobacterias es 10-16, menor que para las eucariotas.
Predación (top-down)
Las poblaciones de cianobacterias tienen una elevada estabilidad:
• generalmente son predados con menor intensidad que otros fitoplancteres por su morfología (reducen las tasas de alimentación, colmatación)
bajo valor nutricional (escasos componentes esenciales como ácidos grasos altamente insaturados
PUFA)
contenido de toxinas
mal sabor y olor
• su capacidad de regular la flotabilidad previene la sedimentación generando bajas pérdidas.
Las bajas tasas de crecimiento de cianobacterias se compensan por la alta prevalencia de la población una vez que establecida.
Temperatura
Las temperaturas óptimas de crecimiento (>25 ْC) son mayores que para las diatomeas y algas verdes.
Acidez
Generalmente son intolerantes a la acidez y muy tolerantes al pH elevado. Se desarrollan bien en lagos calcáreos enriquecidos en P.
Chorus & Bartram, 1999
Formación de cúmulos
Modelos de eutrofización
Modelo de Vollenweider propuesto por la OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) toma en cuenta los siguientes parámetros:
• Carga de P
• Tiempo de Residencia del lago
• Profundidad media del lago
Se observa una correlación positiva entre la concentración de P y la de
clorofila fitoplanctónica
[P]
Clorofila
Entrada de N y P
fitoplancton
V: volumen del lago
Q: caudal de salida
Tiempo de Residencia (τ): V/Q
Q de salida
Si disminuye τ, no le da tiempo alfitoplancton a capturar losnutrientes y multiplicarse activamente
> Z media
1 gm2/año 1 gm2/año
A igual valor de entrada de P e igual área del lago,el cuerpo de agua con < Z media se va a eutrofizar más rápido
< Z media
L
Z media/τ
Lagos eutróficos
Lagos oligotróficos
Lc = [P] c (10 + Zmedia/ τ)Lc: carga crítica[P] c: conc. de P crítica (10 µg/L)Z media: prof. Mediaτ: tiempo de residencia del lago
Modelo de Vollenweider
MODELOS PARA LAGUNAS VEGETADAS
MODELO DE EQUILIBRIOS ALTERNATIVOS PARA LAGUNAS CON MACRÓFITAS SUMERGIDAS
(Scheffer et al., 1993)
MODELO DE EQUILIBRIOS ALTERNATIVOS PARA LAGUNAS CON MACRÓFITAS SUMERGIDAS Y FLOTANTES
(Scheffer et al., 2003)
Scheffer et al., 2003
RESTAURACION DE LAGOS
Algunas medidas que pueden aplicarse en forma combinada
• Inyección de oxígeno en el hipolimnion
• Dragado
• Uso de sulfato de Cu para combatir las floraciones (a veces contraproducente)
• Uso de coagulantes inertes como sulfato de Al. Lo ideal es que se formenbarros estables
• Crecimiento de plantas acuáticas
• Biomanipulación
• Dismimución del tiempo de residencia
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