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Desde Rusia con una FAN

Imagen de portada: Daniela Bianchi & Sean Connery [From Russia with love, 1963] Fuente: foursquare.

Las floraciones algales nocivas (FANs) son habituales en latitudes bajas y medias. Las FANs y los FANs del blog sabéis que pueden poner en riesgo la salud y la vida de personas y fauna marina. Sobran ejemplos en las costas de los cinco continentes.

Lo que sí llama la atención es un episodio tóxico masivo en zonas remotas como Kamchatka (en la Rusia de Putin).

Vamos pues con una entrada de catástrofes ¡y nombres de prensa rusa que molan mucho!

A finales de septiembre el agua de la playa de Khalaktyrsky cambió de color y cobró un tufillo anormal.

Residentes y surfistas sufrieron vómitos, fiebre, sarpullidos, hinchazón en los párpados, incluso quemaduras en las córneas.

Unas 20 personas necesitaron atención hospitalaria…

…y en cuestión de días se amontonaron en la costa cadáveres de invertebrados (erizos, estrellas de mar, cangrejos, pulpos), aunque también peces (salmones) y algunas focas.

Desolador panorama en Kamchatka (8 octubre 2020). Autor: Dmitry Sharomov/Greenpeace Russia via Reuters

Acompañados por espuma amarillenta y fétida a lo largo de kilómetros.

El gobernador regional (Vladimir Solodov, luego hablaremos de él) anunció la sospecha de un vertido contaminante y la existencia de estudios para confimarlo.

Las miradas recaían -entre otros- sobre unos depósitos militares de combustible. Se hablaba de aceite, fenol y del color poco católico de un río.

Greenpeace lo calificó de desastre ecológico enviando un equipo a la zona y solicitando una investigación independiente sobre el suceso.

Pues bien. Según fuentes oficiales los análisis de agua no detectaron niveles elevados de contaminantes. ¿Qué podría ser entonces?

Recogiendo muestras en la playa de Khalaktyrsky, de origen volcánico y arenas negras. Autor: Vladimir Solodov. Fuente: The Siberian Times

Al comienzo Solodov no consideró la posibilidad de las microalgas tóxicas.

Le parecía «cómico» y «fake» que pudiesen provocar tal devastación. Pero luego confesó su desconocimiento al respecto.

Y que la fauna haya sufrido daños en cientos de kilómetros (eso dice al menos), no le encaja con causas antropogénicas.

Así que deben ser naturales, en concreto una FAN, como confirma la Academia de Ciencias de Rusia.

Solodov está convencido de que deben presentarse todos los datos y discutirlos en foros científicos. Pasó de incrédulo a querer organizar ¡una conferencia internacional!.

Por si tienen curiosidad aquí habla de todo ello para Russia Today. Y que bien habla Vladimir, por cierto. No es broma.

La ocurrencia de mareas rojas y/o FANs en Kamchatka no es nueva. De lo que no hay apenas registros es de daños tan espectaculares. La Sociedad Geográfica de Rusia notificó la muerte masiva de animales bentónicos entre 5 y 15 metros de profundidad.

A finales de octubre las declaraciones tanto desde la Academia de Ciencias de Rusia (Andrey Adrianov; 24-X-2020, TASS), como del ministro de recursos naturales (Dmitry Kobylkin; 23-X-2020, refrl.org) expusieron las razones de la catástrofe: una combinación de toxinas e hipoxia por un bloom de dinoflagelados (Karenia).

Tatyana Orlova. Fuente: Meduza.

Tatyana Orlova es una investigadora rusa dedicada por completo al estudio de FANs y mareas rojas.

Ella misma examinó las muestras y explicó días antes en Meduza (13-X-2020; The Real Russia, Today) que las mareas rojas son recurrentes en Kamchatka, aunque no todas son tóxicas ni ocasionan desastres (al menos visibles) como los de 2020.

En una región como Kamchatka no sería de extrañar que hechos así pasen desapercibidos, pero en este caso hubo personas presentes y las corrientes llevaron los restos de fauna hacia la costa.

A Orlova le parece exagerado el ruido mediático para la cantidad de animales afectados. Y que los controles sanitarios actuales minimizan el riesgo de intoxicaciones alimentarias.

Ha sido un verano cálido en la zona y quizás se hayan dado condiciones especialmente idóneas para el desarrollo de esta proliferación.

A estas alturas surgen tres preguntas (1) ¿Qué sabemos de las FANs en el este de Rusia? (2) ¿Qué especie de Karenia podría ser? y (3) ¿Dónde conseguir camisetas de Russia Today?

Intentaré contestar a las dos primeras…

¿Qué sabemos de las FANs en el este de Rusia?

La costa este de Rusia aporta el 80% de los recursos pesqueros y acuícolas del país, así que las FANs suponen una seria amenaza para la economía y la salud pública. El primer caso de envenenamiento por toxinas paralizantes (PSP) ocurrió en 1945: unos marineros se intoxicaron con mejillones y 2 de ellos fallecieron.

Especies tóxicas de fitoplancton identificadas en el este de Rusia. Fuente: Orlova y col. (2002).

En 1973 hubo otro episodio de PSP: otra vez mejillones y 2 muertos (niños en este caso).

En ambas ocasiones se identificó como responsable al dinoflagelado Alexandrium tamarense.

Pero la mayoría de mareas rojas en la región son inocuas. Principalmente por nuestra querida Noctiluca scintillans, ciliados (Mesodinium rubrum) y múltiples especies de diatomeas.

Las microalgas que originan FANs -y a veces mareas rojas- son diatomeas (Pseudo-nitzschia), rafidofíceas (Heterosigma y Chattonella) y dinoflagelados (Alexandrium, Prorocentrum y Karenia).

Al igual que otras zonas del mundo la costa este de Rusia ha registrado un aumento aparente en la intensidad y frecuencia de FANs desde los 80′.

La escasez de estudios sobre este asunto y la necesidad de monitoreo de FANs han sido denunciadas por investigadoras como Orlova en varias publicaciones científicas. No sé si con mucho éxito…

¿Qué especie de Karenia podría ser?

En la costa del Pacífico de Rusia se han identificado dos especies tóxicas: K. brevis y K. mikimotoi.

De ellas solamente constan FANs de K. mikimotoi en el sureste de Rusia (Amursky Bay), a una latitud similar a la del norte de España. Así que yo apostaría por ella.

La mayoría de especies del género Karenia (10) son tóxicas o nocivas. La más (tristemente) famosa es K. brevis (The Florida Red Tide).

Pero K. mikimotoi es otro serial killer en Asia y Europa, muy capaz de provocar mortandades masivas en peces e invertebrados (muy raramente síntomas de intoxicación en personas).

El listado de sus fechorías llena casi 2 páginas completas en un artículo de revisión de Li y col. (2019).

Registros históricos de blooms (1934-2018) de Karenia mikimotoi. Fuente: Li y col. (2019).

Uno de los primeros eventos data de 1935 en Japón, con la muerte de peces y ostras. Y en Europa un tal Gymnodinium aureolum -que mataba peces- se identificó en el 2000 como K. mikimotoi.

Su distribución es global y soporta un amplio rango de temperatura y salinidad (con registros entre 4-31 ºC y 9-35 de salinidad). K. mikimotoi tolera también un amplio rango de luz y posee una composición de pigmentos espectacular.

Cromatograma de carotenoides relacionados con la fucoxantina en Karenia mikimotoi (CCMP429). Fuente: Zapata y col. (2012).

Su diversidad de carotenoides hacen que parezca un pavo real al lado de sus congéneres (o de cualquier otro dinoflagelado).

Su cromatograma me quedó grabado desde los tiempos de mi tesis estudiando pigmentos por HPLC.

Y no deben ser un adorno sino parte de la explicación de su éxito ecológico.

La mayoría de compuestos tóxicos en Karenia no se han identificado adecuadamente y no sabemos a ciencia cierta por qué K. mikimotoi resulta tan letal para tantos organismos marinos.

No sintetiza las temibles brevetoxinas de K. brevis. Se conocen algunas sustancias con actividad hemolítica e ictiotóxica (p.ej. esteroles y PUFAs: ácidos grasos poliinsaturados) y que sus efectos tóxicos están asociados al contacto directo con las células, no tanto al agua.

Otra imagen de la playa Khalaktyrsky en octubre de 2020. Autora: Kristy Rozenberg. Fuente: The Siberian Times.

Los intentos que se han hecho por aislar toxinas en K. mikimotoi han resultado en la obtención de compuestos sin apenas toxicidad…

Además, el declive de sus proliferaciones puede provocar hipoxia/anoxia en el mar.

Aunque se cree que en su caso no es lo más importante en relación a los daños sobre la fauna marina.

Y así termina la entrada de hoy. Toca esperar a que los colegas rusos -Orlova entre ellos- confirmen si K. mikimotoi fue la responsable del bloom y las condiciones en las que proliferó. Los efectos del calentamiento global siempre planean sobre estos fenómenos naturales ¿verdad?

Agradecimientos: a Xulio Valeiras por enviarme la noticia a partir de la cual tiré del hilo para elaborar esta entrada.

Referencias:

  • Brand L.E. y col. Karenia: The biology and ecology of a toxic genus. Harmful Algae 14:156-178 (2012).
  • Hansen G. y col. Comparative study of Gymnodinium mikimotoi and Gymnodinium aureolum, comb. Nov. (=Gyrodinium aureolum) based on morphology, pigment composition, and molecular data. J. Phycol. 36:394–410 (2000).
  • Li X. y col. A review of Karenia mikimotoi: Bloom events, physiology, toxicity and toxic mechanism. Harmful Algae 90:101702 (2019).
  • Orlova T.Y. y col. Harmful algal blooms on the eastern coast of Russia. Harmful Algal Blooms in the PICES Region of the North Pacific (PICES Scientific Report No. 23, pp. 47–73 (2002).
  • Vernishin A.O. & Orlova T.Y. Toxic and harmful algae in the coastal waters of Russia. Oceanology 48:524-537 (2008).
  • Zapata y col. Pigment-based chloroplast types in dinoflagellates. MEPS 465:33-52 (2012).

El lago de los osos (II)

Les recuerdo: Kamchatka, tierra de volcanes. El lago Kurile: un paraíso para cientos de osos pardos que se regalan un festín en verano mientras desovan los salmones rojos.

Kamchatka, un territorio clave en el Risk. Fuente: MissCaulfield.

Y nos quedaba pendiente contestar a lo siguiente: ¿por qué no sirve la fertilización artificial para aumentar los salmones del lago Kurile?

Hoy desvelaremos el misterio.

El Kurile tiene aguas oligotróficas, así que la estrategia de las autoridades rusas para aumentar los salmones parecía infalible: recrear con fertilizaciones artificiales los efectos positivos de una fertilización natural, como la de 1981 de origen volcánico.

Dicha acción debería provocar en buena lógica un efecto tsunami desde la base del ecosistema (fitoplancton), hasta los niveles más altos de la cadena trófica, digamos los salmones.

Un incremento de la productividad primaria estimularía el crecimiento del zooplancton, alimento a su vez de las crías de salmones. Esto aumentaría su supervivencia, los reclutamientos anuales y la cantidad de salmones rojos que retornarían al lago Kurile.

Fertilizar el Kurile fue algo muy loco, pero en aquella época «Locomía» también nos parecía normal. Fuente: Locomiaoficial.com

Muy pocos apoyarían hoy en día un experimento como este, pero en los 80′ todo era posible: hombreras, abanicos gigantes ¿por qué no fertilizar un lago en el confín del mundo para reventarlo de salmones?

Pero el Kurile no es una piscifactoría donde los parámetros biológicos y ambientales estén controlados. La naturaleza es compleja e introducir cambios en un ecosistema así resulta impredecible, por no decir de cierto riesgo…

Veremos lo que sucedió tal y como lo resumió L.V. Milovskaya en su informe de 2002 del KamchatNIRO (Instituto de investigación sobre pesquerías y oceanografía de Kamchatka).

Las fertilizaciones de fósforo tuvieron el efecto deseado en los 80′ y aumentaron los salmones, no así en los 90′ cuando los niveles de dicho elemento siguieron subiendo en el lago. Buena parte de ello se debió al clima, en concreto al aumento gradual de la temperatura del aire entre 1980-2000. Esto provocó que los inviernos, cada vez más suaves, redujeran (o impidieran) la congelación del lago a partir de los 90′.

La consecuencia fue que sin esa capa de hielo, aislante del viento invernal, la superficie del lago se enfrió progresivamente y el calentamiento del verano no alcanzó a contrarrestar dichos efectos.

El lago Kurile con el volcán Ilyinsky al fondo. Autor: D. Budkov. Fuente: 56thparallel.com

El lago se fertilizó en 5 ocasiones (1981, 1982, 1985, 1987 y 1989) con cantidades de fósforo que variaron entre 3.1 y 19.1 Tm en cada caso. Para poner esos números en contexto, son cantidades iguales o inferiores a las que aportan las carcasas de los salmones cada año.

Ello provocó, lógicamente, un aumento en los niveles de fósforo, acumulado a lo largo del tiempo porque el Kurile necesita 17 años para renovar completamente sus aguas.

En los años 80′ aumentaron los salmones gracias a las fertilizaciones. Y las carcasas de los salmones en aquellos años locos reforzaron la fertilización por fósforo, el principal nutriente limitante para el crecimiento del fitoplancton en el Kurile. Pero el incremento de los salmones sólo se mantuvo mientras la temperatura del lago no comenzó a disminuir en los 90′.

Aulacoseira subarctica, la «reina» del Kurile. Fuente: Lepskaya y col. (2010).

La especie dominante del fitoplancton, la diatomea Aulacoseira subarctica, aumentó gradualmente su biomasa entre 1980-2008, favorecida por el descenso de temperatura del lago en la década de los 90′.

De hecho, en las últimas décadas Aulacoseira ha triplicado su abundancia media en el Kurile.

Pero hablamos de un lago profundo (316 m) con una capa eufótica de 12-25 m (donde es posible la fotosíntesis). Ello contribuye a explicar por qué el incremento de fósforo no ha disparado el crecimiento del fitoplancton. El Kurile es un lago oscuro donde Aulacoseira las pasa canutas para crecer y sus densidades máximas no son para tirar cohetes (<4.ooo céls./mL entre 1980-2008).

El copépodo Cyclops scutifer se alimenta de Aulacoseira y es presa a su vez de las crías de salmones del Kurile. Fuente: cfb.unh.edu

Además, y muy importante, los débiles incrementos en la productividad no repercutieron en el sentido deseado de aumentar el alimento de los salmones. Más bien todo lo contrario.

Cambiaron los organismos dominantes en el zooplancton: el alimento de las crías de salmones (copépodos y pequeños crustáceos como Daphnia), cayeron en picado debido al mayor consumo y a que el descenso en la temperatura redujo su crecimiento.

Al mismo tiempo aumentaron los rotíferos, estimulados por una mayor presencia del bacterioplancton y materia orgánica, a la que contribuyó el incremento de A. subarctica.

Pero los rotíferos no son presas adecuadas para los salmones…

Arriba: entradas de fósforo al Kurile (Tm) sumando las carcasas de salmones y fertilizaciones artificiales. Abajo: Biomasa de salmones desovando en el Kurile (Tm). Fuente: Milovskaya (2002).

En consecuencia, a pesar de que en los años 80′ el retorno de salmones batió récords (con máximos en 1990), en la década siguiente, aunque el fósforo siguió aumentando en el lago (por el reciclado de carcasas de salmones y un clima más lluvioso), el retorno de salmones al Kurile cayó a valores mínimos óptimos para el ecosistema (∼1.5 millones Tm).

En conclusión, las condiciones únicas del Kurile amortiguaron el estímulo de las fertilizaciones sobre el retorno de los salmones. Ir más allá no sólo sería inútil sino que podría llevar a consecuencias indeseadas.

Si en el futuro continúa aumentando el fósforo y con él Aulacoseira, las diatomeas podrían enfrentarse a una nueva limitación por silicatos.

En esas condiciones otros organismos como las cianobacterias, potencialmente tóxicas, podrían ser las nuevas ganadoras en una cadena trófica cada vez más alterada…

Autor: F. Rodríguez.

Nada más por hoy. Me despido con una imagen aérea de otra región del mundo donde volcanes, lagos y salmones son también protagonistas.

¿Adivinan de cuál se trata?

Referencias:

-Lepskaya EV y col. Aulacoseira subarctica in Kurilskoye Lake, Kamchatka: a deep, oligotrophic lake and important Pacific salmon nursery. Diat. Res. 25:323-335 (2010).
-Milovskaya LV y col. Ecological functioning of Lake Kuril relative to sockeye salmon production. N. Pac. Anadr. Fish Comm. Bull. No.1: 434-442 (1998).
-Milovskaya LV. The influence of climate changes and sockeye escapement on state of ecosystem in the Kuril Lake (South Kamchatka). (NPAFC Doc. 648) Kamchatka Recearch Institute of Fisheries and Oceanography (KamchatNIRO),
Petropavlovsk- Kamchatsky, 683602, Russia. 17 pp. (2002).

El lago de los osos (I)

(Imagen de portada: Denis Budkov, 56thparallel.com)

Grizzly Man es un documental que narra la historia de un ecologista enamorado de los osos grizzlies, Timothy Treadwell. La película es dura y bellísima.

Dirigida por Werner Herzog en 2005. Fuente: Amazon

Su moraleja podría ser que los grizzlies (subespecie del oso pardo: Ursus arctos horribilis) deben conservar su hábitat natural y las personas la inteligencia para amarlos y respetarlos desde lejos.

Desgraciadamente Treadwell y su pareja no siguieron esta enseñanza.

Grizzly Man transcurre en Alaska. Allí los osos son más grandes y feroces que los rusos de Kamchatka (subespecie del oso pardo, Ursus arctos collaris).

Esta es una de las razones por las que el lago Kurile situado en dicha península atrae a tantos turistas: la posibilidad de acercarse a estos hermosos animales.

Este lago constituye el mayor área de desove de salmón en Asia (Oncorhynchus nerka: salmón rojo) y los osos pardos lo visitan todos los años, en verano, para darse un festín pescando salmones en la orilla.

Salmones rojos en el Kurile. Fuente: Sharingtheworldtogether

Deben de ser los osos más felices del mundo.

Los salmones llegan desde el mar de Ojotsk, al norte del Japón, remontan el río Ozernaya y desovan en el mismo lago en un 70%. El resto lo hacen en aguas fluviales.

La ingente cantidad de salmones a disposición de los osos y unos finos cables electrificados mantienen a salvo a los turistas que les observan y fotografian desde pocos metros.

El volcán Ilyinsky y el lago Kurile, con unos turistas entregados a los osos pardos. Fuente: Volcanoesland

Pero visto lo visto yo no me fiaría demasiado

El lago Kurile ocupa un cráter volcánico formado hace 8.000 años tras una erupción descomunal, 7-8 veces más violenta que la del Crakatoa en 1883 !!

La actividad volcánica en dicha región se explica porque Kamchatka está situada en el cinturón de fuego del Pacífico en el límite convergente (zona de subducción) de dos placas tectónicas, la Euroasiática y la del Pacífico.

El Kurile es un lago oligotrófico y profundo (316 m), aunque algunos años su productividad aumenta y se comporta como mesotrófico.

Los volcanes tienen mucho que ver con esto: fuego y agua explican la vida de este paisaje tan singular. En 1981 las cenizas de la erupción del Alaid, en las cercanas islas Kuriles, fertilizaron de forma natural el lago.

La erupción del Alaid (abril de 1981). Autor: A. Khrenov. Fuente: volcano.si.edu

Viendo el éxito del volcán, las autoridades rusas se lanzaron a fertilizar el lago artificialmente en 1981, 1982, 1985, 1987 y 1989, para aumentar el éxito reproductivo y la abundancia de salmones rojos.

Un ejemplo perfecto de manipulación a gran escala de un ecosistema.

En principio aquellas fertilizaciones tuvieron las consecuencias esperadas: aumento del fitoplancton y del zooplancton, con una mayor supervivencia de los salmones, que regresaron para desovar en mayor número durante años posteriores.

El aumento de salmones supuso a su vez una mayor entrada de nutrientes al lago a partir de las carcasas que dejaban sus cadáveres tras la época de puesta.

Para dar un ejemplo de su importancia, las fertilizaciones de la década de los 80′ aportaron entre 0.9-19 Tm/año de fósforo, frente a las 22 Tm/año estimadas a partir de los restos de los salmones.

El tiempo medio de residencia del agua en el Kurile es de 17.4 años, así que los incrementos de nutrientes tienen efectos prolongados en el tiempo. Sin embargo, a partir de 1990 el número de salmones que desovaron en el lago se redujo notablemente en comparación a la década anterior.

Aulacoseira subarctica. Autora: M. Potapova. Fuente: Diatoms of the United States

El motivo es que las interacciones en los ecosistemas son complejas y la intervención del gobierno ruso siguiendo la lógica de más nutrientes >> más productividad >> más salmones, ignoraba los desequilibrios que se iban a producir y el papel de diversos factores biológicos y ambientales.

¿Cómo y a quien afecta añadir nutrientes al lago Kurile

El grupo de fitoplancton dominante en el lago son las diatomeas y Aulacoseira subarctica la especie más abundante en una serie temporal entre 1980-2008 (Lepskaya y col. 2010).

Su dominio es tal que en un estudio de 2002 se describe al lago como un monocultivo de dicha especie (Milovskaya y col.).

A las Daphnias también se les conoce como «pulgas de agua», y llegan a medir entre 0.2-1 mm. Autor: W. van Egmond. Fuente: cs.helsinki.fi

Mientras, en el zooplancton, las presas principales de las crías de salmones son el copépodo Cyclops scutifer y el cladócero Daphnia longiremis.

También hay rotíferos, aunque estos no son presas adecuadas para los salmones. Su abundancia está regulada a su vez por el bacterioplancton, favorecido por los aportes de materia orgánica de los salmones y el fitoplancton.

Pues bien, las fertilizaciones han tenido un efecto directo y positivo sobre el fitoplancton, en concreto Aulacoseira subarctica.

No obstante, las características únicas del ecosistema del lago Kurile y los cambios medioambientales en las últimas décadas han impedido que los efectos de la fertilización se sostuviesen a lo largo del tiempo y llegasen hasta los salmones.

Autor: Caters News Agency. Fuente: Mail online

La explicación no es sencilla pero intentaré exponerla lo más claro posible…en la próxima entrada !!

Referencias:

-Lepskaya EV y col. Aulacoseira subarctica in Kurilskoye Lake, Kamchatka: a deep, oligotrophic lake and important Pacific salmon nursery. Diat. Res. 25:323-335 (2010).
-Milovskaya LV y col. Ecological functioning of Lake Kuril relative to sockeye salmon production. N. Pac. Anadr. Fish Comm. Bull. No.1: 434-442 (1998).
-Milovskaya LV. The influence of climate changes and sockeye escapement on state of ecosystem in Kuril Lake (South Kamchatka). (NPAFC Doc. 648 ) 17p. (2002).