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Maneras de vivir

Imagen de portada: fuente NASA

No sé si estoy en lo cierto/Lo cierto es que estoy aquí

Otros por menos se han muerto/Maneras de vivir

Leño (1981)

Sobrevivir en el desierto es todo un reto. Y no hablo de horizontes de arena sino del mar abierto: vastos giros oceánicos donde la luz del sol penetra cien metros en un azul eléctrico que cautiva la mirada.

El color y la transparencia de esas aguas se deben a la escasez de microalgas cuyas poblaciones están limitadas –no por la luz– sino por la falta de nutrientes en los metros superiores. Son ecosistemas oligotróficos dominados por organismos de pequeño tamaño: pico- y nanoplancton.

Ethmodiscus es una diatomea de gran tamaño presente en océano abierto. La imagen procede del Índico, cerca de Reunión. Fuente: sciencephoto

Pero no se crean. También están representados los trasatlánticos del fitoplancton -diatomeas y dinoflagelados-, solo que su importancia es menor respecto a las zonas costeras.

Así como hay camellos en el Sáhara también hay microalgas grandes en medio del Pacífico.

Los camellos poseen jorobas para acumular reservas de energía en forma de grasa…y las diatomeas vacuolas para almacenar nutrientes como el nitrógeno, fósforo, etc.

En océano abierto los nutrientes y la luz están separados: los primeros abundan en las tinieblas, a cien metros de la superficie.

Esto es un problema porque sin nutrientes no hay fotosíntesis. Así que hay que buscarse la vida sobre todo si eres una diatomea grande y pesada, en desventaja –a priori- con el picoplancton.

Pero las diatomeas también se desarrollan en zonas oligotróficas mediante estrategias de vida como las de Rhizosolenia y Hemiaulus. Maneras de vivir…

Rhizosolenia forma matas de hierba marina que incluyen hasta 7 especies diferentes y que alcanzan 30 cm de longitud. Dichas colonias macroscópicas abundan en el Pacífico, Atlántico e Índico.

Imágenes de agregados y cadenas de Rhizosolenia. Fuente: Villareal y col. (2014).

Llegan a ocasionar manchas plateadas en superficie si las condiciones son propicias.

Al ser tan grandes y visibles, para no disgregarlas en los muestreos pueden recogerlas buceadores a mano.

Precisamente, en una campaña en el Pacífico, tras meter en botes varias matas de Rhizosolenia, Villareal y col. (1996) comprobaron que algunas subían a la superficie, otras se hundían y un tercer grupo tenían flotabilidad neutra. Ahora explicaremos por qué…

Las matas de Rhizosolenia migran en la vertical del agua. En superficie aprovechan la luz y consumen los nutrientes acumulados para sintetizar azúcares en la fotosíntesis. Y su flotabilidad viene dada por el estado nutricional de las células.

Las Rhizosolenia flotantes poseen más nitratos (NO3) y su menor densidad permite que asciendan a la zona iluminada (eufótica). Los azúcares que obtienen en la fotosíntesis aumentan su densidad celular y sirven de lastre para hundirlas en las tinieblas del océano.

Allí la respiración y la absorción de nuevos nutrientes (principalmente NO3), consume las reservas de azúcares soltando lastre y favoreciendo su ascenso para alcanzar de nuevo la superficie y activar la fase luminosa de la fotosíntesis.

Estas migraciones de Rhizosolenia son espectaculares por el hecho de que pueden recorrer hasta 100 metros en la columna de agua (se han calculado velocidades máximas de 6 metros por hora).

Además, este trasiego continuo les otorga un papel importante en el transporte de nutrientes desde las tinieblas a la capa iluminada del océano donde los liberan (principalmente NO3 en Rhizosolenia) y hacen disponibles para otras microalgas.

Hemiaulus sp. Fuente: oceandatacenter.

Por su parte, Hemiaulus se ha buscado una estrategia alternativa: un aliado para conseguir el nitrógeno.

Algunas bacterias y cianobacterias, como Trichodesmium, poseen la capacidad de absorber nitrógeno atmosférico (N2) para transformarlo en amonio (NH4+), salvando así la escasez de dicho elemento en el océano.

Pues bien. Hemiaulus posee una cianobacteria endosimbionte denominada Richelia intracellularis, capaz de fijar el nitrógeno atmosférico (diazótrofa) aportando a su huésped una fuente de nutrientes que no podría obtener por sí misma.

Es la misma clase de asociación que ocurre en el medio terrestre entre la bacteria Rhizobium y las raíces de las leguminosas, por ejemplo.

La fijación de nitrógeno se produce en unas células especializadas llamadas heterocistos que no hacen fotosíntesis y bloquean la entrada de oxígeno que inhibiría la reacción de la nitrogenasa (enzima encargada de transformar N2 en NH4+).

A la izquierda, imagen de epifluorescencia de Hemiaulus membranaceus (en rojo sus cloroplastos) y Richelia (amarilla). En el centro fijación de nitrógeno en Richelia (verde) usando isótopos N15/N14 y análisis nanoSIMS. A la derecha, microscopía electrónica de Hemiaulus señalando la posición de Richelia. Fuente: Musat y col. (2012).

Richelia también habita como endosimbionte en otras diatomeas como Guinardia o Rhizosolenia clevei, y epífita sobre Chaetoceros compressus, ¡pero no así en las matas de Rhizosolenia de las que tratamos antes!

Hemiaulus/Richelia suele ser más abundante en el Atlántico tropical y subtropical.

Trayecto de la campaña a lo largo de la cual se muestreó el bloom de Hemiaulus/Richelia en 1996. Fuente: Fig. 1A de Carpenter y col. (1999).

Allí se han registrado blooms masivos asociados con la pluma de agua dulce del Amazonas, con un área de 1,4 a 2,8 millones de km2 (comparable a la superficie ¡entre Perú y Argentina!).

En este sentido, Hemiaulus/Richelia también contribuye de forma importante a la incorporación de nitrógeno en el océano.

La productividad primaria de un bloom de esa magnitud es comparable a la de la columna de agua durante la proliferación anual de primavera en latitudes medias.

Sin embargo, ni Rhizosolenia ni Hemiaulus se hallan entre los géneros de diatomeas más abundantes, ni mucho menos.

Podrían entrar en el top 20, pero las diatomeas más comunes en los océanos del mundo según la reciente circunnavegación de Tara Oceans son -sobre todo Chaetoceros– y luego Fragilariopsis, Thalassiosira y Corethron.

Chaetoceros en la Ría de Vigo. Autor: F. Rodríguez.

Referencias:

  • Carpenter E.J. y col. Extensive bloom of a N2-fixing diatom / cyanobacterial association in the tropical Atlantic Ocean. MEPS 185:273-283 (1999).
  • Gómez F. y col. Distribution of the cyanobacterium Richelia intracellularis as an epiphyte of the diatom Chaetoceros compressus in the western Pacific Ocean. J. Plankton Res. 27:323-330 (2005).
  • Malviya S. y col. Insights into global diatom distribution and diversity in the world’s ocean. PNAS E1516–E1525 (2016).
  • Musat N. y col. Detecting metabolic activities in single cells, with emphasis on nanoSIMS. FEMS Microbiol. Rev. 36:486–511 (2012).
  • Singler H.R. & Villareal T.A. Nitrogen inputs into the euphotic zone by vertically migrating Rhizosolenia mats. J. Plankton Res. 27:545-556 (2005).
  • Villareal T.A. & Carpenter E.J. Nitrogen fixation, suspension characteristics, and chemical composition of Rhizosolenia mats in the Central North Pacific Gyre. Biol. Oceanogr. 6:327-345 (1989).
  • Villareal T.A. y col. Vertical migration of Rhizosolenia mats and their significance to NO3 fluxes in the central North Pacific gyre. J. Plankton Res. 18:1103-1121 (1996).
  • Villareal T.A. y col. Upward nitrate transport by phytoplankton in oceanic waters: balancing nutrient budgets in oligotrophic seas. PeerJ 2:e302 (2014).

Un lago con mucha historia (II)

Carles Francino es el presentador
radiofónico de La Ventana.

El pasado 31 de octubre en «La Ventana» de la Cadena Ser (uno de mis programas favoritos), abordaron el tema de los lagos en peligro, con la Albufera de Valencia y el lago de Sanabria como protagonistas. Y para hablar de éste último entrevistaron al Dr. Antonio Guillén.
Pueden escucharlo en El Viajero Cuántico (el asunto del lago comienza en el minuto 7).

Aquí les dejo algunas frases: [Carles Francino] «el lago de Sanabria está atravesando uno de sus peores momentos, pero con diferencia».

[Antonio Guillén] «el lago está muy mal, en una situación crítica […] si en un par de años no se toman medidas es posible que el lago de Sanabria se pierda para siempre».
[Javier Gregori, el viajero cuántico] «por qué las administraciones siguen mirando a otro lado? por qué no hacen caso a las advertencias de los científicos? […] en Madrid y organizado por el CSIC ha habido un encuentro científico internacional para denunciar el estado de contaminación de este lago».

Vertido en el lago de Sanabria. Autor: EBI. Fuente: El País, 22-IV-2014).

En resumen: dibujaron un paisaje apocalíptico, confundiendo además a la audiencia con un supuesto consenso científico al respecto. La realidad está muy lejos de ser tan simple.

Por el encuentro científico internacional en Madrid supongo que se referían a las jornadas organizadas por el MAGRAMA (22 de abril de 2014), a través de la fundación Biodiversidad y la CHD (Conferencia Hidrográfica del Duero), en el Real Jardín Botánico del CSIC (Madrid).

Cito dos titulares sobre las conclusiones de aquellas jornadas. En el comunicado (2 págs.) de la CHD dicen: «La mayoría de los científicos de la ponencia rebaten las manifestaciones de la E.B.I. sobre el estado del Lago de Sanabria».

El lago de Sanabria (diciembre 2014). Autor: Sergio Seoane

En el diario El País el titular era muy distinto: «Vertidos en el lago de Sanabria. Distintos informes constatan derrames de aguas fecales. Los científicos discrepan sobre el grado de afectación del lago en este parque natural». Y luego añaden: «Nunca hemos negado que pueda haber problemas de depuración”, señala una portavoz de la Junta de Castilla y León, que recuerda que se trata de una competencia municipal. Los responsables de la Junta mantienen que el lago de Sanabria “nunca ha estado contaminado”, en contra de lo que afirman los informes de la EBI».

 

El lago de Sanabria (diciembre 2014). Autor: Sergio Seoane

Si leemos en detalle el comunicado de la CHD, la situación del lago es oligotrófica, con muy buena calidad del agua. El estado del lago es muy bueno por la composición del fitoplancton y su evolución.
Y resumen así la intervención de la Dra. Ana Negro (Univ. de Salamanca): «con base en la metodología internacional Utermöhl, señaló la situación del lago como oligotrófico y la alta diversidad del fitoplancton».

Pero el diario El País y la agencia de noticias Europa Press publicaron algo bien diferente: «Ana Negro, bióloga de la Universidad de Salamanca, sí constató el problema que denuncia el EBI —presencia masiva de Tabellaria, un tipo de alga que pueden indicar que hay contaminación—, pero que dejó sin respuesta su propia pregunta: “¿Esta abundancia es síntoma de eutrofización? Es difícil decirlo”.

Tres meses después se celebró el XVII Congreso de la Asociación Ibérica de Limnología (Santander), con una sesión especial sobre el lago de Sanabria. En ella, aunque con nuevos matices, las conclusiones fueron similares.

Citaré como si fueran titulares de prensa las conclusiones de varias ponencias:
«El lago sigue siendo oligo-mesotrófico»[Alonso y Vega]
«Es necesario estandarizar métodos para intercomparar resultados» [Camacho A y col.]
«En los fondos iluminados del lago crece un manto de algas» [Guillén y col.]
«El 43% del fósforo que llega al lago procede de granjas animales» [Monteoliva y Alonso de S.]
«Tabellaria fue la diatomea (pennada) dominante durante todo el verano de 2013″ [Negro y col.]

 

La clasificación del estado trófico de un lago se puede calcular mediante índices de estado trófico. Los valores de estos índices se obtienen a partir de parámetros «clave» químicos y biológicos que permiten intercomparar y seguir la evolución temporal de las masas de agua.
En el caso de los lagos, el índice más común es el TSI de Carlson (1977).
Características de un lago oligotrófico
según el TSI de Florida
Fuente:  ICWA Lake County

El índice de Carlson considera como parámetros «clave» a la claridad del agua (disco Secchi), clorofila a y nutrientes (fósforo).

El índice de Carlson varía entre 0-100: los valores <35 son oligotróficos, 35-55 mesotróficos, 55-70 eutróficos, etc…

Se acuerdan de Salton Sea? pues su índice de Carlson era 60-62 en un informe del año 2002: eutrófico pues.

En el estado de Florida (EEUU) aplican un Trophic State Index similar, pero sustituyen a la claridad del agua por el nivel de nitrógeno en sus cálculos. Haciendo cuentas les salen unos rangos típicos para diferentes parámetros y cada estado trófico. En la figura superior pueden ver los valores máximos para aguas oligotróficas.

Vamos a evaluar el estado trófico del lago de Sanabria con ambos indicadores y para ello usaremos los promedios anuales publicados por el laboratorio limnológico del lago (Junta CyL) en una estación de referencia al este del lago desde 1986.

El lago de Sanabria (diciembre 2014).
Autor: Sergio Seoane

Primero los promedios anuales
de la serie temporal 1986-2012:
Clorofila total=1,62 microg./L
Fósforo=6,30 microg./L
Nitratos=48,89 microg./L
Claridad (disco Secchi)=7 metros (>22 pies)
TSI Carlson: 32,7

Ahora los promedios anuales de 2014:
Clorofila total=1,75 microg./L
Fósforo=6,21 microg./L
Nitratos=34,24 microg./L
Claridad (disco Secchi)=5,96 metros (>19 pies)
TSI Carlson: 33,6

Conclusión: con estos datos, el TSI de Carlson indica que el lago de Sanabria es oligotrófico, cercano al umbral de mesotrófico. Y con los parámetros del TSI de Florida también sería oligotrófico=baja productividad y nutrientes, buena calidad ecológica.

Más pistas. 1) la demanda de oxígeno por el consumo de materia orgánica suele provocar anoxia en las aguas profundas (hipolimnion) en lagos mesotróficos ó eutróficos durante la época de estratificación.
En el lago de Sanabria nunca se agota el oxígeno en profundidad.

2) Las cianobacterias, principales algas tóxicas en agua dulce, suelen aumentar la frecuencia e intensidad de sus proliferaciones en lagos eutróficos. Tampoco sucede tal cosa en el lago.
Tabellaria fenestrata, procedente de una muestra de 48 m. de profundidad
en el lago de Sanabria. Autor: Antonio Guillén.
Fuente: Proyecto Agua.

Un comunicado de la CHD del 7 de noviembre de 2013 tildaba el estado del lago de Sanabria como oligo-mesotrófico, añadiendo: «En cuanto a la especie aludida, la Tabellaria fenestrata, aclarar que es una especie muy ubicua; es decir, que aparece en multitud de ambientes, y que suele estar asociada a medios oligo-mesotróficos, como corresponde al Lago de Sanabria, y no necesariamente a ambientes eutróficos».

Cierto es. La proliferación de diatomeas como Tabellaria fenestrata no es sinónimo de eutrofización, aparece en todo tipo de ambientes. Pero puede ser una de las diatomeas dominantes al aumentar el nivel de nutrientes. A la hora de anticipar cambios que sí pueden ser reveladores, es útil comparar lagos de una misma región con distintos estados tróficos…y tal cosa existe para «nuestro lago».

Asterionella formosa (Laguna del Pozo Negro). Autor: Antonio Guillén.
Fuente: Proyecto Agua

Negro y col (2000) compararon el fitoplancton del lago de Sanabria con el de Valparaíso (mesotrófico) entre los años 1987-89.

La principal diferencia entre las microalgas de ambos lagos fue precisamente la abundancia y composición de especies de diatomeas.

En Valparaíso había 2 especies que dominaban la población de diatomeas: Asterionella formosa y Tabellaria fenestrata. En Sanabria la especie más abundante era Aulacoseira distans.

Volvamos al comunicado de la CHD sobre las jornadas en 2014. En él dicen: «El representante de la E.B.I., Antonio Guillén, se volvió a manifestar en los términos habituales de esta organización sobre el mal estado de las aguas».

Lago de Sanabria. Autor: Sergio Seoane.

Dos días antes el diario El Mundo publicaba la siguiente noticia: «La Guardia Civil constata vertidos y deficiencias en Sanabria. Su informe sobre la red de depuración del lago lleva a la juez a abrir una investigación».

Por otro lado, la asociación Sanabria Desarrollo Sostenible publicaba en febrero de 2014 las conclusiones de un informe encargado por la Junta de Castilla y León a la empresa Euroestudios, titulado «Estudio de la problemática del saneamiento y depuración de los núcleos situados en el entorno del Lago de Sanabria». 

La polémica continúa ahora con las denuncias interpuestas por el coordinador de la E.B.I. (David Salvador) ante la Representación de la Comisión Europea en España: «por fraude y su ocultación a la UE en la fallida construcción de cinco estaciones depuradoras de aguas residuales con fondos europeos», y «por delito medioambiental continuado de contaminación del lago de Sanabria (El Mundo, 19-XII-2014).

Cuál es el motivo de que existan resultados tan diferentes? 
Esta fue la opinión del Dr. Santos Cirujano (CSIC) en las jornadas del lago en Madrid: «la posibilidad de que la gran disparidad de resultados aportados por la E.B.I. respecto del resto de los Organismos pueda tener relación con el punto de muestreo» (comunicado CHD).

Fuente: WISER project

Así que probablemente todos tienen sus razones: la serie temporal en la estación de referencia indica que el lago permanece en buen estado, con alteraciones debidas a episodios naturales (sequías, incendios, lluvias) a los cuales la dinámica del lago es muy sensible. Y la EBI, aunque no pude averiguar donde muestrea, posiblemente lo haga muy cerca de los puntos de vertido.
Y respecto a esto, no hay que olvidar que la normativa europea dice lo siguiente (punto 19 de la DIRECTIVA 2008/105/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 16 de diciembre de 2008, relativa a las normas de calidad ambiental en el ámbito de la política de aguas): «En las inmediaciones de vertidos de fuentes puntuales las concentraciones de contaminantes son normalmente superiores a las concentraciones de fondo en las aguas. Así pues, los Estados miembros deben poder hacer uso de las zonas de mezcla, en la medida en que no afecten al cumplimiento de las NCA correspondientes en el resto de la masa de aguas superficiales. La extensión de las zonas de mezcla debe limitarse a la proximidad del punto de vertido y debe ser proporcionada».

Tarjeta roja a España y Grecia
espabílense señores !!
Fuente: Comisión Europea

Párrafos como el anterior son peligrosos en países como España donde la protección y gestión medioambiental atraviesan un pésimo momento.

Por ejemplo, en estos días de inundaciones en la cuenca del Ebro es bueno recordar que España y Grecia son los únicos estados de la UE que aún no han implementado al completo los planes de gestión de cuencas fluviales de la directiva marco europea del agua.

El hecho de que existan vertidos asociados a la actividad humana en el lago de Sanabria parece inevitable, pero para minimizar sus efectos las autoridades competentes deben vigilar el estricto funcionamiento de los sistemas de depuración. Y nosotros, como sociedad, exigir que así sea…
 

 

El lago de Sanabria (diciembre 2014).
Autor: Sergio Seoane

Terminaré primero con Jose Carlos de la Vega, del laboratorio limnológico del lago: «El Lago de Sanabria puede defenderse bastante bien de los actuales niveles de vertido […] El único cambio reseñable en la gestión de estos vertidos al Tera, antes del Lago, ha sido la instalación en el año 98 de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales. Esto supuso una reducción en los valores de nutrientes que se observaban antes en la entrada del Tera en el Lago durante el periodo de verano. Por lo tanto, y aunque las depuradoras no puede decirse que viertan “agua de colonia”, si alguna observación hay que hacer, es que se han reducido los vertidos durante el verano y se ha mejorado su gestión si la comparamos con los primeros años del seguimiento». (IAGUA, 10-I-2014).

Y por último les recomiendo visitar El proyecto AGUA, una impresionante galería con más de 1700 imágenes microscópicas creada por Antonio Guillén. Todo partió del proyecto escolar La vida oculta del agua con el cual estudiantes del IES Batalla de Clavijo (un instituto público), tutelados por Guillén, ganaron el Premio Google Science Fair 2012.
Pues bien, bajo un collage de diatomeas del lago de Sanabria (30 octubre 2014), Antonio Guillén comentó: «Desde 2012 hasta la primavera de 2014, la diatomea Tabellaria fenestrata ha dominado el fitoplancton del Lago llegando a representar más del 99% del biovolumen y de las especies representadas en él durante muchos meses. Parecía que esta situación nunca iba a cambiar, sin embargo, la infección de un quitridio en el mes de mayo de 2014, produjo de nuevo un cambio drástico en la situación de este ecosistema.

Coenocystis planctonica (lago de Sanabria).
Autor: A. Guillén. Fuente: Flickr, Proyecto Agua

La población de Tabellaria fenestrata prácticamente desapareció y fue sustituida por una clorofícea Coenocystis planctonica que en pocas semanas se constituyó en la nueva especie dominante. La dominancia de Coenocystis fue breve, pues también esta alga fue esquilmada por los quitridios en poco tiempo y algo muy parecido ocurrió pocas semanas después con el dinoflagelado Peridinium umbonatum.
Un hecho positivo es que, por fin, este verano pasado, el agua de colonia vertida por las depuradoras que no funcionan no ha llegado al Lago. A diario, un camión cisterna ha recogido toda esta carga contaminante que durante más de diez años ha estado vertiéndose en estas aguas. Ha sido un tímido paso que seguro que el Lago agradecerá, aunque sólo haya supuesto un «parche» temporal, pues lamentablemente el problema de la depuración no se ha resuelto y los vertidos continúan produciéndose día tras día».

Como diría Ana Pastor: estos son los datos, suyas son las conclusiones…

 
 

Agradecimientos: a Sergio Seoane por la revisión del texto y las imágenes del lago.

Adenda: para más información pueden consultar el libro «Lago de Sanabria, 2015, presente y futuro de un ecosistema en desequilibrio», presentado por Antonio Guillén Oterino el 27 de octubre de 2015 en el Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC, Madrid).

 Referencias:
-Carlson R.E. A trophic state index for lakes. Limnol. Oceanogr. 22:361-369 (1977).
-Ferriol C. La eutrofización en los lagos someros mediterráneos: aplicabilidad de la DMA y un caso de estudio experimental en un mesocosmos. Tesis doctoral, Universitat de Valencia, 491 pp. (2013).
-Negro A y col. Phytoplankton structure and dynamics in Lake Sanabria and Valparaíso reservoir (NW Spain). Hydrobiologia 424: 25–37 (2000).
-Web: XVII Congreso Asociación Ibérica de Limnología.
-Web: Confederación Hidrográfica del Duero.