• Giuliana Vomero

¿ Qué dinámicas favorecen a un Bloom de Fitoplancton en los cuerpos de agua?

En nuestra columna científica de esta semana, revisaremos el artículo titulado “Las condiciones hidroclimáticas desencadenan una floración de algas nocivas récord en la Patagonia occidental (verano 2016)” de León-Muñoz y compañía, publicado en enero del 2018.


-[El concepto “florecimiento” es un fenómeno que se da por el aumento exagerado de organismos fitoplanctónicos, microalgas. De aquí en adelante lo llamaremos bloom (en inglés), única y exclusivamente porque suena más bonito]

Imagen Satelital de un Bloom de fitoplancton. Las manchas de color celestes, corresponden a la alta concentración de organismos fitoplanctónicos. Fuente: NASA


Los autores comienzan explicando la importancia de la acuicultura para la población humana, principalmente por el crecimiento exponencial que estamos teniendo y tendremos. Así mismo, este crecimiento poblacional también tiene efectos climáticos, que pueden afectar la seguridad alimenticia. El aumento de la temperatura, disminución del pH y oxígeno, las fluctuaciones de salinidad de los ecosistemas acuáticos amenazan la producción de la acuicultura. A mayor escala se pueden considerar los cambios de los patrones de circulación y el aumento en la frecuencia de eventos extremos.


Agregan los autores que el reciente aumento de blooms a lo largo de las costas del Pacífico, en su mayoría en lagos, han presentado extensiones e intensidades sin precedentes. Sugieren que es producto del cambio climático que estaría aumentando el riesgo de estos eventos. De hecho, los llamados super-blooms son aquellos que tienen un gran impacto a nivel de salud humana, ecosistemas acuáticos y actividades económicas.


Se destaca también, la importancia de Chile en la actividad acuícola, éxito asociado a la diversidad de cuerpos de agua. Sin embargo, este progreso trae consigo costos ambientales, de tipos sanitarios y económicos. Como es el caso del verano del 2016, la peor mortalidad en masa de peces y mariscos que ocurrió en aguas interiores de la Patagonia oeste. El Florecimiento Algal Nocivo (FAN) de Pseudochattonella cf. verruculosa exterminó el 12% de la producción de salmón chilena, seguida por la mortalidad de peces y mariscos cerca de la Isla de Chiloé.

Pseudochattonella cf. verruculosa. Fuente: Fish Pathology.


-[Un Bloom es sólo un aumento poblacional de los organismos, mientras que el FAN corresponde a un organismo que tiene un efecto negativo, nocivo. Cabe destacar que los autores comparan esta nocividad con la gran pérdida de salmones producto del virus de Anemia Infecciosa del Salmón (ISA, en inglés). La pérdida en 2 semanas equivalió a las pérdidas esperadas en 2 años]


Las especies del género Pseudochattonella son citotóxicas y causan muertes masivas de peces, especialmente en la acuicultura en aguas costeras de Escandinavia, Nueva Zelanda y Japón. El mecanismo para matar peces es por la presencia de un ictiotoxina atribuidas a ácidos grasos libres que producto de especies reactivas de oxígenos y bla bla bla… brevetoxinas y bla bla bla… Bosón de Higgs… bla bla bla… intercambio iónico… bla bla bla… Deja vú... bla bla bla…

-[En resumen, las microalgas bloquean las branquias de los peces, no permitiendo el intercambio gaseoso con el medio]

Destacan que los científicos se han enfocado en investigar las causas de este gran FAN, pero aún se desconoce qué lo provocó y por qué fue tan grave. Por eso, hipotetizan que la interacción del clima de gran escala y las anomalías oceanográficas son factores externos que influenciaron la dinámica del bloom de Pseudochattonella cf. verruculosa.


¿Cómo lo hicieron?


Primero definieron las áreas de estudio, donde se analizó los datos oceanográficos e hidrobiológicos. Los sitios elegidos fueron el Fiordo de Reloncaví, el Seno de Reloncaví y el Río Puelo. Reloncaví es una zona pionera en la salmonicultura y de las más afectadas por el FAN del 2016. La circulación del fiordo y el seno está regulada por el input del Río Puelo, producto del drenaje de la cuenca transandina que desemboca en el medio del fiordo (corriente media anual: 650m3/s) con máximos de corriente regulados por lluvias en invierno y deshielos en primavera.


-[El flujo de corriente promedio del Río Puelo es como si pasaran 10 camiones en 1 segundo por frente de nosotros]

Usted está aquí! A corresponde a el Seno Reloncaví, B al Fiordo de Reloncaví, y C al Río Puelo. Las localizaciones son aproximadas. Fuente: Elaboración Propia.


La obtención de datos climatológicos fue mediante el explorador “Center for Climate and Resilience Research, CR2” (http://explorador.cr2.cl) que registra los servicio meteorológicos y agencias de agua de Chile. Los principales datos de interés fueron; el promedio diario de flujo de corriente y precipitación mensual.


Mientras que la información de gran escala de la atmósfera fue caracterizada usando el promedio mensual de presión a nivel del mar, el flujo descendente de radiación de onda corta en la superficie y el viento a niveles de presión determinadas desde el Reanálisis NCEP-NCAR (Centro Nacional de Predicciones Ambientales y Centro Nacional de Investigación Atmosférica).


-[El Reanálisis NCEP-NCAR es un modelo matemático compuesto de un set de datos que ha sido continuamente registrado desde el 1948 y permite interpretar el estado de la atmósfera de La Tierra. Todo esto registrado satelitalmente, como el estudio que revisamos de la Antártica (Turner et al., 2017)]


La temperatura superficial del mar (TSM) se obtuvo de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por su sigla en inglés).


¿Y el fitoplancton?


Bueno, la abundancia y composición de las especies de microalgas del fitoplancton durante el FAN de 2016 se obtuvo del Programa de Monitoreo de Fitoplancton del INTESAL (Instituto Tecnológico del Salmón) que procura colectar muestras de agua de la superficie de áreas costeras donde se realiza salmonicultura (http://mapas.intesal.cl/publico).


Además, se utilizaron datos de oxígeno disuelto, temperatura y salinidad con una resolución por hora, obtenidos de la boya “Patagonia Norte” de la Red de Observación Global de la Acidificación de Océanos (http://portal.goa-on.org/Explorer), dispuesta en el Río Puelo.

Imagen ilustrativa de una boya oceanográfica, esta toma datos de distintas características del agua, como en este caso: temperatura, salinidad y oxígeno disuelto. Fuente: banco de imágenes.


El artículo presenta una sección extra titulada “Background” (antecedentes) de contexto climático y la hidrobiología del área de estudio.


Contexto climático: remarcan lo característica que son las abundantes precipitaciones en la Patagonia occidental (lado del Pacífico) que superan los 3000 mm por año, producto de las tormentas de mediana latitud (entre 40° y 50° S). La variabilidad de las precipitaciones es interanual y regulada a por factores de gran escala, El Niño y la Oscilación Antártica que modulan la presión a nivel del mar y el viento en el Pacífico.


Hidrobiología: La importancia de las desembocaduras de los ríos y fiordos de las zonas como fuente de nutrientes. Dicho input, genera una estratificación en el mar debido a la gradiente de salinidad (vertical y horizontal) de las masas de agua, dejando en la superficie masas de aguas ricas en nutrientes (ej. Nitratos) que son propicias para la proliferación de microalgas.


-[La estratificación es la separación marcada de las masas de aguas producto de sus densidades. La densidad del agua puede variar dependiendo su composición; sales disueltas aumentan la densidad del agua, así como el agua fría (<10°) es más densa que el agua cálida (>10°). Los invito a ver el siguiente video donde se explica cómo actúa la densidad de los líquidos en la estratificación]



¿Qué fue lo que obtuvo el equipo de investigación?


Se observó que desde el 2011 las condiciones frías prevalecían en el Pacífico tropical hasta un calentamiento que comenzó a finales del 2014, que conduciría a un intenso evento de El Niño a mediados del 2015 con el segundo índice más alto desde 1948 (+2.1°C). Esta condición fue típica a bajas latitudes (cerca del Ecuador) el verano del 2016. No así a altas latitudes (50°S), es decir, en la Patagonia, ya que produjo un aumento en la presión a nivel del mar.


Mientras que el fuerte El Niño del 2015 fue indudablemente relevante en la mantención del anticiclón del Pacífico, junto a la oscilación Antártica y las anomalías en la presión a nivel del mar a altas latitudes. Los autores califican como “sorpresivo” que estos 3 factores se presentaran al mismo tiempo el verano del 2016.


-[Sorpresivo, porque se supone que El Niño beneficia el estado negativo de la oscilación Antártica, que en este caso fue positivo. Lo que es aún más perturbador, es que el cambio climático antropogénico es capaz de equiparar el efecto de uno de los fenómenos más impactantes de gran escala, El Niño].


La FAN del 2016 de Pseudochattonella cf. verruculosa superó las 3.000 células por mL y casi alcanzó las 20.000, representando el 95% de la diversidad del bloom. La dominancia de Chattonellas en evento de bloom ha sido extensivamente registrada anteriormente.


Consistente con las condiciones del clima de gran escala ya mencionados, el sur de Chile presentó registros más secos, tanto en la reducción de lluvias y flujo de corrientes de ríos. El Río Puelo presentó el 2016 un caudal menor al histórico (casi de 175 m3 por segundo). A escala diaria, en marzo se alcanzó el caudal más bajo en los últimos 66 años. Sumado a la ausencia de tormentas y aumento en la presión a nivel del mar incremento en 30% la radiación solar en la superficie de la Patagonia Oeste.


La baja de flujo, causó una salinidad normal en la superficie del fiordo y el seno de Reloncaví y produjo una débil estratificación en la columna de agua. Por lo tanto, las masas se mezclan con mayor facilidad y aparecen los nutrientes de aguas profundas hacia la superficie, que al interactuar con una alta radiación es un medio ideal para organismos fotosintéticos. No olvidar factores que pueden tener menor pero no despreciable influencia sobre un ambiente óptimo para un FAN; como la surgencia favorecida por vientos.


Conclusiones


La gran ocurrencia a nivel mundial de FANs en las últimas décadas sugieren conexión con el cambio climático antropogénico. Añaden que la interacción océano-atmósfera a escala global es compleja, y muy influenciada por las dinámicas locales. De hecho, en este estudio demuestran cómo varios factores (a gran escala y escala local) y su interacciones generan las condiciones favorable para el peor bloom de Pseudochattonella cf. verruculosa nunca antes visto.

Las anomalías de gran escala, el gran El Niño de 2015-2016, superpuesto con la tendencia positiva de la oscilación Antártica, produjeron un año muy seco. Baja afluencia de ríos y mucha radiación, junto con la débil estratificación y el ascenso de los nutrientes por la columna de agua: favorecieron el bloom.

Es importante también entender que las microalgas son organismos vivos, que necesitan de ciertas condiciones para sobrevivir, crecer y reproducirse y eso fue lo que pasó en este caso. De hecho, una capacidad que se debe rescatar que Pseudochattonella cf. verruculosa, es su habilidad de migrar verticalmente, es decir, hundirse o surgir por la columna de agua.



Columna escrita por: José Miguel Cerda.

Artículo Científico: León-Muñoz, J., Urbina, M.A., Garreaud, R., Iriarte, J.L. (2018) Hydroclimatic conditions trigger record harmful algal bloom in western Patagonia (summer 2016). Scientific Reports (8): 1330. DOI:10.1038/s41598-018-19461-4


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