Si ha leído alguno de nuestros artículos, seguramente ya conoce la amplia variedad de efectos negativos que ocasionan las floraciones de algas nocivas (FANs). Estos efectos han sido ampliamente documentados y van desde el descenso de los niveles de oxígeno en el agua hasta la mortandad de peces, además de provocar complicaciones de salud que van de la irritación de la piel al daño hepático.
Sin embargo, al pensar en las FANs, normalmente imaginamos un clima cálido y aguas estancadas, con la presencia espuma azul-verdosa cubriendo en la superficie de lagos, estanques y ríos. Pero la realidad es que esta imagen mental es errónea. Una nueva investigación ha descubierto que las floraciones de algas pueden producirse en variedad de condiciones ambientales, incluso durante el la temporada invernal y en regiones frías. La proliferación de algas ya no puede considerarse un fenómeno propio de climas cálidos sino que constituye una grave amenaza para los ecosistemas acuáticos y la salud humana durante todo el año. Comprender cómo pueden desarrollarse las floraciones de algas en climas más fríos resulta crucial para mitigar su impacto y proteger nuestros recursos naturales.
En este artículo exploraremos el fenómeno de la proliferación de algas en climas fríos, incluyendo sus causas, frecuencia e impacto potencial en los ecosistemas acuáticos.
¿Qué tan frecuentes son las floraciones de algas en clima frío?
El artículo citado en párrafos anteriores nos brinda información sobre la aparición de floraciones de algas en climas fríos. Este estudio indica que se han confirmado la presencia de 37 floraciones en condiciones frías, y que 19 de esos casos ocurrieron en presencia de hielo. Si bien estas floraciones se han registrado predominantemente en Norteamérica y Europa, es probable que se deba a la mayor vigilancia de estos fenómenos en esas regiones.
Si bien aún no se conoce completamente la frecuencia de las floraciones de algas en climas fríos, el estudio sugiere que son más comunes de lo que se pensaba. Más aún, es posible que el impacto creciente del cambio climático en los ecosistemas acuáticos haga que estas floraciones se vuelvan cada vez mayores en las regiones más frías. Por ello resulta de vital importancia determinar las causas subyacentes de estas floraciones y su posible impacto ambiental.
Existe una variedad de factores que pueden contribuir a la formación de floraciones de algas en climas fríos, como la disponibilidad de luz, los niveles de nutrientes y las fluctuaciones de temperatura. El estudio destaca que, a pesar de que estas floraciones pueden producirse en cualquier estación, tienden a ser más frecuentes durante el invierno y principios de la primavera. Esto se debe a que la columna de agua se vuelve más estable durante este periodo, lo que facilita la acumulación de nutrientes en el fondo. Luego, cuando la temperatura del agua comienza a elevarse en la primavera, el agua rica en nutrientes del fondo se mezcla con el agua de la superficie, creando las condiciones ideales para el crecimiento de las algas.
¿Qué tipos de FANs de agua fría existen?
Se han identificado varios tipos de floraciones de cianobacterias en aguas frías, cada una con su propio modo de desarrollo. La primera está formada por las invernales, un tipo de floración de aguas frías que se desarrolla bajo la capa de hielo en sistemas marinos y de agua dulce. La acumulación de nutrientes y materia orgánica bajo el hielo sirve como fuente de alimento para las algas, facilitando su proliferación. En algunos casos, las floraciones invernales pueden persistir incluso después del deshielo, lo que contribuye un crecimiento continuado de estas floraciones, con los potenciales efectos a largo plazo en los ecosistemas acuáticos.
Otro tipo de floración de cianobacterias en aguas frías es la floración primaveral, que se produce cuando la capa de hielo comienza a derretirse y la luz penetra en el agua. A medida que el agua se calienta y se estratifica, aumenta la disponibilidad de nutrientes y ello favorece el crecimiento y la proliferación de las algas. Las floraciones primaverales pueden ser especialmente problemáticas en los sistemas de aguas poco profundas, donde su presencia puede reducir la penetración de la luz, provocando el crecimiento de macroalgas molestas y otras tipos de vegetación indeseable.
El tercer tipo de floración de cianobacterias de agua fría son las floraciones alimentadas por glaciares. Se trata de un tipo de floración que se produce en lagos de latitudes y altitudes elevadas que son alimentados por glaciares. El agua de deshielo de los glaciares contiene altas concentraciones de nutrientes que favorecen el crecimiento de las cianobacterias. Las floraciones alimentadas por glaciares son una preocupación creciente debido al cambio climático, que está causando el deshielo de los glaciares a un ritmo sin precedentes. A medida que los glaciares sigan retrocediendo, es probable que aumente la frecuencia y la intensidad de las floraciones alimentadas por glaciares, lo que plantea importantes retos para la gestión de los ecosistemas acuáticos.
¿Cómo se inician estas floraciones?
A partir de observaciones y conocimientos recabados acerca de los procesos de formación de floraciones y el estudio de los ecosistemas de aguas continentales en inverno y primavera, se han propuesto tres orígenes de las floraciones de cianobacterias en aguas frías. Estas floraciones pueden producirse por separado, de manera secuencial o simultánea, y pueden durar largos periodos.
El primer tipo de desarrollo son las floraciones superficiales de cianobacterias que comienzan en temperaturas bajas del agua. Pueden producirse en una amplia gama de condiciones de luz, temperatura y nutrientes, y se forman a partir de adaptaciones fisiológicas y de la acumulación lenta de biomasa en condiciones de crecimiento subóptimas. Factores físicos como el afloramiento y eventos de mezcla de diversos estratos de la columna de agua también pueden favorecer las floraciones cuando la temperatura del agua es fría.
El segundo origen son las floraciones de cianobacterias de aguas frías que comienzan en el metalimnion (la zona intermedia de transición entre la capa superior más caliente y la inferior más fría). Estas floraciones pueden existir como floraciones metalimnéticas (por debajo de la primera capa de agua) o floraciones de capas profundas de clorofila (DCL, por sus siglas en inglés). Estas floraciones pueden emerger directamente de aguas profundas y relativamente frías a la superficie del lago debido a alguna dinámica física fuerte. A menudo son pasadas por alto en los informes sobre floraciones de cianobacterias y es posible que aflores a la superficie, aumentando la probabilidad de entrar en contacto con la fauna y los seres humanos.
Por último, algunas floraciones pueden comenzar con temperaturas de agua más cálidas y persistir durante el otoño e invierno, o incluso a medida que las temperaturas aumentan hacia la primavera. Estas floraciones pueden depender de diversas condiciones biológicas o fisicoquímicas, y conocer su resistencia a temperaturas de agua fría puede contribuir a comprender su formación, persistencia, senescencia y forma de gestionarlas.
Adaptaciones a climas fríos
¿Cómo consiguen las algas no sólo sobrevivir a temperaturas cercanas o inferiores al punto de congelación, sino además prosperar hasta el punto de desequilibrar el ecosistema? Se ha descubierto que cuentan una serie de adaptaciones muy específicas que les permiten competir con otras especies menos adaptadas al frío.
Durante los meses de invierno, la luz suele ser un factor limitante para el crecimiento del fitoplancton, ya que el fotoperiodo (el período de luz durante el día) se vuelve más corto. Las cianobacterias tienen varias adaptaciones que les permiten sobrevivir y crecer en condiciones de poca luz. Una de estas adaptaciones, practicada por el conocido género Spirulina, es la capacidad de pasar de un estado fotoquímicamente activo a un estado heterótrofo adaptado a escasez de luz, en el que consumen otros organismos o materia orgánica de su entorno un proceso conocido como mixotrofia.
Las cianobacterias también pueden optimizar su eficacia de absorción de la luz y su capacidad fotosintética por medio del aumento de la densidad de su pigmentación y su contenido de Clorofila A (Chl a), maximizando así el aprovechamiento de la luz disponible para la fotosíntesis. Además, algunas cianobacterias son capaces de desplazar su absorción de luz hacia el extremo azul del espectro, que es más abundante durante los meses de invierno, cuando el ángulo de incidencia de la luz solar sobre la superficie terrestre es menor.
Además de estas adaptaciones a condiciones de poca luz, las cianobacterias también han desarrollado mecanismos de supervivencia para temperaturas frías, que incluyen el desarrollo de membranas biológicas más fluidas mediante la acumulación de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga, que les permite mantener su flexibilidad y funcionalidad a temperaturas más bajas. Las cianobacterias también pueden producir proteínas anticongelantes y de choque frío que las protegen de los efectos dañinos de la formación de cristales de hielo a temperaturas muy bajas.
Además, algunas cianobacterias, como Limnothrix redekei y Pseudanabaena limnetica, pueden crecer activamente a temperaturas relativamente bajas cuando las condiciones de luz o nutrientes son favorables. Esta capacidad permite la acumulación y agregación de biomasa, lo que puede dar lugar a floraciones de cianobacterias en aguas frías.
Caso de estudio: El estado de Florida
Un ejemplo ilustrativo del impacto destructivo de las floraciones de aguas frías es la actual “marea roja” que azota al estado de Florida desde octubre de 2022. Aunque las mareas rojas pueden producirse durante todo el año, resultan más comunes durante los meses más fríos, de octubre a febrero.
Durante esta época, el Golfo de México registra temperaturas más frías, lo que puede desencadenar un afloramiento de nutrientes desde aguas más profundas hacia la superficie, proporcionando las condiciones ideales para que prospere la alga responsable de este fenómeno, la Karenia brevis. Además, los vientos y las corrientes invernales también pueden hacer que las algas se acumulen cerca de la costa, dando lugar a altas concentraciones que pueden ser tóxicas para la vida marina y los seres humanos.
Esto produce efectos devastadores en los ecosistemas marinos, ya que puede provocar la mortandad de peces, tortugas marinas, manatíes y otros animales. Además, las toxinas producidas pueden causar problemas respiratorios como tos, respiración sibilante y dificultad para respirar en los seres humanos, que pueden resultar expuestos incluso al dar un paseo por la playa, especialmente en el caso de aquellos que sufren afecciones respiratorias preexistentes.
La marea roja de Florida es similar a otras floraciones de aguas frías en el sentido de que ambas se ven estimuladas por la disponibilidad de nutrientes y temperaturas más bajas. Sin embargo, la marea roja de Florida es única porque está causada por una especie concreta de dinoflagelado, Karenia brevis, que no suele encontrarse en otras floraciones de aguas frías. La escala y el impacto de esta floración de algas nocivas ponen de manifiesto la necesidad de estar alerta en todo momento.