Trabajo práctico 1

Cátedra de Protección y Conservación de la Naturaleza
Trabajo Práctico Nº 1.
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Eutrofización
La eutrofización consiste en forzar un sistema acuático desde el exterior, con
la incorporación de más nutrientes, y también de materia orgánica, que alteran
temporalmente las condiciones de equilibrio, induciendo desviaciones en las
características del sistema, en su composición biótica y en su sucesión (Margalef et
al., 1976). Estos procesos introducen cambios físicos, químicos y biológicos en la
calidad del agua (Figura 1).
Figura 1: Cambios físicos, químicos y biológicos en la calidad del agua, causados por
el proceso de eutrofización.
Carga
Externa
de
Nutrientes
Carga Interna de nutrientes
Pastoreo
Productores
Primarios
Factores
Luz
Temperatura
Predación
Consumidores
Primarios
Peces
Efectos
> Producción primaria,
producción de biomasa
(Materia orgánica
Clorofila, Carbono, etc.)
< Transparencia del agua
Circulación
del agua
Tiempo de
residencia
Morfología
del cuerpo
de agua
Disminución de oxígeno en
el hipolimnio
> Reciclado de nutrientes,
producción de gases
(N2 y O2)
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La preocupación por la eutrofización de los lagos y ecosistemas afines surgió
primeramente en los países del norte y centro de Europa y EEUU. Para establecer
bases y criterios para diagnosticar y cuantificar el fenómeno, así como para evaluar la
vulnerabilidad de los ecosistemas se propusieron diversos índices. Algunos de estos se
basaron en la composición del fitoplancton, pero su aplicación es dificultosa ya que
responden a condiciones locales.
Según Shapiro et al. (1975) un buen índice debe reunir las siguientes
cualidades: 1) debe ser fácilmente accesible mediante el empleo de datos inequívocos,
2) debe tener una forma sencilla, 3) debe tener un margen de variabilidad
suficientemente estrecho para servir de un modo práctico a los fines para los que se
establece, 4) debe ser objetivo, sin contener ningún juicio de valor, 5) debe ser
absoluto y no relativo para ser usado en cualquier situación, 6) debe ser
científicamente válido, 7) debe ser reconvertible de manera que si el índice es un
número derivado de ciertos datos, éstos deben ser derivables de dicho valor, 8) debe
ser comprensible para profanos, funcionarios, etc.
INDICE DE ESTADO TROFICO DE CARLSON (1977) o TSI (Trophic state
index)
Es uno de los más utilizados. Puede variar entre 0 (oligotrófico) y 100
(hipereutrófico). Se obtiene a partir de una transformación de la transparencia del
disco de Secchi (DS), tal que un valor de índice TSI= 0 corresponda a una
profundidad del disco de DS= 64 m y de tal manera que un incremento de 10 en el
valor de TSI represente una reducción de DS en un 50% (Tabla 1). El mismo índice
puede determinarse a partir de otros parámetros, tales como la concentración de
clorofila y fósforo total en superficie, cuya relación con la transparencia se ha
calculado previamente. Las fórmulas que figuran a continuación resultan de una
modificación realizada por Aizaki et al (1981) a la propuesta por Carlson (1977).
TSI (Disco de Secchi) = 10 x (2,46 + 3,76 - 1,57 ln DS*)
ln 2,5
TSI (Clorofila) = 10 x (2,46 + ln Cl **)
ln 2,5
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TSI (Fósforo total) = 10 x (2,46 + 6,68 + 1,15 ln PT***)
ln 2,5
*
metros; ** (mg/m3); *** (mg/l)
De acuerdo a los valores que alcanzan el TSI podemos diferenciar cuatro categorías:
Oligotrófico (TSI < 30), Mesotrófico (TSI > 30 - < 60), Eutrófico (TSI > 60 - < 90) y
Hipereutrófico ( TSI > 90).
Tabla 1: Ejemplos de valores medidos de transparencia, fósforo y clorofila
correspondientes a un valor puntual de TSI obtenido.
TSI
Disco de Secchi
(m)
Fósforo
en superficie
3
(mg/m )
Clorofila en
superficie (mg/m3)
0
64
0.75
0.04
10
32
1.5
0.12
20
16
3
0.34
30
8
6
0.94
40
4
12
2.6
50
2
24
6.4
60
1
48
20
70
0.5
96
56
80
0.25
192
154
90
0.12
384
427
100
0.062
768
1183
MODELO DE VOLLENWEIDER (1976).
Un aspecto que es particularmente interesante conocer de los lagos y embalses
es el grado de eutrofía que cabe esperar según los aportes de nutrientes y las
condiciones hidrológicas de los mismos. En términos generales la cuestión que se
plantea más frecuentemente es determinar el nivel máximo de nutrientes que puede
admitir un lago o embalse, de manera que no sobrepasen ciertos límites de eutrofia.
Con el propósito de resolver estas cuestiones varios autores han delineado
distintos métodos de evaluación. Entre ellos figura Vollenweider quien ha
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desarrollado unas relaciones semiempíricas de carga - respuesta. El modelo de
Vollenweider fue hecho para lagos de Europa y consiste en graficar la carga anual de
fósforo en el área (cantidad anual de P que llega a un cuerpo de agua, por cada m2 de
superficie del cuerpo de agua) como función del cociente de la profundidad media y
el tiempo de residencia hidráulico (Figura 2). Además se pueden efectuar
correlaciones con la concentración de clorofila, profundidad del Secchi y la tasa de
agotamiento del oxígeno en el hipolimnio.
Para utilizar este modelo se necesita que el crecimiento algal se vea limitado
por el fósforo, el tiempo de residencia en la época de crecimiento debe ser al menos
de 2 semanas para que las algas puedan crecer por aporte de fósforo y la
transparencia no debe ser afectada por turbidez inorgánica.
carga de P (mg/m2 año)= 10 x qs (1 + √ tw)
z: profundidad media
qs: carga hidraúlica = z / tw
tw: tiempo de residencia hidráulica
Figura 2. Estimación del nivel trófico de acuerdo a la curva de carga
de fósforo de Vollenweider
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CLASIFICACIÓN DEL GRADO DE EUTROFIA SEGÚN OCDE.
Luego de un estudio de 5 años que abarcó 200 ambientes en 22 países de
Europa occidental, EEUU, Japón y Australia el Comité de Eutrofización de la
Organización de Cooperación Económica y Desarrollo (OCDE) propuso una
clasificación del grado de eutrofia de lagos y embalses, de acuerdo a los valores que
alcanzan las variables clorofila, Secchi y P.
En la tabla 2 se muestra la clasificación “cerrada” llamada así debido a que
utiliza límites estrictos entre categorías.
Tabla 2. Grado de eutrofia que pueden alcanzar un cuerpo de agua para los
diferentes estados tróficos y los diferentes valores de clorofila, transparencia y
fósforo.
Clorofila
Prof. Secchi
P
(mg/m3)
(m)
(mg/m3)
Ultraoligotrófico
<1
> 12
<4
Oligotrófico
1-2,5
12-6
4-10
Mesotrófico
2,5-7,9
6-3
10-35
Eutrófico
8-25
3-1,5
35-100
Hipereutrófico
> 25
< 1,5
> 100
Grado de eutrofía
En las figuras 3 y 4 se muestran los gráficos de distribuciones de frecuencia
con que cada valor de clorofila y transparencia, respectivamente se corresponde al
grado de eutrofía estimado para cada lago o embalse del estudio de la OCDE. Así,
por ejemplo, se deduce que una concentración media anual de clorofila de 3 mg/m3
corresponde a un lago mesotrófico con un 55% de probabilidades pero sólo alguien
puede considerarlo como ultraoligotrófico con un 5% de probabilidades.
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Figura 3: Distribución de probabilidad por categorías tróficas
según la concentración de clorofila
Figura 4: Distribución de probabilidad por categorías
tróficas según la profundidad de visión del disco de Secchi.
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REFERENCIAS
AIZAKI, M. OTSUKI, O. FUKUSHIMA, M. HOSOMI, M. AND MURAOKA.
1981. Application of Carlson´s trophic state index to Japanese lakes and relationships
between the index and other parameters. Verh. Internat. Verein Limnol. 21:675-681.
CARLSON, R.E. 1977. A trophic state index for lakes. Limnol. Oceanogr. 22: 361369.
CEDEX-MOPT 1991. Jornadas sobre eutrofización de embalses e indicadores
biológicos de la calidad de las aguas en ríos. Madrid. 284 pp.
MARGALEF R., PLANAS A. , ARMENGOL J. , VIDAL A. , PRAT N.; GUISET
A. , TIJA J. Y ESTRADA M. 1976 Limnología de los embalses españoles. Dirección
Gral. De Obras Publicas Nª 123 Ministerio de obras Publicas, Madrid 422 + Tablas.
QUIROS, R. 1986. Relationships between air temperature, depth, nutrients and
chlorophyll in 103 Argentinian lakes. Verh. int. Ver. Limnol. 23: 647-658.
SHAPIRO J., LUNDQUIST J.B. y CARLSON R.E. 1975. Involving the public in
Limnology: an approach to communication. Int. Ver. Theor. Angew. Limnol. Verh.
19: 866-874.
VOLLENWEIDER, R.A. 1976. Advances in defining critical loading levels for
phosphorus in lake eutrophication. Mem. Inst. Ital. Idrobiol. 33: 53-83.
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Desarrollo del Práctico No 1
A) Establecer el TSI (DS), TSI (Clorof. a), TSI (PT) para los lagos y embalses de
Argentina que figuran en la Tabla 3 (Quiros, 1986).
B) Evaluar la relación entre los resultados obtenidos y las variables no
involucradas en el calculo (área, profundidad media, Tº media anual).
C) Establezca categorías de acuerdo con la ubicación geográfica y uso del suelo
y analice su influencia en el estado trófico de los cuerpos de agua.
D) Discutir los casos que muestran discordancia entre los resultados de los
diferentes índices.
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Tabla 3
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B) Definir el grado trófico de los siguientes lagos utilizando el modelo de
Vollenweider.
Prof.media
T.resid.
Carga P
Condiciones
(m)
(años)
(g/m2 año)
tróficas
Lago Superior
148
185
0,03
Lago Michigan
84
113
0,14
Lago Hurón
61
21
0,13
Lago Erie
18
2,6
1,06
Lago Ontario
84
7,9
0,65
Lago Tahoe
300
700
0,04
Lago Maggiore
177
4
3
Lago Leman
154
12
0,7 - 1,9
Emb. Ramos Mexía
20
1
0,0023
Ambiente