Diapositiva 1 - Programa de las Naciones Unidas para el Medio

FLORACIONES DE CIANOBACTERIAS
EN SISTEMAS DE AGUA DULCE
MSc. Lizet De León
DINAMA-DECA
Facultad de Ciencias
Universidad de la República - Uruguay
lizetdl@gmail.com
FLORACIONES DE CIANOBACTERIAS EN
SISTEMAS DE AGUA DULCE
INTRODUCCIÓN
Cianobacterias. Floraciones algales
BIOLOGÍA
Morfología (formas y tamaños celulares, niveles de organización).
Fisiología (reproducción, alimentación, crecimiento).
Taxonomía: los cuatro grupos y sus características distintivas.
Principales géneros que desarrollan floraciones
ECOLOGÍA
Factores que favorecen y controlan su desarrollo.
GESTIÓN
Monitoreo de cianobacterias: Programas de monitoreo. Técnicas de
muestreo en agua, conservación, análisis cualitativo, cuantitativo,
toxicológico. Medidas de mitigación.
CASOS DE ESTUDIO
CIANOBACTERIAS
Cyanophyta o Cyanophycea;
(Reino MONERA=procariotas),
algas verde-azules, bacterias
fotoautótrofas con clorofila a (y
b) integrantes del fitoplancton
consideradas dentro de las microalgas por los ficólogos
Origen de la vida en la Tierra
• 3.500 millones de años…?
• 2.700 millones?
Eucariotas
Suficiente O2?
fósiles de
cianobacterias
CIANOBACTERIAS
3600 ----- 2700 m.años 1500 m.años
Formación del
planeta,
4.600 m.años
Son los seres vivos más antiguos y
por lo tanto las especies que
existen son aquellas seleccionadas
por superar las dificultades de la
evolución
ESTROMATOLITOS
REGISTROS
ACTUALES DE
CIANOBACTERIAS
FOSILES (Líneas
claras)
Australia, Bahamas, México
FITOPLANCTON:
(Reinos MONERA y PROTISTA),
organismos fotoautótrofos,
microalgas procariotas y
eucariotas, de vida libre en la
columna de agua
COMPOSICIÓN DEL FITOPLANCTON
Tamaños, fisiología y
formas muy variados
picoplancton (0.2-2m)
unicélulas y bacterias
nanoplancton (2-20 m)
unicélulas y protistas
microplancton (20-200 m)
gdes células y colonias
mesoplancton (200m -2mm)
grdes colonias
Imagen de fitoplancton al
microscopio
Foraciones algales o “blooms”
• Incremento exponencial de la biomasa algal
en un período corto de tiempo (horas a
días)
• No hay un “valor” que indique cuando hay
una floración, es relativo al grupo y especie
de organismo dominante
• La OMS establece valores “guía” que
orientan para la gestión de recursos
acuáticos destinados al uso humano
LAS FLORACIONES ALGALES TIENEN
DIFERENTES CARACTERÍSTICAS, SEGÚN EL
GRUPO DE ALGAS Y LAS ESPECIES QUE LA
COMPONEN
Dinoflagelados
Cianobacterias
Diatomeas
Cianobacterias
Gentileza de Luis, Concordia.
Organismos fitoplanctónicos que
desarrollan floraciones
Chrysophyceae
Dinophyceae
Cyanophyceae
Chlorophyceae
FLAGELADOS
Cryptophyceae
FLORACIONES DE
CIANOBACTERIAS DE
DIVERSOS GÉNEROS Y
FORMAS
(COLONIALES Y FILAMENTOSAS)
SUSTITUCIÓN DE
FLORACIONES
ALGALES DE DIVERSOS
GRUPOS
BIOLOGÍA DE LAS
CIANOBACTERIAS
MSc. Lizet De León
DINAMA-DECA
Facultad de Ciencias
Universidad de la República - Uruguay
lizetdl@gmail.com
CIANOBACTERIAS: ORGANISMOS PROCARIOTAS
FOTOSINTETIZADORES AERÓBICOS
SIMILITUD con BACTERIAS
•Microscópicos de vida libre
•Sin núcleo ni organelos
•Pared tipo Gram-negativa
•Reproducción por fisión
•Formas simples (cocos,
cilindros, ovoides)
•Microscópicos,
individuales o coloniales
•Clorofila a y Pigmentos
fotosintetizadores
•Pigmentos en tilacoides
con fotosistema I
•Fotosíntesis con
liberación de Oxígeno
SIMILITUD con ALGAS
CARACTERÍSTICAS
MORFOLÓGICAS de las
CIANOBACTERIAS
Tamaño
Forma
Color
Organización
Diferenciación celular
Diferenciación colonial
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
TAMAÑO celular < 20 µm
5 um diámetro
20 um largo
Colonias de 1-5 cm diámetro
UNIDAS por matriz gelatinosa, vaina, mucílago
(polisacáridos), que les permite alcanzar tamaños que
las hacen visibles a simple vista (grumos, bolitas,
hilos)
<1 um largo
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
Células con apariencia homogénea
Células con apariencia granulosa
Sin vesículas de gas
Con vesículas de gas
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
filamentosas (1D),
ORGANIZACIÓN en colonias
planas (2D),
globosas (3D)
Filamentos simples o uniseriados con comunicación entre células
vecinas
CELULAS VEGETATIVAS homogéneas y ESPECIALIZADAS
diferenciadas para fijación de N (Heterocistos) y resistencia
(Acinete, Akinete)
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
CELULAS DIFERENCIADAS
Heterocyto: célula
vegetativa modificada para
la fijación de N atmosférico
en condiciones de
deficiencia de N en al agua
Acinete: célula
modificada para
almacenar moléculas
vitales que permitan la
sobrevivencia en
condiciones adversas
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS
de las CIANOBACTERIAS
REPRODUCCIÓN POR FISIÓN BINARIA
ALTA TASA INDIVIDUAL DE CRECIMIENTO
ALMACENAMIENTO DE SUSTANCIAS NUTRITIVAS
CONTROL DE SU POSICIÓN EN LA COLUMNA DE AGUA
PIGMENTOS: CLOROFILA A, FICOCIANINAS, FICOERITRINAS
SINTESIS DE SUSTANCIAS PROTECTORAS DE RADIACIÓN UV
SINTESIS DE MOLECULAS AROMÁTICAS y TOXICAS (¿ALELOPATIA?)
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
REPRODUCCIÓN POR FISIÓN BINARIA
ALTA TASA INDIVIDUAL DE CRECIMIENTO
Formación de filamentos
nuevos por fragmentación de
los viejos en sitios
“marcados” por células
muertas o necridios. Los
nuevos filmentos llamados
hormogonios crecen por
fisión binaria de las células
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
ALTA TASA INDIVIDUAL DE CRECIMIENTO
ALMACENAMIENTO DE SUSTANCIAS NUTRITIVAS
Cinética eficiente de
incorporación de C inorgánico
(crecimiento en condiciones
alcalinas)
Fijación de Nitrógeno
atmosférico en condiciones
de baja concentración
Incorporación y almacenamiento
de Fósforo en partículas de
polifosfato (consumo lujurioso), que
utilizan en condiciones ambientales
deficientes del nutriente
Formación de células de
resistencia que eclosionan en
condiciones favorables (meses
en estado latente)
Células de pequeño tamaño y alta tasa de división, favorecen la alta tasa de
crecimiento poblacional
Estas características de crecimiento de las cianobacterias son muy
estudiadas y utilizadas en biotecnología, ya que son importante fuente
de sustancias alimenticias, farmacológicas y de importancia ecológica
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
REQUERIMIENTOS DE NUTRIENTES EN
PROPORCIÓN A LA COMPOSICIÓN CELULAR
RELACIÓN DE REDFIELD: 106C/16N/1P
• Almacenan o fijan sustancias nutritivas, con
eficiencia
• Alto consumo de CO2  incremento del pH
• Fijación de N2 atmosférico  Nitrogenasa
• Limitación por fósforo / Consumo lujurioso de P(gránulos de polifosfato)
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
CONTROL DE SU POSICIÓN EN LA COLUMNA DE AGUA
•Vacuolas
•Mucílago
•Organización espacial
ACUMULADAS,
Cianobacterias vacuoladas:
1- en algún estadio o tipo de célula
2- en todo el ciclo de vida
DISPERSAS
Velocidad de migración ≤ 3 m h-1
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
AERÓTOPOS:
Conjunto de
vesículas o
vacuolas de gas
VACUOLAS
DE GAS
Sistema de
microtúbulos
que se unen o
colapsan de
acuerdo con
la presión de
turgencia en
la célula
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
VAINA MUCILAGINOSA
Acumulación – colonias
haces
Flotación
No predación
Adhesión de otros organismos
Microorganismos patógenos
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
PIGMENTOS: CLOROFILA A, FICOCIANINAS, FICOERITRINAS
CLOROFILA A: principal pigmento
Carotenoides (B-caroteno y Zeaxantina)
C-Ficoeritrina
495 a 570nm
absorbe luz azul (430 -400 a 500 nm)
C-Ficocianina
(615-620 nm)
Alloficocianina
650 a 670nm
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
La CLOROFILA A se encuentra en los Tilacoides
Los Tilacoides están protegidos por Ficobilisomas
Los Ficobilisomas están formados por moléculas de pigmentos
accesorios: FICOCIANINAS, FICOERITRINAS
C-Ficoeritrina
495 a 570nm
Alloficocianina
(650 a 670nm)
C-Ficocianina
(615-620 nm)
CLOROFILA A:
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
SÍNTESIS DE SUSTANCIAS PROTECTORAS
DE RADIACIÓN UV
MAAs
Carotenos
Aminoácidos tipo Micosporinas
Sustancias que
absorben radiación
UV ( principalmente
entre 310-360 nm)
protegiendo genoma
y estructuras
moleculares de
daños por radiación
La producción de los pigmentos y moléculas protectoras es gradual en el tiempo y
está determinada por la “historia” de los organismos que las producen. Las
cianobacterias tienen una larga historia de resistencia a la radiación UV (al menos,
2.500 millones de años!)
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
SINTESIS DE MOLECULAS AROMÁTICAS Y de
MOLÉCULAS TOXICAS (¿ALELOPATIA?)
Producción de metabolitos secundarios aromáticos: Geosmina (olor a
“gamexán”) y 2 MetilIsoBormeol (2MIB) (olor a tierra mojada, humedad)
Inhibición del crecimiento de algas competidoras --- Alelopatía
Demostrada sobre otras cianobacterias y diversos grupos de Eucariotas
Producción de sustancias antibióticas y fungicidas (Falch et al., 1995; Chetsumon
et al., 1998; Piccardi et al., 2000)
Inhibición y eliminación de zooplancton predador. Se ha demostrado la
producción de toxinas estimulada por la presencia de zooplancton predador (Jang
et al., 2003 y 2007)
Eliminación de la BIOTA del Período Fanerozoico (570-60 m.a.) (Castle &
Rodgers, 2009. Hypothesis for the role of toxin-producing algae in Phanerozoic mass
extinctions based on evidence form the geologic record and modern environments.
Environmental Geosciences. 16(1):1-23
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS de las CIANOBACTERIAS
PEPTIDOS CICLICOS
HEPATOTOXINAS
MCYS, Nodularina,
TIPO DE
TOXINAS
ALCALOIDES
NEUROTOXINAS
DERMOTOXINA
HEPATOTOXINA
ANTX-a, ANTX-s, SXT
Aplisiatoxina, Lyngbiatoxina
Cilindrospermopsina (CYN)
LIPOPOLISACÁRIDOS (LPS)
IRRITANTES
Intoxicaciones letales por
cianotoxinas en animales
País
Animal
Patologia
Cianobacteria
Referencia
Argentina
Australia
Australia
Canada
Canada
Finlandia
Finlandia
Noruega
Inglaterra
Escocia
Escocia
USA
vacunos
ovinos
ovinos
vacunos
aves
perros
aves
vacunos
ovejeros
perros
peces
perros
hepatotox
hepatotox
neurotox
neurotox
neurotox
hepatotox
hepat.-branq.
hepatotox
hepatotox
neurotox
branquias
neurotox
M. aeruginosa
M. aeruginosa
A. circinalis
A. flos-aquae
A. flos-aquae
N. spumigena
P. agardhii
M. aeruginosa
M. aeruginosa
Oscillatoria sp
M. aeruginosa
A. flos-aquae
Odriozola et al., 1984
Jackson et al., 1984
Negri et al., 1995
Carmichael & Gorham, 1978
Pybus & Hobson, 1986
Perrson et al., 1984
Erikson et al., 1986
Skulberg, 1979
Pearson et al., 1990
Gunn et al., 1992
Bury et al., 1995
Mahmood et al., 1988
Chorus & Bartram, 1999
Intoxicaciones letales y agudas
por cianotoxinas en humanos
Río Ohio, 1931. 1er reporte de gastroenteritis (Tisdale, 1931)
Brasil, 1985. 2000 casos de gastroenteritis, 88
letales por agua potable (Teixeira et al., 1993).
Brasil, 1996. 130 pacientes dializados presentaron
patologías hepáticas, 60 murieron en 10 meses
(Pouria et al., 1998)
Reino Unido, 1989. 20 casos de intoxicación aguda
durante canotaje (Turner et al., 1990)
Australia, 1995. 852 casos de gastroenteritis, alergias,
fiebre, úlceras dérmicas, durante 7 días en aguas de
recreación (Pilotto et al., 1997)
ECOLOGÍA DE LAS
CIANOBACTERIAS
MSc. Lizet De León
DINAMA-DECA
Facultad de Ciencias
Universidad de la República - Uruguay
lizetdl@gmail.com
Floración de cianobacterias:
rápido incremento de la biomasa
algal (horas a días)
DESARROLLO DE UNA FLORACIÓN
CRECIMIENTO INICIAL
CRECIMIENTO EXPONENCIAL
CRECIMIENTO ESTACIONARIO
SENESCENCIA
¿DONDE PUEDEN VERSE?
¿DONDE PUEDEN VERSE?
PERÍODO DEL AÑO
MORFOLOGÍA DE LA CUBETA
TRANSPARENCIA DEL AGUA
TURBULENCIA O ESTABILIDAD DE LA COLUMNA DE AGUA
APORTES PUNTUALES DE NUTRIENTES
DIRECCIÓN E INTENSIDAD DEL VIENTO
TIEMPO DE RESIDENCIA
Distribución en la columna de
agua de floraciones de
cianobacterias
ACUMULATIVA
En superficieAguas calmas
ACUMULATIVA
En profundidadAguas estratificadas
DISPERSIVA
Toda la columna
Aguas mezcladas
De León & Bonilla, 2009
Floraciones dispersivas en diferentes cuerpos de agua
0.5 m
Floraciones acumulativas en diferentes cuerpos de agua
De León & Bonilla, 2009
Eutrofización
•
Un río, un lago o un embalse sufren eutrofización cuando sus aguas se
enriquecen con nutrientes. Los nutrientes aumentan la productividad de
los sistemas acuáticos. Sin embargo, el aporte constante de nutrientes
estimula el crecimiento de productores primarios (algas y plantas), que
van acumulando biomasa (y disminuyendo la biodiversidad) en niveles
excesivos. Cuando esta alta biomasa muere y se degrada, consume el
oxígeno del agua, con las conocidas consecuencias de mal olor y sabor,
mortandad de organismos y pérdida de la calidad.
•
El consumo de gran cantidad del oxígeno disuelto hace que las aguas
dejen de ser aptas para la mayor parte de los seres vivos, resultando un
sistema acuático empobrecido.
•
El grado de eutrofización puede medirse a través de la concentración de
algunos parámetros (Pt, Clorofila, Transparencia), o de relaciones entre
ellos (NT/PT; Clorofila/PT), o presencia de bioindicadores (floraciones
algales, hidrófitas).
oligotrófico
PRODUCTIVIDAD
DIVERSIDAD
La Eutrofización es un
proceso natural en la escala
geológica. El incremento de
la productividad del
ecosistema acuático,
favorecidos por los aportes
de nutrientes adsorbidos a los
sedimentos transportados
desde la cuenca hidrográfica
(aportes alóctonos) y por la
mineralización de la materia
orgánica que se degrada en el
propio ecosistema,
contribuyen a incrementar la
tasa de sedimentación y
disminuir el volumen de la
columna de agua
mesotrófico
eutrófico
Las floraciones algales representan
un síntoma de eutrofización en los
sistemas acuáticos
¿ A QUE SE DEBE LA APARICIÓN
DE FLORACIONES DE
CIANOBACTERIAS?
Las actividades realizadas en la
cuenca hidrográfica tienen efectos
directos en la calidad del agua.
• La importancia de la cuenca
hidrográfica sobre la calidad del agua
se debe a que suelo y agua forman un
sistema en constante interacción.
• La Gestión de Cuenca es un método de
trabajo ordenado para el conocimiento
de la cuenca hidrográfica y la
preservación de los recursos hídricos
CICLO DEL AGUA
Condensación
Precipitación
Nubes de lluvia
Emisiones gaseosas
CUENCA
HIDROGRAFICA
Lluvia ácida
Evaporación
Precipitación
en el océano
Escorrentía= lavado de tierras
y trasnporte de minerales
Infiltracion y
Percolación
Vertidos urbanos
sin tratamiento
Movimientos desde la cabecera (lentos)
Condensación
Transpiración
De plantas
Evaporación
Precipita
ción en
el
océano
Precipitación
Evaporación
Desde el
océano
Cuenca alta
Infiltracion y
Percolación
Escorrentía
superficila
(rapida)
Cuenca media
Reserva océanica
Subcuenca
Movimientos desde la cabecera (lentos)
microcuenca
Definir las unidades territoriales en la cuenca
hidrográfica facilita la gestión organizada y
eficiente
Cuenca baja
CUENCA HIDROGRAFICA
AUMENTO DE LA
POBLACION
FLORACIONES
ALGALES
Aumento de las actividades productivas
Agricultura no sustentable
Pastoreo excesivo
Deforestación/forestación
INDUSTRIALIZACION
USO INDISCRIMINADO DEL AGUA
Acidificación
Aumento del
material en
suspensión
Contaminación
con sustancias
químicas
Disminución del
volumen y nivel
de agua
EUTROFIZACION
FUENTES DE NUTRIENTES
ALOCTONOS
AGUAS RESIDUALES
DOMESTICAS
AGUAS RESIDUALES
INDUSTRIALES
AGUAS DE
ESCORRENTIA
AGRICULTURA Y
GANADERIA
NyP
FUENTES DE NUTRIENTES
AUTOCTONOS
RESTOS VEGETALES
EXCRESIONES
DESCOMPOSICION DE
MATERIA ORGANICA
RESTOS ANIMALES
Además de los factores ambientales y
químicos asociados a las actividades
en la cuenca hidrográfica, hay otros
factores propios del sistema hídrico:
•ESTRATIFICACIÓN Y MEZCLA DE LA
COLUMNA DE AGUA
•TIEMPO DE RESIDENCIA DEL AGUA
•TEMPERATURA
•TRANSPARENCIA
ESTABILIDAD DE LA COLUMNA DE
AGUA
VIENTOS < 3m/s
estratificación
Termoclina =
Epilimnio
Mesolimnio
Hipolimnio
VIENTOS > 3 m/s
mezcla
Celdas de Langmuir
convergencia/divergencia
Síntesis
Nutrientes
Luz y Calor
>20ºC
Inóculo
oo oo o
oo
o
o oo o
o oo o o
o
oo
oo oo
o o
oo
o oo
o
oo
o
oo
o
oo
o
Olor y sabor
Mortandad
Toxicidad
oo
o
o
Estabilidad
NyP
NyP
OD
Anoxia + Carga interna
EFECTOS AMBIENTALES
> BIOMASA ALGAL
Competencia por luz
> BIOMASA BACTERIANA
Riesgo de organismos patógenos
TOXICIDAD
Alelopatia e intoxicaciones
MORTANDAD
de ORGANISMOS
ACUÁTICOS
EFECTOS SANITARIOS
CONSUMO, CONTACTO, INHALACIÓN
Presencia de organismos
patógenos
Intoxicaciones
leves (molestias) a
agudas
Gastos de asistencia
sanitaria
Perjuicio a nivel de
Turismo, pesca,
deportes náuticos
EFECTOS ECONÓMICOS
Problemas de ESTETICA
aspecto
olor
Caída del valor inmobiliario
en zonas afectadas
Interferencia con el uso del
agua
Sanitario
Recreativo
Productivo
EFECTOS ECONÓMICOS
Perjuicio al turismo,
actividades
deportivas y
recreativas, costos
derivados de
atención sanitaria,
pérdidas de
producción en
acuicultura y
ganadería, caída
valor inmobiliario en
áreas afectadas
Las floraciones de cianobacterias afectan
las características de los sistemas
acuáticos y determinan efectos negativos a
nivel SANITARIO, AMBIENTAL y
ECONÓMICO.
La PREVENCIÓN, la PREVISIÓN y la
REMEDIACIÓN son las medidas que
contrarrestan o mitigan dichos efectos.
Sin embargo, nada es posible sin el
conocimiento adecuado de las
particularidades de los sistemas afectados
(agua y suelo), obtenidos en adecuados
programas de MONITOREO
GESTIÓN DE LOS RECURSOS
HÍDRICOS CON
CIANOBACTERIAS
MSc. Lizet De León
DINAMA-DECA
Facultad de Ciencias
Universidad de la República - Uruguay
lizetdl@gmail.com
MITIGACIÓN
• DISMINUCIÓN DE APORTES DE
NUTRIENTES
• SUSTRACCIÓN DE BIOMASA (VEGETAL)
ACUÁTICA
• MANTENIMIENTO DE LOS SUELOS SIN
EROSIÓN
• MANEJO DE LOS TIEMPOS DE RESIDENCIA
DEL AGUA
EJEMPLO DE REMEDIACION
Río con evidencia de eutrofización
El mismo río luego de 10
años “sin” aporte de fósforo
Bonilla y col., 2009
Medidas aplicadas a escala
local para la mitigación de
floraciones de cianobacterias
Bonilla y col., 2009
Medidas recomendadas en
aguas recreativas con
floraciones de cianobacterias
INFORMACIÓN BÁSICA para evitar
riesgos sanitarios en aguas de recreación
de acuerdo con recomendaciones de OMS
NIVEL DE RIESGO
RIESGO SANITARIO
MEDIDAS A TOMAR
20.103 cél.ml-1 de
cianobacterias o 10 ug l-1
clorofila a con dominancia
de cianobacterias
Efectos y molestias
de corta duración, si
las hay.
Indicadores (carteles,
folletos). Informar a
autoridades.
105 cél.ml-1 de
cianobacterias o 50 ug l-1
clorofila a con dominancia
de cianobacterias
Efectos de corta
duración, molestias o
síntomas más
severos de larga
duración
Restringir los baños,
controlar si se forma
espuma, indicadores e
información a
autoridades y usuarios
Formación de espumas de
cianobacterias (blooms)
Riesgo de
Evitar contacto con
intoxicación aguda y/o espuma, prohibición de
letal
baños, información a
autoridades y usuarios
Chorus & Bartram, 1999)
GESTIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS CON
FLORACIONES DE CIANOBACTERIAS
INFORMACIÓN BÁSICA
CONOCIMIENTO DEL SISTEMA A MONITOREAR
PRESENCIA o no de floraciones
PERÍODO de aparición y desaparición de floraciones
DURACIÓN de los eventos
SITIOS donde se observan
PATRÓN DE APARICIÓN en el tiempo y en el espacio
SOBREVIVENCIA a condiciones adversas
GESTIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS CON
FLORACIONES DE CIANOBACTERIAS
Sitios de observación
RECOMENDACIÓN: INSPECCIONAR PREVIAMENTE EL SISTEMA
DITRIBUCIÓN HORIZONTAL: superficie del lugar, perímetro,
accidentes costeros, etc.
DISTRIBUCIÓN VERTICAL: profundidad del sistema (profundo o
somero), estratificación o mezcla, actividades que alteren la
estructura vertical, acción del viento
REPETIBILIDAD DE LA OBSERVACIÓN: Considerar que el
registro se debe repetir con frecuencia y regularidad al seleccionar
el sitio de observación
GESTIÓN: monitoreo
Propuesta de estrategias de muestreo de acuerdo con el uso del
sistema acuático a monitorear. Tomado de Kruk et al., 2009
GESTIÓN: monitoreo
La CAPACIDAD TÉCNICA Y ANALÍTICA
determinará el grado de información alcanzado
1- monitoreo de parámetros ambientales (mensual o quincenal)
pH
nutrientes
temperatura
Concentración de OD
2- inspección visual (diaria, semanal o quincenal)
Datos de
campo
Fecha y hora
Clima: viento,
sol, nubes, etc.
Altura del agua
Corrientes
Turbiedad
3- monitoreo de desarrollo masivo de cianobacterias (al menos quincenalmente)
Muestras cualitativas
cuantitativas
EXPERTO
clorofila
microscopio
fotómetro
filtros
4- monitoreo de cianotoxinas
bioensayos
Inmunoensayo (lector ELISA)
Bioquímico (HPLC)
GESTIÓN: monitoreo
PLANILLA DE CAMPO (ejemplo)
Fecha
Estación
(Nombre, N°, característica)
Proyecto
Observador
Puente viejo Paso cangrejos
Hora
Luz (Soleado/nublado/par
cialmente soleado)
Viento (intensidad,
dirección, duración)
Hidrología
(Corriente, estancada,
transpar., turbia, profund.)
Floración
Presencia/ausencia
Sol intenso
Brisa del N
Llano (50cm),
estancado
Yerbas dispersas
en la orilla “S”
no
Olor
Si /no / a que?
Observaciones
Niños jugando
pesca
Peces muertos
GESTIÓN: vigilancia
Bonilla y col., 2009
GESTIÓN: vigilancia
Bonilla y col., 2009
Muestreo de floraciones de
cianobacterias en programas de
monitoreo y/o vigilancia
EQUIPAMIENTO PARA
SALIDA DE CAMPO
Planilla de campo
Termómetro
Disco Secchi
Botellas plásticas
nutrientes
clorofila
fitoplancton
Conservadora
Balde + cuerda
Cámara de fotos
GPS
PLANILLA DE CAMPO PARA
PARÁMETROS AMBIENTALES
Muestreo de floración
red de plancton
botellas plásticas cualitativas
botellas plásticas cuantitativas
solución Lugol/formol
GUANTES
AGUA LIMPIA!
Muestreo para análisis cualitativo,
cuantitativo y toxicológico
Muestreo para análisis cualitativo,
cuantitativo y toxicológico
•Escala de muestreo
•Uso del sistema
•Ubicación de las
estaciones
•Frecuencia de
muestreo
•Horario de muestreo
•Parámetros
•Instrumentos
•Preservación de
muestras
•Actividades al regreso
Muestreo para análisis cualitativo,
cuantitativo y toxicológico
La presencia de floraciones de
cianobacterias potencialmente
tóxica requiere ciertos cuidados
en la operativa de muestreo
Muestreo para análisis cualitativo,
cuantitativo y toxicológico
Gentileza Daniel Sienra, IMM
DATO DE CAMPO + DATO LABORATORIO = “REGISTRO”
Muestreo para análisis cualitativo,
cuantitativo y toxicológico
IDENTIFICACIÓN
Gentileza Daniel Sienra, IMM
CONTEO
CLOROFILA
TOXICIDAD
DATO DE CAMPO + DATO LABORATORIO = “REGISTRO”
Análisis cuali y cuantitativo
Kruk y col., 2009
ANALISIS CUALITATIVO:
CLASIFICACIÓN TAXONOMICA
ORDEN CHROOCOCCALES
FAMILIA Synechoccaceae
Merismopediaceae
Microcystaceae
ORDEN OSCILLATORIALES
FAMILIA Phormidiaceae
Pseudanabaenaceae
ORDEN NOSTOCALES
FAMILIA Nostocaceae
Rivulariaceae
ORDEN STIGONEMATALES, actualmente
situado como Familia de Nostocales
ANALISIS CUANTITATIVO
ANALISIS TOXICOLÓGICO
Métodos utilizados para la determinación de cianotoxinas.
Cuali: cualitativo, Cuanti: cuantitativo,
S: sensibilidad, P: precisión. SinPC: no requiere pre-concentración, PC: requiere pre-concentración.
Modificado de Brena&Bonilla, 2009.
Tipo de cianotoxina Método
Resultados
Microcystinas y
nodularinas
Bioensayo con
ratón
Mide equivalente de Muchos animales
toxicidad
Ensayo inhibición
de proteinfosfatasa
Suma total de
equivalentes de
toxicidad
Inmunoensayo
ELISA
Suma total de
microcystinas
Falsos positivos o
negativos
HPLC (+ UV, +
MS)
Identifica toxinas
con estándares
disponibles
Costoso y parcial
Identifica toxinas
con estándares
disponibles
Costoso
Cylindrospermopsina HPLC
Desventajas
ANALISIS TOXICOLÓGICO
Métodos utilizados para la determinación de cianotoxinas.
Cuali: cualitativo, Cuanti: cuantitativo,
S: sensibilidad, P: precisión. SinPC: no requiere pre-concentración, PC: requiere pre-concentración. Modificado
de Brena&Bonilla, 2009.
Tipo de
cianotoxina
Método
Resultados
Desventajas
Saxitoxina
Bioensayo con
ratón
Mide equivalente de
toxicidad
Muchos animales
Ensayo
neurobiastoma
Suma total de
equivalentes de
toxicidad (STX)
Inmunoensayo
ELISA
Suma total de
microcystinas
Falsos positivos o
negativos
HPLC (+ UV, +
MS)
Identifica toxinas con
estándares disponibles
Costoso y parcial
Anatoxina a/
Biensayo
Homoanatoxina a en ratón
Anatoxina a-S
ELISA Identifica toxinas con
estándares disponibles
HPLC
GC
Biensayo
en ratón
ELISA
Baja disponibilidad
estándares
Baja disponibilidad
kits
¡MUCHAS GRACIAS!
CASOS DE ESTUDIO
EN
URUGUAY
MSc. Lizet De León
DINAMA-DECA
Facultad de Ciencias
Universidad de la República - Uruguay
lizetdl@gmail.com
Red hidrográfica del Uruguay
EMB. SALTO
GRANDE SOBRE EL
RIO URUGUAY
Salto Grande
Bonete
SISTEMA DE
EMBALSES EN
CADENA SOBRE
EL RIO NEGRO
Palmar
Baygorria
Tem
Con
20
TIEMPO DE RESIDENCIA y FLORACIONES ALGALES
10
0
E
E
F
M
A
MY
S
N
D1
D2
E
F
MZ
4e+5
1500
2e+5
1000
200
3e+4
3e+4
2e+4
2e+4
1e+4
5e+3
0
150
100
50
0
N
D
E
E
F
M
A
MY
S
N
D1
D2
E
F
MZ
5e+5
200
6
TR
Abundancia
60
5
8e+5
4e+5
7e+5
3e+56e+5
4
40
Abundancia
NO3
PO4
SiO2
100
20
5e+5
2e+5
3
2
50
1
00
4e+5
1e+53e+5
2e+5
0
1e+5
0
NN
D EE
EE
FM M S A
MY
N
SD1 N D2
D1
D2
E1
EF
0
F MZ
MZ
400
3e+6
2e+6
2e+6
8e+5
TR
Abundancia
300
1e+5
6e+4
4e+4
100
2e+4
0
0
N
D
E
E
F
verano
M
A
MY
S
N
D1
D2
E1
F
inv-prim. verano
MZ
PALMAR
8e+4
200
Abundancia fitoplancton (cél.ml-1)
150
BAYGORRIA
Nutrientes
(µg l-1)
Tiempo
de Residencia
(d)
80
Tiempo de residencia (d)
Abundancia fitoplancton (cél.ml-1)
6e+5
Sílice reactivo (mg l-1)
Tiempo de Residencia (d)
2000
Abundancia (cél.ml-1)
Las
floraciones
estivales
en los tres
sistemas,
coinciden con
períodos de
mayor tiempo
de residencia
8e+5
TR
Abundancia
BONETE
2500
Abundancia fitoplancton (cél.ml-1)
D
Abundancia de Fitoplancton (cél.ml -1)
N
Embalse de Salto Grande (Argentina-Uruguay)
Río Uruguay
N
Quirós & Luchini (1982): diatomeas
dominantes, excepto por blooms de
cianobacterias en los brazos
Gualeguaycito y Mandisoví.
Berón (1990).
Cauce principal (95 % input)=Rio
brazos (<5% input) = lagos
Nutrientes no son limitantes
SST limitan crecimiento algal
O’Farrell & Izaguirre (1994)
La riqueza del fitoplancton disminuyó
con la construcción del embalse
De León & Chalar (2005)
Dos estaciones marcadas por la
composición del fitoplancton. Crecimiento
de cianobacterias limitado por turbidez
TIEMPO DE RESIDENCIA y FLORACIONES ALGALES
Menor abundancia de algas en períodos de bajo TR
1.2e+5
TR
Fitop. total
70
1.0e+5
60
8.0e+4
50
6.0e+4
40
4.0e+4
30
2.0e+4
20
Abundancia (cél.ml-1)
Tiempo de Residencia (d)
80
0.0
10
fe
b0
2
m
ar
02
ju
l0
1
oc
t0
1
di
c0
1
en
e0
2
ab
r0
1
fe
b0
1
m
ar
01
en
e0
1
S
A
L
T
O
G
R
A
N
D
E
F
IT
O
_
T
O
T=
-9
6
9
4
.+
9
1
2
.7
7
*T
R
C
o
rre
la
tio
n
: r=
.6
3
2
5
8
1
.4
e
5
1
.2
e
5
1
e
5
8
0
0
0
0
6
0
0
0
0
FITO_TOT
Floraciones algales
correlacionadas con TR
se
di
c
t0
0
00
0
4
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
-2
0
0
0
0
-1
0
0
1
0
2
0
3
0
T
R
4
0
5
0
6
0
7
0
8
0
R
e
g
re
s
s
io
n
9
5
%
c
o
n
fid
.
¿ CUAL HA SIDO EL PROCESO DE
CONOCIMIENTO SOBRE LAS FLORACIONES
DE CIANOBACTERIAS POTENCIALMENTE
TÓXICAS EN URUGUAY?
MONITOREO
CAPACITACION
BASE DE DATOS
ALERTA TEMPRANA
MODELOS Y PREVISION
CONOCIMIENTO
PREVIO
FUNCIONAMIENTO DEL
SISTEMA
Características físicas
Características químicas
FLORACIONES ALGALES
Especies dominantes
Características biológicas
Actividades en la cuenca
Toxicidad
Condiciones ambientales
Condiciones controladoras
MEDIDAS
PREVENTIVAS
Floración
Sin análisis
toxicidad
Fuentes
de agua
potable
R. del BONETE
Toxicidad
comprobada
BAYGORRIA
PALMAR
DESCONOCIMIENTO
TEMOR
MEDIDAS ERRONEAS
CAPACITACIÓN PARA LA GESTIÓN
Y LA INFORMACIÓN PÚBLICA
FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA
COMUNIDAD ALGAL
RECOMENDACIONES
PLANES DE
PREVENCIÓN Y/O
CONTINGENCIA
RESULTADOS DE LA
COLABORACIÓN
INTERINSTITUCIONAL
1er. ENCUENTRO NACIONAL
DE CIANOBACTERIAS: DEL
CONOCIMIENTO A LA
GESTIÓN
LATU- FACULTAD DE
CIENCIAS- FACULTAD DE
QUIMICA– DINAMA -OSE
¿ CUALES SON LOS PASOS A SEGUIR?
Desde nuestro lugar de participación
¡MUCHAS GRACIAS!