UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS CURSO TEÓRICO-PRÁCTICO AVANCES EN ASPECTOS BIOLÓGICOS Y MEDIDAS DE CONTROL DE LA ESPECIE DECLARADA PLAGA D. geminata “Distribución de Didymo y resultado de prospección en Chile en Regiones sur -austral y medidas tendiente a su control” Ximena Molina ximena.molina@poch.cl Objetivos • Distribución de D. geminata • Prospección en ríos seleccionados de las regiones de los Ríos, de Los Lagos, Aysén y Magallanes. • Procedimientos de Bioseguridad y medidas tendientes a su control. • Perspectivas futuras Didymosphenia geminata (Lyngbye) M. Schmidt 1899 Microalga (diatomea) unicelular tamaño: longitud 80-140 μm; ancho 25-43 μm 10 -6 mm = 1 μm •Bentónica, habita principalmente sustratos duros por ejemplo rocosos. •Poro apical que secreta un pedúnculo o pie o tallo, extracelular de mucopolisacáridos. • Mucopolisacárido, resistente a la degradación microbiana. Características Didymosphenia geminata Forma masas de mucílago, recubre grandes extensiones de sustrato “moco de roca” Didymo (Microfotografía electrónica, (Spaulding, &Elwell, 2007) Viviana Sastre. U. Patagonia San Juan Bosco para MMA Provincia Chubut,2010 Aspectos de las proliferaciones masivas de “Didymo”. Didymo, es considerada PLAGA” • Especie exótica: introducción principal Extinción causas antrópicas. • Especie Invasiva: de Especies introducción amenaza a la biodiversidad local •Altera ecosistema • Expansión rápida, amplia • Alto potencial reproductivo • Difícil de erradicar Distribución mundial • • (Whitton et al., 2009) Principalmente Hemisferio Norte, considerada endémica. Aumento en los últimos años de proliferaciones masivas. Nva. Zelanda: Detección año 2005 como Plaga, año 2008 afectó 80 % cursos agua de Isla Sur, Economía Situación en Chile: hábitats favorables para “Didymo” • Primer registro: data años 60. Región XI río Cisnes y XII Lago Sarmiento. • Año 2010: Mayo fue detectada en la cuenca del Río Futaleufú, Región de Los Lagos. Primer registro de proliferación masiva para América del Sur. Agosto y Octubre del 2010 fue detectada en la región de Aysén, en la cuenca de los ríos Baker y Aysén. Su propagación se atribuiría a causas antrópicas Relacionadas con el turismo y la pesca deportiva, probablemente por transporte en forma accidental. Cuales son las condiciones ambientales para el desarrollo de la proliferación de Didymo “ Distribución” Nicho ecológico: conjunto total de factores ambientales (recursos y condiciones) que actúan o afectan sobre el organismo (o población, o especie), y que por lo tanto, explican su distribución y abundancia. Hutchinson (1957). Todos los factores Bióticos y Abióticos a los que responde un organismo. Nutrientes Caudal Ejemplo de variables CONECTIVIDAD de Flujos. cabecera-mar rápido-poza estuario Ambientes prístinos o de baja perturbación. Amplio rango de condiciones ambientales. Dinámica de flujo Condiciones Velocidad flujo Observación Cita Variable de flujo. Aumento menor a 0,5 m/s. Caudal Alto caudal no es Inestabilidad sustrato. Cx. reguladas Físicas Sustrato favorable, Kilroy et al., 2007; Larned et al., 2006 Aumento floraciones. Optimo crecimiento sobre rocas y bolones. Irradianza Aumenta proliferación a alta luminosidad . Mayor biomasa verano Humedad Sobrevivencia células viables aprox. 40 días. Humedad. Temperatura Aguas frías Kilroy et al., 2005 Skulberg, 1982 Dufford et al., 1987 Kilroy, 2004 Largerstedt, 2007 Kilroy et al., 2005 Kawecka &Sanecki., 2003 Kramer &Lange-Bertalot,1086. Condiciones proliferación de Didymo Condiciones Observación Cita Nutrientes Prolifera aguas oligotróficas (1km) Bothwell & Kilroy, 2011. Alta concentraciones de amonio; Alta Kilroy, et al., 2006. Largerstedt, 2007 proporción N/Pi; aportes residuos agrícolas, Kawecka &Sanecki., 2003 industriales, urbanos. Whitton et al.,2009 Sundareshwar et al., 2011 Clave proporción P-PO4 o/P-PO4 i Química Calcio Amplio rango de concentraciones 1.8-45.2 Kilroy et al., 2007; Larned et al., 2006 mg/l pH Amplio entre 7-9 Skulberg, 1982 Dufford et al., 1987 Metales Alta concentración: Hierro Kilroy, 2004 Condiciones proliferación de Didymo Condiciones Observación Pristino Bosque, Vancouver 1988-1989 Bosque Ecológícas Bosque Bajo planta tratamiento aguas servidas + Aguas Arriba y Aguas Bajo embalse Cita Bothwell, 2006 Bowman ., 2008 Kirkwood et al., 2007. Kawecka & Sacneki 2003. Agricultura Diversos contaminantes Agricultura Bajo embalse Kawecka & Sacneki 2003. Bosque Sin contaminación Medvedeva, 20001 Distribución potencial Estudios basados en modelos de nicho ecológico Didymo puede estar presente en todos los continentes excepto en la Antártida. Existen riesgos de nuevas introducciones y dispersiones en ríos del hemisferio sur. Especial interés, cuencas Australia, Argentina, Chile y Perú por ser riesgo de introducción (Spaulding & Elwell, 2007). Mantener Funciones Ecosistemas acuáticos Biodiversidad INDICADOR” integralidad Sistema Saludable “Servicios ecosistémicos, (Groot,2002)” • • Funciones Ecológica: de regulación de hábitat de producción de dilución química Función social: Turismo y recreación Bienes: Agua y riego, recursos genéticos (peces), energía, Embalses. BIENES Y SERVICIOS : “ vida y desarrollo de sociedades” Factores: Bióticos Abióticos Consecuencia Proliferaciones Proliferación Economía Medidas Prevención Integridad Ecológica Diagnosis Calidad de vida Sustentabilidad Cuenca Difusión Económico: Afecta las actividades económicas desarrolladas en los ecosistemas, y por tanto en la cuenca. Pesca recreativa, actividades náuticas, de cultivo. Sistema ambiental Sistema ambiental VECTOR Amenaza Salud Sistema Natural Actividades antrópicas ¿Patrón de distribución? Amplia variabilidad de condiciones ambientales en las cuales se desarrolla, dificulta su control biológico Objetivos • Distribución de D. geminata • Prospección en ríos seleccionados de 4 regiones: de los Ríos, de Los Lagos, Aysén y Magallanes. • Procedimientos de Bioseguridad y medidas tendientes a su control. • Perspectivas futuras Prospección de la presencia de Didymosphenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII y elaboración de material de difusión tendiente a su control Proyecto “Prospección de la presencia de Didymosphenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII y elaboración de material de difusión tendiente a su control”. Vivian Montecino Prof. Asociado Fac. de Ciencias. Depto. Cs. Ecológicas U. de Chile Carolina Díaz Lic. Cs. Amb. c/m Biología Dr. Cs. Mención Ecología y Biología Evolutiva (EBE). U. de Chile. Directora Lab. Diatomeas Instituto de Filosofía y Ciencias de la Complejidad, (IFICC). Equipo de trabajo ejecutante MCs Ximena Molina Jefe de Proyecto Prof. Adjunto. Esc. Cs. Ambientales U. de Chile Miguel Curihuinca Geógrafo Claudio Santibañez Biólogo Marino J. Paulo Paredes Técnico Cristian Henriquez Diseñador Gráfico Ursula Romero Técnico Objetivos específicos • Prospectar la presencia de D. geminata en ríos seleccionados de la XIV, X, XI y XII regiones. • Registrar parámetros físicos y químicos en cada cuerpo de agua prospectado. • Generar material de difusión acerca de la identificación del alga, los potenciales peligros, medidas de control de la propagación y destrucción de células de D. geminata, y protocolo de alerta temprana. • Difundir la información en cada Región. CHILE – PERÚ – COLOMBIA – MÉXICO - ARGENTINA Metodología Selección estación de muestreo Inspección visual •Ficha terreno •Determinación cobertura Didymo Muestro físico y químico •Determinación variables in situ •Muestras agua Muestreo Biológico •Bentos •Plancton Bioseguridad “METODOLOGÍA’’ Selección de sitios de muestreo Consideraciones •Actividades antrópicas •Características hidráulicas •Características físicas y químicas. • Observaciones de indicadores de vulnerabilidad ambiental. •Accesibilidad al sitio de muestreo. • Variabilidad espacial: aguas arriba y aguas abajo de afluente. •Representatividad de las distintos hábitats del río., etc. Inspección visual • Seleccón estación de muestreo Inspección visual • Determinación de cobertura (%) , rangos • Aspectos de Didymo Ausente Escaso Abundante Proliferación 0 + ++ +++ Descripción del sitio de Muestreo • Delimitación del tramo georreferenciado • Ficha de terreno: Diseñar con información para caracterización del sitio (resume antecedentes velocidad, sustrato, observaciones de terreno, usos, afluentes etc). • Medición de caudal - Registros variables in situ: conductividad, pH, oxígeno, temperatura • Obtención muestra agua: análisis nutrientes, sílice, turbiedad, iones, entre otros. Recolección muestras biológicas: Microalgas planctónicas Diseño de red (NIWA, 2010) Fitoplancton a) Fitoplancton acompañante • • • • b) D. geminata • cél. viables • cél. tratadas (digeridas) Pre-red 250 um Cono red 40 um Red muestra 40 um Barra de metal que mantiene el sistema a una altura adecuada para evitar el ingreso de sedimento a la muestra •Tiempo muestreo promedio: 10 minutos (método,N. Zelanda) Muestreo biológico Diatomeas bentónicas D. geminata Células viables Espátula para floraciones, mediante muestreo integrado (5-10-15 rocas) + Formaldehído Células bentos Objetivos • Distribución de D. geminata • Prospección en ríos seleccionados de las regiones de los Ríos, de Los Lagos, Aysén y Magallanes. • Procedimientos de Bioseguridad y medidas tendientes a su control. • Perspectivas futuras Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Bioseguridad en muestreo PREVENCIÓN Equipo seco Equipo húmedo Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII LIMPIEZA Y DESINFECCIÓN A.- Cloro al 2%: 200 ml de cloro de uso doméstico por cada 10 litros de agua. Tiempo de desinfección: al menos 1 minuto. (Biosecurity New Zealand) B.- Sal al 5%: 500 gr de sal de uso domestico por 10 litros de agua. Tiempo de desinfección: al menos 1 minuto.(Biosecurity New Zealand) C.- Agua caliente: sobre 45 °C (incómoda al tacto) durante 20 minutos y sobre 60 °C durante al menos 1 minuto. Si no es posible el procedimientos de limpieza y desinfección el uso de los implementos de muestreo se restringe a sólo un punto, se aisla el material hermeticamente. Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII PROCEDIMIENTO DE DESINFECCIÓN Disposición de residuos Fuera del alcance del curso de agua Sin probabilidad de contaminar curso de agua Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII PROCEDIMIENTO DE DESINFECCIÓN Limpiar y desinfectar todos los implementos/instrumentos usados. • Material de muestreo: redes • Botas y ropa de muestreo, pescador (Waders) del profesional encargado del muestreo • Vehículo. neumáticos y todo lo que haya tomado contacto con el agua • Otros: cuerdas, huinchas de medir, muestreador de bentos y cualquier otro implemento utilizado que pudo tener contacto con el agua y que volverá a ser utilizado en el siguiente punto. RESULTADOS Prospección de la presencia de Didymosphenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII y elaboración de material de difusión tendiente a su control Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Didymosphenia geminata en la Región de Los Ríos. Futa Cruces Fuy Bueno San Pedro Nilahue 100.0 Actividades y variables químicas 80.0 60.0 Futa: Pesca deportiva Fuy: Paso transfronterizo a Argentina. Práctica de rafting. San Pedro: Descargas de Riñihue y Panguipulli. Poblados Práctica de pesca deportiva Cruces: Campos agrícolaganaderos. Navegación en Kayak, embarcaciones Bueno: Pesca deportiva pH 40.0 CE Us/cm 20.0 O2 mg/l 0.0 Futa Fuy San Cruces Bueno Nilahue Pedro 90 Nilahue: Puerto Gifen, primeros lugares 80 40 Calcio mg/L Pesca deportiva de salmones 30 NO3 mg/L 20 Sílice mg/L 70 60 50 10 0 Futa Fuy San Pedro Cruces Bueno Nilahue Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Didymosphenia geminata Región de Los Lagos. Petrohue Rahue Puelo Gol Gol Butalcura, Chiloé) Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Actividades y variables químicas 45.0 40.0 35.0 30.0 Río Petrohué: Pesca deportiva Río Rahue: Turismo, pesca de trucha, práctica de kayak. Río Puelo: Pesca con mosca Butalcura Pesca deportiva Río Golgol: Pesca deportiva 25.0 pH 20.0 CE Us/cm 15.0 O2 mg/l 10.0 5.0 0.0 Petrohue Puelo Golgol Rahue 50 45 40 35 30 Calcio mg/L 25 NO3 mg/L 20 Sílice mg/L 15 10 5 0 Petrohue Puelo Golgol Rahue Didymosphenia geminata en la Región de Los Lagos. Río Futaleufú: Río Espolón: Turismo, práctica Turismo, de kayak y práctica de rafting. kayak, rafting y pesca con mosca Río Noroeste Pesca deportiva Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII ESPOLÓN Bentos viable Proyecto. Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII FUTALEUFÚ Bentos digerido Bentos viable Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII NOROESTE Cél. viables Bentos digerido Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Didymosphenia geminata en la Región de Aysén. •Río Cisnes: Pesca con mosca •Río Ñirehuao: Pesca deportiva y pesca con mosca •Río Emperador Guillermo: Pesca con mosca •Río Coyhaique: Kayak, rafting y Pesca deportiva •Río Simpson: Pesca con mosca •Río Blanco: ata. Pesca deportiva. •Río Baker: Pesca con mosca, rafting y kayak. • Río Aysén Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Blanco Cisnes Coyhaique Baker Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII EMPERADOR GUILLERMO Bentos digerido Bentos viable Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII AYSÉN Aguas arriba confluencia Simpson Bentos viable Bentos digerido Aguas abajo confluencia Blanco Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII ÑIREHUAO Plancton viable SIMPSON Bentos viable Plancton digerido Variables químicas 50 45 40 35 30 25 20 Calcio mg/L 15 NO3 mg/L 10 Sílice mg/L 5 0 45.0 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 Los Lagos Aysén 0.0 pH CE Us/cm O2 mg/l Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Didymosphenia geminata en la Región de Magallanes. Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Paine Sarmiento Rubens Serrano Penitentes Variables químicas 90 80 70 60 50 Calcio mg/L 40 NO3 mg/L 30 Sílice mg/L 20 10 0 Penitentes Rubens Serrano Paine 70.0 60.0 50.0 40.0 pH 30.0 CE Us/cm O2 mg/l 20.0 10.0 0.0 Penitentes Rubens Serrano Paine Resumen Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Resumen Análisis Físico-químicos 100% 80% O2 mg/l CE 60% pH Sílice NO3 mg/L 40% Calcio mg/L 20% Paine Serrano Rubens Penitentes Baker Cisnes Ñirehuao E. Gillermo Simpson Coyhaique Blanco Puelo Petrohue Espolón Futaleufú Rahue Golgol Nilahue Bueno Cruces San Pedro Fuy Futa 0% * Fósforo inorgánico y orgánico estuvieron bajo el límite de detección del análisis (< 0,6 mg/L), como también el nitrito (< 0,13 mg/L) Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Dentro de las especies que acompañan en altas abundancias la presencia de D. geminata, se encuentran típicas diatomeas epilíticas: •Fragilaria bicapitata •Fragilaria capucina •F. capucina v vaucheriae •Encyonema minutum •Gomphonema pumilum. Otra especie que presentan altas abundancias, pero no necesariamente en asociación con Didymo es Achnanthidium minutissimum, especie cosmopolita y con afinidades ecológicas muy amplias. Fragilaria crotonensis Prospección de la presencia de Didymoshenia geminata en las regiones XIV, X, XI y XII Resultados Microalgas Planctónicas Didymosphenia geminata Región de Los Ríos (XIV) de Los Lagos (X) de Aysén (XI) de Magallanes (XII) Dynobrion divergens Cél ml-1 Lugar Riqueza Taxa mas abundante* Río Cruces Synedra ulna 15,675 14 Río Futa 3 Río Fuy Fragilaria crotonensis 1,571 13 Rio San Pedro Fragilaria crotonensis 676,250 17 Rio Nilahue Ephitemia sorex 66,750 16 Río Bueno Fragilaria crotonensis 2,803,000 18 Río Rahue Fragilaria crotonensis 412,438 11 Río Golgol Melosira varians 1,200 9 Río Futaleufú Hyalotheca sp. 4,586 11 Río Espolón Fragilaria crotonensis 1,189 12 Río Petrohué Meugeotia sp. 268 12 Río Puelo Fragilaria crotonensis 12,333 14 Río Blanco Diatoma hiemale 17,890 15 Río Coyhaique Dinobryon divergens 13,250 18 Río Simpson 59,192 12 Gomphonema sp. Río EGuillermo 7,396 13 Didymosphenia geminata Río Ñirehuao Diatomeas penadas s/i 1,718 7 Río Cisnes Meugeotia sp. 175 12 Río Baker 11 Río Rubens Fragilaria bicapitata 719 9 Río Serrano Aulacoseira granulata 14,000 10 Río Paine Ulothrix sp 7,967 11 Lago Sarmiento Meugeotia sp. 2,440 11 Río Penitentes 550,125 10 Meugeotia sp. % 71 Melosira varians 93 63 53 97 95 49 60 28 36 85 33 24 33 51 43 51 Mougeotia sp 59 95 24 46 99 Sphaerozosma Discusión y Conclusión • • Prospección: - Cuencas hidrográficas de Futaleufú y Aysén severamente afectadas. - Cuenca Aysén con presencia de Didymo • Metodología de muestreo: - Considerar criterios para selección del sitio de muestreo para disminuir la incertidumbre en el caso de no detectar dispersión del alga. - Unificar metodologías: considerar Protocolo de muestreo. • Identificación taxonómica de fitoplancton: - Fortalecer el conocimiento de identificación bajo microscopía óptica de fitoplancton. • Vigilancia de Didymo: -Uso de procedimientos estándar: Muestreo, análisis, identificación taxonómica. -Estimar los tiempos y costos para el proceso completo, y obtener información adecuada para tomar medidas de gestión (preventivas). PROYECCIONES Proyecciones Uso Protocolo para muestreo y análisis Prospección Base de dato Físico-química-biológica Medidas Retroalimentación continua Prevención - Control Realizar estudios Plan Vigilancia Talleres de Difusión de Resultados Trabajo coordinado Gestores en Bioseguridad: Servicios públicos, Mesas de Didymo, otros. Recomendaciones para el control y manejo de plaga. I.- Realizar estudios 1.-Levantar información biológica, física y química para una base de dato adecuada para establecer patrones de distribución, tendientes a seleccionar nichos potenciales de desarrollo de Didymo. 2.- Incorporar bases de datos históricas y fuentes antrópicas. 3.- Diseñar con la información zonas de riesgo potencial de Didymo. 4.- Estudiar efectos ecológicos de la plaga sobre los ecosistemas locales, considerando variación temporal. 5.- Estudiar la ecología de D. geminata posibilita a establecer medidas de contal apropiadas para su manejo. 6.- Realizar estudios moleculares, evaluar diferencias genéticas de D. geminata con otras especies o variantes genéticas y relacionarlo con la capacidad invasiva. 7.- Cuantificar consecuencias económicas. Proliferaciones consecuencias ambientales estas. y de Recomendaciones de estudio tendientes al control y manejo de plaga. II.- Capacitación Efectuar cursos de: Procedimiento de Muestreo. Análisis biológico e identificación BIOSEGURIDAD III.- Implementar Programas de Vigilancia: • Uso procedimientos estandarizados, métodos especificados en el Manual de procedimientos. • Realizar monitoreos bajo sistema de la calidad, para intercomparar resultados entre equipos de trabajo. • Coordinación gestores de Bioseguridad. Reuniones periódicas de evaluación de acciones, difusión de resultado sobre las medidas de control y vigilancia. Participación gestores y expertos. Pro de Aunar los esfuerzos técnicos y de financiamiento. Financiamiento: Promover colaboraciones internacionales, proyectos bilaterales. Contar con mayores fuentes de financiamiento para el desarrollo de este tipo de proyectos. Proliferaciones y las consecuencias ambientales de estas. Estudios en desarrollo Prospección de la presencia de Didymosphenia geminata en las regiones de los Lagos y Aysén. Prospección de la presencia de Didymosphenia geminata en las regiones de Araucanía y Los Ríos. Objetivos • Prospección • Relacionar parámetros físicos y químicos con D. geminata • Diseñar mapa riesgo •Proponer un programa de vigilancia • Proponer medidas de control Ríos a considerar para análisis Prospección 4 regiones 23 Prospección los Lagos y Aysén 36 Prospección Araucanía y Los Ríos 31 90 ríos UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS CURSO TEÓRICO-PRÁCTICO AVANCES EN ASPECTOS BIOLÓGICOS Y MEDIDAS DE CONTROL DE LA ESPECIE DECLARADA PLAGA D. geminata “Distribución de Didymo y resultado de prospección en Chile en Regiones sur -austral y medidas tendiente a su control” Ximena Molina ximena.molina@poch.cl