¿Qué efectos adversos tiene en los océanos el crecimiento de las algas?

Las algas son organismos microscópicos que utilizan la fotosíntesis para producir energía de la luz solar, al igual que las plantas y viven en ambientes acuáticos, es decir, todo tipo de aguas naturales, incluyendo agua salada, agua dulce y agua salobre (una mezcla de sal y agua dulce).

Eutrofización

El término proviene de la palabra griega "eutros" que significa "bien nutrido" y se refiere al aporte en exceso de nutrientes inorgánicos (procedentes de actividades humanas), principalmente nitrógeno y fósforo, en un sistema acuático, produciendo una proliferación descontrolada de algas fitoplactónicas y provocando efectos adversos en las masas de agua afectadas, como el que quede la cubierta la superficie del agua.

Las principales causas de la eutrofización son actividades humanas que afectan a aguas cercanas como ríos, arroyos o aguas subterráneas y por ende a los mares y océanos. Estas son:

• Agricultura. Se emplean fertilizantes nitrogenados para abonar los cultivos, filtrándose en la tierra y llegado hasta los ríos, aguas subterráneas.
• Ganadería. Los excrementos de los animales son ricos en nutrientes, sobre todo en nitrógeno. Si no se realiza una buena gestión pueden terminar en fuentes de agua cercanas.
• Residuos urbanos. Principalmente los detergentes con fosfatos que terminan en las aguas residuales que desembocan en ríos, mares y océanos.
• Actividad industrial. Se pueden producir vertidos tanto de productos nitrogenados como fosfatados entre otros muchos tóxicos, como por ejemplo, elos utilizados en la fabricación textil.
• Contaminación atmosférica. Las emisiones de óxidos de nitrógeno y azufre reaccionan en la atmósfera produciendo lluvia ácida, llevando nutrietnes de este modo a las masas de agua.
• Actividad forestal. Los residuos forestales que se dejan en las aguas, se degradan aportándole todo el nitrógeno y el resto de nutrientes que tenía la planta.

La eutrofización tiene una serie de consecuencias:

• La proliferación de algas provoca un enturbiamiento del agua que impide que la luz penetre hasta el fondo del ecosistema. A consecuencia de ello, la flora marina no pueda realizar la fotosíntesis, muera y durante su putrefacción y el cremiento de las algas, se consuma gran cantidad de oxígeno disuelto y aporten materia orgánica (fango) en abundancia.
• Afecta a la calidad de las aguas ya que al aumentar la podredumbre y agotarse el oxígeno, las aguas adquieren un olor nauseabundo. El olor de estas aguas puede ocasionar pérdidas económicas (turismo, áreas que pierden valor…), problemas respiratorios y su consumo puede ocasionar problemas sanitarios a las personas de la zona.
• Afectar a la producción piscícola de una zona, ya sea esta extracción o mediante el cultivo.
• La mayor presencia de algas puede causar que un cauce anteriormente navegable deje de serlo.
• Algunos de los brotes de algas son tóxicos. Estas sustancias pueden ocasionar la muerte de animales al ser consumidas. Los animales afectados pueden actuar como vector afectando a otras especies y alcanzar a los humanos.
• Las condiciones anóxicas del fondo dan lugar al crecimiento de bacterias que producen toxinas letales para pájaros y mamíferos y las especies invasoras aprovechan las nuevas condiciones y desplazan a los organismos locales.

Floraciones algales nocivas (FAN o HAB, por sus siglas en inglés)

Algunos tipos de algas producen toxinas y su concentración puede variar con factores ambientales como la luz, la temperatura, la salinidad, el pH y los niveles de nutrientes pueden estimular la producción de toxinas, por lo que el cambio climático está suponiendo un auténtico desafío para evitar su proliferación. Las toxinas de algas liberadas en el agua o el aire circundante pueden dañar seriamente a las personas, animales, peces y otras partes del ecosistema.

Las FAN ocurren cuando las algas productoras de toxinas florecen excesivamente en una masa de agua. Dependiendo del tipo de algas, este efecto en algunas ocasiones se puede apreciar a simple vista porque se ven como espuma, lodo, esteras o pintura con los colores verde, azul-verde, rojo o marrón, y otras son difíciles de ver porque crecen cerca del fondo.

Por la naturaleza del alga, pueden agotar por su abundancia, excesivo crecimiento y su cubertura de la superficie, el oxígeno en el agua, lo que puede ocasionar la muerte de los peces y otras criaturas vivientes. Esto no es solo un problema medioambiental o de salud sino económico si se produce en en las zonas pesqueras y recreativas.

Con la aparición de las FAN, las personas pueden exponerse a las toxinas de los peces que capturan y comen, al nadar o beber el agua y del aire que respiran y enfermar. Es importante destacar que cocinar mariscos contaminados o hervir agua contaminada no destruye las toxinas pero esta situación rara vez sucede al comer marisco comercial porque los reguladores estatales monitorean la actividad pesquera en prevención de las FAN y la clausuran durante las floraciones.

Dependiendo del tipo de FAN, se pueden dar una serie de efectos para la salud. Por ejemplo, comer mariscos contaminados con toxinas de algas llamadas Alexandrium puede provocar una intoxicación paralítica por mariscos, que a su vez puede causar parálisis e incluso la muerte; las algas Pseudo-nitzschia producen una toxina llamada ácido domoico que puede causar vómitos, diarrea, confusión, convulsiones, pérdida permanente de la memoria a corto plazo o la muerte, cuando se consumen a niveles alto y las FAN que se producen en el agua dulce, como la de los Grandes Lagos y otras fuentes de agua potable, están bajo dominio de la cianobacteria llamada microcistina. Este tipo de organismo produce una toxina hepática que puede causar enfermedades gastrointestinales, así como daño hepático.

¿Qué puede hacer la tecnología nuclear?

Una vez indicado lo anterior, en el caso de la Eutrofización, está el hecho de que hay sistemas acuáticos, como los estuarios, que de forma natural suelen tener altas concentraciones de estas sustancias, por lo que los incrementos de origen antrópico no son detectados con facilidad, al menos en las etapas iniciales del problema. Solo se logran evidenciar cuando se tienen monitoreos a largo plazo y se pueden comparar con las condiciones del sistema antes de haber sido perturbado o cuando se presentan eventos periódicos de sobre población de organismos como macro algas o micro algas.

Con el fin de reducir este problema, los gobiernos y otras entidades, han trabajado en mejorar el manejo de los fertilizantes, así como aumentar la capacidad de colectar y depurar las aguas vertidas, también se ha creado legislación con el fin de regular la concentración de las sustancias contaminantes que son descargadas desde los entes emisores de aguas vertidas. En muchos lugares se han diseñado planes de monitoreo a largo plazo, usando herramientas modernas, que permitan tener claridad sobre los cambios que se dan en los sistemas acuáticos y sobre todo qué acciones se pueden dar para revertir o evitar esos daños.

En este sentido, un ejemplo, es la Red de Investigación de Estresores Marinos-Costeros en Latinoamérica y El Caribe (REMARCO) que emplea técnicas nucleares e isotópicas para obtener información científica y ayudar a definir políticas que sirvan como eje de acción.

Para ello, se trata de contar con una herramienta que permita diagnosticar el estado de salud de los ambientes acuáticos, enfocándonos en los costeros. Para ello, se requieren ejecutar una serie de pasos, entre los que se encuentran la colecta de muestras, análisis de laboratorio y comparación de resultados, para la cuantificación de cada una de las variables (de manera rutinaria se suele cuantificar fosfato, nitrato, silicato y clorofila) que se emplean en el cálculo del índice de eutrofización.

El silicato se incluye debido a que, en los sistemas marinos, la mayoría de los productores primarios lo constituye el fitoplancton, que a su vez está formado por organismos como las diatomeas, que crean su estructura a partir de silicato, de ahí que para esos organismos esa especie química sea un nutriente.

En caso de la clorofila, se cuantifica como un indicador de la producción primaria, la relevancia está en tener monitoreos de su concentración de clorofila en el agua, porque es un reflejo de la población de los productores primarios, a mayor cantidad de clorofila, más activa está la comunidad de organismos, lo que a su vez es un indicio de la posible afectación por exceso de nutrientes. En el proceso de cuantificación de clorofila no solo se requieren de análisis de laboratorio convencionales, sino que también se emplean técnicas no invasivas como el análisis espectral de imágenes de satélite, que permiten obtener datos de amplias regiones costeras, usando algoritmos especializados, además de que permite hacer monitoreo a lo largo del tiempo en regiones específicas.

Por otro lado, REMARCO en lo que respecta al estudio de las FAN lo realiza mediante monitoreos de microalgas, toxinas y sedimentos.

La identificación y cuantificación de microalgas emplea métodos de microscopía óptica y electrónica como el Radioensayo (Receptor Binding Assay, RBA, por sus siglas en inglés). Su objetivo es cuantificar toxinas paralizantes y aquellas que causan la ciguatera, enfermedad que se debe al consumo de productos pesqueros contaminados de la que se conoce poco y que puede manifestar hasta 175 síntomas diferetnes que pueden perdurar meses e incluso decenios, dificultando el diagnóstico y el tratamiento. Otros métodos convencionales como ensayos biológicos y cromatografía líquida (HPLC) también permiten cuantificar otros tipos de toxinas.

Para la reconstrucción histórica de las FANs en los últimos cien años, los científicos utilizan el método nuclear de geocronología (Pb-210).

Otro organismo que está trabajando en esta línea es el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) para desarrollar la capacidad de detectar y medir las biotoxinas presentes en los alimentos de origen marino. Mediante técnicas nucleares e isotópicas, los investigadores pueden medir con exactitud las biotoxinas y estudiar cómo pasan de un organismo a otro, avanzando en la cadena alimentaria hasta acabar posiblemente en nuestra mesa.

El análisis de unión de radioligando es una de las técnicas nucleares empleadas. Se basa en la interacción específica entre las toxinas y el receptor al que se unen (el blanco farmacológico); en él, una toxina marcada con un isótopo compite con la toxina de la muestra analizada por un número limitado de puntos de unión a los receptores, lo que permite cuantificar la toxicidad de la muestra.