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CIANOBACTERIAS EN LOS EMBALSES ESPAÑOLES

Caridad de Hoyos

Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX

Líneas de trabajo del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX en relación con las Cianobacterias:

1. Desde 1972 se ha estudiado el fitoplancton dentro de proyectos sobre eutrofización de embalses. Esta información está recogida en una base de datos a partir de la que se han realizado trabajos que reflejan la abundancia y distribución de cianobacterias.

2. Hace 3 años se ha empezado un proyecto sobre eutrofización y la toxicidad debida a cianobacterias en embalses utilizados para usos recreativos o destinados a la producción de agua de consumo

3. Desde 1999 se viene desarrollando un proyecto con la ESA para el desarrollo de cartografía temática del fitoplancton(particularmente cianobacterias) en los embalses españoles utilizando imágenes de satélite

(1)Centro de Estudios Hidrográficos. CEDEX. (2) Área Ecología. Universidad de Salamanca.

(3) Departamento de Biología. Universidad Autónoma de Madrid.

TeledetecciónR. Peña(1)

J.A.Domínguez(1)

A. Ruiz-Verdú (1)

A. Alonso (1)

C. De Hoyos (1)

Cianobacterias, Cianotoxinas y ToxicidadJ. Avilés (1)

C. De Hoyos (1)

A. Alonso (1)

A.I. Negro (2)

A. Quesada (3)

F. Fernandez del Campo (3)

D. Carrasco (3)

L. Wormer (3)

D. Martín del Pozo (3)

S. Cirés (3)

Y. Ouahid. (3)

A. Barón (3)

Abundancia y Distribución de CianobacteriasJ. Avilés (1)

M.E. González (1)

M. Toro (1)

A. Alonso (1)

C. De Hoyos (1)

A.I. Negro (2)

Muestreos Ramiro Barreales (1)

Javier Burguillo(1)

Guillermo Cobo(1)

Francisco García (1)

Manuel Pérez (1)

Ángel Rasines (1)

1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles

Sobre rocas silíceas

Sobre rocas sedimentarias

Metodología171 embalses estudiados


Metodología Periodo de estudio: 30 años (1973-2003)

Muestreos: de 2 a 4 veces/año

Punto de muestreo: Zona eufótica

Análisis del fitoplancton: Método de Utermöhl

Datos semicuantitativos (4 clases de abundancia)

Datos cuantitativos: 47 embalses, 1999-2003

Clases de abundancia Nº células/ml

Sin cianobacterias 0 Escasas < 2000 Abundantes 2000-30000 Dominantes >30000

Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo humano

Valores Guía de la OMS para aguas de baño

Células/ml Biovolumen (mm3/l)

Nivel de Vigilancia. 200 0,02

Nivel de Alerta I 2000 0,2

Nivel guía 1 (Bajas probabilidades de efectos adversos para la salud)

20000 2

Nivel de Alerta II Nivel guía 2 (Moderadas probabilidades de efectos adversos para la salud)

100000 10


Metodología

Clases de abundancia Nº células/ml

Sin cianobacterias 0 Escasas < 2000 Abundantes 2000-30000 Dominantes >30000


Resultados

•En la mitad de los embalses las cianobacterias son abundantes o dominantes

•Mayor porcentaje de embalses con cianobacterias abundantes o dominantes en la zona oeste

Zona W Zona E España

Nº embalses estudiados 75 96 171 % embalses sin cianobacterias 4 16,7 11,1 % embalses con escasas cianobacterias 22,7 49 37,4 % embalses con cianobacterias abundantes 36 19,8 26,9 % embalses con cianobacterias dominantes 37,3 14,6 24,6


Resultados

Los datos cuantitativos apoyan los resultados anteriores

Diagramas de cajas del biovolumen

de cianabacterias (mm3/m3)

transformado logarítmicamente: ln

(x+1) en los embalses situados

sobre rocas silíceas poco solubles

(LS) del W y en los situados sobre

rocas sedimentarias de alta

solubilidad (HS) del E.

Mediana HS (E): 0,02 mm3/l (Nivel de vigilancia)Mediana LS (W): 0,2 mm3/l (Nivel de alerta I)


Resultados

High solubility

Low solubility 0 40 80 120 160 200 240

Total Inorganic Nitrogen / Total Phosphorus (atomic ratio)

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

ln C

yanobacte

ria B

iovolu

me

Hipótesis: La mayor cantidad de cianobacterias de la zona oeste podría estar relacionada con la baja relación N/P de estas aguas

Relación entre el biovolumen de cianabacterias

(mm3/m3) transformado logarítmicamente: ln (x+1) y la relación atómica entre el nitrógeno

inorgánico total y el fósforo total (NIT/PT). Los

puntos blancos son embalses situados sobre las

rocas silíceas del W de baja solubilidad y los

puntos negros los embalses sobre rocas

sedimentarias del E con alta solubilidad.

Margalef et al (1976):Media zona silícea: N/P = 20Media zona caliza: N/P = 100

• Las cianobacterias son abundantes o dominantes en aproximadamente la mitad de los embalses.

• En los embalses de la zona silícea del W las cianobacterias son más abundantes que en los situados sobre rocas sedimentarias de la zona E.


Conclusiones

2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.

Metodología

25 embalses estudiados

2004: 4

2005: 23

Muestreos

• De junio a octubre• 1-7 muestreos/año• A 100 m de la presa en los

embalses de abastecimiento y en la zona de baño en los dedicados a este uso.

• En la profundidad con mayor concentración de clorofila (medida con fluorómetro)


Metodología

• Fitoplancton:- Clorofila a (Parson & Strickland, 1965)

- Determinación de taxones

- Recuento de células ( Método de Utermöhl)

CEN/TC 230/WG 2/TG 3/N89

- Cálculo de biovolúmenes CEN TC 230/WG

2/TG 3 (draft proposal)

• Toxinas:-Microcistinas: ELISA y HPLC (cuando Eq

MCLR > 0,75 µg/l)

-Anatoxina a: HPLC

• Toxicidad: Bioensayos- Test estandarizado en Artemia salina

Parámetro MétodoCampo Transparencia Disco de Secchi

Temperatura Sonda YSI 6920

PH Sonda Hydrolab H20

Conductividad Sonda Hydrolab H20Alcalinidad Volumétrico

Oxígeno disuelto Sonda YSI 6920

Nitrato Fotómetro LASA 100

Nitrito Fotómetro LASA 100

Amonio Fotómetro LASA 100

Laboratorio Fósforo total Fotómetro LASA 100

Análisis


Metodología

•Fisico-químicos:


Resultados: Clasificación de los embalses

Cianobacterias

(mm3/l)

0

2

4

6

8

10

Oligotrófico Mesotrófico Eutrófico I Eutrófico II Hipertrófico

núm

ero

de e

mbals

es

< 0,2

2- 0,2

10 -2

> 10

Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo





Nivel guía1 (bajas probabilidades de efectos adversos para la salud)

20000 2


100000 10

La cantidad y el porcentaje de cianobacterias aumenta con la eutrofización

El año 2004 hubo más cianobacterias que en el 2005

CAZALEGAS. Biovolumen de fitoplancton

0

2000

4000

6000

8000

10000

jun-0

4

jul-0

4

ago-0

4

sep-0

4

oct-

04

nov-0

4

dic

-04

ene-0

5

feb-0

5

mar-

05

abr-

05

may-0

5

jun-0

5

jul-0

5

ago-0

5

sep-0

5

mm

3/m

3

OtrasDiatomeasCianobacterias

ARCOS. Biovolumen de fitoplancton.

0

2000

4000

6000

8000

may-0

4

jun-0

4

jul-04

ago-0

4

sep-0

4

oct-

04

nov-0

4

dic

-04

ene-0

5

feb-0

5

mar-

05

abr-

05

may-0

5

jun-0

5

jul-05

ago-0

5

sep-0

5

oct-

05

mm

3/m

3

OtrasDinoflageladosCianobacterias


Resultados: Distribución de las cianobacterias en los 2 años de estudio

Embalses estudiados

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2004 2005

> 2 mm3/l

Cianobacterias

< 2 mm3/l

Cianobacterias


Todos los embalses con más de 2 mm3/l de cianobacterias presentaron toxicidad, sólo en un caso no se encontró la toxina causante de la misma.

Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas

• Cianotoxinas: en 6

• Toxicidad: en 7Cianotoxinas: 1

Toxicidad: 7

Cianobacterias mm3/L

Cianobacterias

mm3/l

> 10

10 -2

2- 0,2

< 0,2

6

2

125

25 embalses estudiadosTrasona

Arcos

Rosarito

Vega de Jabalón

Cazalegas

Las Cogotas

!!

!!

!!

!!

!!

Picadas

!! Embalses con biovolumen de cianobacterias menor de 2 mm3/l pero con más de 2 géneros potencialmente tóxicos.

Zona W Zona E España

Nº embalses estudiados 75 96 171 % embalses sin cianobacterias 4 16,7 11,1 % embalses con escasas cianobacterias 22,7 49 37,4 % embalses con cianobacterias abundantes 36 19,8 26,9 % embalses con cianobacterias dominantes 37,3 14,6 24,6

Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo





Nivel guía1 (bajas probabilidades de efectos adversos para la salud)

20000 2


100000 10

Combinando los resultados de los dos proyectos, el 25 % de los embalses españoles tendrían problemas de toxicidad



Anabaena crassa

Anabaena flos-aquae

Anabaena sigmoidea

Aphanizomenon aphanizomenoides

Aphanizomenon flos-aquae

Aphanizomenon gracile

Aphanizomenon issatschenkoi

Aphanizomenon ovalisporum

Aphanocapsa incerta

Aphanothece clathrata

Coelosphaerium cf. kuetzingianum

Cylindrospermopsis raciborskii

Jaaginema cf. lancaeforme

Limnothrix cf. planctonica

Limnothrix redekei

Merismopedia cf. punctata

Merismopedia trolleri

Planktolygbya limnetica

Microcystis aeruginosa

Microcystis novacekii

Microcystis cf. smithii

Microcystis wesenbergii

Pseudanabaena cf. catenata

Planktothrix cf. agardhdii

Planktothrix prolifica

Planktothrix isothrix

Raphidiopsis mediterranea

Romeria cf. gracilis

Romeria elegans

Snowella sp

Synechococcus sp.

Synechocystis aquatilis

Woronichinia naegeliana

Cianobacterias encontradas en los embalses estudiados durante 2004 y 2005.

En rojo se señalan las especies potencialmente tóxicas.

Aphanizomenon aphanizomenoides

Cylindrospermopsis raciborskii


Microcystis

wesenbergiiMicrocystis

aeruginosa

Aphanizomenon ovalisporum

Planktothrix cf. agardhii y Anabaena sp.Planktothrix cf. agardhii y Anabaena sp. Woronichinia naegeliana

Algunas especies de cianobacterias relacionadas con la toxicidad y toxinas encontradas



Embalses con más de 2 mm3/l de cianobacterias

VL50 el volumen de agua que es letal para el 50 % de la población de Artemia salina

(*) Concentración de toxina en la fracción particulada

Cuenca EmbalseToxicidad

1/VL50 (L-1

)Toxina (tipo)

Toxina

(ug/L)Especies asociadas

Guadalquivir Arcos 4,5 Cilindrospermopsina ¿? Aphanizomenon ovalisporum

Guadiana Vega del Jabalón 12,3 ¿? ¿? Cylindrospermopsis raciborskii

Cazalegas 20,0 Microcistina LR 12,6Microcystis aeruginosa,

Microcystis wesenbergii

Picadas69,4

Microcistina LR1,5

Microcystis aeruginosa y


Rosarito 33,3 Anatoxina 0,31 Anabaena flos-aquae

Duero Cogotas 5,0 Microcistina LR 8,7 Planktothrix cf. agardhii

Norte Trasona 3,0 Microcistina LR 0,7 Woronichinia naegeliana

Tajo

a

*



0

1000

2000

3000

4000

jun-0

4

jul-04

jul-04

ago-0

4

ago-0

4

sep-0

4

oct-

04

nov-0

4

jul-05

ago-0

5

sep-0

5

mm

3/m

3

0

2

4

6

8

10

12

14

ug/L

Microcystis

Eq MCLR EMBALSE DE CAZALEGAS

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

jun-04

jul -04

jul-04

ago-04

ago-04

sep-04

oct-04

nov-04

jul -05

ago-05

s ep-05

mm

3/m

3

0

5

10

15

20

25L

-1

Cianobacterias1/VL50



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

may-

04

jun-0

4

jul-0

4

ago-

04

ago-

04

sep-

04

oct-0

4

may

-05

jul-0

5

ago-

05

sep-

05

oct-0

5

mm

3/m

3

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

L-1

Aphanizomenon ovalisporum 1/VL50

EMBALSE DE ARCOS

Arcos

0

1000

2000

3000

4000

5000

may-04

j un-04

jul-04

ago-04

sep-04

oct-04

nov- 04

dic-04

ene-05

feb-05

mar-05

abr-05

may-05

jun-05

j ul-05

ago-05

sep- 05

oct -05

mm

3/m

3

Otras cianobacteriasPlanktothrix isothrixAphanizomenon ovalisporum Aphanizomenon gracile

A. Quesada; E. Moreno, D. Carrasco, T. Paniagua, L.Wormwe, C.De Hoyos & A. Sukenik. 2006. Toxicity of Aphanizomenon ovalisporum (Cyanobacteria) in a Spanish water reservoir. Eur. J. Phycol.: 41: 39-45.

0

10000

20000

30000

40000

50000

jun-04

jun-04

jul-04

jul-04

ago-04

ago-04

sep-04

sep-04

oct-04

oct-04

mm

3/m

3

Otras

Cianobacterias

ROSARITO

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

jun-04 jul-04 jul-04 ago-04 ago-04 sep-04 oct-04

An

ab

aen

a (

mm

3/l

).

An

ato

xin

a a

(u

g/l

)

0

10

20

30

40

50

60

To

xic

idad

(l-1

)

Anabaena flos-aquae anatoxina a 1/VL50



EMBALSE DE ROSARITO

� Más de la mitad de las especies de cianobacterias encontradas son potencialmente tóxicas.

�En los muestreos realizados hasta ahora, todos los embalses con altas cantidades de cianobacterias (biovolumen mayor de 2 mm3/l) presentaron toxicidad debida a microcistinas, anatoxinas o cilindrospermopsina.

�Generalizando estos resultados a los embalses del proyecto anterior, el 25 % de los embalses españoles podrían tener problemas de toxicidad debida a las cianobacterias en algún momento


Conclusiones

3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles.

Metodología

40 embalses muestreados

Datos de radiometría

Análisis de clorofilas y otros pigmentos (ficobilinas)

•Fluorometría

•Espectrofotometría

•HPLC

Cálculo de biovolúmenes: CEN TC 230/WG 2/TG 3 (draft proposal)

Espectros de reflectancia normalizados en puntos en los que las cianobacterias son dominantes

CHRIS / ProbaCHRIS / Proba

1010--44--04042727--88--0404

RosaritoRosarito

NavalcNavalcáánn

Santa TeresaSanta Teresa

Sensores:

MERIS del satélite Envisat-1 (300 m de resolución espacial)

CHRIS del satélite Proba (17 m de resolución espacial)


Metodología MERIS /MERIS /EnvisatEnvisat--11


Resultados

Se han desarrollado algoritmos que relacionan las concentraciones de los pigmentos obtenidas a partir de los muestreos (realizados de forma simultánea a la obtención de la imagen) con la reflectancia medida por distintas regiones espectrales (bandas) del sensor

0 20 60 100 140 180 20 60 100 140 180 220 >250 mg m0 220 >250 mg m--33


Resultados Mapas temMapas temááticos de ticos de concentraciconcentracióón de n de ficocianinaficocianina

� La teledetección se presenta como un instrumento muy útil para la evaluación de la distribución espacial de los desarrollos masivos de cianobacterias.


Conclusiones

cianobacterias en los embalses espaÑolesceh-flumen64.cedex.es/ecosistemas/jornadas cianos/c... ·...

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