Floraciones de algas nocivas y sus efectos en la acuicultura

La industria, la respuesta del gobierno a los FAN, utiliza tecnología de la era espacial y vigilancia anticuada

En esta imagen de satélite, el Sentine tiene una floración de algas nocivas en el Mar del Norte. Foto cortesía de la Agencia Espacial Europea.

La industria del salmón noruego fue noticia por razones equivocadas en mayo, cuando la gran floración del alga del plomo Chrysochromulina leadbeater mató a unos 8 millones de peces en corrales de redes oceánicas. Esta cifra sigue aumentando, aunque la mortalidad se ha reducido a medida que las algas se han quedado sin nutrientes disponibles y están muriendo.

La misma especie de algas se asoció con la muerte del salmón en Noruega en 1991 y nuevamente en 2008.

Las floraciones de algas son causadas por el fitoplancton, algas microscópicas que flotan libremente que se encuentran tanto en ecosistemas marinos como de agua dulce. Forman la base de la cadena alimentaria acuática y son un nutriente importante para la filtración de moluscos bivalvos y larvas de crustáceos y aletas de importancia comercial.

Según el profesor Keith Davidson, subdirector de la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas (SAMS), el fitoplancton es responsable de más de la mitad de la actividad fotosintética del planeta.

«Hay muchos miles de especies de fitoplancton, pero solo una pequeña proporción de ellas puede ser dañina para la salud humana. Las llamamos algas nocivas y usamos el término floraciones de algas nocivas (FAN) para describir su presencia y efectos», le dijo al abogado. .

La primera referencia escrita a HAB, que causa la mortalidad masiva de peces, aparece en la Biblia, mientras que uno de los primeros casos registrados de intoxicación fatal por comer mariscos contaminados con fitoplancton tóxico fue en 1793, cuando el capitán George Vancouver y su tripulación desembarcaron en Columbia Británica. , ahora conocido como Poison Cove. bajo el nombre.

A pesar de la conciencia milenaria sobre las FAN, sus causas y consecuencias se han estudiado ampliamente en las últimas décadas, ya que comenzaron a causar problemas para la industria acuícola mundial emergente: daños económicos graves a los criadores de peces y mariscos e impactos significativos en el medio ambiente y la salud humana. . .

Dando la alarma

Las flores pueden matar a los peces de muchas formas. Por ejemplo, la floración de algas densamente concentradas debido a la alta tasa de respiración de las algas o la respiración de bacterias durante su descomposición puede agotar el oxígeno en el agua. De hecho, los peces son asfixiantes. Algunas algas dañan las branquias de los peces, con el resultado de que no pueden absorber suficiente oxígeno. Los peces silvestres también pueden verse afectados por HAB, pero generalmente pueden nadar más profundo, como en un fiordo o lago, o alejarse nadando.

Las algas amenazan a las personas que comen conchas filtrantes como las ostras y los mejillones. Las biotoxinas se concentran en el músculo de los mariscos, causando enfermedades como intoxicación paralítica por mariscos (PSP), intoxicación por diarrea por mariscos (DSP) e intoxicación amnésica por mariscos (ASP). Los cangrejos marisco también pueden volverse tóxicos.

Se entiende ampliamente que todas las FAN se asocian causalmente con un aumento de las concentraciones de nutrientes, como las de las piscifactorías o la escorrentía terrestre. Sin embargo, el profesor Davidson explicó que la mayoría de las FAN son eventos naturales que cambian espacial y temporalmente.

Lars-Johan Naustvoll, científico marino y experto en algas del Instituto Noruego de Investigación Marina, está de acuerdo y agrega que las condiciones climáticas, las corrientes, los nutrientes, la composición de las algas y la competencia de otras especies tienen un papel que desempeñar en el crecimiento de algas nocivas en todo el tiempo. Sin embargo, las emisiones de nutrientes inorgánicos de las piscifactorías pueden prolongar el daño a la floración.

«Diferentes algas reaccionan de manera diferente a un aumento de nutrientes inorgánicos y, a veces, las condiciones ambientales simplemente fomentan la reproducción de una sola alga tóxica, lo que resulta en una floración dañina, como lo hemos experimentado recientemente», dijo Naustvoll.

Una de las principales preguntas para los investigadores es si los eventos de FAN son cada vez más frecuentes o más graves. Hace apenas tres años, el florecimiento de Pseudochattonella en Chile mató a 39 millones de salmones de cultivo, valorados en 800 millones de dólares.

Después de este evento, la Asociación Mundial de Acuicultura publicó un informe en el que se describen los pasos a seguir. Mejor gestión de las FANincluida la detección, la predicción y el seguimiento más tempranos utilizando nuevas tecnologías, como boyas capaces de detectar y contar células de algas y transmitir resultados en tiempo real a través de Internet, y sistemas de teledetección basados ​​en satélites que pueden utilizarse para transmitir modelos de información numérica físico-biológica .

En Noruega, la Dirección de Pesca es responsable de la gestión de crisis de las FAN, el muestreo de la columna de agua para determinar el tipo de algas, el uso de modelos para predecir dónde se puede propagar e invitar a expertos del Instituto de Investigación Marina.

El contacto urgente con las piscifactorías que puedan verse afectadas es particularmente importante para garantizar que la administración tenga tiempo para elaborar planes de contingencia para prevenir o contener la situación. Los planes de contingencia pueden incluir la captura temprana de peces, su reubicación o la instalación de cortinas físicas o de burbujas alrededor de las granjas. En Nordland, los piscicultores pudieron reubicar más de 2,5 millones de peces de forma segura durante la reciente crisis. Los agricultores también pueden dejar de alimentar a los peces durante la floración, lo que les impide nadar cerca de la superficie donde las floraciones de algas tienden a concentrarse.

Técnica a la tarea

Muchos productores de salmón noruegos han encontrado útil la plataforma web Manolin para monitorear la floración. Desarrollado originalmente graduados recientes de Hatch Para ayudar a los criadores de ostras a monitorear la calidad del agua y predecir las FAN en la Bahía de Chesapeake en los Estados Unidos, Tony Chen y John Costantino han desarrollado la Plataforma Manolin en un paquete integral de software de análisis centrado en la salud.

Manolin reúne fuentes de datos públicas y privadas y hace que la información esté disponible a nivel de granja y sea fácil de navegar. Por ejemplo, Noruega permite a los productores de salmón informar semanalmente sobre la abundancia de espino amarillo, y los productores que utilizan la plataforma pueden optar por ser notificados si se disputa el creciente número de piojos en una granja vecina.

Constantino explicó que habían estado monitoreando la situación de la floración de algas desde el principio, siguiendo la información diaria publicada por la Dirección de Pesca (DoF). Sin embargo, era difícil obtener una imagen completa de lo que estaba sucediendo allí, por lo que la solución de Manolin fue coordinar los datos de los agricultores activos en el área afectada, como la ubicación de las granjas donde los peces estaban en el ciclo de producción, y combinar con la información de DoF.

«Algunas personas publicaron mapas en Facebook para mostrar la ubicación de la floración, pero queríamos simplificar toda la información para los productores de salmón en un solo paquete. Como líderes en este tipo de tecnología, pudimos agregar rápidamente una nueva herramienta a nuestro paquete, «Dijo Constantino.

Un servicio que proporciona a los suscriptores una alerta temprana de FAN en Europa es el SAFI Decision Support Service, que utiliza satélites Sentinel de Observación de la Tierra (EO) de la Agencia Espacial Europea (ESA) para proporcionar a los usuarios una plataforma web de monitoreo ambiental en tiempo real a través de un entorno interactivo. . Los parámetros de monitoreo incluyen clorofila-a, temperatura del mar, HAB Karenia mikimotoi y Lepidodinium chlorophorum, visibilidad de la columna de agua, salinidad y turbidez.

Ojo en el cielo: Europa utiliza satélites para promover la acuicultura

La empresa italiana AquaX también ofrece una potente herramienta para gestionar eficazmente los riesgos medioambientales que pueden afectar la productividad de las piscifactorías. Su servicio global monitorea la calidad del agua y proporciona alertas tempranas para FAN, gracias a la integración de datos satelitales con muestras de agua in situ y modelos matemáticos. Dependiendo de la ubicación, los usuarios tienen de cinco a siete días para tomar precauciones antes de que la granja pueda estar en peligro.

Ejemplos de programas de monitoreo de bajo perfil en los Estados Unidos incluyen el proyecto SoundToxins proporcionado por el Centro de Investigación Pesquera del Noroeste de la NOAA, la Agencia de Protección Ambiental y el Departamento de Ecología. Utiliza muestreos frecuentes de agua para verificar la salinidad, la temperatura, los nutrientes, la clorofila, las especies de fitoplancton y las biotoxinas para advertir de eventos de HAB. Esto, a su vez, permite a los piscicultores y criadores de mariscos recolectar mariscos de manera selectiva, minimizar los riesgos para la salud humana y reducir el daño económico en áreas de crecimiento productivo como Puget Sound en Washington.

Cooperación global

Aunque la alerta temprana de FAN es muy valiosa para la industria de la acuicultura, no es nada fácil, explicó el profesor Davidson, ya que las especies clave tienen diferentes ciclos de vida y diferentes toxicidades, y la oceanografía y la hidrografía locales afectan la ubicación y el momento de la floración.

«Se necesita una interpretación experta de varios flujos de datos, incluido el fitoplancton y los administradores ambientales relacionados, para evaluar el riesgo de FAN y predecir su aparición», dijo.

Davidson forma parte del programa internacional de investigación GlobalHAB, establecido por el Comité Científico de Investigación Oceánica (SCOR) y la Comisión Oceanográfica Intergubernamental de la UNESCO (COI), para mejorar la comprensión y la predicción de las FAN en los ecosistemas acuáticos. gestionar y mitigar sus efectos.

«Los pronósticos están mejorando a medida que obtenemos una mejor comprensión de la ecología y la tecnología de las especies de HAB, incluidos algoritmos de detección remota, planeadores submarinos remotos, enfoques biológicos moleculares para identificar especies morfológicamente ambiguas, contadores de fitoplancton in situ y un mejor almacenamiento físico / matemático. dicho.

SAMS en Escocia ya tiene un HAB basado en la web sistema de alerta temprana, que proporciona un mapa de las condiciones actuales e históricas de FAN que se deben buscar y la capacidad de descargar una evaluación semanal detallada de FAN de la zona de acuicultura intensiva de las Islas Shetland.

SAMS también ha participado en una serie de proyectos destinados a comprender, pronosticar y gestionar HAB, incluida la predicción del riesgo y el impacto de eventos adversos en el sector de la acuicultura (PRIMROSE), que tiene socios en toda Europa. El objetivo es desarrollar mejores pronósticos basados ​​en un sistema de semáforo, que cubra el riesgo microbiano y los impactos climáticos, y se beneficie de la resolución espacial mejorada proporcionada por la nueva generación de datos satelitales Sentinel.

Aunque el uso de satélites como Sentinel-3 OLCI (Instrumento de medición del color del océano y la tierra) ha mejorado las capacidades de alerta temprana de HAB al proporcionar mediciones del color del océano más precisas, detalladas y regulares para el análisis por computadora, el uso de estos nuevos sensores ha desafiado a EO algoritmos de procesamiento de datos, según Plymouth PML) al Dr. Andrey Kurekin.

Explicó que se desarrolló un método automático de detección de HAB en PML utilizando técnicas de aprendizaje automático para reconocer las firmas de HAB en los datos de color del océano. La precisión de este método depende del número de muestras de imágenes de satélite de HAB utilizadas para entrenar el algoritmo, pero el número de floraciones de algas nocivas disponibles para el nuevo sensor EO es limitado, lo que afecta la precisión de la detección de HAB. Para superar esto, se ha desarrollado una nueva estrategia de capacitación basada en la medición de las propiedades ópticas de especies de algas nocivas cultivadas en laboratorio y en el modelado de sensores de datos de color del océano. El nuevo sistema, que ha mostrado resultados prometedores con el HAB Karenia mikimotoi, es independiente de los datos del sensor EO y se puede utilizar para sensores EO que aún no existen.

El trabajo se llevó a cabo como parte del proyecto ShellEye, que ha desarrollado herramientas para ayudar a los criadores de mariscos a monitorear y pronosticar la calidad del agua para prepararse para eventos que podrían afectar negativamente a sus mariscos, y para expandir las capacidades de monitoreo de ShellEye para FAN en las aguas costeras del Reino Unido.

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