L34a247 Control Cianobacterias Aguas Continentales

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Limnetica, 29 (2): x-xx (2011)Limnetica, 34 (1): 247-268 (2015)c Asociación Ibérica de Limnología, Madrid. Spain. ISSN: 0213-8409

Métodos de control de las floraciones de cianobacterias en aguas

continentales

Fernando Cobo∗

Estación de Hidrobiología “Encoro do Con”, Universidad de Santiago de Compostela, Castroagudín, Cea, 36617Vilagarcía de Arousa, Pontevedra, España.

∗ Autor responsable de la correspondencia: [email protected]

Recibido: 21/01/2014 Aceptado: 05/05/2014

ABSTRACT

Methods to control cyanobacteria blooms in inland watersBlooms of phytoplankton organisms, especially cyanobacteria represent an important economic and ecological problem inthe management of water and aquatic ecosystems. The biomass increment, besides causing aesthetic problems, such as theappearance of foams and odors, alters the taste of drinking water and causes deoxygenation and water chemistry changes whenit decomposes compromising the survival of aquatic organisms. However, blooms of cyanobacteria are the most studied andknown as these organisms produce bioactive metabolites (cyanotoxins) that constitute a serious environmental problem withserious implications on human and animal health. Therefore, the need to resolve the problems associated with cyanobacteriahas led to the use of multiple techniques to alleviate their uncontrolled development and improve water quality.This paper is a review of methods for cyanobacterial blooms control in inland waters. All these techniques are related tothe factors that regulate the primary production. Thus, the reduction of the external phosphorus loading is sought throughthe control of inputs in the watershed (agriculture, sanitation, industry, etc.), but also by acting directly on the water body.Moreover, within this intervention strategy on the primary factors controlling the growth of autotrophs, techniques to limitthe incident light have also been developed. Mechanical control has been addressed by physical removal of the biomass of

cyanobacteria, application of ultrasounds, etc. For the chemical controls a variety of compounds with very different effects,ranging from the application of algaecides or herbicides to oxidants and other substances such as Cu, MnO4K2, H2O2, etc.have been used. Simultaneously, a large number of agents for biological control have been tested with varying success (e.g.viruses, bacteria, protozoa, fungi, aquatic plants, fish) and plant materials in aerobic decomposition have been widely used.

Key words: Cyanobacteria blooms, bioremediation, cyanotoxins, inland waters.

RESUMEN

Métodos de control de las floraciones de cianobacterias en aguas continentales

Las proliferaciones masivas, o floraciones, de organismos del fitoplancton, y entre ellos de las cianobacterias, representan

un importante problema económico y ecológico en la gestión del agua y de los ecosistemas acuáticos. El incremento de

biomasa, además de ocasionar problemas estéticos como la aparición de espumas y olores desagradables, altera el sabor

del agua de consumo y, al descomponerse, causa desoxigenación modificando la química del agua, cambios que influyenen la supervivencia de los organismos acuáticos. Sin embargo, las floraciones de cianobacterias son las más estudiadas y

conocidas porque estos organismos pueden producir metabolitos bioactivos (cianotoxinas) que constituyen un serio problema

ambiental con graves repercusiones sobre la salud humana y animal. Por ello, la necesidad de resolver los problemas ligados

a las cianobacterias ha conducido al empleo de múltiples técnicas para paliar su desarrollo descontrolado y mejorar la

calidad del agua.

En este trabajo se realiza una revisión de los métodos para el control de las floraciones en aguas continentales. En todas

las metodologías de control de las floraciones se desarrollan técnicas que están relacionadas con los factores que regulan

la producción primaria. Así, se busca la disminución de la entrada de nutrientes (del fósforo, principalmente) a través del

control de entradas en la cuenca (agricultura, saneamiento, industria, etc.), pero también actuando directamente sobre la

masa de agua. Además, dentro de esta estrategia de intervención sobre los factores primarios de control del crecimiento de los

autótrofos, se han desarrollado técnicas que persiguen la limitación de la luz incidente. El control mecánico se ha abordado


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mediante la eliminación física de la biomasa de cianobacterias, la aplicación de ultrasonidos, etc. Por otro lado, para el

control químico se ha utilizado una gran variedad de compuestos con efectos muy dispares que van desde la aplicación de

alguicidas o herbicidas hasta oxidantes y otras sustancias como el Cu, MnO4K 2 , H 2O2 , etc. Simultáneamente, se ha probado

un gran número de agentes para el control biológico con mayor o menor éxito (virus, bacterias, protozoos, hongos, plantas

acuáticas, peces...) y de manera muy extendida se han utilizado materiales vegetales en descomposición aerobia.

Palabras clave: Cianobacterias, blooms, biorremediación, cianotoxinas, aguas continentales.

INTRODUCCIÓN

Como el nuevo Jano de la investigación hidro-biológica, las cianobacterias se nos presentan condos caras opuestas: sus floraciones desmesura-das pueden representar un importante problemaeconómico y ecológico en la gestión del aguay de los ecosistemas acuáticos (Brabrand et al.,1983; Chorus & Mur, 1999), pero también encie-rran un gran interés científico e industrial, pues-to que son productores primarios muy importan-tes en las redes tróficas acuáticas (Drenner et al.,1996) y unas excelentes fuentes de recursos, puesel desarrollo de determinadas líneas de investi-gación aplicada ha posibilitado su utilización co-mo suministro de proteínas, fertilizantes, agentesde biorremediación e incluso en la producción debiocombustibles (Zarull et al., 2002).

La aparición de proliferaciones masivas, o flo-raciones, de organismos del fitoplancton, y en-tre ellos de las cianobacterias (fig. S1, disponiblecomo material suplementario en www.limnetica.net/internet) se relaciona con los procesos de eu-trofización (Smith & Schindler, 2009). El incre-mento de biomasa, además de ocasionar proble-mas estéticos como la aparición de espumas yolores desagradables, altera el sabor del agua deconsumo y, al descomponerse, causa desoxigena-ción modificando la química del agua, cambios

que influyen en la supervivencia de los animalesacuáticos. Las floraciones de cianobacterias sonlas más estudiadas y conocidas porque estos or-ganismos pueden producir metabolitos bioactivos(cianotoxinas) que constituyen un serio problemaambiental con graves repercusiones sobre la sa-lud humana y animal (Chorus & Bartram, 1999).Por ello, la necesidad de resolver los problemasligados a las cianobacterias ha conducido al em-pleo de múltiples técnicas para paliar su desarro-

llo descontrolado y mejorar la calidad del agua(Cobo et al., 2012).

En todas las metodologías de control de lasfloraciones se desarrollan técnicas que están rela-cionadas con los factores que regulan la produc-ción primaria (Hosper & Meijer, 1986; Jørgensenet al., 2005). Así, se busca la disminución de laentrada de nutrientes (del fósforo, principalmen-te) a través del control de entradas en la cuen-ca (agricultura, saneamiento, industria, etc.), perotambién actuando directamente sobre la masa deagua (Pearl & Otten, 2013). Además, dentro de es-ta estrategia de intervención sobre los factoresprimarios de control del crecimiento de los autó-trofos, se han desarrollado técnicas que persiguenla limitación de la luz incidente. Por otro lado,para el control químico se ha utilizado una granvariedad de compuestos con efectos muy dispa-res, que van desde la aplicación de alguicidas oherbicidas hasta oxidantes y otras sustancias co-mo Cu, MnO4K2, H2O2, etc (Lam et al., 1995).Simultáneamente, se ha probado un gran númerode agentes para el control biológico con mayor omenor éxito.

A continuación se presenta una revisión crí-tica de los métodos de control más empleadosagrupados, por simplicidad expositiva, en cuatrotipos básicos: control de nutrientes, métodos me-cánicos, métodos químicos y métodos biológicos

(Fig. 1) (Tabla 1).

MÉTODOS DE CONTROL

Control de nutrientes

La reducción de nutrientes es sin duda la mejorestrategia para limitar la incidencia de las flo-raciones de cianobacterias (Dokulil & Teubner,


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Figura 1. Diagrama de las metodologías más utilizadas parael control de floraciones de cianobacterias. Diagram with themost common methodologies for the cyanobacteria bloom con-trol.

2000; Conley et al., 2009; Smith & Schindler,2009) y, por ello, dentro de los procedimientosclásicos de control de la eutrofización, se han

aplicado varios métodos para reducir la carga defósforo interna y mitigar las floraciones de ciano-bacterias mediante su reducción a través de me-canismos de adsorción/precipitación, el dragado

o sellado del sedimento; o bien limitando la dis-ponibilidad de nutrientes con técnicas de laguna- je, forzando la rotura de la estratificación (Verner,1994; Visser et al., 1996; Jungo et al., 2001) o re-duciendo el tiempo de residencia (∆ tasa de reno-vación) (Hosper & Meijer, 1986; Ahlgren, 1989;Jagtman et al. 1992). Algunos de estos métodostambién se dirigen a impedir las condiciones fa-vorables para la supervivencia de cianobacteriasen los sedimentos.

La retirada controlada de sedimentos o la eli-minación de las capas superiores suelen ser méto-dos muy eficaces para reducir el contenido de nu-trientes en lagos o embalses y además eliminar lamayor parte del “inóculo” de cianobacterias (Za-rull et al., 2002; Cooke et al, 2005). Sin embargo,los problemas asociados no sólo con la cantidadde sedimentos y su distribución en el lecho, sinocon el contenido en sustancias tóxicas, la des-trucción de la fauna bentónica, la disponibilidadde zonas de vertido y tratamiento y los elevadoscostes de la técnica hacen que frecuentemente seplantee el manejo de los sedimentos en la propiamasa de agua (Cooke et al., 2005). Así, el sella-do que se usa especialmente para el tratamientode sedimentos contaminados por metales u otrassustancias tóxicas persistentes, puede ser utiliza-do para reducir la removilización de nutrientes adisposición de las cianobacterias. La manera mássimple de aislamiento del sedimento consiste encubrirlos con una capa de arena o grava con ungrosor que evite la bioturbación y la suspensióndel sedimento original por la formación de ga-ses. Más frecuentemente se emplean sistemas debarreras activas: geotextiles o productos geoquí-micos capaces inmovilizar los nutrientes y con-taminantes. Se han empleado diversas formas decalcita, mezclas de sales de aluminio, zeolitas, ar-cillas modificadas y caolín (Jacobs & Forstner,1999; Hart et al, 2003).

En lagos y embalses estratificados relativa-mente pequeños con altas concentraciones defósforo en el hipolimnion y una intensa libera-ción de fósforo de los sedimentos en condiciones


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anóxicas, se han efectuado bombeos o descargasselectivas de agua hipolimnética (Cook et al.,2005). Sin embargo, pueden producirse seriosefectos negativos aguas abajo debido a la des-

carga de agua con una temperatura más baja,nutrientes, amoníaco, sulfuro de hidrógeno yotros compuestos tóxicos (Chorus & Mur, 1999).

En ocasiones se fuerza la aireación y oxige-nación hipolimnética con la intención de mante-ner el oxígeno en el fondo del lago, de maneraque el hierro permanezca precipitado y se reduz-ca la liberación de fósforo (McComas & Stuc-kert, 2011). La aireación se consigue introducien-do aire comprimido en el fondo a través de tu-bos perforados. Sin embargo, este método pue-de romper las condiciones de estratificación dela masa de agua y producir un aumento de nu-trientes en el epilimnion, lo que puede contribuiral crecimiento de las cianobacterias (Steinberg &Arzet, 1984). Por lo tanto, la aireación hipolim-nética debe estar diseñada para aumentar el con-tenido de oxígeno en el hipolimnion sin romperla estratificación, combinándola con métodos pa-ra no elevar la temperatura del hipolimnion (Coo-ke et al., 2005). Aunque contribuye a la mejorade la calidad del agua en sistemas de abasteci-miento (McComas, 2002), este método puede sercostoso y requiere unas especiales condiciones deprofundidad y estratificación de la masa de agua;además la sobresaturación de N2 puede provocarla muerte de los peces por embolia gaseosa (Kort-mann et al., 1994).

Otros tipos de control de nutrientes tienen sufundamento en el secuestro del fósforo por adhe-sión y precipitación (Wolter, 1994; Sondergaardet al., 2002; McComas, 2002; Jørgensen et al.,2005). Hay disponible una amplia gama de com-puestos que se pueden utilizar como coagulanteso floculantes: alumbre, sales de aluminio, hierroy calcio o sus combinaciones y algunos materia-les de arcilla (Holz & Hoagland, 1998; Rydin &Welch, 1998; Kang et al., 2003, Reitzel et al.,2005). En general, estos métodos llevan empare-

jada cierta toxicidad o un elevado riesgo de acu-mulación en el sedimento de concentraciones pe-ligrosas de nutrientes que pueden ser liberados enun período posterior (Mason, 2002; Sondergaardet al., 2002).

Métodos de control mecánico

Los métodos de control mecánico incluyen tan-to la retirada directa de las cianobacterias co-mo el control de su crecimiento por reducciónde la luz o la muerte celular por medios físi-cos. Frecuentemente se ha intentado el filtradode aguas superficiales o la eliminación en super-ficie de especies filamentosas mediante rastrilloso redes (skimming) (Barrett, 1994; McComas &Stuckert, 2011). Se ha ensayado, también, la res-tricción de la disponibilidad de luz (p. e. median-te el sombreado con láminas de plástico) afectan-do a la actividad metabólica y, por lo tanto, a latasa de crecimiento (Murray, 2009).

Dependiendo de las características de la ma-

sa de agua se ha procedido a la agitación masivamediante bombas o rotores que provocan la mez-cla del agua evitando la estabilización de las cia-nobacterias cerca de la superficie y consiguien-do la reducción del crecimiento por limitación dela luz (Visser et al.,1996; Huisman et al., 2004;Verspagen et al., 2006; Mitrovic et al., 2011) a laadición de floculantes que producen la aglomera-ción de las células y su sedimentación (Robb et al., 2003; Van Oosterhoutand & Lürling, 2011)o, por contraposición, a la flotación con aire que

también provoca la aglomeración, en este caso,en la superficie, de manera que se pueden extraermediante skimming (Henderson et al., 2008).

En los últimos años se han propuesto nuevastécnicas como la ultrasonicación (McComas &Stuckert, 2011). Muchas especies formadoras deblooms pueden regular su flotación y su posiciónen la columna de agua mediante vacuolas de gas,lo que representa una ventaja competitiva fren-te a otras especies del fitoplancton. La aplicaciónde los ultrasonidos (3 segundos, potencia de en-

trada 120 W, 28 kHz) rompe las vesículas de gasy facilita la sedimentación de las células de cia-nobacterias sin que se produzca la lisis celular,por lo que no se aumenta la liberación de micro-cistinas, aunque la ultrasonicación también alterala actividad fotosintética (Lee et al., 2001). Sinembargo, las vesículas se regeneran en un tiemporelativamente corto después de que cese la apli-cación de ultrasonidos (Walsby, 1992; Ahn et al.,2003a). Existe, no obstante, una importante falta


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de información sobre los efectos del ultrasonidoen los organismos y en los ecosistemas acuáticos.

Más raramente se han intentado controlar lasfloraciones de cianobacterias con la aplicación de

radiación UV (75mW/scm2) directamente sobreel agua (Kolmakov, 2006). De hecho, este tipo demetodologías tiene un elevado coste frente a losescasos resultados obtenidos, ya que reducen elproblema sólo durante un corto periodo de tiem-po. Además, son poco específicos, pues afectan ala totalidad del fitoplancton.

Métodos de control químico

Las técnicas que utilizan un control de tipo quí-mico producen un efecto directo mediante la uti-lización de compuestos como el ozono (Rositanoet al., 1998) y diferentes pesticidas y alguicidas(Kenefick et al., 1993; Lam et al., 1995; Peter-son et al., 1997; Pratt et al., 1997; CEH, 2004;Griffiths & Saker, 2003). Los pesticidas más co-nocidos para el control de cianobacterias son eldiquat, la terbutrina y la atrazina. Mientras quelos dos primeros no son selectivos y afectan acualquier tipo de organismo, la atrazina inhibe elflujo de electrones al fotosistema II (Kolmakov,2006) afectando selectivamente a los organismosautótrofos.

Desde hace tiempo se conoce el efecto alta-mente tóxico para las cianobacterias de las quino-nas (Fitzgerald et al., 1952) y más recientementehan aparecido publicaciones sobre derivados dequinonas para eliminar selectivamente a las cia-nobacterias o inhibir su crecimiento (Schrader,2003; Schrader et al., 2003).

La sustancia alguicida más utilizada es el sul-fato de cobre (Van Hullebusch et al., 2002; Grif-fiths & Saker, 2003), aunque se ha demostradoque las cianobacterias pueden desarrollar resis-tencia al cobre (Shavyrina et al., 2001; García-Villada et al., 2004).

En general, no se controla la persistencia enel medio de estas sustancias, son inespecíficasy pueden producir daños por bioacumulación obiomagnificación en otros organismos (Hanson& Stefan, 1984; Havens, 1994; Barrett, 1994;Murray-Gulde et al., 2002; Cyrino de Oliveira et al., 2004).

Más recientemente se han estudiado los efec-tos selectivos en las cianobacterias del peróxidode hidrógeno (H2O2) en disolución o en su for-ma sólida (carbonato de sodio peroxihidratado,

2Na2CO3·

3H2O2), con dosis que varían desde 0.3hasta 5 mg/l, dependiendo, entre otras condicio-nes, de la especie, la capacidad de formar colo-nias y la intensidad de la luz (Kay et al., 1984;Cornish et al., 2000; Drábková et al., 2007; Ba-rrington & Ghadouani, 2008; Barrington et al.,2011; Matthijs et al., 2012). El mismo efecto sepuede lograr por otros tipos de peróxidos, porejemplo peróxidos orgánicos, como el ácido pe-racético (Quimby et al., 1988; Martin, 1992) ycon formas reactivas del oxígeno que se formana partir de varias moléculas fotosensibles tras laexcitación por la luz. Las más comunes son: elsuperóxido (O−2 ), el radical hidroxilo (OH

−) y elozono (O3) (Hancock et al., 2001). De este mo-do, la materia orgánica disuelta y especialmen-te las sustancias húmicas mantienen, por efectofotocatalítico, bajos niveles de especies reactivasdel oxígeno en aguas dulces (Steinberg, 2003).

Métodos de control biológico

Estos métodos implican la utilización tanto de or-ganismos como de materiales y sustancias natu-rales derivadas de ellos. Se han considerado y es-tudiado una gran variedad de organismos acuáti-cos basándose en fenómenos de depredación, pa-rasitismo o la liberación de metabolitos que su-primen el crecimiento de cianobacterias. El co-nocimiento en este ámbito se basa en su mayoríasólo en estudios de laboratorio y no hay aplica-ciones directas exitosas en el campo, pues el cul-tivo a gran escala de muchos de estos organismoses problemático. Sin embargo, entre los intentosaplicados con compuestos o materiales naturalesse encuentran las opciones más prometedoras encuanto a eficiencia, rentabilidad y seguridad me-dioambiental.

Virus

Safferman & Morris (1964) llevaron a cabo losprimeros estudios que condujeron al aislamientoy purificación parcial de un virus de cianobacte-


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rias, al que se llamó LPP-1 porque lisaba espe-cies de los géneros Lyngbya, Plectonema y Phor-midium. Aunque Gons et al. (2002) describieronuna repentina disminución de la biomasa de cia-

nobacterias acompañada por la aparición de cia-nofagos, hay pocos estudios recientes que tratendel posible control de floraciones de cianobac-terias por virus (Tucker & Pollard, 2005; Yoshi-da et al., 2006). Los principales obstáculos de laaplicación de este método residen en las propiascaracterísticas de los virus: su alto grado de es-pecificidad, incluso para una cepa en particular,lo que supone que la cianobacteria afectada pue-da ser fácilmente sustituida por otras especies decianobacterias (Van Hannen et al., 1999); la apa-rición de cepas resistentes (Padan & Shilo, 1973)y la influencia de los factores ambientales (Sigeeet al., 1999). Además, la interacción de los cia-nofagos con las cianobacterias en el medio natu-ral es imprevisible, lo que complica su aplicaciónefectiva como agentes de control en lagos y em-balses.

Bacterias

En la utilización de agentes bacterianos como al-ternativa para el control de floraciones, la lite-ratura existente no disipa la duda de si se tratarealmente de bacterias patógenas de las ciano-bacterias, o si las especies seleccionadas actúancomo saprofitos que se alimentan de la materiaen descomposición procedente de cianobacteriasmuertas, como consecuencia de procesos letalesdiferentes. A pesar de ello, en un buen númerode casos, las bacterias lisan a las cianobacteriasactuando de forma diferente en función de los ni-veles de población, de los nutrientes y del estadodel agua (Sallal, 1994; Sigee et al., 1999; Manageet al., 2000, Rashidan & Bird, 2001). Así, puedenproducir la lisis por contacto (adhesión bacteria-na), mediante la formación de compuestos extra-celulares, o lisar las células por endobiosis (Ima-mura et al., 2000, 2001; Ahn et al., 2003b; Na-kamura et al., 2003; Choi et al., 2005; Shi et al.,2006; Gumbo et al., 2008).

Los requisitos de estos agentes bacterianospara el control biológico deben incluir la capa-cidad de actuar en un amplio espectro y tener

una elevada capacidad de respuesta frente a loscambios fisiológicos y ecológicos de las especiesde cianobacterias y sus mutaciones (p. e. en lasproteínas de su superficie). También es necesario

que posean una alta tasa de supervivencia y unaadecuada tasa de reproducción, incluso en pre-sencia de un bajo número de células cianobac-terianas. Además, las bacterias empleadas parael control de floraciones han de tener una buenacapacidad de adaptación ante amplias variacio-nes en las condiciones físicas (Daft et al., 1985).Estas características se presentan aceptablemen-te en algunas especies del género de Mixobacte-rias: Myxoccoccus (orden Myxococcales). Estasbacterias, depredadoras o saprofitas, que puedenmoverse activamente desplazándose en coloniasautoorganizadas de tipo biopelícula, que se deno-minan “enjambres”, fueron propuestas, en oca-siones, para el control de cianobacterias (Gumboet al., 2008).

Hongos (y Actinobacterias)

El género de Actinomicetos Streptomyces (Ac-tinobacterias) es muy común en aguas dulces ysuele aparecer en el sedimento o a lo largo de lacosta asociado a la vegetación, a las propias cia-nobacterias o a algas verdes. Se cree que los ac-tinomicetos pueden actuar de forma directa pro-duciendo factores antibióticos y agentes líticos,o estar indirectamente involucrados como agen-tes de control biológico en la inhibición de lascianobacterias cuando se utiliza paja de cebada,donde serían parte de una amplia gama de micro-organismos que producen sustancias antimicrobia-nas (Newman & Barrett, 1993). Streptomyces ex- foliatus causael50%delamortalidadde Anabae-na, Microcystis y Oscillatoria (Sigee et al., 1999).

Suscitaron interés hongos patógenos como Acremonium (= Cephalosporium), y Emerice-llopsis (Sordariomicetos) cuya capacidad paralisar células de cianobacterias se asoció a laformación de factores extracelulares establesque se difunden a lo largo del tiempo (Redhead& Wright, 1978), o también la especie Rhi- zophidium planktonicum (Chytridiales) (Canter& Lund, 1951). El problema de su utilizaciónpara un posible control son las dificultades de


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su cultivo a gran escala (Daft et al., 1985) yque los factores extracelulares sólo afectan a lascianobacterias si se encuentran muy próximas alos hongos y además, en aguas para consumo,

estas sustancias extracelulares pueden ser tóxicaspor ingestión (tricoteceno) y originar nauseas odiarrea.

Protozoos

Las cianobacterias constituyen un alimento fre-cuente en muchos grupos de protozoos, entreotros los géneros de ciliados Nassula, Obertru-mia, el flagelado Ochromonas y los rizópodos Acanthamoeba, Mayorella y Nuclearia (Bra-brand et al., 1983; Canter et al., 1990; Fial-kowska & Pajdak-Stos, 2002). No obstante, laeficacia de los protozoos como agentes de controlbiológico de cianobacterias depende de variosfactores: de su propia tasa de crecimiento, de latasa de pastoreo que posean, de la depredaciónespecífica que ejerzan, de la tasa de crecimientode las cianobacterias y de las relaciones con suspropios depredadores (Sigee et al., 1999).

Macrófitas

En lagos someros y humedales se ha promovidoel crecimiento de plantas acuáticas que consiguenfrenar el desarrollo del fitoplancton porque absor-ben nutrientes del agua y del sedimento, compi-tiendo con el fitoplancton y limitando la dispo-nibilidad de luz para él. Además las macrófitasreducen la resuspensión de sedimentos y nutrientescausada por el viento, lo que limita la turbidez,y sirven como refugio al zooplancton durantesus migraciones diurnas horizontales, permitien-do que la depredación sobre el fitoplancton semantenga (McComas, 2002; Cooke et al., 2005).

Algunas especies liberan sustancias alelopá-ticas para disminuir el crecimiento del epifitonque podrían limitar colateralmente el crecimien-to de las cianobacterias o producir cambios enla biomasa o en la composición del fitoplanc-ton (Wium-Andersen et al., 1982; Körner & Nic-klisch, 2002; Glomski et al., 2002). Se han pu-blicado trabajos sobre los efectos inhibidores de Miriophyllum (Saito et al. 1989; Nakai et al.

1996), Chara (Berger & Schagerl, 2003), Ce-ratophyllum (Jasser, 1994), Stratiotes (Mulderijet al, 2005), Typha (Aliota et al., 1990) y Elo-dea (Erhard & Gross, 2006). La introducción de

Myriophyllum spicatum causa la inhibición delcrecimiento de Microcystis aeruginosa por ale-lopatía mediante la acción sinérgica de los com-puestos polifenólicos que libera (ácidos elágico,gálico y pirogálico, además de (+) catecol y áci-do conostático) (Gross et al., 1996; Nakai et al.,2000, 2005; Kolmakov, 2006). A pesar de ello,se necesita una investigación adicional en la na-turaleza para evaluar la eficacia de la inhibicióndel crecimiento de cianobacterias y obtener másinformación sobre la relevancia ecológica de laintroducción de macrófitas.

Ictiofauna

Basándose en el conocimiento de las interaccio-nes tróficas en cascada de los ecosistemas lén-ticos, se han desarrollado técnicas de “biomani-pulación” consistentes en manipular los nivelestróficos con el fin de lograr una disminución enla biomasa del fitoplancton. Existe una ampliabibliografía al respecto (Threlkeld, 1988; Benn-dorf, 1990; De Melo et al., 1992; Hosper & Mei-

jer, 1993; Drenner et al., 1996; Benndorf et al.,2002; Mehner et al., 2002; entre otros) y ha pa-sado a convertirse en una tecnología frecuentede conservación y recuperación de ecosistemasacuáticos (Gulati et al., 1990; Moss et al., 1996;Perrow et al., 1997; Drenner & Hambright 1999).

Paralelamente, los intentos de reducir el desa-rrollo de floraciones de cianobacterias por pasto-reo directo por peces herbívoros constataron quela actividad metabólica del fitoplancton despuésdel paso por el intestino no se ve afectada o in-cluso aumenta (Kolmakov & Gladyshev, 2003;Gavel et al., 2004; Friedland et al., 2005). Sinembargo, más del 95 % de las colonias de Mi-crocystis no son viables después del paso por eltubo digestivo de la tilapia del Nilo (Oreochromisniloticus), que tiene en su estómago un pH ex-tremadamente bajo (Getachew, 1989; Jančula et al., 2008). Con la introducción de peces fitófagospueden producirse fenómenos de ictioeutrofiza-ción en el sentido de Opuszynski (1978) y efec-


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T a b l a 1 .

( c o n t . )

R e s u m e n d e l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e l o s m é t o d o s p a r a e l c o

n t r o l d e l a s fl o r a c i o n e s e n a g u a s c o n t i n e n t a l e s . S u m m a r y o f t h e m a i n f e a t u r e s o f

t h e m e t h o d s f o r

c y a n o b a c t e r i a l b l o o m c o n t r o l i n i n l a n d w a t e r s .

M é t o d o

F i n a l i d a d

C o n d i c i o n e s d e a p l i c a c i ó n

V e n t a j a s

I n c o n v e n i e n t e s

E f e c t i v i d

a d

C o n t r o l m e c á n i c o

S o m b r e a d o

R e s t r i c c i ó n d e l a

d i s p o n i b i l i d a d d e l u z

a f e c t a n d o a l a a c t i v i d a d

m e t a b ó l i c a y

, p o r t a n t o , a l a

t a s a d e c r e c i

m i e n t o d e

c i a n o b a c t e r i a s

L á m i n a d e a g u a d e p e q u e ñ a

s

d i m e n s i o n e s

F á c i l a p l i c a c i ó n y b a j o c o s t e

A l t e r a e l f u n c i o n a m i e n t o d e l

e c o s i s t e m a

D e p e n d e

d e l a r e d u c c i ó n d e

l a i n t e n s i d a d d e l a l u z

a l c a n z a d

a .

F l o t a c i ó n c o n a i r e

P r o d u c i r l a a

g l o m e r a c i ó n d e

l a s c é l u l a s e n s u p e r fi c i e , d e

m a n e r a q u e s e p u e d a n

e x t r a e r m e d i a n t e s k i m m i n g

U l t r a s o n i c a c i ó n

R o m p e r l a s v e s í c u l a s d e g a s

y f a c i l i t a r l a

s e d i m e n t a c i ó n

d e l a s c i a n o b a c t e r i a s .

A l t e r a l a a c t i v i d a d

f o t o s i n t é t i c a

M a s a s d e a g u a a r t i fi c i a l e s .

N o s e p r o d u c e l i s i s c e l u l a r

p o r l o q u e n o s e a u m e n t a l a

l i b e r a c i ó n d e m i c r o c i s t i n a s ,

C o

s t o s o .

L a s v e s í c u l a s r e g e n e r a n p o c o t i e m p o

d e s p u é s d e l c e s e d e l o s u l t r a s o n i d o s .

F a l t a d e i n f o r m a c i ó n s o b r e s u s

e f e

c t o s e n o t r o s o r g a n i s m o s y e n l o s

e c o s i s t e m a s a c u á t i c o s .

L i m i t a d a

R a d i a c i ó n U - V

D e t e n e r e l c r e c i m i e n t o d e

l a s c i a n o b a c

t e r i a s

M a s a s d e a g u a a r t i fi c i a l e s d e p e q u e ñ o

t a m a ñ o .

D e s p u é s d e l a m u e r t e

c e l u l a r s e p r o d u c e

l i b e r a c i ó n d e m i c r o c i s t i n a s

E l e v a d o c o s t e f r e n t e a e s c a s o s

r e s

u l t a d o s . E fi c a z d u r a n t e u n c o r t o

p e r i o d o d e t i e m p o .

P o c o e s p e c í fi c o y

a f e

c t a a l a p r á c t i c a t o t a l i d a d d e

o r g

a n i s m o s p r e s e n t e s .

M u y l i m

i t a d a

C o n t r o l q u í m i c o

P e s t i c i d a s y

a l g u i c i d a s

M a t a r o e v i t a r e l

c r e c i m i e n t o

d e l a s c é l u l a s .

E x i g e e s t r i c t a s e g u r i d a d a m b i e n t a l .

E f e c t o s r á p i d o s

T ó

x i c o s p a r a o t r o s o r g a n i s m o s .

P e r s i s t e n c i a e n e l m e d i o .

E f e c t o s d e

b i o

a c u m u l a c i ó n o b i o m a g n i fi c a c i ó n

e n

o t r o s o r g a n i s m o s . L a s

c i a

n o b a c t e r i a s p u e d e n d e s a r r o l l a r

r e s

i s t e n c i a a l c o b r e .

A l t a

P e r ó x i d o s y

f o r m a s r e a c t i v a s

d e o x í g e n o

E v i t a r e l c r e c i m i e n t o d e

c i a n o b a c t e r i a s d e f o r m a

s e l e c t i v a .

L a s d o s i s v a r í a n d e p e n d i e n d

o , e n t r e

o t r a s c o n d i c i o n e s ,

d e l a e s p e c i e ,

l a

c a p a c i d a d d e f o r m a r c o l o n i a s y l a

i n t e n s i d a d d e l a l u z .

E l c o s t e e s b a j o .

S e l e c t i v o .

N o c o n d u c e a l a

a c u m u l a c i ó n d e r e s i d u o s

t ó x i c o s .

E f e c t o s d e c o r t a d u r a c i ó n .

S e

d e s c o n o c e e l m o d o e n q u e a f e c t a a

o t r

o s o r g a n i s m o s .

L i m i t a d a

S e c u e s t r a d o r e s d e

n u t r i e n t e s

P r o d u c i r l a a

g l o m e r a c i ó n d e

l a s c é l u l a s y

s u

s e d i m e n t a c i ó n c o n

fl o c u l a n t e s .

C i e r t a t o x i c i d a d .

E l e v a d o r i e s g o d e

a c u m u l a c i ó n d e n u t r i e n t e s e n e l

s e d i m e n t o q u e p u e d e n s e r l i b e r a d o s

e n

u n p e r í o d o p o s t e r i o r

L i m i t a d a

( C o n t . )


10/22

256 Fernando Cobo

T a b l a 1 .

( c o n t . )

R e s u m e n d e l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e l o s m é t o d o s p a r a e l c o

n t r o l d e l a s fl o r a c i o n e s e n a g u a s c o n t i n e n t a l e s . S u m m a r y o f t h e m a i n f e a t u r e s o f

t h e m e t h o d s f o r

c y a n o b a c t e r i a l b l o o m c o n t r o l i n i n l a n d w a t e r s .

M é t o d o

F i n a l i d a d

C o n d i c i o n e s d e a p l i c a c i ó n

V e n t a j a s

I n c o n v e n i e n t e s

E f e c t i v i d

a d

C o n t r o l b i o l ó g i c o

A g e n t e s v i r a l e s

( c y a n o p h a g o s )

F a c i l i t a r l a r e d u c c i ó n d e l a

b i o m a s a d e c i a n o b a c t e r i a s

p o r i n f e c c i ó n c o n

c i a n o f a g o s .

I n t e r a c c i o n e s d e i m p r e v i s i b l e s .

D e

s a r r o l l o d e r e s i s t e n c i a .

L i m i t a d a

.

C o m p l i c a d a a p l i c a c i ó n

e f e c t i v a c o m o a g e n t e s d e

c o n t r o l e

n l a g o s y e m b a l s e s .

A g e n t e s

b a c t e r i a n o s

L i s a r l a s c i a n o b a c t e r i a s

A c

t ú a n d e f o r m a d i f e r e n t e e n f u n c i ó n

d e

l o s n i v e l e s d e p o b l a c i ó n ,

d e l o s

n u t r i e n t e s y d e l e s t a d o d e l a g u a .

L i b e r a c i ó n d e m i c r o c i s t i n a s d e s p u é s

d e

l a l i s i s c e l u l a r

L i m i t a d a

.

C o m p l i c a d a a p l i c a c i ó n

e f e c t i v a c o m o a g e n t e s d e

c o n t r o l e

n l a g o s y e m b a l s e s .

H o n g o s , p r o t o z o o s

y o t r o s

L o s h o n g o s p u e d e n a c t u a r

d e f o r m a d i r

e c t a

p r o d u c i e n d o

f a c t o r e s

a n t i b i ó t i c o s y a g e n t e s

l í t i c o s .

P a s t o r e o d i r e c t o p o r

p r o t o z o o s o

p e c e s

h e r b í v o r o s .

D i fi c u l t a d e s e n e l c u l t i v o d e h o n g o s a

g r a n e s c a l a .

L o s f a c t o r e s

e x t r a c e l u l a r e s s ó l o a f e c t a n a l a s

c i a

n o b a c t e r i a s q u e s e e n c u e n t r a n m u y

p r ó x i m a s a e l l o s . E s t a s s u s t a n c i a s

e x t r a c e l u l a r e s p u e d e n s e r t ó x i c a s p o r

i n g

e s t i ó n ( t r i c o t e c e n o ) . P a s t o r e o

p r e f e r e n c i a l .

I c t i o e u t r o fi z a c i ó n

L i m i t a d a

M a c r ó fi t a s

F r e n a r e l d e s a r r o l l o d e l

fi t o p l a n c t o n

p o r

c o m p e t e n c i a

p o r l o s

n u t r i e n t e s y

l i m i t a r l a

d i s p o n i b i l i d a d d e l u z .

R e d u c i r l a r e s u s p e n s i ó n d e

s e d i m e n t o s y n u t r i e n t e s

c a u s a d a p o r

e l v i e n t o .

D a r

r e f u g i o a l z o

o p l a n c t o n ,

d e p r e d a d o r d e fi t o p l a n c t o n .

L i b e r a r s u s t a n c i a s

a l e l o p á t i c a s .

E s c a s a i n f o r m a c i ó n s o b r e l a

r e l e v a n c i a e c o l ó g i c a d e l a

i n t r o d u c c i ó n d e m a c r ó fi t a s .

L i m i t a d a

. S e n e c e s i t a u n a

i n v e s t i g a

c i ó n a d i c i o n a l e n l a

n a t u r a l e z a p a r a e v a l u a r l a

e fi c a c i a d e l a i n h i b i c i ó n d e l

c r e c i m i e n t o d e

c i a n o b a c

t e r i a s

M a t e r i a l v e g e t a l y

e x t r a c t o s

V a r i o s : a n t i b

i ó t i c o s ,

c o m p u e s t o s

f e n ó l i c o s ,

p r o d u c c i ó n d e p e r ó x i d o d e

h i d r ó g e n o y

f u e n t e

s u p l e m e n t a r i a d e c a r b o n o .

C o n t r o l d e l a d o s i fi c a c i ó n .

S i n r i e s g o a m b i e n t a l .

C o n t r o l d e l c r e c i m i e n t o a

l a r g o p l a z o .

B a

j o c o s t e .

V a r i a b l e .


11/22


tos de pastoreo preferencial de algunas especiesde cianobacterias que son desplazadas por otras,cambiando las dominancias.

Extractos de plantas

Los extractos acuosos y los aceites esencialesextraídos de varias plantas terrestres parecen te-ner efectos negativos sobre el desarrollo del fito-plancton. Por ello, un número significativo de in-vestigadores ha estudiado la composición de unaamplia gama de compuestos o extractos aisladosde diferentes plantas – Lavandula sp. (lavanda), Rosmarinus officinalis (romero), Laurus nobilis(laurel), Mentha suaveolens (mastranzo), Fraxi-nus angustifolia (fresno), Populus sp. (chopo),Sambucus nigra (saúco), Innula helenium (énula), Limonium myrianthum (lavanda de mar)–, con laesperanza de que presenten propiedades cianotó-xicas (Schrader et al., 1998b; Ridge et al., 1999;Schrader & Harries 2001; Schrader et al., 2002;Schrader, 2003; Cantrell et al., 2007; Barros et al.,2010). Estos compuestos pertenecen a grupos dealcaloides, fenoles y polifenoles, quinonas, terpe-nos, ácidos orgánicos, etc. (Bourgaud et al., 2001).

Descomposición aerobia de materia vegetal

Desde que en la década de 1970 unos agriculto-res señalaron por primera vez que su adición ac-cidental en un lago había reducido el crecimientode algas filamentosas (Welch et al., 1990), se hanido acumulando pruebas de que la paja de ceba-da ( Hordeum vulgare) puede ser empleada en elcontrol de blooms (Everall & Lees, 1997; Martin& Ridge, 1999; Butler et al., 2001; Hartz, 2004).Este tratamiento fue utilizado habitualmente enlas Islas Británicas, en ecosistemas continentalesde diversa índole como lagos de diferentes tama-ños, depósitos de aguas potables, canales y aguascorrientes. Esta supresión de las floraciones noentraña ningún daño evidente a los organismosacuáticos, ni tampoco se constataron alteracio-nes en el sabor o en el olor en los suministrosde agua potable tratados, sino que efectivamen-te esos problemas pueden ser reducidos al limi-tarse las floraciones. Aunque muchas cianobac-terias y algunas algas como ciertas especies de

clorofíceas han sido suprimidas por la paja de ce-bada, otros grandes grupos de algas (p. e. las dia-tomeas) no presentan ninguna reducción en sudesarrollo poblacional ante el efecto de la paja

de cebada. El éxito constatado en Gran Bretañaen el control de los blooms de cianobacterias me-diante el empleo de paja de cebada se contraponecon los resultados contradictorios encontrados enEstados Unidos. Se ha especulado con que el éxi-to del método depende de un número de factoresque tienen que ser controlados, entre ellos la dosi-ficación, la aireación y el momento de aplicacióndel tratamiento, pero, hasta ahora, existen pocostrabajos de campo que cumplan con todas las re-comendaciones de una correcta planificación ex-perimental (O’ Huallacháin & Fenton, 2010).

La paja de arroz (Oryza sativa) fue propuestacomo alternativa, pues presenta ciertos compues-tos que inhiben la germinación o el crecimien-to de las plantas vecinas, aunque para algunasespecies pueda ocurrir lo contrario y estimularsu crecimiento (Ebana et al., 2001). Entre loscompuestos liberados se encuentran los ácidosp-hidrozibenzoico, p-cumárico, ferúlico, viníli-co, salicílico, siríngico y bezoico (Rice, 1984). Elácido salicílico inhibe el crecimiento de las cia-nobacterias a cualquier concentración, mientrasque algunos de los otros seis compuestos ácidosestimulan débilmente el crecimiento de las cia-nobacterias en función de la concentración (Parket al., 2006). Los compuestos fenólicos comunes,como el ácido ferúlico y el p-hidroxibenzoico, ylos compuestos aromáticos de bajo peso molecu-lar presentes realizan un papel crucial en la in-hibición de las algas (Ridge & Pillinger, 1996).Park et al. (2006) certifican la actividad cianos-tática de la paja de arroz sobre Microcystis aeru-ginosa concluyendo que la inhibición se producepor el efecto sinérgico de los diversos compues-tos liberados.

Así, existe una gran disparidad de hipótesispara explicar los mecanismos de inhibición delas floraciones que intervienen en la descompo-sición vegetal. En este contexto, algunos autoresconsideran que si los responsables de la actividadanticianobacteriana son los compuestos fenólicosoxidados, también se puede pensar que el efectose produzca por la descomposición de la ligni-


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258 Fernando Cobo

na de una gran variedad de vegetales (Everall &Lees, 1997). Por ello se han propuesto diversosmateriales con un alto contenido en lignina, a losque se les atribuye una cierta acción cianostática

en los ecosistemas acuáticos. En estos estudiosse ha tenido en cuenta que los contenidos en lig-nina, celulosa y hemicelulosa varían en funciónde varios factores como la especie, su hábitat ylas partes del vegetal. Las hojas de roble (Quer-cus robur ) se han utilizado de forma habitual enEuropa contra Microcystis aeruginosa, observán-dose un efecto a corto plazo debido a los taninosliberados durante el inicio del proceso de des-composición y un efecto a largo plazo deriva-do de la descomposición oxidativa de la lignina(Ridge et al., 1995, 1999; Kolmakov, 2006).

Ridge et al. (1999) propusieron diversas espe-cies caducifolias y ensayaron con ellas el posibleefecto alguiestático, pero enfocaron el estudiohacia organismos fotosintéticos que no son cia-nobacterias. De este modo, se utilizó la hojarascade Aesculus hippocastanum (castaño de indias), Acer campestre (arce silvestre o arce menor), Acer pseudoplatanus (arce blanco o sicomoro,incluyendo individuos que presentaban unaenfermedad fúngica en sus hojas e individuossanos), Quercus robur (roble), Populus tremula(chopo o álamo temblón), Fagus sylvatica (hayacomún), Malus sylvestris (manzano silvestre),Salix caprea (sauce cabruno), Pinus sylvestris(pino silvestre), Sorbus aucuparia (serbal de loscazadores) y Populus alba (álamo blanco). Suefecto inmediato se atribuye a los taninos y alargo plazo a los compuestos fenólicos oxidadosderivados de la descomposición de la hojarasca.

Por otro lado, Chen et al. (2004) realizaronun estudio con la piel, sin tratamiento previo, delos frutos de Citrus reticulata (mandarino) y Mu-sa cavendishii (bananero enano). Estos autoresconcluyeron que la piel de la mandarina poseeuna mayor acción inhibitoria del crecimiento de Microcystis aeruginosa que la de la banana, porsu contenido comparativamente mayor en fenolestotales y taninos.

Otra hipótesis muy extendida sobre el meca-nismo regulador de las floraciones considera quela disminución del bloom se produce porque lamateria vegetal es una fuente de carbono añadi-

da al sistema que estimula el desarrollo de mi-crorganismos no cianobacterianos que se encar-gan de secuestrar el fósforo. Combinando ésta yla otra hipótesis de la liberación de taninos y fe-

noles, se han probado otros materiales con un al-to contenido en celulosa y hemicelulosa (fuentesde carbono) y en lignina (fuente de compuestosfenólicos y taninos). En esta línea, se han estu-diado especies como Calluna vulgaris (brezo) ylas hojas de Abies alba (abeto común) (Rowland& Roberts, 1994).

Hipótesis sobre los mecanismos de inhibiciónde los principales agentes involucrados en ladescomposición de materia vegetal sobre el

crecimiento de las cianobacteriasAún no está claro cómo la materia vegetal en des-composición suprime el crecimiento de las ciano-bacterias. Los tratamientos con estos materialespresentan una actividad más cianostática que cia-nocida. El mecanismo o los mecanismos por loscuales se inhibe el crecimiento de las cianobac-terias son en gran parte desconocidos, y existen,como se ha ido apuntando anteriormente, variashipótesis que tratan de explicarlos.

Antibióticos

Las primeras conjeturas responsabilizaban de laacción cianostática a los hongos que descompo-nen los materiales, aludiendo a la producción deantibióticos (Newman & Barrett, 1993; Barrett,1994; Lembi, 2002). Por un lado, Welch et al.(1990) y Gibson et al. (1990) responsabilizabana los hongos como agentes directos de la reduc-ción del crecimiento de las cianobacterias, pues sise esterilizaba el material se podía interrumpir sucapacidad alguistática. Sin embargo, Pillinger et al. (1994) determinaron que la presencia de hon-gos es importante pero no es la causa de la in-hibición. Todavía no está claro si el compuestoquímico inhibitorio se exuda de los materialesutilizados o si se trata de un metabolito de loshongos (Lembi, 2002; Hartz, 2004). Por tanto,aunque existen dudas sobre si estos hongos pro-ducen una acción directa, no se descarta que par-ticipen en el proceso inhibitorio global.


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Compuestos fenólicos

La hipótesis más extendida en la literatura res-ponsabiliza a los compuestos fenólicos (p. e. el

ácido ferúlico y el ácido p-cumárico) procedentesde la degradación en condiciones aerobias de losvegetales utilizados (Pillinger et al., 1994; New-man & Barrett, 1993; Barrett, 1994; Everall &Lees, 1996, 1997; Butler et al., 2005; Geiger et al., 2005; Holmes, 2010; O’Huallacháin & Fen-ton, 2010) y a los compuestos aromáticos de bajopeso molecular (Newman & Barrett, 1993; Ballet al., 2001; Park et al., 2006) procedentes dela descomposición incompleta de la lignina. Eneste sentido, el análisis químico de los extractos

obtenidos mediante filtración y fraccionamientode paja de cebada descompuesta mostró que elefecto inhibidor deriva probablemente de produc-tos químicos liberados de un fenol de un tamañoaproximado entre 100-3000 Da (Barrett, 1994).Lima et al. (2007) señalan a la lignina como fuen-te de este material fenólico.

La lignina es difícil de romper, su descompo-sición es lenta (Ball et al., 2001) y para que sedegrade es necesaria la presencia de determina-das especies como los hongos de pudrición blan-ca (Granit et al., 2007). A medida que se degra-da, se produce la liberación de productos fenó-licos. Estos productos en condiciones de pH al-calino y de una buena aireación sufren un proce-so de oxidación que derivará en la producción dequininas y otros compuestos ecológicamente ac-tivos (óxidos fenólicos) y de mayor toxicidad pa-ra algunos organismos del fitoplancton a los queno afectan los compuestos fenólicos sin oxidar(Barrett, 1994; Pillinger et al., 1994). Se supo-ne que estas sustancias se difunden lentamenteen el agua circulante. Esta mezcla compleja desustancias procedentes de la descomposición ha-ce suponer que la inhibición no es simplemen-te química y que pueden producirse sinergias einteracciones de todos los componentes inhibito-rios del sistema (Newman & Barrett, 1993). Al-gunos autores se refieren a este tipo de accionescomo alelopatías pero no es una descripción co-rrecta de la situación, puesto que la alelopatía sedefine como cualquier efecto directo o indirec-to, dañino o beneficioso, que una planta (inclu-

yendo microrganismos) ejerce sobre otra planta através de la producción de compuestos químicosque se liberan en el medio (Rice, 1984) y en el ca-so que nos ocupa los compuestos se forman cuan-

do el material comienza a degradarse en ciertascondiciones.El problema es que sólo unos pocos de los

compuestos liberados han sido identificados, y laposibilidad de la existencia de sinergias y el he-cho de que los productos químicos puedan estarpresentes en concentraciones mayores que las de-tectadas, a causa de la volatilidad, pueden condu-cir a la identificación de un compuesto como res-ponsable no siéndolo. Entre estos compuestos li-berados hay algunos de conocida toxicidad agudao crónica para el conjunto del fitoplancton comolos ácidos hexadecanoico, butanoico, hexanoico,benzoico y 2-metilbutanoico y otros compues-tos como el fenol,β-cresol, benzeno-acelonitrilo,1.1-bifenil-2-ol y octadecanol, entre otros (Eve-rall & Lees, 1996; CEH, 2004). Los productosliberados se absorben rápidamente por las algasy cianobacterias y probablemente sean desactiva-dos por los sedimentos; por tanto, si existe mu-cha turbidez en el agua será necesario aumentarlas dosis para incrementar la liberación de estoscompuestos (Butler et al., 2001).

Producción de peróxido de hidrógeno

Los ácidos húmicos y fúlvicos resultantes de la ac-tividad bacteriana y fúngica proporcionan un incre-mento de carbono orgánico en el agua (C.E.H,2004). Si se suma este incremento de carbonoorgánico con condiciones de una intensidad deluz óptima y un medio bien oxigenado se crea elentorno adecuado para la producción de peróxi-do de hidrógeno (H2O2) (Cooper & Zika, 1983;Boylan, 2001; Butler et al., 2005; Drábková et al., 2007). El elevado peso molecular del “car-bono orgánico disuelto” determina que absorbala energía de la luz solar y pueda transmitir estaenergía a las moléculas de oxígeno que se en-cuentran disueltas en el medio; en este momen-to las moléculas de oxígeno se vuelven inesta-bles y se descomponen en dos radicales libresde oxígeno, moléculas extremadamente reactivasque poseen una vida corta (1 µs). Estos radicales


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libres forman rápidamente radicales superóxidoque, a su vez, forman el peróxido de hidrógeno,molécula más estable que puede persistir hastaunos días en el medio acuático. Así, la presen-

cia de una fuente continua de las moléculas decarbono orgánico crea unas condiciones en lascuales el H2O2 y otros agentes oxidantes estánproduciéndose continuamente. Se ha observadoque una concentración de 2 ppm de H2O2 es efi-caz para inhibir el crecimiento del fitoplancton(C.E.H., 2004).

Haggard et al. (2013), combinando ensayosde laboratorio y un experimento en limnocorra-les para evaluar la eficacia de diversas sustanciashúmicas, determinaron que la aplicación de la pa-

ja de cebada o de macrófitas secas era eficaz enla supresión del crecimiento de Anabaena flos-aquae y que la mortalidad depende de la canti-dad de sustancias liberadas como materia orgáni-ca disuelta y de la luz ultravioleta incidente, porla producción de especies reactivas del oxígeno.Según esto, el cinturón de helófitos que bordeanlos humedales puede desempeñar un papel im-portante en la regulación de las floraciones decianobacterias.

Fuente suplementaria de carbono

La otra alternativa aceptada consiste en conside-rar al material de tratamiento como una fuentede carbono añadida al sistema y no como un in-hibidor químico (Geiger et al., 2005; McComas,2005a, 2005b; McComas & Anhorn, 2005; Mc-Comas & Stuckert, 2007, 2008, 2009a, 2009b,2009c, 2010 y 2011). Tal hipótesis se constatóal no detectarse compuestos fenólicos a una con-centración suficientemente alta como para causarinhibición (McComas, 2005b; McComas & Stuc-kert, 2007, 2008; Cobo et al., 2011).

En los lagos eutróficos, las cianobacterias re-presentan una cantidad significativa de carbonoorgánico no disponible para otros niveles de lasredes tróficas debido posiblemente a que no sue-len ser utilizadas por los consumidores del planc-ton (McComas, 2005a). Si el fósforo particuladoque forma parte de la biomasa de cianobacteriaspudiese destinarse a la producción heterotrófica,el fitoplancton se reduciría y el carbono orgánico

de los heterótrofos que se obtendría estaría dispo-nible para circular por las redes tróficas. Las bac-terias que pueden utilizar el fósforo para la pro-ducción heterotrófica se encuentran limitadas por

carbono (Cotner & Wetzel, 1992). Estos materia-les orgánicos que se utilizan en los tratamientosproporcionan la fuente de carbono para aumentarel crecimiento microbiano y estas bacterias com-petirán por el fósforo para utilizarlo en el buclemicrobiano (Currie & Kalff, 1984). Por tanto, encondiciones de alta relación C:P, el nanoplanctonacumula fósforo logrando aventajar a las ciano-bacterias en su consumo (McComas & Stuckert,2011) y reduciéndolo en la columna de agua (Mc-Comas, 2005b). De manera que se produce undescenso del fósforo que antes estaba disponiblepara las cianobacterias, convirtiéndolo, por tanto,en un factor limitante. Esta hipótesis que relacio-na el descenso del fósforo con el declive de la co-munidad del fitoplancton fue propuesta original-mente por Wingfield et al. (1985) y comprobadaexperimentalmente por McComas (2005b).

En Galicia se llevó a cabo un estudio enlimnocorrales (figuras S2 y S3, disponibles comomaterial suplementario en www.limnetica.net/ internet), que tenía por objetivo evaluar los efec-tos de las distintas dosis de paja de cebada sobrelas cianobacterias y las interacciones que teníanlugar en el seno de las comunidades del plancton(Cobo et al., 2011). Se utilizaron tres materialesdistintos: paja de cebada ( Hordeum vulgare), ycorteza y viruta de eucalipto ( Eucaliptus globu-lus). Además también se utilizó paja de cebadaautoclavada para comprobar si, como afirmabanNewman & Barrett (1993), el efecto inhibidor dela paja de cebada desaparece si ésta se autoclavapreviamente. Se observó una disminución en laconcentración de clorofilas y de microcistina-LRen los limnocorrales con tratamiento en relacióncon el control, lo que significa una reducción deorganismos fotosintéticos y, entre ellos, especial-mente de las cianobacterias productoras detoxinas. De igual modo, en los limnocorrales tra-tamiento se incrementó la dominancia de las cro-mofitas, especialmente diatomeas, mientras quedisminuyeron las cianobacterias; lo cual podríaindicar un cambio en las relaciones tróficas enla columna de agua. Coincidiendo con lo obser-


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vado por McComas (2005b) y por McComas &Stuckert (2007 y 2008) tampoco se detectaroncompuestos fenólicos.

CONCLUSIONES

De todo lo expuesto se deduce la necesidad deseguir trabajando en la identificación de los prin-cipios activos implicados en la inhibición y enel descubrimiento de cuáles son los aspectos delmetabolismo de las cianobacterias que se ven im-plicados. En definitiva, este tipo de propuestasexperimentales se pueden considerar alternativasambientalmente aceptables debido a que propor-cionan una mejora de la calidad de las aguas almenor coste posible y sin causar daños aparentesal ecosistema acuático (Tabla 1); ejercen un con-trol del crecimiento de las cianobacterias a largoplazo y proporcionan las condiciones necesariaspara el establecimiento de nuevos organismos be-neficiando al estado del ecosistema (Butler et al.,2005).

AGRADECIMIENTOS

El autor quiere expresar su agradecimiento porla ayuda prestada durante la realización de estetrabajo a la Dra. Maria Angeles Puig (CEAB-CSIC, Blanes), a Dña. Lorena Lago Meijide ya Dña. Sandra Barca Bravo, investigadoras de laEstación de Hidrobiología de la Universidad deSantiago.

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