Las floraciones algales como un problema global: eutrofización y cambio climático Prof. Roberto Urrutia P.

Transcripción

1 Las floraciones algales como un problema global: eutrofización y cambio climático Prof. Roberto Urrutia P. Dr. Roberto Urrutia P. Centro EULA-Chile Facultad de Ciencias Ambientales Enero 2017

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3 Planetary Safe Operating Spaces La humanidad ha excedido los limites de seguridad para biodiversidad, ciclo del nitrógeno y clima..idea basada en la tipologia de cambios abruptos. Rockström et al 2009 Nature

4 Steffen & Rockstrom (Science, 2015)

5 Eutrofización Proceso de enriquecimiento de nutrientes de cualquier cuerpo de agua (por factores naturales o de origen antrópico) que se manifiesta en un aumento de la abundancia y/o biomasa de los productores primarios.

6 Eutroficación presenta distintas causas Naturales Antrópicas

7 Fuentes de Nutrientes nitrógeno/nitratos fósforo/fosfatos Fertilizantes Detergentes Precipitación Desechos animales Agua servidas Rocas fosfatadas Ambas fuentes de nutrientes

8 Maquinaria mecánica y tiro animal, de labranza convencional

9 Cárcavas en suelo erosionado en 100%, IX Región (imagen muestra estructuras de control de cárcavas)

10 Mala aplicación del riego por surco

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12 Eutrofización de los ecosistemas acuáticos + P +NT Efectos ambientales, económicos, sanitarios y estéticos Schindler (2015)

13 La adición de fósforo y nitrógeno condiciona una cadena de eventos que producen el incremento del crecimiento de los productores primarios. EUTROFIZACION Las algas perifíticas y las macrófitas sumergidas generalmente presentan un incremento de su biomasa durante el inicio del proceso. Si el incremento de nutrientes continua el predominio de los productores primarios se desplaza hacia el fitoplancton, en especial hacia las cianobacterias. La reducción de la transparencia y el aumento de la producción de biomasa conllevan a una gran acumulación de material orgánico en las capas más profundas.

14 Eutrofización Nutrientes (Nitrógeno y Fosforo) Alimento Algas (microalgas) Macrofitas (plantas acuáticas)

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16 Tipos Determinante de los efectos

17 Terminologia trófica (metabolismo de nutrición) Oligotrofía bajos nutrientes y productividad ; usualmente alta transparencia Mesotrofía nutrientes moderados, productividad y transparente Eutrofía alta concentracion de nutrientes y productividad ; baja transparencia

18 Eutroficación de Lagos

19 PROCESO DE EUTROFICACION Tiempo 1: Oligotrófico Tiempo 2: Mesotrófico Tiempo 3: Eutrófico Tiempo 4: Hipertrófico

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21 Los lagos pueden presentar distintos niveles tróficos: Sistema oligotrófico Sistema mesotrófico Sistema eutrófico Los parámetros que clasifican a los lagos como oligotróficos y eutróficos, en Chile son:

22 Categorías Tróficas Valores límites para la clasificación trófica de lagos (OECD) Categoría trófica P-total (µg l -1 ) Clorofila media (µg l -1 ) Clorofila máxima (µg l -1 ) Prof. Secchi media (m) Ultraoligotrófico <4.0 <1.0 <2.5 >12 Oligotrófico <10.0 <2.5 <8.0 >6 Mesotrófico Eutrófico Hipertrófico >100 >25 >75 <1.5 18:24

23 COMO SE SABE QUIEN ES EL RESPONSABLE..? Carbono + Nitrógeno Carbono + Nitrógeno + Fósforo 18:24

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25 Eutrofización Actividades desarrolladas en una cuenca: Plantación forestal Agricultura Ganadería Minería Vivienda Turismo Industrias varias Deportes acuáticos Etc. Eutrofización Todas las actividades productivas y vivienda, desarrolladas en un cuenca aportan sus excedentes o desechos a los cuerpos de agua

26 EUTROFICACION Disminución de transparencia del agua Malos olores Blooms de microalgas Acumulación de sedimento Anoxia o Hipoxia Incremento de las poblaciones bacterianas 18:24

27 Ejemplos de eutrofización Golfo de México

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29 Antecedentes Embalse Rapel

30 Blooms de microalgas Eutrofización Vectores (moscas, roedores) Muerte de peces Descomposición de microalgas (malos olores) Incompatibilidad con actividades de contacto directo (p.e. natación) Disminución de calidad paisajística

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32 DIAGNOSTICO Y CARACTERIZACION DEL ESTADO TROFICO DEL LAGO VICHUQUEN Prof. Roberto Urrutia P. Dr. Roberto Urrutia P. Centro EULA-Chile Facultad de Ciencias Ambientales Junio de 2016

33 Lago Vichuquen

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37 Floraciones algales

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39 Qué es el cambio climático?

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41 Qué es el Cambio Climático Global? La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUCC) lo define como: Un cambio del clima el cual es atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición global de la atmósfera y se superpone a la variabilidad climática natural registrada sobre comparables períodos de tiempo. El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) lo define como: Todo cambio en el clima a través del tiempo, ya sea debido a la variabilidad natural o como resultado de la actividad humana.

42 CAMBIOS EN EL SISTEMA CLIMATICO Tendencia lineal de un calentamiento de 0,85 C Se ha calentado el mar 0,11 C Fuente: IPCC, AR5,

43 CÓMO SE MANIFIESTA EL CAMBIO CLIMÁTICO? Cambios promedio proyectados en la temperatura de la superficie terrestre y la precipitación. Mitigación agresiva (RCP 2.6) Se mantiene el ritmo de emisiones actual (RCP 8.5) Cambios en la temperatura superficial promedio ( a ) Temperatura Cambios en la precipitación promedio ( a ) Precipitación Fuente: IPCC, 2014

44 CAMBIOS EN EL SISTEMA CLIMATICO Criosfera Tasa media de elevación del mar es de 1, 7 mm/año Fuente: IPCC, AR5,

45 CAMBIOS EN EL SISTEMA CLIMATICO Fuente: IPCC, AR5,

46 CAMBIOS EN EL SISTEMA CLIMATICO 43% superior al estimado en AR4 para el 2005 Fuente: IPCC, AR5,

47 An-TT-HN(ºC) El calentamiento de los últimos 150 años ,8 Cambio de la Temperatura media en superficie respecto a Hemisferio Norte 0,6 0,4 0,2 0-0,2-0,4-0,6 TT-HN 10 per. media móvil (TT-HN) -0,8 Años Cambio climático 47

48 Variaciones en la temperatura de la superficie de la Tierra durante los pasados 1000 años Diferencia en ºC con respecto a la media del periodo Fuente: OMM IPCC.2001 Hemisferio Norte Cambio climático 48

49 El clima del pasado: Concentraciones de CO 2 y cambios de temperatura desde hace años 400 ppmv Fuente: UNEP IPCC (Petit-Jouzel)?? Cambio climático/lb 49

50 Evidencias del Calentamiento Global

51 Evidencias

52 Evidencias

53 Evidencias

54 Sin ir muy lejos, calentamiento durante el último siglo es evidente... Glaciar Ródano en Gletsh, Suiza > (1849) Glaciar Ródano en Gletsh, Suiza > (1998)

55 Evidencias Los investigadores del Proyecto MIDAS, impulsado por las universidades de Swansea y Aberystwyth de Gales (Reino Unido), han advertido que hay una grieta en mitad de Larsen C que ha crecido de manera notable durante el Ahora solo 20 kilómetros de superficie impiden que kilómetros cuadrados de dicha plataforma se conviertan en un iceberg.

56 ESCENARIOS TERRITORIALES DE CAMBIO CLIMATICO EN CHILE El cambio de temperatura media del escenario A2 respecto al clima actual sobre Chile continental varía entre 2 y 4 C, siendo más acentuado hacia las regiones andinas y en la vertiente oriental de los Andes, y disminuyendo de norte a sur. Sólo en la Región Austral bajo el escenario B2 hay sectores pequeños con calentamiento menor a 1 C. Estacionalmente el calentamiento es mayor en verano excediendo los 5 C en algunos sectores altos de la Cordillera de los Andes particularmente en verano. Fuente: DGF,

57 Vulnerabilidad de Chile según el IPCC 1. Países insulares pequeños; De acuerdo a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CC) Chile es un país vulnerable debido a que cumple con 7 de las 9 características de vulnerabilidad definidas en el artículo 4.8: 2. Países con zonas costeras bajas; 3. Países con zonas áridas y semiáridas, zonas con cobertura forestal y zonas expuestas al deterioro forestal; 4. Países con zonas propensas a los desastres naturales; 5. Países con zonas expuestas a la sequía y la desertificación; 6. Países con zonas de alta contaminación atmosférica urbana; 7. Países con zonas de ecosistemas frágiles, incluidos los ecosistemas montañosos; 8. Países cuyas economías dependen en gran medida de los ingresos generados por la producción, el procesamiento y la exportación de combustibles fósiles y productos asociados de energía intensiva, o de su consumo; 9. Países sin litoral y los países de tránsito.

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61 Calentamiento global y cambio climático Estudio de la variabilidad climática en chile para el siglo XXI (12/2006 Uchile) Cobertura nival:

62 Proyecciones de los Efectos del CC en Chile El CC ha provocado un pronunciado aumento de las T. Se proyecta un aumento de T de hasta 5 C, para fines de siglo. Desde 1960 al 2000, se ha observado una fuerte disminución de lluvias. Las reservas de nieve disminuirán fuertemente. IPCC, 2007 (Cuarta Comunicación) R. Garreaud 2007, Dpto. Geofísica, Univ. Chile. Proyecto Anillo PBCT ACT 19, CONICYT Estudio de la variabilidad climática en Chile para el Siglo 21, CONAMA Univ. Chile, 2006.

63 Efectos sobre las reservas de nieve La línea de nieve se eleva de 300 a 500 m, perdiéndose capacidad de almacenamiento de agua. Las zonas Central y Sur son las mas afectadas. 87% de los glaciares en Chile exhiben retrocesos. Fuente: Dr. Gino Casassa

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65 Cambio climático y eutrofización Cambios observados y proyectados en la temperatura media anual de la superficie Xia et al. (2016)

66 Cambios en la precipitación Cambio en la precipitación promedio de 1986 a 2005 y de 2081 a 2100 Xia et al. (2016)

67 Rapid and highly variable warming of lake surface waters around the globe Incremento de la Temperatura Media superficial de 0,34 C por década. Geophysical Research Letters Volume 42, Issue 24, pages 10,773-10,781, 16 DEC 2015 DOI: /2015GL

68 Rapid and highly variable warming of lake surface waters around the globe Geophysical Research Letters Volume 42, Issue 24, pages 10,773-10,781, 16 DEC 2015 DOI: /2015GL

69 Efectos del calentamiento atmosférico afectaría la estructura térmica de los ecosistemas lacustres (Livingstone, 2003; Schneider et al., 2009, Hetherington et al., 2015, Thiery et al., 2015) al intensificar la estratificación o "separación de las capas" de los cuerpos de agua. Esto dificultaría la posibilidad de que ocurra mezcla (intercambio en el eje vertical) entre las capas y por lo tanto, limitará la entrada de oxígeno a las capas profundas. (Austin y Colman 2008; Coats et al., 2010; O Reilly et al., 2016); 69

70 Los lagos que se calientan con mayor rapidez están ampliamente distribuidos geográficamente a interacciones entre diferentes factores climáticos: temperatura del aire, radiación solar y nubosidad (O Reilly et al., 2016 y Saros et al., 2016) Temperatura y radiación solar Lagos cubierto de hielo Tasa de cambio: 0,72 C/ década Nubosidad Lagos libres de hielo Tasa de cambio: 0,53 C/ década Temperatura epilimnica está directamente correlacionada con la temperatura del aire como indicadores del Cambio Climático influyen en el gradiente de densidad de la columna de agua produciendo modificaciones a largo plazo en el régimen térmico del lago: De polimíctico a dimíctico; dimíctico a monomíctico y de monomíctico a oligomíctico (O Reilly et al., 2016 y Saros et al., 2016) 70

71 La eficacia de los lagos, como centinelas del cambio climático, depende en gran medida de nuestro entendimiento de sus procesos internos Son sensibles al clima Responde rápidamente a los cambios ambientales Integran información acerca de los cambios en Las cuencas hidrográficas Calentamiento es equivalente a eutrofización? reciben exceso de nutrientes (principalmente por drenajes y fertilizantes), mayor productividad del fitoplancton, producen floraciones Bloom de algas toxicas Acelerando el proceso de eutrofización de estos sistemas 71

72 Cambio climático y eutrofización Kosten et al. (2011); Pael (2016)

73 Información producida 73 Merel et al. (2013)

74 Esquema de la interacción entre los factores del cambio climático y la eutrofización del agua Xia et al. (2016)

75 Floraciones de fitoplancton Pael & Huisman (2009)

76 La temperatura afecta las tasa de crecimiento e influye en la dominancia de los grupos de fitoplancton Paerl (2015) Kraweik 1982, Grzebyk & Berland 1996; Kudo et al., 2000, Litaker et al., 2002, Briand et al., 2004, Butterwick et al., 2005, Yamamoto & Nakahara 2005, Reynolds 2006

77 Floraciones algales nocivas (FAN, CyanoHABs) Pael et al. (2013)

78 Vacas bebiendo agua contaminada con cianobacterias, India. Muerte masiva de peces por asfixia o intoxicación por toxinas Muerte de 16 vacas, en las cercanías de Manitoba (Canadá) (Krebs, 1994)

79 Efectos en el viento El impacto del viento sobre la eutrofización del agua incluye efectos directos e indirectos Xia et al. (2016)

80 El calentamiento conduce a una estratificación vertical más fuerte... Las cianobacterias se favorecen!!! Paerl & Huisman (2009)

81 Tormentas, sequías más intensas, extensas y frecuentes

82 Gracias por su atención!