Rehabilitación n y Restauración n de ecosistemas degradados: lagos eutróficos Claudia Fosalba Carlos Iglesias Mariana Meerhoff Franco Teixeira de Mello Apoyan: http://imasd.fcien.edu.uy/difusion/
Estado de los ecosistemas depende de los procesos físico-químicos + actores biológicos lago de agua turbia y menor diversidad nutrientes lago de agua clara y alta diversidad deterioro lago de agua clara o negra y muy BAJA diversidad
Cómo volvemos al estado de aguas claras y alta diversidad? Reducción de nutrientes (especialmente de Fósforo) Sin embargo, es usual la resistencia al cambio debido a mecanismos biológicos y químicos oligotrofia (bajos nutr.) Medidas de restauración tratan de empujar al lago hacia el estado de aguas claras original eutrofia (altos nutr.)
Entradas de Nitrógeno y Fósforo por fuentes puntuales Plantas de tratamiento de efluentes (ca. 1970 1990) Planes regionales para reducción entradas Reducción 50% carga de N y 80% P usados en agricultura Uso de detergentes sin fosfato Establecimiento de humedales y lagos para reducir la carga de N Cambios en las prácticas agrícolas Creación de miles de hectáreas de zonas buffer a lo largo de ríos y lagos P y N: descarga anual (x 1000 toneladas) Nitrógeno Fósforo plantas tratamiento efluentes industria pérdidas sist. red pluvial cria de peces urbanización escasa plantas tratamiento efluentes industria pérdidas sist. red pluvial cria de peces urbanización escasa ej. Dinamarca, tomado de Soendergaard 2007
La mayoría de los lagos siguen turbios! Alta disponibilidad de nutrientes, carga externa no reducida lo suficiente, o alta carga interna Poco control top-down por parte del zooplancton (debido a gran predación de los peces) peces piscívoros top-down peces planctívoros zooplancton fitoplancton nutrientes bottom-up Daphnia
Porqué la recuperación suele ser tan lenta?? Resistencia química Carga interna: fósforo acumulado en el sedimento (puede mantener concentraciones altas por 10-15 años luego de la reducción!) Resistencia biológica 1. Comunidad de peces está dominada por especies que comen zooplancton, provocando un bajo control de la biomasa de fitoplancton. Escasez o ausencia de peces piscívoros. 2. Demora en la recuperación de las plantas sumergidas debido a falta de banco de semillas, herbivoría por aves, etc
Resistencia química y carga interna de P entrada baja/natural aumento de la entrada entrada reducida Bajo condiciones de equilibrio, el P es retenido en el sedimento Ante aumento de la entrada de P, mayores cantidades se acumulan en el sedimento. Al haber una reducción de la entrada de nutrientes y recuperación del lago, se establecen nuevas condiciones de equilibro y el sedimento libera P a la columna de agua - durante un período
Tipos básicos de restauración de lagos llanos eutróficos top-down peces piscívoros peces planctívoros 2. Medidas que aumenten la capacidad de consumo del zooplancton sobre el fitoplancton (es decir, aumento del control topdown ) zooplancton fitoplancton nutrientes bottom-up 1. Medidas que disminuyan la disponibilidad de nutrientes (especialmente Fósforo) para el fitoplancton (es decir, aumento del control botom-up )
1. Métodos físicos y químicos de restauración de lagos Físicos: Remoción de sedimento (reducción de la carga interna de nutrientes y estimulación del crecimiento de algunas plantas sumergidas) Químicos: Agregado de Aluminio a la columna de agua Oxigenación del fondo del lago ( hipolimnion ) Inyección de Nitrato al hipolimnion
Dragado de sedimentos Principio: el sedimento - rico en fósforo- se remueve para reducir la carga interna Problema: dónde depositar ese sedimento? costos!
Agregado de Aluminio desde la superficie del lago Principio: se agrega Aluminio (o sales de Hierro) para aumentar la adsorsión de P al sedimento y así disminuir su disponibilidad para el fitoplancton Cambios en el Fósforo con el agregado de Aluminio Concentración de Fósforo (mg / litro) Efectos a corto plazo marcados Efectos a largo plazo inciertos (debido al envejecimiento del Al, menor capacidad de retención). Posible toxicidad? agregado Al
Oxigenación del hipolimnion Principio: se agrega oxígeno para mantener la adsorsión de P al Hierro (unión sensible a condiciones redox) y así disminuir la disponibilidad de P
Disminución del Fósforo con la oxigenación del fondo 0 ANTES Furesø (dybeste sted) 2001 Furesø (dybeste sted) 2005 Totalfosfor P 0 (µg/l) (ug / litro) DESPUES OXIGENACIÓN P Tot (ug / litro) Totalfosfor (µg/l) profundidad Dybde del (m) lago (m) 5 10 15 20 25 600 500 400 300 250 200 150 100 75 50 25 0 profundidad Dybde del (m) lago (m) 5 10 15 20 25 600 500 400 300 250 200 150 100 75 50 25 0 30 30 35 J F M A M J J A S O N D meses Måned 35 J F M A M J J A S O N D meses Måned Implica necesariamente tratamientos prolongados o constantes. Riesgo de crear una gran reserva de Fósforo móvil debido a la mayor mineralización de la materia orgánica (por descomposición aerobia)
2. Métodos biológicos de restauración de lagos llanos BIOMANIPULACIÓN top-down peces piscívoros Introducción de peces piscívoros Remoción de peces que comen zooplancton (planctívoros) y/o viven sobre el fondo (bentívoros) Transplante/protección de macrófitas, especialmente sumergidas peces planctívoros zooplancton fitoplancton nutrientes bottom
Teoría detrás de la biomanipulación agregar (o aumentar) peces piscívoros eliminar (o reducir) peces zooplanctívoros efecto deseado: baja biomasa fitoplancton
Efectos a corto plazo de la remoción de peces en varios lagos sin cambio Transparencia aumento Biomasa fitoplancton aumento descenso descenso sin cambio Fósforo total aumento descenso Nitrógeno total aumento descenso sin cambio sin cambio ej. Dinamarca, Soendergaard & Jeppesen 2007
Biomanipulación: resultados debatibles Necesidad de remoción constante de peces zooplanctívoros El fitoplancton se recupera en el corto plazo, debido a la alta carga de nutrientes ya acumulados en el lago Jeppesen 1990 Es una medida potencialmente útil, en combinación con el control intensivo de las entradas de nutrientes
Transplante y protección de macrófitas sumergidas
Qué se ha logrado en muchos casos? a veces sólo recuperar objetos perdidos y remover basura
Causas de los fracasos (o éxito escaso ) Insuficiente reducción de la entrada de nutrientes externos Rápida recuperación de los peces pequeños (zooplanctívoros) debido a tiempos de reproducción cortos Gran resuspensión del sedimento fino ante ausencia de plantas que compacten el fondo, lo que aumenta la turbidez del agua Alta carga interna de P en la reserva del sedimento, asegurando disponibilidad para el fitoplancton Inestabilidad general del ecosistema debido a la baja cobertura de plantas acuáticas (sobretodo de plantas sumergidas)
Pre-requisitos para un programa de restauración exitoso Reducción suficiente de entradas externas: la meta es concentraciones en el agua menores a 50-100 ug P/litro para lagos someros templados, probablemente deba ser menos aún en Uruguay. Lograr el establecimiento de una alta cobertura de plantas sumergidas (al menos en las zonas litorales ). Evitar que la reserva interna de P controle la concentración de P en el agua. Acciones fuertes en las medidas de restauración: por ej. gran remoción de peces zooplanctívoros y repetición de la medida.
Conclusiones: qué no sabemos aún? Efectos a largo plazo Cuánto duran los efectos? Bajo qué condiciones ocurren y se mantienen? Dependencia de la carga de nutrientes presente cuándo hay chances reales de éxito? Conexión columna de agua-sedimento Cómo aumentar la retención de P en el sedimento? Plantas sumergidas Qué determina la distribución y fluctuaciones de las plantas? Cómo afectan el ciclo de cada nutriente en distintos climas? Aplicabilidad de estas medidas en climas cálidos y subtropicales Sabemos muy poquito. pocas experiencias en el país (Lago Rodó, Montevideo- Scasso et al. 2001).
Es más fácil prevenir queintentar curar