Fuente: Eurekalert - Por INSTITUTO POLITÉCNICO RENSSELAER - Junio 2020
Los cambios amenazan la biodiversidad y la calidad del agua potable
Los niveles de oxígeno en los lagos de agua dulce templados del mundo están disminuyendo rápidamente, más rápido que en los océanos, una tendencia impulsada en gran medida por el cambio climático que amenaza la biodiversidad del agua dulce y la calidad del agua potable.
Una investigación publicada hoy en Nature revela que los niveles de oxígeno en los lagos estudiados en la zona templada han disminuido un 5,5% en la superficie y un 18,6% en las aguas profundas desde 1980. Mientras tanto, en un gran subconjunto de lagos, en su mayoría contaminados por nutrientes, los niveles de oxígeno en la superficie aumentaron cuando las temperaturas del agua cruzaron un umbral que favorece a las cianobacterias, que pueden crear toxinas cuando florecen en forma de floraciones de algas nocivas.
"Toda la vida compleja depende del oxígeno. Es el sistema de soporte de las redes alimentarias acuáticas. Y cuando se empieza a perder oxígeno, se pueden perder especies", afirma Kevin Rose , autor y profesor del Instituto Politécnico Rensselaer. "Los lagos están perdiendo oxígeno entre 2,75 y 9,3 veces más rápido que los océanos, un declive que tendrá repercusiones en todo el ecosistema".
Los investigadores analizaron un total combinado de más de 45.000 perfiles de oxígeno disuelto y temperatura recogidos desde 1941 en casi 400 lagos de todo el mundo. La mayoría de los registros a largo plazo se recogieron en la zona templada, que abarca de 23 a 66 grados de latitud norte y sur. Además de la biodiversidad, la concentración de oxígeno disuelto en los ecosistemas acuáticos influye en las emisiones de gases de efecto invernadero, la biogeoquímica de los nutrientes y, en última instancia, la salud humana.
Aunque los lagos sólo representan un 3% de la superficie terrestre de la Tierra, contienen una concentración desproporcionada de la biodiversidad del planeta. El autor principal, Stephen F. Jane, que completó su doctorado con Rose, dijo que los cambios son preocupantes tanto por su potencial impacto en los ecosistemas de agua dulce como por lo que sugieren sobre el cambio ambiental en general.
Los lagos son indicadores o "centinelas" del cambio ambiental y de las posibles amenazas al medio ambiente porque responden a las señales del paisaje y la atmósfera circundantes. Descubrimos que estos sistemas, desproporcionadamente más biodiversos, están cambiando rápidamente, lo que indica hasta qué punto los cambios atmosféricos en curso ya han impactado en los ecosistemas", dijo Jane.
Aunque las pérdidas generalizadas de oxígeno disuelto en los lagos estudiados están relacionadas con el cambio climático, la trayectoria entre el calentamiento del clima y el cambio de los niveles de oxígeno en el agua dulce está impulsada por mecanismos diferentes entre las aguas superficiales y las profundas.
La desoxigenación de las aguas superficiales se produjo principalmente por la vía más directa: la física. A medida que las temperaturas de las aguas superficiales aumentaron 0,38 grados centígrados por década, las concentraciones de oxígeno disuelto en las aguas superficiales disminuyeron 0,11 miligramos por litro por década.
"La saturación de oxígeno, o la cantidad de oxígeno que puede contener el agua, disminuye a medida que aumentan las temperaturas. Se trata de una relación física conocida y explica la mayor parte de la tendencia del oxígeno superficial que observamos", dijo Rose.
Sin embargo, algunos lagos experimentaron simultáneamente un aumento de las concentraciones de oxígeno disuelto y un aumento de las temperaturas. Estos lagos tendían a estar más contaminados por la escorrentía rica en nutrientes de las cuencas agrícolas y desarrolladas y a tener altas concentraciones de clorofila. Aunque el estudio no incluyó mediciones taxonómicas del fitoplancton, las temperaturas cálidas y el elevado contenido de nutrientes favorecen la floración de cianobacterias, cuya fotosíntesis es conocida por causar sobresaturación de oxígeno disuelto en las aguas superficiales.
"El hecho de que estemos viendo un aumento del oxígeno disuelto en ese tipo de lagos es potencialmente un indicador del aumento generalizado de las floraciones de algas, algunas de las cuales producen toxinas y son perjudiciales". Sin embargo, a falta de datos taxonómicos, no podemos afirmarlo definitivamente, pero nada más que sepamos puede explicar este patrón", dijo Rose.
La pérdida de oxígeno en las aguas más profundas, donde la temperatura del agua se ha mantenido en gran medida estable, sigue una trayectoria más compleja, probablemente ligada al aumento de la temperatura del agua en la superficie y a un periodo cálido más largo cada año. El calentamiento de las aguas superficiales combinado con la estabilidad de las temperaturas de las aguas profundas significa que la diferencia de densidad entre estas capas, conocida como "estratificación", está aumentando. Cuanto más fuerte es esta estratificación, menos probable es que se produzca la mezcla entre las capas. El resultado es que es menos probable que el oxígeno de las aguas profundas se reponga durante la estación cálida de estratificación, ya que la oxigenación suele provenir de procesos que ocurren cerca de la superficie del agua.
"El aumento de la estratificación hace que la mezcla o renovación del oxígeno de la atmósfera a las aguas profundas sea más difícil y menos frecuente, por lo que el oxígeno disuelto en aguas profundas disminuye", dijo Rose. La pérdida de claridad del agua también se asoció a la pérdida de oxígeno disuelto en aguas profundas en algunos lagos. Sin embargo, no hubo una disminución generalizada de la claridad en todos los lagos.
Las concentraciones de oxígeno regulan muchas otras características de la calidad del agua. Cuando los niveles de oxígeno disminuyen, las bacterias que prosperan en entornos sin oxígeno, como las que producen el potente gas de efecto invernadero metano, comienzan a proliferar. Esto sugiere la posibilidad de que los lagos liberen mayores cantidades de metano a la atmósfera como resultado de la pérdida de oxígeno. Además, los sedimentos liberan más fósforo en condiciones de poco oxígeno, añadiendo nutrientes a unas aguas ya estresadas.
"Las investigaciones en curso han demostrado que los niveles de oxígeno están disminuyendo rápidamente en los océanos del mundo. Este estudio demuestra ahora que el problema es aún más grave en las aguas dulces, amenazando nuestro suministro de agua potable y el delicado equilibrio que permite que prosperen los complejos ecosistemas de agua dulce", dijo Curt Breneman, decano de la Facultad de Ciencias. "Esperamos que este hallazgo aporte mayor urgencia a los esfuerzos para hacer frente a los efectos progresivamente perjudiciales del cambio climático".
"La desoxigenación generalizada de los lagos templados" se publicó con el apoyo de la National Science Foundation. A Rose y Jane se les unieron docenas de colaboradores en GLEON, la Red de Observatorios Ecológicos de Lagos Globales, y basados en universidades, empresas de consultoría medioambiental y agencias gubernamentales de todo el mundo.