Las floraciones anuales de algas de verano del lago Erie occidental se desencadenan, al menos en parte, por las células de cianobacterias que sobreviven al invierno en los sedimentos del fondo del lago, luego emergen en la primavera para "sembrar" la floración del próximo año, según un equipo de investigación dirigidopor científicos de la Universidad de Michigan.
Los hallazgos avanzan la comprensión de los científicos de la biología básica que impulsa las floraciones anuales de verano, que son una molestia desagradable y un peligro potencial para la salud pública. Además, el trabajo identifica un mecanismo para explicar el rápido aumento en el tamaño de la floración del lago Erie yextensión espacial a principios del verano.
"El estudio sugiere que la acumulación inicial de floraciones puede ocurrir a un ritmo mucho mayor y en un mayor alcance espacial de lo que sería posible, debido a la amplia presencia de células viables en los sedimentos en todo el lago", dijo el autor principal del estudioChristine Kitchens, técnica investigadora del Instituto Cooperativo de Investigación de los Grandes Lagos CIGLR de la UM.
"Estas células de hibernación se pueden arrastrar rápidamente dentro de la columna de agua, particularmente después de una tormenta, y comenzar a crecer activamente"
El estudio está programado para su publicación el 21 de noviembre en la revista PLOS UNO . Cocinas realizó el trabajo para su tesis de maestría en la Escuela para el Medio Ambiente y la Sostenibilidad. Los otros autores son Thomas Johengen, director asociado de CIGLR, y Timothy Davis, profesor asociado en la Universidad Estatal de Bowling Green.
El lago Erie occidental ha estado plagado durante mucho tiempo de floraciones de algas nocivas, o HAB, alimentadas en gran parte por nutrientes en la escorrentía agrícola. Las floraciones están compuestas principalmente por Microcystis, un género de cianobacterias formadoras de colonias que a veces producen toxinas hepáticas llamadas microcistinas.
El lago Erie es una fuente de agua potable para 11 millones de personas. En 2014, una floración de cianobacterias se infiltró en la ingesta de agua de Toledo, lo que resultó en un aviso de "no beber" durante dos días para más de 400,000 personas.
La floración de este año fue relativamente pequeña y estuvo a la altura de las predicciones de los científicos. Johengen dijo que los científicos deberían considerar incorporar la nueva información sobre la hibernación de las células Microcystis en los modelos de computadora utilizados para hacer los pronósticos anuales de floración.
Estudios previos de otros lagos templados en todo el mundo indican que las poblaciones de células de Microcystis que pasan el invierno poseen una alta capacidad de supervivencia y pueden sembrar flores estacionales. Sin embargo, la contribución exacta de las células en los sedimentos ha sido menos clara.
Para el lago Erie, un estudio de 2009 concluyó que los ríos Maumee y Sandusky eran una fuente potencial de las células Microcystis, conocidas por los científicos como "inóculos" porque inoculan el lago que inician las floraciones de las cianobacterias de verano. Pero otro trabajosugiere que las poblaciones de los ríos no siembren las flores de Erie.
Se cree que el nuevo estudio dirigido por la UM es el primero en evaluar tanto la abundancia como la viabilidad de hibernar las células de Microcystis de los sedimentos en los Grandes Lagos.
Los investigadores recolectaron muestras de núcleos de sedimentos en 16 sitios que cubren 145 millas cuadradas en la porción del oeste del lago Erie, donde las floraciones de cianobacterias dañinas son más frecuentes y persistentes. El muestreo se realizó durante un período de dos años en profundidades de agua de 10 a30 pies.
De vuelta en el laboratorio, las pruebas genéticas revelaron tanto la abundancia total de células de Microcystis como la fracción de esas células que eran potencialmente tóxicas. Luego se realizaron experimentos para evaluar la viabilidad de invernar las células de Microcystis y hacer crecer algunas de las células en el laboratorio.
Si bien las concentraciones de células de Microcystis disminuyeron significativamente durante el invierno, las células que sobrevivieron se mantuvieron viables, lo que significa que fueron capaces de crecer la primavera siguiente. Además, los experimentos de crecimiento mostraron que las cepas de Microcystis potencialmente tóxicas se cultivaron con éxito en un pocotasa más alta que las cepas no tóxicas.
Ese resultado podría ayudar a explicar una observación previa realizada por el programa de monitoreo Lake Erie de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica: que el porcentaje de células Microcystis potencialmente tóxicas es más alto durante las primeras etapas de una floración y disminuye durante todo el verano.
Johengen dijo que aún no se sabe si las células de Microcystis que pasan el invierno recogen nutrientes vitales de los sedimentos y los usan para alimentar su crecimiento acelerado de la temporada temprana. Si eso sucede, podría complicar los esfuerzos para frenar las floraciones del lago Erie al reducir la escorrentía de fertilizantes de las tierras de cultivo, él dijo.
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