Desarrollo de algas beneficiosas de agua dulce
Sistema de algas y perifiton DREVO Living Waters
Concepto
En el sistemaMontañas vivientes DREVOLas algas de agua dulce se consideran uno de los niveles básicos de vida en ríos, arroyos, pantanos, lagos de llanura aluvial y masas de agua restauradas.
Son capaces de:
convertir la energía solar en materia orgánica;
forman la base de la red trófica acuática;
sirven de alimento para el zooplancton, los moluscos, las larvas de insectos y los peces;
liberan oxígeno durante las horas del día;
retienen algunos de los nutrientes disueltos;
crean biopelículas en rocas, madera y plantas;
mantener la autopurificación del agua;
participan en la formación de sedimentos del fondo marino;
sirven como indicadores de la calidad del agua.
Sin embargo, las algas solo resultan beneficiosas a una densidad equilibrada. El crecimiento excesivo de fitoplancton y cianobacterias puede provocar floraciones tóxicas, disminución de la transparencia y deficiencia de oxígeno. Algunas cianobacterias de agua dulce producen microcistinas, anatoxinas, cilindrospermopsina y otras sustancias peligrosas.
El principio fundamental:
El objetivo del proyecto no es fertilizar el agua para promover un rápido crecimiento de las algas, sino crear las condiciones para una diversidad sostenible de productores acuáticos locales.
1. ¿Qué se considera alga beneficiosa?
La utilidad no solo está determinada por el nombre de la especie, sino también por su función, abundancia y lugar de desarrollo.
microalgas bentónicas
Vivir:
sobre las piedras;
sobre grava;
sobre madera;
en los sedimentos del fondo;
en los tallos de las plantas acuáticas.
Son parte deperifiton— una biopelícula compleja compuesta de algas, bacterias, hongos, protozoos y materia orgánica.
Perifiton:
es alimento para invertebrados acuáticos;
une sustancias disueltas;
satura la microzona con oxígeno;
participa en la autolimpieza;
Responde rápidamente a los cambios en la calidad del agua.
Al mismo tiempo, el perifiton es capaz de acumular contaminantes y transmitirlos a lo largo de la cadena alimentaria, por lo que no se puede desarrollar artificialmente en aguas contaminadas sin analizar los sedimentos del fondo.
diatomeas
Las diatomeas son especialmente importantes en:
arroyos limpios;
ríos;
embalses de manantial;
aguas poco profundas con fondos rocosos y de grava;
aguas frías y templadas.
Forman películas delgadas sobre el sustrato y sirven de alimento para:
caracoles;
larvas de efímeras;
tricópteros;
crustáceos;
peces jóvenes.
Su diversidad se utiliza a menudo para evaluar el estado ecológico de los cursos de agua.
microalgas verdes
En concentraciones moderadas, favorecen:
zooplancton;
freír;
animales que se alimentan por filtración;
productividad natural de estanques y masas de agua en llanuras aluviales.
Pero la presencia de fitoplancton verde denso no es automáticamente beneficiosa: el exceso de biomasa también puede provocar deficiencia de oxígeno nocturna y post mortem.
Carófitas
Las carofitas son algas bentónicas de gran tamaño que se asemejan a plantas acuáticas superiores.
Ellos pueden:
Formar praderas subacuáticas;
estabilizar la precipitación;
crear refugios para invertebrados y peces jóvenes;
mantener el agua limpia;
competir con el exceso de fitoplancton por los nutrientes.
Su recuperación es particularmente prometedora en:
lagos limpios;
remansos transparentes;
depósitos calcáreos poco profundos;
cuencas de llanura aluvial protegidas.
Solo se utilizan especies locales y materiales procedentes de la misma cuenca hidrográfica.
Algas verdes filamentosas locales
En pequeñas cantidades:
crear refugios;
proporcionar sustrato para los invertebrados;
participar en la producción primaria.
Con el desarrollo masivo, ellos:
Cubra el fondo con esteras gruesas;
conservar la basura;
interferir con el flujo;
provocan fuertes fluctuaciones diarias en el oxígeno;
deteriorar las zonas de desove.
Por lo tanto, las formas filamentosas no son un cultivo objetivo, sino una parte controlada de la comunidad.
2. Cianobacterias: un grupo necesario, pero no un objetivo para el cultivo.
A las cianobacterias se las suele llamar algas verdeazuladas, aunque biológicamente son bacterias fotosintéticas.
En el ecosistema natural participan:
en la producción primaria;
en el ciclo del nitrógeno;
en la formación de biopelículas;
en la nutrición de los organismos individuales.
Pero es imposible estimular artificialmente su desarrollo masivo.
Los géneros y grupos que pueden formar floraciones densas o tóxicas son peligrosos, entre ellos:
Microcistis;
Dolichospermum;
Afanizomenon;
Planktothrix;
Rafidiopsis;
cianobacterias bentónicas individuales.
Es imposible determinar con fiabilidad la toxicidad de una floración por su apariencia, por lo que los cúmulos sospechosos requieren análisis de agua y biomasa.
3. Objetivo medioambiental
El proyecto no debe apuntar a la máxima masa de algas, sino al siguiente estado:
alta diversidad de especies y funcional;
perifiton delgado y estable;
agua clara o moderadamente clara;
ausencia de una película superficial densa;
régimen de oxígeno estable;
presencia de plantas subacuáticas;
fitoplancton de zonas templadas;
zooplancton desarrollado;
presencia de moluscos e insectos acuáticos;
ausencia de predominio de cianobacterias tóxicas.
4. Principales áreas de desarrollo
Manantiales y arroyos superiores
Se dará prioridad a:
comunidades de diatomeas;
perifiton delgado;
musgos acuáticos;
biopelículas en piedra y madera.
Necesario:
mantener el agua fresca;
mantener la sombra;
No aplicar fertilizantes;
No colmates la grava con sedimentos;
proteger la fuente del ganado.
Arroyos de montaña y de tamaño mediano
Se crean diferentes sustratos:
rocas;
guijarro;
grava;
madera;
bolsillos laterales silenciosos;
zonas de flujo moderado.
Esto da lugar a diferentes comunidades de algas e invertebrados.
Lagos de llanura aluvial y lagos en forma de meandro abandonado
Prioridad:
fitoplancton de zonas templadas;
Algas de la familia Characeae;
plantas subacuáticas;
perifiton en la vegetación;
zooplancton desarrollado.
La conexión con la llanura aluvial es necesaria, pero sin un suministro constante de fertilizantes y estiércol.
Pantanos
En los pantanos, se desarrollan las algas:
en ventanas poco profundas;
sobre musgo esfagno;
sobre los juncos;
en tazones de temporada;
sobre madera;
en canales pequeños.
Un pantano natural no debería convertirse en un estanque de algas de alta productividad.
depósitos de biofiltración artificiales
Aquí, el desarrollo controlado de biopelículas de algas es posible para:
captura de nutrientes;
tratamiento preliminar de aguas residuales;
producción de biomasa técnica;
nutrición del zooplancton.
Dichas cuencas deben estar separadas del núcleo natural y tener la capacidad de recolectar biomasa.
5. Creación de un sustrato adecuado
Para desarrollar un perifiton beneficioso, se crean superficies con diferentes estructuras.
Sustrato de piedra
Usado:
rocas locales;
guijarro;
grava gruesa;
piedras planas.
Las piedras crean:
superficies iluminadas;
lados de sombra;
zonas con diferentes velocidades de flujo;
refugios para invertebrados.
Sustrato de madera
Aplicable:
ramas sumergidas;
sistemas radiculares;
troncos firmemente sujetos;
rejillas de madera.
Soportes de madera:
alga;
hongos;
bacterias;
larvas de insectos;
moluscos.
Se utiliza madera pura, sin tratar, procedente de especies locales.
Sustrato vegetal
Las plantas sumergidas y ribereñas proporcionan una gran superficie para el perifiton.
Particularmente valiosos son:
hojas sumergidas;
tallos de juncos y ciperáceas;
sistemas radiculares;
praderas submarinas.
Módulos minerales porosos
En los biofiltros técnicos se pueden utilizar los siguientes elementos:
cerámicas porosas;
piedra pómez natural;
piedra de lava;
portadores de zeolita;
casetes de malla mineral.
En un embalse natural, los módulos artificiales se utilizan con moderación, para no sustituir el sustrato natural por una estructura técnica.
6. Modo claro
Los distintos tipos de algas requieren diferentes tipos de iluminación.
Para crear diversidad, se necesita un mosaico:
aguas soleadas y poco profundas;
sombra parcial;
orillas sombreadas;
ventanas de agua abiertas;
zonas bajo la madera;
zonas más profundas.
La eliminación total de los árboles de la orilla provoca un sobrecalentamiento y puede aumentar el crecimiento de algas no deseadas.
Por el contrario, la sombra total suprime la producción primaria.
Por lo tanto, se mantiene la alternancia de zonas abiertas y sombreadas.
7. Manejo de nutrientes
La principal causa de la proliferación de algas nocivas no es la falta de "algas beneficiosas", sino un exceso de nutrientes disponibles, principalmente nitrógeno y fósforo.
Fuentes:
escorrentía agrícola;
fertilizantes minerales;
estiércol;
aguas residuales domésticas;
piscicultura;
erosión de suelos fértiles;
sedimentos del fondo contaminados;
alcantarillado pluvial.
La EPA indica que la prevención más eficaz de la proliferación de algas consiste en reducir los aportes de nitrógeno y fósforo procedentes de fuentes puntuales y difusas.
Medidas de DREVO
tiras amortiguadoras;
prados húmedos;
pantanos de filtración;
trampas de sedimentos;
recolección separada de estiércol;
cuencos para beber cerrados;
restauración de llanuras aluviales;
reducción de la erosión de las laderas;
tratamiento de aguas residuales domésticas;
limitación de las descargas de fosfato;
control de la acuicultura;
eliminación del exceso de biomasa de las piscinas técnicas.
8. ¿Por qué no se puede simplemente fertilizar un embalse natural?
En los estanques piscícolas, a veces se utilizan fertilizantes para aumentar los niveles de fitoplancton como fuente natural de alimento. La FAO describe este método para estanques de producción gestionados.
Pero este método no se puede transferir automáticamente a:
lagos naturales;
ríos;
pantanos;
ballestas;
cuerpos de agua potable;
llanuras aluviales protegidas.
El resultado puede ser:
proliferación de cianobacterias;
descenso nocturno del oxígeno;
muerte de peces;
acumulación de toxinas;
desaparición de plantas subacuáticas;
sustitución de una comunidad diversa por unas pocas especies dominantes.
9. Régimen de oxígeno
Las algas liberan oxígeno en presencia de luz, pero al mismo tiempo respiran.
Por la noche, la fotosíntesis se detiene, pero el consumo de oxígeno continúa.
Tras la muerte masiva de algas, las bacterias descomponen la biomasa y consumen oxígeno adicional. Por lo tanto, los altos niveles de oxígeno durante el día no indican necesariamente prosperidad.
Controlado por:
oxígeno antes del amanecer;
oxígeno durante el día;
amplitud diaria;
temperatura;
profundidad;
velocidad de flujo;
carga orgánica.
El momento más peligroso suele producirse antes del amanecer y después de que la floración se haya disipado.
10. Sustento para el zooplancton
El fitoplancton beneficioso debe incluirse en la red trófica.
Requerido:
rotíferos;
cladóceros;
copépodos;
otros organismos filtradores locales.
Ellos:
consumir microalgas;
mantener la transparencia;
servir como alimento para freír;
redistribuir los nutrientes.
Para guardarlos necesitas:
No llenes todos los recipientes con pescado;
mantener zonas libres de presión pesquera;
excluir los insecticidas;
mantener la vegetación subacuática;
evitar floraciones tóxicas.
11. Moluscos y otros organismos filtradores
Los bivalvos locales son capaces de filtrar el agua y fijar las partículas de fitoplancton.
Pero no pueden ser liberados como “filtros vivos” universales.
Requerido:
agua adecuada;
fondo correcto;
Peces hospedadores naturales para las larvas de varias especies;
ausencia de contaminantes tóxicos;
idoneidad genética para la zona de captación;
protección contra moluscos invasores.
Se da prioridad a la recuperación de las poblaciones locales en lugar de introducir especies invasoras que se alimentan por filtración.
12. Las plantas subacuáticas como algas simbióticas.
Un estanque saludable no debe gestionarse únicamente mediante el fitoplancton.
Plantas subacuáticas:
competir por los nutrientes;
estabilizar los sedimentos del fondo;
crear un sustrato para el perifiton;
proporcionar refugio al zooplancton;
sustentar peces e invertebrados;
reducir la resuspensión de lodos.
El objetivo es crear una combinación de:
fitoplancton;
perifiton;
Algas Charophyta;
plantas superiores subacuáticas;
plantas flotantes;
vegetación costera.
13. Vivero de algas DREVO
Se podría establecer un vivero de investigación para especies locales raras y útiles.
Incluye:
una colección de muestras de diferentes cuencas hidrográficas;
laboratorio de microscopía;
sistema de cultivo;
identificación genética;
cuarentena;
pequeñas piscinas experimentales;
control de la luz, la temperatura y los nutrientes;
Banco de pasaportes digitales.
Objetivo:
estudio de las especies locales;
restauración de sustratos artificiales estériles;
creación de biopelículas iniciales;
apoyo a proyectos científicos;
producción de biomasa para filtros técnicos.
El material procedente del vivero no debe verterse en aguas naturales sin comprobar su origen, los patógenos que contiene y los riesgos medioambientales que conlleva.
14. Transferencia de perifiton natural
Es más seguro transferir no un cultivo concentrado de algas, sino una pequeña cantidad de perifiton local maduro.
Posible secuencia:
Se selecciona un sitio donante sano en la misma zona de captación de agua;
Se confirma la ausencia de contaminación y de especies invasoras;
Se selecciona el número mínimo de piedras o losas de madera;
una parte de la biopelícula se transfiere al sustrato preparado;
El sitio donante no está dañado;
El desarrollo se controla mediante métodos microscópicos y químicos;
Si se produce un dominio indeseado, el experimento se da por terminado.
En muchos casos, la introducción natural es preferible a la introducción artificial.
15. Biofiltros técnicos de algas
Para el tratamiento de aguas residuales agrícolas o domésticas, se pueden utilizar estanques poco profundos separados con biomasa de algas controlada.
Funciones:
fijación de nitrógeno y fósforo;
formación de oxígeno;
apoyar la purificación bacteriana;
producción de biomasa;
reduciendo la carga sobre el pantano natural.
La FAO señala que, en los estanques de algas gestionados, la biomasa algal puede fijar nutrientes y proporcionar oxígeno para las bacterias y otros organismos acuáticos.
Condición obligatoria
Los nutrientes se eliminan del sistema únicamente cuando se cosecha regularmente una porción de la biomasa de algas.
Si la biomasa muere en la misma poza, una parte significativa de las sustancias regresa al agua.
16. Uso de la biomasa recolectada
Tras el análisis de laboratorio, la biomasa limpia procedente de piscinas técnicas puede considerarse materia prima para:
biogás;
compostaje;
biocarbón;
fertilizantes;
obtención de pigmentos;
biomateriales técnicos;
investigación sobre piensos;
tratamiento de aguas residuales.
La biomasa procedente de aguas contaminadas no se utiliza automáticamente en la agricultura, ya que puede acumularse:
metales pesados;
contaminantes orgánicos;
patógenos;
cianotoxinas.
17. Seguimiento
Parámetros básicos
Controlado por:
temperatura;
transparencia;
turbiedad;
pH;
conductividad eléctrica;
oxígeno disuelto;
nitrógeno;
fósforo;
clorofila-a;
profundidad;
velocidad de flujo;
carbono orgánico.
Control biológico
Se determina lo siguiente:
composición del fitoplancton;
composición del perifiton;
proporción de diatomeas;
proporción de cianobacterias;
presencia de grupos toxigénicos;
estado de las comunidades de islas fluviales;
zooplancton;
invertebrados acuáticos;
moluscos;
pez;
vegetación subacuática.
Toxinas
Si se sospecha que ha florecido, se comprueba lo siguiente:
microcistinas;
toxinas;
cilindrospermopsina;
saxitoxinas;
otros compuestos de importancia regional.
La OMS recomienda evaluar el riesgo de cianobacterias en todo el sistema hídrico, incluyendo la detección, la prevención y la gestión de la exposición a toxinas.
18. Observatorio de la Montaña Viva
El sistema combina:
sondas estacionarias;
muestreadores automáticos;
cámaras subacuáticas;
sensores espectrales;
estaciones microscópicas;
Dron TREVO AeroSense;
Exploradores Rover de Río;
imágenes satelitales;
datos meteorológicos;
Gemelo digital de montaña.
Los métodos de teledetección ayudan a detectar cambios en el color y la superficie de floración, pero no sustituyen la identificación de especies y toxinas en el laboratorio.
19. DREVO AI Algae Watch
La inteligencia artificial analiza:
crecimiento de la clorofila;
cambiar la transparencia;
temperatura;
concentración de nutrientes;
oxígeno antes del amanecer;
condiciones meteorológicas;
estancamiento del agua;
características espectrales;
resultados de microscopía;
historial de floraciones anteriores.
El sistema predice:
riesgo de proliferación de cianobacterias;
probable deficiencia de oxígeno;
la necesidad de realizar muestreos;
zonas de suministro de nutrientes;
momento óptimo para la eliminación de biomasa técnica;
la necesidad de cerrar temporalmente el embalse.
El calentamiento de las aguas, combinado con la contaminación por nutrientes, puede aumentar la frecuencia y la gravedad de las proliferaciones de algas nocivas, por lo que los datos climáticos deberían incluirse en el modelo de riesgo.
20. Prevención de la floración dañina
La prevención es la prioridad.
En la cuenca hidrográfica
reducción de fertilizantes;
aplicación precisa de nutrientes;
protección del suelo contra la erosión;
zonas de amortiguación forestales y de pastos;
restauración de pantanos;
tratamiento de aguas residuales;
control de instalaciones ganaderas;
evitar la escorrentía directa del estiércol.
En el propio embalse
restauración del flujo;
eliminación de bolsas de agua estancada y sobrecalentada;
apoyo a las plantas subacuáticas;
eliminación del exceso de biomasa técnica;
limitando la alteración del fondo marino;
gestión pesquera;
conservación del zooplancton;
evitar la alimentación continua de las aves acuáticas.
21. Acciones durante la floración
Si el agua se convierte en:
verde brillante;
verde azulado;
marrón;
parecido a la pintura;
se cubre de escamas o una película;
adquiere un olor a humedad,
necesario:
Deje de bañar y dar de beber a los animales;
restringir el acceso a personas y mascotas;
tomar muestras;
identificar organismos y toxinas;
medir el oxígeno;
encontrar una fuente de nutrientes;
interrumpir temporalmente la descarga doméstica;
Preparar un sistema de aireación en caso de riesgo de muerte de los peces;
No destruya las floraciones mecánicamente sin evaluar la propagación de toxinas;
informar a las autoridades de control de agua y saneamiento.
Los alguicidas químicos no deben ser la primera opción: la destrucción celular puede liberar toxinas y la muerte masiva de algas puede reducir los niveles de oxígeno. La EPA considera que los métodos físicos y químicos son medidas para controlar las floraciones de algas existentes, las cuales tienen limitaciones y efectos secundarios.
22. Lo que no se debe hacer
Lo siguiente no está permitido:
fertilizar un pantano natural para el crecimiento de algas;
agregar estiércol directamente al estanque;
comprar cultivos de microalgas desconocidos;
liberar especies de otra cuenca hidrográfica;
cultivar espirulina o clorella directamente en la llanura aluvial natural;
Considera cualquier agua verde como un signo de productividad;
confiar únicamente en la apariencia del agua;
utilizar floraciones tóxicas como fertilizante sin análisis;
destruir toda la vegetación acuática;
llenar todos los recipientes con pescado;
utilizar preparados de cobre sin evaluación ambiental;
devolver la biomasa recolectada al mismo depósito;
permitir el acceso del ganado a zonas de biofiltración poco profundas;
ubicar la producción de algas en un núcleo natural.
23. Modelo piloto DREVO
Para el primer piloto, no se recomienda un lago natural, sino un sistema controlado independiente.
Composición del piloto
trampa de sedimentos de entrada;
primera cuenca de sedimentación;
biofiltro de algas poco profundo;
casetes con piedra y madera;
sector de plantas subacuáticas;
área de zooplancton;
filtro de salida de la planta;
sensores automáticos;
la posibilidad de bloquear completamente la salida;
sistema de recolección de biomasa.
Apunta al piloto
reducir el nitrógeno y el fósforo;
para formar un perifiton estable;
evitar que las cianobacterias se conviertan en el foco de la proliferación;
obtener biomasa técnica segura;
identificar especies locales;
Desarrollar un modo de funcionamiento para las diferentes estaciones del año.
24. Criterios de éxito
El sistema funciona correctamente si:
El agua no presenta floraciones tóxicas;
Se mantiene un nivel de transparencia moderado;
Los niveles de oxígeno no descienden a niveles peligrosos antes del amanecer;
En la actualidad están presentes diferentes grupos de algas;
Se desarrollan el zooplancton y los invertebrados acuáticos;
Se conservan las plantas acuáticas;
No hay mortandad masiva de peces;
La ingesta de nitrógeno y fósforo disminuye;
La biomasa técnica se retira periódicamente;
Los reservorios naturales no dependen de la introducción artificial constante de cultivos.
Misión
Las algas de agua dulce no son contaminantes en sí mismas. Son el primer eslabón vivo que convierte la luz y las sustancias disueltas en alimento para el ecosistema acuático.
Pero existe una diferencia fundamental entre una biopelícula sana y una proliferación destructiva.
Tarea Sistema de algas y perifiton DREVO Living Waterses a:
desarrollar diatomeas y perifiton locales;
restaurar los bosques de trucha ártica y las praderas subacuáticas;
mantener un nivel moderado de fitoplancton;
Asociar las algas con el zooplancton, los moluscos, los insectos y los peces;
reducir la ingesta de nutrientes en exceso;
utilizar estanques técnicos para el control de algas antes de que la escorrentía entre en el sistema natural;
Detectar floraciones peligrosas antes de que se produzca un desastre ambiental.
No es beneficioso tener el agua más verde, sino aquella en la que las algas se integran en una red alimentaria completa y sostenible.