Con la creciente frecuencia y magnitud de la proliferación de algas tóxicas de agua dulce convirtiéndose en un problema de salud pública cada vez más preocupante, Los científicos de Carnegie Jeff Ho y Anna Michalak, junto con colegas, han logrado nuevos avances en la comprensión de los impulsores detrás de las floraciones del lago Erie y sus implicaciones para la restauración del lago. El trabajo se publica en dos estudios relacionados.

Usando datos del instrumento Landsat 5 de la NASA, los investigadores generaron nuevas estimaciones de las floraciones históricas de algas en el lago Erie, más del doble del número de años previamente disponibles para que los científicos investiguen, de 14 a 32. (Este primer estudio fue publicado en Percepción remota del medio ambiente .) Explorando este nuevo registro histórico, descubrieron que la carga acumulada de fósforo a escala decenal, es decir, la escorrentía que ingresa a la vía fluvial, ayuda a predecir el tamaño de la floración, además de los efectos de las entradas de fósforo del mismo año. El trabajo sugiere que puede llevar hasta una década cosechar los beneficios de las reducciones de carga de nutrientes propuestas recientemente. (Este segundo estudio fue publicado en Revista de investigación de los Grandes Lagos .)

La proliferación de algas de agua dulce dañinas se produce cuando se agregan cantidades excesivas de fósforo al agua, a menudo como escorrentía de fertilizantes. El exceso de fósforo estimula el crecimiento de plantas acuáticas y fitoplancton como las algas verdiazules. Microcytsis sp ., un organismo que produce una toxina que afecta al hígado humano y también puede causar irritación de la piel.

En ningún lugar se ha sentido más agudamente el problema de la proliferación de algas tóxicas que en el lago Erie, que limita con los estados estadounidenses de Ohio, Pensilvania, y Nueva York, y la provincia canadiense de Ontario. En las décadas de 1960 y 1970, las floraciones de algas eran una gran molestia, pero los objetivos binacionales de fósforo llevaron a la recuperación del lago. Más recientemente, las floraciones han vuelto con mayor intensidad y consecuencias, con floraciones récord en 2011 y 2015. Toxinas de una Microcystis Bloom en 2014 dio lugar a una advertencia de tres días de "no beber agua del grifo" para los 500, 000 habitantes de Toledo, Ohio, y el área circundante.

"La calidad del agua en la parte occidental del lago Erie ha ido disminuyendo durante dos décadas, ", comentó el autor principal Jeff Ho." Unos 11 millones de personas dependen del lago Erie para beber agua ".

Este problema urgente impulsó el desarrollo de nuevos objetivos de fósforo de la Comisión Conjunta Internacional binacional en 2016. Los nuevos objetivos son un paso importante para salvaguardar el agua del lago Erie. pero es probable que la recuperación tarde varios años incluso después de que haya disminuido la cantidad de fósforo que ingresa al lago.

"Los resultados de nuestros estudios sugieren que el fósforo atrapado en los sedimentos del lago continúa volviéndose a liberar en el lago durante varios años, alimentando las flores año tras año, "comentó la coautora Anna Michalak.

Michalak y Ho se sintieron motivados para embarcarse en estos estudios después de darse cuenta de que todos los esfuerzos actuales para modelar las floraciones tóxicas en el lago Erie se basaron en menos de quince años de datos. "¿Cambiaría nuestra comprensión de los procesos de los lagos si pudiéramos volver atrás para ver lo que estaba sucediendo en los años 80 y 90?" Michalak recuerda haber preguntado.

El primer paso fue recopilar nueva información sobre floraciones históricas de los registros de satélites existentes. Para hacer esto, el equipo miró el archivo de Landsat 5, desde 1984. Usando un método desarrollado recientemente basado en múltiples métricas de presencia de floración, distribución, Talla, y cronometraje, evaluaron once algoritmos Landsat candidatos, y encontró el que mejor se ajustaba a los datos existentes de los últimos años. Luego aplicaron este algoritmo para mapear las floraciones hasta 1984, más del doble del registro histórico existente, e impulsar drásticamente su capacidad para comprender las tendencias y las causas.

"Este enfoque multimétrico para identificar el mejor algoritmo de detección de floraciones nos brindó una imagen completa de las fortalezas y debilidades de cada algoritmo, "comentó Ho.

Con estos nuevos datos de floración en la mano, los investigadores exploraron las relaciones entre la gravedad de la floración y las entradas de agua al lago, especialmente fósforo. Los investigadores descubrieron que la cantidad de fósforo que ingresa al lago cada primavera, junto con la cantidad de fósforo que había entrado en el lago durante la década anterior, podría explicar tres cuartas partes de la variabilidad de un año a otro en el tamaño de la floración durante el período de registro de tres décadas.

"La carga acumulada de fósforo, indicativo de tendencias a largo plazo en el tamaño de la floración, fue la clave para comprender por qué algunas floraciones se habían producido durante años con muy poca escorrentía de fósforo primaveral, ", comentó Ho." También explica por qué las floraciones se han hecho más grandes en los últimos años, incluso más de lo que hubiéramos esperado basándonos en los cambios de año en año en la carga de primavera solo, "agregó Michalak.

"El camino hacia el lago Erie está despejado:tenemos que reducir la cantidad de fósforo que fluye hacia el lago. Y tendremos que ser pacientes para darle tiempo al lago para que se recupere". "concluyó Michalak.