Monitor ambiental | Stone Lab: Monitoreo de cianobacterias en los lagos de Ohio

Imagen de la floración de Maumee Bay de 2015. (Crédito: Justin Chaffin / Laboratorio de piedra de la Universidad Estatal de Ohio)

La microcistina, una de las varias toxinas producidas por las cianobacterias que forman floraciones de algas nocivas (FAN), se ha convertido en un tema popular de investigación en lagos a medida que se comprenden mejor los impactos de las FAN en la salud humana. Stone Lab es uno de los grupos líderes en la investigación de la proliferación de algas en el lago Erie y otros lagos de Ohio.

Durante más de 100 años, Stone Lab ha realizado investigaciones en biología y brindado educación científica y divulgación a la región. A lo largo de los años, miles de personas de todas las edades han aprendido de los recursos que ofrece Stone Lab.

El coordinador de investigación e investigador principal de Stone Lab, Justin Chaffin, conoció Stone Lab mientras era estudiante universitario en el campus Fireland de la Universidad Estatal de Bowling Green. Durante su experiencia de investigación en Stone Lab, Chaffin aprendió mucho sobre las HAB y disfrutó de la combinación de trabajo de campo y análisis de laboratorio, y decidió permanecer allí como investigador después de completar sus estudios.

La tripulación de Chaffin recolecta muestras de agua a bordo del R/V Erie Monitor. (Crédito: Justin Chaffin / Laboratorio de piedra de la Universidad Estatal de Ohio)

Cianobacterias en el lago Erie

El trabajo de Chaffin en Stone Lab implica realizar su investigación sobre cianobacterias en el lago Erie y otros lagos de Ohio, así como coordinar visitas de investigadores externos. A lo largo de los años, Chaffin ha realizado estudios a corto plazo y supervisado los esfuerzos de monitoreo en tiempo real a largo plazo que se llevan a cabo en el lago.

Uno de los proyectos más recientes en los que ha ayudado Stone Lab es la creación de un pronóstico de toxicidad de microcistina para el lago Erie. La iniciativa liderada por la NOAA buscó identificar qué controla la velocidad microcistis produce microcistina. Luego, los datos se utilizan para construir un modelo que predice las concentraciones de microcistina.

Chaffin explica: “Lo principal que observamos es cómo las cianobacterias producen toxinas. ¿Por qué? ¿Cuándo producen toxinas? ¿Dónde y a qué ritmo están produciendo las toxinas?». Y continúa: «Luego veremos el por qué. ¿Qué factores ambientales están asociados con esto? ¿Es una temperatura? ¿Son los niveles de luz, fósforo o nitrógeno? ¿Es pH? ¿Qué hace que las cianobacterias produzcan toxinas?»

El modelo se convertirá en un recurso útil para los operadores de tratamiento de agua, administradores de playas y los medios de comunicación, quienes podrán informar al público sobre la toxicidad y dónde ir en la playa para evitar las flores.

Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte y la Universidad Estatal de Bowling Green realizaron un experimento en el Laboratorio de Piedra. (Crédito: Justin Chaffin / Laboratorio de piedra de la Universidad Estatal de Ohio)

Monitoreo, muestreo y mesocosmos en tiempo real

Desde 2014, Stone Lab ha implementado una boya NexSens para recopilar datos continuos en tiempo real en el lago Erie. Entre 2016 y 2019, se desplegó una boya adicional en una parte separada de la cuenca para recopilar más datos sobre las condiciones en otras áreas del lago Erie.

En una temporada ideal, los datos en tiempo real permiten a investigadores como Chaffin ver las condiciones del lago antes, durante y después de la proliferación de cianobacterias. Poder observar datos colectivos facilita la identificación de las causas de las FAN.

El programa de monitoreo de Stone Labs incluye muestreo para garantizar la precisión de los datos de la boya y reducir la brecha de datos fuera de temporada, cuando la boya no está desplegada, debido a las condiciones del lago que posiblemente podrían dañar el equipo.

En 2024, Stone Lab utilizará la nueva boya, NexSens CB-1250, equipada con YSI EXO2 y registrador de datos X2-CB. La sonda recopila datos sobre varios parámetros que se sabe que influyen y son indicadores de la proliferación de cianobacterias, como los niveles totales de algas y cianobacterias, la turbidez del agua, la temperatura, el pH, la fDOM, el oxígeno disuelto y la conductividad específica. Los datos de la sonda se registran cada 15 minutos y luego se transfieren a la nube, donde WQData LIVE puede verlos.

Stone Lab también cultiva algas en incubadoras a escala de laboratorio, lo que permite un entorno controlado donde se puede probar el impacto de diversas influencias. Stone Lab también tiene una instalación de mesocosmos con quince tanques de 600 galones que se utilizan para un propósito similar pero permiten realizar pruebas a una escala mucho mayor.

Imágenes de nuestra boya en el agua después de ser desplegada por el R/V Gibraltar III. (Crédito: Justin Chaffin / Laboratorio de piedra de la Universidad Estatal de Ohio)

Conclusión

Las proliferaciones de cianobacterias que se han producido en lagos de todo el país en los últimos años pueden tener impactos a largo plazo y amenazar los recursos hídricos. La investigación sobre el comportamiento de las cianobacterias es un paso para garantizar que cuerpos de agua como el lago Erie puedan seguir utilizándose con fines recreativos y como agua potable.

Chaffin explica: “Estamos aprendiendo que estas toxinas pueden volatilizarse y transportarse por el aire. Así que simplemente estar parado en la playa puede exponerte a toxinas, pero el objetivo principal era producir agua potable. Al final, todo depende de la gente, y todos necesitan acceso a agua potable. El agua embotellada es cara y un desperdicio. Y a mucha gente le gusta jugar en el agua. Ya sea que estés nadando, navegando, pescando o caminando por la playa, todo el mundo necesita agua dulce».

Investigadores de las instalaciones de mesocosmos de Stone Lab. (Crédito: Justin Chaffin / Laboratorio de piedra de la Universidad Estatal de Ohio)