Floraciones tóxicas del complejo Microcystis aeruginosa en la costa uruguaya: caracterización, distribución de ecotipos y sensoramiento remoto

Abstract

Las floraciones de cianobacterias son un problema socioambiental mundial y nacional. El aumento de estos eventos se ve favorecido por actividades antrópicas, principalmente prácticas agroindustriales que implican el uso intensivo de fertilizantes y pesticidas, lo que promueve la eutrofización de los ecosistemas acuáticos cuya expresión más negativa son las floraciones. Algunas especies de cianobacterias tienen la capacidad de producir sustancias que son tóxicas para animales y personas, conocidas como 'cianotoxinas'. Entre las cianotoxinas más frecuentemente detectadas a nivel mundial se encuentran las microcistinas, comúnmente producidas por organismos del complejo Microcystis aeruginosa (CMA). En Uruguay, esta problemática tiene al menos 20 años, afectando la conservación de los ecosistemas acuáticos y la calidad de su agua. Una de las estrategias ecológicas y evolutivas planteadas por nuestro grupo de investigación como responsable del éxito del CMA en diversos ecosistemas acuáticos es su diversificación en ecotipos. Los ecotipos son poblaciones pertenecientes a una especie que están adaptadas a condiciones ambientales particulares, asegurando el éxito de esa especie en diversas situaciones. Entre las interrogantes que surgen cuando ocurre una floración del CMA de grandes dimensiones y duración, como la ocurrida en verano de 2019, una es relativa a su origen (autóctono vs. alóctono) y otra a la posibilidad de predecir la aparición y toxicidad de las floraciones de manera temprana, rápida y sensible. Con el objetivo de conocer las principales contribuciones alóctonas y autóctonas del CMA en la generación de floraciones en las costas del río Uruguay y del Río de la Plata, en esta tesis se analizó la distribución de ecotipos de CMA productores de microcistinas en distintos escenarios de precipitaciones. Para ello, se realizaron muestreos en diversos ecosistemas acuáticos y abarcando diferentes años para evaluar la presencia de los distintos ecotipos tóxicos del CMA mediante la técnica de genotipado por qPCR y HRMA desarrollada por nuestro grupo. Una vez obtenidos los genotipos, se evaluó su presencia bajo distintas condiciones de precipitación. Los resultados mostraron que el aumento de caudal en los ríos (río Uruguay y río Negro) debido a valores altos de precipitación facilita la distribución de ecotipos del CMA hacia el estuario, constituyendo lo que llamamos floraciones de origen alóctono. Por otro lado, en condiciones de precipitación con valores normales o bajos predominan las floraciones autóctonas, es decir de ecotipos adaptados a las características locales de cada sitio. Asimismo, se ensayó un método de detección remota y cuantificación de organismos tóxicos del CMA empleando fotografías tomadas con un teléfono inteligente y la aplicación HydroColor. Se generaron modelos estadísticos (modelos lineales: LM) para explicar la abundancia de células tóxicas (determinada por qPCR del gen mcyE), empleando los valores de reflectancia de la luz y variables ambientales. Los modelos LM explicaron 42% - 48% de la varianza, demostrando que la relación de reflectancia Rrs(rojo)/Rrs(verde) constituye un buen predictor de la toxicidad. Los resultados obtenidos con esta herramienta son promisorios, constituyendo un método de monitoreo económico y fácil de aplicar, favoreciendo el monitoreo ciudadano y remoto continúo basado en imágenes. En suma, esta tesis contribuye a entender la distribución de ecotipos del CMA en sistemas acuáticos importantes para Uruguay bajo diferentes contextos meteorológicos e hidrológicos, mejorando la comprensión de la ecología de estos organismos y aportando a la detección y predicción de su presencia y abundancia en escenarios futuros de cambio climático.