Innovador vehículo submarino de Xylem aporta nuevos conocimientos sobre floraciones algales nocivas
El vehículo proporcionó a los investigadores de Clear Lake (California) unos datos sensoriales inéditos de todo el lago.
Las floraciones algales nocivas (FAN) son tan frecuentes en Clear Lake, California, que es uno de los lagos más vigilados de Norteamérica. Para comprender mejor las causas de las floraciones de algas en el lago, los investigadores de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles (USC – University of Southern California) y el Proyecto de Investigación del Agua Costera del Sur de California (SCCWRP – Southern California Coastal Water Research Project) desplegaron el i3XO EcoMapper de la marca YSI de Xylem. Este vehículo autónomo se desplazó bajo el agua a todas las partes del lago, capturando datos sobre la profundidad, la calidad del agua y la temperatura, proporcionando a los investigadores datos de alta resolución sin precedentes sobre las floraciones.
Aunque las algas son fundamentales para la vida en la Tierra, ya que producen el 50 % del oxígeno de la atmósfera terrestre, algunas algas pueden producir toxinas. Cuando estas algas crecen sin control, el resultado son las floraciones algales nocivas (FAN), que son una de las mayores amenazas mundiales para la calidad de las aguas superficiales. Los efectos de las floraciones algales nocivas pueden ir desde problemas de sabor y olor en el agua potable hasta la producción de potentes toxinas que pueden hacer enfermar a animales y seres humanos.
Existe una amplia gama de especies de algas que producen toxinas y cada especie prospera en diferentes condiciones ambientales. Las principales causas de las FAN están bien documentadas, como la carga excesiva de nutrientes en las masas de agua, especialmente de nitrógeno y fósforo. Además, las temperaturas más cálidas ocasionadas por el cambio climático pueden favorecer la aparición de algas productoras de toxinas.
Los retos de investigación de las FAN en Clear Lake
Clear Lake es el mayor lago de agua dulce de toda California, con una superficie de 27,4 kilómetros cuadrados. Con una antigüedad de unos 2,5 millones de años, es también el lago más antiguo de Norteamérica. Las FAN son especialmente preocupantes para la comunidad de Clear Lake, ya que 18 empresas de agua potable utilizan el lago como fuente de agua para abastecer a más de 40.000 residentes.
Los científicos saben que las FAN en el lago pueden ser el resultado de la temperatura y la eutrofización, una condición en la que el crecimiento excesivo de plantas y algas está causado, entre otras cosas, por los fertilizantes nutritivos. Sin embargo, para entender las floraciones en detalle, los investigadores se han visto limitados por los datos que obtienen de muestras discretas y por la forma del lago, que está formado por tres ramales con características diferentes.
Mientras que las muestras individuales proporcionan información vital sobre el lago en un lugar y un momento determinados, los investigadores también necesitan entender cómo la estructura física del lago y la dinámica del agua a diferentes profundidades, su columna de agua, contribuyen a las floraciones.
Un nuevo estudio de investigación con tecnología innovador
El reciente estudio realizado en Clear Lake pretendía superar algunos de estos desafíos con la tecnología YSI de Xylem. Uno de los principales objetivos del estudio era vincular los nuevos datos sobre la columna de agua y los parámetros ambientales con otros datos recogidos en muestras de agua individuales.
«Si conseguimos relacionar estos datos dispersos a través del espacio y el tiempo, se obtendrá una información sin precedentes sobre la sucesión de especies y las interacciones tróficas en el plancton de Clear Lake», afirma el Dr. David Caron, de la Universidad del Sur de California y principal investigador del estudio.
Correlacionar estos datos en un lago del tamaño de Clear Lake no es fácil, pero es esencial para entender los procesos biológicos que conducen a las floraciones y las toxinas. El estudio también pretende ayudar a los investigadores a priorizar dónde deben recoger muestras individuales, lo que puede ser un proceso costoso.
Los investigadores se asociaron con Xylem para cartografiar las floraciones algales nocivas del lago con increíble detalle con el i3XO EcoMapper de YSI, un vehículo submarino autónomo (AUV) de última generación. El i3XO genera mapas de alta resolución de la calidad del agua, las corrientes de agua y la profundidad. El i3XO es la combinación de la última tecnología AUV con la plataforma EXO de YSI, un sistema de vigilancia del agua inteligente y preparado para el terreno.
Estudio del lago a dos escalas diferentes
El estudio de los investigadores se diseñó para controlar el lago a dos escalas espaciales muy diferentes. La primera escala se realizó a lo largo de los ejes principales de los tres ramales de Clear Lake para examinar las características de todo el lago. La segunda escala fue una misión de cartografía de alta resolución de una porción de una bahía en el brazo inferior del lago, con el fin de examinar en detalle la distribución de las algas verdeazules (cianobacterias) y sus toxinas.
Para las misiones se aprovechó toda la capacidad de los sensores del i3XO. Cada i3XO está equipado con una sonda YSI EXO1 con sensores de conductividad/temperatura, algas totales, oxígeno disuelto y pH. Los datos de los instrumentos se utilizaron para construir representaciones en 2D de la columna de agua a medida que el vehículo subía y bajaba automáticamente por el lago a distintas profundidades. La larga duración de la batería y la precisión del sistema de navegación del vehículo le permitieron permanecer bajo el agua durante más tiempo para maximizar la recogida de datos. En una de las misiones, el vehículo empleó unas 6,5 horas en recorrer más de 34 kilómetros de Clear Lake.
Una visión totalmente nueva de Clear Lake
Las misiones del i3XO proporcionaron datos sensoriales sin precedentes sobre el lago y sus floraciones algales nocivas. Los investigadores comprenden ahora mejor la estructura de la columna de agua del lago y han podido generar hipótesis demostrables sobre los factores más importantes que impulsan las floraciones algales nocivas en el lago.
Los datos obtenidos a escala de todo el lago también proporcionaron información vital sobre dónde y cómo gastar los limitados recursos para elegir los lugares para la toma de muestras. Está previsto realizar misiones de seguimiento para ampliar el conjunto de datos y seguir comprendiendo mejor la relación entre la calidad del agua y las floraciones algales en Clear Lake.
Más información sobre el estudio de Clear Lake
Descargue el informe sobre el estudio: High-Resolution Mapping of a Harmful Algal Bloom (Cartografía de alta resolución de floraciones algales nocivas)
Consulte un seminario web sobre el estudio: Expand your HAB Horizons with High-Resolution Mapping (Amplíe sus horizontes sobre floraciones algales nocivas con la cartografía de alta resolución)