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Introducción
Las cianobacterias eventualmente pueden desarrollarse en grandes masas, denominadas florecimientos o «blooms», especialmente en cuerpos de agua eutróficos.1 El incremento de estas floraciones está siendo cada vez más reportado en todo el mundo debido no solo a la eutroficación, sino a los efectos del cambio climático y a un mayor el esfuerzo de monitoreo por parte de los científicos.2
La presencia de cianobacterias puede asociarse o no a la presencia de cianotoxinas (citotoxinas y biotoxinas), reportándose en diferentes ecosistemas envenenamientos producidos por estas, lo que ha involucrado alrededor de 50 géneros, siendo los más comunes Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Lynbya, Microcystis, Nostoc y Oscillatoria.2)
En Cuba, la información sobre la presencia de cianobacterias y cianotoxinas en diferentes ecosistemas ha emergido de investigaciones científicas provenientes de algunos grupos de investigación, 1 destacando el del Laboratorio de Ecotoxicología y Servicios Ambientales (LESA), del Centro Nacional de Electromagnetismo, Universidad de Oriente, el que ha enfocado sus esfuerzos al estudio de las floraciones de cianobacterias en el Oriente de Cuba.1,3,4,5,6) Las especies consideradas tóxicas, identificadas en aguas interiores del oriente de Cuba han sido: Anabaena torulosa, Cylindrospermopsis raciborskii, Lyngbya sp., Microcystis viridis, M. aeruginosa, M. flos-aquae, M. panniformis, M. wesenbergii, Oscillatoria chalybea, Oscillatoria limosa, Oscillatoria tenuissima, Oscillatoria sp., Planktolyngbya limnetica, Synechococcus sp., Synechocystis aquatilis y Synechococcus sp.1,5
La experiencia de trabajo en la determinación de cianobacterias tóxicas en aguas costeras e interiores incluye hasta la fecha, varios reportes de floraciones de cianobacterias tóxicas en ríos, lagunas costeras, bahías y embalses de agua; así como la determinación de niveles de microcistinas en relación con el estado trófico en embalses; siendo los daños directos sobre organismos asociados, fundamentalmente, a la muerte de peces. Si bien varios ecosistemas de la zona oriental han sido trabajados, aún quedan zonas donde el esfuerzo de muestreo aún no es el adecuado, como es el caso de la provincia de Camagüey. Sin embargo, existe riesgo de ocurrencia de floraciones de cianobacterias en aguas superficiales interiores, debido a las condiciones climáticas existentes, y específicamente los reservorios de pequeño tamaño sometidos a una fuerte presión son vulnerables a la ocurrencia de estos eventos debido a las condiciones eutróficas.
El presente trabajo tiene como objetivos fundamentales: desarrollar un protocolo de acción inmediata para soportar la toma de decisiones y el manejo del riesgo en la Laguna San Blas, Camagüey, identificando especies involucradas y posibles toxinas asociadas, ante un reporte de intoxicación de animales domésticos, asociado al ecosistema.
Métodos utilizados y condiciones experimentales
Esta investigación comienza con el reporte al gobierno de una queja en relación con la fetidez y condiciones de la laguna San Blas, además de la intoxicación de animales domésticos. Metodológicamente el estudio y manejo de la situación de riesgo se dividió en tres fases (figura 1), siendo la última la que corresponde a la implementación del protocolo de gestión del riesgo.
Descripción de la zona de estudio
La Laguna de San Blas es un reservorio de tamaño relativamente pequeño (aproximadamente 30 m de diámetro) que se ubica en una zona rural de la provincia de Camagüey, al Oeste de Camagüey, cabecera municipal Camagüey, desde el km. 21 ½ hasta el 23 ½ de la Carretera Central, cerca del vial principal, en la comunidad de San Blas (figura 2). Presenta escasa vegetación circundante y alta insolación todo el año. El ecosistema ha sido utilizado históricamente por las familias de los alrededores, los que refieren su uso para actividades de baño, el que se ha visto afectado de forma progresiva por la contaminación del acuatorio. Esta sirve de abrevadero para animales domésticos y de vida silvestre, y para el riego, siendo en los últimos años utilizada para la disposición de residuales domésticos.
Muestreos
Se realizaron muestreos cualitativos y cuantitativos. Los sitios de muestreo fueron establecidos a conveniencia para un primer estudio de caracterización del riesgo, después del primer viaje exploratorio. Se considera el muestreo de las márgenes en zonas con descoloración evidente y muestreos en zonas más hacia el interior de la laguna. Se toman muestras en zonas donde existe formación de espuma. Las coordenadas satelitales fueron establecidas por cada sitio de muestreo.
Se tomaron muestras de agua superficial en cada uno de los puntos de muestreo establecidos, en horas de la mañana (9:00-10:00 am), tomado las medidas higiénico-sanitarias pertinentes: uso de guantes y nasobucos (figura 3 ). Posteriormente, las muestras fueron trasladadas al laboratorio en completa oscuridad, con las medidas sépticas pertinentes, procediendo de inmediato al análisis fisicoquímico de estas (pH y Oxígeno Disuelto, medido con un pHmetro Mettler Toledo; concentración de cloro por el método de Mohr por valoración con nitrato de plata; 7 y de cianopigmentos, con un fluorímetro Algatorch BBM); además de la observación de preparaciones en fresco al microscopio óptico para realizar el recuento de cianobacterias.
Identificación del fitoplancton
La identificación se realizó a través de fotografías. Se utilizaron varias claves dicotómicas y criterios taxonómicos, 8,9,10,11,12) además de consultas online con las bases Infoseek, AlgaeBase, Algaterra y con la galería de especies fitoplanctónicas del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por su sigla en inglés) de Estados Unidos.
Entrevistas a pobladores
Se realizan entrevistas a 25 pobladores de San Blas enfocadas a conocer la existencia de reportes previos de ocurrencia de discoloraciones de las aguas o intoxicación de animales o humanos, y se indaga sobre las posibles manifestaciones en humanos, debido a la baja percepción de este tipo de riesgo a nivel local, con énfasis en la familia que reporta la situación de riesgo al gobierno.
Resultados y discusión
Caracterización de la situación de riesgo
La laguna presenta indicadores primarios de alarma: natas verdosas superficiales visibles, que cubren prácticamente el 90 % del reservorio. Presencia de espumas y marcada discoloración de las aguas, con un color verde intenso que se intensifica en las márgenes del ecosistema.
Existe fetidez y reporte de animales intoxicados y muertos (perros, aves de corral). Al indagar en la comunidad sobre antecedentes de eventos de riesgo, se identifican otros eventos de intoxicación previos, relacionados con muerte de palomas y de varios ejemplares de aves de vida silvestre. Al realizar viajes exploratorios alrededor de la laguna hay presencia de peces muertos, con presencia de color rojizo intenso en los restos analizados. Es notorio que en la laguna permanecen sin afectación, durante los primeros momentos de la situación de riesgo, algunos especímenes de Claria sp., lo que parecen ser más resistentes.
Los principales síntomas asociados a la muerte de animales fueron:
Parálisis muscular
Convulsiones y fallo respiratorio
Presencia de espumas en la cavidad oral
Midriasis
Lesiones en la piel
Existen, además, manifestaciones dermatológicas en humanos, en un principio no asociadas al evento tóxico. La comunidad se muestra inquieta y preocupada por la situación y refiere que la fetidez aumenta en horarios vespertinos y nocturnos. Se detecta la presencia de una floración de cianobacterias, en la que se involucran las especies Microcystis flos-aquae, Microcystis aeruginosa (Kütz.) Kütz., y Spherospermopsis torques-reginae.
La descripción de las especies relevantes del bloom se presentan a continuación:
Spherospermopsis torques-reginae KOMÁREK: Se observan células vegetativas esféricas o en forma de barril acortadas, ligeramente más anchas que largas (4,5-7,8 μm de ancho, 4,5-6,4 μm de largo) con abundantes aerotopos. Célula apical redondeada. Heterocistes redondeados, 8-8,5 μm de diámetro. Acinetos esféricos de 11 a 15,2 µm, solitarios, rara vez en pares, contiguos a los heterocistes. Tricomas solitarios de 5-11 x 5-9 µm, sin mucílago visible o con una capa muy fina de 1 a 2,1 µm, con enrollamientos irregulares de 55,7 a 122 µm de ancho, y segmentos con espirales de 40 a 50 µm de diámetro de hasta 6 vueltas con espacios de 0,1 a 0,5 µm. Especie dominante en la floración (55 %). Estas especies son muy polimórficas, influenciadas por las condiciones locales y las características del Bloom.13,14 Figura 4
Microcystis flos-aquae (Wittrock) Kirchner ex Forti1898: forma colonias solitarias flotantes, irregularmente esféricas a esféricas, compactas, no lobuladas, sin agujeros; en algunas colonias se observan pequeños espacios indistintos que no afectan la estructura general densa y homogénea del aglomerado de células esféricas, no superpuestas, con ≈3,2-4,1 µm de diámetro, con aerotopos. La colonia presenta un borde liso con mucílago muy fino y difuso. Se observan, además, pequeños grupos irregulares a esféricos de células aglomeradas, sin márgenes visibles, indicando la presencia de estados tempranos o jóvenes. Se discuten las propiedades tóxicas, no contiene neurotoxinas.12,15La especie es subdominante en la floración (25 %).
Microcystis aeruginosa (Kützing) Kütz 1846: forma colonia irregular de contorno, lobuladas y con orificios marcados, con células esféricas de ≈4,5 a 5,6 µm de diámetro, densa e irregularmente aglomeradas ligeramente superpuestas; destaca la presencia de aerotopos; las células son de color verde azulado, o pardusco en algunas colonias. Alrededor de la colonia se observa un mucílago incoloro con un margen estrecho. Se observan, además, pequeñas colonias irregularmente esféricas con varias densidades celulares, lo que indica la presencia de estados tempranos o jóvenes. Las colonias son de tamaño muy variable. La especie está asociada a la producción de neuro y hepatotoxinas (microcistinas).12,15) La especie es subdominante en la floración (20 %).
Otras especies de cianobacterias con menor presencia son identificadas: Dolishopspermun. autroafricano, D. lemmermannii, D. flos-aquae, D. crassum, Leptolyngbya sp., Merismopedia marsonii, Microcystis viridis. M. protocystis, Oscillatoria princeps.
Fig. 4 Imagen tomada al microscopio óptico (10X). Derecha: Microcystis flos-aquae, Izquierda: S. torques-reginae
El bloom remite a los treinta días, acompañado de cambios de coloración de las aguas del ecosistema; sin embargo, se identifican otras especies de cianobacterias potencialmente tóxicas, con el paso de los días: Lyngbya sp. (asociada a la producción de lyngbyatoxina, saxitoxinas y aplisatoxinas, cianotoxinas que producen afectaciones en la piel, gastrointestinales, y sobre el nervio axial), Anabaenopsis sp. (asociada a la producción de microcistinas), Schizothrix sp. (productora de aplisiatoxina, relacionada con afectaciones en la piel) (Lucena, 2008). Respecto a los parámetros físicoquímicos (tabla 1) destacan los bajos valores de oxígeno disuelto, lo que limita su uso como cuerpo de agua de uso pesquero y para baño (NC 95:99; NC 22: 99) actividades desarrolladas tradicionalmente en el ecosistema.
Tabla 1 Variación de los parámetros fisicoquímicos en los puntos de muestreo establecidos en la Laguna San Blas
La concentración de cloro indica la entrada al sistema de agua potable clorada proveniente de residuales domésticos, aspecto corroborado durante los viajes exploratorios. Se confirma, además, la presencia de presencia de cianobacterias y cianobacterias tóxicas, lo que restringe los usos del ecosistema, considerando que según la NC 22: 99, en las aguas destinadas al baño no se permitirá la presencia de sustancias tóxicas o irritantes, cuya acción por contacto, ingestión o inhalación, produzcan reacciones adversas sobre la salud humana, si bien no hay un acápite específico para estas biotoxinas.
Días después se repitieron los análisis y hay una ligera mejoría en cuanto al OD, el pH, la concentración de Cloro disminuye lo que puede deberse a la suspensión temporal de algunos aportes domésticos; sin embargo la concentración de cianobacterias y cianopigmentos, la que alcanza altos valores no indica remisión hasta los 30 días donde hay un cambio visible de la cloración y los valores llegan a 35 cél.mL-1 x106 en el punto 3.
Discusión de los resultados
Se constata una situación de riesgo asociada a una floración de cianobacterias que involucra especies potencialmente tóxicas, asociadas a la producción de neurotoxinas (anatoxinas) y hepatotoxinas (microcictinas), comunes en reservorios eutróficos.12 Esta floración ocurre en condiciones ligeramente básicas del agua (valores de pH de 7.89), con muy bajos niveles de oxígeno disuelto, lo que tiene consecuencias para el ecosistema; se constata además la presencia de altos niveles de cianopigmentos y concentraciones elevadas de cianobacterias.
Las especies asociadas al bloom están relacionadas con la producción de microcistinas, péptidos cíclicos cuyo órgano diana es el hígado.16,17) Por otra parte, las especies de Anabaena (Spherospermospsis) identificadas están relacionadas con la producción de anatoxinas y saxitoxinas, alcaloides vinculados a la inhibición de la conducción del impulso nervioso, actuando sobe las sinapsis colinérgicas y los axones neuronales.
Todas estas manifestaciones coinciden con el cuadro descrito de las muertes de animales. Se identifican cianobacterias productoras de dermatotoxinas, si bien muchos géneros están asociados a esta manifestación,18) por lo que debe hacerse un esfuerzo mayor de muestreo y seguimiento del ecosistema, garantizando las restricciones de uso impuestas, y el seguimiento de indicadores de emergencia. En este sentido, la educación sanitaria y la comunicación del riesgo constituyen una estrategia efectiva y necesaria.
Es indiscutible la necesaria vigilancia para el control y prevención de mortalidades de animales y daños a la salud humana ante floraciones de cianobacterias tóxicas. Es necesario establecer iniciativas funcionales y redes de trabajo para lograr un manejo adecuado de este riesgo emergente. Los especialistas deben complementar el trabajo de atención primaria del personal de la salud, y fortalecer la red de actores involucrados en la gestión del riesgo por presencia de cianobacterias tóxicas.3
Ante la situación de riesgo se recomendó la implementación inmediata de protocolo de gestión de riesgo, recomendándose las siguientes acciones:
Crear de manera inmediata una comisión de gestión de riesgo (CGR) interdisciplinaria e intersectorial. Esta es una actividad prioritaria que puede ser sustituida dependiendo del contexto y la situación de riesgo por cualquier estructura funcional similar. La CGR debe integrar armónicamente a los actores clave, contribuyendo con la capacitación de la red de actores, la conciliación con los especialistas involucrados a corto y largo plazo, para garantizar la sostenibilidad de las iniciativas propuestas. La CGR debe involucrar a todos los actores debe realizar las conciliaciones y alianzas estratégicas necesarias; además de contribuir a la sensibilización tanto de actores clave y tomadores de decisión, así como a una revisión del marco legal que aplica en cada caso e implementación de la legislación ambiental vigente. En este contexto, es importante señalar la importancia del principio precautorio y su aplicación en casos de riesgo inminente.
Demarcar la zona como ¨zona de riesgo¨ como corresponde en los protocolos internacionales para restringir acceso a la zona contaminada, lo que incluye restricciones de uso. Esto incluye el uso de señalética advirtiendo sobre el peligro por exposición a aguas contaminadas. Entre las restricciones de uso debe incluirse prohibir el consumo de cualquier recurso que provenga del ecosistema.
Implementar y controlar las restricciones de uso a través de acciones conjuntas con el gobierno y las autoridades competentes.
Realizar muestreos sistemáticos en alianza con expertos hasta que desaparezca o se minimice la situación de riesgo.
Notificar a Salud Pública, al gobierno y a los actores clave sobre el riesgo potencial a la salud (PNR-Policía Nacional Revolucionaria, Comunidad, Médico de la Familia, Gobierno, CITMA-Ministerio de Ciencia Tecnología y Medioambiente, MININT-Ministerio del Interior, Comunales y otros) debido a la contaminación con cianobacterias potencialmente tóxicas. (Este debe ser un proceso totalmente inclusivo).
Implementar acciones de comunicación pública. Se recomienda diseñar una estrategia de comunicación y sensibilización para evitar exposición a las cianotoxinas utilizando las vías necesarias (formales e informales).
Socializar materiales científicos de interés entre la red de actores para comenzar una capacitación en relación con este riesgo emergente, en este caso compartido por los expertos.
Documentar la situación de riesgo, especificando fechas, condiciones ambientales, aspectos de interés al detalle, recogiendo todas las evidencias posibles y compilar toda la información en un informe que pueda servir de referencia.
En caso de muerte de animales, peces incluidos, estos deben enterrarse, añadiendo cal si es posible antes de sellar el sitio de enterramiento. En este caso tener en cuenta que es frecuente que personas inescrupulosas comercialicen peces contaminados e incluso muertos producto de esta situación de riesgo. En este caso se extremaron las medidas de seguridad, concientizando a los pobladores sobre la situación de riesgo.
Revisar posible conexión con pozos o reservorios de suministro de agua potable los que pueden tener contaminación secundaria.
Implementar supervisión visual del ecosistema diariamente durante al menos 30 días, cumpliendo con estrictas medidas de precaución (guantes si va a manipular aguas o recursos contaminados, nasobucos, gafas si se va a exponer a salpicaduras, botas impermeables). Esta vigilancia debe ser sistemática y a los 3 y 6 meses del reporte inicial de la situación de riesgo se debe realizar un análisis del agua.
Analizar y aplicar alternativas para la recuperación del ecosistema a mediano plazo.
Resultaron importantes factores de éxito: la alianza entre el Laboratorio de Criminalística de Camagüey y LESA, el liderazgo del gobierno, la percepción ciudadana sobre el riesgo y la comunicación oportuna, el hecho de considerar el asunto de manejo como un tema de seguridad del estado, al poder estar involucrada la vida de seres humanos; la visión oportuna, estratégica e inmediata del Laboratorio de Criminalística; el espíritu colaborativo de la comisión creada para el manejo de la situación de riesgo, y la rapidez en que se desarrollaron las acciones recomendadas para la toma de decisiones, soportando estas sobre bases científicas.
Conclusiones
Se detectó una situación de riesgo en la laguna de San Blas, Camagüey, confirmándose la presencia de un bloom mixto que involucra especies toxigénicas, siendo mayoritaria la cianobacteria Spherospermopsis torques-reginae, el que transcurre con el acompañamiento de al menos otras nueve especies de cianobacterias con potencial tóxico, y remite a los treinta días. Este se acompaña de una mala calidad del agua, la que deja de ser apta para el baño y para el uso pesquero.
Se implementan acciones tempranas para el manejo de la situación de riesgo a partir de un diseño metodológico que involucra la participación de expertos, así como la participación ciudadana, liderado por el Laboratorio de Criminalística de Camagüey, que facilitan la toma de decisiones gubernamentales acertadas.
La alianza entre el Laboratorio de Criminalística de Camagüey y LESA, el liderazgo del gobierno, la percepción ciudadana sobre el riesgo y la comunicación oportuna, además del hecho de considerar el asunto de manejo como un tema de seguridad del estado, al poder estar involucrada la vida de seres humanos, resultaron factores clave de éxito.
Agradecimientos
Esta investigación ha sido realizada gracias a la colaboración de la comunidad de San Blas, con el apoyo del gobierno de Camagüey y del proyecto PS223MY003-097 “Implementación de un sistema piloto de diagnóstico y vigilancia para la alerta y respuesta temprana ante riesgos emergentes por contaminación con cianobacterias en sistemas agropecuarios” del Programa Sectorial de Ciencia y Técnica: Salud Animal y Vegetal financiado por el Ministerio de Ciencia Tecnología y Medioambiente (CITMA), de la República de Cuba.
