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Un camino que sólo hemos comenzado. Lagunas de la legislación de los caudales ecológicos

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La ORDEN ARM/2656/2008, por la que se aprueba la instrucción de planificación hidrológica (IPH) recoge la mayor parte de los criterios que utilizamos en España para calcular los caudales ecológicos. Para tener un panorama completo, también hay que consultar otras normas, como los diversos planes hidrológicos de cuenca, el Plan Hidrológico Nacional, el Reglamento de Planificación Hidrológica, o el Reglamento del Dominio Público Hidráulico. En conjunto, es una normativa bastante avanzada, aunque tiene ciertas carencias, algunas de las cuales me gustaría poner de manifiesto a continuación.

Un camino que sólo hemos comenzado. Lagunas de la legislación de los caudales ecológicos

Fuente. Mariano Cebrián.

Por ejemplo, hay que pensar que determinados ríos, que por su calidad, merecen más su protección que otros. Además hay ríos que ya están deteriorados de una forma casi irreversible, donde el uso del agua proporciona grandes beneficios a la totalidad de la sociedad. Por tanto, deberíamos exigir caudales ecológicos muy elevados o incluso naturales en ciertos ríos, mientras que en otros debería primar el uso. En las reservas fluviales habría que dejar los caudales naturales (aunque se podría hacer alguna salvedad con los usos tradicionales); en la Red Natura u otras zonas protegidas habría que proponer caudales acordes a la conservación de las especies o hábitats para los que han sido designados; en los ríos “normales” podría seguirse utilizando los criterios actuales para la designación de caudales ecológicos y en masas con aprovechamientos de alta prioridad, o con deterioros prácticamente irreversibles, podrían plantearse caudales muy bajos o incluso su inexistencia.

Otra carencia es no recoger todas las componentes del régimen de caudales ecológicos en los planes hidrológicos. Hasta ahora se ha trabajado casi exclusivamente con caudales mínimos, pero hay que prestar atención a los demás componentes de un régimen de caudales ecológicos, por ejemplo, los caudales generadores o de crecida, los periodos de cese, los caudales máximos en la gestión ordinaria delas infraestructuras, etc. Además de recogerlos, habrá que aplicarlos, que una norma que no se obliga a cumplir es como un cero a la izquierda.

Otro de los temas a tener en cuenta son las inversiones de los regímenes naturales, es decir, cuando corre por el río más agua en verano que en invierno. En los ríos que ocurre esto, se alteran también los ciclos vitales de muchas especies acuáticas y de ribera. A la inversa de lo que se ha hecho para los caudales mínimos, habría que fijar cuales son los caudales más altos que se permiten en cada época del año.

Los caudales ecológicos tienen además otras potenciales implicaciones que debieran ser discutidas, como su relación con los pasos de peces. Una presa o azud nunca debería tener un caudal ecológico inferior al necesario para la operación del dispositivo de paso; por lo menos durante los momentos del año en que se produce la migración de los peces. Lógicamente, en estos casos no se podrían turbinar los caudales ecológicos o que pasaran por otro sitio que no fuera el dispositivo de paso.

Finalmente hay que insistir en que no sólo hay que hacer los estudios de caudales ecológicos de una forma adecuada a las tipologías de cauces comentadas, sino que posteriormente, e incluso antes de la implementación de los nuevos regímenes, deben de realizarse los correspondientes estudios de seguimiento: ver la ictiofauna que habita, cómo es la ribera, etc. para conocer si posibilitan un ecosistema fluvial similar al que había antes de quitarle parte de su caudal.

Este artículo se desarrolla más detalladamente en mi post de iagua “Reflexiones sobre las carencias de la legislación acerca de los caudales ecológicos

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El plástico en las aguas marinas y continentales, un problema que se agrava

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La contaminación de los océanos no es un problema reciente, pero se agrava continuamente. Entre los contaminantes hay que destacar a los plásticos, que ya suponen un 80% de la contaminación marina. Una característica que hace a los plásticos muy problemáticos es que no se descomponen fácilmente y, con frecuencia, son confundidos por los animales marinos con posibles alimentos. En algunas regiones, las corrientes oceánicas arrastran billones de objetos de plástico en descomposición y otros residuos hasta formar remolinos gigantescos de basura. Uno de ellos, situado en el Pacífico septentrional y conocido como el “Gran Parche de Basura del Pacífico”, tiene una extensión que, según las estimaciones publicadas en 2018 por Scientific Reports, alcanza un tamaño de 1,6 millones de km2, más del triple de la superficie de España. Además, en los últimos años la comunidad científica se ha dado cuenta de que, con el tiempo, los plásticos van haciéndose trozos más y más pequeños hasta ser invisibles. El problema entonces es que pueden entrar en la cadena trófica, provocando problemas a los organismos que los ingieren y a todos aquellos que se alimentan de ellos, entre ellos los seres humanos.

En las aguas continentales el problema también existe, en especial en los lagos y embalses cuya cuenca está fuertemente antropizada, los ríos no están tan afectados por su carácter lótico. En cualquier caso están por desarrollar las metodologías que evalúen el efecto sobre de este contaminante sobre el ecosistema fluvial.

Siendo pragmáticos, hay que tener en cuenta que además de dañar el medio ambiente, la basura marina causa perjuicios económicos a actividades como el turismo, la pesca y el transporte marítimo. Por ejemplo, el coste para el sector pesquero de la UE se calcula en más del 1 % de los ingresos totales procedentes de las capturas realizadas por la flota de la UE.

Las fuentes de la contaminación son características de cada contaminante, pero en líneas generales se pueden citar el aporte de los ríos, los vertidos costeros y desde los buques. Los plásticos suelen llegar como residuos sólidos al mar (según Greenpeace, hasta 12 millones de toneladas de plástico entran cada año en nuestros mares a nivel mundial, lo que supone el 80% de la contaminación marina) y allí, tras un proceso de degradación, se convierten en microplásticos (tamaño inferior a 5 mm). Los microplásticos también se generan como tal de manera directa procedentes de diferentes fuentes, la industria cosmética, de pinturas, de neumáticos, textil y de pellets, entre otras.

Origen y destino de los plásticos en el medio marino. Fuente: Eunomia 2016. Plastic in the Marine Environment.

En relación con los ríos se han realizado diversos estudios entre ellos destaca el publicado en la revista Environmental Science & Technology, que ha localizado los diez sistemas fluviales que más residuos plásticos vierten a los océanos cada año. Entre el Ganges (India), Indo (India), Yangtsé (China), Río Amarillo (China), Amur (Rusia-China), Hai (China), Río de las Perlas (China), Mekong (Indochina), Nilo y Níger (África)  vierten el 95 % de las 2,75 millones de toneladas de basura plástica procedentes de los ríos del planeta (mucho más de lo que presupone Eunomia) y que acaban en el mar por la acción de las corrientes.

Los diez ríos más contaminantes. Fuente: Amanda Montañez

En las depuradoras de aguas residuales se están eliminando los plásticos, pero hay que resaltar que parte de los microplásticos evitan quedarse atrapados en las plantas de tratamiento. Prueba de ello es el artículo de Kay y col. 2018 donde estudian ellos microplásticos en las cuencas fluviales, donde además resaltan otras fuentes como la deposición atmosférica, las tierras de cultivo y la degradación de plásticos más grandes.

Para evitar la contaminación la mejor receta es no verter contaminantes a los mares, aunque también hay que pensar cómo eliminar los que ya existen. Para los grandes plásticos flotantes la forma más lógica de recogerlos es la mecánica, para lo que hay que utilizar grandes buques que los retiren. Es destacable la iniciativa de Boyan Slat, un joven emprendedor fundador de The ocean cleanup, que con una tecnología de bajo coste muy ingeniosa, pretende ayudar a concentrar esos plásticos y facilitar su recogida masiva.

Fuente: The ocean cleanup 2018. https://www.theoceancleanup.com/technology/

Para intentar frenar el vertido de plásticos, la Comisión Europa ha creado la Estrategia Europea para el Plástico en una Economía Circular. Esta estrategia plantea reducir la generación de residuos plásticos que llegan a los océanos, los que se incineran (limitando el efecto invernadero) y los que se depositan en los vertederos, fomentándose pues los procesos de reutilización y reciclado. La Unión Europea apoya la estrategia de los plásticos con una partida presupuestaria, habiendo invertido este mismo año 14,5 millones de euros que se dedican a la Sustainable Blue Economy para acelerar la política marítima europea en relación con los microplásticos.

Por otra parte, la iniciativa europea H2020 financia el proyecto CLAIM, un consorcio de 19 instituciones que pretenden introducir tecnologías verdes innovadoras para los mares semi-cerrados como el Mediterráneo y el Báltico. El objetivo es evitar que la basura plástica ingrese al mar. Para ello se han planificado intervenciones en dos de los principales puntos de origen: las plantas de tratamiento de aguas residuales y las desembocaduras de los ríos. En el caso de las plantas de tratamiento se está desarrollando un dispositivo automático de limpieza que permite filtrar hasta los micro-plásticos, mientras que en las desembocaduras de los ríos se colocarán de forma estratégica una serie de brazos flotantes equipados con cámaras para monitorear la recolección de basura flotante visible y evitar que dichos residuos ingresen al mar.

También hay que pensar en lo que podemos hacer nosotros para evitar la contaminación. En primer lugar, reducir el consumo de grandes plásticos, bolsas envases, etc. En relación con los microplásticos, ya se han creado App como Beat the Microbead, que lee los códigos de barras de los productos detectando cuales los tienen. Para tener otras  ideas de qué se puede hacer a nivel individual en relación con los plásticos visita la página ¿Planeta o plástico?, donde se recogen unas cuantas ideas.

La eliminación de los microplásticos es muy complicada ya que es un material difícilmente degradable, pues sólo determinados organismos pueden llevar a cabo su descomposición. Desde ese punto de vista hay que celebrar la investigación de científicos de la Universidad de Aveiro (Portugal), quienes han descubierto un hongo marítimo que podría ser clave en su eliminación de los océanos. Se llama Zalerion maritimum y degrada el microplástico de forma rápida y eficiente: aislado en laboratorio en un ambiente similar al del mar contaminado con microplásticos, en siete días es capaz de reducir el 77% de ese material.

La idea que quiero subrayar es que la contaminación de los océanos es grave, aquí sólo he mostrado de forma muy somera, la problemática del plástico, pero hay más contaminantes de los que preocuparnos. Aunque habéis podido ver que existen iniciativas para limpiar nuestros océanos, la solución siempre pasa por reducir el aporte de contaminantes. En eso tenemos que tomar conciencia que todos y cada uno de nosotros debe poner de su parte, aunque no estemos en la costa hay que evitar generar residuos, al final llegarán al mar a través de los ríos. Recuerda, la suma de los esfuerzos es lo que conseguirá salvar los océanos.

Mariano Cebrián del Moral colabora con el ISM como profesor del curso online Técnico en Gestión de Ecosistemas de agua dulce. Control y evaluación del Estado Ecológico en el que mejoramos la formación de los participantes para competir en el mercado laboral de la gestión del agua.

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Técnicas genéticas para la identificación de especies

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Desde hace tiempo ya se puede identificar especies mediante técnicas genéticas, aunque las personas comunes lo veíamos como de película; pero actualmente ya no es tan complejo, ni tan caro encargar a un laboratorio que te analice un trozo de tejido y te identifique la especie. Hay más, como las técnicas genéticas son tan sensibles, en 2011 se empezó a hablar del eDNA (environmental DNA) o ADN ambiental. Es decir que no hace falta ver la especie para saber que está en un ecosistema, en el agua se disuelven las deyecciones, restos de piel, etc. que tienen ADN y que se pueden detectar. En nuestro caso, tomando una muestra de agua se puede amplificar el ADN que exista para poder identificar la especie que buscamos.

Para explicarlo un poco, el procesado de una muestra de eDNA es la siguiente:

Tomamos una muestra de agua, aproximadamente un litro. Se filtra la muestra, de tal manera que se transfiera el ADN al filtro y éste se lleva a un volumen mucho más reducido con una solución característica para producir la lisis y liberar al ADN en la solución. Se purifica la muestra mediante distintas técnicas y entonces ya se puede proceder a la amplificación: copiarlo muchas veces para que se pueda trabajar con él.

La muestra de ADN se amplifica por medio del proceso de PCR, siglas en inglés de Reacción en Cadena de la Polimerasa. Para conseguir la replicación del ADN debemos rodear la muestra de una mezcla de nucleótidos y de la encima polimerasa, que es la que facilita la reacción, esa mezcla se llama mezcla maestra o “Master mix”. En primer lugar debemos separar las dos hebras de la cadena de ADN (la doble hélice), esto se consigue mediante una subida de temperatura hasta los 90ºC, inmediatamente se baja hasta una temperatura más adecuada para que comience la reacción. Para amplificar únicamente el ADN que nos interesa, se incluyen en la mezcla unos cebadores o “primers” que son unos trozos de ADN característicos de la especie que buscamos y que se pegan al ADN de la muestra, siempre que sea de la especie objetivo, y permiten a la ADN polimerasa que comience a pegar nucleótidos a partir del cebador. Cuando termina su trabajo, tenemos el doble de cadenas de ADN. Para tener suficiente ADN se repite el proceso entre 20 o 50 veces. Para hacernos una idea, si se parte de 2 cadenas de ADN y se repite el proceso 40 veces teóricamente obtendríamos 1 billón de cadenas, cantidad suficiente para verlo a simple vista y detectarlo con seguridad.

El último paso es la identificación del ADN producido en la PCR, que normalmente se realiza mediante una electroforesis en un gel de agarosa.

Pero los avances en la identificación de especies mediante técnicas genéticas no se ha quedado ahí. Actualmente está disponible la técnica de la qPCR (quantitative PCR), llamada así por ser una PCR que permite cuantificar el número de cadenas de ADN que hay en la muestra. También se conoce con el nombre de PCR in situ, ya que los resultados se pueden obtener en muy poco tiempo. Para explicar las diferencias con la PCR normal, voy a poner el ejemplo de la especie exótica invasora con la que estamos trabajando: el caracol del cieno, Potamopyrgus antipodarum.

El comienzo del proceso es similar: toma de muestra, filtrado, lisis y  lavado con distintos buffer: de proteínas, salino, de secado; para luego eluir el ADN, ya puro, antes de mezclarlo con una mezcla maestra que incluye una sonda con un fluoróforo que emite luz cuando se une al ADN, por lo tanto, a medida que se duplica el ADN se va emitiendo luz y cuanto más ADN exista en la muestra, más rápido se alcanzan las intensidades de luz prefijadas y por tanto, si hemos realizado una curva patrón que nos relacione biomasa con luminiscencia podremos estimar la biomasa de la muestra. Otra de las ventajas de este método es que no hace falta el posterior proceso de electroforesis en gel, porque cuando acaba la PCR ya tenemos los resultados.

Técnicas genéticas para la identificación de especies

Técnicas genéticas para la identificación de especies

En el proceso de purificación se tardan 5 minutos y no es necesario el uso de ningún aparato de laboratorio habituales en la purificación: centrífugas, electroimanes, etc. La PCR se realiza en un termociclador que pesa menos de un kilo y que es totalmente portátil. Los 45 ciclos que recomiendan en el protocolo tardan 50 minutos. En consecuencia, en menos de una hora tenemos los resultados, después de filtrar la muestra (que se puede hacer con jeringas de gran volumen). Además no hace falta llevársela al laboratorio, todo el trabajo se puede realizar en el campo.

Nuestro equipo de trabajo (que incluye a Everis Ingeniería, Ecohydros y la Universidad de Oviedo) está en camino de desarrollar cebadores para especies invasoras, para especies protegidas, para especies interesantes para la acuicultura e incluso para detectar especies con elevado valor comercial. Si las condiciones son normales, en 6 meses se puede desarrollar un cebador para una especie nueva.

En consecuencia, existe la herramienta y la posibilidad de adecuarla a las necesidades de cada uno en un tiempo razonable. Lo único que falta son proyectos interesantes donde aplicarlo. Pensemos en las especies protegidas, es una técnica que no nos obliga a capturarlas para saber dónde están, lo cual es importantísimo si el número de individuos de la población es bajo.

Si la qPCR es una herramienta del presente, el metabarcoding lo es del futuro. El método parte de una amplificación de ADN por PCR, pero usando cebadores inespecíficos que permiten que el ADN de todas las especies se amplifique, no sólo el de una, como antes hacíamos. Después se secuencian los fragmentos amplificados y por comparación con una base genética podemos identificar a todas las especies que hay.

Las posibilidades de esta metodología son brutales, nos olvidaremos de las personas mirando durante horas por una lupa para identificar las familias de macroinvertebrados. Se desarrollarán índices a nivel de especie que serán mucho más sensibles que los que ahora tenemos. Con una muestra de agua podremos decir todos los peces que hay en una laguna, no hará falta pescarlos, lo que le produce mucho estrés y en algunos casos muerte de algunos ejemplares. Etcétera, etcétera.

Mariano  Cebrián y Pedro Pablo Loné colaboran con el ISM como docentes del curso Gestión y Monitorización de la Calidad de las Aguas donde se profundiza en el análisis de indicadores biológicos para la evaluación de la calidad de aguas.

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