Relación de la transparencia del agua con el estado ecológico del lago
La transparencia del agua medida con el disco de Secchi permite estimar indirectamente el estado trófico del lago, en relación con la concentración de algas (fitoplancton). Sin embargo hay que tener en cuenta que existen otros factores de importancia en la atenuación de la radiación en la columna de agua además de las algas: los elementos de naturaleza orgánica e inorgánica (gaseosos o no) que se encuentran disueltos, y los materiales no vivos que se encuentran en suspensión (tripton).
La transparencia del agua en los lagos
A partir de la función básica de la ley de Beer-Lambert que relaciona la atenuación de la luz en función de la profundidad, Lorenzen (1980) propone una relación del tipo:
Iz / I0 = e -[x + yCloª] z
donde x es la extinción no propia de la clorofila (en general los pigmentos fotosintéticos), el factor y es la extinción propia de la clorofila a y el factor Cloª es la concentración de esta sustancia.
Consultar la entrada : Absorción de la luz
Por lo tanto la extinción de la luz es debida a causas distintas e independientes por lo que en realidad el coeficiente de extinción η global responde a la suma de tres factores:
ηTotal = η agua + η clorofila + η partículas
En función de esto Rull et al. (1984) establecen una relación empírica entre las medidas de extinción para todas las radiaciones (sin filtro y con filtros de los colores básicos rojo, azul y verde), la medida de profundidad de disco de Secchi (DS) y estos factores del agua en un numeroso grupo de masas de agua de toda España. Incluyendo el lago de Sanabria, para el que se calculó un valor de η= 0,295 m-1 en mayo de 1974.
En las siguientes gráficas se muestran los valores del coeficiente η para luz monocromática obtenidos en varios estudios del lago de Sanabria en comparación con uno de los lagos más transparentes del mundo, el lago Crater de Oregón según los datos de Utterback (1942). En el caso de Sanabria los datos de 1989 proceden de la tesis de la doctora De Hoyos (1996) y los de 1974 del trabajo de investigación de Rull et al. (1984).
Valores de coeficientes de extinción (η) para luz monocromática (azul/rojo/verde) en varios estudios. Lago de Sanabria en 1989 (0,52/0,46/0,44 en de Hoyos, 1996) y en 1974 (0,54/0,53/0,34 en Rull et al. 1984) frente a uno de los lagos más transparentes del mundo, el Lago Crater (Oregon, EEUU) (0,033/0,31/0,06 en Utterback, 1942). En este lago se pueden medir profundidades DS superiores a 43 m y está a 1.220 metros de altitud.
Se aprecia como característica principal el patrón en Crater Lake de mayor extinción de las radiaciones rojas y mucho menores de las azules (similar al teórico para agua pura); mientras que en el lago de Sanabria el patón es contrario. Se extinguen con mayor intensidad la radiación azul y roja, y es la verde la que más penetra en las capas de agua.
Precisamente el uso de un flash en profundidad permite apreciar las diferencias entre una misma fotografía realizada con la totalidad del espectro de radiaciones de luz (dcha.) frente a la radiación existente a esa profundidad tras el proceso de atenuación en la columna de agua. Las siguientes fotografías se realizaron en el mes de septiembre a una profundidad de 2 m. Las que se muestran en la fila superior en condiciones de plena luminosidad en superficie; y las inferiores bajo la bóveda de hojas en una zona intensamente sombreada por la aliseda.
El color del agua
El color del agua, a pesar de ser un aspecto obvio para el ojo humano, es una parámetro difícil de cuantificar. Y que por otra parte responde a la presencia de elementos ajenos en su seno, ya que el agua pura es incolora.
Los valores de color del agua (pardo-amarillento, similar al color de una infusión de té) que se obtienen habitualmente en el lago de Sanabria no permiten encuadrarlo como distrófico (cuando se supera el valor 50 mg Pt l-1). Aunque sí son reflejo de una gran cantidad de materia orgánica disuelta, que probablemente procede mayoritariamente de las extensas superficies turbosas y arboladas de la cuenca (unas 12.500 ha de terreno).
Precisamente debido al color que habitualmente presentan estas aguas el cálculo de la zona bien iluminada o eufótica (Zeu) a partir de la medida DS se especificó para un factor multiplicador de 1,92 en el caso de este lago (de Hoyos, 1996), en lugar del 2,5 del caso general. Consultar la entrada : Absorción de la luz
En la propuesta realizada por de Hoyos (1996) la medida DS supone el 51% de los cálculos de la zona bien iluminada para las algas (Zeu) medida con radiómetro; mientras que esa precisión se reduce en el caso general, donde además se tiende a sobrestimar la profundidad hasta donde es posible la fotosíntesis.
Relación con la clorofila
Existe una constante de proporcionalidad entre la profundidad DS y el coeficiente de extinción η del tipo DS = K / η. Los valores DS medidos para el lago de Sanabria por Rull y colaboradores fueron de 6,5 m, de manera que K= 1,92. Y en ese momento midieron además una concentración de clorofila (Cloª) en el agua de 1,891 mg/m3.
En ese mismo trabajo se obtiene una relación promediada entre DS y concentración de clorofila del tipo 3,5 = DS * Cloª 0,17, mientras que de Hoyos (1996) con medidas de 1989 calcula dos tipos de relación. Una ecuación del tipo 7,9 = DS * Cloª 0,25 en los meses en los que el lago recibe gran cantidad de caudal (> 6 Hm3 mes-1) del Tera, y de 10,6 = DS * Cloª 0,3 para los de bajo caudal.
La explicación de estas diferencias se fundamentan en que para los momentos de grandes aportes de agua desde la Sierra Segundera los valores DS son menores en función del componente de sustancias disueltas coloreadas (ácidos húmicos y fúlvicos, y otras) provenientes de la descomposición vegetal en los suelos y de las turberas, y que son los responsables del color té que tiene el agua. Pero también, de otro material particulado alóctono al lago (orgánico e inorgánico) procedente del lavado de suelos o zonas incendiadas en la cuenca vertiente; o en su caso, del vaciado de los embalses serranos. Por ejemplo Morris & Hargreaves (1997) comprueban una gran relevancia de la fotodegradación de la materia orgánica disuelta (carbono orgánico -TOC-) en la transparencia a la radiación UV en los lagos.
De esta forma se comprueba la importancia del factor x en la ecuación de Lorenzen. Al igual que también Margalef y colaboradores (1976) lo indican para el caso de los embalses de la vertiente mediterránea con respecto a los de la atlántica. Para una misma cantidad de clorofila, los embalses de la vertiente atlántica, o de país silíceo, tienden a ser más transparentes, mientras que en los de la vertiente mediterránea, o de país calizo, existiera ordinariamente una mayor proporción de material mineral suspendido en el agua.
«Es interesante conocer la distribución de la luz para explicar el comportamiento de las algas, ya que la fotosíntesis está limitada por la disponibilidad de la luz a una determinada profundidad que es diferente según las especies.» (de Hoyos, 1996)
DS y estado trófico del lago
A lo largo de las últimas décadas se ha debatido ampliamente sobre la exactitud de la generalización del estado ecológico -EE- de una masa de agua en lo que se refiere a la producción del fitoplancton (producción primaria) a partir de las medidas de la transparencia del agua, en general con el disco de Secchi. Se ha evidenciado la gran influencia de otros factores sobre la atenuación de la luz visible que se calcula con el disco debidos a otras partículas disueltas y suspendidas en el agua. De manera que en la actualidad los estudios más completos usan como indicadores para valorar el EE tanto la medida DS como la concentración de clorofila a y el biovolumen algal.
Consultar los datos de investigación del Programa Bianual Intensivo sobre el estado ecológico en 2016-17.
Existe consenso de validez y actualidad para los valores que permiten establecer el estado trófico de una masa de agua establecidos en OCDE (1982), y que han sido puestos a prueba y comprobados en multitud de lagos y conjuntos lacustres de todo el Planeta. Por ejemplo Nürnberg (1996) revisa las complejas relaciones entre la concentración de nutrientes, la anoxia, las comunidades de peces y de fitoplancton con el estado trófico de varios centenares de lagos, tanto de aguas claras como coloreadas.
Dodds (2002) recoge la relación directa entre el coeficiente η y las medidas de DS en 13 lagos de Oregon. Y obtiene valores inferiores a 0,5 m-1 para todos los lagos que pueden ser considerados meso y oligotróficos, en los que los valores de DS superan 3 y 6 m, respectivamente, según se indica en OCDE (1982).
Los valores obtenidos en el lago de Sanabria en los trabajos citados anteriormente están también comprendidos en esos rangos; que localizan sobre la gráfica anterior a esta masa de agua en condiciones de transición oligo-mesotrofia. En tal clasificación tiene gran importancia el color del agua y los episodios de suspensión de gran cantidad de seston en el agua, como se ha manifestado anteriormente.
En la siguiente gráfica se puede comprobar como los valores obtenidos en los trabajos científicos realizados hasta el momento en el lago de Sanabria lo sitúan históricamente, según la relación de estos parámetros DS/η, en una posición de transición entre la oligo y la mesotrofia.
Por lo tanto la reducción temporal de los valores DS que se puede constatar en la serie de datos 1986-2015 no responde únicamente a una pérdida de transparencia por incremento de fitoplancton. Con los datos de profundidad DS promedio de 6,4 m en los últimos 10 años parece que el estado trófico del lago de Sanabria se encuentra en la misma posición según esta variable que en las condiciones de referencia obtenidas en el periodo 1989-91.
Por lo tanto los cambios que se miden actualmente son resultado de una compleja combinación de factores que está siendo analizada a través de los demás objetivos del Programa Bianual Intensivo.
Puedes leer más sobre esto en:
- Wetzel, R.G. 2001. Limnology (Chap. 5). Lake and River ecosystems. 3ª Ed. Elsevier.
- Margalef R. 1983. Limnología. Ed. Omega.
- De Hoyos C. 1996. Limnología del lago de Sanabria. Variabilidad interanual del fitoplancton. Tesis Doctoral. Universidad de Salamanca.
- Dodds W.K. 2002. Freshwater Ecology. Concepts and Environmental Applications. Ed. Academic Press & Elsevier Science Imprint. San Diego EEUU. 351 pp.
- OCDE 1982. Eutrophisation des eaux. Méthodes de Surveillance, d’Évaluation et de Lutte. Ed. Organisation for Economic Co-operation and develpment -OCDE-, Paris. 154 pp.
- Kevin Rose. Why are lakes different colors? Lakescientist
Y ampliar conocimientos en estas publicaciones (entre otras):
- Rull V, Vegas T. & Navarro J. 1984. Extinción de la luz en los embalses españoles. Relaciones con la concentración de clorofila y las partículas en suspensión. Oecologia Aquatica 7: 25-36.
- Margalef R. y colaboradores. 1976. Limnología de los embalses españoles. Ed. Dirección General de Obras Hidráulicas. Ministerio de Obras Públicas. Madrid, 422 páginas + 30 láminas.
- Morris D.P. & Hargreaves B.R. 1997. The role of photochemical degradation of dissolved organic carbon in regulating the UV transparency of three lakes on the Pocono Plateau. Limnology and Oceanography 42(2): 239–249.
