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Fitorremediación y biorremediación en manglares frente a los derrames de petróleo

El manglar es un ecosistema complejo formado principalmente por vegetación arbórea, la fauna y la flora interrelacionadas, así como el medio físico sobre el cual se establece. Se denomina mangle a las especies de árboles y arbustos que han evolucionado para adaptarse al ambiente de las zonas intermareales de las costas tropicales y subtropicales del planeta, para lo cual han desarrollado tolerancia a suelos anegados y con alta salinidad.

Este ecosistema se encuentra en áreas aledañas a los litorales, lagunas costeras, desembocaduras de ríos, esteros y humedales. Su importancia ecológica reside en las funciones que desempeña en la estabilización y protección de las líneas costeras, proporcionando un área de cría y alimentación de numerosas especies de peces y crustáceos y hábitat para cangrejos y moluscos y lugares de anidamiento de aves costeras.

Manglar
El manglar es el hábitat de distintas aves zancudas que se alimentan de peces, como las garzas. Fotografía de Diego F. Parra en Pexels.

Extensión y papel económico del manglar

Por otra parte, el manglar tiene un valor económico derivado de su papel como criadero de especies para la pesca, así como por la extracción de taninos de la corteza del mangle, y la extracción de madera para diversos usos artesanales y comerciales. En el transcurso del tiempo y por diversas razones, el área de manglares ha sido impactada negativamente con una concomitante reducción de su superficie.

A nivel mundial, en el período de 1980 a 1990, dicha área disminuyó de 198,000 km 2 a 157,630 km 2 . Estas pérdidas representaron aproximadamente un 2 % anual, mientras que de 1990 a 2000 fueron del 1 %. En 2003, estos ecosistemas cubrían un área de 146,530 km 2 de las costas tropicales del mundo.

El caso mexicano

En México, se estima que se han perdido aproximadamente 65 % de los manglares, según el World Resources Institute (WRI 2000). También se estima que la tasa de deforestación es del 5 % anual. Las estimaciones del área cubierta por manglares presentan grandes variaciones, estableciendo como mínimo una superficie de 5,300 km 2 y un máximo de 14,200 km 2 lo que representa de un 0.27 al 0.71 % del área total del país, según aparece en la Revista Internacional de Contaminación Ambiental, en el artículo de Eugenia J. Olguín / María Elizabeth Hernández / Gloria Sánchez Galván «Contaminación de manglares por hidrocarburos y estrategias de biorremediación, fitorremediación y restauración» de 2007.

Las especies de mangle más características en México son Rhizophora mangle L. (mangle rojo, Rhizophoraceae), Avicennia germinans L. (mangle negro, madre de sal), Laguncularia racemosa (L.) Gaertn. (mangle blanco, Combretaceae) y Conocar- pus erectus L. (mangle botoncillo, Combretaceae).

Cómo son los suelos de manglar

Los suelos de manglar se caracterizan por un alto contenido de agua, de sal y sulfuro de hidrógeno, un bajo contenido de oxígeno y una elevada proporción de materia orgánica. Los manglares se desarrollan sobre todo en terrenos fangosos y aluviales que por lo general se forman mediante la sedimentación de partículas de suelo transportadas por el agua.

Los suelos de los bosques de manglares son generalmente ácidos. Las altas condiciones reducidas de los suelos y la consecuente acumulación de sulfitos causan condiciones de acidez extrema.

La alta productividad primaria neta y la baja tasa de respiración del ecosistema de manglar, lo hace un sistema muy eficiente para la secuestración de carbono. Adicionalmente, los sedimentos marinos o los de ríos también son fuente de materia orgánica para los suelos de bosques de manglar. La acumulación de materia orgánica en esta clase de suelos está influenciada por el tipo de hidrología, por las condiciones climáticas y de inundación, así como por las especies de vegetación que lo constituyen.

Se estudiaron la acumulación de materia orgánica en suelos de tres bosques de mangle, dos de ellos localizados en la India y uno en el sureste de Sri Lanka. Los tres bosques estaban conformados por las especies de mangle Rhizophora spp, Exoecaria agallocha y Avicennia oficinalis. Cuando se tomaron muestras de suelo de cada bosque, encontraron que en suelos con Rhizophora spp, el contenido de carbono orgánico fue más alto que los suelos colonizados con E. agallocha o A. oficinalis. 

Contaminación por hidrocarburos

Los derrames de petróleo representan un grave problema de contaminación en diversas partes del mundo. Estos accidentes han contribuido en gran manera al aumento en la contaminación por hidrocarburos en zonas costeras, afectando negativamente áreas de manglar, la flora, la fauna y la salud humana.

Los hidrocarburos del petróleo se adhieren a las branquias de los peces, afectando su respiración. También se adhieren y destruyen las algas y el fitoplancton y afectan la alimentación y reproducción de la vida acuática en general (plantas, insectos y peces).

Los hidrocarburos se pueden encontrar en el agua flotando libremente, en emulsión, disueltos o absorbidos a sólidos suspendidos. Los hidrocarburos con mayor número de carbonos tienden a flotar y están en forma libre. Por el contrario, las moléculas más pequeñas tienden a formar emulsiones con el agua y son más difíciles de remover. Diversos procesos relacionados con el clima contribuyen a la atenuación natural de descargas de petróleo en agua de mar, tales como evaporación, fotooxidación, emulsión, dispersión y biodegradación

Sin embargo, en la mayoría de los derrames de petróleo, dicha capacidad de autodepuración no es suficiente para remediar los sitios contaminados e incluso los productos de la fotooxidación son compuestos ácidos y fenólicos, los cuales en alguno de los casos, son más tóxicos que los hidrocarburos originales.

Además, a medida que transcurre el tiempo, los hidrocarburos derramados en ambientes marinos o acuáticos se adhieren fuertemente a los sedimentos debido a su baja solubilidad en agua y a su carácter hidrofóbico.

En el caso de los manglares, su alta productividad y su abundante detritus orgánico, los hacen un sitio preferencial para la acumulación de hidrocarburos.
 
Es importante mencionar que en un estudio donde se investigue el impacto de hidrocarburos en un ecosistema tan complejo como lo es un bosque de manglar, se debe considerar por lo menos seis subsistemas: 1) árboles de mangle, 2) microorganismos diversos del suelo (aerobios y anaerobios), 3) suelo (sedimentos orgánicos), 4) agua (hidrología y calidad del agua), 5) fauna y 6) condiciones climáticas.
 
Sin embargo, la mayoría de las investigaciones se han enfocado al efecto de los hidrocarburos en los subsistemas de árboles y fauna de manglar, y aún no existen suficientes datos para poder elaborar conclusiones generales sobre los efectos en todo el ecosistema.
 
Los efectos de corto plazo sobre plántulas y árboles de mangle están relacionados a la asfixia y muerte cuando el petróleo pesado o viscoso cubre los pneumatóforos, sistema de raíces aéreas mediante las cuales se realiza el intercambio de gases con la atmósfera circundante al sustrato del manglar. Asimismo, la vegetación de manglar puede morir por intoxicación directa con los compuestos aromáticos de bajo peso molecular.
 
El tipo crudo fue más persistente en los sedimentos de manglar que el condensado, lo cual probablemente se debió a una mayor velocidad de evaporación del último.
Manglar
Los árboles están acostumbrados a las subidas y bajadas del nivel del agua en los ecosistemas manglares. Fotografía de Nandhu Kumar en Pexels.

Recuperación de manglares

Los nuevos esfuerzos se han enfocado hacia el uso de tecnologías que promuevan los procesos naturales de remoción de contaminantes. La biorremediación y la fitorremediación son dos de estas tecnologías emergentes y ambientalmente pertinentes.

Biorremediación

La biorremediación es un proceso biológico en donde diversos microorganismos (m.o.) degradan diversos contaminantes hasta compuestos no tóxicos presentes en suelo, agua o aire, trabajando de manera individual o coordinadamente (mediante sinergias), dentro de un consorcio microbiano.
 
Sabiendo esto, se han utilizado dos estrategias para contrarrestar dichas limitaciones y fomentar la actividad degradadora de la lora microbiana nativa: a) la bioestimulación (adición de nutrientes o compuestos estimuladores de la degradación) y b) la bioaumentación (adición de cepas microbianas con atributos especiales para degradar los contaminantes).
 
Más recientemente, se realizaron estudios en dos suelos contaminados con diesel (colectados en California y Hong Kong) en donde se compararon los tres tipos de tecnologías de biorremediación: monitoreo de la atenuación natural, bioestimulación y bioaumentación.

Fitorremediación

La fitorremediación se define como el uso de plantas verdes para remover contaminantes del ambiente o transformarlos en compuestos menos tóxicos. En el caso de los contaminantes orgánicos, la fitorremediación tiene la ventaja de que las plantas llevan a cabo reacciones químicas, utilizando luz solar, para metabolizar o mineralizar las moléculas orgánicas. Las plantas y microorganismos asociados a su rizosfera pueden degradar estos contaminantes o al menos limitar su distribución en el medio.
 
A su vez, se han estudiado ciertas propiedades de la biomasa seca que pueden utilizarse como bioabsorbentes de hidrocarburos.
 
También se ha empleado cera adiccionada a la vermiculita para volverla hidrofóbica y así incrementar la adsorción de hidrocarburos flotantes en agua. Otros materiales como la fibra de algodón y corteza de árbol fueron sometidos a tratamientos químicos tales como la acilación de la celulosa y la saturación con iones metálicos de transición, respectivamente, para lograr mayor hidrofobicidad.
 
La biomasa de algunas plantas acuáticas representa una buena opción como adsorbente, dado que sus características fisicoquímicas la hacen un excelente adsorbente no sólo de hidrocarburos sino también de iones metálicos. Algunas de las que se han utilizado son Salvinia sp., Salvinia molesta, Salvinia cucullata, Typha dominguensis y Pistia stratiotes.

Restauración de manglares

La restauración ecológica es el proceso de coadyuvar a la recuperación de un ecosistema que ha sido dragado, dañado o destruido. La meta final de la restauración es crear un ecosistema autosuficiente que sea de alguna manera capaz de recuperarse de perturbaciones futuras sin la necesidad de ayuda.

La recuperación natural de la vegetación de manglar toma entre 20 y 30 años después de un impacto severo por derrame de petróleo, los proyectos de restauración de esta vegetación tienen el objetivo de acelerar dicho proceso.

La restauración de áreas de manglar empezó aproximadamente hace tres décadas, por lo que es más reciente que la restauración de ecosistemas terrestres. Dicha situación posiblemente obedezca a la distribución geográfica de los manglares, los cuales en su mayoría ocurren en países tropicales en vías de desarrollo, por lo tanto los esfuerzos de restauración no han contado con suficiente atención, fondos económicos ni investigación.

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