Nature">
709 With Cover Page v2
709 With Cover Page v2
709 With Cover Page v2
Prioridades de polit ica e inversion para reducir la degradacion ambient al de la cuenca del lago …
St efano Pagiola
EST UDIOS PARA LA EVALUACIÓN DE LA EUT ROFICACION DEL EMBALSE SAN ROQUE MEDIANT E LA OBS…
Elvis Hedim Flores Calderón
EVALUACIÓN DEL PROCESO DE EUTROFICACIÓN DEL LAGO
COCIBOLCA, NICARAGUA Y SUS CAUSAS EN LA CUENCA
Katherine Vammen§ , Jorge Pitty Tercero§ y Salvador Montenegro Guillén§
§
Centro para la Investigación en Recursos Acuáticos de Nicaragua, Universidad Nacional
Autónoma de Nicaragua (CIRA/UNAN), Aptdo. Postal 4598, Managua, Nicaragua. Teléfono:
(+505)-2-786981/82,Fax (+505)-2-678169, Correo electrónico: cirasubt@cablenet.com.ni
Resumen
El Lago Cocibolca es el cuerpo de agua más grande de Centroamérica y entre
los más grandes de Latino América. El Lago representa un potencial hídrico muy
importante para Nicaragua y ha sido designado como reserva natural del futuro
para agua potable. En estudios recientes de investigación del año 2002-2003
“Estudios Básicos Monitoreo Hidrometeorológico y de la Calidad del Agua en la
Cuenca del Río San Juan” que formaron parte del Proyecto “Formulación de un
Plan Estratégico de Acción para la Gestión Integrada de los Recursos Hídricos y
el Desarrollo Sostenible de la Cuenca del Río San Juan y su Zona Costera” del
PROCUENCA-SANJUAN, se obtuvo información básica limnológica sobre el
estado eutrófico del Lago desde el punto de vista de los indicadores biológicos y
químicos y el flujo de macronutrientes desde el subsistema hidrológico. Este ha
permitido evaluar mejor el desarrollo del proceso de eutroficación y las causas
involucradas.
Para la colecta de muestras se ubicaron dos sitios lo más cercano al centro del
Lago Cocibolca; cinco sitios en la “vertiente Noreste” del Lago, 300 metros
aguas arriba de la desembocadura de los ríos que drenan al Lago: Malacatoya,
Mayales, Acoyapa, Oyate, Tepenaguasapa, y un punto en la “Vertiente
Suroeste” 300 metros aguas arriba de la desembocadura del río Ochomogo para
medir el flujo de macronutrientes. Se analizó mapas geológicos, tipo de suelo,
precipitación y uso del suelo de la cuenca del lago para entender mejor las
características naturales y antropogénicas de la cuenca.
En una comparación de los indicadores biológicos del lago con estudios de años
anteriores, se observa una aceleración del proceso de eutroficación notable en
el aumento en la biomasa de fitoplancton, simplificación estructural en el
fitoplancton y zooplancton y en la dominancia de una especie de Cyanophyta
filamentosa, Cylindrospermopsis raciborskii quienes son indicadores de
eutroficación. El aporte de macronutrientes de los tributarios estudiados revela
que dos tributarios ubicados en las zonas de alta precipitación, río arriba y
ubicados en una subcuenca donde predomina el uso de suelo para pasto de
ganadería, contribuyen en un 92% en cuanto al transporte de los nutrientes
totales transportados por estos tributarios.
Los cambios de uso del suelo en interacción con las características naturales de
la cuenca fueron identificados como uno de los factores más importante en
explicar la aceleración del proceso de eutroficación; la deforestación y
conversión de extensas zonas para pasto de ganadería en las últimas décadas
han promovido la erosión en la cuenca que produce fuerte sedimentación en los
tributarios y un aumento en la carga instantánea de nutrientes en el
escurrimiento difuso sobre el suelo.
Aplicando los resultados del estudio se ha definido metas principales para un
plan estratégico de acción para la cuenca que incluye control de la
sedimentación desde la cuenca, reducción de la contaminación sanitaria y tóxica,
establecimiento de medidas de protección en la cuenca para reducir el aporte
de nutrientes hacia el lago, la aplicación de las prioridades de uso del lago
contenidas en la Ley de Aguas de Nicaragua e introducción de una planificación
del uso del suelo en todas las subcuencas del lago.
Introducción
Nicaragua tiene un potencial hídrico de 38,7 m3/cápita que resulta ser un poco
más alto que Brasil en 32,256 m3/cápita y esencialmente más alto que Estados
Unidos en 8,9 m3/cápita o Suiza en 7,4 m3/cápita. Pero no todo lo que entra al
ciclo hidrológico en Nicaragua es apto para su aprovechamiento y un porcentaje
muy grande del agua disponible no posee una calidad adecuada para consumo
humano, así que vive en un frágil equilibrio (Campos y Lucke, 1998) que
requiere una mejor gestión integral y planificación de los recursos hídricos
nacionales.
El Lago Cocibolca, está clasificado como uno de los más grandes de
Centroamérica y entre los más grandes de Latino América. Ha sido designado
por las autoridades nacionales (Ley General de Aguas Nacionales, Plan
Nacional de Desarrollo, Instituto Nicaragüense de Acueductos y Alcantarillados-
INAA y la Asociación de Municipios de la Cuenca del Gran Lago de Nicaragua
AMUGRAN) como la reserva natural del futuro para agua potable,
específicamente para la zona del Pacifico de Nicaragua, ya que posee la más
alta densidad de población del país. Los recursos de agua dulce podría
satisfacer la demanda del desarrollo previsible de la región semiárida del
pacífico. En el caso ideal, un lago que se usa para agua potable debería tener
una calidad de agua lo más cerca posible al estado trófico que pueda asegurar
que su tratamiento es mínimo para lograr las condiciones adecuadas para agua
de consumo humano (Ryding, 1989). Sin embargo, no se ha establecido
medidas en su cuenca hidrográfica para su protección, ni apoyo para introducir
un programa de monitoreo, con el objetivo de dar seguimiento a la calidad del
agua de este lago, lo cual es necesario para su protección.
El Lago Cocibolca posee características limnológicas internas muy específicas
ya que es un lago tropical y como lago somero es polimíctico. Esto juega un
papel importante en la evaluación de su proceso de eutroficación ya que puede
responder a actividades de su cuenca de forma particular.
Este estudio examina indicadores biológicos y químicos que apuntan a un
deterioro en la calidad del agua del Lago Cocibolca y procura evaluar el
desarrollo del proceso de eutroficación y sus causas a través del análisis de su
relación con las actividades de la cuenca (CIRA, 2004, 1997 y 1994).
La contaminación puntual desde la cuenca en la descarga de aguas residuales
crudas o deficientemente tratadas se concentra en 30 municipios, 5 de ellos son
los más críticos en cuanto al aporte por descarga de nutrientes. Estos centros
urbanos o semi-urbanos no cuentan con adecuado tratamiento de los desechos
líquidos ni sólidos que se vierten directamente al lago (CIRA, 1996).
El uso de la cuenca por actividad antropogénica ha sufrido cambios drásticos en
las últimas décadas. El aumento de la actividad ganadera ha convertido una
gran parte de la cuenca en áreas de pastos y así ha deteriorado paulatinamente
los ecosistemas propios de la cuenca. Estos cambios en interacción con las
características naturales de la cuenca son los que han aportado en mayor grado
al incremento de la entrada de nutrientes y por tanto se podría identificar como la
causa que acelera el proceso de eutroficación del Lago Cocibolca en la última
década.
Este proceso ha puesto en peligro su uso como futuro reservorio natural para
agua potable y posible fuente natural de desarrollo en la zona del Pacifico.
Los estudios (Vammen, en preparación; Flores, 2005 y Pitty, en preparación)
limnológicos del lago, el flujo de macronutrientes del subsistema hidrológico y la
contaminación por compuestos orgánicos persistentes del lago y sus tributarios
han producido importante información que ha permitido identificar algunas metas
principales para un Plan Estratégico de la Cuenca.
Descripción del Lago
Lago Cocibolca o Lago Nicaragua es el lago más grande de los dos grandes
lagos centroamericanos del graben tectónico (figura 1 y 2); tiene un área de
8000 km2 con una cuenca de drenaje de 23 844 km2 y forma parte de una
cuenca binacional que es la más grande de Centroamérica con 41 600 km2
dividida en 70% en Nicaragua y 30% en Costa Rica (Montenegro Guillén, 2003).
En la Tabla 1, se presenta un resumen sobre los datos más relevantes del Lago
Cocibolca.
El Río San Juan es su drenaje natural. En este lago desembocan 25 ríos que
provienen de 16 subcuencas circundantes.
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Meses
350
300
250
mm200
150
100
50
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Meses
Figura 4. Promedio de Precipitación Mensual en la Estación San Carlos entre 1971 y 2000
Metodología
GRANADA
CHONTALES
ZAPATERA
6 7
29 1 28
2
30
ISLA DE OMETEPE
RIVAS
RÍO SAN JUAN
1994
1997
2002-2003
Resultados
1350000
Pleistoceno - Las Sierras
Río Acoyapa Tobas y Piroclastos Sueltos
Río Tipitapa
Río Oyate Plioceno- Coyol Superior
Lava, ignimbrita, basaltos
andesita y aglomerados
La
1275000
Mioceno medio superior
og
ib
ol
ca
O
ío
Grupo Matagalpa
Andesita, dacita, ignimbritas
Paleoceno eoceno
R ío s Formación Brito
Z ap o
(P ap te y O tr o Areniscas y Areniscas Calcáreas
a tu rr s
o)
1200000
1200000
Precipitación en la Cuenca
La cuenca está caracterizada por la dominancia de precipitación (ver Figura 11)
en más de 1 200 mm al año. Sin embargo, existen zonas semiáridas como en la
subcuenca del Río Malacatoya, Río Mayales y Río Ochomogo. Además se
encuentran zonas de fuertes precipitaciones (1 800-2 000 mm anual) río arriba
en los Tributarios Tepenaguasapa y Oyate y en toda la zona del Río Papaturro.
Es muy importante hacer notar que la cuenca posee un ciclo estacional tropical
que juega un papel importante en la exportación de nutrientes desde la cuenca,
por ser el período donde más materiales como productos de la erosión entran
desde la cuenca del lago y, esto está especialmente marcado cuando entran las
primeras lluvias del año. (Flores, 2005).
Figura 11. Precipitación en la Cuenca
31.80
31.60
31.40
msnm
31.20
31.00
30.80
30.60
30.40
Enero Marzo Mayo Julio Sept. Nov.
m es es
El uso del suelo en la cuenca, como se ilustra en la Figura 14, está dominado en
su mayoría por pasto destinado a la ganadería, seguido por cultivos agrícolas
más predominante en las subcuencas de la vertiente oeste.
Fuentes Puntuales
La información que se obtuvo de las mediciones de la carga instantánea de
nutrientes en 6 tributarios del lago, específicamente la mediana de la carga
instantánea de nutrientes (ver Tabla 3), demuestra que los tributarios Oyate y
Tepenaguasapa de la vertiente Este son los mayores contribuyentes de
nutrientes con respecto a cargas instantáneas observadas. Las cargas máximas
instantáneas (ver Tabla 4) demuestran que el mayor aporte anual de nutrientes
resulta ser en los primeros meses de la estación lluviosa (Junio y Julio).
Es importante mencionar que es necesario tener información de la carga total
diaria y de un monitoreo mas sistemático, antes de llegar a conclusiones finales
Discusión
Vollenweider et al 1974 consideran que los mejores indicadores de la condición
trófica de un lago son: la biomasa del fitoplancton y su composición junto con la
presencia de ciertas especies. Ha sido demostrado en una comparación de
información de estudios del Lago Cocibolca desde el año 1994 que la biomasa
total de fitoplancton específicamente Bacillariophyta y Cyanophyta ha
aumentado. Además, las Cyanophyta están dominadas por la abundancia de
dos especies (Microcystis aeruginosa y Cylindrospermopsis raciborskii). La alta
biomasa de Cyanophyta es debido a la contribución de la especie filamentosa,
Cylindrospermopsis raciborskii en un 48%. Esta especie se establece como una
población permanente en regiones tropicales y su ocurrencia en regiones
templadas está limitada a los períodos cálidos. La dominancia de algas verde-
azules filamentosa está asociada a condiciones eutróficas (Berger, 1975;
Schindler, 1975; Sas, 1989). Su abundancia en los lagos es evidencia de la
simplificación de la estructura comunitaria del fitoplancton y desde luego a la
escaso pastoreo por parte del zooplancton herbívoro y se ha observado
específicamente en lagos someros afectados por enriquecimiento de nutrientes
(Scheffer, 1998). Microsystis aeruginosa no contribuye mucho a la biomasa
peso-húmedo debido a su pequeño volumen celular pero se destacan en
abundancia numérica (86,9%). Es importante recalcar que la presencia de estas
dos especies de algas verde-azules podría causar problemas de salud pública a
la población en su cuenca ya que son potencialmente tóxicas.
La simplificación estructural demostrada por una disminución en el tiempo del
número de especies identificado en las comunidades del fitoplancton y
zooplancton es una consecuencia del avance de la degradación ambiental del
lago.
La clasificación del estado trófico del lago presenta limitación por la falta de
información basada en un monitoreo mensual de la presencia de los nutrientes
en el ciclo anual, ya que el volumen de agua cambia en dependencia a la
estación climática (ver Figura 12, cambio en niveles del lago). Tampoco ha sido
posible identificar con más claridad el nutriente limitante en el lago por falta de la
misma falta de información.
Las condiciones naturales de la cuenca forman la base sobre la cual se
desarrollan las actividades antropogénicas. La geología, los tipos taxonómicos
del suelo y la precipitación cíclica en la cuenca (ver Figura 9, 10 y 11), todos
apuntan a condiciones vulnerables que aceleran los procesos de erosión que
luego causan sedimentación en los ríos tributarios y escurrimiento difuso desde
la cuenca. Se ha observado en los Grandes Lagos de Estados Unidos y Canadá
que el mayor escurrimiento superficial, los nutrientes y sedimentos asociados a
la carga de entrada a los Lagos se correlacionaron específicamente con suelos
de tipo arcilloso (Ryding, 1989). El fosfato en forma de apatita se origina en la
roca ígnea en un rango de 0,07 hasta 0,13 %; la roca volcánica tiene
concentraciones intermedias y la roca sedimentaria las más altas (Goltermann,
1973). Se sabe que la cantidad de agua y nutrientes que entra al cuerpo de
agua es más grande con mayor precipitación en el ciclo anual. Sin embargo, el
transporte de sedimentos y los nutrientes asociados no siempre continúa
aumentando indefinidamente con un aumento de lluvia en el año (Ryding, 1989).
Se presenta un fenómeno similar en el Lago Cocibolca, ya que la máxima carga
de nutrientes de los 6 tributarios se observa en los primeros meses de lluvia en
junio y julio (ver Figura 4 y Tabla 4).
El uso de suelo afecta en mayor grado los procesos de erosión dejando los
suelos expuestos a la acción de las lluvias. En el caso de la cuenca del Lago
Cocibolca se ha observado cambios drásticos en la cobertura forestal (Figura 13)
en Nicaragua y la transformación de la cuenca a zonas de pasto para ganadería
(Figura 14). La información de las cargas instantáneas observadas por
subcuenca (ver Tabla 3) presenta un buen ejemplo de como interactúan los
factores naturales y las condiciones de uso del suelo con respecto a los aportes
de nutrientes al lago. Los tributarios Tepenaguasapa (fósforo:110 ton.a-1 y
nitrógeno: 345 ton.a-1) y Oyate (fósforo 41 ton.a-1 y nitrógeno 123 ton.a-1) aportan
las cargas de nutrientes mas grandes al Lago, equivalente a un 92% del total
transportado por los 6 ríos estudiados. Además, la carga máxima de estos dos
tributarios se observa en los primeros meses de lluvia, junio y julio (ver Tabla 4).
Las dos subcuencas están ubicadas en zonas de alta precipitación río arriba
entre 1 800-2 000 mm anual (ver Figura 11). El uso de suelo está dominado por
pastos manejados especialmente en el caso de la subcuenca del
Tepenaguasapa. Estos pastos se siembran, lo que significa que estos suelos
están más expuestos a la erosión y, por lo tanto, contribuyen al aumento de
nutrientes debido al escurrimiento difuso sobre el suelo, así como también
debido a la presencia de ganado en el área. Se ha observado además un
aumento en el despale masivo en las riberas del río Tepenaguasapa (CIRA y
Fundación del Río, 2002).
El cultivo de Tilapia en jaulas flotantes ubicadas directamente en el Lago
Cocibolca, es una fuente preocupante de aporte de nutrientes que depende
desde luego de la densidad de estos peces. Un estudio realizado por (Enell,
1984) indica que por cada tonelada de peces producida hay un aporte de
fósforo de 85-90 kg y 12 kg de nitrógeno. Hay planes de expansión de este
cultivo que podría estimular el deterioro en el centro del lago.
Conclusiones
El deterioro del Lago Cocibolca por la aceleración de un proceso de
eutroficación ha sido principalmente causado por actividades en su cuenca, las
cuales han propiciado un aumento en la sedimentación y en el aporte de
nutrientes; esto ha puesto en peligro los planes para el aprovechamiento del
lago como reserva natural de agua potable.
Es urgente establecer un plan estratégico de acción en la cuenca. Como
conclusión de los estudios de investigación se ha identificado las siguientes
metas principales que deben formar parte de este plan:
Controlar la sedimentación antropogénica desde la Cuenca.
Reducir la contaminación sanitaria y tóxica.
Reducir el aporte de nutrientes hacia el lago.
Hacer efectiva las prioridades de uso contenidas en la Ley de Aguas de
Nicaragua.
Establecer una planificación y ordenamiento en el uso del suelo en todas
las subcuencas del lago.
Reconocimientos
Se agradece especialmente al director del Centro para la Investigación de
Recursos Acuáticos de Nicaragua, Salvador Montenegro Guillén, no solamente
por promover la investigación en el Lago Cocibolca sino por su beligerancia en
proteger este cuerpo de agua tan importante para el desarrollo de Nicaragua. Se
quiere reconocer el gran apoyo en la elaboración de este documento a Jorge
Pitty Tercero, Yelba Flores Meza y Thelma Salvatierra Suárez.
Referencias
Ahlgren, I., C.Chacon, R.Garcìa, I.Mairena, K.Rivas & A.Zelaya, 1997. Sediment
microbial activity in temperate and tropical lakes, a comparison between
Swedish and Nicaraguan lakes. Verh.Internat.Verein.Limnol. 26: 429-434.
APHA , 1999: American Public Health Association. Standard methods for the
examination of water and wastewater: 20th ed. Washington.
Berger, C.,1975. Occurrence of Oscillatoriacea agardhii Gom. in some shallow
eutrophic lakes. Verh. Internat. Verein. Limnol. 19: 2689-2697.
Campos, M., & Oscar Lucke, 1998. Oferta del Agua en Centroamérica. Agua y
Clima Newsletter. Comíte Regional de Recursos Hidráulicos.
(www.aguayclima.com).
Carlson, R.E. 1977. A trophic state index for lakes. Limnol. Oceanogr. 23: 361-
369.
CIRA. Informe Interno, 1994.
CIRA, Informe Interno, 1997.
CIRA y Fundación del Río.2002. Diagnóstico Preliminar del Estado Actual de la
subcuenca del Lago Cocibolca: Río Tepenaguasapa.
CIRA, Fondo Canadá-Nicaragua para el Manejo del Medio Ambiente & Alcaldía
Municipal de Granada, 1996. Informe Final, Proyecto Generación de las Bases
Científico-Técnicas y Sociales para la Formulación de un Plan de Saneamiento
de Granada y su Área de Influencia.
CIRA, Informe Final, 2004, “Estudios Básicos Monitoreo Hidrometeorológico y de
la Calidad del Agua en la Cuenca del Río San Juan” del Proyecto “Formulación
de un Plan Estratégico de Acción para la Gestión Integrada de los Recursos
Hídricos y el Desarrollo Sostenible de la Cuenca del Río San Juan y su Zona
Costera” del PROCUENCA-SANJUAN.
Enell, M. 1984. Environmental impact of cage fish farming. Nordisk
Fordbrugsforstares Forening (NJF) NJF Utredning Report No. 38.
Flores, S. 2005, “Flujo de Macronutrientes (fósforo y nitrógeno) del Subsistema
Hidrológico Lago Cocibolca: Estimación de Carga Superficial en Relación al
Uso del Suelo”. Tesis: Maestría en Gestión del Medio ambiente y Recursos
Naturales. Nicaragua.
Golterman, H.L. 1973. Natural phosphate sources in relation to phosphate
budgets: A contribution to the understanding of eutrophication. Water Res. 7: 3-
17.
Hooker, E., N. Chow-Wong, K. Rivas, R. Erikson, I. Ahlgren & G.Ahlgren, 2001.
Primary production and estimation of potential fish yield in Lake Cocibolca,
Nicaragua. Verh.Internat.Verein.Limnol. 27:3589-3594.
Montenegro Guillén, S., 2003. Lake Cocibolca/Nicaragua. In Lakenet (ed.) World
Lake Basin.Management Initiative.
North American Lake Management Society & Terrene Institute, 2001. Managing
Lakes and Reservoirs.U.S.Environmental Protection Agency, Washington,D.C.
Payne, A.I. 1986.The Ecology of Tropical Lakes and Rivers. John Wiley &
Sons,Chichester.
Rodier, J.1981. Análisis de las aguas. Ediciones Omega, S.A. Barcelona.
Ryding, S.-O. & W. Rast, 1989. Control of Eutrophication of Lakes and
Reservoirs, Vol. I: Man and the Biosphere Series, The Parthenon Publishing
Group, Paris.
Salas H. & P. Martino, 2001. Metodologías Simplificadas para la Evaluación de
Eutroficación en Lagos Cálidos Tropicales. Progrma Regional
CEPIS/HPE/OPS. 60pp.
Sas, H. (ed.) 1989. Lake restoration by reduction of nutrient loading: expectations,
experience, extrapolations. Academi Verlag Richarz, St. Augustin.
Scheffer, Martin, 1998.Ecology of Shallow Lakes, Chapman & Hall, London.
Schindler, D.W., 1975. Whole-lake eutrophication experiments with phosphorus
nitrogen and carbon. Verh.Internat.Verein.Limnol.19: 3221-3231.
Slate, J.E., E.F. Stoermer, G.R. Urquhart & T. Moore, 2002. Environmental
Change in Lake Nicaragua for the Past 5700 Years: 8th International
Paleolimnology Symposium, Kingston, Canada.
Talling, J.F., R.B. Wood, M.V. Prosser, & R.M. Baxter, 1973. The upper limit of
phytosynthetic productivity by phytoplankton; evidence from Ethiopian soda
lakes. Freshwat. Biol., 3: 57-76.
Tundisi, J.G., B.R. Forsberg, A.M. Devol, T.M. Zares, T.M. Tundisi, A. Dos
Santos, J.S. Zibeiro, & E.R. Ardí, 1984. Mixing patterns in Amazon lakes.
Hidrobiología, 108: 3-15.
Viner, A.B. & I.R. Smith, Geographical, historical and physical aspects of Lake
George. Proc.R. Soc. Lond., B184:235-270.
Vollenweider, R.A., M.Munawar & P. Stadelmann. 1974. A compartive review of
phytoplankton and primary production in the Laurentian Great Lakes. J.Fish.
Res. Borrad Can. 31: 739-762.