Year-long monitoring of phytoplankton community, toxigenic cyanobacteria, and total microcystins in a eutrophic tropical dam supplying the Mexico megacity

Abstract

The Valle de Bravo dam is an important source of drinking water supply for the Mexico City Conurbation (>26 million inhabitants) and is also a hotspot for nautical sports, recreational fishing, and tourism. However, anthropogenic pressures in the upper reaches of the basin have led to increased eutrophication and numerous harmful cyanobacterial blooms (HCBs). To determine the effect of abiotic variables on the characteristics of the phytoplanktonic community, as well as their influence on the diversity of toxigenic cyanobacteria and related cyanotoxins, we evaluated monthly variations in environmental factors, phytoplankton biovolume and composition and total microcystins in Valle de Bravo dam during the year of 2019. Overall, 75 phytoplanktonic species were identified, mostly belonging to the divisions Cyanobacteria, Chlorophyta, and Bacillariophyta. Cyanobacteria presented the highest biomass throughout the year, with water temperature and rainfall being the best correlated factors. The highest concentrations of total microcystins were recorded from July to September (maximum of 71 μg L−1), associated with the dominance of species such as M. smithii, M. aeruginosa, M. viridis M. flos-aquae, Aphanocapsa planctonica, and Dolichospermum crassum, and environmental factors such as rainfall, total dissolved solids, water temperature, and specific trace metals. In all months except December, the total cyanobacterial biovolume was above the World Health Organization alert level two, indicating potentially high risks to human health. The predominance of cyanobacteria and high biovolumes classified water quality as poor to very poor during most of the year. To avoid the development of HCBs in this dam, the contribution of nutrients by the tributary rivers and sewage must be controlled, since the poor-quality conditions of the water threaten the aquatic biota, the sports and recreation activities and affect the potable water supply.

Cladocera in the eutrophic reservoir of Valle de Bravo. Annual study on its diversity, distribution, abundance, and new records

“…A pesar de que el embalse de Valle de Bravo presenta florecimientos cianobacteriales permanentes y que la liberación de metabolitos secundarios con actividad biológica podría dañar a los cladóceros (Ferrão-Filho, et al, 2000;Martínez-Jerónimo et al, 2022), al ser un cuerpo de agua extenso y profundo es posible que los cladóceros pueden ubicarse en microhábitats con menor afectación y así no quedar expuestos a los efectos negativos producidos por la dominante biomasa cianobacterial. No obstante, la baja densidad espacial y estacional de cladóceros registrada está relacionada con la gran cantidad de biomasa de cianobacterias en el embalse.…”

“…No obstante, la baja densidad espacial y estacional de cladóceros registrada está relacionada con la gran cantidad de biomasa de cianobacterias en el embalse. Martínez-Jerónimo et al, (2022) reportan que, de acuerdo con su biovolumen, las cianobacterias tuvieron la mayor abundancia en la comunidad fitoplanctónica en este embalse. Las cianobacterias Microcystis smithii, M. aeruginosa y M. wesenbergii fueron las que tuvieron altos biovolúmenes durante la mayor parte del año, de acuerdo con ese estudio.…”

“…Adicionalmente, la deteriorada calidad del agua y la liberación de cianotoxinas también pueden afectar la distribución y diversidad de cladóceros. En Martínez-Jerónimo et al, (2022) en su estudio realizado durante el 2019 en Valle de Bravo, se menciona que la calidad del agua fluctuó de pobre a muy pobre durante la mayor parte del año, de acuerdo con el Índice de Comunidad Fitoplanctónica (PhyCOI, en inglés), y las concentraciones de microcistinas fueron más altas en los meses de verano, con valores de 20 a 35 µg L -1 , registrando el valor más alto en el mes de agosto con 71 µg L -1 . La liberación de microcistinas en el medio acuático pudo afectar negativamente la reproducción, sobrevivencia y crecimiento de cladóceros (Ferrão-Filho, et al, 2000;Wang et al, 2021b).…”

“…Años después se registró el crecimiento de Microcystis wesenbergii, Woronichinia y Lyngbia (Gaytan-Herrera et al, 2011;Allillo-Sánchez et al, 2014;Valeriano-Riveros et al, 2014;Nandini et al, 2019), y más recientemente se reportó la presencia de florecimientos cianobacteriales persistentes a lo largo de un ciclo anual, con dominancia en biomasa de las especies M. smithii, M. aeruginosa, M. viridis, M. flos-aquae, Aphanocapsa planctonica y Dolichospermum crassum, y concentraciones de cianotoxinas de hasta 71 µg L -1 de julio a septiembre (Martínez-Jerónimo et al, 2022). Valeriano-Riveros et al, (2014) determinaron que el mayor crecimiento de fitoplancton se presenta durante el periodo de estratificación (abril a octubre) que es coincidente con lo reportado por Martínez-Jerónimo et al, (2022). de 394.39 hm 3 y puede surtir hasta 6 m 3 s -1 de agua potable (CONA-GUA, 2015;Escolero et al, 2016).…”