Arxiu d'etiquetes: Halobacteria

Why did change the water colour?

In August of 2016, the news of a green pool at the Olympic Games in Riode Janeiro was published in all media. Everyone was shocked and spokeon the topic, but this phenomenon occurs in nature more often than wethink, for example in  lake Urmia (Iran), lake Clicos (Lanzarote), Lake Hilier (Australia), etc. Would you like to know the reason for these changes?


We have heard speak so much about the surprising pool’s colour change of them Games Olympic, but do you know the scientific explanation to this effect?

The Rio 2016 Olympic Games pool. The color change was apparent and caused by the proliferation of microscopic algae. (Image: Verne. El País).

This phenomenon of change of color  is very common in the nature. It is the eutrophication of  water. This concept makes reference to the proliferation of organisms due to an increase in the concentration of nutrients in water. So understand it easily: an increase of food occurs in water and  resulting in a rise in organisms which modify the characteristics of the water such as color, turbulence, etc.

In water bodies like lakes or swimming pools, this phenomenon is more commonly, but in sea also appear this blooms of organisms (above all phytoplacton).

Example of eutrophication by algae in a lake. (Image: Radio wtcv)

The main nutrients that influence the eutrophication of lakes are the limiting factors nitrogen and phosphorus. In bodies of sweet water this last is determinant, while in salted water the nitrogen tends to be the limiting factor. A increase of these nutrient’s concentrations  begins the process of eutrophication and proliferation of photosintetic organisms (mostly microalgae and  photosynthetic bacteria as cyanobacteria or archaebacteria as the Holobacterias).

When a lake receive excessive nutrients, all the trophic structure  can change very quickly. Water is too fertilized and photosynthetic organisms proliferate causing an algae or microorganisms bloom.

Basic diagram of eutrophication (Image: Sachink Biology)

Normally, we speak of  microalgae (phytoplankton) and cyanobacteria blooms, but in certain cases, when the change of nutrients is more drastic (that affects to the composition or chemical characteristics of  water) we can speak of the proliferation of bacteria and Archaea. For example in lake Urmia (Iran), proliferate exponentially the Halobacteria that support large saline concentrations. Due to the low rainfall and continuous extraction ofwater for agriculture, water becomes more salty and impede the life of the majority of organisms and favouring the blooms of the more specialized, as Halobacteria. The red pigmentation arises by the presence of a pigment known as bacteriorhodopsin.

Satellite image of lake Urmia (Iran). The change of color is produced by proliferation of bacteria of the family Halobacteriaceae. (Image: La Vanguardia)

The example of Rio’s pool shows the initial stages  of algae bloom. Some lakes, however, are in more advanced stages of eutrophication, as it would be the case of the Clicos Lake in Lanzarote. In this Lake proliferate exponentially the  Ruppia maritima algae.

Photograph of the Clicos Lake in Lanzarote. (Image: National Geographic)


Natural eutrophication process is highly regulated, since it tends to a balance between the inputs (precipitation, runoff, erosion…) and outputs of nutrients. There are three trophic states trophic in lakes: the oligotrophic, the mesotrophic and the eutrophic, depending on certain characteristics of water such as the concentration of nutrients and oxygen, its turbulence, the primary production etc. These states marke ‘age’ of lakes, i.e., a young lake will be oligrotrophic while one older will tend to eutrophication.In the following table we find some differences between these threetrophic states:

Table with some differences between the different trophic states.

The ecosystems natural present resilience, i.e., capacity to return to the normal state after a sudden disturbance. Even so, with time, the ancient lakes tend to accumulate sediments and organic remains,making finally the Lake in a swamp. This process can last thousands of years.

The anthropogenic eutrophication makes reference to one type of eutrophication caused by humans. Waste water, waters rich in fertilizers and other types of pollution are the main causes of this type of eutrophication. The ecosystem is not capable of eliminating as many nutrients in a balanced way and they tend to accumulate. In this case, the process lasts much less that the natural: as only some decades are sufficient.

Comparison between the two types of eutrophication. (Image: New Brunswick, Canadá).


The eutrophication, however, mark the beginning of the death of ecosystem. But, how?

The increase in nutrient concentrations produces an increase in the proliferation of aquatic plants and algae carried out photosynthesis. Therefore an organism bloom occurs and causes the formation of a barrier in the water. In the surface, the concentration of oxygen is maintained while in deep areas, where the light not penetrates with ease, is produces an increase of aerobic breathing  and decreases the photosynthesis. This process of oxigen consumption  causes that every time has less concentration of this gas and the medium is again anoxic.With enough oxygen, species before peacefully living in the Lake, now will disappear.

In the diagram you can see the barrier created by the proliferation of algae, leaving the deeper areas in a dark environment without oxygen. (Modified image from SPE International)

On the other hand, a high biological activity  implies a decrease of the dissolution of certain nutrients in the water, causing a change in the pH and salinity of this, conditioning seriously also the habitability of these waters and favoring the proliferation of extremophiles. In addition, the presence of certain algae suppose  the production of toxins that affect negatively to the lake’s native populations  The main toxic cyanobacteria that tend to proliferate easily are Anabaena sp, Cylindrospermopsis sp., Microcystis sp. and Oscillatoria sp. This implies a great loss in the diversity of the area.

Comparison of diversity in a oligotrophic lake and eutrophic one. (Image: Madrid+d)

Finally, the organic remains of dead organisms accumulate at thebottom of thelake, thus increasing the sediment layer. By time, the volume of water has been reduced significantly,turning the place into a swamp.


As in the majority of cases, the actions of the man have serious consequences in the environment. We must avoid the pollution or will lose the great diversity that surrounds us.


  • Eutrofización. Nestor Mazzeo. (PDF, spanish)
  • Personal notes, Biology degree at UIB.
  • Eutrophication: Causes, Consequences, and Controls in Aquatic Ecosystems. Michael Chislock. Available  here .

  • Cover photo: Axena.



Per què canvien de color els llacs?

Una de les notícies més comentades dels Jocs olímpics que tingueren lloc el passat Agost a Rio de Janeiro va ser la d’una piscina que va canviar de color. Tothom va comentar aquella sorprenent imatge, però cal destacar que aquest fenomen té lloc a la natura més vegades del que ens pensem: al llac Urmía (Iran), al Llac de Clicos a Lanzarote, etc. Anem, doncs, a descobrir per què canvien de color les aigües. 


El 10 d’agost del 2016, durant els jocs olímpics de Rio de Janeiro, els mitjans de comunicació es fan ressò d’un fet sorprenent: una de les piscines ha canviat de color! L’aigua s’havia tornat de color verd, però, per què?

Piscina dels Jocs Olímpics de Rio del 2016. L’aigua va tornar de color verd per la proliferació massiva d’algues microscòpiques. (Imatge: Verne. El País).

Els canvis de coloració de l’aigua són una de les característiques del procés d’eutrofització, un fenomen molt comú a la natura. Es tracta d’un augment en la densitat poblacional dels productors primaris de l’aigua per un augment exponencial de la concentració de nutrients. En poques paraules, és un augment del nombre d’organismes que viuen a l’aigua a causa d’un increment en la quantitat d’aliments. Aquesta proliferació d’organismes condicionen les característiques pròpies de l’aigua.

Aquest fenomen es pot donar en qualsevol tipus d’aigua, però es dóna amb major facilitat als cossos d’aigua tancats, com ara llacs, piscines, etc.

Exemple del procés d’eutrofització a un llac. (Imatge: Radio wtcv)

El nitrogen i el fòsfor són els principals nutrients relacionats amb el procés d’eutrofització, ja que normalment actuen com a factors limitants. A l’aigua dolça exerceix una major pressió la concentració de fòsfor, mentre que a l’aigua salada el nitrogen és el principal factor limitant. Un augment en la concentració d’algun d’aquests nutrients inicia el procés d’eutrofització amb la proliferació de productors primaris. Aquests darrers són  majoritàriament fitoplàncton (microalgues), bacteris i en certs casos, arqueas.

En aquests cossos d’aigua tancats, l’equilibri  natural del cicle de nutrients es pertorba amb molta facilitat. Quan es produeix la inserció de nutrients de forma excessiva, tota l’estructura tròfica pot canviar radicalment. En aquests casos, l’aigua es sobrefertilitza i els organismes fotosintètics creixen de forma descontrolada, sobretot les algues i els microorganismes.

Diagrama bàsic del procés d’eutrofització (Imatge: Verdezona)

Els principals organismes que protagonitzen aquestes explosions demogràfiques són microalgues (fitoplàncton) i bacteris fotosintètics, però quan el canvi és tan dràstic que canvia molt significativament les condicions fisicoquímiques de l’aigua poden arribar a proliferar les arqueas. Un exemple molt interessant és el del Llac Urmía a Iran. Aquest llac sofreix un augment dràstic de la concentració salina provocant un increment en la densitat poblacional d’Halobacteris, un grup d’arqueas halòfiles. Aquest fet es veu agreujat per la poca pluja i l’extracció continuada d’aigua per a l’agricultura local.  El llac adquireix un color vermell sang per la presència d’un pigment fotosintètic especial conegut com a bacteriorodopsina.

Imatge de satèl·lit del Llac Urmía (Iran). El canvi dràstic de color es deu a l’explosió demogràfica de bacteris de la familia Halobacteriaceae. (Imatge: La Vanguardia)

El cas de la piscina verda dels Jocs Olímpics, ens mostra les etapes inicials d’un increment exponencial de les algues. Podem observar etapes més avançades a alguns llacs del món, com per exemple el Llac de Clicos a Lanzarote, on l’aigua és completament verda. En aquest llac les condicions afavoreixen el creixement en massa d’algues de l’espècie Ruppia maritima.

Fotografia del Llac de Clicos a Lanzarote, es pot apreciar el color verd degut a la proliferació d’algues. (Imatge: National Geographic)


El procés natural d’eutrofització està molt ben regulat, ja que la natura tendeix a tenir un equilibri entre les entrades i sortides de nutrients d’un ecosistema. Els cossos d’aigua tancats presenten tres estats tròfics diferents al llarg del temps: l’oligotròfic, el mesotròfic i l’eutròfic. Aquests varien en les condicions químiques i biològiques de l’aigua i marquen de certa manera l’edat dels cossos d’aigua, és a dir, un llac jove es presentarà com oligotròfic, mentre que un de més antic serà eutròfic. A la taula següent trobem algunes diferències entre els diferents estats:

Taula comparativa entre els diferents estats tròfics dels cossos d’aigua tancats. Elaboració pròpia.

Els ecosistemes naturals presenten la capacitat de retornar al seu estat normal quan es produeix una pertorbació brusca (com per exemple un tifó). Tot i així, amb el pas del temps, els llacs sofreixen l’eutrofització i acumulen sediments al fons, disminueixen així el seu cabal d’aigua i es transformen en un pantà. Aquest procés natural, però, requereix centenars o milers d’anys per produir-se.

Encara que es tracta d’un procés natural, l’home intervé agreujant i accelerant les diferents etapes. Aquest tipus d’eutrofització es coneix com a eutrofització antropogènica. És provocat per la contaminació dels cossos d’aigua per abocament d’aigües residuals, fertilitzants, contaminació atmosfèrica i altres formes de contaminació. En aquest cas l’ecosistema no es pot regular per ell mateix i el procés d’eutrofització succeeix de forma més ràpida: només es necessiten dècades per arribar a la fase final.

Comparació dels processos d’eutrofització natural i antropogènica (Imagen: New Brunswick, Canadá).


Tot i que pareixi que l’aportació extra de nutrients ha de ser un factor positiu per l’ecosistema, el procés d’eutrofització marca l’inici de la mort de l’ecosistema. Però, per què?

Un augment en la concentració de nutrients implica un augment en la densitat poblacional dels productors primaris, que creixen descontroladament a la superfície de l’aigua. Això provoca l’aparició d’una barrera biològica que no deixa passar la llum solar. A la superfície la concentració d’oxigen és bona, mentre que a les capes inferiors a aquesta barrera no es pot produir la fotosíntesis i per tant, els processos aeròbics com la respiració fan que disminueixi dràsticament la concentració d’oxigen. Això provoca que el medi es torni anoxigènic (sense oxigen), fet que no toleren gaire bé les espècies que abans vivien tranquil·lament al llac.

Al diagrama podem observar com la capa de productors primaris provoca un augment en les concentracions de CO2 (producte de procesos aeròbics) i disminueix la concentració d’oxigen. (Imatgemodificada de SPE International)

Per altra banda, l’elevada activitat biològica implica una disminució dels soluts de l’aigua, provocant un canvi de pH i salinitat d’aquesta massa d’aigua. Aquest fet afavoreix la proliferació d’espècies tolerants a aquestes noves condicions i la desaparició de les espècies autòctones. A més, certes algues i cianobacteris excreten toxines com a producte del seu metabolisme. Alguns d’aquests són Anabaena sp. Cylindospermopsis sp, Microcystis sp i Oscillatoria sp. Tots aquests canvis afecten  la diversitat de l’ecosistema, que disminueix dràsticament.

Comparació de la diversitat d’un cos d’aigua oligotròfic i un eutròfic (Imatge: Madrid+d)

Finalment, els restes orgànics d’aquests organismes, s’acumulen al fons de la massa d’aigua i augmenten la capa de sediments. Amb el temps, la capa d’aigua s’haurà reduït i convertit l’ecosistema en un pantà.


Com en la majoria dels casos l’acció d el’home agreuja les conseqüències d’aquest procés natural. S’ha d’evitar tot tipus de contaminació per no perdre de mica en mica tota la diversitat que ens envolta. 


  • Eutrofización. Nestor Mazzeo. (PDF, en castellà)
  • Apunts personals i generals del grau de Biologia UIB.
  • Eutrophication: Causes, Consequences, and Controls in Aquatic Ecosystems. Michael Chislock. Disponible aquí en anglès.

  • Imatge de Portada: Axena.