Bajo las mansas aguas de muchos cuerpos de agua dulce, salada o mixta pueden crecer unas bacterias que llevan 3500 millones de años en el planeta y que, cuando encuentran las condiciones ideales, pueden duplicarse cada 24 horas. Son las cianobacterias, un tipo de microorganismo que hace fotosíntesis y es esencial para capturar carbono, producir oxígeno y regular los ciclos biogeoquímicos de la Tierra.
Pero su excesiva multiplicación es una amenaza más vieja que los dinosaurios. Forman vastas colonias que se ven como algas, y esas floraciones luchan a capa y espada contra sus depredadores (zooplancton, peces, aves acuáticas y ciertos invertebrados) con un mecanismo que puede ser mortal: la producción de toxinas. Cuando eso ocurre, se pierde el equilibrio natural y se termina atentando contra la fauna y la flora de los ecosistemas y la salud humana.
¿Cómo se asume la presencia de estos microorganismos en Bogotá? A continuación se presenta el panorama completo de lo que pasa en los humedales capitalinos, y la propuesta formulada por un equipo de biólogos, ingenieros y ecólogos de la Pontificia Universidad Javeriana, liderados por Carlos Rivera, doctor en Ecología Funcional y Aplicada.
Radiografía de un problema: las cianobacterias son flash
Tradicionalmente, la vigilancia de estas floraciones depende de especialistas que recolectan muestras de agua para su análisis por medio de un microscopio. Pero este proceso es ineficiente por una razón matemática: los resultados técnicos pueden tardar hasta tres semanas, tiempo en el cual la reproducción ya es masiva y el riesgo, incontrolable. Una población inicial de 20 000 cianobacterias por mililitro de agua (conforme se cuantifica una floración en la literatura científica) puede transformarse en una nata flotante de un millón en menos de dos semanas. “Ni siquiera con un batallón de gente trabajando en campo y en el laboratorio se lograría ser eficiente”, señala Rivera, biólogo y limnólogo (experto en lagos y lagunas).
Las consecuencias: mucho más que agua verde-azulosa
Además de asfixiar la vida que gira en torno a los humedales y, por ende, generar malos olores por la putrefacción de especies animales y vegetales muertas, las toxinas que producen las cianobacterias —bien sean las contenidas dentro de su célula o las que transpiran y se diseminan en el medio— impactan la salud humana.
Pueden ser hepatotóxicas, esto es que atacan el hígado, como las microcistinas ―que cuentan con más de 270 variedades―; neurotóxicas, que afectan el sistema nervioso central y provocan fallas respiratorias o trastornos neurodegenerativos; y dermotóxicas, que irritan la piel. Esto ocurre por contacto directo con el agua, consumo, ingesta involuntaria o inhalación de aerosoles con partículas acuosas dispersadas por el viento. Los efectos pueden ser severos, crónicos o incluso letales. De hecho, la Organización Mundial de la Salud (OMS) cataloga la proliferación de cianobacterias como un problema severo de salud pública.
Uno de los casos más dramáticos relacionados con estos microorganismos ocurrió en 1996, en Brasil, donde 52 pacientes de diálisis fallecieron debido a que el agua usada en el procedimiento se encontraba contaminada, y 116 experimentaron alteraciones visuales, náuseas, vómito y debilidad muscular.
Sumado a ello, en 2020, más de 350 elefantes murieron en Botsuana, en el sur de África, tras beber agua de estanques con floraciones masivas. Y en Colombia, aunque el registro es escaso, se han documentado mortandades de peces y ganado en regiones como la Ciénaga Grande de Santa Marta y el Canal del Dique.
Pese a este escenario, Colombia no tiene un sistema de monitoreo continuo ni normas estatales que obliguen a reportar y gestionar estos episodios, a diferencia de los países de la Unión Europea o Estados Unidos, donde una floración detectada puede significar el cierre inmediato de un lago o un ajuste en el tratamiento del agua de un embalse.
La problemática: el ‘coctel’ de fósforo y calor en la capital
Las cianobacterias crecen cuando se combinan tres factores: nutrientes, luz y aguas quietas. El principal responsable es el fósforo, elemento que llega en exceso a los humedales por una falla estructural del alcantarillado bogotano: muchas edificaciones conectaron erróneamente sus aguas residuales a la red de aguas lluvias, de modo que los humedales reciben un caudal enorme de fósforo de origen doméstico que actúa como un potente fertilizante para estos microorganismos.
Mientras llueve, la turbulencia del agua impide que las cianobacterias permanezcan a la escasa profundidad donde reciben la luz que necesitan, así que no proliferan. Pero en temporada seca, el agua se estanca, el fósforo acumulado queda disponible y estas encuentran el caldo de cultivo perfecto para crecer sin freno.
La solución: un algoritmo que reconoce las cianobacterias desde el espacio
El equipo javeriano encabezado por Rivera desarrolló una metodología que integra mediciones directas del agua, imágenes satelitales e inteligencia artificial (IA).
Las múltiples imágenes registradas por los satélites que orbitan alrededor de la Tierra aportan valiosa información en tiempo real, pero tienen una resolución gruesa de 20×20 o 10×10 metros por pixel, insuficiente para detallar cuerpos de agua pequeños, como los humedales bogotanos. Para contrarrestar esa limitación, los investigadores se valieron de Google AlphaEarth, una innovadora herramienta que cruza y consolida data de observación satelital del planeta para generar, por medio de IA, una representación digital que mapea y monitorea diversos acontecimientos terráqueos, con imágenes en una superresolución de 1×1 metros por pixel.
Ahora bien, para lograr identificar floraciones bacterianas a cientos de kilómetros de distancia, los investigadores javerianos construyeron un algoritmo que usa herramientas de IA, apoyados en evidencia científica: imágenes propias de campo. El lago Timiza, en la localidad de Kennedy, fue su laboratorio de referencia. A diferencia de otros cuerpos de agua que dependen de la estacionalidad, el Timiza tiene altas concentraciones de cianobacterias durante todo el año, lo que permitió calibrar con datos verídicos las huellas de color que capta el satélite Sentinel-2, que pasa sobre Colombia cada cinco días hacia las diez de la mañana.
En otras palabras, los investigadores desarrollaron un procedimiento que usa la IA para distinguir la ficocianina, el pigmento verde-azuloso propio de las cianobacterias, de otros verdes engañosos, como el del pasto circundante o el de las plantas flotantes, como el buchón de agua, entre otros elementos que pueden distorsionar y confundir, como el esmog, la nubosidad o las sombras del lecho de los humedales.
Así, crearon una fórmula matemática optimizada que analiza cómo las cianobacterias reflejan la luz y cómo esa ‘firma óptica’ o impresión cromática debe ser identificada por los sensores satelitales. El resultado final es un código de más de 1000 líneas de programación en lenguaje Python que descarga automáticamente las imágenes, filtra los colores de todos los elementos alrededor de los humedales y genera mapas de intensidad de la floración; cuanto más color verde-azul, mayor presencia de cianobacterias.
Como explica Rivera, la IA “fue entrenada, calibrada y validada durante todo el proceso mediante un algoritmo construido de manera progresiva”, y fue probada en siete de los 17 humedales de Bogotá.
Este sistema permite obtener un diagnóstico preciso en apenas un día, con lo que brinda una ventaja estratégica crucial que supera los obstáculos del monitoreo manual y abre nuevas posibilidades para la gestión ambiental de la ciudad.
Hacia una vigilancia inteligente del agua
El monitoreo satelital puede reducir costos, ampliar la cobertura de vigilancia y generar alertas tempranas antes de que los florecimientos alcancen niveles críticos.
Este avance científico, desarrollado durante nueve meses, fue entregado a la Agencia Distrital para la Educación Superior, la Ciencia y la Tecnología de Bogotá (Atenea), entidad que apoyó financieramente el proyecto, junto con la Secretaría Distrital de Ambiente.
Para Rivera, esta investigación representa uno de los primeros desarrollos de teledetección de cianobacterias realizados en Colombia y uno de los pocos en Suramérica, una región donde este tipo de problemas ambientales será cada vez más frecuente bajo escenarios de cambio climático
Para leer más:
TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: Detección de floraciones de cianobacterias de Bogotá mediante herramientas de teledetección e inteligencia artificial
INVESTIGADOR PRINCIPAL:
Carlos A. Rivera-Rondón
COINVESTIGADORES:
Édgar Roonie Vargas, Samia Salomón, Liliana Palma, Jonathan Ruiz, Tania Marisol González, Gina López, Juan Diego Giraldo y Ángela Zapata
Laboratorio de Limnología y Unidad de Saneamiento y Biotecnología Ambiental
Departamento de Biología
Facultad de Ciencias
Maestría de Hidrosistemas y Grupo Ciencia e Ingeniería del Agua y el Ambiente
Facultad de Ingeniería
Instituto Javeriano del Agua
Facultad de Estudios Ambientales y Rurales
Pontificia Universidad Javeriana
PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2025-2026
