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Anales del Instituto de la Patagonia

On-line version ISSN 0718-686X

Anales Instituto Patagonia (Chile) vol.37 no.1 Punta Arenas  2009

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-686X2009000100006 

Anales Instituto Patagonia (Chile), 2009. 37(1):63-71

Artículos

 

ESTUDIOS LIMNOLÓGICOS EN LAGOS Y LAGUNAS DEL PARQUE NACIONAL TORRES DEL PAINE (51° S, CHILE).

LIMNOLOGICAL STUDIES IN LAKES AND PONDS OF TORRES DEL PAINE NATIONAL PARK (51° S, CHILE).

 

Patricio De los Ríos1 Doris Soto2

1Universidad Católica de Temuco, Escuela de Ciencias Ambientales, Casilla 15-D, Temuco, Chile. prios@uct.cl

2Sénior Fisheries Officer Inland Water Resources and Aquaculture Service (FIRI), Fisheries Department, FAO of UN, Via delle Terme di Caracalla, 1-00100, Roma, Italia.


RESUMEN

La Patagonia de Chile posee muchos ecosistemas acuáticos sin contaminación, dentro de estos ecosistemas hay muchos lagos y lagunas prtstinos. En este estudio, se analizó información colectada entre los años 1989 y 1990 (sin publicar y sin publicar) sobre lagos y lagunas del Parque Nacional Torres del Paine, un área sin contaminar en el sur de Chile (51° S). Se aplicó un análisis de componentes principales considerando parámetros qutmicos, riqueza de especies zooplanctónicas y biomasa. Los resultados denotaron que las concentraciones de cationes (Ca, Na y Mg), cloruros, seston y clorofila, junto con biomasa de zooplancton y riqueza de especies zooplanctónicas fueron las principales variables que contribuyeron al modelo obtenido. Según este modelo, se observaron los siguientes grupos: un primer grupo conformado con lagos oligotróficos con baja biomasa de zooplancton y baja riqueza de especies; un segundo grupo conformado por pequeños lagos mesotróficos con conductividad moderada, biomasa y riqueza de especies zooplanctónicas moderadas, dentro de este grupo hubo además pequeñas lagunas con altas concentraciones de nutrientes, clorofila y alta biomasa y riqueza de especies zooplanctónicas. Se aplicó un modelo nulo para co-ocurrencia de especies, que mostró que las asociaciones de especies no son aleatorias, lo que se demostró en dos de las tres simulaciones, lo cual concordarta con los resultados del análisis de componentes principales. Estos resultados revelartan que la oligotrofta y las bajas concentraciones de iones sertan los principales factores reguladores de la estructura de la comunidad zooplanctónica, y probablemente la presencia de peces, lo cual explicarta los patrones similares observados para lagos de la Patagonia de Argentina y Chile.

Palabras clave: lagos, lagunas, clorofila, nutrientes, iones, zooplancton.


ABSTRACT

Chilean Patagonia has numerous unpolluted terrestrial and aquatic ecosystems, containing many unpolluted and pristine lakes and ponds. Published and unpublished information collected between 1989 and 1990 in lakes and ponds within Torres del Paine National Park, an unpolluted and pristine protected área in Southern Chile (51°S), was analysed in this study. A principal component analysis (PCA) was applied using mainly chemical parameters, zooplankton species richness and biomass. It was found that the cations (Ca, Na, Mg) chloride, seston and chlorophyll concentrations together with zooplankton biomass and zooplankton species richness were the main contributing variables to the derived model. According to this model, the following groups were observed: lst group- deep oligotrophic lakes with low zooplankton biomass and low species richness; 2nd group - small mesotrophic lakes and ponds with modérate conductivity, zooplankton biomass and species richness. This latter group included small ponds with high nutrient and chlorophyll concentrations. A nuil model for species co-ocurrence was applied. The results in two of three simulations denoted that species associations are not random, which would agree with the PCA results. These results showed that oligotrophy and low ionic concentrations, and probably fish presence, are important regulatory factors in zooplankton community structure. These explain the similar patterns observed between Argentinean and Chilean Patagonian lakes.

Key words: lakes, ponds, chlorophyll, nutrients, ions, zooplankton.


 

INTRODUCCIÓN

La Patagonia chilena (39-53° S) es una zona poco contaminada, con bosques lluviosos y algunas praderas (Soto Zuñiga 1991, Soto et al. 1994). Esta zona tiene numerosos lagos oligotróficos profundos caracterizados por su baja concentración de iones, bajo número de especies en general, y estructura zooplanctónica con alto predominio de copépodos calanoideos (Soto Zúñiga 1991). En el sur de la Patagonia (51° S) hay numerosos lagos y lagunas mesotróficas, con concentración de iones, con alta biomasa zooplanctónica y alto número de especies de crustáceos zooplanctónicos (Soto et al. 1994). Estas observaciones son similares a las observadas para lagos y lagunas de la Patagonia de Argentina (Modenutti et al. 1998). Estos patrones en los ensambles zooplanctónicos son marcadamente diferentes a las descripciones realizadas para lagos del hemisferio norte, donde hay alta riqueza de especies y alta dominancia de cladóceros de la familia Daphnidae (Soto Zúñiga 1991, Gillooly Dodson 2000).

La causa del bajo número de especies se debe a la oligotrofia de los sitios (Soto Zúñiga 1991, Woelfl 2007), porque según la ecologta de comunidades existe una relación directa entre productividad del ecosistema y la riqueza de especies (Jaksic 2001). Otro factor importante que regula el número de especies es la concentración de iones, ya que ambas están inversamente relacionadas (Williams 1998). Sobre esta base, ambos factores, o sea estatus trófico y concentración de iones sertan los reguladores principales de las comunidades fito-planctónicas y zooplanctónicas en lagos del sur de la Patagonia chilena (Soto et al. 1994). El presente estudio se realizó en el Parque Nacional Torres del Paine desde 1989 a 1990. El objetivo fue analizar los parámetros qutmicos y tróficos, biomasa zooplanctónica y riqueza de especies zooplanctónicas en lagos prtstinos y lagunas del parque. De igual modo, se aplicará un modelo nulo de co-ocurrencia de especies con el fin de determinar la presencia o ausencia de factores reguladores de las asociaciones de especies zooplanctónicas en los sitios estudiados.

MATERIAL Y MÉTODOS

El Parque Nacional Torres del Paine está localizado en la zona sur de Chile (50°55' S, 73°05'W), tiene aproximadamente 242.240 hectáreas y fue declarado Reserva de la Biosfera por la UNESCO. Dentro del parque hay una alta diversidad de paisajes, glaciares, valles, campos de nieve, lagos y lagunas (Soto et al. 1994). El clima dentro del parque es subpolar, frto y seco, con menos de 700 mm de precipitaciones anuales. En noviembre y diciembre el parque está expuesto a fuertes vientos de 100 km/hr (Campos et al. 1994a,b; Soto et al. 1994). Dentro del parque hay una serie de lagos profundos y pequeñas lagunas poco profundas con diferentes concentraciones iónicas y estatus trófico (Soto et al. 1994), las caractertsticas geográficas están especificadas en la figura 1 y tabla 1.


Los datos de estatus trófico, superficie, profundidad y conductividad fueron obtenidos a partir de Soto et al. (1994). De igual modo se consideró la riqueza de especies de crustáceos zooplanctónicos (CZSR) y se consideró la identificación a nivel de especies (Soto De los Rtos 2006). Las muestras para nutrientes (Nitrato: N03", Nitrógeno Total: TN, Amonio: NH4+, Fósforo Total: TP, Fósforo Reactivo Soluble: P043~); aniones (Cloruro: Cl, y Sulfato: S042 ); cationes (Calcio: Ca2+, Sodio: Na+, Potasio: K+ y Magnesio: Mg2+); seston (Seston Total: S. T, Seston Inorgánico: S.I. y Seston Orgánico S.O.); Dureza Total (TH) y Dureza Alemana (GH), Clorofila a (Chl a) y silicato (Si02) fueron colectadas en la superficie y cuantificadas según las metodologtas de Campos et al. (1994a,b). Según (Campos et al. 1994a,b), el nitrato se determinó de manera colorimétrica por el método del salicilato de sodio con sal Seige-nette. El fósforo total se midió con el método ácido ascórbico y antimonil-tartrato de potasio después de una digestión con ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno al 30 %. El Nitrógeno Total se determinó con el método Kjeldahl, el Fósforo Reactivo Soluble se determinó por medio de la metodologta del ácido ascórbico y antimonil tartrato de potasio, el pH se midió por medio de un sensor portátil compuesto de electrodos de gas, el C02 se midió por medio del método titrimétrico con hidróxido de sodio al 0,002 M y fenoftaletna; la alcalinidad se midió por medio de titulación con ácido clorhtdrico al 0,025 N con verde bromocresol metilado como indicador. El Seston Total (S.T.), Seston Orgánico (S.O.) y Seston Inorgánico (S.I.) se determinó por medio de filtración de un litro de agua a través de papel de filtro de fibra de vidrio que fue previamente incinerado en horno (Campos et al. 1994a,b). Todos estos métodos han sido frecuentemente utilizados en estudios limnoló-gicos en lagos chilenos (Soto 2002).

Las muestras se colectaron durante septiembre de 1988, enero, mayo y octubre de 1989 y enero de 1990. Se colectó una muestra por periodo, sumando un total de cinco muestras porque sólo en estos periodos están las condiciones óptimas para el trabajo en terreno (Soto et al. 1994). A los datos anteriores, se les agregó además la información de superficie, profundidad máxima, y biomasa zooplanctónica para cada sitio, descrita según Soto et al. (1994), y los datos de riqueza de especies zooplanctónicas, descrita según Soto De los Rtos (2006). A todo este conjunto de datos se les aplicó un análisis de componentes principales (PCA) utilizando el programa Xlstat, con el fin de determinar los potenciales factores que generen las diferencias posibles entre los sitios estudiados.

A los datos presencia y ausencia de especies según Soto De los Rtos (2006), se les aplicó el "tndice de ponderación C" (Stone Roberts 1990), sobre la base que las asociaciones de especies sertan aleatorias. Para esto se maneja una matriz de presencia y ausencia de especies (Gotelli 2000, Tondoh 2006, Tiho Johens 2007); en esta matriz se considera a las filas donde van las especies y los sitios que corresponden a las columnas, y sobre esta base se analizó según los siguientes modelos: (a) Modelo fijo-fijo-. en este modelo las filas y columnas originales no son alteradas, y ast cada simulación aleatoria contiene el mismo número de especies de la comunidad original (columna fija) y cada especie ocurre en la misma frecuencia que la comunidad original (fila fija), (b) Modelo fijo-equiprobable: en este modelo sólo la suma de las columnas se mantiene sin variación, y existe la misma posibilidad de encontrar especies por sitio (Gotelli 2000, Tiho Johens 2006). (c) Modelo fijo-proporcional: en este modelo la ocurrencia total de especies es mantenida como en la comunidad original, y la probabilidad de que alguna especie se presente en un sitio (columna) es proporcional al total de la columna por sitio (Gotelli 2000, Tiho Johens 2006, Tondoh 2007). Todos estos análisis se realizaron por medio del programa Ecosim versión 7.0 (Gotelli Entsminger 2001).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados de la tabla 1, muestran que los lagos grandes tienden a ser oligotróficos, con bajas concentraciones de iones, baja biomasa zooplanc-tónica y baja riqueza de especies zooplanctónicas, mientras que los lagos chicos y las lagunas tienden a ser mesotróficos o eutróficos, con valores relativamente moderados en cuanto a sus concentraciones de iones y a la biomasa zooplanctónica y al número de especies zooplanctónicas. (Tabla 1). Estos resultados concuerdan con un primer estudio donde se consideró biomasa estatus trófico y biomasa zooplanctónica (Soto et al. 1994), donde se observó que los lagos patagónicos profundos donde tienen baja riqueza de especies asociado a condiciones de oligotrofia (Campos 1984, Soto Zúñiga 1991, Modenutti et al. 1998, Quiroz Drago 1999, Woelfl 2007). Esta condición de oligotrofia está acentuada además por los altos valores de la profundidad del epilimnion de estos lagos, lo que provoca una limitación por luz a la actividad fitoplanctónica (Soto 2002).


Los resultados muestran correlaciones directas significativas entre pH, conductividad, alcalinidad, bicarbonato, fósforo reactivo soluble, nitrógeno en nitrato, amonio, nitrógeno total, Mg2+, Na+, K+, Cl", dureza total, dureza alemana, clorofila "a", seston orgánico y biomasa zooplanctónica (Fig. 2a). Estos resultados se debertan presumiblemente a la alta evaporación a la que están expuestos estos ecosistemas debido a la exposición a los fuertes vientos, lo que repercute en las altas concentraciones iónicas y de nutrientes (Soto et al. 1994; Campos et al. 1994b, 1996). Por otro lado se observó una relación inversa entre profundidad máxima con C02 nitrógeno total, riqueza de especies de crustáceos zooplanctónicos, 02 con fósforo reactivo soluble, nitrógeno en nitrato, nitrógeno total, amonio, Na+, K+, Cl-, clorofila "a", seston total, seston orgánico e inorgánico (Fig. 2a). Estos resultados sertan similares a los descritos para grandes lagos de la Patagonia de Argentina (Quirós Drago 1999), los que por su gran volumen, y condición de baja o casi nula contaminación, presentan bajas concentraciones iónicas y de clorofila, mientras que la situación contraria sucede en lagunas pequeñas, debido al menor volumen de agua, donde hay más efecto por evaporación.


Los resultados del Análisis de Componentes Principales revelaron que las variables que contribuyeron con el 73,50 %, para el primer eje la contribución fue de 58,23 % y las variables importantes fueron pH, conductividad, C02, alcalinidad, nitrógeno total, Mg+2, Na+, K+, Cl", dureza total, clorofila "a", seston (total, orgánico e inorgánico) y biomasa de especies de crustáceos zooplanctónicos (Fig. 2a). Mientras que para el segundo eje, la contribución fue de un 15,28 %, y las variables importantes fueron superficie, profundidad máxima, temperatura, Si, Ca+ y riqueza de especies zooplanctónicas (Fig. 2a). Estos resultados denotan que los parámetros qutmicos y las condiciones tróficas son más importantes que las caractertsticas geográficas (área, profundidad máxima, temperatura) y riqueza de especies zooplanctónicas (Figs. 2a y 2b). Los resultados del Análisis de Componentes Principales, indican la existencia de dos grupos de lagos, el primero corresponde a lagos grandes profundos, oligotróficos, con bajas concentraciones minerales, baja biomasa y riqueza de especies de crustáceos zooplanctónicos (Tabla 1, Fig. 2b). El segundo grupo correspondió a lagos pequeños y lagunas poco profundas, con conductividad moderada, mesotróficos, y biomasa y riqueza de especies crustáceos zooplanctónicos relativamente altas (Paso, Juncos, Melliza Este y Melliza Oeste; Tabla 1, Fig. 2b). Dentro de este grupo además se incluyen las lagunas Cisnes y Larga, que presentaron alta conductividad, altas concentraciones de nutrientes y de clorofila "a", alta biomasa de especies de crustáceos zooplanctónicos y baja diversidad de especies de crustáceos zooplanctónicos (Tabla 1, Fig. 2b). Por otro lado los resultados de la asociación de alta biomasa de crustáceos zooplanctónicos y alta concentración de clorofila y nutrientes concuerda con las observaciones de Samuelsson (2003)1 y Burns Schallenberg (1998), quienes describen el rol de la disponibilidad de nutrientes como reguladores de tramas tróficas en lagos oligotróficos. Una situación totalmente inversa a la propuesta por ambos autores, sucederta en la Patagonia de Argentina, donde en condiciones de oligotrofia existirta baja actividad zooplanctónica (Balseiro et al. 2001, Modenutti et al. 2003), lo cual serta similar a lo observado en los grandes lagos estudiados en el presente trabajo (Tabla 1, Fig. 2b).

Un factor importante, en grandes lagos de la Patagonia es el efecto de la presencia de salmónidos asilvestrados (Soto et al. 1994, Soto et al. 2006, Soto et al. 2007, Becker et al. 2007, Pascual et al. 2007, Arismendi et al. 2009). Aunque en el presente estudio no se cuantificaron sus poblaciones, y no está demostrado un efecto potencial directo o indirecto de estas poblaciones de peces sobre zooplancton en lagos chilenos, es muy probable en sitios con poblaciones de salmónidos existan especies zoo-planctónicas de menor tamaño corporal (Soto et al. 1994), por desaparición de grupos de gran tamaño como cladóceros y copépodos (Modenutti et al. 1998, Reissig et al. 2006). De igual modo existirta una serie de interacciones del tipo efecto cascada, donde los salmónidos podrtan depredar sobre peces nativos o compartir sus nichos tróficos (Soto et al. 2007, Arismendi et al. 2009), lo cual no está del todo claro en cuanto a sus efectos sobre el zooplancton. Una situación diferente sucederta en presencia de peces nativos como puyes (Galaxias sp.), los cuales están presentes en las lagunas Melliza Este y Melliza Oeste (Soto et al. 1994), donde se observó que los peces nativos depredartan activamente sobre los copépodos calanoideos, favoreciendo la presencia de cladóceros. Finalmente en lagunas poco profundas (e.g.: Paso, Jovito, Redonda, Larga, Juncos y Cisnes), donde no se observaron peces, los altos valores de biomasa zooplanctónica y alto número de especies reportadas coincide con descripciones similares para sus contrapartes del sur de la Patagonia de Argentina (Reissig et al. 2006). No obstante, en estos sitios sin peces, las tramas tróficas se caracterizan por la presencia de la especie Parabroteas sarsi (Soto De los Rtos 2008), el cual es un activo depredador zooplanctónico, principalmente sobre copépodos juveniles y en menor grado sobre cladóceros (Mo-denutti et al. 2003, Reissig et al. 2004).

Los resultados de los modelos nulos denotan la ausencia de aleatorizaciones en las asociaciones de especies en dos (modelos fijo-fijo y fijo-proporcional) de las tres simulaciones, mientras que el modelo fijo-equiprobable mostró presencia-ausencia de factores reguladores (Tabla 2). Estos resultados concuerdan con los obtenidos en el PCA, que indica la presencia de factores reguladores que afectartan la riqueza de especies de crustáceos zooplanctónicos, pero los resultados aparentemente contradictorios observados en el modelo fijo-equiprobable se debertan a la presencia de pocas especies que están presentes en casi la totalidad de los sitios estudiados, lo cual concuerda con otras descripciones similares para lagos chilenos (De los Rtos et al. 2008, De los Rtos 2008). Lamentablemente no hay más información publicada sobre el uso de estos modelos en ecologta lacustre; no obstante, sobre la base de las referencias disponibles, se podrta indicar que el uso de modelos nulos basados en presencia y ausencia de especies en lagos chilenos, requerirta de su aplicación con precauciones, considerando la baja riqueza de especies y presencia de pocas especies muy frecuentes en la mayorta de los sitios.


AGRADECIMIENTOS

Los resultados del presente trabajo en terreno fueron financiados por el proyecto FONDECYT 817-88, se agradece la participación de Luis Zúñiga y de la Dirección General de Investigación de la Universidad Católica de Temuco. Esta publicación está dedicada a la memoria de Hugo Campos (fallecido en 1998) como pionero de la limnologta chilena.

NOTAS

1 Samuelsson, K. 2003. Mechanisms estructuring the pelagic microbial food web. PhD Thesis, Department of Ecology and Environmental Sciences, Umea University, Sweden. 129 pp.

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Recibido: Mar., 24, 2009. Aceptado: Jun., 15, 2009.