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Presented at Oral Session A3.1-Aquifers & Water Supply IWA-Mexico 2013 Young Water Professionals, 24-26 April 2013

San Luis Potosí, Mexico

Productividad primaria y metabolismo acuático, de la parte central del Estero de Urías, México, durante una tormenta tropical A. P. Gómez, O. Calvario & M. A. Sánchez Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, Unidad Mazatlán en Acuicultura y Manejo Ambiental. AP.711, Mazatlán, Sin., México 82000 ([email protected]) Resumen. Las lagunas costeras son los ecosistemas de mayor productividad, la cual se ve afectada por los intercambios mareales así como por fenómenos meteorológicos que impactan principalmente en zonas tropicales. La temperatura, salinidad, oxígeno disuelto y clorofila “a” se midieron cada minuto durante un periodo de 72 horas en el cual se incluyó el ciclo diurno afectado por la tormenta tropical Norman, dichas mediciones fueron superficiales y en un punto central del Estero de Urías. Fueron calculados los promedios diarios de productividad neta, respiración y productividad bruta, así como el metabolismo acuático. Los resultados demostraron que (1) los parámetros fisicoquímicos bajo condiciones de tormenta tropical no responden al ciclo de mareas, y que el aporte constante de precipitación y la gran atribución de agua oceánica mantienen estables las variables obtenidas. (2) Tanto la productividad neta como la productividad bruta variaron en los días examinados sin aparente conexión con la tormenta mostrando sus valores máximos al comienzo del estudio (18.17 y 21.22 µmol C m-2 h-1), (3) mientras que la respiración se mostró constante durante el periodo. (4) El metabolismo acuático del día afectado por Norman fue autótrofo, lo que concuerda con un sistema acuático tropical durante la temporada de lluvias. Palabras clave. Estero, productividad neta, respiración, metabolismo acuático, tormenta tropical.

INTRODUCCIÓN Las lagunas costeras y estuarios son los ecosistemas de mayor productividad, la cual depende de muchos factores ambientales, entre los que destacan la disponibilidad de luz y nutrientes para la comunidad fitoplanctónica así como la temperatura y salinidad. A su vez, las propiedades del agua del sistema se ven modificadas por los intercambios mareales a lo largo de ciclos diurnos (Almeida et al., 2005). La productividad primaria se refiere a la biomasa vegetal que se crea a través del proceso de fotosíntesis, en el cual los productores primarios forman su propia materia a partir de luz, CO2 y nutrientes como el N y el P. De este modo capitalizan la energía necesaria para desempeñar funciones metabólicas básicas como son el crecimiento y la reproducción. Existen diferentes indicadores de la salud de ecosistemas acuáticos, uno de los más efectivos es la determinación del metabolismo de la columna de agua (Tuttle et al., 2008). Lagunas tropicales y subtropicales se caracterizan por presentar, a lo largo del ciclo anual, cambios entre metabolismo autótrofo y heterótrofo sobre todo aquellas que, al igual que el Estero de Urías, muestran marcadas estaciones de secas y lluvias, además de ser impactadas varias veces al año por sistemas de tormentas de la magnitud de tormentas tropicales y huracanes. METODOLOGÍA Área de estudio El Estero de Urías se localiza al sur del estado de Sinaloa, en el municipio de Mazatlán. Se sitúa de 23°09’00’’ a 23°13’00’’ N, y de 106°20’00’’ a 106°25’00’’ O. Posee un área de 18 km2 y asemeja la forma de una escuadra, siendo su parte más alargada paralela al océano. En sus límites encontramos al noroeste la ciudad de Mazatlán, al sur el ejido de la Isla de la Piedra así como granjas camaronícolas, y al oeste su boca permanente lo comunica directamente con el Océano Pacífico y el Golfo de California (Izaguirre-Hernández, 2012).

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Cálculo de la productividad primaria Se seleccionó un punto de análisis justo en el centro del canal de navegación situado en el Estero de Urías, ya que en este lugar se concentra la mayor cantidad de actividades humanas dentro del sistema estuarino. Se fijó, en la parte superficial de una boya marítima un equipo Hydrolab DS5X por un periodo de 72 horas, comenzando el día 26 de septiembre de 2012 alrededor de las 11:00 horas. Dicho equipo es capaz de realizar mediciones de oxígeno disuelto, temperatura, clorofila “a” y salinidad, cada minuto. Para llevar a cabo el cálculo de la producción neta (PN) y respiración (R) se necesita abarcar al menos un ciclo diurno completo. Una vez que se tiene una curva diurna los datos obtenidos se dividirán en dos grupos, luz y oscuridad, tomando en cuenta la hora del amanecer y el atardecer como factores divisores. Enseguida se generarán intervalos de tiempo de los cuales se obtendrán los cambios en la concentración de O2 disuelto, es importante resaltar que la cantidad de intervalos durante el día debe ser igual al número de intervalos de la noche, aún si el tamaño del intervalo es diferente (Brower et al., 1998). Las ecuaciones correspondientes para obtener los datos de producción bruta (PB), PN y R son las siguientes:

Ct : [O2] tiempo inicial de periodo en mg L-1 Ct+1 : [O2] tiempo final de periodo en mg L-1 Δt : intervalo de tiempo en h PN, R y PB

en µmol C m-2 h-1 Para obtener el metabolismo del sistema son usados los valores promedio de PN y R, ya que un ecosistema es considerado netamente autótrofo cuando sus valores de producción son mayores que los de respiración (P>R), mientras que si sucede que la respiración es superior a la producción (P<R) es netamente heterótrofo. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Descripción de parámetros fisicoquímicos Los parámetros describen 3 días consecutivos, siendo el último de ellos el afectado por el fenómeno meteorológico Norman. Los efectos de la tormenta tropical comenzaron a sentirse en el puerto de Mazatlán a primera hora del 28-09-12, los cuales alcanzaron su mayor intensidad alrededor de las 9:00 am. En el caso de la temperatura del periodo en estudio (Fig. 1a) se obtuvo un promedio por día de 32.22 ± 0.51, 31.90 ± 0.43 y 30.78 ± 0.65 °C, observando una tendencia a ir bajando aproximadamente 1 °C. Es notable una relación inversa entre la marea y los valores de temperatura lo que nos indica que el agua del océano adyacente es ligeramente más fría. La salinidad del estero en los primeros dos días de estudio tuvo un promedio de 33.67 ± 0.28 ups (Fig. 1b), mientras que en el periodo afectado por Norman disminuyó a 31.37 ± 1.88 ups. Esto es fácilmente explicable ya que la precipitación total alcanzada durante el fenómeno fue de 98.7 mm (CONAGUA, 2012), y el Estero de Urías cuenta con una gran cantidad de descargas pluviales provenientes de la ciudad. El oxígeno disuelto (OD) medido presenta una ligera



relación directa entre la marea y la [O2], la cual se pierde al llegar a los datos del tercer día de estudio en donde además se muestran con una menor variación (Fig. 1c).

Figura 1. Variaciones en (a) temperatura, (b) salinidad, (c) oxígeno disuelto y (d) clorofila “a” durante el periodo estudiado. El promedio de OD fue de 152.81 ± 8.90, 135.71 ± 13.60 y 131.73 ± 16.24 µmol O2 para cada día. Es notable una relación inversa entre la concentración de clorofila “a” y la marea (Fig. 1d), aunque no tan marcada como en el caso de parámetros anteriores. Al igual que en el oxígeno disuelto la variación disminuye al presentarse los efectos de Norman, siendo el promedio de cada día de 6.29 ± 1.48, 4.42 ± 1.78 y 2.46 ± 0.79 µg L-1, respectivamente. Lo anterior nos reafirma que la clorofila “a” del océano adyacente tiene una menor concentración que la de sistemas lagunares costeros como lo es el Estero de Urías. Productividad primaria y metabolismo acuático La PN diaria varió sin alguna tendencia clara en su promedio en el transcurso de los días estudiados (Fig. 2), siendo de 18.17, -0.93 y 9.15 µmol C m-2 h-1 para cada uno de ellos. Por otro lado su dispersión diaria fue mayor durante los días previos a Norman, tal y como se observó con los parámetros fisicoquímicos. En un estudio realizado en la parte interna del estero (Calvario & Domínguez, 2007) se encontró que la PN para la época de lluvias era de 31.46 µmol C m-2 h-1, al comparar los valores encontrados fueron menores lo que nos indica que durante los sistemas de tormenta tropicales las condiciones propician una baja en la productividad primaria. Para el caso de la R la variación se mantuvo constante (Fig. 3), aunque si se observó una baja en el promedio diario (3.05, 2.48 y 0.35 µmol C m-2 h-1). De igual forma que la PN, los valores de R encontrados en este estudio son menores que los reportados por Calvario & Domínguez (2007) quienes encontraron para el periodo de lluvias 5.93 µmol C m-2 h-1. Al respecto de la PB no se observó una tendencia ya que los valores variaron de la misma forma que los de PN, lo que manifiesta que ésta fue más influyente que la R. La PB diaria fue de 21.22, 1.55 y 9.50 µmol C m-2 h-1, la cual comparada con lo obtenido por Zúñiga-Zatarain (2011) para el periodo de lluvias (3.5 µmol C m-2 h-1) es menor sólo en el segundo día de estudio.



Figura 2. Valores de intervalos, promedio y desviación estándar de PN, para cada día de estudio.

Figura 3. Valores de intervalos, promedio y desviación estándar de R, para cada día de estudio. Al respecto del metabolismo acuático el primer y tercer día de estudio presentaron un metabolismo autótrofo, mientras que el segundo día fue heterótrofo. El que el día en que Norman se presentó haya resultado autótrofo es consistente con lo estipulado por Roldan-Pérez & Ramírez-Restrepo (2008) que nos dice que un sistema acuático costero es heterótrofo durante el periodo de secas y autótrofo para las lluvias. Y dado que el estudio del primer ciclo diurno, es decir del primer día, no está completo puede significar que el metabolismo no fue calculado adecuadamente. CONCLUSIONES Los días previos a la tormenta tropical presentan una mayor variación en los parámetros fisicoquímicos que el día en que el fenómeno azotó la costa. Lo que permite demostrar que bajo condiciones de tormenta tropical la influencia de mareas es nula, y que el aporte constante de precipitación y la gran atribución de agua oceánica mantienen estables las características fisicoquímicas. Al igual que los parámetros fisicoquímicos, la PN muestra una menor variación durante el suceso meteorológico así como se propicia una baja en la productividad primaria. Para el caso de la R no se vio alterada su variación normal en los intervalos de tiempo cálculos, aunque si se demostró una ligera baja en el promedio diario al avanzar los días. La PB vario justamente como lo hizo la PN, lo que indica que ésta tuvo una mayor influencia que la R. Con respecto al metabolismo acuático se distinguió un cambio entre autótrofo-heterótrofo-autótrofo en los días estudiados, pero cabe resaltar que el primer día de estudio puede haber sido perturbado puesto que los datos no abarcan el ciclo diurno completo. REFERENCIAS Almeida, M., Cunha, M. & Alcântara, F. (2005). Relationship of bacterioplankton production with primary production and respiration in a shallow estuarine system (Ria de Averiro, NW Portugal). Microbiological Research 160, 315–328. Brower, J., Zar, J. & von Ende, C. (1998). Field and Laboratory Methods for general ecology, (4ta edición). United States of America: McGraw Hill.



Calvario, O & Domínguez, V. (2007). Evaluación de la productividad del fitoplancton y de la respiración planctónica en la parte más interna del Estero de Urías, Sinaloa, México. Instituto Nacional de Ecología. Comisión Nacional del Agua. (2012). Sistema Meteorológico Nacional. México. Izaguirre-Hernández, E. (2012). Variación anual de la calidad del agua del sistema estuarino de Urías, Sinaloa, México. Tesis de Maestría, CIAD, México. 114 pp. Roldan-Perez, G. & Ramirez-Restrepo, J. (2008). Fundamentos de limnología neotropical. Editorial Universidad de Antioquia. Colombia. 440 pp. Tuttle, C., Zhang, L. & Mitsch, W. (2008). Aquatic metabolism as an indicator of the ecological effects of hydrologic pulsing in flow-through wetlands. Ecological Indicators, 16, 795-806. Zuñiga-Zatarain, C. (2011). Capacidad de carga del estero de Urías, Mazatlán, Sinaloa. Tesis de Maestría, CIAD, México. 153 pp.

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