reconstrucción multiproxy paleobiológica y ambiental de la
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Reconstrucción multiproxy paleobiológica y ambiental de la
Laguna de Fúquene, Cundinamarca.
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Jorge Felipe Torres Ortiz
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Directora: Carme Huguet PhD Co-Director: Jorge Salgado Bonnet PhD
Universidad de los Andes
Departamento de Geociencias
Bogotá, Colombia – Noviembre, 2017
Tabla de contenido
1. INTRODUCCIÓN 7
2. ÁREA DE ESTUDIO 13
3. MATERIAL Y MÉTODOS 19
3.1. MODELO DE EDAD 19 3.2. MATERIA ORGÁNICA 19 3.3. BIOMARCADORES 19
4. TÉCNICAS ANALÍTICAS 21
4.1. BIOMARCADORES ORGÁNICOS 21 4.2. PROXIES 21 4.2.1. AVERAGE CHAIN LENGTH (ACL) 22 4.2.2. CARBON PREFERENCE INDEX (CPI) 22 4.2.3. TERRESTIAL AQUATIC RATIO (TAR) 23 4.2.4. NATURAL N-ALKANE RATIO (NAR) 23 4.2.5. INPUT OF SUBMERGED - FLOTATING - FRESHWATER (23 𝑃𝑚𝑎𝑟 − 𝑎𝑞 ) 23 4.2.6. PRISTANE & PHYTANE (PR/PHY) 24
5. RESULTADOS 25
5.1. MATERIA ORGÁNICA 25 5.2. DISTRIBUCIÓN DE ALCANOS 26 5.3. PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS (PCA) 32
6. DISCUSIÓN 36
6.1. CAMBIOS EN SEDIMENTACIÓN Y MATERIA ORGÁNICA 36 6.2. CAMBIOS EN LAS COMUNIDADES 38 6.3. PRESIÓN ANTRÓPICA 39
7. CONCLUSIÓN 42
AGRADECIMIENTOS 43
REFERENCIAS 43
APÉNDICE 46
Lista de Figuras
Figura 1. Mapa ubicación geográfica de la laguna de Fúquene y poblaciones aledañas a
zonas de afectación, generado a partir de ArcGIS.......................................................... 7
Figura 2.Cambios en la configuración de los hábitats acuáticos entre 1940 y 2009 Franco
et al. 2011. ...................................................................................................................... 9
Figura 3. Representación esquemática de la estructura de una hoja GCSE Science/Plants.
...................................................................................................................................... 11
Figura 4. a) Patrick Hill, Wastewater Lagoon Nutrients: The TL; DR, b) Michael T.
Madigan. Brock. Biología de los microorganismos. 12ª Edición. C) © Jota. Der. Res.
Landoltia punctata, d) © Yercaud. CCBYSA4.0 Salvinia auriculata, e-f) Jorge Torres
g-h) Petróleo, Dominio Público. ................................................................................... 13
Figura 5. Mapa ubicación geográfica de la Laguna de Fúquene que se presenta en el punto
de muestreo E1_LFUQ-0-90 cm (editado de Groot, M. H., Hooghiemstra, H., Berrio,
J. C., & Giraldo, C. 2013). ............................................................................................ 13
Figura 6. Laguna de Fúquene con sus principales ríos y afluentes creado en QGIS. ......... 14
Figura 7. Modelo de tasa de sedimentación con respecto a la materia orgánica y edad de las
muestras. ....................................................................................................................... 25
Figura 8. Cambios en las coberturas (área en km2) de la cuenca de Fúquene (1987-2005)
(Fundación Humedales, 2009: CAR, 2006: GLCF, tomado de Franco et al 2011). .... 16
Figura 9. Cambios históricos en proporción de habitas acuáticos (Garzon, 2005, Fundación
Humedales, JICA-CAR, Montenegro 2004, Franco 2007, tomado de Franco et al,
2011) ............................................................................................................................. 17
Figura 10. Esquema de una laguna con los proxies de alcanos usados en el presente
trabajo. Generados a partir de las eq. [1-6]................................................................... 21
Figura 11. Cambios en el LOI Vs profundidad, Jorge Salgado........................................... 22
Figura 12. Relación abundancia porcentual de los n-alcanos.............................................. 26
Figura 13. Relación abundancia con normalización de materia orgánica de los n-alcanos
µg/g Vs Edad , a) Bacterias, b) plantas superiores, c) plantas acuáticas. ..................... 27
Figura 14. Relación ACL con respecto al tiempo de muestreo. .......................................... 28
Figura 15. Relación entre Carbon Preference Index (CPI), y Narural Alknaes Ratio (NAR).
...................................................................................................................................... 29
Figura 16. TAR con respecto al tiempo de muestreo. ......................................................... 30
Figura 17. Relación P_(mar-aq) con respecto al tiempo de muestreo y división entre
plantas emergentes, terrestres y flotantes. .................................................................... 31
Figura 18. Relación prevalencia de Pistano-Fitano. Barras de puntos de inflexión. .......... 32
Figura 19. PCA sobre n-alcanos normalizados por total de materia orgánica. ................... 33
Figura 20. Agrupamiento de los datos de PCA para n-alcanos. .......................................... 34
Figura 21. Distribución de clusters por profundidad, usando Hierarchical Clustering on
Principal Components (HCPC) en la abundancia fraccional de los n-alcanos,
profundidad de las muestras de 0-90 cm. ..................................................................... 34
Figura 22. Distribución promedio los n-alcanos correspondientes a cada cluster por
abundancia relativa ....................................................................................................... 36
Figura 23.Correlación entre Carbon Preference Index (CPI), y Narural Alknaes Ratio
(NAR). .......................................................................................................................... 40
Lista de Figuras Fotográficas
Fotografía 1. Laguna de Fúquene, espejo de agua reducido, 2017, Se observa Jacinto de
agua también denominado buchón y Elodea del Brasil. ................................................. 9
Fotografía 2 . Incremento en algas y plantas acuáticas flotantes. Imagen a) genero de planta
Phalaris, imagen b) especie Azolla filiculoides, imagen c) Disminución de espejo de agua
en la por Azolla filiculoides y Eichornia crasssippes
(buchón)………………………………................................................................................18
Lista de Tablas
Tabla 1. Muestras de los n-alcanos extraídas de la laguna de Fúquene .............................. 19
Tabla 2. Muestras de los n-alcanos extraídas de la laguna de Fúquene con las coordenadas
Longitud:1.28; Latitud 0.09………………………………………………………………..22
Resumen
Las lagunas de sistemas tropicales son de gran importancia por la diversidad de especies,
recursos y ambientes endémicos que conforman, la interacción con el desarrollo humano y
el cambio climático son factores que determinan la evolución de las lagunas, afectándolas
de tal manera que pueden dejar de existir o ser lugares de alta contaminación ambiental y
peligrosas para las personas que usen los recursos de estas.
El incremento en anoxia de la laguna promueve la eutrofización de bacterias y disminución
de calidad del agua, además, la afectación del cambio en las lagunas no solo se limita a las
áreas cercanas, puesto que liberan gran cantidad de carbono en forma de metano a la
atmosfera y contribuyen al cambio climático en una escala mayor.
Por estas razones, es indispensable comprender el funcionamiento de las lagunas como un
sistema integrado dentro del ciclo del carbono, por eso es importante entender el efecto de
los cambios climáticos y la presión antrópica tiene sobre este tipo de sistemas.
Por interés personal y académico se ha realizado un estudio biogeoquímico de los sedimentos
de la laguna de Fúquene, Cundinamarca cubriendo un periodo alrededor de 1206 años, que
presenta una amplia intervención humana en este periodo de tiempo y la ciencia de los
biomarcadores permite obtener información de procedencia y abundancia de la materia
orgánica.
Con la información obtenida se construye una reconstrucción multiproxy paleoclimática y
ambiental de la Laguna de Fúquene, usando los n-alcanos que son biomarcadores obtenidos
en los sedimentos de la laguna.
Integrando la información obtenida de los biomarcadores con datos históricos de distribución
de fauna y flora y estudios biológicos, así como imágenes satelitales podemos hacer una
interpretación holística de los cambios efectuados en la laguna los últimos 1206 años.
Este estudio multidisciplinar permite extraer información sobre cambios ambientales, origen
de aportes sedimentarios y posible contaminación por minería ilegal de carbón cerca de la
zona (diferentes grados de petrogenésis en las muestras).
Los resultados en el procesamiento de los n-alcanos indican una variación de la contribución
relativa de los diferentes organismos presentes. De esta manera, vemos un cambio en el
clima y el impacto antropogénico en la laguna, la introducción de nuevas especies, el cambio
en el uso del suelo y las diferentes políticas estatales para el cuidado o explotación
agropecuaria o de recursos en la laguna a través del tiempo.
Con la ayuda de un modelo de edad a partir de las muestras y métodos numéricos como
análisis de componentes principales, permiten entender las variaciones biológicas y cambios
en la laguna y sus alrededores que se puede extraer información relevante de los sedimentos
de la laguna.
Las poblaciones de organismos han variado en los últimos 500 años drásticamente, se estima
la desaparición del espejo de agua en la laguna en los próximos 40 años, por esto es
importante el estudio multidisciplinario para obtener más evidencia de los cambios
generados por el hombre y entender la problemática ambiental causada por el
desconocimiento de los procesos biológicos en poblaciones de la laguna y su interacción con
la calidad ambiental de la laguna.
En conclusión, vemos cambios en aumento de bacterias, plantas acuáticas y disminución en
el oxígeno en la laguna por causas antropogénicas más que procesos de clima natural, según
los resultados obtenidos por los n-alcanos y corroborado por la evidencia de estudios previos.
1. Introducción
La laguna de Fúquene es uno de los cuerpos de agua naturales más grandes del centro de la
cordillera oriental colombiana con área superficial aproximada de 30 kilómetros cuadrados
(Franco et al., 2011). Por su ubicación geográfica esta entre el límite norte de Cundinamarca
y sur de Boyacá (Fig. 1), varios factores han generado cambios en oxigenación de la laguna,
así como en la abundancia y distribución de especies predominantes, principalmente, por
una fuerte presión antropogénica por actividades mineras, agrícolas y ganaderas.
En la (Fig. 1) podemos observar las principales comunidades aledañas a la laguna que son
afectadas por la calidad del agua cómo Susa, Fúquene, Guachetá, Raquita, y San Miguel de
Sema, en especial la última (San Miguel de Sema), ya que el rio Suarez es el único que
desemboca de la laguna de Fúquene, y llega directamente a este municipio.
Todas las comunidades cercanas a la laguna están experimentando un crecimiento
significativo de sus cascos urbanos y por ende su población, incrementando la presión
antropogénica a la laguna. Esto afecta tanto la calidad de vida de las personas como la
distribución de poblaciones de organismos dentro de la laguna.
Figura 1. Mapa ubicación geográfica de la laguna de Fúquene y poblaciones aledañas a zonas de afectación,
generado a partir de ArcGIS.
En el año 1826 la laguna comprendía más de 6.600 hectáreas, de las cuales 3600 hectáreas
se han desecado para obtener nuevas tierras para múltiples usos como agricultura y ganadería
(CAR, 2006). Varias décadas después el gobierno colombiano decide en 1999 intentar
recuperar lo que queda de la laguna y conserva el ambiente y especies de esta, sin embargo,
hoy día la corporación autónoma regional de Cundinamarca (CAR) tiene prospectos de
dragar parte de la laguna.
Desde el 2015 se empezó uno de varios proyectos para estudiar los cambios ambientales,
biológicos y ecológicos de la laguna, en este estudio fue extraído un núcleo sedimentario de
la laguna que cubre los últimos 1206 años de historia donde se pueden observar cambios
paleobiológicos regionales cómo la relación de especies predominantes en la laguna tales
cómo, bacterias, plantas terrestres y acuáticas.
Estudios en la laguna de Fúquene destacan que en los últimos 70 años la cobertura del espejo
de agua ha disminuido drásticamente (Franco et al., 2011). El espejo de agua disminuyo su
tamaño en 29.6 ha/año entre 1940 y 2009, para los periodos de 2003-2008 se duplico la
disminución de tamaño a 60 ha/año. Disminuyendo la captación de luz solar por organismos
que habitan debajo del espejo de agua.
La vegetación acuática flotante ha crecido en la superficie de la laguna y se ha expandido
por todo el sistema lacustre (Fig. 2). El incremento de la extensión de vegetación acuática
flotante puede llegar a eliminar el espejo de agua completamente (Franco et al., 2011), lo
cual acabaría resultando en una colmatación de la laguna. Se predice que a la velocidad
actual no habrá espejo de agua en 2045 (Garzón, 2005).
Figura 2.Mapa a partir de Raster satelital procesado que ilustra disminución en la banda de reflectividad en la
firma espectral de cuerpos de agua a cielo abierto, con una conversión de longitud de onda representativa a
plantas acuáticas flotantes que representan cambios en la configuración de los hábitats acuáticos entre 1940 y
2009 (Franco et al., 2011).
El espejo de agua desde el 2009 hasta el presente sigue disminuyendo como se puede
observar en el (Fig. 3) debido al aumento en la población de vegetación acuática flotante y
enraizada de la laguna de Fúquene. Los cambios en la vegetación son indicadores de esta
evolución, pero solo a nivel macro sistémico.
Figura 3. Fotografía de la laguna de Fúquene, espejo de agua reducido, se observa Jacinto de agua también
denominado buchón y Elodea del Brasil, (J. Torres, 2017).
Para poder entender cambios en la comunidad microbiana y en los ciclos de nutrientes es
necesario el uso de biomarcadores que permiten entender procesos biogeoquímicos, así
como cuantificar la cantidad de organismos microscópicos.
Los biomarcadores son compuestos orgánicos indicadores de un organismo o proceso
específico el término original era “fósiles químicos” (Eglinton & Calvin, 1967). Los
biomarcadores se pueden usar para calcular proxies, que permiten obtener información
indirecta sobre características físicas, químicas y biológicas del ambiente, en el momento de
formación de las moléculas orgánicas. Los biomarcadores y proxies son herramientas muy
útiles para determinar patrones en el clima y cambios en el ambiente de varios siglos atras,
especialmente en zonas que no tienen mediciones precisas de salinidad, pH, oxigenación y
temperatura, además este tipo de información se limitan desde 1880 de manera rigurosa con
el método científico puesto no se tenía la estandarización de las formas de medición actual.
Los biomarcadores lipídicos son resistentes a los cambios ambientales, insolubles y poca
volatilidad, lo que los hace resistentes a la biodegradación resultando en registros de hasta
140 millones de años de preservación (Brooks, et al 1989). En este estudio se van a usar
únicamente los lípidos n-alcanos. Estos conforman la cera cuticular de las hojas,
representados esquemáticamente en la (Fig. 4).
Para determinar el tipo de organismo generador de alcanos se deben tener en cuenta la
longitud de las cadenas de carbonos y la relación entre carbones pares e impares, es
importante puesto que determina el tipo de organismo.
Las cadenas de alcanos de interés para este estudio se presentan en la cera de la cutícula de
las plantas, en plantas herbáceas las cadenas impares 𝑛 − c29−31−33 predominan sobre las
cadenas pares, la cutícula son líneas en la parte externas de la barrera epidermal de las
células, principalmente hechas de cera que protege las plantas de deshidratarse y por lo tanto
deshidratarse.
De acuerdo el tipo de organismos tienden a tener una cadena de carbones preferentes. Para
el grupo de plantas acuáticas tienden a estar en las cadenas cortas de carbones 𝐶15−17−19,
para las bacterias 𝐶16−22 y por ultimo las cadenas más largas para las plantas terrestres
impares 𝐶25−35.
Figura 4. Representación esquemática de la estructura de una hoja, se indica principalmente las barreras
naturales de las hojas que son lípido de la parte superior e inferior de la hoja con una protección adicional
externa de cutícula a partir de cera natural, GCSE Science/Plants.
En la (Tabla 1), se ejemplifica la distribución de la longitud de la cadena, su origen y un
ejemplo para cada uno de los cuatro casos. Para el cuarto caso de origen petrogenético, abarca
todas las longitudes de los carbonos, las plantas superiores tienden a tener cadenas más largas
impares y las plantas acuáticas y bacterias cadenas más cortas.
Tabla 1. Distribución de n-alcanos, se muestra la longitud de cadena, la fuente principal y ejemplos de cada
grupo. Correspondencia de longitud de cadena de carbonos y origen de organismo: a) Patrick Hill, Wastewater
Lagoon Nutrients: The TL; DR, b) Michael T. Madigan. Brock. Biología de los microorganismos. 12ª Edición.
c) © Jota. Der. Res. Landoltia punctata, d) © Yercaud. CCBYSA4.0 Salvinia auriculata, e-f) Jorge Torres, g-h)
Petróleo, Dominio Público.
En la distribución de los n-alcanos, se realiza una gráfica del porcentaje total de las muestras
divididas en cada una de las 3 categorías de grupos de organismos de relevancia (plantas
terrestres, acuáticas y bacterias; según la (Tabla 1).
En este estudio no solo se analizaron la fuente principal de los n-alcanos, también se
calcularon varios proxies, cómo el índice de preferencia de carbono (CPI), promedio de
longitud de cadena (ACL), relación natural de alcanos (NAR), relación promedio terrestre
(TAR), ratio porcentaje acuático terrestre (Pq-mar), y por último ratio Pristano/Fitano.
Se usaron estos diferentes proxies en los n-alcanos para estimar los cambios biológicos,
madurez de materia orgánica, cantidad de oxígeno y población de organismos, y
posteriormente hacer una interpretación de la historia paleo ecológica y paleo climáticas de
la laguna de Fúquene.
2. Área de estudio
La laguna de Fúquene se encuentra ubicada en la cordillera oriental de los andes a una
altura aproximada de 2538 metros sobre el nivel del mar, con una temperatura promedio
de 12.4 ˚C y un clima seco (CAR, 2015). Las coordenadas del espejo de agua en la laguna
son 5°27'39.9"N 73°44'58.3"W.
Figura 3. Mapa ubicación geográfica de la Laguna de Fúquene que se presenta en el punto de muestreo
E1_LFUQ-0-90 cm a) Mapa histórico-geológico de la extensión de la laguna b) Perfil de elevación en corte
transversal de la laguna de Fúquene, c) Extensión actual del cuerpo de agua de la laguna de Fúquene
(modificado de Groot, M. H., Hooghiemstra, H., Berrio, J. C., & Giraldo, C. 2013).
El núcleo del sedimento se extrajo de la zona central de la laguna por el Dr. Salgado cómo lo
indica el punto E1_LFUQ-0-90 cm, con las coordenadas longitud: 1.2871778; Latitud:
0.0951778, (Fig. 5c).
Figura 4. Mapa de la laguna de Fúquene con sus principales ríos, afluentes y curvas de nivel cada 100 metros
creado en QGIS.
De acuerdo con el mapa y su distribución topográfica por las curvas de nivel, la laguna de
Fúquene presenta una dirección de flujo predominantes de los ríos en sentido sur-norte, el
cual su única desembocadura es el rio Suárez en el costado norte de la laguna (Fig. 4).
La confluencia de los aportes de las subcuencas Cucunubá, Ubaté, y Lenguazaque
terminan en el rio Ubaté, que es la mayor entrada de agua y material sedimentario a la
laguna por su costado sur. Otros tributarios a la laguna que aportan en menor cantidad son
los ríos Fúquene, quebrada del soche, la tagua, Honda, Miña, La Puentes, Carrizal y La
Nuniutria (Fig. 4).
En el periodo de 1960-1999 la escorrentía anual disminuyo en 47 % por el uso de los
suelos alrededor de la laguna para agricultura, ganadería y aumento de riego para suplir
las necesidades descritas (Usceche, et 2003).
El rio Ubaté al ser el principal aporte de agua a la laguna de Fúquene, tiene una escorrentía
anual de 1.1x108 m3/año, que corresponden al 88% de los aportes a la laguna, el otro
porcentaje restante está distribuido en la quebrada Honda y Miña principalmente (Fig. 4).
El registro sedimentario cerca de la quebrada El Soche en el costado sureste de la laguna
(Fig. 4) presenta una tasa de sedimentación de 0.4 mm/año en los últimos 10 mil años, a 1
mm/año en los últimos 500 años.
Adicionalmente, el informe de la agencia de cooperación internacional de Japón (JICA et.,
1999), plantea una tasa de sedimentación de 1.6 mm/año, para un área de la laguna de 300
hectáreas y porosidad de 0.67 que son datos extraídos en la observación en campo.
Independiente mente los dos estudios, demuestran un incremento en la sedimentación de
la laguna de Fúquene. A pesar de que los dos muestran un incremento claramente hay una
diferencia entre varios puntos de muestreo en la laguna, por esta razón se calculó el modelo
de sedimentación de la laguna a partir de mis muestras (Fig. 12).
Con respecto a la cobertura de vegetación y cambios en el uso del suelo por presiones
antropogénicas desde 1987 y 2005, se evidencia disminución en la cobertura de
ecosistemas. Los ecosistemas semi-naturales disminuyeron un 19 % de cobertura en área
en 𝑘𝑚2, un aumento en zonas agropecuarias 18 % y cuerpos de agua un de cambio del 1%
anual (10.23 𝑘𝑚2/𝑎ñ𝑜). (Fig. 7; Fundación Humedales, 2009: CAR, 2006: GLCF,).
Históricamente ha habido una disminución muy marcada del espejo de agua mientras que
en el año 1934 el área que cubría la laguna de Fúquene en promedio anual era de 159 𝑘𝑚2,
posteriormente a la creación del Distrito de Riego y drenaje disminuyo drásticamente a
tan sólo 38 𝑘𝑚2 en 1940 (Garzon,2005). Por lo tanto, en menos de una década disminuyo
el tamaño de la laguna en un 76% (Garzon, 2005).
El espejo de agua disminuyo su tamaño en 29.6 ha/año entre 1940 y 2009, para los
periodos de 2003-2008 se duplico la disminución de tamaño a 60 ha/año, según Garzón
2005 estima que para el 2045 ya no habrá espejo de agua libre.
Figura 7. Cambios en las coberturas área en 𝑘𝑚2 de la cuenca de Fúquene color azul año 1987 y color
naranja año 2005) (Fundación Humedales, 2009: CAR, 2006: GLCF, tomado de Franco et al 2011).
Desde 1955 hasta 2009 no se observan cambios tan drásticos puesto que se mantiene en el
mismo orden de 29 - 32 𝑘𝑚2 (Franco et al 2011), posiblemente por la intervención del
Estado y las nuevas políticas de manejo de la laguna.
Para el caso de los cuerpos de agua desde el año 1987 a 2005 el porcentaje en las coberturas
de área en 𝑘𝑚2 se mantuvieron estables (Fig. 7), lo que si cambio fue el cubrimiento de
vegetación en el espejo de agua, más no el tamaño del cuerpo de agua de la laguna.
Para estudiar los cambios en las unidades ecológicas y hábitats acuáticos se revisó la
información cartográfica hecha por la Fundación de Humedales (1940-2009) y el uso de
imágenes satelitales cómo Landsat, Spot y Rapid-Eye (1987-2009). El resultado de estas
dos técnicas fue el mismo, donde se muestra una disminución del espejo de agua y
aumento de la vegetación acuática, la vegetación emergente es variable, aunque muestra
una tendencia positiva de crecimiento (Fig. 8; Franco et al, 2011).
Figura 8. Cambios históricos en proporción de habitas acuáticos (Garzon, 2005, Fundación Humedales,
JICA-CAR, Montenegro 2004, Franco 2007, tomado de Franco et al, 2011).
Figura 9. Incremento en algas y plantas acuáticas flotantes. Imagen a) genero de planta Phalaris, imagen b)
especie Azolla filiculoides, imagen c) Disminución de espejo de agua en la por Azolla filiculoides y Eichornia
crasssippes (buchón).
En la (Fig. 9) se observa la reducción del espejo de agua en su totalidad por plantas como
Azolla filiculoides y Eichornia crassippes que no permiten el ingreso de luz a la parte inferior
de la laguna, creando un ambiente de hostil para las plantas sumergidas que no pueden
realizar adecuadamente la fotosíntesis.
Se observa cambios en la calidad del agua por ríos afluentes a la laguna que previamente
tienen una degradación en la calidad del agua, según la cantidad de oxígeno en las muestras
procesadas del rio Lenguazaque que confluye con el Ubaté y termina en la laguna de
Fúquene, presentan en la zona más alejada del rio niveles de oxígeno disuelto 5-7 (mg/l) y
desembocando al Ubaté niveles muy bajos de 0.5-2.2 (mg/l) (CAR, 2015).); (González,
2017).
3. Material y métodos
3.1. Modelo de edad
Las 12 muestras fueron extraídas por el Dr. Jorge Salgado, se realizaron dos tipos de
dataciones, la primera con 214𝑃𝑏 para determinar las edades más recientes (presente-1950) y
la segunda 14C para el resto de margen de edad. Se realizaron las dos mediciones para tener
un espectro más amplio que abracara una mayor cantidad de tiempo.
Las edades de los sedimentos hasta 90 cm de profundidad fueron de 810 años D.C, hasta el
2016 D.C (Fig. 12), lo cual nos da un registro histórico de 1206 años, a partir de la edad de
los sedimentos y el contendió de materia orgánica se generó un modelo de edad.
3.2. Materia orgánica
El Dr. Jorge Salgado realizo el estudio de perdida en ignición (LOI), que representa el total
de materia orgánica en el suelo, la muestra es secada a 105˚C y quemada hasta 400˚C, la
pérdida de peso entre las dos temperaturas constituye la materia orgánica de la muestra (Ben-
Dor Banin, 1989). Que finalmente fue usado esta información para la creación del modelo
de edad (Fig.12).
3.3. Biomarcadores
Se procesaron 12 muestras ubicadas (Tabla 2) para el análisis de biomarcadores, previamente
se tenían el modelo de edad y la cantidad de materia orgánica, usando esta información,
permite hacer un mejor análisis de los resultados dados por los n-alcanos.
Tabla 2. Muestras de los n-alcanos extraídas de la laguna de Fúquene con las coordenadas
Longitud:1.28; Latitud 0.09.
Para el análisis de biomarcadores las muestras fueron llevadas a la Universidad de Hanyang,
Corea del Sur y procesadas por la Dr. Huguet según protocolos del laboratorio de la
Profesora Jung Hyun Kim.
En breve los sedimentos fueron liofilizados para extraer el agua, y triturados hasta tener un
polvo fino con mortero. Las muestras fueron pesadas y ubicadas en viales de vidrio de 8 ml,
se añadió una mezcla estándar de n-alcanos(5-a-androstano), esteroles(5-α-androstano-3β-
ol).
Después se extrajeron las muestras usando diclorometano (DMC): Metanol meOH (2:1) se
añadieron dos volúmenes de disolventes al vial y después nuevamente sonificando por 15
minutos y posteriormente centrifugados por un minuto a 2500 rpm.
Posteriormente se recogió el sobrante y se repitió el ciclo 2 veces más, la sonificación fue de
5 minutos esta vez. Los extractos de lípidos totales se secaron bajo una corriente final N2 a
25˚C.
Las muestras fueron fraccionadas usando columnas de silica y tres disolventes de polaridad
creciente. La fracción 1 (hexano) incluye n-alcanos. La fracción 2 (hexano: dicloro metano
DCM (1:1)) contiene alquenonas. Finalmente, la fracción 3 (DCM: Metanol (MeOH) (1:1))
contiene esteroles dioles y glycerol dialkyl glycerol tetraethers (GDGTs).
Los n-alcanos se midieron por cromatografía de gas (GC) usando un detector de ionización
de llama (FID) que es un detector de masa que indica el número real de cada molécula.
Los datos de abundancias absolutas y relativas fueron obtenidos por integración de los
cromatogramas de masas obtenidos. En el caso de los n-alcanos se mide basado en los
estándares internos n-alcanos(5-α-androstano), esteroles(5-α-androstano-3β-ol) usando
curvas externas de calibración y procesadas por el programa Agilent Mass Hunter para medir
áreas de masas de cada molécula y calcular abundancias absolutas. Posteriormente, se
realizaron los proxies para cada tipo de cadena de los n-alcanos
Por último, se realizó un análisis estadístico de componentes principales (PCA), usando el
programa Python 2.7.13 & Anaconda 2.1.0, que indican los componentes de mayor
covarianza en las muestras y agrupación de clúster. Para realizar el PCA se normalizaron los
datos con la materia orgánica total de cada muestra, y así obtener los componentes
principales de los n-alcanos.
Técnicas Analíticas
3.4. Biomarcadores Orgánicos
Al obtener las muestras procesadas y extraer los lípidos que nos interesa para el estudio de
cadena de carbones debemos obtener la cantidad de masa por cada una de las cadenas, para
esto se efectúa posteriormente la cromatografía de gas realizada en los n-alcanos y los
subproductos de la clorofila (Pristano y Fitano).
Finalmente se analiza la integración de datos para determinar la cantidad absoluta y relativa
de alcanos de cadenas de carbón pares e impares (Eglinton & Eglinton. 2008).
3.5. Proxies
Haciendo uso de los n-alcanos se calcularon una serie de proxies ambientales que se detallan
a continuación, y son representados esquemáticamente en la (Fig. 10), cuenta los distintos
factores que afectan los resultados de los índices y se muestran las cadenas de carbonos de
la clorofila que se vuelven Pristano y Fitano.
Figura 10 Esquema de una laguna con las proxies de n-alcanos usados en el presente trabajo. Generados a partir
de las eq. [1-6]. Los proxies son ACL, CPI, NAR, Pqmar, TAR y ratio Pristano & Fitano. En la leyenda
observamos cambios en la composición de los sedimentos, cómo suelo, sedimento grueso y sedimento fino con
bacterias que contienen cadenas de carbonos n-alcanos 𝑐6 − 𝑐22. Esquema de la clorofila y su degradación a
Pristano y Fitano.
3.5.1. Average Chain Length (ACL)
El promedio de longitud de cadena (ACL) describe el promedio de la cantidad total de
carbones basado en la abundancia de los compuestos de los n-alcanos (Poynter and Eglinton,
1990; Poynter et al, 1989). La razón del porque se puede usar este indicador cómo una
herramienta para la extracción de información en el ambiente es que los lípidos de las
cadenas derivados de pradera en promedio tienen longitudes de cadenas más largas que los
lípidos de las plantas terrestres (Cranwell, 1973). Al tener esta diferencia en el promedio de
longitud de cadena podemos diferencias dos grupos de plantas e inferir cambios en el
ambiente y el clima de la laguna. El ACL se calcula según la formula [1] a continuación
(Cranwell, 1973):
eq. [1]
Las plantas terrestres y acuáticas se adaptan a los cambios en el ambiente tanto temperatura
y precipitación, que se ven reflejados en la estructura de los lípidos y la formación de cada
tipo de cera, al tener esta característica podemos observar el cambio en el tipo de planta. De
esta manera, podemos inferir cambios en el ambiente y predominancia de tipo de organismos
en la zona de estudio, por ejemplo, si son plantas C3 o C4, según el tamaño de la cadena de
carbones.
3.5.2. Carbon Preference Index (CPI)
El índice de preferencia de carbón (CPI) determina la distribución de carbones impares
dominantes de las cadenas largas de los n-alcanos, las plantas terrestres tienen cadenas de
carbones impares predominantes desde el carbón 𝑐25 − 𝑐35, que componen la cera
epicuticular de sus hojas. (Douglas and Eglinton, 1966; Eglinton and Hamilton, 1967;
Kolattukudy, 1969).
Los n-alcanos son muy buenos biomarcadores por su resiliencia a la degradación, sin
embargo, las muestras pueden ser contaminadas con hidrocarburos petrogénicos que tienen
un índice de preferencia de carbón bajo (Eglinton & Eglintion, 2008), aun así, pueden ser
usados para determinar dicha contaminación por petrogénesis y zonas de mayor afectación
por posible contaminación de suelos. Fórmula [2]. CPI Ratio carbones pares e impares 𝐶24 −
𝐶34 se calcula de la siguiente manera:
eq. [2]
Índices altos de preferencia de carbón son indicadores de buena preservación de indicadores
biológicos, son preservados tanto los hidrocarburos como los ácidos. Actividad microbiana
degrada la preservación de las cadenas de los carbones cortas de ácidos grasos reemplazadas
por ácidos microbianos. El grado de degradación varía según el tamaño en la fracción de
sedimento, en plantas terrestres la concentración de lípidos extraíbles disminuye según el
tamaño del material particulado (Meyer, 1993).
3.5.3. Terrestial Aquatic Ratio (TAR)
La predominancia de n-alcanos impares del 𝐶27 − 𝐶31 es característico de plantas terrestres,
mientras que la predominancia de n-alcanos impares del 𝐶15 − 𝐶19 indica fuentes acuáticas,
el índice TAR es la relación entre cadenas largas y cortas que se usa para evaluar la entrada
en la concentración terrestre en comparación a la acuática.
eq. [3]
3.5.4. Natural n-alkane Ratio (NAR)
La ratio entre los n-alcanos superiores y los n-alcanos pares sobre el total de n-alcanos, nos
puede indicar entre la maduración de las muestras y el tipo de plantas terrestres, por ejemplo,
en hidrocarburos o petróleo puro el NAR tiende a cero, mientras que si es plantas terrestres
se acerca a uno (Fig. 11).
eq. [4]
3.5.5. Input of submerged - floating - freshwater ( 𝑃𝑚𝑎𝑟−𝑎𝑞 )
El proxy de 𝑝𝑎𝑞 (Fig. 11) nos permite saber a qué grupo pertenece cada tipo de plantas según
la ratio de los carbones impares desde 𝐶23 hasta 𝐶31 y su abundancia relativa, los grupos son
divididos en tres; terrestres, emergentes y flotantes (Ficken et al., 2000; Mead et al, 2005)
eq. [5]
El rango entre las plantas terrestres es de 0.01-0.23, para emergentes de 0.08-0.61 y por
ultimo las especies flotantes que están en el rango de 0.56-0.94, Nos provee una
aproximación de entrada de sedimentos de los tres tipos de ambientes de población (Ficken
et al., 2000; Mead et al., 2005).
3.5.6. Pristane & Phytane (Pr/Phy)
La ratio entre Pr/Phy refleja la variación en el grado de oxidación en las etapas tempranas
de la diagénesis para la clorofila (Brooks, 1969), y en algunos casos mantiene la variación
de oxidación hasta en casos de catagénesis.
eq. [6]
Por procesos de diagénesis la clorofila genera dos subproductos, que depende del ambiente
en el que se generan, si se encuentra en un ambiente oxidante la clorofila se convierte en
Pristano (Pr), si es reductor en Fitano (Phy).
4. Resultados
4.1. Materia orgánica
De acuerdo con el modelo de edad, la cantidad de materia orgánica y la profundidad el
modelo muestra un incremento en la materia orgánica desde los últimos 20 cm de manera
exponencial y abarca desde en los últimos años aproximadamente 1886 hasta el presente
(Fig. 12).
La materia orgánica presenta una disminución de 25-8 %wt desde 90 cm de profundidad
hasta los 75 cm, años posteriores, la materia orgánica del punto de muestreo se mantiene
estable alrededor de 6-8 % desde 74 cm hasta 21 cm, luego después de los 20 cm
incrementa exponencialmente desde un 9 % wt hasta la actualidad (0,1 cm) un 47 % wt.
De 0-20 cm que contiene los últimos 130 años presenta una tasa de sedimentación de 0.7
mm/año, superior a la registrada por Van der Hammen, pero inferior al informe de (JICA-
CAR., 1999), de igual forma mantiene la tendencia de crecimiento en la tasa de
sedimentación
Las muestras de 20-90 cm se obtiene una tasa inferior a la de los últimos 130 años, siendo
la mínima de 80-90 cm con 0.2 mm/año.
Figura 12. Modelo de tasa de sedimentación con respecto a la materia orgánica y edad de las muestras. Relación
entre las dos variables (LOI vs Modelo de edad) la correlación de las 2 permiten obtener información para el
modelo de edad exitoso.
4.2. Distribución de alcanos
En primer lugar, las plantas terrestres varían de mayor porcentaje en el pasado a un menor
en el presente, las bacterias y plantas acuáticas tienen un comportamiento inverso a las
plantas terrestres. Las plantas terrestres mantienen la predominación de la relación absoluta
hasta 1836 AD, después de esta edad, empieza hacer menor su porcentaje y aumentar
considerablemente las poblaciones de bacterias y plantas acuáticas (Fig. 13).
Figura 13. Relación abundancia porcentual de los n-alcanos desde el 810-2016 años AD.
La producción de materia orgánica en la abundancia relativa varía de acuerdo con el tipo de
organismos de interés, la producción de bacterias se aumenta paulatinamente desde el 810
AD hasta 1300 años AD con un incremento posterior con un máximo de dos picos en 1375
y 1639 AD. Posteriormente disminuye hasta que en la última década crece de manera
exponencial hasta el presente (Fig. 13).
La producción de plantas superiores presenta 3 picos importantes en el tiempo de estudio
(990, 1490 y 1836 años AD), aun así, mantienen una tendencia estable de producción,
comparado a los otros tipos de organismos, sin embargo, cuando es el pico mínimo de las
plantas superiores en 1639 años AD aumentan las bacterias y plantas acuáticas (Fig. 13).
Las plantas acuáticas a diferencia de los otros grupos de organismos presentan una tendencia
de crecimiento desde 1836 hasta el presente con un aumento esporádico máximo en los
últimos 23 años (Fig. 13).
Figura 14. Relación abundancia los n-alcanos con normalización a la cantidad de materia orgánica de los n-
alcanos µg/g Vs Edad, A) Bacterias, B) plantas superiores, C) plantas acuáticas.
Cuando analizamos la distribución relativa de los n-alcanos vemos grandes cambios en la
distribución de los organismos (Fig. 14). Es importante ver las escalas y las diferencias de
cada uno de los grupos, las distribuciones relativas están en unidades de 𝜇𝑔 ∙ 𝑔−1, en las
plantas acuáticas el orden esta entre 0-6, para bacterias de 20-60 y plantas terrestres 80-200.
Los puntos de muestreo tienden hacer puntos de inflexión en las gráficas. De acuerdo con
la escala, las plantas superiores son las que tienen una mayor cantidad de variación con 3
picos importantes por encima de la media en los años 1270,1490 y 1963.
Por otro lado, las bacterias tienen un valor bajo de 23 𝜇𝑔 ∙ 𝑔−1 desde el año 800 hasta 1269
y desde1270 que concuerda con el primer pico de incremento en las plantas superiores ocurre
un cambio significativo en las bacterias de 23 𝜇𝑔 ∙ 𝑔−1 a 538 𝜇𝑔 ∙ 𝑔−1. Las plantas acuáticas
en el mismo máximo de las plantas superiores y el inicio de crecimiento de las bacterias
tienen su mínimo máximo cercano al 0.3 𝜇𝑔 ∙ 𝑔−1, por lo cual las 3 están directamente
relacionadas desde inicio a fin.
Por último, en los años más recientes cuando las plantas superiores y baterías tienen sus
mínimos 90-22 𝜇𝑔 ∙ 𝑔−1 respectivamente, las plantas acuáticas tienen su máximo de 2
𝜇𝑔 ∙ 𝑔−1 con respecto a los otros dos tipos de organismos.
Figura 15. Relación longitud promedio de cadena Average Chain Length (ACL) con respecto al tiempo de
muestreo y tipo de plantas C3 o C4.
La zona superior sombreada de verde de la gráfica presenta valores mayores al promedio
28.46 de la longitud en la cadena de carbones. En los últimos 750 años muestra un aumento
continuo en la longitud de la cadena, sin embargo, en 1800 ocurre un punto de inflexión,
disminuye la longitud de la cadena casi por debajo del promedio y aceleradamente vuelve
aumentar hasta tener un pico máximo en 1997.
Figura 16. Relación entre índice de preferencia del carbón, Carbon Preference Index (CPI, eq. [2],.(Douglas
and Eglinton, 1966; Eglinton and Hamilton, 1967; Kolattukudy, 1969).), y relación de alcanos naturales Natural
Alkanes Ratio (NAR), eq. [4], Eglinton and Hamilton, 1967).
De la Figura 16 podemos observar que en las últimas dos décadas los dos índices (CPI &
NAR) no se comporta de manera lineal, Desde el año 1300 tanto como el CPI y el NAR se
comportan de manera muy similar. Cuando en el CPI presenta un máximo y mínimo, también
sucede con el NAR, los proxies presentan un mínimo en el año 800 y máximo en el 2016.
Figura 17. Terrestrial Aquatic Ratio (TAR) con respecto al tiempo de deposición. Index (TAR, eq. [3],
(Douglas and Eglinton, 1966; Eglinton and Hamilton, 1967)).
La Fig. 17 muestra un pico en 1220 años con una ratio de 38, también presenta un mínimo
en 1395 y una fluctuación repentina en los últimos 10 años, Los valores por encima de la
media se encuentran en los años más antiguos de las muestras, desde 1350 años la relación
entre la ratio es menor que el promedio hasta la actualidad.
Figura 18. Relación P_(mar-aq) con respecto al tiempo de muestreo y división entre plantas emergentes,
terrestres y flotantes. Index (P_ (mar-aq), eq. [5], (Ficken et al., 2000; Mead et al., 2005)).
La grafica de porcentaje 𝑃𝑚𝑎𝑟−𝑎𝑞 nos dice un indicativo de que tipo de organismos es, si es
tipo flotante, emergente o terrestre. Este proxie muestra que los sedimentos presentan un
rango que abarca prácticamente todas las edades como emergente sub-aéreo, y que solo en
los sedimentos más antiguos sumergido y flotante, sin ningún terrestre. Presenta valores
mínimos de 0.40 en el año 2000 y máximo de 0.63 en 900 años.
Figura 19. Relación prevalencia de Pistano-Fitano ((Pr/Phy), eq. [5], (Brooks, 1969)) y barras de puntos de
inflexión en edades importantes.
Los valores de mayor concentración de Pristano se encuentra en los sedimentos más antiguas
de las muestras con niveles que no se vuelven a encontrar en los 1206 años, tiene una
disminución continua hasta 1850 años y vuelve aumentar el Pristano hasta un índice de 0.69
y consecuentemente aumenta la proporción de Fitano hasta que el índice llega a 0.47. Las
columnas verticales, representan la variación drástica entre la ratio del Pristano y Fitano.
4.3. Principal Component Analysis (PCA)
Según la tendencia de los datos, vemos que la componente principal tiene una varianza del
80% del total de los datos especialmente los carbones 𝐶17−18−33, la segunda componente de
un 10 % los carbones 𝐶21−32, y el restante de porcentaje entre los demás variables. Según
este resultado vemos que las algas o plantas acuáticas son los que mayor predominancia tiene
en las muestras, seguido por las bacterias y finalmente las plantas terrestres.
Figura 20. Análisis de componente principal Principal Component Analysis (PCA), PCA1 componente
principal y PCA2 componente secundario sobre n-alcanos normalizados por total de materia orgánica.
Se presentan 4 grupos principales, donde el grupo 1 tienen alcanos tanto de bacterias como
de plantas acuáticas pares e impares desde 𝐶19−32, el grupo 2 hace referencia las cadenas
impares más largas 𝐶23−25−27 (plantas terrestres), de acuerdo al método de agrupación
sklearn cluster implementado en PCA, el 𝐶29 es un carbón que no se asocia a los demás,
es por esto que se crea un nuevo grupo solo para esta cadena. El grupo 4 tiene cadenas solo
impares desde 𝐶17−31−33−35(Figura 21).
Figura 21. Agrupamiento de los datos de análisis de componentes principales Principal Componet Analysis
(PCA) para n-alcanos.
Las estaciones se agrupan en 4 clusters (Fig. 22), el grupo 1 está desde 20,30,50,80 cm, el
grupo 2 de 0,12,16 cm, el grupo 3 40,60,96 cm y por último el grupo 4 de 4 y 8 cm.
Figura 22. Distribución de clusters por profundidad, usando Hierarchical Clustering on Principal Components
(HCPC) en la abundancia fraccional de los n-alcanos, profundidad de las muestras de 0-90 cm.
Se observan la cantidad de carbones desde 𝐶17−35, por cada grupo, y se observa la
abundancia porcentual de cada uno, se tiene una mayor abundancia de los carbones impares,
especialmente en los 𝐶23−25−27−28−31−33 y mayor en el grupo 4 así mismo las cadenas de
n-alcanos pares son las menores con respecto a los demás grupos (Fig. 22).
5. Discusión
5.1. Cambios en sedimentación y materia Orgánica
El sedimento lacustre que se extiende alrededor de la laguna abarcaba una gran cantidad de
área, pero debido a procesos de desecación producto de la actividad humana, hoy día queda
un remanente de lo que alguna vez fue, cómo se puede observar en la (Fig. 5).
En los últimos 500 años de la historia de la laguna se evidencia un aumento en la tasa de
sedimentación en un 60 %, posiblemente por un grado mayor en la tasa de erosión, relación
directa con el dragado del canal perimetral, y reducción de los ingresos de agua a la laguna
y vegetación acuática, además, del uso del recurso hídrico para riego por el estado. (Van
der Hammen, et., 2003).
Con respecto a la sedimentación de la laguna de Fúquene, se presentó un aumento en la
generación y sedimentación de la laguna de Fúquene, desde inicios de la Conquista (1537),
debido a la intervención humana en la laguna de remoción de vegetación y nuevo uso del
suelo para actividades económicas, tanto de ganadería cómo agrícola y venta de predios
(CAR,2015). En comparación con los resultados de Dr. Jorge Salgado no se presenta un
comportamiento lineal en el LOI, los primeros 20 cm del núcleo equivalen a los últimos 180
años, que hace referencia al aumento en materia orgánica, producto de múltiples posibles
razones; aumento de plantas acuáticas, eutrofización, disminución del área en la extensión
de la laguna y vertimiento de aguas residuales de 10 municipios aledaños a la laguna de
Fúquene.
El aumento de materia orgánica oxidable incrementa la población de bacterias
heterotróficas aerobias y anaerobias facultativas (Fig. 8), como consecuencia la actividad
respiratoria genera una disminución en el oxígeno. Esto resultar en la desaparición de
ciertas especies, además, la calidad del agua en la laguna de Fúquene está directamente
afectada por el aporte de materia orgánica y el uso de fertilizantes en los cultivos cerca de
la laguna y el uso del suelo por ganadería (Franco et al. 2011).
Los bajos índices de oxígeno disuelto en el fondo de la laguna indican que la
descomposición de materia orgánica afecta el ecosistema a gran escala, puesto que la
demanda de oxigeno incrementa hasta el punto de cambiar a ser un ambiente anaerobio,
formando sustancias toxicas como el amoniaco, metano y ácido sulfhídrico para varios
organismos (Roldán y Ramírez, 2008).
La cantidad de materia orgánica depende de la producción y la preservación, para saber la
producción de materia orgánica necesitamos tener en cuenta la parte de preservación, por
eso las concentraciones de los n-alcanos se normalizan a la materia orgánica total de cada
muestra, así obtener un equilibrio, sino se asume que se tiene mayor producción, cuando en
realidad se preservo en mayor cantidad la materia orgánica representado en la Fig. 13 que
demuestran el cambio de producción de cada grupo de organismos a través del tiempo.
De acuerdo con la (Fig. 12) se asume una tendencia a la diminución de producción de plantas
terrestres en la laguna, sin embargo, cuando normalizamos las muestras al total de materia
orgánica vemos como se mantiene aproximadamente constante la producción de plantas
terrestres en la (Fig. 13).
Con el modelo de tasa de sedimentación creado vemos que la variación depende bastante del
punto de muestreo, varía según la ubicación de estudio, no obstante, la tasa de sedimentación
aumento en los últimos años.
Según los procesos naturales de las lagunas se infiere que el aumento del total de materia
orgánica (TOC) proviene de la vegetación acuáticas además las bacterias nos dice los lugares
de anoxia que concuerda con la ubicación de Azolla filiculoides & Eichornia crasssippes con su crecimiento descontrolado, este resultado es soportado por la concentración de tipo
de n-alcanos encontrados y la relación de Pristano y Fitano.
El Fitano y Pristano son los subproductos de la cadena lateral de la clorofila, tiene una cadena
similar a la de los alcanos (sin ser necesariamente un alcano), se rompen los enlaces de la
clorofila muy rápido y dependiendo como se degrada puede ser oxidante o reductor (Brooks,
1969). Entre mayor sea la producción de Fitano (zona reductora) el índice será menor,
indicando que los valores más cercanos a cero son periodos de anoxia y los valores más
cercanos a uno son oxidantes.
Lo que indica que en los últimos 300 años la laguna se ha vuelto más reductora que oxidante,
relacionado con los cambios de población de bacterias y plantas acuáticas, nuevamente se
observa el patrón de reducción en el oxígeno de la laguna, lo que implica que las relaciones
entre las plantas acuáticas y bacterias, generan una zona reductora (aumento en la
concentración en Pristano en los sedimentos) que se evidencia en la degradación de la
clorofila y sustentados con los resultados de (M.d González, 2017) de oxígeno disuelto en la
laguna que corresponden a la columna de agua.
5.2. Cambios en las comunidades
El aumento de plantas acuáticas, generan gran extensión de macrófitas, flotantes y
enraizadas, al empezar a decaer y a morir se depositan en el fondo de la laguna y continua
con un proceso natural de descomposición, consumiendo el oxígeno que se encuentra en la
laguna (Fig. 10). Cuando el oxígeno disuelto es muy limitado la fijación del fósforo
disminuye en el sedimento y empieza a ser disponible y usado por el fitoplancton y las
plantas. Aumentando la proliferación de plantas acuáticas causando una disminución en el
oxígeno de la laguna.
El crecimiento de plantas acuáticas más la disminución en la profundidad de la laguna, son
factores que limitan el espejo de agua hasta el punto de dejar de existir (e. g. Donato et al.
1987, Gómez & Pinilla 1996, IAVH & Fundación Humedales 2004).
Según la (Figura 13) se sigue presentando un patrón de crecimiento en la producción de las
plantas acuáticas con un incremento mayor desde 1995, en el pasado se presentan dos picos
importantes en 1639 y 1375 años. No es tan definido el patrón de producción bacteriana, sin
embargo, están directamente relacionados el aumento porcentual tanto de bacterias como en
plantas acuáticas de los picos mencionados anteriormente. El porcentaje de plantas
superiores disminuye desde 1836 hasta el presente con una tendencia lineal.
De acuerdo con la (Fig. 13) en el año 1639, se presenta un pico en la población de plantas
acuáticas y a la misma vez de bacterias, esto indica un cambio en la distribución de
poblaciones en la laguna.
Una posible explicación para este resultado es la disminución de oxígeno, puesto que las
plantas acuáticas cómo Eichhornia crassipes presente en la laguna, generan un ambiente
propicio para la proliferación de bacterias.
Hoy día la cantidad de plantas acuáticas es superior a la de hace 500 años, que se corrobora
con los biomarcadores, imágenes satelitales y cartografía de campo.
El resultado del proxie ACL tiene gran utilidad puesto que nos infiere las condiciones paleo
climáticas de formación en los biomarcadores. según la (Fig. 15) tenemos una
predominancia de plantas tipo C3 las cuales habitan en ambientes húmedos y fríos, que tiene
coherencia con el clima de la laguna de Fúquene actual, puesto que las C4 son de ambientes
de alta temperatura y secos en la mayoría de los casos. Las estomas de las plantas se ajustan
a las condiciones ambientales y por esto podemos inducir la información según el tipo de
carbonos en las plantas que encontramos (C3 o C4).
De acuerdo con los resultados anteriores el proxie TAR ilustra en la (Fig. 17) el mismo
patrón de tener una mayor cantidad de plantas terrestres en las muestras más antiguas y un
incremento en plantas acuáticas en el tiempo más reciente desde el año 1995.
5.3. Presión antrópica
Una de las principales causas de eutrofización y aumento de sedimentación en la laguna son
el incremento de nitrógeno y fósforo en los sistemas acuáticos, ya sea de material orgánico
o por vertimiento de aguas residuales (e.g. Barón et al., 2003). Por ejemplo, los cultivos de
plantas no absorben el 100 % de nutrientes suministrados en forma de fertilizante (FAO,
2006) por lo que el excedente se filtra por escorrentía por el incremento de sistemas
agropecuarios que desembocan en la laguna. Adicionalmente, tanto el potasio como el
nitrógeno es fijado en el suelo y puede estar en el 40-60% de enriquecimiento con nutrientes
en el suelo. La laguna está rodeada de zonas agropecuarias y en los últimos años aumento el
uso de esta zona para esta actividad económica, que desencadenan un incremento en los
nutrientes de fosforo y nitrógeno (FAO, 2006).
La petrogenesis es un proceso de maduración de los n-alcanos, que finalmente resulta en
petróleo. El CPI a medida que se acerca a cero el índice es más petrogénico, De la (Figura
16) podemos observar cómo hay mayor nivel de petrogenesis hacia épocas más recientes en
los dos índices, aunque no se comporta de manera lineal, tiene la tendencia a ser la ratio de
los dos más cercano a cero.
Con estos proxies (CPI & NAR) se puede ver contaminación, sin embargo, el valor
representado en la laguna tiene una tendencia natural de disminución de maduración con
respecto al tiempo, es decir lo más joven tiene menor maduración en comparación a lo más
viejo, que presenta una tendencia normal en la degradación natural de la materia orgánica.
Se realizó una correlación entre los dos proxies NAR & CPI, se obtuvo un 𝑟2 = 0.984 lo que
indica que dos proxies diferentes nos corroboran la evolución de la maduración de las
muestras en la zona de manera porcentual, implicando que la laguna aun con una fuerte
presión antropogénica no presenta contaminación de hidrocarburos o anomalías en la
evolución natural de petrogenesis en el punto de muestreo de la laguna.
El NAR es un indicador similar al CPI que según los resultados muestran el mismo
comportamiento evolutivo de la maduración en las muestras.
Figura 23. Correlación entre Carbon Preference Index (CPI), y natural alkanes ratio (NAR). Regresión lineal.
Los resultados del TAR indican que aproximadamente en el año 1400 se presenta un cambio
drástico entre las poblaciones terrestres y acuáticas, que se puede relacionar con el pico de
la (Fig. 13), del porcentaje total de las muestras divididas en cada uno de los grupos de
organismos para el mismo periodo de tiempo.
El proxie TAR nos da una resolución en un evento (1400 años) que en figuras anteriores no
se observa de igual magnitud, puesto que cada índice depende de qué relación de n-alcanos
que utiliza, es por eso, que entre más índices se realicen mejor, ya que cada uno de ellos nos
aporta información adicional a la preexistente, y corroborar la coherencia de los resultados,
que sigue dando el mismo patrón de cambio en la evolución de la laguna.
Uno de los proxies no se ajusta a la tendencia presentada por los otros (𝑃𝑚𝑎𝑟−𝑎𝑞). Es
importante realizar varios proxies y entender el comportamiento diferencial de cada uno de
ellos. Una posible solución al cambio de resultado en este proxie, es que se desarrolló para
cambios en las poblaciones de aguas terrestres y marinos, al ser el estudio en una laguna sin
interacción con el mar, tiende a disminuir la eficacia del proxie.
La disminución del área en la extensión de la laguna de Fúquene presenta un incremento en
la tasa de erosión y sedimentación de la laguna, puesto que los suelos circundantes a la
laguna serán introducidos a la cuenca de esta misma. Que se sustenta con el modelo de
sedimentación de la (Fig. 12).
Los resultados del PCA muestran una alta covarianza en la predominancia de los n-alcanos
asociados con plantas acuáticas y el análisis HPCA de la abundancia relativa de los n-alcanos
presente una homogeneidad en la fuente de sedimentos para plantas superiores, ya que los 4
grupos reflejan el mismo patrón de incremento en los carbones impares de 𝐶23−33. Este
resultado es esperado puesto que el análisis de las muestras es en la misma ubicación con
solo variación de la profundidad, por lo tanto, la fuente sedimentaria está limitada a un solo
punto de muestreo.
7. Conclusión
Según los resultados de los proxies de los n-alcanos, presenta más evidencia para el modelo
actual en el cambio en la conformación de las comunidades en la laguna.
Diferente a la información previa en los estudios de la laguna, los biomarcadores nos
muestran la presencia cuantificable de bacterias en la laguna, y su relación con las algas y
plantas terrestres, que finalmente desencadenan una disminución en el oxígeno disuelto
aumentando la eutrofización. Además de la presión antropogénica con el aumento de
nutrientes como el nitrógeno y el fosforo para fines agrícolas y ganaderos.
Se presenta una clara variación en las poblaciones de la laguna en los últimos 1206 años de
registro obtenido. La dinámica de la laguna varia en el tiempo con sus ciclos naturales, sin
embargo, en los últimos 500 años la presión antropogénica afecto la población de
organismos, aumentando la población de plantas acuáticas, bacterias y ambiente reductor.
La preservación de la materia orgánica procedente de plantas terrestres ha variado en el
tiempo de estudio, no obstante, su producción se mantiene constante.
No se encontró evidencia de contaminación por minería en la laguna en el punto de
extracción de las muestras, puesto que la petrogenesis de los índices en los n-alcanos
presentan una maduración normal sin alteraciones por minería o petróleo.
Es evidente la disminución del espejo de agua por la proliferación de plantas acuáticas, hasta
el punto de dejar de existir en menos de 40 años con la misma tasa de crecimiento y
condiciones ambientales de hoy día.
En conclusión, los cambios de poblaciones de organismos es producto directo del desarrollo
humano y su intervención para diferentes objetivos del uso de la laguna, ya sea para venta
de tierras, agricultura, ganadería, fuente de agua, residuos orgánicos de los municipios
aledaños o recuperación y protección de la laguna, más que un cambio natural de población
en los organismos.
Se deben realizar más estudios sobre la dinámica de los contaminantes antropogénicos y su
relación con la laguna, para entender de una manera multidisciplinaria y mejor resolución
los cambios en la laguna y su evolución a través del tiempo.
Agradecimientos
Agradezco a mis directores de tesis, Carme Huguet y Jorge Salgado, por sus consejos y
comentarios constructivos y a todo el equipo de trabajo de un proyecto más grande y al FAPA
de Carme Huguet además Catalina González puesto que fueron recursos que permitieron la
realización de este estudio, a todos mis compañeros amigos y familia por sus críticas y
recomendaciones, especialmente a Juan Camilo Torres, Camilo Alfonso, Daniela González
y Kevin Henao.
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Apéndice