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un lago de Chile , gentral. , .- ..----

SERGIO CABR

Publicación Ocasional N O 29

XUSEO NACIONAL DE HISTOEIA NATURAL

S A N T I A G O D E C H I L E

1 9 7 9

La clorofila "a" como indicador de la biomasa presente en dos estuarios y un lago de

Chile Central (*)

I n t r o d u c c i ó n

Uno de los problemas más! interesantea de la lilzrnoIogía, es el cálculo de la canti- .dad de materia orgánica que las &gas pue- den producir en un período conocido de tiempo. Esto SB denomina prod11ctividad primaria.

Un métudo para d&rmi.nar en forma itndirecta la prod:uctiyi&d de un lago o río, es cuantificando la clorofi.la "a", por ser esta molécula la que capta la energía ra- diante que hace posible la sf,ntesis de mo- Mas orgámicaa. . Este método ha sido utilizado por muchos investigadores desde 1980 &m% 1962, años entre los cuales sur- gieron numerosas técnicas, f6rn.uim y unidades diferentes para cailcular y -re- 8ar- la collcentración de clorofila "a", Con el objeto de hacer coapmablles loa resul- b i o s que se estaban obteniendo en diver

partes del mundo, ,en grupo de trabajo s c o a u ~ ~ ~ c o , se reunió en Paris en 1964 para normalizar ia metodologia

En nuestro pa54 no erri,sten datos sobre concentraciones de clmafila en los m e pos de aguas continentailes, ni en los es- tuarios.

En este trabajo se presenb la prduc- ción en dos estuarios y nn lago, ae discute los resuJitados de esta metodología y se re- lacionan los promedios anuales de clorofi- la "a" superficiales, con las latitudes que corresponden a 10s sitios de mues.tr80.

La huya %idrográfica del Maipo es uzesr de las más importantes del ~Ipais. De acuer- do ocni FUEIJZAL~A 19Ci5, abarca una ex- ,tensión de 14600 kma de superficie, cubra el espacio cordillerano entre 3 3 9 y 340 S. Recibe las nieves de cumibres que wbre- pasan los 6000 m.sm

Presenta un régimen nevoso esitaciond. Si w analizan los datos obtenidos en h 10- calidad de La Obra, de un promedio de 46 .años ,de ob.semaciones, se puede decir que: el mes con menor gasto es el de agosta (48,5 m3seg1 ) y d mayor es el & enero (210 m3ser1 ) ; el promedio 0801ud s4 da 102 m3seg'l y los meses sobre el ~~ son los de noviembre a febrero. . ..E

Al salir &te río de la Cordi:Mera de 10s Andes, miibe en k CoM1.1- 'cle b Costa 10~3 tributarios &mdho9, el ríu Maipocho y d estero Puangue que le pm- .porrhmm ?0,6 msseg=l, como mda1 me- dio. A su ilegada a1 mar se aproxima por un valle muy ancho y a través de varios cursos ond.u.lanrtes. Este sistema hidrográ- fico ha sido clasificado por dicho anitor, como un régimen nevoso franco y de weu- rrimiento torrencial.

Estmrio del río Made Las rnuestrag se obtuvieron en un lugaa

ubicado a cuatro km de b desem~bocadura (35920'10J'S y 72923'14"W), donde hay una profundidad aproximada de 3 m (Fig. 1 , ~ ) . Se colectaron 12 muestras en- tre febrero de 1975 s enero de 1976.

M a t e r i a 4 y M é t o d o . El río Maule recibe las aguas de W a Lugares de muestreo. lo ancho del país. Su hoya hid~ogrSfica

(FUENZALIDA, 1965) cubre una mperficie Estuario del río Maipo

(8 ) EMe trabajo fue wsible muAa6 al -0% El lugar de muestreo situado a unos te de m C O , %XAIL~ Y dpl &d9 de k

m i i o Científico, Artístico y de Coowi6n Ia. Lm de la des-arwumz (8Se7'w'S teriradonal, de ia Universidad de Ch.íle. y 71~36'WI, en el estuario del río Maipo (,,> de me. Demarente

( ~ i g . 1,a)i tiene una profundidad de 2 m. ajalogia cs1ular y Genmca, F d t a d de ~ e d i d . De alü se obtuvieron 27 mue~tr85 a* na. ~antiago NO*. 8556 - Cozme 7 juilio de 1969 y julio de 1970. Santiago.

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a la c: más E

FIG. 1

Areas de estudio

a. Estuaria Füo Maipo b. ,Lago hpei c. &tuario Rio Maule.

de 19040 km1. Naoe en ia laguna del d a - en diciembre con el W l máximo de ano nombre ao'icada a 2238 m.s.zn. Sa cual 440 m%gl. Ea ~~ el dnimo es da tiene una superficiie de 45 W y es de ori- 63 rn%eg-l.

- gen w;lcánico. A medida que el río se va orcemdo d ' Lo dimentación de este r i o proviene $ mille se 'hace En . principalmente de la alta ooItiillera io que btnclón, el W r una b a ae Eraduce en una persistencia de la Uesm ~ ~ r o ~ m a d ~ ~ ~ 250 m de frente

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Estc DA (c; yde b

Las ubicac (3491: didad taron julio c en un con lac una cu

E8te m.s.m., 3968 d ga ia ( racteri templa clo esb zsn 1s ra pra de llen de 1111;; las con con lar guientx Ide del km al llera di rios su dr- guir&ii sif icad: régime mrrenc sue agi En e

caudal do ene. 155 m. régime; caudal

Otm go son 'Y" COI fundid¿ fundid& un volu

' ' . .F.

," ::, . '

ha formado una barra de poco

clasificado por F U E N w - op. cit.) entre loe de régimen nevoso breve llena. , ; ', . -

LwJ Rape1 Las muestras se obtuvieron en un lugar

ubicado a 4 km al S.E. de la represa (34913'S y 71P34'W'W) donde la profun- didad alcanza a 66 m (Fig. 1,b), se colec- taron 18 muestras entre marzo de 1974 y julio de 1476. Esta estación m encuentra en un valle en "V" tlpico muy profundo y con laderas de montaña casi vefticales, en una curva del curso con característhs de garganta, time un ancho aproximado d. 120 m.

Eata es un lago antificial situado a 200 m.s.m., producto de la co-bn en 1968 de un muro de contención que d k ga ia Central Hidroelktrica Rapel. Se ca-

8 racteriza por ser un lago moncvmfctico y templado, con gran pertnM6n de au ci-

3 clo estaciona1 en loa perf- que se rea.ii- zan las descargas del agua mbalada pa-

1 ra producir energía dédrica. A BU vez, es de llenado rápido, par lo que en 'pedodo6 de lluvias abundantes es necesario abrir Iss compuertas de superficie o d o n d o , con las mnsecuencias hidmlógic88 consi- guientes. Ocupa 18 antigua cuenca y el m- Pe del rio Rrupel. Esta situado a unos 140 km al surdeste de Santiago, en la Cordi- llera de la Costa y sus principales tributa- rios son el río Cachapal, cuya hoya hi- drográfica alcanza una 2300 kma; el Tin- pui&ica con 1626 kmx, ambos fueron da- sificados por FUENZAUDA (1966) wmo de régimen nevoso f r a m con escurrimiento torrencial. Además el aten, A&& pierte wa aguas al Iago.

En el rfo Cachapos1 los meses de myar caudal son los de noviembre a m-, sien- do enero el que presenta el mayor c m 155 msselpl.. Un rasgo caracte&ico del régimen de este río es la brusca caida del caudal en abril.

Otros antecedentes limnológicos de1 la- go son : su espejo de agua tiene forma de ''Y" con la base en dirección N W? la pro- fundidad m&xima (',) es de 90 m, la pm- fundid& media (V!A=Z) de 5.1 m y tiene un volumen (V) de 0.832 ha. Ltl longitud

máxima (1,) es de 43 km y el desarrollo de la lfnea de coda (m) ea de 6.89.

Obtención de las muestras:

Estas fueron recalectadas,. por lo menos una vez al mes, con botel.las Van Dorn. Se utilizó la técnica propuesta por sm- UNESCO, 1964 y sugerencias dadas por S ~ C K L A M D Y PARSON (1960).

T h i c a de análisis : L a s muestras, fueron transiportadns al

laboratorio en ,botella9 de polietileno, co- lar negro, de -un litro de capacidad, a lag cuales se les agregó 8 a 4 gota8 de una sus- pensión de carbonato de magnesia al 1 para evitar una p i b l b acidificaci6n 5" o que pudría producir una trandormación de las clorofilaa en feop-toe (BTIUCX- LAND Y PARSON, 1960). Laa cajas en qua son transportadas las botellae, poseen air- lamiento térmico e impiden ia accibn de la luz subre ellas.

En el laboratorio, se fiitramn entre 0,; y 2 l i t m de agua, para concentrar el fi tu-

cton; el firtro fue MiNi'pore de 0,8 u . &r celulosa (cat. M W P 04700) y se !i!?

utilizó una presión negativa de hasta 600 milfrndms de mercurio, para acelerar el proceso. Finalizada la filtración ee dobla el filtro, dejando el material retenido ha- cia el interior y se introduce ea un mbra que lo protege de la luz, el cual se guarda por 24 horas en un desecador al vacío, os- curidad y a 4?C. A,i finalizar &e periodo se controh la consistencia del fi'l'tm, si &e se presenta quebradizo kr deshidratación ha sido comp1eta, si se dobla can facilidad es necesario continuar deshidrathdolo. Cuando el filtro erstá bien seco se recortan sus bordes no cubiertos por plancton y el resto se coloca en un tubo graduado y CM- co de centrffuga con tapa, al cual se le agrega u.na soluci6n de acetona-agua 83 90% hasta enrazar s 5 m.1.

El tubo, se agita rápidameate en un mezclador ortogonal ("vortex") tratando de log~ar una pronta 8olubilizaci6n del fil- tro. Se guarda a 4 C y oscuridad por m ,período de 24 h m s , durante el cual se pro- duce 1.a extracción de los pigmeatos. A continuación nuevamente se hornogeniza la solución y se centrifyga a 2.500 P

( 8 ) hh.

A

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m. 2

Variaciones de ia concentración de clorofiia ''aM

-. U .. , . , y - ' . i . .< . ,-.- , . PüBiJCA.UO14 OCASIONAL

mula

Para

ate- r fil- ca a ! re- d de

CLOROFILA a m g - ~ 3

LATITUD SUR

FIG. 3

Promedios anudes & clorofiia a en diferentes latitudes de Chile Central. Recuadro superior derecho, logaritmo de los valores promedios. -as vertlcaleg. rep-

las desviaciones estándar.

los tres lu.gares estudiadas ae graficaron en papel semilogarí.hico (Fig. 2). Se oalculo el promedio de los valores de cada uno de ellos para verificar la relacih en- contmcfa por BRYLINSKY Y MANN (1973) entre ,la cantidad de fitoplancton presente m el período de mayor producción y la latitud. Para los datos de este trabajo hom010gamos la cantidad de fitoplancton presente en el periodo de mayor prduc- ci6n con el promedio de clmofila a, para axlcular el coeficiente de correiac~oa (r ) entre éste y la Iati*tud de 1- cueqws de agua analizados.

:Cuando se observ6 que 61 coeficiente de correlaci6n no era significativo entre los valores promedios y latitud; se tramfor- u r o n los promedios de clorofi1a a a sus Iogaritmos y se graificó en pwel semilwa,- aitmico. A d se obtuvo una línea muy cm-

cana a la recta (Fig. 3, recuadro mpariot d e ~ e e h ) .

R e s u l t a d o s :

En los ,tres lugares exadnadog se ob- servó un patrón similar de fluctuaciones con dos máximos: en primavera y otofío: valores bajos aparecen en invierno. Du- rante el verano en el; Lago Rape1 se P T ~ sentaron valores inferiores al promedio y en los dos estumios valores wpeFicuWj ai sus respectivos promedios.

El estuario del Mdpo, itiene un prome- dio de clorofila a de 8.9 mg ;mwa, con una desviación standard de 7.3 (Fig. 2a y Fig. 3). Los valores se distribuyeron e n b 0.8 y 24.9 mg ,mz8. Los períodos del año en que 110s valores sobrepasan el promedio son: segunda mitad de noviemtbre y primera

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eemana de diciembre, y &de el fiaial de enero hasta junio. Durante eete perfodo b s mees con máximos vdores fueron abril y mayo.

Valores inferiores al promedio ae obser- van desde julio hasta mediados de noviem- bre y en da segunda mitad de dioiembze y primera de enero. Este último período w el único en que los valores fueron menores que 1 mg m3.

En el Estuario del Maule se o'bservó un promedio de 2.91 mg m-s de clorofila a con una desviacibn standard de 1.35 (Fig. 2,c y Fig. 3). Los valores se encuentran dis- tribuidos entre 1.0 y 5.4 mgmZ3. Valores superiores al p~omedio se encontraron du- ante la segunda mitad de diciembre has- ta marzo, como también durante la segun- da semana de mayo y desde wptimbre a &ubre. Los valores más altos se wbtuvie- ron en enero y durante los meses de sep- tiembre, octubre y noviembre; ;los valores fueron levemente superiores al promedio.

Valores menores que el promedio se ob- hvieron en : abril, junio, julio y gran par- te de agosto ; igual fenómeno se observó en noviembre y la mitad de diciembre. La mcentración más baja se registró a fin* de julio con pn v d s de 1.0 rng~n-~. (Según. STEICKLAND, 1960 es p i b l e determinar cantidades hasta de 0.2 y 0.3 micrograaios $e clorofila a, utilizando este m W o ) .

En el lago Rapel el promedio observado, en la determinación de clorofila a es de 5.0 mg m=3, con una desviación, h W de 2.02 (Fig. 2,b y Fig. 3). Los valllores fiuc4ían entre 1.1 y 9.1 nilgms.

Los perjdos del año en que los valore8 +n abre el promedio, van desde fines de septiembre hasta comienzos de emm, y @re mayo y junio, situación esta última, que n o es comparable al primer año. b s d o r e s más altos se observaron en mayo.

Los valores bajo el promedio se observa- ron entre junio y fines de septiembre; de Ls misma mane- que enitre znedIadog de w r a y ~ r i g ~ v mitad de abril. -El valor mfis lbajo de @dos se &ser~ó s fines de julio de 1874 y fue de 1.3 iag md.

El coeficieñte de oorrei&h & b i d 0 entre !os valorea promedios da clorofila a y latitud fue r m 4.9312, n 3; y el

coeficiente de conelación entre los Ioga- r i h o s de los valores promedio y la Jatitihd fue: r = -0.9767, n = 3 y p < 0.2.

D i s c u s i 6 n .

En invierno (junio, julio y agosto), se observan las menores concentraciones de clorofila "a" en los $res lugares estudiados. Esto coincide con la mínima ~adiación to- tal incidente y bajas temperaturas. Ada más 30s tres sistemas se hdlan en "perío- do de mezcla", lo que trae como colnsecaen. cia un zumenlto en la turbiedad y esto pro- duce condiciones de luz aún más desfavo- rables para el fitoplianobn.

En los dos estuarios durante los perfo- dos de .gastos máximos de los ríos cMajpo: 210 mssegL1 durante ehero y M m i e 440 m3seg1 durante diciembre) comecuen- cia de los deshielos, se observan dr&&cas disminuciones en las concentraciones de clorofila "a". Este fenómeno no se obser- va en el Lago Rapel cuyo princitpal tribu- tario es el río Cachapoal m sus mayorea gastos entre noviembre y m a m , -bien productos de deshielos. Esta diferencia sa debe, posiblemente, a que en esta época ef lago está eskaificado y el mua del des- hielo fría y de mayor densidad debe circu- lar por el fondo.

La disminución, en el lago, de la concen- t r e ó n de clorofila "a" (biomasa fito- planctónica) , durante enero a mrgo, pue- de ser consecuencia de Ila acción de uno 4 varios factores tales cano: un exceso de radiación totaI incidente, que 3legs a loi, niveles superficiales dd lago; un agob- miento de 309 nutrimtes (silicatos, ni- tos y fosfatos) despu6s de la9 eleva* producciones de primavera. Es necesmla agregar que aunque el factor tem'pe~d- no es una wndición iimiltanh par& la pro- ducción f itoplanctónica (MUNAWAB & BURNS 1976) debe señalare que durante este período, las tenperaturas superfici* {es alcanzaron 220 a 246.

El florecimiento progresivo correspon- diente a primavera (agosta a noviembre) es casi ainc,rÓnico, en los dus aaugzires de menorea J&itudes; pero en d esbuario del Mmle iq yalores son muy ipgocr supeziw res al promedio y con&ntea entre sep- itiem'bre y octubre.

Ea pel dancia d Se ebseier que pue turbuler! cilita &a

En lo! te enriu: nientes mente ó: que se r cIorofila

En vslore,s ( tres lug ditraciór. alza que dio, se 1 beQh0, 'E mayor r terna en hayan a Rawl, e dos vecc duce en1 el Mau& dio y no general mpreser planctúx ciones d k mayo nuwtror Qu- ias espe de biom predolnj

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eiones c en el si*

que con

e los lom- y la itithd 0.2.

agosto), racior~lee de e s t u d i d ~ . adiación ta- huras. Ada t en ''pericr iYmseaa?

1 y zsto pro- iás desfavb

k 10s ?m (~Mali'po: 1 Y ,miil.lie ) cmecuen- ran driídias tracionies de no S0 obser nctpal tribu- sus mayorerr m, wuribi6ñ diferencia sn esta &poca el

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de la concen- biom.assl fito- 5 marga, PUw ción de uno a un exeso re $lega a la@ go; un agota.- iliatos, ni-

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ivo canespon- , a noviembre) 30t4 &ugares el &ario del ' poco supem- t;es entre sep-

1 2 .Eil.períodb'de enero a marzo &.'de &un. 'dmcia de fitagbndon en mnbm estudoe. Se observan valores sobre el promedio b s que pueden tener mlacih con ia mwor turbulencia en Iús sistemas iiótiw que fa- cijita &a !mezcla. , . . ... ' . .. . <-

.." . . . . I. - ,

. . . $

En los &tuarí& se observa an wnetaa- te enriquecimiento ' 'de nutientes pmvG nientes del fondo y temperaturas posible- mente 6ptim.a~ para una buena pmduocih8 que se refleja en altas concen ,~ imea de cIorofila a.

En el período de otoño, se observan valores que sob~epasan al promedio, en los tres lugares estudiados; pero difieren en duración. En el estuario del Maipo esta alza que es tres veces superior al prme- dio, se p~esenta entre abril y mayo; este M o , pmbblemente, es p~~.Auuto de iq mayor radimih'total que recibe este &S- tema en relaci6n con la otros dos que ae haya a marymes latitudes. En el Lago Rapel, el dza de otofía, no a,Icmaa a tser dos veces el valor del promedio y se pro- duce e n b mayo y junio. Finoim8nk en el MauIe es 1.6 veces mayor que el prome- dio y no dura m8s de un mes (mayo). En general este aumento de clorofila a que representa un aumento de la biomasa fito- planctónica se produce pur buenas condi- ciones de luz, tem~eratura y nutrientes en la mayor parte de los cuerpos de agua, nuestros casos no se salen de la norma. Queremos si aclarar que, por lo general, Jas especies predominantes durante el alza de biomasa otoñal son diferentes a las que predmilian en primavera.

Hasta aquí podemos concluir que : si) las W,uctuaciones son producto de b dinMca de .la población fitoplanctólnica; pues coin- aiden con factores climiiticos o cm varia- ciones en la cmoentración de nutrientes en el sistema, :lo cual pernuitid,a descartar uue las fluctuaciones sean producto del azar. b) Los tras sistemas presentan u11 wtrón común : dos altas, primavera y orto- ño con una baja de inviem. Sin embarga, difieren durante el verano. Considerando esto debe hacerse notar que alos dos estua- ~w presentan mayor eimilitud entre ai que con el lago. Podriamoa agregar que d parecer :los deshielos tienen mayor influen- cia en. los estuarios que en el lago.

BPYLXNSKY Y MANN (1973), &d&a cuerpos de mas iepitre 6 9 y 74,MCud N ; e a c ~ ~ a n coeficiente de oorrelación r ,= 4.76; ,(n = 66) entre-la d d 4 de fitoplancton presente en el período de mayor producción y la latihd. Si nomtme hornologamos el promedio de clorofih o coa la cantidad de fitoplancton presenta en el perfodo de mayor producción 7-dcu- irnos el valor de r c m la 'latitud de cada uno de los l~ugrees obtenemos r = -0.9812, que para un n = 3 no es sigmidaitivo. Pe- ro al transformar e&w valores promedios de cforofila a a RUS lwaritmos y nueva- mente calcdar el coeficiente de correla- ción, este adquirió significación; r m

-0.9767 para una probabilidad de p<0.2.

Este mmltado nos lleva a postular que h relacióln que existe entre prmedioa de dorofilla a y faItitud está representada por .ama curva expanencid (Fig. 3). Si estoa valores son ajustados a una línea ,recta, sin expresar los kgarítmm de los prome- dios de dmafida a no es posible sqdicie~~ la existencia de a t a s molkulas en cuerpos de agua que estén ubicados allh de los 35. 30's; 'lo que para Chile no pasa máa allá de Ea ciudad de T a l a i,

Adem&s, el. h d o que. Jas dmviaciones standard (??ig. 3) vayan disminuyendo .al aumentar l a inclinación de .los rayos sola- r a tam'bién coincide con el h&. de aue las. variaciones estacionales, expremias como cantidad de clorofila a, son mrugoref a menor latikud; mienhas qae a medida que b latitud aumenta escits variaciones Be van atenuando y se comprueban desvia- ciones standard progresivanrente menores

Finalmente podemos c<nicl.uir que: el conjunto de razones &adaa, muestran u.na estrecha nelmión entre la cantidad de clo- rofila a y 'la biomasa preente, hecho que MARGALEF, (19645) comprobó, señdando un valor r r + 0.964 significativo; obibe- nido entre la biomaaa de fitapla- y la cantidad de clorulilla a presente en L misma rnuesba,

Estos Trechos, muestran ~Za riqueza de los datos que esta técnica propoxiona y nos abre un nuevo camino para acumular información que nm entreguen sálidos eIemenntos de juicio para entender mejor la dinámica de las poblaciones fitoplanc- túnicas en aguas continentales.

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-.. e The anmaJ cycik of chiorophyU a concentratlon was studied in two stuaries (Maipo and Maule) 'and a iake (Rape1 a t 200 m. a.s.1.) of Centra1 . m e (beheen 33937' and 35o20S). . .

A .similar pgttern ch&i&rized w twi waks fspring and auto-) and lowest values (winter) is' obcerved in al1 of them. However, in summer &he lake presents lo- values and both stuaries higher values when compared to their respective amual means.

The annual means of chlorophyli a are: Maipo Btuarg 8.9 & 7.3; Rape1 lake 5.0 2.02 md Mau- le stuary 2.9 * 1.38, expressed as mg m=a.

The chlorophyll a concentration is a good indi- cator of phytoplmkton biomass change in these ecosystems, and its changes are directly connected to climatic .@mornena andjor m..trient depletion.

The means and standard desviations decrease with an increase in lalatitude. A clear exponential mJatlonship beheen the above mentioned para- meters was found, ir = - 0.9767. p < 0.2). A g r a d e c i m i e n t o s :

Al M. Nibaldo Bahamonde N. por sus vallo- sas sugerencias y revisi6n final del manuscrfto.

R e f e r e n c i a a B i b i i o g r t í i i c n a :

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