Origen del componente orgánico presente en sedimentos

7.3 ORIGEN DEL COMPONENTE ORGÁNICO PRESENTE EN SEDIMENTOS
DEL MAR INTERIOR DE CHILOÉ, X REGIÓN
(CONA-C11F 05-13)
Luis A. Pinto*1 & Christian Bonert2
Departamento de Oceanografía, Universidad de Concepción
2
Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile
[email protected]*
1
INTRODUCCIÓN
El desarrollo de diversas actividades económicas en el borde costero interno de la isla
Chiloé y seno Reloncaví originan un incremento de la carga orgánica y nutrientes que llegan
a los mares interiores de la X región. Entre otros, el efecto de la deforestación, erosión y
cambio de bosque nativo por tierras cultivables y de uso ganadero, actividad minera (Ahumada, 1998), residuos líquidos industriales y aportes de aguas servidas de las comunidades
ribereñas pueden producir alteraciones en la calidad de los cuerpos de agua, alteraciones
tróficas o nutritivas en el ambiente y alteraciones del hábitat (Levings et al., 1995). La
acuicultura intensiva (salmonicultura) en zonas protegidas de baja energía hidrodinámica
puede también causar disminución de oxígeno por proliferación de microalgas y acumulación de materia orgánica en los fondos (Johnsen et al., 1993; TechnoPress, 2004). El grado
de degradabilidad que presenta la materia orgánica depositada en el fondo marino está
relacionado con varios factores biogeoquímicos, entre éstos: el origen de este aporte (Prahl
et al., 2000), los mecanismos de transporte (Bennett et al., 1999), la asociación del carbono orgánico con la matriz lítica (Jeng & Chen,1995) y el ambiente redox (Froelich et al.,
1979) existente durante la diagénesis temprana. Dada la variedad de grupos funcionales
que poseen las moléculas de carácter orgánico y su especificidad con el organismo que las
produce, es posible realizar un estudio del origen del detrito orgánico utilizando biomarcadores
lipídicos selectivos y específicos (Belicka et al., 2004).
Estudios geoquímicos realizados durante los Cruceros 4 y 7 CIMAR, han permitido
estimar en forma preliminar el aporte de carbono orgánico de origen terrestre (alóctono)
natural y antropogénico versus estuarino-marino (autóctono) a los canales y fiordos interiores de la XI Región (Pinto & Bonert, 1999; Pinto et al., 2002; Silva et al., 2004; Pinto
& Bonert, 2005). En estudios recientes realizados por Muñoz (2005) con sedimentos de
canales fraccionados por tamaño de partícula, se ha encontrado un enriquecimiento de
más de un orden de magnitud de hidrocarburos de origen terrestre en las partículas menores a 63 µm comparadas con los sedimentos totales. Estos resultados demuestran el
potencial de utilizar biomarcadores lipídicos en sedimentos de tipo limoarcillosos depositados en zonas protegidas para desentrañar la huella digital de los distintos componentes
del detrito orgánico acumulado (Jeng & Chen, 1995).
Estudios de esta naturaleza contribuyen a conocer el grado de impacto de la
actividad antropogénica sobre los fondos marinos, el comportamiento del sistema
— 235 —
Crucero CIMAR 11
frente a una mayor carga orgánica y la sustentabilidad de los ecosistemas sujetos a
una intensa actividad productiva.
MATERIALES Y MÉTODO
Recolección y análisis de muestras
Durante el mes de noviembre de 2005, se realizó la segunda etapa de la campaña CIMAR 11 Fiordos a bordo del buque de investigación AGOR “Vidal Gormaz” tomándose muestras de sedimentos con box corer en diversas estaciones de la X Región (Tabla I, Fig.1).
La extracción de lípidos no enlazantes se realizó mediante ultrasonido y un
sistema binario de solventes (metanol-diclorometano) (Prahl & Pinto, 1987; Pinto &
Bonert, 2005). Posteriormente, diferentes fracciones lipídicas fueron analizadas mediante cromatografía gaseosa (HP-5960) con detector FID, equipado con columna
capillar (30 m x 0,25 mm i.d., SPB-5). Los análisis fueron realizados usando inyección
sin división (0,5 minutos de “sampling time”), hidrógeno como gas de arrastre (10 psi
presión de entrada) y temperatura programada (75-130 oC a 10 oC/min, 130-300 oC a
5 oC/min y luego en modo isotermal por 20 minutos). La temperatura del inyector y
detector fueron de 290 oC y 310 oC, respectivamente.
La identificación preliminar de componentes se ha realizado en base a estándares
internos, tiempos de retención (T.R.) y comparación de patrones de distribución de
series.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se informan los resultados preliminares de lípidos totales no-enlazantes encontrados en sedimentos obtenidos en la sección Dalcahue-Quinchao (DQ-3) a distintas
profundidades y se comparan los patrones lipídicos de sedimentos superficiales de la
estación DQ-3 y HC-7 de la sección Hornopirén-Comau, X Región.
Los principales grupos funcionales de moleculas orgánicas encontrados en estos sedimentos corresponden a 1) hidrocarburos alifáticos de origen terrestre, 2) alcoholes grasos con una componente terrígena y otra autóctona (fito y zooplancton), 3)
ácidos grasos de origen autóctono y algunos componentes de esteroles.
La distribución de lípidos a distintas profundides en sedimentos de la estación DQ-3 muestran una disminución paulatina de la señal de todos los componentes orgánicos presentes en los sedimentos (Fig. 2), lo que indica la degradación de
materia orgánica fresca y lábil, cualitativamente estimada como pseudo-reacción
de primer orden (Berner, 1980). Este comportamiento se aprecia para el cúmulo de
componentes entre los rangos de tiempo de retención de 15 a 20 minutos (Ver DQ3 en Fig. 3) correspondientes a ácidos grasos posiblemente mono- y poliinsaturados
de origen planctónico y también para alcoholes grasos en el rango de 25 a 30
minutos (íd. Fig. 3).
— 236 —
Se observa un pico cromatográfico de alta concentración en el sedimento superficial de la estación DQ-3 (T.R.: 40.79 min), desconociéndose su origen. Este
componente no se observa en profundidad por lo que se estima que no pertenece a
ninguna serie normal de grupos funcionales. Llama la atención que asociado a este
pico cromatográfico aparezca una mezcla compleja no-resuelta, la que se relaciona
con el aporte de contaminantes petrogénicos o incorporación de componentes asfálticos
del petróleo a la matriz sedimentaria (Gough & Rowland, 1990; Laureillard et al.,
1997).
Al comparar los lípidos totales no-enlazantes en sedimentos superficiales de la
estación 3 de la sección Dalcahue-Quinchao con la estación 7 de la sección HornopirénComau se observan cambios sustanciales en la composición general lipídica (Fig. 3).
Los componentes del rango de T.R. 15 a 20 minutos poseen una mayor diversidad y
concentración en DQ-3 que en HC-7. Estos compuestos pertenecen a la serie de
ácidos grasos de tipo planctónico como se había mencionado anteriormente. Un fraccionamiento de los lípidos totales utilizando cromatografía de columna para aislar
estos compuestos y su posterior transformación en ácidos grasos metilados, puede
mostrar en forma más concluyente el tipo de ácidos y establecer si están asociados a
la materia orgánica proveniente de los pellets utilizados para alimentar a salmones en
cautiverio.
La serie de compuestos con T.R. entre 25 y 30 minutos presenta un patrón
opuesto al anterior. Existe una mayor diversidad en HC-7, aunque las concentraciones
son del mismo orden de magnitud (nanogramos por gramos de sedimento seco). La
falta de un patrón de distribución similar demuestra la superposición de por lo menos
dos grupos funcionales en el mismo rango de T.R. o una mayor diversidad de especies
autóctonas que aportan estos componentes a los sedimentos. El componente mayor
alrededor del T.R. 21 minutos corresponde a un estándar de recuperación para determinar la eficiencia de la extracción y el componente cercano a 32 minutos a un
estándar interno, utilizado para la cuantificación de los componentes de la mezcla.
Conclusiones preliminares en base a estas mediciones indican 1) que la diagénesis
temprana es el principal factor que afecta la distribución y cantidad de biomarcadores
de origen lipídico en los primeros 15 cm del sustrato sedimentario, 2) que no se
aprecia un efecto de mezcla por bioperturbación de los sedimentos y 3) que existen
suficientes diferencias en el patrón de moléculas orgánicas en sedimentos superficiales entre ambas estaciones para sugerir distintos mecanismos en la deposición del
detrito orgánico a los fondos del mar interior de Chiloé.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al comandante del buque AGOR “Vidal Gormaz”, a sus
oficiales y dotación y al personal de apoyo técnico (CONA) a bordo en la recolección
de muestras. Asimismo al Sr. R. Estrada del Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de
la Armada (SHOA) por apoyo en el análisis de las muestras. Financiamiento para el
— 237 —
Crucero CIMAR 11
desarrollo de este estudio se obtuvo del Ministerio de Hacienda a través del Comité
Oceanográfico Nacional y SHOA.
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— 239 —
Crucero CIMAR 11
Tabla I. Estaciones de muestreo, CIMAR 11 etapa 2, X Región.
ESTACIÓN
3
4
5
7
20
38
49
QL-5
CQ-4
DH-3
CL-2
DQ-3
HC-7
CP-5
PROFUNDIDAD
(m)
265
450
170
190
254
163
222
32
66
50
20
109
221
50
LATITUD
LONGITUD
(S)
(W)
41° 40,7’
41° 43,1’
41° 40,0’
41° 31,0’
42º 20,1’
43° 16,7’
43° 41,3’
43° 09,2’
42° 54,1’
42° 29,5’
42° 29,1’
42° 22,6’
42° 10,8’
41° 50,9’
72° 45,7’
72° 38,3’
72° 22,7’
72° 19,0’
72° 55,9’
73° 17,0’
74° 07.1’
73° 39,5’
73° 32,4’
73° 35,9’
73° 44,6’
73° 29,8’
72° 28,5’
73° 07,2’
— 240 —
LOCALIDAD
Seno Reloncaví
Chaparano, Estuario Reloncaví
Punta Iglesia, Estuario Reloncaví
Cochamó, Estuario Reloncaví
Golfo de Ancud
Golfo Corcovado
Boca del Guafo
Quellón-Laitec
Compu-Queilén
Dalcahue-Hudson
Castro-Lemuy
Dalcahue-Quinchao
Hornopirén-Comau
Calbuco-Pilolcura
20° 80°W
S
60°
20°
30°
30°
40°
40°
50°
50°
Estero
Reloncaví
60°
O c
é a
n o
CIMAR 11
Fiordos
43°
C h
i l
o é
90°W
53°W
Antártica Chilena
60°
3
5
Castro
2
5
4
Sección HC
Golfo de Ancud
7
Sección DQ
Sec
ció
3
nD
H
20
3
Sección CL
Sección CQ
I s
l a
42° S
P a
c í
f i
c o
Sección CP
7
Golfo Corcovado
4
Sección QL
5
38
Boca del Guafo
Ba.Tictoc
49
44°
75° W
74°
73°
Figura 1: Estaciones de muestreo para material particulado en la columna de agua
durante la segunda etapa del crucero CIMAR 10, X Región
— 241 —
Crucero CIMAR 11
0-2
40
30
20
2-4
30
4-6
20
30
20
6-8
40
30
12-15
20
Figura 2: Distribución total de lípidos no-enlazantes encontrados a distintas profundidades en sedimentos de la sección Dalcahue-Quinchao (DQ-3), X Región
(rango en cm).
70
60
50
40
30
20
HC-7
20 min
30
40
50
70
60
50
40
30
20
DQ-3
20 min
30
40
50
Figura 3: Distribución total de lípidos no-enlazantes encontrados en sedimentos superficiales de secciones Hornopirén-Comau (HC-7) y Dalcahue-Quinchao
(DQ-3), X Región.
— 242 —