Distribución y abundancia del ictioplancton y masas de agua

Serie Oceanológica. No. 12, 2013
ISSN 2072-800x
Caracterización de los perfiles verticales de clorofila-a en la bahía de La Paz, Baja
California Sur, México, durante primavera y otoño del año 2009
Characterization of chlorophyll-a vertical profiles in La Paz Bay, Baja California
Sur, Mexico, during spring and autumn 2009
Carlos G. Caballero-García*, José A. Trigueros-Salmeron**, Benito Ramírez-Valverde*,
Gustavo E. Rojo-Martínez* y Rosa Martínez-Ruiz*.
*Universidad Autónoma Indígena de México (UAIM). Benito Juárez #39, C.P. 81890 Mochicaui, El Fuerte,
Sinaloa, México [email protected].
**Universidad de Occidente. Unidad Los Mochis, México. Col. Las Malvinas C.P. 81223.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos mucho a los revisores anónimos por sus valiosas observaciones. Estación de Investigación
Oceanográfica de Topolobampo, Sinaloa, México.
Resumen
Con el propósito de determinar la variación espacio temporal en la formación de la estructura vertical
de clorofila-a y su variabilidad en la Bahía de La Paz, y zona oceánica adyacente de Baja California Sur,
México, se realizaron dos cruceros en los meses de abril (primavera) y septiembre (otoño) durante el año
2009. Para caracterizar los perfiles de clorofila-a se efectuaron muestreos con hidrocalas verticales a
profundidades de superficie, 20, 50, 100 y 200 m. Asimismo se obtuvieron perfiles de temperatura,
salinidad y densidad con un CTD (temperatura, conductividad y presión). La distribución vertical de la
temperatura en la bahía muestra claramente la influencia de los cambios estaciónales durante estas dos
épocas. De acuerdo con los diagramas T-S durante primavera se registró Agua Intermedia del Pacifico
(AIP), Agua Subsuperficial Ecuatorial (ASsSt) y Agua del Golfo de California (AGC). En otoño en los
diagramas T-S se registró AIP, ASsSt, AGC y Agua Superficial Ecuatorial (ASE). En primavera se
obtuvieron las mayores concentraciones de clorofila-a de 0,287 mg.m-3 y en otoño de 0,188 mg.m-3. La
formación del máximo sub-superficial de clorofila fue una característica común de las aguas de la Bahía
de La Paz durante el 2009, sin embargo quedan por investigar los procesos que determinan su forma y
magnitud. Se concluye que los procesos hidrodinámicos presentes en la bahía y zona oceánica
adyacente regulan, en gran medida la distribución de la clorofila-a.
Abstract
With the purpose of determining the space-time variation in the formation of chlorophyll-a vertical
structure and its variability in La Paz Bay and adjacent oceanic area, two cruises were carried out in April
(spring) and September (autumn), 2009. To characterize the chlorophyll-a profiles, samples were taken by
means of vertical oceanographic sounding at the surface and at 20, 50, 100 and 200 m deep. Moreover,
profiles of temperature, salinity and density were obtained with a CTD (temperature, conductivity and
pressure). The vertical distribution of temperature in the bay clearly shows the influence of seasonal
changes during these two periods. In accordance with the TS diagrams for spring, it was registered Pacific
Intermediate Water (AIP), Equatorial Subsurface Water (ASsSt) and Water from the Gulf of California
(AGC). In autumn, TS diagrams registered AIP, ASsSt, AGC and Equatorial Surface Water (ASE). The
highest concentrations of chlorophyll-a in spring was of 0.287 mg.m-3, and in autumn of 0.188 mg.m -3. The
formation of the sub-surface chlorophyll maximum was a common feature of the waters in La Paz Bay in
2009. However, the processes that determine its shape and magnitude are yet to be investigated. It is
concluded that the hydrodynamic processes present in the bay largely regulate chlorophyll-a distribution.
Palabras clave: Bahía, clorofila, oceanografía, distribución, diagrama.
Keywords: Bay, chlorophyll, oceanography, distribution, diagram.
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INTRODUCCIÓN
La Bahía de La Paz es el cuerpo de agua protegido más grande de la costa occidente del
Golfo de California y donde se realizan actividades de pesca artesanal, comercial y deportiva,
que representa un fuerte impacto a nivel regional Arreguín-Sánchez (1994). Las estimaciones
del contenido de clorofila son utilizadas como índice de la biomasa fitoplanctónica, Gantt (1996)
o como el potencial productivo de cierta región.
La biomasa fitoplanctónica representa la totalidad de alimento disponible en un momento
dado para los consumidores primarios e indirectamente, puede determinar a su vez la
disponibilidad de alimento para otros niveles de la red trófica. Sin embargo la clorofila-a se
encuentra presente en todos los organismos fitoplanctónicos, mientras que la clorofila “b” y “c”
esta restringida a ciertas especies Strickland y Parsons (1972); ello ha permitido el uso
generalizado de la determinación de la clorofila-a con fines comparativos. La medición de la
Clorofila-a” permite indirectamente estimar la concentración de fitoplancton. El conocimiento de
la productividad orgánica primaria de La Bahía de La Paz y zona oceánica adyacente, podrá
facilitar establecer con mayor precisión la fertilidad estacional de sus zonas y nos permitirá tener
un mejor conocimiento de la potencialidad de producción de alimento para los diversos niveles
tróficos de la cadena alimenticia.
Para la Bahía de La Paz y zona oceánica adyacente de Baja California Sur, solo existen
algunas estimaciones de la concentración de clorofila-a con el fin de describir su variabilidad
Martínez López et al, (2001); Reyes Salinas et al, (2003), Cervantes-Duarte et al, (2004);
Verdugo-Diaz (2004). El presente trabajo contribuirá al conocimiento de la productividad de la
Bahía de La Paz y zona oceánica adyacente en Baja California Sur, mediante el análisis de la
variación de la concentración de la clorofila-a en su distribución durante primavera y otoño del
año 2009.
MATERIALES Y MÉTODOS
A).- Muestreo. Durante primavera y otoño del año 2009, se realizaron dos cruceros, el primero
del 24 de marzo al 6 de abril (primavera) y el segundo del 7 al 21 de septiembre (otoño), a
bordo de los Buques Oceanográficos “ARM Humboldt BI-01” y “ARM Río Suchiate BI-05”,
pertenecientes a la Secretaría de Marina – Armada de México, en la Bahía de La Paz.
El área de estudio comprendió la Bahía de la Paz y zona oceánica adyacente, la cual se
dividió en cuatro secciones (LPI, LPII, LPIII, LPIV) horizontales a la costa con seis estaciones
por sección, con una distancia promedio de aproximadamente de 10 km entre cada sección
(Figura 1), con un área de muestreo de aproximadamente de 2,100 km2 para cada crucero
oceanográfico, denominándose a las estaciones a 15 km del Puerto de Pichilingue Baja
California Sur, México (Estaciones Internas [EI]) a 25 km (Estaciones Intermedias Internas [EII]),
a 35 km (Estaciones Intermedias Externas [EIE]) y 45 km (Estaciones Externas [EE)).
Se realizaron dos muestreos oceanográficos de 27 estaciones cada una, obteniéndose
muestras de agua de mar con botellas Niskin de cinco litros de capacidad en cada estación de
muestreo a profundidades estándar de superficie, 20, 50, 100 y 200 metros.
La temperatura del agua de mar, salinidad y sigma-t se determinó y se calculó in situ
respectivamente, utilizando un equipo oceanográfico de registró continuo de Conductividad,
Temperatura y Presión (CTD Mca. SEA-BIRD, Mod. SBE 19 SEACAT Profiler) siguiendo la
metodología de Kara et al (2003). En cada una de las estaciones se realizó lances hidrográficos
hasta una profundidad máxima de 500 metros.
B).- Análisis de Laboratorio. Para determinar las concentraciones de clorofila-a, se siguió la
técnica descrita por Venrick y Hayward, (1984) y Strickland y Parsons, (1972). Se realizaron
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diagramas T-S para identificar las masas de agua, presentes en la Bahía de La Paz, utilizando
los límites reportados por Torres-Orozco (1993), utilizando el programa MATLAB versión 6.5 de
MathWorks Inc. 2002 y el programa Ocean Data View versión 3.1 2006.
CA
AN
IA
(EE)
25°
O
PA
Zona oceánica adyacente
RN
LP5
LP4
LP6
FO
LI
LP2
LP3
CE
CI
(EE) = Estaciones
Externas
LP7
(EIE) = Estaciones
Intermedias
Externas
LP13
(EII) = Estaciones
Intermedias
Internas
LP8
LP14
LP19 LP20
LP9
LP15
LP21
(EI) = Estaciones
Internas
LP10
LP11
Isla
Espíritu
Santo LP16
LP17
LP12
LA PAZ
CO
FI
24° 36´ 00´´
DE
rte
28°
LP1
MEXICO
O
No
O
LATITUD NORTE
24° 24´ 00´´
24° 12´ 00´´
31°
ca
LF
Bo
GO
Isla
San José
117°
(EIE)
114°
111°
108°
LP18
(EII)
LP22Canal
San Lorenzo
LP23 LP24
(EI)
LP27
LP25
LP26
PICHILINGUE
Isla
Cerralvo
Estaciones de Muestreo
Escala Gráfica
0
5
10
Millas Náuticas
110° 54´ 00´´
15
110° 42´ 00´´
LA PAZ B.C.S.
110° 18´ 00´´
110° 30´ 00´´
LONGITUD OESTE
110° 06´ 00´´
109° 54´ 00´´
Figura 1. Localización geográfica de la Bahía de La Paz y zona oceánica adyacente, en la Península de
Baja California Sur, México y distribución de 27 estaciones oceanográficas.
Figure 1. Geographic location of La Paz Bay and adjacent oceanic area, in Baja California Sur Peninsula,
Mexico, and distribution of 27 oceanographic stations.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la época de primavera, la mayor concentración de clorofila-a fue en las capas
superficiales hasta los 50 m a 25 y 45 km de la costa, se presentó una disminución conforme se
incrementa la profundidad, las concentraciones máximas de clorofila-a se distribuyeron hasta
los 120 m de profundidad. En toda la zona de estudio se presentó una estratificación en la
columna de agua bien definida (Figura 2). De acuerdo a la estadística descriptiva por secciones
paralelas a la costa la concentración máxima fue de 0,308 mg.m-3 en la estación LP-6, ubicada
en las EE en las capas superficiales y la mínima de 0,001 mg.m-3 en las EII, EIE y EE. La
concentración promedio máxima fue de 0,084 mg.m-3 en las EE y la mínima fue de 0,65 mg.m-3
EIE (Tabla I).
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Estaciones
Estaciones
LP-I
LP1
EE
0
45 km de la costa
LP2
LP3
Profundidad(m)
Profundidad(m)
120
10 20 30 40 50km
Distancia
120
Estaciones
LP14
LP16 LP18
LP14
LP16 LP18
LP13
LP15 LP17
LP13
LP15 LP17
EI
15 km de la costa
otoño
0
Estaciones
LP20
LP22 LP24
LP20
LP22 LP24
LP19
LP21 LP23
LP19
LP21 LP23
40
Profundidad(m)
Profundidad(m)
10 20 30 40 50km
Distancia
Estaciones
LP-IV
40
80
120
160
80
120
160
10 20 30 40 50km
Distancia
otoño
10 20 30 40 50km
Distancia
otoño
0.32
28
0.3
0.28
24
0.26
0.24
20
0.22
0.2
16
0.18
0.16
0.14
12
10 20 30 40 50km
Distancia
primavera
Concentración
0.12
8
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
4
200
10 20 30 40 50km
Distancia
primavera
0
10 20 30 40 50km
Distancia
primavera
otoño
Estaciones
200
LP8
LP10 LP12
LP10 LP12
LP7
LP9
LP11
LP11
80
200
10 20 30 40 50km
Distancia
primavera
EII
25 km de la costa
LP9
160
160
0
LP8
40
80
LP-III
LP7
EIE
0
35 km de la costa
40
200
Estaciones
Estaciones
LP-II
LP2
LP4 LP6
LP4 LP6
LP1
LP3
LP5
LP5
-3
32 mg.m
Figura 2. Distribución longitudinal de la concentración de clorofila-a (mg.m-3) a 15, 25, 35 y 45 km de
distancia de la costa, en primavera y otoño del 2009.
Figure 2. Longitudinal distribution of chlorophyll-a (mg.m-3) at 15, 25, 35 and 45 km away from the coast in
spring and autumn 2009.
En la época de otoño a 35 km de la costa, la concentración muestra valores más elevados y
homogéneos en la columna de agua hasta los 70 m, la distribución espacial de este elemento
presenta una disminución de la concentración hacia el fondo, existe poca estratificación en toda
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el área de estudio y una mayor homogenización en la columna de agua en las EI y en las EII a
15 y 25 km de distancia de la costa.
La estadística descriptiva por secciones paralelas a la costa durante otoño presenta la
concentración máxima de 0,272 mg m-3 en la estación LP-14 de las EIE y una concentración
mínima de 0,001 mg m-3 en las EI y EIE respectivamente. El promedio máximo fue de 0,065
mg.m-3 en la EII y el mínimo de 0,047 mg.m-3 en las EIE (Tabla I).
Tabla I. Estadística descriptiva de Clorofila-a en laboratorio en primavera y otoño de 2009.
Table I. Descriptive statistics of chlorophyll-a at the laboratory in spring and autumn 2009.
Clorofila-a (mg.m-3)
EI
EII
EIE
EE
N
N
Prim Otoño
101
Mínimo
Prim Otoño
0,005 0,009
0,001 0,001
0,001 0,001
0,001 0,004
Máximo
Prim Otoño
0,193 0,185
0,194 0,272
0.154 0,235
0,154
0,308 0,227
Media
Error Estándar
Prim Otoño
Prim Otoño
0,073 0,052
0,021 0,013
0,070 0,063
0,027 0,037
0,065 0,047
0,023 0,037
0,084 0,060
0,054 0,046
99
EI (Estaciones Internas) 15 km, EII (Estaciones Intermedias Internas) 25 km, EIE (Estaciones Intermedias Externas)
35 km y EE (Estaciones Externas) 45 km de distancia de la costa.
Para la Bahía de la Paz se han reportado valores superficiales de clorofila-a; Reyes-Salinas
(1999) fueron de 0,89 y 0,41 mg.m-3, para invierno y verano respectivamente. Romero-Bañuelos
(2003) obtuvo valores de 0,71 mg.m-3 en primavera y en verano de 0,51 mg.m-3. Avilés-Agúndez
(2004) reporto valores de 1,09 mg.m-3 para febrero y de 0,44 mg.m-3 para noviembre. HidalgoGonzález y Álvarez-Borrego (2000) reporta concentraciones de clorofila-a superficial para
invierno de 1,64 mg.m-3, para primavera de 0,88 mg.m-3, para el verano de 0,24 mg.m-3, para el
otoño 0,46 mg.m-3. En el presente trabajo se registraron concentraciones de clorofila-a para
primavera de 0,30 mg.m-3 y para otoño de 0,27 mg.m-3.
Existen diferentes autores como Reyes-Salinas (1999) que menciona que la clorofila-a y la
productividad primaria son menores en verano y mayores en primavera, concordando con lo
expuesto por Martínez-López et al (2001) quienes mencionan que en la época cálida los valores
superficiales de clorofila-a son menores y en la época fría aumentan, coincidiendo con los
valores reportados en este trabajo, considerando primavera como época fría y otoño como la
cálida. Como se puede apreciar en el comportamiento de las condiciones de mezcla de la
columna de agua, la concentración de clorofila es mayor en la superficie cuando esta mezclada
mientras que cuando esta estratificada es menor, los resultados obtenidos en el presente
trabajo coinciden con los máximos superficiales cuando la capa de mezcla es mayor y presenta
máximos más profundos cuando presenta estratificación la columna de agua.
Los cambios en las concentraciones y la distribución de la clorofila-a, tanto espacial como
temporalmente están afectados por las condiciones ambientales prevalecientes. En primavera
cuando la irradiación es menor y la influencia de los vientos del noroeste inciden sobre la
región, la temperatura tiende a disminuir, el efecto de mezcla produce menor penetración de
luz, por lo que los máximos de clorofila se presentan sub-superficiales. De manera contraria en
otoño se presenta una mayor irradiación solar, el calentamiento de la superficie del agua
provoca una fuerte estratificación en la columna de agua lo cual limita el flujo de nutrientes y por
lo tanto la profundidad del máximo de clorofila se incrementa.
Una masa de agua es una porción de agua caracterizada por su temperatura, salinidad y
densidad. Se forman como resultado del intercambio océano-atmósfera y por mezcla de aguas
de diferente procedencia. Sus características no son permanentes, si no que se modifican en el
tiempo y el espacio Mann y Lazier, (1991). A partir de los resultados obtenidos y de acuerdo a
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Temperatura (°C)
la clasificación propuesta por Torres-Orozco (1993), el diagrama T-S para este estudio muestra
la presencia de 4 diferentes masas de agua en el interior de la Bahía de La Paz y zona
oceánica adyacente, en primavera se registró Agua Intermedia del Pacifico (AIP), Agua
Subsuperficial Ecuatorial (ASsSt) y Agua del Golfo de California (AGC) (Figura 3). En otoño en
los diagramas T-S se registró AIP, ASsSt, AGC y Agua Superficial Ecuatorial (ASE).
La presencia de AGC en el interior de la Bahía de la Paz, puede tener dos explicaciones:
que se forme en el interior de la bahía a partir del AES adquiriendo las características del AGC
o que penetre a la Bahía desde el Golfo de California por la Boca Norte, región que de acuerdo
a Monreal-Gómez et al. (2001), es donde ocurre el intercambio más importante de agua
superficial entre el Golfo de California y la Bahía de la Paz. El ASE en el interior de la Bahía es
una masa de agua estacional muy marcada. Durante el invierno se localiza muy cerca de la
boca del Golfo de California en respuesta al patrón de vientos provenientes del noroeste
durante esta época. En verano, cuando el patrón de vientos se invierte, el ASE penetra al Golfo
de California y, de esta manera, entra a la Bahía de la Paz, incrementando debido a los
procesos de evaporación su temperatura y salinidad obteniendo las características físicoquímicas del AGC.
La presencia del ASsSt durante el verano se debe a que el patrón de vientos origina que
esta masa de agua penetre al Golfo de California y a la Bahía. Esta masa de agua fue indicada
por Warsh et al. (1973) para condiciones de verano en el Golfo de California. Para este estudio,
se encontró la presencia de AIP en la zona oceánica adyacente a la Bahía de la Paz, sin
embargo no se reporta su presencia en el interior debido a que el umbral batimétrico de esta
zona impide su penetración a la Bahía de la Paz.
● Primavera
● Otoño
Salinidad (ups)
Figura 3. Diagrama T-S durante primavera y otoño del 2009 en la Bahía de la Paz.
Figure 3. T-S diagram during spring and autumn 2009 in La Paz Bay.
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La Bahía de La Paz presenta una distribución vertical de temperatura en un intervalo de
21°C en primavera a 30°C en otoño. La distribución vertical de la salinidad fue muy heterogénea
ya que registro valores dentro del rango de 34.57 ups a 35.41 ups durante primavera y durante
la época de otoño el rango fue de 34.32 ups a 35.35 ups. Debido a que esta masa de agua
(AGC), ocupa en mayor proporción la parte superficial del golfo. Presento poca variación en su
salinidad, pero debido al calentamiento solar, las temperaturas son mayores para el otoño por lo
que la evaporación tiende a incrementar los valores de salinidad.
CONCLUSIONES
La clorofila-a presenta valores elevados desde la superficie hasta los 50 m en primavera y en
otoño se distribuye hasta los 70 m de profundidad; se presentó una disminución de su
concentración conforme aumenta la profundidad en estas épocas de estudio.
Se encontró la presencia de tres masas de agua en el interior de la Bahía (Agua del Golfo de
California, Agua Ecuatorial Superficial y Agua Subtropical Subsuperficial) y Agua Intermedia del
Pacifico en su zona oceánica adyacente.
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