La estequiometría ecológica en ambientes lóticos norpatagónicos afectados por el cambio climático

Abstract

Los arroyos de montaña que reciben agua de deshielo (nieve o de glaciares) son particularmente vulnerables al cambio climático global y a los factores de estrés asociados, ya que están fuertemente aislados y fragmentados en el paisaje terrestre. A medida que los glaciares retroceden, nuevos paisajes y arroyos glaciares emergen. La evolución de estos cursos de agua y sus zonas ribereñas reflejan las interacciones entre el suministro de sedimentos, el régimen del caudal, y la vegetación. El paisaje norpatagónico muestra profundos cambios en la estructura de su paisaje a causa del cambio climático. La continua recesión de los glaciares y las numerosas alteraciones en la estructura del bosque (colonización post-retracción glaciaria, sequías, incendios) afectan a las condiciones físicas, biogeoquímicas y ecológicas en los ríos y arroyos de montaña, con implicancias para la composición de la comunidad acuática y la productividad del ecosistema. En la presente tesis se propuso analizar los distintos ambientes lumínicos que se producen como consecuencia de la retracción glaciaria (con mayor o menor ingreso de arcillas) y debidos a diferentes estructuras del bosque. Estas condiciones lumínicas generarían condiciones contrastantes en la relación luz: nutrientes que se trasladarán a la estequiometría de los productores y de toda la cadena trófica. Por lo tanto, el objetivo general fue analizar cómo el cambio climático afectará a la dinámica estequiométrica mediada por la relación luz: nutrientes en arroyos glaciares. Para ello, combinando trabajos de campo con experimentación in situ, se estudiaron las relaciones elementales C:N:P en productores y macroinvertebrados en ambientes lóticos norpatagónicos frente a diferentes condiciones de luz: nutrientes, afectados directamente por la concentración de arcillas glaciarias o indirectamente por cambios en la estructura del dosel. La Tesis fue organizada en seis capítulos. En el primer capítulo se presentan y se introducen los conceptos teóricos enfocándolos hacia la pregunta de esta Tesis; asimismo se presentan los objetivos generales-específicos, y las hipótesis. En el segundo capítulo se describe el contexto del ambiente glaciario del Monte Tronador y se caracteriza el área de estudio. En el tercero, se analiza el efecto de las arcillas glaciarias sobre la relación luz: nutrientes y cómo se afectan las funciones fotosintéticas y las relaciones elementales de los productores primarios de ambientes lóticos sin dosel arbóreo. En el cuarto se analiza el efecto de diferentes tipos de dosel arbóreo sobre la actividad fotosintética y la estequiometría de los productores primarios acuáticos de arroyos de montaña. En el quinto capítulo, se determina cómo se ve afectada la diversidad y composición elemental del ensamble de macroinvertebrados bentónicos frente a diferentes condiciones luz: nutrientes de su alimento (productores primarios del perifiton). Por último, en el sexto capítulo se incluyen las conclusiones finales de la Tesis. En dos arroyos glaciares de bajo orden y libres de dosel, localizados en el Monte Tronador (Patagonia, Argentina) se analizó cómo la carga de arcillas glaciares influye en la relación luz: nutrientes afectando a los parámetros fotosintéticos de las algas del perifiton y la relación carbono: fósforo (C:P) de los productores primarios. En estos arroyos se llevaron a cabo estudios a campo y además, se realizó un experimento de colonización in situ con tres tratamientos de luz diferentes. En cada muestreo y en el experimento, se estimaron parámetros lumínicos y químicos de los ambientes. La biomasa perifítica (tanto en valores de concentración de clorofila a como en contenido de carbono) en los arroyos y en el experimento se relacionó directamente con la turbidez (carga de arcilla en suspensión). Los parámetros fotosintéticos variaron de manera similar registrándose un aumento de la eficiencia en la transferencia de electrones (ETR) por centro reactivo en el arroyo más turbio y una reducción en el arroyo más claro. Como consecuencia de esta diferencia en la fijación de C, la relación C:P del perifiton varió directamente con la turbidez. Los resultados obtenidos sugieren que un aumento en el derretimiento de los glaciares, con un consecuente incremento de arcillas glaciares prevendría a los productores primarios de la fotoinhibición crónica a la que están expuestos los arroyos libres de dosel. Los arroyos andinos cubiertos por dosel (bosque de Nothofagus fundamentalmente) estarán influenciados por cambios que puedan ocurrir en la estructura del bosque como consecuencia del cambio climático. Por ello, se propone que los futuros cambios climáticos que alteren la composición y estructura del bosque afectarán a la producción primaria y la estequiometría del perifiton en arroyos de bajo orden a través de modificaciones en la estructura del dosel. Con la finalidad de poner a prueba esta hipótesis, se realizó un estudio en campo de cuatro arroyos de montaña con diferentes niveles de dosel. Asimismo se llevó a cabo un experimento a campo en el que se manipularon las condiciones de luz durante 4 meses. Por último, se vincularon los resultados obtenidos con los escenarios futuros de cambio climático (cerca de futuro: 2015-2039 y futuro lejano: 2075-2099) predichos por el Grupo Intergubernamental de expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Se observó que la biomasa, los parámetros fotosintéticos y el contenido elemental del perifiton exhibieron una relación en forma de campana con la disponibilidad de luz, que era, a su vez, dependiente de la cobertura del dosel. Por lo tanto, las condiciones de luz intermedias resultaron en un escenario óptimo para la fotosíntesis de los productores primarios del perifiton; sin embargo, estas zonas intermedias con dosel disminuirán de acuerdo con los modelos de cambio climático. Finalmente los datos obtenidos permiten predecir cambios en la estequiometría del arroyo debido a las variaciones en la fotosíntesis y la composición elemental del perifiton como resultado de las modificaciones en la estructura del bosque. Las modificaciones en las condiciones lumínicas a causa del ingreso de arcillas glaciarias conllevan cambios significativos en la calidad del perifiton como recurso alimentario (debido a la variación en la composición elemental) y esto afectará al ensamble de macroinvertebrados. Al mismo tiempo el ambiente glaciario resulta hostil para los macroinvertebrados bentónicos debido al alto contenido en sólidos en suspensión. Para realizar el estudio de la estequiometría de niveles tróficos diferentes, se realizaron muestreos en los arroyos glaciarios del Monte Tronador, en donde se colectaron durante 4 años y en diferentes períodos muestras de perifiton y de macroinvertebrados bentónicos. Asimismo se realizó un experimento a campo en el que se manipularon las condiciones de luz para observar los cambios estequiométricos en los pastoreadores resultantes de la condición elemental del recurso. El arroyo más claro tuvo mayor densidad y diversidad de macroinvertebrados que el arroyo más turbio. La diversidad de macroinvertebrados del arroyo más claro estuvo positivamente afectada por la temperatura del aire y negativamente por la precipitación. Asimismo las precipitaciones afectaron la abundancia del grupo funcional más abundante en el arroyo, los pastoreadores. Meridialaris chiloeensis y Notoperla magnaspina fueron los pastoreadores más abundantes, cuyas densidades fueron afectadas negativamente por las precipitaciones y positivamente por la abundancia de su recurso alimentario (algas). La calidad del recurso alimentario dependió de la disponibilidad lumínica y la consecuente relación luz:nutrientes tanto en el campo como en el experimento. La regulación homeostática de la composición elemental de los pastoreadores dependió indirectamente de las condiciones lumínicas, debido a que el nivel de desbalance obedeció a la fijación de carbono de los productores primarios y a las relaciones con los otros elementos (N y P). La conclusión final de esta Tesis señala que los cambios en las condiciones lumínicas en los arroyos norpatagónicos, producidos por las arcillas en suspensión o por la estructura del dosel, generan una serie de cambios en el mecanismo fotosintético de los productores primarios; y en la estequiometría y la composición comunitaria del perifiton. Asimismo, estos cambios implican diferentes calidades de alimento que influyen sobre niveles tróficos superiores como los consumidores primarios.