Caracterización de la materia orgánica alóctona y la dinámica de su ingreso en un lago profundo norpatagónico a través de arroyos tributarios

Abstract

Las aguas continentales actúan como nexo en los ciclos biogeoquímicos conectando los sistemas terrestres, la atmósfera y los océanos. Las fluctuaciones en las características químicas de estos ambientes revelan información sobre procesos de la biosfera. La materia orgánica disuelta (MOD) transportada por las redes fluviales tiene un rol importante en el flujo de carbono entre diferentes compartimentos de la biosfera. La MOD influye en la ecología de las aguas superficiales ya que atenúa la radiación solar, regula el pH, interviene en el transporte de nutrientes y metales, y sustenta las tramas tróficas microbianas. La transferencia de MOD entre sistemas, su concentración y calidad, están controladas por factores climáticos, físico-químicos y biológicos. Los ecosistemas acuáticos andino-patagónicos se encuentran modelados por las bajas temperaturas, la elevada exposición a la radiación solar y por niveles extremadamente bajos de nutrientes y MOD. Los arroyos de montaña drenan suelos rocosos y áreas cubiertas por bosques de Nothofagus, desembocando en lagos profundos pedemontados. El clima de la región es templado-frío con precipitaciones concentradas en el período de otoño-invierno. Las proyecciones de cambio climático para la región incluyen variaciones en las precipitaciones y el aumento de la temperatura, variables que afectan la contribución de materiales terrestres a los sistemas acuáticos. En esta investigación se analizó la dinámica del subsidio de materiales terrestres en cuatro arroyos de montaña (Casa de Piedra, De la Virgen, Goye y López), que drenan la cuenca del complejo lacustre Moreno (lagos Moreno Este y Oeste; Parque Nacional Nahuel Huapi, Argentina). Para ello se monitoreó: a- los cuatro arroyos durante 28 meses en sitios cercanos a la desembocadura, b- un gradiente altitudinal en el A° Casa de Piedra, y c- las plumas de tres de los cuatro arroyos sobre los lagos. En cada sitio y ocasión, se determinaron parámetros físico-químicos y morfométricos, concentraciones de sólidos totales en suspensión (STS), nutrientes (fosforo y nitrógeno, PT y NT) y carbono orgánico disuelto (COD), y se analizaron las propiedades de la MOD mediante espectroscopía de absorción (MOD cromofórica, MODC) y de fluorescencia (MOD fluorescente, MODF). Debido a la erupción del volcán Puyehue–Cordón Caulle (PCC) ocurrido durante el estudio (junio de 2011), se analizó su efecto en los arroyos. Por último, se realizaron experimentos de laboratorio para estudiar el efecto de la foto y biodegradación sobre la transformación de la MOD proveniente de lixiviados de suelo y de hojas de lenga (N. pumilio). Los resultados revelaron que estos arroyos se encuentran entre los ambientes dulceacuícolas más oligotróficos del mundo, con muy bajas concentraciones de COD y nutrientes (COD 0.5-1 mg/L, PT<10 μg/L; NT<200 μg/L). Las precipitaciones rigieron el transporte de materiales particulados y disueltos desde la cuenca, incrementando varias veces sus concentraciones basales durante eventos extremos de escorrentía. Los análisis espectroscópicos de la MODC y MODF en conjunto señalaron que la MOD de los arroyos es de origen alóctono, de tamaño molecular grande, elevada aromaticidad y alto grado de humificación, con señales de procesamiento microbiano. En el gradiente altitudinal del A° Casa de Piedra, se observó la variación en el aporte de MOD y nutrientes desde la cuenca, detectándose el incremento de la aromaticidad, del tamaño molecular, del contenido de lignina y el grado de humificación de la MOD desde la naciente hasta la desembocadura. El ingreso de los arroyos en los lagos, refleja la influencia de la cuenca, observándose características transicionales en las plumas. El estudio de las matrices de fluorescencia de la MOD mediante análisis de factores paralelos (PARAFAC) detectó tres componentes de origen terrestre: C1, C2 (compuestos tipos húmicos terrestres, con procesamiento microbiano) y C3 (compuestos tipo proteico/fenólicos y derivados de pigmentos). El C1 fue el compuesto dominante durante todo el año, mientras que el C3 cobró mayor importancia durante la primavera, producto de la descomposición de la hojarasca. Los efectos del volcán no pudieron distinguirse del efecto de las lluvias que afectaron la región al momento de la erupción. Debido a las pendientes pronunciadas y a la velocidad del agua de los arroyos, el material depositado por el volcán se exportó rápidamente hacia los lagos. El aporte excepcional de C3 post-erupción se relacionaría con cambios en el procesamiento de la materia orgánica en los suelos. Los ensayos de laboratorio revelaron el elevado aporte de MOD de las hojas de N. pumilio en comparación con el aporte del suelo. Los productos lixiviados de hojas presentaron mayor biodegradabilidad en comparación con los del suelo que resultaron recalcitrantes. La fotodegradacion afectó tanto a los lixiviados de hojas y suelos como al agua del arroyo, reduciendo sustancialmente los componentes húmicos más recalcitrantes de la MOD. En conjunto, los ensayos permitieron determinar el efecto de la microbiota sobre la calidad de la MOD, a través de su consumo selectivo sobre los componentes proteico/fenólicos y la producción de metabolitos húmicos. Los estudios realizados indican una fuerte aloctonía en los arroyos. La vegetación y los suelos de la cuenca son las fuentes principales de materia orgánica, mientras que la producción autóctona resulta extremadamente baja en estos sistemas. Las precipitaciones otoñales colectan materiales entregando a los arroyos pulsos de partículas, nutrientes y MOD húmica. El deshielo de primavera colecta una mezcla de sustancias húmicas y proteico/fenólicas provenientes de la hojarasca y de la actividad microbiana de los suelos. Este estudio proporciona las primeras evidencias acerca del funcionamiento de los sistemas lóticos prístinos de cabecera en términos de la dinámica de la MOD y de los nutrientes, poniendo en evidencia la interacción y dependencia de estos sistemas y la cuenca en las cabeceras de las redes fluviales andino-patagónicas.