Consecuencias de las modificaciones en la escorrentía y temperatura, relacionadas con los cambios globales, sobre el biofilm de sistemas lóticos pampeanos

Abstract

Los ríos están amenazados por presiones socioeconómicas que alteran los usos del suelo y el clima degradando las condiciones ambientales, por ende afectando la calidad del agua y la hidrología de estos ecosistemas. Aproximadamente el 40% de la superficie terrestre está ocupada por cultivos y pasturas, y el uso de fertilizantes que contienen fósforo y nitrógeno se ha incrementado entre dos y siete veces respectivamente en los últimos 40 años. Estos cambios forman parte de lo que se conoce como “cambios globales”, cuya definición abarca la combinación de cambios climáticos (tales como alteración de los patrones de precipitación y temperatura, variaciones en el CO<SUB>2</SUB> atmosférico, etc.), y de cambios en el uso de la tierra (como el aumento en el uso de fertilizantes, aumento de la urbanización, etc.). Por lo tanto es esperable de acuerdo con los futuros escenarios de cambios climáticos que los cursos de agua sufran cambios de distinta magnitud, dependiendo el área del planeta que se analice. En el caso de la región pampeana estos incluirían de acuerdo con los pronósticos aumentos en la escorrentía y temperatura que acarrearán aumentos de nutrientes, sólidos en suspensión y de la velocidad de la corriente. De acuerdo con los descriptores analizados en las experiencias in situ y ex situ realizadas en esta tesis, fue posible comprobar algunos de los efectos pertinentes a estas problemáticas en sistemas lóticos pampeanos. En esta tesis se focalizó el interés en el desarrollo y las características del biofilm epipélico, que recubre los sedimentos finos del lecho de los cursos de agua pampeanos. Esta microcomunidad está modulada por muchos factores, entre los que se incluyen las concentraciones de nutrientes inorgánicos, la luz, temperatura, el sustrato, la herbivoría, la velocidad de la corriente y las características de las partículas transportadas por el flujo, entre otros. Por lo tanto, las presiones originadas por los cambios globales pueden tener efectos significativos sobre el desarrollo de este tipo de biofilm. El objetivo general de la presente tesis fue estudiar los cambios en la estructura y funcionamiento de los biofilms epipélicos de cursos de agua de la llanura pampeana expuestos a las consecuencias relacionadas con algunos de los efectos de los cambios globales. Para esto se realizaron experiencias in situ y ex situ con la finalidad de contrastar hipótesis vinculadas al incremento de nutrientes, temperatura, turbidez y velocidad de la corriente, como algunas de las variables que podrán ser afectadas en el marco de estos cambios. Para cumplir esta finalidad se realizó una experiencia de adición de nutrientes en campo y dos experiencias de laboratorio en canales artificiales. La experiencia de adición experimental de nutrientes (fósforo y nitrógeno) se realizó en un tramo de un arroyo pampeano (denominado tramo Impacto), y se comparó con un tramo del mismo arroyo sin modificar (denominado tramo Control). Ambos tramos fueron muestreados por 9 meses previamente a la adición experimental de nutrientes y durante 12 meses durante la adición continua de nutrientes. En esta experiencia, llevada a cabo en el Arroyo “La Choza” de la localidad de Luján, se estudiaron las variaciones en las biomasas algales y bacterianas y la producción de enzimas relacionadas con la degradación de materia orgánica (β-glucosidasa) y con la adquisición de nutrientes (fosfatasa). Para esta fertilización se buscó generar un enriquecimiento moderado, triplicando los niveles basales del arroyo de fósforo y nitrógeno, para lo que se adicionó fertilizante de uso comercial (Nitrofoska Azul ® 12%P, 12%N). Entre los resultados obtenidos, se observó un aumento progresivo de la biomasa algal seguido por aumentos graduales de la biomasa bacteriana. Esto sugiere que las bacterias basan su consumo preferentemente en los productos autotróficos (ej.: carbono) mientras que el consumo de nutrientes inorgánicos tanto como para algas como para bacterias es reducido. Por otro lado, la falta de respuesta de las enzimas analizadas a la adición de nutrientes, y su baja concentración en el arroyo, demuestran que el biofilm no es estimulado por estas condiciones para producirlas. Esto es consistente con los arroyos donde los nutrientes no son limitantes, y su adquisición resulta simplificada. Las dos experiencias en laboratorio se llevaron a cabo empleando canales artificiales. Una se realizó con un biofilm proveniente de un arroyo con bajo impacto antropogénico (valores promedio de Fósforo Reactivo Soluble (PRD) 0,37 mgL-1; Nitrógeno Inorgánico Disuelto (NID) 0,22 mgL-1, DBO5 6 mgL-1, DQO 15 mgL-1, OD 7,70 mgL-1) y otra con uno procedente de un arroyo con alto impacto antropogénico (valores promedio de PRS 2,24 mgL-1; NID 1,85 mgL-1, DBO5 46 mgL-1, DQO 105 mgL-1, OD 5,28 mgL-1). El biofilm de ambos arroyos se desarrolló en los canales y se les aplicó dos tipos de tratamientos (TB: tratamiento bajo y TA: tratamiento alto). Estos consistieron en incrementar los nutrientes en el agua (fósforo y nitrógeno), la turbidez, la velocidad de la corriente y la temperatura de acuerdo con las predicciones planteadas en los escenarios de cambio global. El tratamiento TA recibió un mayor incremento de esas variables que el tratamiento TB, y ambos tratamientos fueron comparados con canales control (C). Cada tratamiento y control fue realizado por triplicado, y el agua de los canales artificiales fue provista por el mismo arroyo de donde se colectaron los biofilms. Las experiencias de laboratorio presentadas en esta tesis trataron de demostrar que el efecto combinado del aumento de la velocidad de la corriente, nutrientes, turbidez y temperatura, favorecen un mayor desarrollo y actividad en la comunidad biológica. Los principales resultados evidencian que la composición de especies del biofilm es alterada cuando es expuesta a los efectos simultáneos de estos cuatro estresores asociados a los cambios globales en la llanura pampeana. La disminución de especies de diatomeas oligotróficas y oligosaprobicas en el experimento con biofilms del arroyo con bajo impacto antropogénico indica que el ensamble es afectado por los tratamientos. En esa misma experiencia, la diversidad y la riqueza específica disminuyeron en los tratamientos más intensos del experimento, sugiriendo que dicha comunidad es más sensible que la desarrollada en el experimento con biofilms del arroyo mas impactado. Sin embargo, otras variables estructurales y metabólicas que caracterizan el biofilm en general – tales como el contenido de clorofila “a”, la biomasa bacteriana, los carbohidratos totales y el peso seco libre de cenizas– no evidenciaron diferencias significativas a causa de los estresores estudiados. Hay que considerar que las pequeñas variaciones debidas a los tratamientos pueden ser importantes para la escala de tiempo empleada, e incluso la estructura de las comunidades fue alterada hasta la significancia estadística. Por ejemplo, las proporciones de especies de diatomeas, al ser clasificadas por su consumo del nitrógeno, saprobiedad y estado trófico, sufrieron pequeñas modificaciones en el corto plazo de las experiencias. Estos cambios estructurales en estas comunidades fueron mayores en aquella que provenía de un arroyo con un menor impacto antropogénico, como es esperable a comunidades menos tolerantes. Estos cambios parecen sutiles, pero resultan amplios si se considera la escala temporal y espacial utilizada. Los cambios globales ejercen sus efectos a escalas temporales y espaciales mucho mayores a las utilizadas en estos ensayos, y la cantidad de variables a considerar para su estudio apropiado es muy vasta. Pero es mediante el estudio a escalas pequeñas que se puede llegar a una mejor comprensión de la dinámica interna de esta microcomunidad y de los efectos que tienen las variables que influencian su desarrollo. De acuerdo con los resultados obtenidos en esta tesis es posible reconocer que los arroyos pampeanos demuestran una resistencia al cambio que se manifiesta a través de respuestas diferidas o de pequeños cambios visibles a diferentes escalas. En síntesis, la mayor parte de las hipótesis planteadas en esta tesis fueron rechazadas. Por lo cual el efecto de los enriquecimientos con nutrientes puede ser menos predecible en sistemas con altas concentraciones basales de nutrientes, como es el caso de los arroyos pampeanos, naturalmente enriquecidos. Referencias bibliográficas acreditan que estos arroyos muestran una red trófica muy compleja y compartimentalizada, y esa complejidad sería una de las causas que amortiguarían la transferencia potencial de los efectos de las adiciones de nutrientes. Estos resultados indican que el amplio rango de medidas que pueden reducir los efectos de la eutrofización en arroyos debería incluir la planificación de los usos del suelo, particularmente los usos urbanos y agrícolas, reconocidos como las principales fuentes de nutrientes que pueden ingresar a los arroyos.