Serie Oceanológica. No. 12, 2013 ISSN x

Transcripción

1 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 Mochicaui, El Fuerte, Sinaloa, México carlosgcg@hotmail.com. **Universidad de Occidente. Unidad Los Mochis, México. Col. Las Malvinas C.P 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 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), 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 mg.m- 3, and in autumn of mg.m -3. The formation of the sub-surface chlorophyll maximum was a common feature of the waters in La Paz Bay in 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. 48

2 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 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 km 2 para cada crucero oceanográfico, denominándose a las estaciones a 15 km del Puerto de Pichilingue Baja California Sur, México ( Internas [EI]) a 25 km ( Intermedias Internas [EII]), a 35 km ( Intermedias Externas [EIE]) y 45 km ( 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 49

3 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 y el programa Ocean Data View versión LATITUD NORTE (EE) = Externas (EIE) = Intermedias Externas (EII) = Intermedias Internas (EI) = Internas Isla San José de Muestreo Boca Norte LP1 LP2 LP3 LP4 LP5 LP6 LP7 LP8 LP9 LP10 LP11 Isla Espíritu Santo LP16 LP13 LP14 LP15 LP17 LP19 LP20 LP21 LP25 LP26 LP12 LP18 LP22Canal San Lorenzo LP23 LP24 LP27 PICHILINGUE (EE) Zona oceánica adyacente 25 (EIE) (EII) (EI) 117 OCEANO PACIFICO GOLFO DE CALIFORNIA 114 MEXICO 111 LA PAZ 108 Isla Cerralvo Escala Gráfica Millas Náuticas LA PAZ B.C.S LONGITUD OESTE 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). 50

4 Serie Oceanológica. No. 12, 2013 ISSN x LP-I EE 0 45 km de la costa LP2 LP1 LP4 LP3 LP6 LP5 LP2 LP1 LP3 LP4 LP6 LP5 LP-II EIE 0 35 km de la costa LP8 LP7 LP10 LP12 LP8 LP10 LP9 LP11 LP7 LP9 LP12 LP P r o f u n d i d a d ( m ) P r o f u n d i d a d ( m ) primavera otoño 200 primavera otoño LP-III EII 25 km de la costa 0 LP14 LP16 LP18 LP14 LP16 LP18 LP13 LP15 LP17 LP13 LP15 LP17 LP-IV EI 15 km de la costa 0 LP20 LP22 LP24 LP20 LP22 LP24 LP19 LP21 LP23 LP19 LP21 LP23 P r o f u n d i d a d ( m ) P r o f u n d i d a d ( m ) primavera otoño Concentración 200 primavera otoño mg.m -3 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 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 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 51

5 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 Table I. Descriptive statistics of chlorophyll-a at the laboratory in spring and autumn Clorofila-a (mg.m -3 ) N Mínimo Máximo Media Error Estándar Prim Otoño Prim Otoño Prim Otoño Prim Otoño Prim Otoño EI 0,005 0,009 0,193 0,185 0,073 0,052 0,021 0,013 EII 0,001 0,001 0,194 0,272 0,070 0,063 0,027 0,037 EIE 0,001 0, ,154 0,235 0,065 0,047 0,023 0,037 EE 0,001 0,004 0,308 0,227 0,084 0,060 0,054 0,046 N EI ( Internas) 15 km, EII ( Intermedias Internas) 25 km, EIE ( Intermedias Externas) 35 km y EE ( 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. Hidalgo- González 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 52

6 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. Temperatura ( C) 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. 53

7 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 ups a ups durante primavera y durante la época de otoño el rango fue de ups a 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. REFERENCIAS Arreguin-Sanchéz, F. (1994). La pesca artesanal: hacia el manejo sustentable o conflicto de intereses. Taller de desarrollo sustentable Pesquero y Acuícola. SEDESOL. Inst. Nal. de Ecología, 27 y 28 de julio de Avilés-Agundez, G. (2004). Productividad primaria estimada por fluorescencia natural durante otoño-invierno en la Bahía de La Paz, B.C.S., México Tesis de Maestria. CICIMAR-IPN. 69p. Cervantes Duarte, R., Valdez-Holguin, J. E., & Reyes-Salinas, A. (2004). Comparación de reflectancia in situ 443/555 y 490/555 con clorofila a y Materia Suspendida total en la Bahía de La Paz, B.C.S., México. 14 (1): Gantt, E. (1996). Pigment protein complexes and the concept of the photosynthetic unit: Chlorophyll complexes and phycobilisomes. Photosynt. Res. 48: Hidalgo González, R., & Alvarez-Borrego, S. (2000). Chlorophyll profiles and the water column structure in the gula of California. Oceanologica acta. 24(1): Kara, A. B., Rochford, P. A., & Hurlburt, H.E. (2003). Mixed layer depth variability over the global ocean, J. Geophys. Res., 108 (C3), 3079, doi: /2000jc Mann, K., & Lazier, J. (1991). Dynamics of marine ecosystems, biological-physical interactions int he oceans. Blackwell Scientific Publications, 466 p. Martínez-López, A., Cervantes-Duarte, R., Reyes-Salinas, A., & Valdez-Holguin, J. E. (2001). Cambio estacional de la clorofila a en la Bahía de La Paz, B.C.S. México. Hidrobiología. 11(1): Monreal-Gomez, M. A., Molina-Cruz, A., & Salas-de-Leon, D. A. (2001). Water masses and cyclonic circulation in La Paz Bay, Gulf of California, during June J. Mar. Syst. 50: Torres Orozco, E. (1993). Análisis Volumétrico de las masas de agua del Golfo de California. Tesis de Maestría. CICESE. Ensenada, B.C. 80 pp. Reyes-Salinas, A. (1999). Factores que controlan la productividad primaria en la Bahía de La Paz, B.C.S., México. Tesis de Maestría. CICIMAE, La Paz, México. 112pp. 54

8 Reyes-Salinas, A., Cervantes-Duarte, R., Morales-Peréz, R. A., & Valdez-Holguin, J. E. (2003). Variabilidad estacional de la productividad primaria y su relación con la estratificación vertical en la Bahía de La Paz, B.C.S. Hidrobiologica. 13(2): Romero-Bañuelos, C. A. (2003). Hidrología y metales pesados en la materia particulada suspendida del agua superficial de la porción sur de la Bahía de La Paz B.C.S., México. Tesis de Maestría. CICIMAR-IPN. 100 p. Strickland, J. D. H., & Parsons, T. R. (1972). A practical Handbook of Seawater Analysis. Fisheries research board of Canada, Ottawa. 310 p. Venrick, E., & Hayward, T. (1984). Determining chorophyll on the 1984 CALCOFI surveys. CALCOFI rep. 25: Verdugo-Diaz, G. (2004). Respuesta ecofisiológica del fitoplancton ante la variabilidad ambiental en una bahía subtropical de Baja California Sur, México. Tesis de doctorado. CICIMAR-IPN. 138 pp. Warsh, C. E., Warsh, K. L., & Staley, R. (1973). Nutrients and water masses at the mouth of the Gulf of California. Deep-Sea Research 20: Recibido: abril de Aceptado: marzo de