ANALES DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGÍA


HIDROLOGÍA, NUTRIENTES Y PRODUCTIVIDAD PRIMARIA EN LA LAGUNA LA JOYA-BUENAVISTA, CHIAPAS, MÉXICO

Trabajo recibido el 15 de junio de 1990 y aceptado para su publicación el 7 de mayo de 1991.

HYDROLOGY, NUTRIENTS AND PRIMARY PRODUCTIVITY IN THE LA JOYA-BUENAVISTA LAGOON, CHIAPAS, MEXICO

F. Contreras-Espinosa y L. M. Zabalegui-Medina

Departamento de Hidrobiología, Laboratorio de Ecosistemas Costeros, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Apartado Postal 55-535, México.

Hidrología, nutrientes, laguna costera, productividad, Joya-Buenavista. Hidrology, nutrients, coastal lagoon, productivity, Joya-Buenavista.

RESUMEN

Con el fin de conocer el estado trófico de la Laguna La Joya-Buenavísta, Chiapas, y sus efectos sobre el proceso productivo primario, así como sus variaciones espacio-temporales, se cuantificaron los principales parámetros abióticos, nutrientes y productividad primaria, a lo largo de un ciclo anual. Por otro lado, se planteó la necesidad de cuantificar el intercambio de materiales biogénicos involuerados en el ciclo mareal. Por los resultados obtenidos, es posible afirmar que este sistema lagunar manifiesta una elevada cantidad de nutrientes que auspician una productividad primaria significativa a lo largo del año, de 477 a 585 mgC/m³ /h en promedio, y que la laguna es un exportador neto de nutrientes hacia la zona costera adyacente.


ABSTRACT

In order to know the trophic state of the La Joya-Buenavista Lagoon (Chiapas State), the effect of these on the primary productivity process, and also the space-time variations, the main abiotic parameters, nutrients and primary productivity were measured. On the other side, it was established the need of quantify the tidal exchange of the biogenic materials involved on this process. On the light of the results, it is possible to say that the system shows a high concentration of nutrients that promote a significant primary productivity through the year, that goes from 477 to 585 mgC/m³ /h on the average and that the lagoon is a net exporter of nutrients to the adjacent coastal zone.


INTRODUCCIÓN

Una de las características fundamentales de los sistemas estuarino-lagunares es la fluctuación espacio-temporal de sus variables hidrológicas, así como la de su productividad primaria. Las lagunas costeras revelan particularidades en estos factores que las individualizan, al grado que una generalización a partir de sus peculiaridades induce a conclusiones que, por demasiado amplias, propician errores de apreciación de su importancia verdadera.

Con base en lo anterior, el conocimiento particular de las características hidrológicas y las concentraciones de nutrientes desde una perspectiva integradora ofrece información insustituible, ya que estos factores, al limitar al proceso productivo primario, también lo hacen, por consecuencia, con el resto de la trama trófica.

Existe abundante bibliografía acerca de las generalidades del comportamiento estuarino (Phleger, 1969; Postma, 1969; Colombo, 1977; Yáñez-Arancibia y Nugent, 1977; Barnes, 1980, entre los más conocidos). A partir de lo anterior, en México ha aumentado el conocimiento individual de estos cuerpos acuáticos y se han editado artículos de gran valor científico. La cantidad de publicaciones rebasa las 2,800 fichas localizables; resultaría, pues, prolijo enumerarlas aquí. Sin embargo, al realizar una revisión de esta información resalta el hecho de que la gran mayoría son coincidentes en ciertas regiones del país. Así, el monto de artículos científicos conocidos acerca de la región de Baja California Norte es superior a 300; del estado de Veracruz existen 700 y sólo la Laguna de Términos tiene aproximadamente 350. Resulta incuestionable el valor que estos documentos, en su conjunto, representan para estas regiones; empero, hay que resaltar que de gran cantidad de lagunas costeras la información es insuficiente y que algunos de estos ecosistemas son de suma importancia, ya sea por su extensión, valor científico, o en lo relativo a los recursos naturales.

De los sistemas lagunares costeros mexicanos, calculados en 130 por Lankford (1977), aproximadamente el 50% es precario su conocimiento, en el mejor de los casos, o simplemente se carece de él. Dentro de esta categoría se encuentra la Laguna de La Joya-Buenavista Chiapas, motivo de este estudio.


ÁREA DE ESTUDIO

Se ubica entre las coordenadas 15°48' y 15°59' de latitud septentrional y 93°32' y 93°47' de longitud occidental, dentro del territorio correspondiente al estado de Chiapas, en su región noroccidental.

El sistema consta de varios cuerpos acuáticos unidos por un canal, entre los cuales destacan las lagunas Cabeza de Toro y La Joya-Buenavista. El conjunto de estas últimas desemboca al mar por medio de un canal de aproximadamente 2.4 km de longitud, el cual está comunicado todo el año al Océano Pacífico y se conoce con el nombre de Boca del Cielo. Este canal se excavó para que hubiera mayor circulación hacia el ecosistema en conjunto que, generalmente, estaba aislado, ya que la influencia mareal perdía su fuerza debido a lo extenso del canal natural (Contreras, 1988) (Fig. 1).

El Río Pedregal, de corriente perenne, es el aportador dulceacuícola principal; existen otros pequeños afluentes de régimen estacional. Ubicada dentro de la unidad morfotectónica IX (Carranza-,Edwards et al., 1975), que comprende desde Tehuantepec hacia el sur, por su origen corresponde al tipo III-A de la clasificación de Lankford (1977), esto es, plataforma de barrera interna. Su clima corresponde al tipo Aw2" (w)i (García, 1973), caliente subhúmedo. El período de lluvias es de mayo a octubre, y se considera como una de las regiones más cálidas de México, con 29°C de temperatura promedio anual.

Se conocen sólo tres publicaciones referentes a este sistema lagunar: Ocampo y Emilsson (1976) tratan temas hidrológicos; Sandoval y Peña (1978) hacen consideraciónes generales de la costa de Chiapas, y Tovilla y Castro (1981) realizaron un trabajo acerca del robalo. Por último, cabe destacar que esta laguna y otras del mismo litoral han sido señaladas por la Secretaría de Pesca como de alto valor productivo para desarrollar programas de camaronicultura.


MATERIAL Y MÉTODOS

Se establecieron 15 estaciones de muestreo a lo largo del sistema lagunar y se llevaron a cabo ciclos de 24 horas con intervalos de 3 horas en la boca de comunicación con el océano. Las campañas se realizaron en enero, mayo y agosto de 1987, que incluyen los períodos críticos del comportamiento abiótico: lluvias y secas.

Los procedimientos usados para la cuantificación de los diferentes parámetros fueron: salinidad, por medio de un salinómetro de inducción Beckman, con exactitud de ± 0.001‰; temperatura, con un termómetro de cubeta protegido con graduación cada 0.01°C; el oxígeno disuelto se midió según la técnica de Winkler, corregida por Carrit y Carpenter (1966) y modificada por Strikland y Parsons (1972); respecto del pH y la alcalinidad se siguió lo sugerido por Anderson y Robin (1946). Los métodos para la determinación de los nutrientes fueron: amonio, Solórzano (1969); nitratos y nitritos, Bendschneider y Robinson (1952); fosfatos, Murphy y Riley (1962), y fósforo total, Menzel y Corwin (1965). Las técnicas han sido las mismas empleadas en investigaciones realizadas en más de 15 sistemas litorales similares (Contreras y Gutiérrez, 1989).





Figura 1. Localización del área de estudio y ubicación de las estaciones de muestreo en el sistema lagunar La Joya-Buenavista.





La determinación de la productividad primaria fitoplanctónica se hizo por medio del método de botellas claras y oscuras, con modificaciónes sugeridas por Brower y Zar (1977), y en el caso de la clorofila a se conservaron los principios propuestos por SCORUNESCO (1980). En lo que respecta a la evaluación de la productividad primaria, se cuantifica el oxígeno desprendido por el proceso fotosintético. Las cantidades de oxígeno generadas se convierten en equivalentes de carbono utilizando la fórmula empleada comúnmente para ello, que consiste en multiplicar la concentración de oxígeno final por el factor 0.375, para determinar su equivalencia en carbono por unidad de volumen (m³) y tiempo (h). Además de lo anterior, se hicieron arrastres para capturar fitoplaricton con redes ad hoc (64 µm) y se cuantificó la materia orgánica contenida en los sedimentos según lo establecido por Dean (1974).


RESULTADOS

Salinidad. Este parámetro confiere a la laguna características mesohalinas (Sistema de Venecia, 1959, citado en Perkins, 1974), con intervalo estacional que oscila entre 15.37 ‰ en el período de lluvias (agosto), a 39.46‰ en la época de secas (mayo). Durante esta última época se manifiesta una considerable evaporación en la porción de La Joya, pues se llega a detectar valores de salinidad de 38 a 41.34‰ (estaciones 3, 4 y 5). Durante el período de lluvia máxima (agosto), la salinidad desciende hasta 6.5‰. El valor minimo promedio para todo el sistema es de 21‰.





TABLA 1 Resumen de los parámetros abióficos





Temperatura.La variación de este factor es reflejo de la temperatura ambiental y de los cambios climáticos estacionales Su variación anual, en promedio, va de 29°C en el período más frío (enero) a 34°C en agosto. La temperatura mínima local fue de 28°C y la máxima de 39.5°C, esta última localizada hacia la región de La Joya y la primera en Boca del Cielo. Con base en este factor, la laguna es considerada una de las más cálidas registradas hasta hoy (Contreras y Gutiérrez, 1989).

Oxígeno disuelto. Las cantidades de oxígeno disuelto, así como sus valores de saturación, son más elevados en las áreas cercanas a Boca del Cielo y hacia la región de La Joya. En el resto del sistema lagunar es frecuente una concentración promedio de 2 ml/l, equivalente al 50% de saturación. Durante agosto se registraron valores cercanos a la anoxia (0 a 0.9 ml/l), ubicados principalmente en el canal ya profundidades mayores de 1.50 m; cabe hacer destacar que en esta misma región las concentraciónes de este gas son persistentemente inferiores a lo largo del año.

pH y alcalinidad. A pesar de que los valores promedio de pH podrían considerarse normales (8.3 a 8.7), se manifiesta una notable heterogeneidad, sobre todo durante la época de lluvias. Los valores en este período varían de 5.5 a 10.2, que delatan procesos significativos de transformación de materia orgánica por un lado y la influencia dulceacuícola por el otro. La alcalinidad total sí se mantiene dentro de los valores considerados habituales para estos sistemas (2.2 a 3.9 meq/l) (Tabla 1).

NUTRIENTES

Compuestos nitrogenados. El nitrógeno total, calculado por la suma de su contenido en amonio, nitratos y nitritos, fue alto en comparación con otros sistemas lagunares. El valor del N total fue de 5.55 a 10.83 µg-at/l, equivalentes a 77 y 151 mg/m³. El compuesto dominante es el amonio, que representa del 63 al 89% de los compuestos nitrogenados (Fig. 2). Existe la tendencia a la acumulación de todos los nutrientes hacia dos regiones: la de La Joya y la del canal.

Compuestos de fósforo. La cantidad de ortofósfatos y la de fósforo total se encuentran también como de las más altas registradas. Los valores mínimo y máximo promedio para ambos son de 2.08 a 6.50 y de 4.56 a 17.66 µg-at/l, respectivamente. Las concentraciones anteriores son equivalentes a 64, 201, 141 y 547 mg/m³. En cuanto a la determinación del fósforo en compuestos orgánicos, es de destacar su elevada cantidad, pues llega hasta 26.3,µg-at/l, con un promedio de 0.9 a 12.3,µg-at/l, durante enero (Fig. 3).

Productividad primaria. La medición de este proceso arroja resultados que indican que esta laguna podría considerarse como una de las más productivas de México (Contreras y Gutiérrez, 1989). Los valores promedio a lo largo del ciclo anual fluctúan de 477 a 585 mgC/m³ /h. Debido a la elevada concentración de nutrientes y al aislamiento de algunas áreas lagunares, se presentan fenómenos ocasiónales de eutroficación, pues los valores de producción en las botellas claras rebasan los 2,000 mgC/m³/h, con el consecuente con sumo de oxígeno, debido a la respiración durante la noche. Las cantidades de clorofila a también apuntan en este sentido, ya que van de 88 a 192 mg/m³ , cifras también escasamente cuantificadas en otros sistemas lagunares (Contreras, 1984). La conversión de la productividad en términos energéticos da por resultado 6,860 kcal/m³ /año. En la figura 4 se puede apreciar la acumulación de la clorofila a, tomando como referencia las estaciones en un eje paralelo a la costa.





Figura 2. Compuestos nitrogenados.









Figura 3. Compuestos fosfatados.









Figura 4. Laguna La Joya-Buenavista, Chiapas. Variación de la clorofila a.





Los valores en porcentaje de materia orgánica oxidable en los sedimentos de la región de La Joya son, en promedio: 34.9, 27.2 y 30.3 para enero, mayo y agosto; en cambio, en el resto del sistema fluctúa entre 7.08 y 11.2%. Los primeros son indicativos de procesos de acumulación. Además de lo anterior, se observa la ocurrencia masiva de Chroccous turgidus, algas verde-azules nanoplanetónicas, que se consideran indicativas de fenómenos heterotróficos.


CICLOS MAREALES (24 HORAS)

La Laguna de La Joya-Buenavista, con base en los datos obtenidos de los muestreos en su comunicación con el mar, delata un comportamiento de exportador neto de material biogénico hacia la zona costera adyacente. Lo anterior se incrementa significativamente, debido a que en esta región las mareas llegan a alcanzar diferencias mayores a 1.20 m entre la pleamar y la bajamar.

Durante los tres muestreos realizados, los compuestos nitrogenados, cuantificados parcialmente en la cifra de nitrógeno total, presentaron un balance positivo, entendiendo como tal su función de exportadores hacía el mar. Los compuestos fosfatados también manifiestan esta tendencia, a excepción del mes de mayo, durante el cual el balance resultó negativo, esto es de importador (Fig. 5).





Figura 5. Balance de nutrientes.





Las unidades de la expresión de concentración de nutrientes, normalmente en µg-at/l, se transforman a mg m³ para dar mejor idea de la importancia del fenómeno mareal. Un cálculo simple permite estimar en 3.5 x 107m3 el volumen desplazado por cada marca baja promedio, cuantificación basada en los ciclos muestreados; las cotas de pleamar y bajamar están referidas en centímetros. Si se multiplican las cantidades del nutriente (mg/m³) por el volumen desplazado, resultan toneladas (comúnmente de 3 a 15) del compuesto por cada ciclo mareal.



DISCUSIÓN

Con base en los resultados obtenidos en los sitios de muestreo en esta laguna, se evidencia una circulación escasa hacia su interior. Los valores de salinidad superiores a la media oceánica y las temperaturas altas, propician zonas semiaisladas con características hidrológicas distintas al resto del sistema. Desde una perspectiva integral, la circulación y el recambio de las aguas en un sistema estuarino son primordiales en la distribución de la energía (Knox, 1986).

Se manifiesta una cantidad considerable de nutrientes disponibles todo el año; ocasiónalmente rebasan las concentraciónes detectadas en otras zonas similares (Contreras, 1984). Como es conocido, los escurrimientos que desembocan en la laguna son los aportadores principales de nutrientes (Barnes, 1980; Phleger, 1969); independientemente de lo anterior, los procesos regenerativos efectuados en la interfase sedimento agua llegan a significar, inclusive, un aporte mayor de estas sustancias hacia la columna de agua respecto de las primeras (Boynton et al., 1980; Hargrave y Connolly, 1980; De Laune y Patrick, 1980). Estos procesos, así como su intensidad, se incrementan en la medida de la cantidad de materia orgánica disponible (Valiela et al., 1978; Valklump y Martens, 1981). En el caso de lagunas costeras mexicanas, se tienen algunos datos de este fenómeno: se han llegado a medir hasta 11,000 µg-at/m²/h de fósforo procedentes de estos procesos biogeoquímicos (Contreras y Gutiérrez, 1989). La circulación escasa en ciertas áreas de la Laguna de La Joya-Buenavista y el suministro constante de nutrientes provocan acumulación de materia orgánica en el fondo, donde los fenómenos descritos con anterioridad desarrollan una función primordial. El notable agotamiento del oxígeno en estas capas profundas y el elevado contenido de materia orgánica oxidable lo demuestran.

Como resultado de todo lo anterior, la productividad primaria acuática se manifiesta en cantidades que sobrepasan procesos similares en otros sistemas estuarinos. Es notable, en el caso de la laguna en estudio, corroborar la tendencia hacia la eutroficación, considerada como un paso normal en la evolución de estos ecosistemas hacia un estadio distrófico (Odum, 1972). Según los datos obtenidos, en la laguna se generan diariamente 2 gramos de carbono por metro cúbico.

El significativo aporte de material biogénico por parte de la laguna hacia la zona costera adyacente es efecto consecuente del estado trófico de la primera. El orden de magnitud del material involucrado en el ciclo mareal es de toneladas por ciclo; concomitantemente se auspicia el enriquecimiento de la zona litoral.

Finalmente, la laguna manifiesta variaciones hidrológicas notables, tanto espaciales como temporales. En el primer caso, explicado por el establecimiento de áreas semíaisladas debido a la influencia escasa y efectos de circulación efectiva que, por lo tanto, propician algunos fenómenos de eutroficación y anoxia locales. En el segundo caso, la estacionalidad climática (lluvias y secas) genera cambios en la salinidad, cuya consecuencia es la variación del habitat durante el transcurso del ciclo anual.


Conclusiones

La Laguna La Joya-Buenavista delata un área comprendida dentro del sistema que manifiesta signos inequívocos de aislamiento, lo que provoca procesos intensos de eutroficación y acumulación de materia orgánica.

La elevada cantidad de nutrientes hace que el proceso productivo primario sea tan intenso que esta laguna se considere como una de las más productivas de México.

Como efecto de las significativas concentraciones de nutrimentos en la laguna, así como de su mayor actividad biológica y biogeoquímica, existe la tendencia a exportar material biogénico hacia el mar por medio de la marea.

Por último, las obras realizadas en su boca de comunicación con el mar no son suficientes para auspiciar una circulación efectiva hacia todo el sistema lagunar.


LITERATURA

ANDERSON, D. H. and R. J. ROBINSON, Ind Eng.. Chem., Rapid electrometric determination of the alcalinity of sea water. 1946. 767-769. 18:

BARNES, R. S. K., Cambridge-Studies in modem biológy. Constal Lagoons. Cambridge Univ. Press. 1980. 106 p.

BENDSCHNEIDER, K. and R. J. ROBINSON, J. Mar. Res., A new spectrophotometric method for the determination of nitrite in sea-water. 1952. 87-96. 11:

BOYNTON, W. R., W. M. KEMP and C. G. OSBORNE, Estuarine Perspectives, Nutrients fluxes across the sediment-water interfase in the turbid zone of a coastal plain estuary. In: V. S. Kennedy (Ed.). 1980. pp. 93-109.

BROWER, J. E. and J. H. ZAR, Field and laboratory methods for general ecology. W.M. C. Brown Co. 1977. 194 p.

CARRANZA E. A., M. GUTIÉRREZ E. y R. RODRÍGUEZ T., An. Centro Cienc. del Mar y Limnol. Unidades morfotectónicas continentales de las costas mexicanas. Univ. Nal. Autón. México, 1975. 81-88. 2 (1):

CARRIT, D. E. and J. H. CARPENTER, Report. J. Mar. Res., Comparison and evaluation of currently employed modification of the Winkler method for determining dissolved oxygen in sea-water; a NASCO 1966. 286-318. 24 (3):

COLOMBO, G., The coastline. Lagoons. In: R. S. K Barnes (Ed.). Wiley-Interscience Publication, 1977. pp. 63-81,

CONTRERAS, E. F., Ciencia, Estudios hidrobiológicos en lagunas costeras. 1984. 13-18. 35 (1):

CONTRERAS, E. F., Las lagunas costeras mexicanas. CECODES-SEPESCA. México 1988. 263 p.

CONTRERAS, E. F. y F. M. GUTIÉRREZ, Temas de Oceanografía Biológica en México. Hidrología, nutrientes y productividad primaria en lagunas costeras. In: V. J. de la Rosa y F. F. González (Eds.). UABC, 1989. pp. 57-78.

DEAN, N. E., Jour. Sed Petrology, Determination of carbonate and organic matter in calcareous sediment rocks by loss in ignition: Comparison with other methods. 1974. 242-248. 44.

DE LAUNE, R. D. and W. H. PATRICK, Estuarine Perspectivas. Nitrogen and phosphorus cycling in a Gulf coast salt marsh. In: V. S. Kennedy (Ed.). Academic Press, 1980. pp. 143-152.

GARCÍA, M. E. Apuntes de climatología GARCÍA, M. E. (Ed.), UNAM. México. 1977. 153 p.

HARGRAVE, B. T. and G. F. CONNOLY, Marine Benthic Dynamics. Factors affecting the flux of organic matter to sediments in a marine bay. In: K. R. Tenore and B. C. Coull (Eds.). Univ. of South Carolina Press, 1980. pp. 243-263.

KNOX, G. A., Estuarine ecosystems: A system approach. CRC. Press Inc. Boca Raton, Florida. 1986. 2 Volumes.

LANKFORD, R. R., Estuarine Processes. Coastal lagoons of Mexico. Their origin and classification. In: M. Wiley (Ed.). Academic Press, 1977. pp. 182-215.

MENZEL, D. W. and N. CORWIN, Limnol. Oceanogr., The measurements of total phosphorus in sea-water based on the liberation of organically bound fractions by persulfate oxidation. 1965. 280-282. 10.

MURPHY, J. and J. P. RILEY, Anal. Chem. Acta, A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. 1962. 31-36. 27:

OCAMPO, R. e I. EMILSSON, An. Inst. Geofísica, Investigación sobre el tipo hidrológico de la lagunas litorales de La Joya-Buenavista. 1976. 21-36. 20:

ODUM, E. P., Ecología. Interamericana. 1972. 639 p.

PERKINS. E. J., Academic Press. The biology of estuaries and coastal waters. 1974. 678 p.

PHLEGER, F. B., Lagunas Cosieras. Un simposio. Some general of coastal lagoons. In: C. A. Ayalan y F B. Phleger (Eds.). UNAM/UNESCO, 1969. pp. 5-26.

POSTMA, H., Lagunas Cosieras. Un simposio. Chemistry of coastal lagoons. In: C. A. Ayala y F. B. Phleger (Eds.). UNAM / UNESCO, 1969. pp. 421-430.

SANDOVAL, E. T. e I. PEÑA R., Resúmenes VI Congreso Nacional de Oceanografía. Contribución al conocimiento de las condiciones abióticas y bíóticas generales de algunos sistemas lagunarios de la costa de Chiapas. Ensenada, B.C., México. 1978. 92 p.

SCOR-UNESCO, Determination of chlorophyll in seawater. UNESCO technical papers in marine science. 1980. 35 p.

SOLÓRZANO, L., Limnol. Oceanogr., Determination of ammonia in natural water by the phenolhypochlorite method. 1969. 799-801. 14

STRICKLAND, J. D. J. and T. R. PARSONS, Fish. Res. Bd. of Canada. A manual of seawater analysis. Ministry of Fisch., Otawa. 1968. 310 p.

TOVILLA, H. C. y J. L. CASTRO A., Mem. VII Simp.Latinoamer. Oceanogr. Biol. Aspectos de la biología del robalo Centropomus robalito (Jord y Gilb.) en el área lagunar de Zacapulco, Chiapas, México. Acapulco, Guerrero, México 1981. pp. 547-572.

VALIELA, I., J. M. TEAL, S. VOLKMAN, D. SHAFER and EJ. CARPENTER, Limnol. Oceanogr., Nutrients and particulate fluxes in a salt marsh ecosystem: Tidal exchanges and inputs by precipitation and ground water. 1978. 798-812. 23:

VALKLUMP, N. and C. S. MARTENS, Geochim. et Cosmochim. Acta, Biogeochemical cycling in an organic rich coastal marine basin. II. Nutrient sedimexchanges processes. 1981. 101-121. 45:

YAÑEZ-ARANCIBIA, A. y R. S. NUGENT, An. Centro Cienc del Mar y Limnol. El papel ecológico de los peces en estuarios y lagunas costeras. Univ. Nal. Autón. México 1977. 107-113. 4 (1):






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