ANALES DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGÍA


GEOMORFOLOGÍA Y BATIMETRÍA DEL LAGO DE CATEMACO, VERACRUZ, MÉXICO.

Trabajo recibido el 3 de abril de 1991 y aceptado para su publicación el 2 de julio de 1992.

GEOMORPHOLOGY AND BATHYMETRY OF CATEMACO LAKE, VERACRUZ, MEXICO

Albetto Pérez-Rojas y Roberto Torres-Orozco Bermeo

Departamento de Hidrobiología, Universidad Autónoma Metropolitana - Iztapalapa, Avenida Purísima y Michoacán s/n, Iztapalapa. Apartado Postal 55-535, México, D.F. 09340, México.

Geomorfología, batimetría, Lago de Catemaco, México. Geomorphology, bathymetry, Catemaco Lake, Mexico.

RESUMEN

El Lago de Catemaco, situado en el macizo volcánico de Los Tuxtlas, en el extremo suroriental del estado de Veracruz, México, tiene una traza aproximadamente cuadrangular (DL = 1.647), con un eje mayor (1) de 12,320 m de longitud en dirección OSO-ENE y una anchura máxima (b) de 10,250 m. La profundidad máxima (Zm) es de 22 m, la superficie (A) de 72.543 km² , y el volumen (V) de 551.52 millones de metros cúbicos. La profundidad media (z) es de 7.6 m, valor que resulta bajo si se compara con el área superficial. La forma de su cubeta se ajusta a la de una parábola elíptica. La ribera es irregular, con remanentes de varias estructuras volcánicas; el perímetro (L) es de 49,754 m. El lago aloja varias islas, constituidas por material tobáceo, productos de expulsión piroclástica.


ABSTRACT

Catemaco Lake is located in the volcanic province of "Los Tuxtlas", in southeastern Veracruz, México. Its shape is nearly a square (DL = 1.647), with a main axis (1) of 12,320 m WSW-ENE oriented, and a maximum width of 2 10,250 m. The lake has a maximum depth of 22 m, a surface area (A) of 72-543 km², and contains a volume (V) of 551.52 million cubic meters. Mean depth (z) is 7.6 m, a low value if compared to the surface area. The shape of the basin fits to that of an elliptic parabola. The coastline is irregular, with remnants of several volcanic cones and its perimeter (L) is 49,754 m long. There are within the lake several islands formed by tobaceous materials produced by vulcanism.


INTRODUCCIÓN

A pesar de su importancia biológica y económica, los lagos de México no han sido objeto de estudios limnológicos detallados. Estudios preliminares señalan la existencia de cerca de 12 mil cuerpos de agua que representan en conjunto 862 mil hectáreas inundadas (Cadenaet al., inédito ), de las cuales cerca de las tres cuartas partes corresponden a embalses artificiales (presas). Ocho lagos naturales poseen una superficie mayor a 10 mil hectáreas. Entre éstos destacan Chapala (110,900), Cuitzeo (42,076), el Lago del Corte, Campeche (20,000), y Pátzcuaro (10,775) (Arredondo y Aguilar, 1987). Aunque la información sobre las superficies inundadas puede ser de utilidad en la evaluación de la disponibilidad de aguas dulces, cálculos más precisos exigen conocer los volúmenes embalsados bajo dichas áreas. Este conocimiento, y otros más de interés limnológico, pueden obtenerse sólo a partir del estudio de la batimetría y la morfometría de los cuerpos de agua. Aunque son pocos lo s trabajos publicados al respecto, ya se conocen las características morfométricas de al gunos de los lagos más conspicuos del paisaje mexicano (De Buen, 1943, 1944 y 1945; Bustamante y Sánchez, 1971; Chávez, 1973; SRH, inédito, Cortéset al., 1980; López, 1982; Ordoñez et al., 1982; Arredondo et al., 1983). Sin embargo, el Lago de Catemaco, constituía una excepción. Los únicos datos morfométricos disponibles hasta la fecha fueron señalados por Rivera (1976), quien en un estudio acerca de la producción pesquera del lago le atribuyó un área superficial de 7,500 hectáreas y profundidad máxima de 22.5 m. En vista de lo anterior, en este trabajo se describe por vez primera la batimetría del Lago de Catemaco y se exponen los resultados de su estudio morfométrico.


ÁREA DE ESTUDIO

El Lago de Catemaco se localiza en el Macizo Volcánico de Los Tuxtlas, en el sureste del estado de Veracruz, México. Está limitado por las coordenadas geográficas extremas 18º 21' y 18º 27' de latitud septentrional y 95º 01' y 95º 07' de longitud occidental, a 332 m sobre el nivel del mar (Fig. 1). Forma parte de la cuenca del Río Papaloapan. En su margen noroccidental se asienta el poblado del mismo nombre, el cual dista 165 km del puerto de Veracruz. El clima de la zona corresponde al húmedo cálido (Soto, 1979); la precipitación pluvial promedio anual es de 1,935.3 mm, cuyo mínimo (25.6 mm) ocurre en marzo y el máximo (445.9 mm) en septiembre. La temperatura promedio anual es de 24.1º C con un mínimo de 16.2 y un máximo de 34.3º C. De noviembre a enero dominan los vientos del norte y el resto del año los del noreste. La vegetación natural de la zona corresponde a selva alta perennifolia (sensu Miranda y Hernández, 1963); sin embargo, gran parte de los terrenos adyacentes al lago han sido desforestados y se emplean como potreros para ganado vacuno o para el cultivo de frutales. Los bosques han sufrido explotación forestal intensa. Los suelos de la zona se derivan en gran parte de material volcánico sometido a intemperización rápida; son ricos en nutrimentos inorgánicos y poseen horizontes humíferos densos. En el margen del noroeste existen manantiales de aguas carbonatadas que aportan volúmenes comparables a los de otros arroyos que drenan hacia el sistema (Pérez-Rojas, 1984). La producción pesquera del Lago de Catemaco asciende, en promedio, a 1,800 toneladas anuales. El 37.6% de la producción corresponde a la tilapia - especie introducida al lago en los años setenta -, el 35.7% a una sardina pequeña de agua dulce, localmente denominada topote (Dorosoma c. f. mexicana), y el 26.6% a un caracol del género Pomacea, conocido en el área comotegogolo (Sepesca, inédito). Debido a sus altos rendimientos pesqueros, Catemaco se destaca como el lago natural más productivo de México (Sepesca, op. cit.).





Figura 1. Mapa batimétrico del Lago de Catemaco. Las isobatas se expresan en metros. Las flechas dispuestas en el litoral señalan la longitud y la anchura máximas. El lago drena por el Río Grande de San Andrés, ubicado en la ribera noroccidental. Se incluyen algunos topónimos como referencia.






MATERIAL Y MÉTODOS

En octubre de 1979 se efectuó un reconocimiento general del área, se realizó una primera prospección de las riberas e islas del lago, y se obtuvo gran parte de la información batimétrica. El sondeo del fondo lacustre se realizó con una ecosonda portátil (Raytheon, D.E. 719) a lo largo de 10 transectos paralelos entre sí, orientados mediante un sextante de ángulos horizontales y una brújula tipo Brunton, tomando como puntos de referencia los accidentes topográficos más notables del paisaje circundante. En septiembre de 1980 se identificaron, describieron y muestrearon las unidades litológicas y las características geomorfológicas regionales, y se efectuó el trabajo de interpretación de fotografías aéreas verticales (escala aproximada 1: 50,000). En abril de 1991 se realizaron nuevos sondeos y se verificaron los perfiles obtenidos en 1979.

La información recabada en todos los sondeos se integró a un mapa del perímetro, elaborado a partir de las fotografías aéreas, y se trazaron las isobatas correspondientes a intervalos de un metro. A partir de este mapa batimétrico se calcularon las magnitudes morfométricas de acuerdo con los criterios establecidos por Lind (1974) y Wetzel y Likens (1979).


RESULTADOS Y DISCUSION

GEOMORFOLOGÍA

La cuenca del Lago de Catemaco tiene un área de 322.2 km²Como resultado de la intensa actividad ígnea acaecida durante el Terciario y el Cuaternario, la cuenca posee un relieve volcánico acumulativo, representado por conos cineríticos, derrames lávicos y superficies de piroclastos, surcados por un sistema de ríos y arroyos dispuestos radialmente. Drena a través del Río Grande de San Andrés, que nace en el margen noroccidental del lago y desemboca finalmente en el Río Papaloapan. En su mayor parte, la ribera lacustre está formada por terrazas incipientes labradas en cenizas volcánicas, o por playas acrecentadas por material arenoso depositado mediante procesos de erosión, transporte y depósito, relacionados con el clima regional y con los cambios en la pendiente del terreno. En la orilla del norte, a poco más de un metro sobre el nivel del lago, se dispone una terraza de erosión labrada por las fluctuaciones del volumen acuoso durante las épocas de lluvias torrenciales. El 70% del perímetro del lago presenta playas de escasos metros de anchura, constituidas por material cuya textura varía de arena a grava. Otro rasgo importante lo constituyen acantilados de unas decenas de metros de altura, localizados en la parte meridional del lago, los cuales corresponden, ya sea a coladas de lava, conos cineríticos abiertos en forma de herradura, o piedemontes de diferentes períodos de emisión, de acuerdo con la sucesión vulcanoestratigráfica ocurrida en el área. En el interior del lago destacan rasgos geomorfológicos de interés, como unas subcuencas relacionadas con aparatos volcánicos de actividad subacuática que formaron las islas del lago, derrames lávicos que se extienden hasta profundidades de ocho a nueve metros, en la ribera meridional, y un relieve gradualmente plano hacia el centro. La distribución de los sedimentos del fondo varía en función de la profundidad. En la porción central, la más profunda, dominan arcillas y arcillas limosas. Hacia las orillas del lago la textura es transicional y varía gradualmente de limo arcilloso a arena gravosa.


BATIMETRÍA Y MORFOMETRÍA

En la figura 1 se presenta el mapa batimétrico del Lago de Catemaco, el cual está referido a la cota de embalse máximo (correspondiente al nivel medio del agua, de 322 m sobre el nivel del mar). La profundidad máxima (22 m) corresponde a una fosa pequeña situada en un canal angosto que se forma entre la Isla Agaltepec y la ribera noroccidental del lago, cuyo origen está probablemente relacionado con un cantil de falla y con el deslizamiento del flanco suroriental del aparato volcánico que conforma la isla. Otras áreas profundas se localizan en el sureste y en el suroeste del lago; la primera está relacionada con el frente de un derrame lávico que forma una península; la segunda con la pendiente del flanco de un volcán de actividad subaérea (Fig. 1). A excepción de lo anterior, la cubeta lacustre es virtualmente un plato de 11 m de profundidad, con declive suave hacia el sureste. Los perfiles batimétricos muestran una pendiente promedio de 1:70, de 0 a 6 m, y otra de 1:400, de 6 a 10 m. En la zona suroriental, la acreción de las llanuras aluviales ha modificado la morfología original. Toda vez que el drenaje superficial aporta grandes volúmenes de sedimentos, se estima que la configuración de la cubeta se ha modificado sustancialmente por los procesos sedimentarios. Este fenómeno probablemente se ha acentuado en los últimos años como resultado de la desforestación de grandes áreas de la cuenca para aprovechamiento agrícola y ganadero.





TABLA 1. Indicadores morfométricas del Lago de Catemaco, Veracruz, México.









Figura 2. Curva hipsográfica del Lago de Catemaco.





En la tabla 1 se muestran las magnitudes morfométricas, obtenidas a partir del mapa batimétrico; en las figuras 2 y 3 se presentan las curvas hipsográfica y de profundidad-volumen.





Figura 3. Curva de profundidad-volumen del Lago de Catemaco. Las rectas proyectadas indican la profundidad de gravedad.





La traza del Lago de Catemaco es aproximadamente cuadrangular, con su eje principal (1) orientado en dirección OSO-ENE. El valor de la relación longitud: anchura (1:b = 1.2) indica que la forma del lago se aproxima a la de un círculo; sin embargo, el índice de desarrollo litoral (DL = 1.64) acusa irregularidades en su contorno - según Wetzel (1975), los lagos con valores cercanos a la unidad son de forma circular.

Un hecho que llama la atención es la escasa profundidad del lago en relación con su área superficial. Con base en el estudio de las dimensiones de 500 lagos del mundo, Hayes (1957) demostró que, en general, mientras mayor es el área de un lago, mayor es su profundidad. Al colocar en el gráfico de Hayes el dato correspondiente al Lago de Catemaco se aprecia que éste es muy somero y no se ajusta muy bien a la curva promedio, a partir de la cual se esperaría una profundidad media superior a 20 m.

La curva de profundidad - volumen muestra que el 97.8% del volumen del lago está contenido en los primeros 11 m de profundidad (Fig. 3). Dada esta situación, se consideró que el empleo de la profundidad máxima real (22 m) en el cálculo de algunas relaciones e índices (v. gr.:Z:Zm,Zr y Dv) conduciría a conclusiones erróneas acerca de la forma de la cubeta; por tanto, para el cálculo de estos parámetros se consideró también una profundidad máxima de 11 m.

El índice de desarrollo del volumen (Dv) compara la forma de la cubeta lacustre con la de un cono invertido cuyas base y altura son iguales al área superficial y a la profundidad máxima del lago, respectivamente (Cole, 1979). El valor real obtenido en Catemaco, ligeramente mayor a la unidad, sugiere una forma muy cercana a la de un cono, pero el valor calculado mediante el empleo de una Zm de 11 m (Dv = 2.073) corresponde a la forma de una parábola elíptica (Neumann, 1959). Otro parámetro que describe la forma de la cuenca es la relación entre la profundidad media y la profundidad máxima (Z:Zm). Neumann (op. cit.) señala que los lagos con valores de esta relación cercanos a 0.33 tienen forma de cono elíptico, y los que se aproximan a 0.5 corresponden a una forma de parábola elíptica. Aquí nuevamente el valor real de la relación (Z:Zm= 0.34) indica una cubeta cónica; sin embargo, el índice basado en la suposición de una profundidad máxima de 11 m (Z:Zm= 0.69) describe mejor su forma verdadera: como puede apreciarse a partir del análisis de la curva hipsográfica (Fig. 2) y de las isobatas del mapa batimétrico. Al respecto, Cole (1979) señala que los lagos someros con áreas relativamente grandes tienen mayores índices de desarrollo de volumen, lo cual indica que tienen forma de plato, más que de hoyo o bañera; tal es el caso del Lago de Catemaco.

El valor obtenido para la profundidad relativa (Zr = 0.229%), parámetro que expresa la profundidad máxima como porcentaje del diámetro promedio de la superficie del lago, y es indicador de la estabilidad de la columna de agua (Wetzel, 1975), sugiere alta inestabilidad o, dicho en otras palabras, muy escasa resistencia a la mezcla.



Agradecimientos

Parte de este trabajo se derivó de la tesis de grado del primer autor (APR), la cual se desarrolló con el auspicio del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM, bajo la dirección de Mario Gutiérrez Estrada. Los datos necesarios para la conclusión del estudio morfométrico se obtuvieron gracias al apoyo otorgado por la División de Ciencias Biológicas y de la Salud, de la Universidad Autónoma Metropolitana - Iztapalapa al proyecto: "Estudio limnológico integral del Lago de Catemaco". J. L. García Calderón y J. L. Arredondo Figueroa hicieron importantes comentarios que contribuyeron a mejorar el texto.


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