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Revista bio ciencias

versión On-line ISSN 2007-3380

Revista bio ciencias vol.6  Tepic ene. 2019  Epub 02-Oct-2020

https://doi.org/10.15741/revbio.06.e427 

Artículos Originales

Influencia de los parámetros fisicoquímicos en la distribución de fitoplancton en el Sistema lagunar de Mandinga, México

M.G. Salcedo-Garduño1 

M.R. Castañeda-Chávez1 

F. Lango-Reynoso1 

C.A. Sosa-Villalobos1 

C. Landeros Sánchez2 

I Galaviz-Villa1  * 
http://orcid.org/0000-0002-8404-1365

1Laboratorio de Investigación en Recursos Acuáticos (LIRA), Tecnológico Nacional de México. Instituto Tecnológico de Boca del Río, Kilómetro 12, Carretera Veracruz-Córdoba, Boca del Río 94290, Veracruz, Mexico.

2Colegio de Postgraduados, Campus Veracruz, Apartado Postal 421, Veracruz 91700, Veracruz, México.


Resumen:

En México, los sistemas costeros albergan una gran variedad de vida silvestre, la distribución del fitoplancton dependerá de la relación de los parámetros fisicoquímicos, donde la disponibilidad de nutrimentos controla la productividad primaria. El objetivo de este trabajo fue determinar la abundancia de diatomeas y dinoflagelados, y en relación con los parámetros fisicoquímicos, tales como nitratos, fosfatos, silicatos y clorofila-a en el sistema lagunar Mandinga, en la costa de México. La toma de muestras se realizó mensualmente en cinco sitios, durante la temporada de nortes y estiaje, y se obtuvieron los siguientes resultados: valores máximos de temperatura de 29.1±0.8 °C, salinidad de 31.0±2.2 psu, y niveles de oxígeno disuelto de 9.3±1.3 mg L-1. Además, una concentración de clorofila-a de 14.6±5.6 mg m-³ en abril de 2012; las medias máximas mensuales de nitratos, silicatos y fosfatos fueron 20.3±44.9 , 256.2±25.2 y 2.9±4.2 µM, respectivamente. Las cuales se registraron, principalmente, durante los meses de marzo y abril de 2012. Se identificaron 47 microalgas, 31 géneros y 16 especies; clasificando cuatro dinoflagelados y 27 diatomeas. Algunos géneros son conocidos por producir Florecimeintos de Algales Nocivos (HABs), e incluyen Pseudo-nitzschia. El Análisis de Correspondencia Canónica (CCA) mostró que la abundancia y distribución de fitoplancton en el sistema lagunar de Mandinga representa el 62.67 % de la varianza (p = 0.0001) en los parámetros fisicoquímicos: silicatos, oxígeno disuelto, salinidad y temperatura.

Palabras clave: Lagunas costeras; diatomeas; dinoflagelados; HABs; Pseudo-nitzschia

Abstract:

Coastal systems in Mexico shelter a variety of wildlife, the distribution of phytoplankton will depend on the relationship of physicochemical parameters, availability of nutrients and the presence of phytoplankton species that control primary productivity. The objective of this work was to determine the abundance of diatoms and dinoflagellates, and their relationship with physicochemical parameters, such as nitrates, phosphates, silicates and chlorophyll-a in the lagoon system of Mandinga, located on Mexico’s coast. Sample collection was performed monthly at five sites during North winds and dry seasons, showing the following results: maximum temperature values of 29.1±0.8 °C, salinity of 31.0±2.2 psu, dissolved oxygen levels 9.3±1.3 mg L-1. Plus, the concentration of chlorophyll-a was 14.6±5.6 mg m-³ in April, 2012; maximum monthly means for nitrate, silicate and phosphates were of 20.3±44.9, 256.2±25.2 and 2.9±4.2 µM, respectively. In regards of the physicochemical parameters, they were mainly recorded during March and April, 2012. Where forty-seven microalgae, thirty-one genera and sixteen species were identified; sorting in that time four dinoflagellates and twenty-seven diatoms. Given the above, it is important to mention that, some genera were known to produce Harmful Algal Blooms (HABs), including Pseudo-nitzschia. Canonical-Correlation Analysis (CCA) showed that the abundance and distribution of phytoplankton in the lagoon system of Mandinga accounted for 62.67 % of the variance (p = 0.0001) in the physicochemical parameters, such as silicates, dissolved oxygen, salinity and temperature.

Key words: Coastal lagoons; diatoms; dinoflagellates; HABs; Pseudo-nitzschia

Introducción

En México, las lagunas costeras son sistemas acuáticos que se caracterizan por su biodiversidad de flora y fauna silvestre, la cual aumenta su importancia económica debido a sus pesquerías, industria, comercio y áreas recreativas (Alcocer, 2007). Las lagunas costeras tienen una variabilidad hidrológica interna que depende de las conexiones terrestres y las influencias de otros cuerpos de agua dulce. Pueden ser hiperhalina a oligohalina, dependiendo de su tamaño, ubicación y estación. La salinidad en las lagunas costeras es un parámetro fisicoquímico que ayuda a mantener su variabilidad hidrológica, diversidad biológica y ecología (Herrera-Silveira, 2006).

Lamentablemente, el equilibrio y la ecología biológica en los ecosistemas costeros son fuertemente impactados por fenómenos producidos por diversos factores, tales como: a) variabilidad estacional (lluvias y vientos fuera de temporada), b) características geomorfológica e hidrológicas del medio, c) acidificación de los océanos, d) depósitos atmosféricos, y e) desechos de las actividades humanas aledañas a los ecosistemas que suministran algunos contaminantes y concentraciones elevados de nutrimentos. Entre éstos, se encuentran principalmente, ortofosfatos en forma de fósforo, nitrógeno (nitratos y nitritos) y sílice, con pocas probabilidades de ser desalojados hacia el mar. Esto origina una mayor concentración de estos compuestos, principalmente en sistemas costeros cerrados o con poca circulación (Contreras et al., 1997; La Barre et al., 2014).

Al presentarse disponibilidad de nutrimentos en el agua se produce una mayor variabilidad de los parámetros fisicoquímicos y un estado trófico (Kormas et al., 2001; Sosnovsky & Quirós, 2006). Las variaciones en las concentraciones de nutrientes causan diferentes estados tróficos en las lagunas costeras durante las estaciones del año. Los diferentes estados tróficos se producen principalmente por efecto de los vientos, contribuciones del agua y procesos de desnitrificación (López-Cortés, 2003). Esto da origen a eventos asociados a florecimientos algales nocivos (HABs) que producen intoxicaciones en organismos acuáticos y afectaciones a la salud pública (Contretas et al., 1996; Shaw et al., 2003). Los HABs son fenómenos que se caracterizan por el incremento de biomasa compuesta por microalgas nocivas, o productoras de toxinas marinas. Estos fenómenos tienen un impacto negativo en muchas regiones del mundo sobre la salud pública o salud animal, y afectan el ambiente. Los efectos de la proliferación de algas nocivas son los siguientes: 1) mortalidad masiva de organismos marinos, cultivados o silvestres; 2) afectación a las actividades económicas costeras; 3) alteración del paisaje y, 4) efectos en la salud pública (síndromes tóxicos: paralíticos, diarreicos, amnésicos y ciclogénicos) (García-Mendoza et al., 2016).

La presencia de Pseudo-nitzschia sp. también fue registrada y tiene una amplia distribución en aguas marinas y costeras. Este género incluye varias especies de algas. Algunos de estos tienen la propiedad de producir una neurotoxina llamada ácido domoico. Se han reportado más de 40 especies y aproximadamente 14 de ellas son productoras de ácido domoico (Lim et al., 2012; Lim et al., 2013). Esta es una toxina que causa el envenenamiento amnésico del consumo de moluscos bivalvos contaminados. Cabe mencionar que, especies del género Pseudo-nitszchia son potencialmente tóxicas, como P. calliantha, P. cuspidata, P. delicatissima, P. pseudodelicatissima, P. pungens y P. brasiliana (Parsons et al., 2012) las cuales han sido identificadas en la zona costera de Veracruz.

La comunidad fitoplanctónica se encuentra constituida principalmente por diatomeas y dinoflagelados. La productividad primaria fitoplanctónica forma parte del primer eslabón de la cadena trófica (Orduña-Medrano, 2012), además, promueve la sustentabilidad de diferentes pesquerías en ambientes costeros, ya que forma parte de la dinámica de los nutrimentos y de algunos ciclos biogeoquímicos del medio (Ceballos-Corona, 2006; Waters, 2007). La disponibilidad de algunos nutrimentos, como los ortofosfatos, se encuentra relacionada con la presencia de descargas causadas por actividades antropogénicas alrededor de los ecosistemas. Este elemento interviene en el proceso de eutrofización de lagunas costeras por la disminución de oxígeno en el fondo, principalmente, por la descomposición de la materia orgánica. Los nitratos y nitritos en los sistemas costeros pueden influir en la formación de florecimientos de cianobacterias fijadoras de estos compuestos nitrogenados (Aubriot et al., 2005).

La zona costera de Veracruz cuenta con una amplia variedad de ambientes, el sistema lagunar de Mandinga es un sistema de estuarios compuesto por recursos pesqueros de gran valor económico y ecológico, además es uno de los principales productores de ostión Crassostrea virginica (Gmelin) en el Golfo de México (INEGI, 2015). Considerando que las actividades socioeconómicas realizadas por la población aledaña al sistema lagunar son el turismo, agricultura, ganadería, comercio y pesca, principalmente (Lara-Domínguez et al., 2009; Aldasoro, 2015); el sistema lagunar de Mandinga genera una importante fuente de ingresos y representa la principal actividad productiva. La cual se complementa con otros productos pesqueros como escama, jaiba y camarón. Esto representa un ingreso semanal de hasta $2,575.00 pesos mexicanos en temporada estiaje y lluvias (Navarrete-Rodríguez et al., 2015).

Por lo tanto, este estudio evaluó la abundancia y distribución de diatomeas y dinoflagelados y su relación con los parámetros fisicoquímicos del agua en el sistema lagunar Mandinga, durante la temporadas estiaje y nortes.

Material y métodos

La investigación se realizó en el sistema lagunar Mandinga, el cual cuenta con una extensión de 3,250 ha y está ubicado entre las coordenadas 18°58ʹN, 96°07ʹW y 19°06ʹN, 96°01ʹW (Figura 1) en el estado de Veracruz, México. El sistema está asociado con las cuencas de los Ríos Atoyac y Jamapa que conectan la Sierra Madre Oriental y las llanuras costeras del Golfo de México. El sistema está separado del mar por una barrera de dunas de arena, pero con comunicación en el estuario del Río Jamapa en el Golfo de México cerca de Boca del Río.

Figura 1 Ubicación de los sitios de muestreo en el Sistema Lagunar de Mandinga, Veracruz, México. 

El sistema lagunar de Mandinga tiene una orientación Norte-Sur, mientras que la costa del Golfo está orientada de Noreste a Sudeste. Juntos, forman la punta de Antón Lizardo. El sistema lagunar tiene un ambiente tropical de baja energía con una temperatura promedio de 27 °C y los niveles de salinidad (18 psu) se mantienen bajos debido a su conexión indirecta con el mar, pero son suficientes para albergar la especie de pastos marinos Ruppia maritima L. (actualmente conocida como un complejo de especies crípticas). Los niveles de oxígeno son altos y pueden alcanzar la saturación en algunas áreas del sistema debido a los vientos del norte y la actividad fotosintética. Además, podemos encontrar algunos minerales de hierro-magnesio y cuarzo, así como la biota típica de las áreas de baja energía (Castañeda & Contreras, 1993; INEGI, 2015).

El sistema lagunar Mandinga se caracteriza por el establecimiento de bancos de ostión, y su recolección es una actividad económica importante en la zona (Arias De León, 2014). Su ictiofauna está compuesta por especies marinas, estuarinas y dulceacuícolas, con características alimenticias diferentes (carnívoros, herbívoros y detritívoros); predominan las especies eurihalinas durante la temporada de lluvias (Gómez-Sánchez, 2007; Castán-Aquino, 2013).

Muestreo de agua y fitoplancton

La recolección de muestras se realizó mensual-mente durante la temporada de nortes y estiaje (noviembre 2011 a abril 2012). Se consideraron cinco sitios de muestreo (Tabla 1) entre los cuales se ubicaron cuatro bancos ostrícolas y un sitio próximo al mar, como referencia de las especies marinas. Se registraron parámetros fisicoquími-cos in situ tales como: oxígeno disuelto, temperatura y salinidad, con una sonda multiparamétrica Mod. Water Quality YSI 6600. El agua se recolectó utilizando una botella Van Dorn de 3 L de capacidad, a una profundidad de 30 cm. El volumen de cada muestra fue de 1 L y se utilizaron para la cuantificación de fitoplancton, que se fijó in situ utilizando 0,5 a 1 mL de solución de acetato de lugol por 100 mL (Ferrario et al., 1995). Las muestras para el análisis de fosfatos (PO4 -3), nitratos (NO3 -), silicatos (SiO2) y clorofila-a se colectaron en frascos de polietileno de 500 mL.

Tabla 1 Posición geográfica de los sitios de muestreo. 

Site N Latitude W Longitude
S1 19°06.223ʹ 096°05.798ʹ
*S2 19°03.385ʹ 096°06.489ʹ
*S3 19°02.824ʹ 096°05.159ʹ
*S4 19°02.923ʹ 096°04.687ʹ
*S5 19°02.923ʹ 096°04.265ʹ

*Banco ostrícola

Se recolectaron muestras de fitoplancton para la identificación de especies. Esto se llevó a cabo por arrastre de una red de fitoplancton con luz de malla de 60 µm y un tubo de recolección de 250 mL en una embarcación con un motor fuera de borda durante 5 minutos, mientras se maniobraba lentamente en círculos. Las muestras se fijaron con una solución de formalina al 4 % para su posterior identificación (Ferrario et al., 1995; Band-Schmidt et al., 2011) y se transportaron al Laboratorio de Investigación de Recursos Acuáticos (LIRA), en el Instituto Tecnológico de Boca del Río.

Análisis de laboratorio

La determinación de clorofila-a se realizó mediante la técnica de Jeffrey & Humphrey (1975). Las muestras de agua fueron filtradas en el laboratorio, se emplearon filtros de fibra de vidrio Whatman GF/C de 47 mm, los que se colocaron en acetona al 90 % para ser refrigerados a 4°C durante 24 horas; posteriormente, el extracto fue leído en un espectrofotómetro Thermo Scientific Genesys 20. Los nutrimentos PO4 -3, NO3 - y SiO2 se determinaron por el método colorimétrico CHEMets® Kit K-8510, K-6904 y K-9010 respectivamente. La identificación de fitoplancton se realizó directamente por observación de una submuestra; la identificación preliminar, principalmente del género de diatomeas y dinoflagelados, se realizó mediante un rápido reconocimiento de las características taxonómicas. La identificación del fitoplancton se realizó con las claves taxonómicas correspondientes (Hallegraeff, 1995; Esqueda-Lara & Hernández-Becerril, 2010). Las observaciones se realizaron utilizando un microscopio óptico binocular Carl Zeiss Axiostar 47190 y objetivo 10x. El recuento total de células para cada muestra de fitoplancton se realizó utilizando una cámara de recuento Sedgewick-Rafter (1 mL). La abundancia del fito-plancton se expresó mediante el número de células por litro (cel L-1). El análisis del fitoplancton se enfocó principalmente a diatomeas y dinoflagelados como los grupos predominantes que contribuyen a la productividad primaria.

Análisis estadístico

Para lograr la normalidad, todos los datos se trans-formaron utilizando una función logarítmica (log2 X + 1) (Aké-Castillo, 2015), y para verificar la homocedasticidad de las varianzas se utilizó la prueba de Levene. Utilizando el programa de software STATISTICA versión 7 (StatSoft, 2016), se aplicó un análisis de la varianza no paramétrico de Kruskal-Wallis, una prueba F paramétrica, un análisis de varianza (ANOVA) paramétrico y la prueba de Tukey para identificar diferencias significativas entre parámetros fisico-químicos del agua y meses de muestreo (noviembre 2011 a abril 2012). Se evaluó la relación entre los parámetros fisicoquímicos del agua y el fitoplancton mediante un análi-sis multivariado de correspondencia canónica (CCA) en la versión XLSTAT 2015, Addinsoft ®.

Resultados y discusiones

Valores medios mensuales de los parámetros fisicoquímicos

Los valores máximos de la medias de temperatura se registraron en marzo (29.1 ± 0.8 °C) y abril de 2012 (28.0 ± 0.5 °C), y las temperaturas medias mínimas se observaron en noviembre de 2011 (21.9 ± 0.7 °C). El análisis de varianza mostró variación temporal entre los meses. La temperatura registrada en enero, marzo y abril es diferente con respecto al resto de los muestreos (F = 76.9, p ≤ 0.05) (Tabla 2). Los resultados obtenidos muestran que las temperaturas máximas registradas son similares a las reportadas por Martínez Del Rosario (2011) durante la temporada de estiaje (marzo y abril), así como las reportadas por Zaballa-Carranza (1982) durante la primavera (abril) (28.12 °C), e invierno (febrero) (25.27 °C).

Tabla 2 Resultados de los análisis de la varianza de las medias mensuales para los parámetros fisicoquímicos del agua de Noviembre de 2011 a Abril de 2012, en el sistema de lagunar de Mandinga, Veracruz, México. 

Physicochemical
Parameters
Monthly Means ANOVA/p
November December January February March April
T (°C) 21.9±0.7a 25.2±0.4b 27.0±0.9c 24.1±0.3d 29.1±0.8c 28.0± 0.5c F= 76.9/0.00001
S (psu) 20.6±3.6a 22.9±2.9a 25.3±1.9a 28.5±0.8b 30.8±1.1c 31.0±2.2c F= 15.20/ 0.000001
DO (mg L-1) 9.3±1.3a 7.14±0.6b 7.2±0.5b 8.8±0.7ac 8.3±1.8abc 6.7±0.5bc F= 5.29/ 0.002
NO3 (µM) 3.9±4.4a 0.8±1.8a 2.4±0.9a 4.0±0.0ab 20.3±44.9ab 0.2±0.4ac *KW-H = 12.18/0.03
PO4 (µM) 1.3±1.4a 1.3±0.7a 0.8±0.3a 2.9±4.2a 1.0±0.0a 2.3±2.2a F = 1.09/ 0.39
SiO2 (µM) 256.2±25.2a 222.9±58.3a 232.9±62.2a 193.0±59.5a 149.7±40.7ab 119.8±24.6bc F = 6.83/ 0.0004
Clorophyll-a (mg m-3) 9.9±2.5a 7.9±4.1a 11.7±13.7a 9.3±3.5ab 10.3±7.6ab 14.6±5.6bc F = 6.78/ 0.0005

*KW-H= Prueba no paramétrica Kruskall Wallis. Letras diferentes indican diferencias significativas.

Las medias máximas de salinidad se observaron en marzo y abril de 2012 (30.8 ± 1.1 y 31.0 ± 2.2 psu, respectivamente), mientras que el mínimo se registró en noviembre de 2012 (20.6 ± 3.6 psu). La salinidad mostró diferencias en los primeros tres meses de muestreo con respecto al resto, estos últimos presentaron los valores más altos (F = 15.20, p ≤ 0.05) (Tabla 2). La variación de temperatura y salinidad durante los últimos meses de muestreo puede estar asociada a un cambio de temporada; además, el sistema lagunar Mandinga se caracteriza por ser un ecosistema de poca profundidad (1-8 m), con una boca conectada permanentemente al mar. También, se encuentra influenciado por aportes de aguas continentales provenientes del río Jamapa y el río Arroyo Hondo (Ruíz-Barreiro, 2012).

Los niveles medios máximos de oxígeno disuelto ocurrieron en noviembre de 2011 y febrero de 2012 (9.3 ± 1.3 mg L-1 y 8,8 ± 0,7 mg L-1, respectivamente), con una media mínima de 6.7 ± 0.5 mg L-1 en abril 2012 (Tabla 2). El análisis de varianza (ANOVA) permitió observar diferencias significativas en el mes de abril con respecto a noviembre y febrero F= 5.29, p = 0.05 (Tabla 2).

Los valores de oxígeno disuelto obtenidos durante el estudio son similares al valor promedio de 4.5 mg L-1 reportado por Contreras & Castañeda (2004). Estas variaciones podrían estar asociadas a eventos relacionados con vientos provenientes del norte y al efecto de la evaporación, condición característica de la temporada climática de la zona (Zaballa-Carranza, 1982; Martínez Del Rosario, 2011). Bornn & Ruíz-Zamites (1982), reportaron una concentración media aún menor de 1.73 mg L-1 en abril de 1982; debido al aumento de la materia orgánica en suspensión y la demanda bioquímica de oxígeno causada por el dragado en el sistema.

La concentración media máxima de clorofila-a fue de 14.6 ± 5.6 mg m-³, en abril de 2012, y el nivel mínimo de 7.9 ± 4.1 mg m-³ ocurrió en diciembre de 2011. El análisis de varianza mostró variaciones en las concentraciones de silicatos y clorofila-a durante los meses de noviembre, febrero y abril (F = 6.83, p ≤ 0.05; F = 6.78, p ≤ 0.05) (Tabla 2). La clorofila en el sistema lagunar fue consistente con Barreiro-Güemes & Aguirre-León (1999), quienes reportaron valores promedios de 8.7 y 14 mg m-3 de clorofila-a en zonas con mayor influencia de la marea, mayor turbulencia y menor transparencia. La media mínima para silicatos fue de 119.8 ± 24.6 µM y la media máxima de 256.2 ± 25.2 µM registradas en noviembre de 2011 y abril de 2012, respectivamente (Tabla 2). La concentración de silicato es inversamente proporcional a la de clorofila-a, los valores obtenidos no fueron considerados limitantes dentro del sistema (Bornn & Ruíz-Zamites, 1982).

Las medias máximas mensuales de nitratos se registraron en febrero y marzo de 2012, con 4.0 ± 0.0 y 20.3 ± 44.9 µM, y una media mínima de 0.2 ± 0.4 µM en abril de 2012.

Los compuestos nitrogenados presentaron diferencias significativas en enero, febrero y abril con respecto al resto de los muestreos (W = 12.18, p ≤ 0.05; Tabla 2).

La variabilidad de las concentraciones de nitratos registradas durante el estudio, puede deberse a factores climáticos o extemporáneos que causaron turbulencias en el fondo, movilizando el nitrógeno acumulado en el sedimento e incorporándolo a la columna del agua. Para Kennish & Perl (2010), el nitrógeno y otros nutrimentos se precipitan y tienden acumularse en el fondo, unidos al sedimento donde se llevan a cabo las interacciones biogeoquímicas.

La media máxima de fosfato fue de 2,9 ± 4,2 µM en febrero de 2012, y la media mínima se observó en enero de 2012 (0,8 ± 0,3) µM. El análisis de varianza permitió reconocer diferencias significativas en los parámetros fisicoquímicos, con excepción de los fosfatos (F = 1.09, p = 0.39) (Tabla 2). Los meses de noviembre de 2011 y marzo de 2012 son períodos de transición entre la temporada de estiaje y lluvias, en las que se lleva a cabo el transporte de una amplia variedad de nutrientes en el agua (Contreras et al., 1996). Rodríguez (2008), reporta que la presencia de compuestos nitrogenados es inversamente proporcional a la temperatura; además de que la concentración de fósforo total es mayor durante los meses más cálidos. Bornn & Ruíz-Zamites (1982), determinaron que los nutrimentos no son factores limitantes en el crecimiento del fitoplancton. Dichos compuestos se asientan fuera de la columna de agua para ser finalmente incorporados por organismos bentónicos, y tienen sus mayores concentraciones en los sitios costeros.

Promedios mensuales de parámetros fisicoquímicos del agua en sitios de muestreo

El promedio máximo de la temperatura fue de 29.9 °C durante marzo de 2012, en el sitio S4. La media mínima se presentó en noviembre de 2011, en el sitio S2 (20.8 °C) (Figura 2). La salinidad media máxima ocurrió predominantemente en el sitio S1, por ser el sitio más cercano al mar. Sin embargo, en abril de 2012, la media máxima ocurrió en el sitio S2 (33.9 psu) y la media mínima (17.9 psu) en el sitio S5 en noviembre de 2011 (Figura 3). El nivel máximo de oxígeno disuelto fue de 10.9 mg L-1 en el sitio S4 durante marzo de 2012, y mínimo durante abril de 2012, (5.8 mg L-1) en el sitio S3 (Figura 4). La media máxima para la clorofila-a fue de 35.1 mg m-3 que ocurrió en el sitio S5 durante enero de 2012, y la media mínima (0.63 mg m-3) ocurrió en diciembre de 2011, en el sitio S1 (Figura 5).

Figura 2 Media mensual de la temperatura de la columna del agua, de noviembre 2011 a abril 2012, en el Sistema lagunar de Mandinga, Veracruz, México. 

Figura 3 Promedios mensuales de salinidad en la columna de agua, de noviembre de 2011 a abril de 2012, en el sistema lagunar de Mandinga, Veracruz, México. 

Figura 4 Promedios mensuales de oxígeno disuelto en la columna de agua, de noviembre de 2011 a abril de 2012, en el sistema lagunar de Mandinga, Veracruz, México. 

Figura 5 Promedios mensuales de clorofila a en la columna de agua, de noviembre de 2011 a abril de 2012, en el sistema lagunar de Mandinga, Veracruz, México. 

Según La Barre et al., (2014) la variabilidad de las características fisicoquímicas del agua en los sistemas costeros se debe al cambio climático, los eventos de lluvia, los vientos fuera de temporada y las contribuciones de nutrientes industriales y domésticos. Este último puede contribuir a la eutrofización del medio ambiente, lo que resulta en una reducción del oxígeno disuelto y altas concentraciones de nitratos, fosfatos y silicatos (Álvarez-Gongóra et al., 2012) (por ejemplo, el sitio S1 en febrero de 2012). En general, los sistemas costeros someros poseen tiempos de residencia hidráulicos cortos, que permiten una renovación en pocos días debido al ingreso de agua marina bien oxigenada. Además de otros factores como la producción primaria, la acción mecánica del viento y la falta de barreras que impidan su acción, favorecen la incorporación del oxígeno desde la atmósfera (López-Monroy et al., 2017).

Las concentraciones medias máximas de nitratos y fosfatos fueron de 100.7 y 10.5 µM durante marzo (S5) y febrero de 2012 (S1), respectivamente (Tabla 3). Las concentraciones observadas en el sitio S5 pueden explicarse por el aumento de las actividades turísticas y comerciales en la zona. Además de la influencia de las descargas de aguas negras de la población de Mandinga, la cual además, no cuenta con sistema de drenaje. Los promedios más bajos para nitratos se detectaron en los meses de diciembre de 2011, marzo y abril de 2012. Sin embargo, los fosfatos se presentaron en menor concentración en enero y se observó una tendencia positiva en los meses siguientes de febrero, marzo y abril de 2012. Se registró la media máxima de silicatos durante enero de 2012 (332.8 µM) en el sitio S1, y la media mínima (83.2 µM) en el sitio S4 en abril de 2012. Las concentraciones de clorofila-a aumentaron durante marzo y abril de 2012.

Tabla 3 Promedios mensuales de la concentración de nutrimentos de la columna de agua durante el período de Noviembre 2011 a Abril 2012, en la laguna de Mandinga, Veracruz. 

Months/Sampled sites
Nutrients November December
µM S1 S2 S3 S4 S5 S1 S2 S3 S4 S5
NO3 9.3 8.0 < 0.3 < 0.3 2.0 4.1 < 0.3 < 0.3 < 0.3 < 0.3
PO4 < 0.2 3.8 < 0.2 1.0 < 0.2 2.7 < 0.2 < 0.2 < 0.2 1.0
SiO2 282.8 282.8 232.9 249.6 232.9 249.6 249.6 199.6 282.8 133.1
January February
NO3 4.03 2.0 2.0 2.0 2.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
PO4 0.2 < 0.2 < 0.2 1.0 < 0.2 10.5 1.0 1.0 1.0 1.0
SiO2 332.8 183.0 183.0 249.6 216.3 299.5 166.4 166.4 166.4 166.4
March April
NO3 < 0.3 < 0.3 1.0 < 0.3 100.7 < 0.3 1 < 0.3 < 0.3 < 0.3
PO4 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 6.3 2.1 1.0 1.0 1.0
SiO2 83.2 149.7 149.7 183.0 183.0 149.7 133.1 116.4 83.2 116.4

En el análisis de fitoplancton, se identificaron 31 géneros de microalgas y 16 especies; clasificando cuatro dinoflagelados y 27 diatomeas. En la última columna de la Tabla 4 se encuentran las claves que corresponden a estos géneros y especies.

Tabla 4 Abundancia de fitoplancton (cel L-1) durante el periodo noviembre 2011 a abril 2012, en el sistema lagunar Mandinga, Veracruz. 

DIATOMS
Genera and species Nov Dec Jan Feb Mar Apr Abbreviation
Amphora sp. 1×103 - - 3×103 - 1×103 Amp_sp
Cylindrotheca closterium (Ehrenberg) Reiman & J.C. Lewin 1.2×104 1.9×104 8×103 - - - Cylin_Clos
Coscinodiscus sp. 2×103 1.6×104 6×103 4.1×104 2.7×103 7×103 Cosc_sp
Diploneis sp. 2.7×104 2.6×104 5×104 6×104 0 1×103 Dipl_sp
Nitzschia sp. 1.1×104 1.8×104 1.9×104 5×104 6×103 4×103 Nitzs_sp
Gyrosigma sp. 2.3×104 3.2×103 1.3×104 - - 7×103 Gyro_sp
Pseudo-nitzschia sp. 6.7×104 5×104 - 2×103 - - Pseudo_sp
Rhizosolenia setigera Brightwell 5×103 3×103 3×103 1×103 - - Rhizo_seti
Thalassionema nitzschioídes (Grunow) Mereschkowsky 4×103 9×103 - - - - Thala_nithz
Chaetoceros sp. 8×103 4×103 1×103 - - - Chaet_sp
Navicula sp. 1.1×104 2×104 - 6×103 4×103 1×103 Navi_sp
Lithodesmium undulatum Ehrenberg - - - 4×103 1×103 1.1×104 Litho_und
Skeletonema costatum (Greville) Cleve - - 2×103 3×104 - - Skele_cos
Tabellaría sp. - 1×103 - 2×103 - 1×103 Tabe_sp
Grammatophora oceanica Ehrenberg - - - 3×103 4×103 1×103 Gram_ocea
Actinoptychus senarius (Ehrenberg) Ehrenberg - 2×103 - - 6×103 - Actino_sen
Actinoptychus sp. 1×103 - - - - - Actino_sp
Asterionellopsis gracialis 1×103 1×103 - - - - Aster_gra
Leptocylindrus danicus Cleve 2×103 3×103 - - - - Lepto_dan
Entomoneis sp. 4×103 6×103 - - - - Ento_sp
Licmophora ehrenbergi (Kützing) Grunow 1×103 1×103 - - - - Licmo_ehr
Melossira moniliformis (O. F. Müller) C. Agardh 1.2×104 7×103 - 1.6×104 - - Melo_mon
Surirella sp. 1×103 1×103 - - - - Suri_sp
Thalassiosira sp. - 4×103 - - - 3×103 Thala_sp
Guirnardia striata (Stolterforth) Hasle 3×103 3×103 - - - - Guir_stri
Biddulphia alternans (Bailey) Van Heurck - 1×103 5×103 Biddul_alter
Bacteriastrum sp. - 1×103 - - - - Bacter_sp
DINOFLAGELLATES
Protoperidinium oceanicum (Vanhöffen) Balech - - 2×103 1.6×104 5×103 1×103 Prot_ocea
Tripos furca (Ehrenberg) F. Gómez 1×103 2×103 2×103 5.3×104 1×103 2×103 Trip_fur
Prorocentrum micans Ehrenberg 3×103 - 1×103 2×103 8×103 4×103 Proro_mic
Sccrippsiella sp. - - - 2×103 2×103 1×103 Scrip_sp

En el presente estudio, se encontraron los siguientes taxones asociados con HABs: Tripos furca (Ehrenberg) F. Gómez; Prorocentrum mican Ehrenberg; Asterionellopsis gracialis (Castracane) Ronda; Cylindrotheca closterium (Ehrenberg) Reimann & J.C. Lewin; Skeletonema costatum (Greville) Cleve; Thalassiosira spp. y Chaetoceros spp. (Guerra-Martínez & Lara-Villa, 1996; Orellana-Cepeda et al., 2002; Gárate-Lizarraga et al., 2007; Nuñez-Vázquez et al., 2008; Muciño-Márquez et al., 2011b; Aké-Castillo et al., 2014; Calvo-Vargas et al., 2016).

Se encontró que las muestras de fitoplancton obtenidas del sistema lagunar Mandinga, durante el período de estudio, están constituidas, por géneros y especies de diatomeas y dinoflagelados bentónicos y planctónicos, principalmente. Esto concuerda con lo descrito por Okolodkov & Blanco-Pérez (2011), quienes afirman que la flora microalgal en los sistemas lagunares de Veracruz se encuentra dominada por diatomeas bentónicas en zonas someras, y planctónicas en lagunas costeras con gran influencia de agua marina. La laguna Mandinga presenta una boca semicerrada con poca profundidad e influencia de agua marina y continental proveniente del mar y del río Jamapa. Además, presenta ictiofauna y características hidrológicas eurihalinas, las cuales se observan también en temporada de lluvias (Castán-Aquino, 2013; Gómez-Sánchez, 2013). Álvarez-Gongóra et al. (2012), reportan una mayor variabilidad en la abundancia de fitoplancton total durante la temporada de lluvias.

La diversidad y ecología del fitoplancton de la zona costera de Veracruz se destaca por presentar mayor densidad de diatomeas y dinoflagelados. Aunque en este estudio las concentraciones de estas microalgas no fueron mayores 6.7 x104 células L-1 (Tabla 4) (Muciño-Márquez et al., 2011b; Rodríguez-Gómez et al., 2015). La disminución de la concentración de diatomeas y dinoflagelados en la columna de agua puede explicarse por el aumento de organismos zooplanctonicos que influyen, directamente, en la productividad primaria (Orduña-Medrano, 2012). De acuerdo con Contreras & Castañeda (2004), las lagunas y estuarios del Golfo de México se caracterizan por la presencia predominante de copépodos, integrantes del zooplanctón. De acuerdo con Contreras (2016) la estructura comunitaria del zooplancton en la desembocadura del Río Jamapa se encuentra constituida por 11 familias de copepodos y 2 familias de cladóceros que dominan en temporadas de nortes y lluvias, respectivamente.

Análisis de Correspondencia Canónica

El Análisis de Correspondencia Canónica (CCA) reveló que el 62.67 % de la variación (p = 0.0001) de los parámetros fisicoquímicos influye en la abundancia y distribución del fitoplancton en el sistema lagunar de Mandinga, Ver., (Tabla 5). Se encontró que la salinidad (r = -0.553) es el parámetro que define mayormente al eje 1, seguido por la temperatura (r = -0.455). Estos parámetros explican el 44.90 % del total de la varianza. Muciño-Márquez (2011b), considera a la salinidad como un factor importante (r = 0.90) que favorece el incremento de la abundancia del fitoplancton total y de las especies formadoras de HABs. Los parámetros que definen al eje 2 son los silicatos (r = -0.733) y el oxígeno disuelto (r = -0.598) y explican el 17.76 % de la variación (Figure 6). Para Álvarez-Gongóra et al. (2012), los ejes que mejor explican el 83 % de la variabilidad fueron el eje I; relacionado con el oxígeno disuelto, amonio, nitritos, silicatos y clorofila-a; y el eje II, relacionado con la temperatura, salinidad, nitratos y fosfatos.

Tabla 5 Inercia Restringida del Análisis de Correspondencia Canónica (RICCA). 

Axis 1 Axis 2 Accumulated
Actual Values 0.426 0.168 0.594
RICCA 44.903 17.765 62.668

Figura 6 Análisis de Correspondencia Canónica (CAC): Diagrama de ordenación para la taxa de microalgas (▲) y parámetros fisicoquímicos (vectores) en el sistema lagunar de Mandinga, Veracruz, México. 

Las altas concentraciones de salinidad y la temperatura se relacionaron con la presencia de dinoflagelados y diatomeas, tales como: Prorocentrum micans, Protoperidinium oceanicum, Scrippsiella sp., Lithodesmium undulatum y Grammatophora oceanica (Figura 6).

Otras microalgas como Tripos furca, Navicula sp., Amphora sp. y Skeletonema costatum prefiere entornos que tengan concentraciones de oxígeno, fosfatos y nitratos de medio a alto. Diatomeas como Coscinodiscus sp., Tabellaria sp., Nitzschia sp. y Melossira moniliformis estuvo presente en el 66% de las muestras. Las diatomeas Pseudo-nitzschia sp., Asterionellopsis gracialis, Entomoneis sp., Guirnardia striata, Leptocylindrus danicus y Licmophora ehrenbergi se observaron en la columna de agua en concentraciones medias y altas de silicatos, oxígeno disuelto, y a bajas temperaturas. Otros géneros y especies, como Diploneis sp., Cylindrotheca closterium, Rhizosolenia setigera, Gyrosigma sp., Chaetocero sp., Thalassionema nitzschioides, Bacteriastrum sp. y Surirella sp. prefieren ambientes menos salobres con bajas concentraciones de oxígeno disuelto y descensos de temperaturas; además de concentraciones mínimas de nutrimentos.

De acuerdo con Ayala (2008), Prorocentrum micans, Protoperidinium sp. se presentan en condiciones de salinidad y temperaturas altas. Álvarez-Gongóra et al. (2012), encontraron que el dinoflagelado Tripos furca está relacionado con la presencia de salinidad, temperatura y nutrientes (nitratos y fosfatos). García et al. (2015), reportan que diatomeas como Leptocylindrus danicus y Pseudonitzschia complejo seriata son favorecidas por la disponibilidad de nutrientes y temperaturas bajas.

Bucheli (2016), menciona que Cylindrotheca closterium es una especie que tiene mayor relación con la presencia de nutrientes. Por otro lado García et al. (2015), relaciona su crecimiento a las bajas temperaturas. A diferencia de Ayala (2008), en un estudio realizado en dos lagunas, diferentes especies fitoplanctonicas como Prorocentrum micans, Protoperidinium sp., Scrippsiella sp., Cylindrotheca closterium, Asterionellopsis gracialis, y Rhizosolenia setigera; tienen una correlación exitosa bajo condiciones cercanas a la proporción N:P y altas concentraciones de nutrientes oxidados. Otras como Lithodesmium undulatum, Protoperidinium sp., Pseudo-nitzschia sp., tienden a predominar bajo condiciones de altas temperaturas y altas concentraciones de ácido silícico.

De acuerdo con Okolodkov (2008), dinoflagelados del género Protoperidinium proliferan en altas salinidades y está representado por 46 especies, identificadas en el Parque Nacional Sistema Nacional Veracruzano (PNSV). Según Muciño-Márquez et al. (2011a), especies del género Prorocentrum se encuentran ampliamente distribuidas en las costas mexicanas. En la laguna de Sontecomapan, Ver., se han identificado cinco especies, entre ellas P. micans. Ésta se considerada formadora de florecimientos algales nocivos. Muciño-Márquez et al. (2011a), reportaron que la salinidad es un factor ambiental determinante para la abundancia y distribución del género Prorocentrum, lo que fue comprobado en este estudio (Figura 6). Sin embargo, no se encontró relación entre la presencia de dinoflagelados y las concentraciones de nutrimentos, a excepción de Tripos furca. Para Dorcht (1990) existe una significativa variación entre especies tanto en la inhibición como en la preferencia de nutrientes como el nitrógeno y amonio sin ningún patrón aparente, que se encuentra influenciado por condiciones ambientales. Gárate-Lizarraga et al. (2008), reportaron una proliferación de Prorocentrum micans durante el flujo de marea en Bahía Magdalena. Esto sugiere que las proliferaciones de las especies del género Prorocentrum ocurren en sitios de muestreos someros, con profundidad aproximada de 5 a 10 m, y con un intervalo de temperatura estrecho. Lo anterior coincidió precisamente con lo reportado en este estudio.

Las reducciones en la entrada de agua dulce conducen a un aumento de la salinidad, y cambios en la estructura y composición del fitoplancton (Ferreira et al., 2005). Esto podría propiciar que especies marinas oportunistas produzcan HABs, por Tripos furca, en el sistema lagunar Mandinga (Guerra-Martínez & Lara-Villa, 1996). La presencia de Tripos furca en el sistema lagunar Mandinga se registró en la temporada de nortes (enero-febrero 2012) y se reportó como una especie común en el Golfo de México y Océano Pacífico (Okolodkov, 2010). Este dinoflagelado produce hipoxia y anoxia en el medio, lo que ocasiona la muerte por asfixia de especies acuáticas (por ejemplo, Puerto Escondido y Baja California en 2002).

Dinoflagelados del género Prorocentrum y Ceratium, forman parte de las especies predominantes formadoras de HABs en las costas de Guerrero (Gárate-Lizárraga et al., 2008), las cuales también se encontraron en la zona de estudio. Prorocentrum está relacionado con la producción de toxinas causantes del envenenamiento diarreico por consumo de mariscos (Hernández-Becerril et al., 2007). De acuerdo con Calvo-Vargas et al. (2016), T. furca se encuentra asociada a HABs por P. micans en concentraciones máximas de 20x103 cel L-1 en meses cálidos (abril), con temperaturas desde 27 °C, niveles de oxígeno disuelto de 5.8 mg/L-1, y salinidades de 34 PSU. La presencia de S. costatum, también asociada a HABs, se ha presentado en temporada de lluvias, con abundancias máximas de 6.5x106 cel L-1, temperatura de 27 °C, salinidad de 30 psu, y concentraciones de oxígeno disuelto de 7 mg/L-1. Estos eventos se registraron en Costa Rica durante el fenómeno del niño, en el periodo de 2008-2010.

Según Wells et al. (2015), la temperatura es un parámetro que afecta a varios procesos metabólicos de organismos que producen floraciones algales. Este parámetro tiene una fuerte influencia en la presencia y trayectoria de la comunidad de fitoplancton. Sin embargo, no hay pruebas significativas que relacionen los cambios de temperatura con la producción de toxinas. En este estudio las temperaturas más altas se registraron durante marzo y abril; y se identificó la presencia de Coscinodiscu sp., Thalassiosira sp., Tripos furca y Prorocentrum micans, fitoplancton reportado como formador de florecimientos algales. Sin embargo, no se observaron cambios en el color del agua ni otras características que indicaran un florecimiento algal.

En este estudio, Pseudo-nitzschia registró abundancias máximas en noviembre (6.7x104 cel L-1) y diciembre de 2011 (5x104 cel L-1). Este género se asoció con bajas temperaturas, altas concentraciones de oxígeno disuelto y silicatos, aun cuando presenta un crecimiento óptimo en salinidades de 32.5 a 34.4 PSU y temperaturas de 19 a 23 °C (Méndez & Ferrario, 2009). De acuerdo con Aké-Castillo et al. (2014), la disponibilidad de altas concentraciones de ortofosfatos y nitratos, e incrementos de la temperatura del agua son algunos factores que han provocado HABs en la zona costera de Veracruz, México. De acuerdo con Rodríguez-Gómez et al. (2015), es necesario realizar monitoreos continuos de fitoplancton en las zonas costeras de Veracruz; con la finalidad del reconocimiento de la diversidad, abundancia y temporalidad del fitoplancton, en especial, de las especies toxicas. Esta resistencia a la variabilidad ambiental puede verse influida por la presencia de especies no endémicas que han sido introducidas en las zonas costeras por el agua de lastre de los buques que desembarcan en el estado de Veracruz (Okolodkov et al., 2007; Aké-Castillo et al., 2014). El agua y los sedimentos pueden contener quistes de dinoflagelados capaces de resistir tiempos prolongados (Meave Del Castillo, 2014). El plan estratégico para la diversidad biológica llevado a cabo por diferentes agencias gubernamentales extranjeras ejerce presión sobre el marco legal mexicano, que requiere que los tomadores de decisiones actúen más eficazmente en aspectos relacionados con especies invasoras ya introducidas y bioinvasiones potenciales a través del transporte marítimo (Okolodkov & García-Escobar , 2014).

De acuerdo con Okolodkov et al. (2007), es esencial desarrollar una legislación para vaciar el agua de lastre en aguas marinas de Veracruz de los barcos y otros buques. Además de la estricta supervisión regulatoria de los límites máximos permisibles para las descargas de aguas residuales en cuerpos naturales de agua. La construcción de un sistema de drenaje en las áreas circundantes a los sistemas costeros, podría reducir la disponibilidad de nutrientes y la formación de floraciones de algas.

Conclusiones

En las lagunas costeras del estado de Veracruz se realizan actividades acuícolas en sistemas abiertos y cerrados, en jaulas o estanques; para la producción de organismos marinos y dulceacuícolas. La relevancia de las especies de fitoplancton presentes en el sistema lagunar Mandinga es su resistencia a factores ambientales, ya que toleran altas salinidades y temperaturas. Estos parámetros guardan una relación estrecha con la abundancia y diversidad de diatomeas y dinoflagelados en la zona de estudio.

Aun cuando se reportaron bajas densidades de fitoplancton en este estudio, se identificaron especies formadoras de florecimientos algales nocivos o tóxicos (HABs), que son un riesgo potencial para el ecosistema y la salud pública. El fitoplancton del sistema lagunar Mandinga se encuentra principalmente constituido por diatomeas y dinoflagelados bentónicos y planctónicos. La abundancia del mismo, en el sistema lagunar Mandinga, se encuentra asociada a la presencia de nutrimentos, principalmente, nitratos y silicatos. Cabe mencionar, que la Comisión Federal para la Detección de Riesgos Sanitarios de México (COFEPRIS) cataloga al sistema lagunar de Mandinga como una zona prioritaria para la certificación de áreas de extracción ostrícola destinada al consumo humano, en cumplimiento de las especificaciones sanitarias de la NOM-242-SSA1-2009. Por ello, es necesaria la colaboración entre instituciones públicas y privadas, con el propósito de identificar las causas que originan los florecimientos algales. Además de la planeación e implementación de nuevas estrategias de prevención y control de estos fenómenos, a fin para disminuir los daños al ecosistema acuático y a la salud pública por el consumo de moluscos bivalvos contaminados.

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1Cite this paper/Como citar este artículo: Salcedo-Garduño, M.G., Castañeda-Chávez, M.R., Lango-Reynoso, F., Sosa-Villalobos, C.A., Landeros Sánchez, C., Galaviz-Villa, I. (2019). Influence of physicochemical parameters on phytoplankton distribution in the lagoon system of Mandinga, Mexico. Revista Bio Ciencias 6, e427. doi: https://doi.org/10.15741/revbio.06.e427

Recibido: 24 de Diciembre de 2017; Aprobado: 08 de Mayo de 2018

* Corresponding Author: Itzel Galaviz-Villa. Kilómetro 12, Carretera Veracruz-Córdoba, Boca del Río 94290, Veracruz, Mexico. Tel. +52-229-690-5010 (ext. 113). Email. itzelgalaviz.itboca@gmail.com

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