A study of the organic fraction from the sediments of five coastal lagoons in the Guadalhorce estuary

En el mes de diciembre del 2015, se estudió la fracción orgánica del sedimento en cinco lagunas del Paraje Natural de la Desembocadura del río Guadalhorce (Costera, Casilla, Eucaliptal, Limícolas y Sur). En el sedimento y en la interfase agua-sedimento se midieron las variables físico-químicas concentración de oxígeno disuelto, salinidad, pH, potencial redox (E_h) y temperatura. En las muestras sedimentarias se determinó el contenido en materia orgánica, pigmentos fotosintéticos y carbono y nitrógeno. Los resultados denotan aguas básicas (pH 7,3-8,0) de elevada salinidad (>20) y sedimentos con valores altos de materia orgánica, pigmentos fotosintéticos, carbono y nitrógeno, con máximos en la laguna Eucaliptal.

In December 2015, the organic fraction of the sediment was studied in five lagoons of the Natural Park “Desembocadura del Guadalhorce” (Costera, Casilla, Eucaliptal, Limícolas and Sur). In the sediment and the water-sediment interface physical-chemical variables such as dissolved oxygen concentration, salinity, pH, redox potential (E_h) and temperature were measured. In the sediment samples, the content of organic matter, photosynthetic pigments and carbon and nitrogen were determined. Results show basic waters (pH 7.3-8.0) with high salinity (>20) and sediments with high concentrations of organic matter, photosynthetic pigments, carbon and nitrogen, with maximum values found in Eucaliptal lagoon.

Introducción

Las lagunas someras mediterráneas son ecosistemas muy productivos que presentan un amplio abanico de escenarios ambientales y suelen constituir zonas de asentamiento y crianza para muchas especies de aves. Entre otros aspectos, se caracterizan por su escasa profundidad y reducida superficie, aspectos morfológicos que favorecen que el sedimento tenga una marcada interacción con la lámina de agua, así como un régimen de mezcla-estratificación de tipo polimíctico. Estas peculiaridades les confieren una estructura y funcionamiento ecológico que las diferencian de los lagos profundos, más intensamente estudiados por la Limnología.

Este estudio se ha desarrollado en el último tramo del río Guadalhorce, concretamente en la zona del Paraje Natural de la Desembocadura, donde se encuentran los ecosistemas mencionados. El paraje ocupa una superficie de 67 ha entre los dos brazos del río Guadalhorce y el mar Mediterráneo, donde se localiza un complejo lagunar de origen antrópico de variadas características morfológicas y morfométricas que se mantiene permanentemente inundado por afloramiento de aguas subterráneas asociadas al acuífero detrítico del delta y a su cauce fluvial, el río Guadalhorce^[1].

Material y métodos

En el Paraje de la Desembocadura del Guadalhorce se estudiaron cinco lagunas a lo largo del marcado gradiente de salinidad que lo caracteriza (lagunas Costera, Eucaliptal, Casilla, Limícolas y Sur, Figura 1).

Se analizaron variables físico-químicas tanto en la capa de agua próxima al sedimento como en el propio sedimento (concentración de oxígeno disuelto, salinidad, pH, E_h y temperatura), y se determinó la fracción orgánica del sedimento en un perfil de profundidad para cada laguna estudiada a partir del análisis de materia orgánica, concentración de pigmentos fotosintéticos (clorofila a, clorofila b y carotenos) y de carbono y nitrógeno. Para ello, en un muestreo realizado en diciembre de 2015 se midieron in situ las variables físico-químicas y se tomaron muestras de sedimento con cilindros de PVC (cores) clavados perpendicularmente en el sustrato (tres réplicas por laguna) para su posterior análisis en laboratorio.

Resultados y discusión

Los resultados obtenidos para las variables medidas en el sedimento de las diferentes lagunas evidencian que este constituye un medio muy heterogéneo, consecuencia del marcado gradiente de salinidad, entre otros factores.

Una de las variables potencialmente más influyentes en este ecosistema es la salinidad (Figura 2), y existen diferencias muy significativas entre lagunas. Considerando que el agua superficial del mar Mediterráneo en las costas de Málaga presenta una salinidad en torno a 36 podemos utilizar este valor como elemento de comparación con la salinidad registrada en las lagunas, que en general presentaron aguas saladas y mixohalinas como consecuencia de la intrusión en el acuífero de agua procedente del mar. La salinidad de las aguas de las distintas lagunas analizadas de este complejo varió en función de su situación relativa respecto a la línea de costa y al río, en un marcado gradiente Norte-Sur. En la laguna Casilla, la más alejada de la línea de costa, se midió la menor salinidad en el sedimento (21,2). La salinidad en esta laguna probablemente está determinada por las aportaciones de agua dulce procedentes del río y de las precipitaciones. Por su parte, en la laguna Costera, la más próxima al mar, se registraron los valores significativamente más altos de salinidad en el sedimento (64,2), consecuencia de la intrusiones de agua marina y de las elevadas tasas de evaporación.

En cuanto a las demás variables físico-químicas medidas, las concentraciones más elevadas de oxígeno disuelto (registradas en la laguna Costera) coincidieron con los valores más altos de pH (8); valores que se ven afectados por procesos de actividad fotosintética y respiratoria imperantes en la laguna. Con respecto a los valores del potencial óxido-reducción (E_h), los datos de E_h registrados en el sedimento de las lagunas denotan un medio reductor. En la capa de agua superficial próxima al sedimento, el E_h muestra valores positivos y a medida que se agota el oxígeno en profundidad en el sedimento aparece una zona reducida. En la laguna Costera se registraron los valores de E_h más altos en la interfase agua-sedimento (168 mV) punto donde se registraron también los valores más altos de oxígeno disuelto (6,18 mg/L). Los valores negativos corresponden con los medidos dentro del sedimento; el más negativo de ellos se registró en la laguna Eucaliptal (-340 mv), donde se encontraron los valores más bajos de oxígeno disuelto (3,9 mg/L).

Por otra parte, las variables relacionadas con la fracción orgánica del sedimento mostraron diferencias muy significativas entre lagunas. En general, se obtuvieron altos contenidos de materia orgánica en todas las lagunas analizadas. Los porcentajes más altos registrados fueron, con diferencia, en la laguna Eucaliptal, seguida de Sur, Limícolas, Costera y en último lugar Casilla (Figura 3).

El alto contenido de materia orgánica en el sedimento es una de las variables que apoya la clasificación de estas lagunas como eutróficas. Se puede considerar que un medio es eutrófico a partir de un contenido orgánico superior al 2%^[2], y los valores encontrados en las lagunas estudiadas oscilaron entre un 3-18%.

Al igual que el contenido en materia orgánica en el sedimento, se ha encontrado una marcada variabilidad entre lagunas en las concentraciones de pigmentos fotosintéticos. La concentración de clorofila a se considera como un estimador de la biomasa de productores primarios. Las lagunas donde se registraron los valores más altos de pigmentos fueron en la laguna Limícolas y en Eucaliptal (Figura 4). Estos valores tan altos pueden deberse a procesos de eutrofización (aportes excesivos de nutrientes alóctonos), como sugieren los altos valores de nitrato medidos en esta laguna^[3], lo que provoca proliferación de algas y posteriormente un agotamiento del oxígeno disuelto. Los valores observados en la laguna Eucaliptal pueden deberse a aportes de agua dulce que introducen nutrientes a las lagunas, mayoritariamente nitrógeno en forma de nitrato^[4].

A partir de los valores de concentración elemental de carbono y nitrógeno se obtuvo el índice molar C/N. Los valores obtenidos en los primeros centímetros del perfil de sedimento y los encontrados en las zonas más profundas de los cores son significativamente diferentes. Los valores de C/N aumentaron considerablemente en el fondo de la columna sedimentaria estudiada. Al disminuir la tasa de descomposición por el mayor carácter refractario de los compuestos orgánicos residuales, el efecto neto es un aumento de la relación C/N^[5].

El menor valor de C/N se encontró en la laguna Eucaliptal (Figura 5), donde los porcentajes tanto de carbono como de nitrógeno eran altos (su valor indica que se trata de materia orgánica de relativamente fácil degradación). Estos valores sugieren que existe una elevada actividad microbiana desarrollada en los primeros centímetros de sedimento.

En la laguna Costera se observaron valores altos de C/N (valor que indica que se trata de materia orgánica difícilmente degradable), junto con los valores más bajos de nitrógeno.

Finalmente, podríamos decir que los sedimentos constituyen la memoria de la laguna, los procesos ecológicos acontecidos en ella quedan registrados en su fracción orgánica. Por ello, el estudio y análisis de los sedimentos tienen un gran interés ecológico y paleolimnológico ya que proporciona información sobre los procesos que se han desarrollado en la laguna, contribuyendo a una mejor gestión y conservación de estos ecosistemas.

Conclusiones

Según los resultados obtenidos, las lagunas analizadas presentan grandes diferencias en sus variables físico-químicas y en las relativas a la fracción orgánica del sedimento. Esta gran variabilidad entre lagunas puede deberse, entre otros factores, al marcado gradiente de salinidad Norte-Sur que presentan, consecuencia de la intrusión de aguas marinas y de las elevadas tasas de evaporación que condicionan las características hidrológicas del humedal.

En general, se encuentran valores altos en el contenido de materia orgánica, pigmentos fotosintéticos y carbono y nitrógeno en las lagunas, con los máximos en la laguna Eucaliptal. El sedimento de esta última pone de manifiesto su carácter eutrófico, siendo la más productiva de todas las lagunas estudiadas en el periodo de muestreo.

Agradecimientos

Este artículo se enmarca en un Trabajo de Fin de Grado de Ciencias Ambientales, desarrollado en el Departamento de Ecología y Geología de la Universidad de Málaga y tutorizado por la profesora Raquel Carmona Fernández y con la ayuda del profesor Enrique Moreno Ostos. Este trabajo se ha desarrollado con permiso de la Consejería de Medioambiente y Ordenación del Territorio de la Junta de Andalucía.

Referencias

1. Consejería de Medio Ambiente Junta de Andalucía 2004 & 2007. Desembocadura del Guadalhorce.
2. Ruiz M y otros. 2008. Evolución calidad del sedimento en el estuario del río Palmones. Universidad de Málaga, pp: 201-212.
3. Moyano J, 2016. Características limnológicas de lagunas costeras próximas a la ciudad de Málaga. Universidad de Málaga. Departamento de Ecología. 31 pp.
4. Quintana X D y otros. 2004. Limnología de los humedales costeros mediterráneos. El caso de Aiguamolls del’Empordà. Asociación Española de Ecología Terrestre. Ecosistemas 13 (2):30-36.
5. Wetzel G R 1981. Limnología. Ediciones Omega, S.A., Barcelona (Spain). El ciclo del Nitrógeno. Relación carbono : nitrógeno, 189 pp.