6. ESTRUCTURA ECOLÓGICA DE LA COMUNIDAD BENTÓNICA SUBMAREAL
6.1 INTRODUCCIÓN
Los procesos físicos y biológicos afectan la persistencia de las poblaciones naturales determinando cambios en la estructura y función de las comunidades ecológicas, los que son claramente visibles entre comunidades afectadas y no afectadas por procesos ambientales anómalos, como por ejemplo, el impacto de actividades antropogénicas. Estos cambios generan patrones de variación característicos, los cuales se describen mediante índices cuantitativos como la riqueza, uniformidad y diversidad de especies, o bien, mediante ajustes lineales entre biomasa y abundancia (curvas ABC), las cuales permiten diagnosticar el estado de una comunidad respecto a lo esperado para comunidades naturales no afectadas por procesos anómalos.
El registro y evaluación de los parámetros biológicos ya indicados para las comunidades bentónicas de fondo blando, representan una perspectiva complementaria al cuadro ambiental generado por los parámetros físicos y químicos acerca del estado en que se encuentra el ecosistema adyacente al Puerto de Barquito, en la bahía de Chañaral.
6.2 Materiales y métodos
El trabajo de terreno, que caracterizó la estructura ecológica de las comunidades bentónicas submareales en el área de interés, se efectuó el 03 de septiembre de 2012, con la información generada desde ocho estaciones de muestreo (SED-1, SED-2, SED-3, SED-4, SED-5, SED-6, SED-7 y SED-8) situadas alrededor de la zona de influencia del Terminal Marítimo Puerto de Barquito y una estación control (SED-CO).
Tabla 6.2-1 Coordenadas geográficas estaciones de muestreo de fauna bentónica submareal, Puerto de Barquito, septiembre de 2012.
Estaciones Coordenadas UTM Este Norte SED – 1 336023 7085498 SED – 2 335975 7083903 SED – 3 336100 7084174 SED – 4 335669 7084043 SED – 5 336764 7084649 SED – 6 336486 7084322 SED – 7 336636 7084840 SED – 8 335112 7084124 SED – CO 335589 7086552 Nota: Dátum de referencia WGS-84
Las muestras se colectaron mediante buceo semiautónomo, en cada estación se extrajeron tres réplicas de sedimento marino (Figura 6.2-1) empleando para ello un saca testigo circular de 15 cm de diámetro y 15 cm de largo. El material colectado, fue tamizado a 1 mm de apertura de malla, fijado con alcohol al 70% y almacenando en bolsas de polipropileno debidamente rotuladas.
En laboratorio se procedió a separar el material biológico, para su clasificación taxonómica y determinación de: a) Riqueza específica (S) o número de especies; b) Abundancia (A), medida como el número de individuos presentes en la muestra; y c) Biomasa (B).
SED-CO
SED-1
SED-7
SED-5
SED-6 SED-3 SED-4
SED-2 SED-8
SED-SUR
Sed-1
Sed-2 Sed-3 Sed-4
Sed-5
Sed-6 Sed-7
Sed-8
Sed-CO
Sed-SUR
70.65º 70.64º 70.63º Longitud (ºW)
26.35º 26.34º 26.33º 26.32º 26.31º
Latitud (ºS)
Playa Chañaral
Puerto Barquito Punta
Achurra
Figura 6.2-1 Distribución geográfica estaciones de muestreo de de la matriz sedimentaria, Puerto de Barquito, septiembre 2012.
Para la evaluación ambiental de las comunidades, se utilizaron los índices de diversidad específica (H’) (Shannon & Weaver, 1949), uniformidad (J’) (Pielou, 1976), y dominancia de Simpson (Ds). Además, en el procesamiento de la información se ha tenido en cuenta la representación de las curvas ABC (Warwick, 1986) utilizadas en numerosos estudios sobre polución marina, análisis de clasificación en función del coeficiente de similitud de Bray-Curtis (Sneath & Sokal, 1973), y de ordenación multidimensional no métrica (Kruskal, 1964) a la matriz de especies/estaciones. El procesamiento estadístico de la información fue realizado con el programa Primer v 6.0.
a) Diversidad específica
Para el cálculo de este parámetro comunitario existen varios índices, de los cuales el más utilizado, y que fue aplicado en este estudio, es el de Shannon-Weaver (Shannon y Weaver, 1949).
ipi pi
H' (log2 )
donde pi, es la proporción de la abundancia total de las i especies.
b) Uniformidad
Este parámetro representa qué tan homogénea es la distribución del número de individuos por especie. El índice aplicado para el cálculo de estos valores correspondió al sugerido por Pielou (1976).
H max H J
' ' '
donde H'max, es la diversidad máxima que se podría alcanzar si todas las especies tuviesen la misma abundancia.
c) Clasificación
Para el reconocimiento de asociaciones faunísticas se empleó análisis clasificatorio en variante normal, considerando para este efecto todas las especies identificadas. Como índice de distancia se empleó el índice de distancia de Bray y Curtis (1957) expresado como similitud y como estrategia de formación de grupos se aplica la variante aglomerativa jerárquica de la media no ponderada sugerida por Sneath y Sokal (1973). Para la representación gráfica del análisis clasificatorio se elabora un dendrograma. La identificación e interpretación de los grupos de estaciones se establece "a priori" mediante un determinado valor de distancia.
d) Índice de Bray-Curtis (jk)
p
i yik
yij p
i yik
yij jk
1 1
100
Donde: yij representa el valor en la iésima fila de la jésima columna de la matriz de datos, ie. abundancia (o biomasa), para la iésima especie de la jésima
muestra (i = 1,2,..., p; j = 1, 2, ..., n). De forma similar, yik es el valor para la iésima
especie en la késima muestra.
e) Ordenación
En forma complementaria al análisis de clasificación, también se realizó una ordenación de las estaciones de muestreo. Para este efecto, se recurrió a un método multivariado no paramétrico conocido como Análisis de Escalamiento Multidimensional no Métrico (nMDS).
f) Método ABC
También conocido como curvas ABC, este es un método gráfico desarrollado por Warwick (1986), cuyo acrónimo deriva de la expresión
"Abundance/Biomasa Comparison". Mediante la aplicación de este método se podrá establecer niveles de perturbación, inducida por agentes contaminantes o de otra naturaleza, sobre las comunidades bentónicas.
El método ABC, implica el despliegue de curvas de k-dominancia por separado para la abundancia y biomasa de las especies en el mismo gráfico, para luego efectuar una comparación de la forma que adquieren estas curvas.
Las especies son ordenadas según su importancia en términos de abundancia o biomasa sobre el eje x (escala logarítmica) versus la dominancia porcentual sobre el eje y (escala acumulativa).
En comunidades no sometidas a agentes perturbadores, la biomasa está dominada por una o unas pocas especies grandes, cada una representada por un bajo número de individuos; mientras que, las especies numéricamente dominantes son de pequeño tamaño y con una fuerte componente estocástica en la determinación de su abundancia (es decir, el número de individuos exhibe una alta variabilidad). La distribución del número de individuos entre las especies es más uniforme que la distribución de la biomasa, ya que ésta última muestra una fuerte dominancia. De este modo, la curva de k-dominancia de la biomasa yace sobre la curva de abundancia en toda su longitud.
Bajo moderadas condiciones de perturbación (o contaminación), las especies dominantes de gran tamaño son eliminadas, reduciéndose de este modo la diferencia en tamaño entre las especies dominantes por tamaño y las dominantes por abundancia, de modo que las curvas de abundancia y de biomasa se sobreponen entre sí a lo largo de su trayecto.
Cuando la perturbación es más severa, las comunidades bentónicas pueden llegar a estar ampliamente dominadas por una especie o un pequeño número de ellas de tamaño muy pequeño. Bajo esta condición, la curva de abundancia yace sobre la de biomasa en toda su longitud.
6.3 Resultados.
El detalle de la identificación taxonómica de cada muestra así como la abundancia y biomasa promedio estimada de los organismos presentes, se detallan en el Anexo de Comunidades Submareales Tabla 1 y 2.
Las comunidades submareales de fondos blandos en el área de estudio registraron una riqueza total de 26 taxas de macroinvertebrados bentónicos, distribuidos en un total de 268 individuos. Entre los phylum identificados, Annelida es el más diverso con 16 taxa, seguido de Arthropoda (6) y Mollusca
(4), los menos representativos son Cnidaria y Nemertea, que aportan sólo con un taxa (Figura 6.3-1).
Mollusca 15%
Annelida 54%
Arthropoda 23%
Cnidaria 4%
Nemertea 4%
Figura 6.3-1 Composición porcentual de los grupos taxonómicos identificados en la macrofauna de fondos blandos. Puerto de Barquito, Diciembre de 2012.
En términos de abundancia promedio estimada en número de individuos en un metro cuadrado (ind/m2), el molusco más dominante en la presente campaña fue el Gastropodo Oliva peruviana, alcanzando en esta ocasión un promedio de 6 ind/m2 en la estación SED-2 y representando una dominancia numérica del 4,7, mientras que la especie Agathotoma ordinaria, Caecum chilensis y Semimytilus algosus representan un 1,2% de la abundancia total respectivamente (Anexo Comunidades bentónicas).
Los poliquetos como ha sido característico en este sector fue el grupo más diverso dentro del bentos del área de estudio, la mayor dominancia numérica está representada por la familia Lumbrineris sp. y Spionidae indet.
con un 17,2% respectivamente, alcanzando abundancias medias de hasta 35 ind/m2 en la estación SED-4 para Lumbrineris sp. y 22 ind/m2 para Spionidae
indet. En segundo orden de importancia se encontró la familia Polynoidae. con 13 ind/ m2 en la estación SED-5 (Anexo Comunidades bentónicas).
Por su parte los crustáceos más dominantes fueron del genero Gammarus sp. 7,1% de dominancia numérica, alcanzando abundancias medias de 16 ind/ m2 en la estación SED-CO, Por otra parte Ahora typica, Microphoxus sp. y Pinnixia sp. con un 2,4% de dominancia numérica respectivamente. (Anexo Comunidades bentónicas).
En términos de biomasa estimada en gramos en un metro cuadrado (g/m2) como es característicos los moluscos fueron los que aportaron con mayor biomasa respecto al total, aportando con 40,4558 g/m2, seguidos por los poliquetos con 1,6547 g/m2 y los crustaceos con 0,1058 g/m2. En los moluscos la mayor contribución la representaron los gasterópodo Oliva peruviana con 40,3667 g/m2, seguido por Caecum chilensis y Semimytilus algosus con 0,0350 g/m2 y 0,0350 g/m2 respectivamente. Los crustáceos Microphoxus sp. aportan con 0,0469 g/m2 y Pinnixia sp. con 0,0387, mientras que el poliqueto Arenicolidae indet. aportan con 1,0645 g/m2 (Anexo Comunidades bentónicas).
La estructura comunitaria en términos de diversidad de Shannon-Weaver (H’), se pudo observar que la estación SED-2 presentó el mayor valor de diversidad con un 0,9407 (bits/ind), mientras que el menor valor se registró en la estación SED-6 con sólo 0,2969 (bits/ind).
En términos de uniformidad de Pielou (J’), se registró el valor máximo de 1,0 en la estación 1, seguido de SED-3 y SED-8 con un valor de 0,9464 respectivamente, mientras que la estación SED-6 fue la que tuvo la menor uniformidad en el área con un valor de 0,6224 (Tabla 6.3-1). El resto de las estaciones presentaron valores de uniformidad (J’) mayores de 0,875 y dominancia (Lambda’) mayores de 0,3839 indicando una estructura comunitaria diversa y relativamente uniforme en cuanto a la distribución de la abundancia de cada taxa en cada estación.
Tabla 6.3-1 Parámetros ecológicos para cada estación de muestreo en el área de estudio, S: Riqueza de especies, J’: Uniformidad, H’:
Diversidad de Shannon Weaver y Lambda’: Dominancia de Simpson.
Sample S J' H'(log10) 1-Lambda'
st 1 6 1 0,7782 0,8799
st 2 10 0,9407 0,9407 0,8848
st 3 3 0,9464 0,4515 0,6789
st 4 7 0,6586 0,5566 0,5712
st 5 4 0,875 0,5268 0,6834
st 6 3 0,6224 0,2969 0,3839
st 7 3 0,9602 0,4581 0,6834
st 8 3 0,9464 0,4515 0,6789
st c 7 0,8992 0,7599 0,813
Por otra parte el análisis espacial de similitud faunística dentro del área, reflejó en esta ocasión la presencia de 2 grupos principales, donde las estaciones SED-5; SED-7 con una similitud del 54,85%, SED-2 y SED-5 con una similitud de 46,95%, SED-3 y SED-8 con una similitud de 37,29%
presentaron una mayor similitud faunística formando un grupo separado, de las estaciones SED-1; SED-CO. (Figura 6.3-2).
Puerto Barquito
Dic 2012
st 1 st c st 6 st 3 st 8 st 5 st 7 st 2 st 4
Samples 100
80 60 40 20 0
Similarity
Transform: Fourth root
Resemblance: S17 Bray Curtis similarity
Figura 6.3-2 Dendograma de clasificación en función del índice de similitud de Bray-Curtis, para las abundancias de los organismos colectados en fondos blandos. Puerto de Barquito, Diciembre 2012.
Tal situación también se vio reflejada en el análisis de escalamiento multidimensional no paramétrico (nMDS), arrojando una buena representación con un nivel de estrés de 0,02, observando la separación de los grupos antes descritos en base a la similitud de la composición taxonómica y abundancia relativa dentro de cada estación (Figura 6.3-3).
Puerto Barquito Dic 2012
Transform: Fourth root
Resemblance: S17 Bray Curtis similarity
st 1
st 2
st 3
st 4
st 5 st 6
st 7 st 8 st c
2D Stress: 0,02
Figura 6.3-3 Ordenación multidimensional no paramétrica (MDS) de las estaciones submareales adyacentes a Puerto de Barquito, Diciembre de 2012.
Finalmente el análisis de curvas ABC permitió establecer cual estación presentaría grados de perturbación por polución, observando que SED-4 y SED-8 presenta perturbaciones moderadas, sin embargo, las estaciones restantes no presentaron indicios de perturbación durante la presente campaña, en donde la curva de dominancia de la biomasa yace sobre la curva de abundancia en toda su longitud (Figura 6.3-4).
Estación 2 Barquito 2012
1 10
Species rank 20
40 60 80 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,705
Estación 3 Barquito 2012
1 10
Species rank 50
60 70 80 90 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,602
Figura 6.3-4 Curvas de Abundancia/Biomasa (ABC) para las estaciones de fauna bentónica submareal adyacentes a Puerto de Barquito, diciembre de 2012.
Estación 4 Barquito dic 2012
1 10
Species rank 40
60 80 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,074
Estación 5 Baquito dic 2012
1 10
Species rank 40
60 80 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,315
Estación 6 Barquito dic 2012
1 10
Species rank 75
80 85 90 95 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,33 Estación 1
Barquito dic 2012
1 10
Species rank 0
20 40 60 80 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,495
Figura 6.3-5 (continuación) Curvas de Abundancia/Biomasa (ABC) para las estaciones de fauna bentónica submareal adyacentes a Puerto de Barquito, diciembre de 2012.
Estación 8 Barquito dic 2012
1 10
Species rank 40
60 80 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,015 Estación 7
Barquito dic 2012
1 10
Species rank 40
60 80 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,171
Estación CO Barquito dic 2012
1 10
Species rank 20
40 60 80 100
Cumulative Dominance%
Abundance Biomass
W = 0,579
6.4 DISCUSIÓN
Las 26 taxas identificados en el presente estudio, fueron clasificados en cinco phylum: Mollusca, Annelida, Arthropoda, Cnidaria y Nemertea, siendo los moluscos (gasterópodos) los más representativos en términos de biomasa, situación similar a campañas anteriores, sin embargo, comparando con la campaña de diciembre 2011, donde Semimytilus algosus fue la especie con mayor abundancia, seguido de Oliva peruviana con un total de 639 ind/m2 y 142 ind/m2 respectivamente. Y en la presente campaña, la especie con mayor abundancia fue Oliva peruviana con 13 ind/m2 seguido de Semimytilus algosus con sólo 3 ind/m2.
Mientras que los poliquetos dominaron en abundancia con la familia Lumbrinidae indet. y Spionidae indet., en menor medida por los crustáceos del género Gammarus sp, situación similar a la campaña invernal 2007.
A diferencia de la campaña estival de 2010 y 2011, en la presente campaña se identificaron menos familias de poliquetos, registrando en esta oportunidad 14 taxas, no obstante en el área se han mantenido los grupos más representativos. En la presente campaña la diversidad de molluscos, poliquetos y crustáceos disminuyó considerablemente en comparación a la campaña de diciembre 2010 y 2011. Obteniendo una abundancia total de 10.063 ind/m2 y 7.189 ind/m2 respectivamente, sin embargo, en la presente campaña diciembre del 2012 se encontró sólo una abundancia total de 268 ind/m2.
Del análisis realizado, se obtuvo un índice de diversidad específica (H’) que fluctúo entre 0,2969 y 0,9407 en las estaciones SED-6 y SED-2 respectivamente. El índice de diversidad específica (H’) da una aproximación de la organización biológica de la comunidad presentando valores altos cuando las especies tienen abundancias semejantes. Por su parte, los índices de uniformidad (J’) y dominancia (Ds) dan una aproximación del grado de participación de cada una de las especies en el conjunto que conforma la
comunidad biológica en estudio, influyendo así en la diversidad. En este sentido, se explica que las estaciones con valores bajos de diversidad (SED-6) también presentaron un bajo valor de uniformidad, y por el contrario, un alto valor de dominancia de Simpson debido un taxa en particular.
En esta oportunidad se registraron mayores índices de diversidad en las estaciones SED-2, SED-1 y SED-CO con valores sobre 0,7599 (bits/ind). No obstante, con respecto a los menores valores de diversidad obtenidos en el presente estudio (H’: <1.1), se reitera una baja diversidad en general, debido principalmente al bajo número de especies presentes, en comparación a otras comunidades submareales del litoral chileno, indicando una condición de polución severa según la clasificación en función del índice de Shannon Weaver propuesto por Hendey (1977), donde:
H’ de 0-1 = Polución severa
H’ de 1-2 = Polución moderada
H’ de 2-3 = Polución ligera
H’ de 3-4 = Polución no detectable
Al analizar la comunidad faunística desde el punto de vista espacial se pudo observar que las estaciones situadas al norte y frente a la puerto de Barquito tuvieron una mayor afinidad faunística (SED-5, SED-7, SED-2, SED- 4), las cuales se caracterizaron por la dominancia del crustáceo Gammarus sp., el poliqueto Lumbrineridae indet. Spionidae indet. y el gasterópodo Oliva peruviana así como especies secundarias de relativa importancia en dichas estaciones.
La presencia de una mayor abundancia de poliquetos dentro de las estaciones en relación a la abundancia de crustáceos, ha sido descrita como una condición de polución, debido a la gran sensibilidad de los anfípodos como bioindicadores de las condiciones del enriquecimiento de materia orgánica en los sedimentos marinos, donde estos organismos tolerarían ciertos grado de
materia orgánica, desapareciendo si aumenta esta a mayores concentraciones (Gómez Gesteira & Dauvin, 2000).
Las curvas ABC señalaron que hay un grado de perturbación moderada por polución en esta campaña en las estaciones SED-4 y SED-8, esta situación se mantuvo en la campaña de diciembre 2009 y verano e invierno 2010.
Finalmente cabe recordar que las condiciones biológicas descritas aquí son estacionalmente variables y condicionadas por la dinámica de circulación, sedimentación, de los aspectos reproductivos y de los ciclos de vida de las especies dentro de las comunidades bentónicas submareales.
