ARTÍCULOS ORIGNALES

Evaluación de la diversidad del fitoplancton de la laguna La Viuda (Lima, Perú) en agosto- noviembre 2016

Phytoplankton diversity assessment of La Viuda Lagoon (Lima, Peru) in August-November 2016

 

Janet Laura Huanaco¹, Haydee Montoya Terreros¹, Pedro Luis Castellanos Sánchez¹ & Renzo Armando Quiroz Barraza¹

1. Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Apartado 110058, Lima, PERÚ

jlaurah@hotmail.com

haydmon@yahoo.com

pcastellanoss@unmsm.edu.pe

armand.1492@yahoo.com

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Resumen

El Perú tiene una megadiversidad de lagunas altoandinas, siendo la laguna La Viuda, ubicada en Lima (4500 m s.n.m.), una de ellas. El muestreo de fitoplancton se realizó en agosto (3 estaciones) y en noviembre (7 estaciones). Se evaluó la calidad del agua mediante parámetros fisicoquímicos (temperatura, conductividad, pH, salinidad, fosfato, nitrato, nitrógeno, fósforo, metales totales y dureza); el conteo de fitoplancton se realizó por el método de Lackey (cel/mL); además se calcularon la abundancia (%) y los índices de diversidad alfa (diversidad, riqueza, dominancia y equitatividad). En agosto (invierno), la división Bacillariophyta predominó en E-01 (75.41 %) y la división Chlorophyta en E-02 (66.52 %) y E-03 (63.19 %); en noviembre (primavera) la división Bacillariophyta predominó en E-01 (64.27 %) y E-02 (55.30 %), mientras que en las demás estaciones la división Chlorophyta fue la más abundante. La diversidad alfa para agosto indicó que hay una mayor diversidad de especies en la E-01 con respecto a las otras estaciones y no hay dominancia. En noviembre, se observó una mayor diversidad en la E-08 y sí existe dominancia en la E-06, predominando Oocystis lacustris Chodat con un 69.45 %. Esta laguna tiene aguas frías, pH ácido, salinidad muy baja, conductividad baja, dureza moderada, niveles de nitratos y fosfatos reducidos, y entre los metales el calcio, sílice y magnesio fueron los más abundantes. El presente trabajo aporta una investigación de la diversidad fitoplanctónica y la calidad del agua de la laguna La Viuda por no existir antecedentes de estudios de este cuerpo de agua.

Palabras clave: laguna La Viuda, fitoplancton, diversidad alfa, parámetros fisicoquímicos, calidad del agua.

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Abstract

Peru is a country with numerous high-Andean lagoons. La Viuda Lagoon located in Lima (4500 m a.s.l.) is one of them. The phytoplankton sampling was executed in August (3 stations) and November (7 stations). The quality of water was evaluated using physicochemical parameters (temperature, conductivity, pH, salinity, phosphate, nitrate, nitrogen, phosphorus, total metals and hardness); the phytoplankton counting was perfomed by the Lackey method (cel/mL); abundance (%) and the alpha diversity indexes (richness, diversity, dominance and evenness) were calculated. In August (winter), the Bacillariophyta division predominated in E-01 (75.41 %) and the Chlorophyta division in E-02 (66.52 %) and E-03 (63.19 %); in November (spring) the Bacillariophyta division predominated in E-01 (64.27 %) and E-02 (55.30 %), while in the others stations the Chlorophyta division was the most abundant. The alpha diversity for August indicates us that there is a greater diversity of species in the E-01 with respect to the others seasons, there isn´t dominance. In November, there is higher diversity of species in the E-08, the station with higher dominance was E-06 in which Oocystis lacustris Chodat predominated with 69.45 %. This lagoon has cold waters, acid pH, very low salinity, low conductivity, moderate hardness, reduced nitrate and phosphate, and among the metals, calcium, silica and magnesium were the most abundant. The present work provides an investigation of the phytoplanktonic diversity and water quality of La Viuda Lagoon because there is no background of studies of this body of water.

Keywords: La Viuda Lagoon, phytoplankton, alpha diversity, physicochemical parameters, water quality.

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Introducción

El Perú cuenta con numerosas lagunas en las cordilleras altoandinas que se originan directa o indirectamente de los nevados. Entre las principales cordilleras nevadas en el territorio peruano tenemos: Blanca, Huallanca, Raura, La Viuda, Central, Chonta, Ampato, Vilcabamba, Urubamba, Chila, La Raya, Vilcanota, Apolobamba, entre otras. La Cordillera La Viuda, tiene cerca de 1074 Lagunas: 816 lagunas inventariadas, y 258 lagunas no inventariadas, y comprende un área de 10577,06 km (ANA, 2014).

La laguna altoandina Verde Cocha es conocida como La Viuda y está ubicada en la cordillera la Viuda del departamento de Lima. La unidad litoestratigráfica de esta zona está compuesta de calizas micriticas gris parda a beiges, en capas medias a gruesas, intercaladas con calizas nodulares y que pertenecen a la eratema mesozoica, sistema cretáceo y serie superior (INGEMMET, 2017).

Nuestro país cuenta con una vasta riqueza natural que incluye a los organismos acuáticos, como el fitoplancton. Varias lagunas altoandinas no han sido investigadas, como el caso de la Laguna La Viuda. Los inventarios corresponden a la parte física y no biológica por lo que no se conoce los componentes biológicos para tomar medidas de conservación en caso de deterioro de su biodiversidad (MINAM, 2014). Asimismo, hay lagunas de nuestro país que no han sido aún categorizadas por la Autoridad Nacional de Agua, por la ausencia de datos con respecto a la calidad del agua como la Laguna La Viuda (DS 004-2017). La presente investigación tiene como objetivo determinar la diversidad del fitoplancton y la calidad del agua de la laguna La Viuda, contribuir en el conocimiento de esta laguna altoandina con el fin de aportar información para futuras investigaciones.

Material y métodos

Muestreo

La laguna La Viuda está localizada en el departamento de Lima, provincia de Canta, a una altitud de 4500 msnm, para la primera evaluación (agosto-2016) se establecieron tres estaciones de muestreo: E-01 y E-02 ubicados en la zona litoral y E-03 (zona limnética). Para la segunda evaluación (noviembre-2016) se establecieron 7 estaciones de muestreo: E-01, E-02, E-04, E-05, E-06, E-07 y E-08. El punto E-03 no fue realizado debido a la falta de accesibilidad a la zona limnetica. La toma de muestra para calidad del agua se realizó los puntos E-01, E-02 y E-08 (Fig. 1).

La selección de los puntos de muestreo se realizó de acuerdo a la morfología del litoral y accesibilidad de la laguna: E-01, litoral con abundante sedimento arenoso; E-02, sin litoral, pendiente rocosa vertical abrupta, escasa vegetación de Poaceae; E-03, zona limnética; E-04, litoral de piedras pequeñas, vegetación de Poaceae; E-05, litoral pedregoso con pendiente elevado y Poaceae, presencia de musgos acuáticos; E-06, litoral pedregoso con pendiente elevado y vegetación abundante de Poaceae; E-07, litoral pedregoso, vegetación sumergida; E-08, litoral pedregoso sin vegetación, sedimento lodoso. Las estaciones de muestreo fueron georreferenciados con un GPS (GARMIN etrex 10) (Tabla 1).

La metodología de recolección de la muestra se realizó en frascos de 1L, las cuales fueron preservadas con formaldehido al 4% para su análisis posterior (APHA, 2012; MINAM, 2014). Las muestras fueron superficiales (0-30 cm de profundidad).

La calidad del agua (salinidad, fosfato, nitrato, fosforo total y dureza) se realizó de acuerdo al APHA (2012). El nitrógeno total fue realizado por el método de Kjeldahl (APHA, 2012). Los metales totales se realizaron por el método de espectrofotometría de plasma ICP- OES (EPA, 1994) y los datos resultantes fueron transformados en logaritmo decimal para la interpretación de los resultados. La temperatura fue registrada con un termómetro (Boeco) y el pH con varillas Sigma-Aldrich, ambos in situ. La conductividad fue medida en un equipo multiparámetro (Thermo Scientific).

Identificación y análisis cuantitativo del fitoplancton de la laguna La Viuda

El análisis de fitoplancton cualitativo y cuantitativo se realizó de acuerdo al APHA (2012), empleando la técnica de concentra- ción por sedimentación. La identificación y enumeración del fitoplancton se realizó mediante un microscopio compuesto con ocular micrometrico (LW scientific I-4 series). Así mismo, el conteo se realizó según el método de Lackey (1938).

La identificación taxonómica de especies se realizó de acuerdo a Prescott (1973), Bellinger & Sigeer (2010). Los cálculos de los indices biologicos (índice de Margalef; índice de Shannon-Wienner; índice de simpsom; índice de Dominancia de Simpson, índice recíproco de Simpsom, índice de Pielou y la abundancia (Samo et al., 2008; MINAM, 2014).

Resultados

Evaluación de la calidad del agua

Los resultados de la calidad del agua de la laguna La Viuda indican que es un cuerpo de aguas frias (13,3-17,5 C), aguas dulces (salinidad 0,11-0,13 ppm), ligeramente acidas (pH 6), conductividad (166-183µS/cm), fosfato (0,001-0,04 ppm), nitrato (0,09-0,16 ppm), nitrógeno (2,96- 3,42 pm), fósforo (0,008-0,054 ppm) (Tabla 2).

Respecto a los metales totales, se observa que los elementos con valores más elevados son Ca (22,78-25,84 ppm), Si (1,15-1,21 ppm), Mg (1,51-1,54 ppm), K (0,35-0,38 ppm) y Na (0,24-0,26 ppm) (Fig. 2). La dureza total medida como carbonato de calcio se registró para la E-01: 70,28, E-02: 70,79 y E-08: 63,11 mg CaCO3/L

Fitoplancton e índice de diversidad de la laguna La Viuda

La evaluación de las divisiones fitoplanctónicas en invierno (agosto) demostraron la mayor abundancia de Chlorophyta en E-02 (66,52%) y E-03 (63,19%), mientras que en la estación E-01 la mayor abundancia corresponde a la división Bacillariophyta (75,41%) (Tabla 3).

La evaluación de las divisiones del fitoplancton en primavera (noviembre) demostraron la mayor abundancia de Bacillariophyta en la E-01 (64,27%) y E-02 (55,30%), mientras que en las demás estaciones la división Chlorophyta fue la más abundante (Tabla 4).

La diversidad del fitoplancton para el mes de agosto en las estaciones (E- 01, E-02, E-03) se presentan en la Fig. 3. La E-01 observó que los organismos fitoplanctónico más abundantes (%) fueron Fragilaria sp. (18,58%), Cymbella sp. (16,94 %), Sphaerocystis schroeteri Chodat (14,75%), Navicula sp. 2 (14,21%). En E-02, Sphaerocystis schroeteri Chodat fue el más abundante con el 43,76 % seguido de Gymnodinium sp. (22,77%) y Oocystis lacustris Chodat (22,32%). En E-03 el organismos más abundante fue Sphaerocystis schroeteri Chodat (41,67%) seguido de Gymnodinium sp. (15,97%) y Oocystis lacustris Chodat (14,58%) respectivamente.

Los análisis de los índices de diversidad alfa para el mes de agosto indicaron que hay una mayor riqueza en las estaciones E-03 (3,12) y E-01 (3,01). La mayor diversidad de especies se alcanzó en la E-01 (índice de Shannon-Wiener de 3,30 e índice de diversidad de Simpson de 0,88) con respecto a las otras estaciones. El índice de dominancia de Simpson al tener un valor de 0,12 reafirma la diversidad de la E-01 por ser el valor más bajo con respecto a las otras estaciones. La tendencia de equitatividad de las especies en la E-01 fue demostrada por el índice de Pielou (0,87). Así mismo, no se observa dominancia en ninguna estación (Tabla 5).

La diversidad del fitoplancton de la Laguna La Viuda (Lima-Perú) para el mes de Noviembre-2016 demostró que Fragilaria sp. fue la especie más abundante en las estaciones E-01 (35,73%), E-02 (42,38%), mientras que en las demás estaciones la especie más predominante fue Oocystis lacustris Chodat (Fig. 4).

Los análisis de los índices de diversidad alfa para el mes de noviembre indicaron que hay una mayor riqueza y diversidad en la E-08 (3,55 y 3,30) con respecto a las otras estaciones. El índice de dominancia de Simpsom para la E-06 fue 0,49, esto indicó que existe dominancia predominando Oocystis lacustris Chodat (Tabla 6).

Discusión

La presente investigación contribuye al conocimiento de la composición de metales que en un futuro podría servir para categorizar este cuerpo de agua según los Estándares de Calidad Ambiental para Agua de nuestro país (ECA), según el ECA la concentración de los metales debe ser indispensables para conocer la calidad del agua, entre los metales hallados en la laguna La Viuda, tenemos al aluminio (Al) 0,0008-0,0088, arsénico (As) 0,0113- 0,0135, berilio (Be) 0 – 8,5 x 10-5, boro (B) 0,021-0,022, cadmio (Cd) 1,55 x 10-6 – 6,22 x 10-6, cobalto (Co) 7,05 x 10-6 – 9,69 x 10- 6, cobre (Cu) 0,0005-0,0009, cromo (Cr) 3,04 x 10-5 – 4,03 x 10-5, hierro (Fe) 0,0009- 0,0036, litio (Li) 0,00114-0,00125, mercurio (Hg) 1,04 x 10-5 – 7,06 x 10-5, níquel (Ni) 0,00017-0,00019, plomo (Pb) 1,61 x 10-5 – 7,09 x 10-5, uranio (U) 4,15 x 10-5 – 7,73 x 10-5, vanadio (V) 0,00026-0,0035, talio (Tl 1,89 x 10-6 – 2,29 x 10-6, zinc (Zn) 0,0009- 0,0053, entre otros, cuyas concentraciones en esta laguna está por debajo de los límites del ECA lo que puede explicarse por los atributos geológicos de los suelos, subsuelos o fenómenos extremos, entre otros. Estos también podrían influenciar y hacer que las concentraciones de estas características inorgánicas sean superiores a la categoría de los ECA por ello, es necesario conocer esta data preliminar de metales (DS 004-2017-MINAM). Los datos de dureza (70,28 para la E-01, 70,79 para E-02 y 63,11 mg CaCO3/L para E-08) demostraron que la laguna La Viuda tiene aguas moderadamente duras según la clasificación de dureza OMS (2011), estos resultados son coherentes con el hecho de que la unidad litoestratigráfica de la laguna La Viuda se encuentra sobre caliza micritica (INGEMMET, 2017).

La diversidad de especies observadas puede atribuirse a la presencia de micronutrientes como potasio, sílice, sodio y en general a los otros microelementos que son necesarios para el crecimiento de fitoplancton, por ejemplo el silicio es importante y requerido por las diatomeas, y el selenio puede ser importante para algunos género como Chrysochomulina (Andersen, 2005; Bellinger & Sigee 2010).

Las concentraciones de nitrógeno y fósforo halladas están asociadas al estado trófico de la laguna. Diversos autores han realizado investigaciones para determinar índices tróficos enfocados principalmente en el nitrógeno y fósforo, sin embargo, clasificar el estado trófico de un cuerpo de agua únicamente con parámetros clásicos como nitrógeno total y fósforo total no es lo más adecuado, por ello se han ido introduciendo otros parámetros como el carbono, clorofila y transparencia, entre otros (Janus & Vollenweider, 1981).

En nuestro estudio observamos que el valor del nitrógeno total en ppm se encuentra entre 2,96-3,42 y el fósforo total en ppm está entre 0,008-0,054. Los valores de nitrógeno total no cumplirían con el ECA y los valores de fósforo total de E-01 y E-02 tampoco cumplirían (DS 004-2017). De acuerdo a las tablas de TSI de Carlson (1977) y otros investigadores (Janus & Vollenweider, 1981), si tomamos el valor del fósforo (como único factor limitante), las tres estaciones evaluadas de la laguna La Viuda demostrarían una tendencia mesotrófica. Por otro lado, Alvarez (2016, p: 69, 72) menciona tablas de otros autores quienes clasifican el estado trófico de los lagos en base a amoniaco y fósforo; en el presente estudio la metodología para calcular el nitrógeno total fue Kjeldahl y los valores obtenidos corresponden al amoniaco libre, según esta información las tres estaciones evaluadas de la laguna La Viuda demostrarían una tendencia eutrófica con relación al nitrógeno; y se encontraría entre un estado oligotrófico y eutrófico para el fósforo total según la tablas mencionadas por Alvarez (2016); sin embargo, esto no es concluyente ni certero pues hay que considerar la naturaleza del suelo en el cual yace la laguna La Viuda, pues simplemente puede ser que el fosforo provenga de minerales propios característicos del lugar, además se debe tomar en cuenta otros parámetros como él fósforo disuelto P-PO4, fósforo particulado, nitrato-nitrógeno, hierro, demanda de oxigeno químico, entre otros, así como, parámetros ambientales como la superficie de lago, profundidad media y máxima, altitud, temperatura de la zona epilimnética, temperatura del suelo, entre otros como lo ha mencionado Schröder en su modelo de correlación citado por Vollenweider et al. (1998, p: 355).

En la laguna La Viuda no hemos encontrado presencia significante de cianobacterias (además que tenía aguas transparentes), los niveles de nitrato estuvieron entre 0,09-0,16 ppm y los niveles de fosfato entre 0,001-0,04 ppm, en nuestro país el límite para la concentración de nitrato es 13 mg/L en lagos y lagunas (DS 004-2017), por lo cual el nitrato no afectaría en la calidad del agua para la laguna la Viuda en caso se le asigne la categoría 4; en relación al fosfato el ECA no menciona nada al respecto, sin embargo Wimalawansa & Wimalawansa (2015) toma como referencia una tabla para categorizar muestras de agua para contenido de fosfato por lo que la E-01 y E-08 de la laguna la Viuda estaría en el grado 1, es decir que no están contaminados y la E-02 estaría en el grado 2, es decir en este punto las plantas están sobrestimuladas, pero el nivel es aceptable.

En los sedimentos lacustres, es posible encontrar diatomeas bentónicas como las diatomeas que provienen de la columna de agua y que, constituyen grandes cantidades de potenciales restos algales en el tiempo según Alvial et al. (2008) y Reynolds et al. (1982). En el presente trabajo, en el mes de agosto la E-01 estaba caracterizada por la presencia de abundante sedimento y abundante espuma producida por el viento, con una concentración mayor de diatomeas y de organismos fitoplanctónicos en general.

En noviembre, también se observó este mismo comportamiento para la estación E-01, sin embargo en la E-02 debido a que las aguas superficiales de la Laguna La Viuda tenían movimiento originado por la variación de la dirección del viento, presentó una mayor abundancia de diatomeas. Smith & Smith (2007) y Margalef et al. (1955) mencionan que los vientos intervienen en la mezcla del epilimnion de los sistemas lacustres y producen pseudomovimientos de las aguas observadas.

Las estaciones E-2, E-03 del mes de agosto y las estaciones E-04, E-05, E-06, E-07 y E-08 predominaron las clorofitas que es lo esperado a observar en aguas dulces, según Lee (2008) cerca del 90% de las algas en aguas dulces son clorofitas. Sin embargo, las cianofitas fueron escasas, esto se explica por el pH ligeramente acido (pH=6), las cianofitas viven en un ambiente alcalino, generalmente no toleran aguas con pH por debajo de 5 y son pocos comunes entre pH de 5-6, por otro lado crecen a una temperaturas mayores de 20 oC aunque pueden ser tolerantes (Giannuzi, 2009; Lee, 2008). En nuestro estudio la temperatura osciló entre 13,3-17,5, las pocas cianofitas que se encontraron no entraron a conteo por carecer de contenido celular según la metodología de recuento del APHA (2012).

Con respecto a los índices de diversidad alfa, el índice de Riqueza de Margalef (1958) indica que para valores menores a 2 son zonas de baja diversidad y mayores a 5 son zonas de alta biodiversidad, tomando como principio esto decimos que la estación E-03 y E-01 tienen una diversidad media en comparación con la estación E-02. El índice de Shannon y Wienner, según Magurran (2004) usualmente está entre 1,5 y 3,5, en este muestreo todos los valores están en este rango, siendo el valor más alto para la estación E-01 (3,30) y el más bajo para la estación E-02 (2.10). Finalmente, al realizar los índices de Simpson (Peet, 1974; Lande, 1996; Magurran, 2004) observamos que el índice de diversidad de Simpson (1-D) confirma que la estación E-01 es la que presenta mayor diversidad (0,88 cercano a 1), el índice reciproco de Simpsom tiene el valor más alto en E-01 (8,06), se considera que esta y las restantes estaciones para el mes de agosto presenta diversidad. Para el mes de agosto-2016, concluimos que no hay especies dominantes en ninguna de las tres estaciones, debido al rango de los valores del índice de Dominancia Simpson es 0,12-0,30 próximo a 0 y el índice de Pielou (0,66-0,87) que al estar próximo a 1 indica que hay una mayor equitatividad (Magurran, 1989).

Con respecto al 2do muestreo de Noviembre (Primavera), de acuerdo al índice de Margalef se considera a todas las estaciones evaluadas como zonas de mediana diversidad (valores por encima de 2 y menos de 5) y entre ellas la E-08 es la que presenta mayor riqueza (3,55). El índice de Shannon y Wienner oscila entre el rango de 1,5 y 3,5 según Magurra (2004) y el valor más alto fue para la estación E-08 (3,30) y el valor más bajo para la E-06 (1,88), el índice de diversidad según Simpson confirma que la E-08 presenta mayor diversidad de especies (0,83) y que la E0-6 presenta la menor diversidad (0,51); asimismo si hay presencia de especies dominantes en la estación E-06 (0,49), el índice de Pielou con un valor de 0,48 indica que las especies de E-06 se alejan de la equitatividad con respecto a las otras estaciones predominando Oocystis lacustris Chodat con un 69,45 %.

Finalmente, las aguas de la Laguna la Viuda, son transparentes, frías, ligeramente acidas, con variedad de microelementos. La diversidad del fitoplancton también es variable y está relacionada con la estacionalidad e indicaron baja abundancia de fitoplancton en invierno (agosto) con respecto a primavera (noviembre). Los niveles de nitratos y fosfatos son aceptables, pero es necesario a futuro determinar el estado trófico de esta laguna altoandina tomando en cuenta varios parámetros de acorde a nuestra realidad geográfica y a diferentes niveles de profundidad con el fin de contribuir al conocimiento de la diversidad fitoplanctónica y la calidad del agua de este cuerpo de agua.

Contribución de los autores

J. L. & H. M. Identificación de los organismos, el análisis de las muestras, interpretación de las muestras y redacción.

P. C. Análisis e interpretación de los resultados, aprobación de la redacción final. R. Q. Recolección de datos e información, interpretación de resultados y redacción. Todos los autores han leído el manuscrito final y aprobado la revisión.

Conflictos de intereses

Los autores declaran no tener conflictos de interés.

Citación: Laura, J.; H. Montoya; P. Castellanos & R. Quiroz. 2018. Evaluación de la diversidad del fitoplancton de la laguna La Viuda (Lima, Perú) en agosto-noviembre 2016. Arnaldoa 25 (3): 1027- 1040. DOI: http://doi.org/10.22497/arnaldoa.253.25314

 

Literatura citada

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Recibido: 20-VIII-2018

Aceptado: 25-IX-2018

Publicado online: 30-XI-2018

Publicado impreso: 31-XII-2018