Trampas de sedimento.

LANGE, CARINA; BOLTOVSKOY DEMETRIO

Manual de métodos ficológicos

Universidad de Concepción

Lugar: Concepción, Chile; Año: 1995; p. 93 - 118

La materia particulada en suspensión en el mar proviene de varias fuentes; éstas incluyen la producción autogénica de las comunidades, la precipitación de minerales, la resuspensión de sedimentos, los aportes fluvial y eólico, productos del vulcanismo submarino, y otros aportes asociados con procesos de transporte lateral. En las áreas pelágicas, la mayoría de las partículas que sedimentan a través de la columna de agua son formadas biogénicamente en las aguas superficiales (Honjo et al., 1982a), e incluyen carbonatos, silicatos y materia orgánica celular y amorfa. La fracción litogénica que proviene de la litosfera continental, en general constituye una fracción menor del flujo total de partículas. Las partículas de mayor tamaño (102-104 µm de largo o diámetro, según Fowler & Knauer, 1986) son de origen mixto (orgánico e inorgánico); por ejemplo, los pellets fecales, de origen biológico, también pueden incluír partículas inorgánicas en su matriz. Por otro lado, la floculación de partículas inorgánicas puras incorpora detrito orgánico formando así aglomerados mixtos. Si bien las partículas grandes de sedimentación rápida son menos numerosas que las más pequeñas, las primeras son las responsables principales del transporte vertical de los elementos y materiales en el mar (Fowler & Knauer, 1986). Entre éstas deben destacarse: (a) Pellets fecales. Son de composición y tamaño variable, dependiendo del organismo productor. Su velocidad de caída depende de su volumen, densidad y composición (Angel, 1984). (b) Organismos intactos y esqueletos de pláncteres. Aquí se incluyen los cocolitofóridos, diatomeas, silicoflagelados, radiolarios, foraminíferos, pterópodos, microcrustáceos, escamas de peces, fragmentos de algas epífitas, fragmentos y esqueletos de animales pelágicos, etc. La velocidad de caída depende del organismo considerado (por ejemplo, radiolarios: 10-400 m¨día-1; diatomeas: 100-150 m¨día-1; Takahashi & Honjo, 1983; Billet et al., 1983). (c) Nieve marina y agregados amorfos. Se denomina nieve marina al material detrítico, amorfo y floculento formado por partículas orgánicas e inorgánicas. Estos agregados son el hábitat de numerosas bacterias, microzoopláncteres, y también retienen sus productos detríticos, así como otros compuestos y elementos de diverso origen. Su velocidad de sedimentación varía con el tamaño del agregado y la profundidad en la columna de agua a la cual se encuentran (Shanks & Trent, 1980; Asper, 1987). (d) Agregados de arcilla. Estas partículas inorgánicas suspendidas, de origen continental, normalmente descienden muy lentamente a través de la columna de agua (0.5 m¨día-1; Lal, 1980). Debido a su envoltura pegajosa pueden chocar entre sí y quedar aglutinadas, o ser incorporadas a la nieve marina formando así agregados de mayor tamaño con velocidad de caída más alta (Honjo et al. 1982a, b). Fowler & Knauer (1986) presentan una detallada revisión sobre la producción, composición y mecanismos de transporte de los agregados de partículas mencionados anteriormente. La medición directa del flujo de partículas en el interior del océano solamente ha sido posible en años recientes con el desarrollo de nuevas técnicas de muestreo que incluyen las trampas de sedimento y los sistemas de filtración in situ de grandes volúmenes de agua (Simpson, 1982). Las primeras permiten el monitoreo de los procesos océanicos produciendo registros contínuos de información que abarcan períodos de meses a años; mientras que los sistemas de filtración están limitados a muestreos y datos "instantáneos". A pesar del alto costo que involucra la instalación y mantenimiento de trampas de sedimento, éstas son los equipos más conmunmente utilizados en la actualidad. Se han desarrollado diversos diseños de trampas; la mayoría son cilindros o conos que permiten la entrada de partículas a través de una grilla o tamiz ubicado en la boca y su sedimentación hacia el colector, donde la descomposición de la muestra es inhibida por la acción de un bactericida en solución. Los estudios con trampas de sedimento han demostrado claramente que el descenso de material hacia el fondo marino está directamente relacionado con la producción biológica de las aguas superficiales y con el ciclo estacional de ésta (Deuser & Ross, 1980; Deuser et al., 1981; Honjo, 1982; Fowler & Knauer, 1986; US GOFS, 1989). Los picos de sedimentación se dan después de un período de alta producción en superficie, y pueden ser seguidos a través de la columna de agua si se utilizan trampas secuenciales instaladas a diferentes profundidades (Honjo, 1982). Estas investigaciones han contribuído enormemente al conocimiento de la distribución de partículas en la columna de agua, el tiempo que éstas permanecen en suspensión, su velocidad de caída y los mecanismos de transporte vertical más importantes (ver revisiones en Fowler & Knauer, 1986 y US GOFS, 1989). La nueva información así obtenida acerca de los procesos de diagénesis, disolución, descomposición y producción biológica a profundidades medias en los océanos, sugiere que la columna de agua es un sistema mucho más complejo y dinámico de lo que se creía anteriormente (Karl & Knauer, 1984; Wakeham & Canuel, 1988). A pesar de que la utilización de trampas de sedimento para el estudio de procesos oceánicos es relativamente reciente (los primeros ensayos tienen solamente unos 15 años de antigüedad), el desarrollo que ha tenido este campo, tanto en lo referente a avances técnicos de los aparatos usados, como en el espectro de temas que interesa, la cantidad de especialistas que involucra y el número de experiencias de largo plazo llevadas a cabo (Fig. 1), fué excepcional. Dadas las características interdisciplinarias de los problemas que las trampas de sedimento permiten encarar, fué desde sus comienzos área de interés compartida por biólogos, paleontólogos, químicos y geólogos que, como en ningún otro programa, trabajan complementariamente sobre las mismas muestras. Uno de los temas clave de mayor actualidad que estas técnicas contribuyen a estudiar es la dinámica de la exportación de material biogénico de la capa fótica; estas investigaciones, a su vez, están íntimamente ligadas a proyecciones del impacto del efecto invernadero, acumulación de CO2 en la atmósfera, deterioro de la capa de ozono, etc. (Berger et al., 1989). El rol de las algas fitoplanctónicas es crucial en estos trabajos ya que constituyen el principal responsable del consumo del CO2 atmosférico y su exportación, en forma de materia orgánica, a las profundidades oceánicas (JGOFS, 1990; Longhurst, 1991; Schlesinger, 1991). Los registros de diatomeas y otros micropláncteres con restos fosilizables en los sedimentos marinos constituyen una de las herramientas más útiles para el estudio de las fluctuaciones climáticas de corto, mediano y largo plazo (Lange et al., 1987, 1990; Barron & Baldauf, 1989; Boltovskoy, 1992). En el proceso de su descenso al fondo marino, así como sobre éste, las asociaciones florísticas y faunísticas planctónicas sufren importantes modificaciones cuya comprensión es crucial para una correcta interpretación de la información contenida en las secuencias sedimentarias (Boltovskoy, 1988). En este sentido, los materiales de trampas de sedimento constituyen una etapa intermedia entre las comunidades de superficie vivas y sus tanatocenosis, y como tales contribuyen significativamente a refinar las interpretaciones paleoambientales. Estas, a su vez, sirven de base para ensayar análisis predictivos frente a modificaciones ambientales con analogías en el pasado (Gajewski, 1993). Dado que el trabajo con trampas de sedimento, sobre todo con las automáticas seriadas, es sumamente complejo e involucra un sinnúmero de detalles técnicos y metodológicos que exceden a los alcances de esta sección, los comentarios incluídos a continuación no serán suficientes para que el lector interesado domine el tema con la sola ayuda de este capítulo. Más bien, este artículo pretende ofrecer un panorama general de la metodología correspondiente, de su utilidad en el estudio de procesos que afectan a las algas marinas y, sobre todo, de sus limitaciones debidas a los numerosos problemas técnicos por resolver.