Aportes continentales y oceánicos de nutrientes inorgánicos al golfo de Arauco (Región del Biobío) y un análisis del estado trófico.
Authors:   , Fernández Perera Yasser 
Published: December 2024

En las zonas costeras existen ecosistemas sensibles que ofrecen hábitats críticos para muchas especies marinas, al tiempo que brindan servicios ecosistémicos de gran importancia para el ser humano. Estos ecosistemas son muy heterogéneos y están sujetos a constantes cambios provocados, en parte, por procesos físicos, químicos y biológicos externos que varían a diferentes escalas espaciales y temporales, por ejemplo, aportes de materia orgánica y nutrientes desde el continente, flujos de aguas subterráneas, fluviales y lavado del suelo, radiación solar, precipitación y surgencia costera, entre otras. Al combinarse estos procesos pueden, bajo ciertas circunstancias, crearse sistemas biológicamente muy productivos, pero vulnerables a las presiones ambientales, tanto naturales como antropogénicas. Por otra parte, las zonas costeras son altamente pobladas y, en consecuencia, son sistemas altamente vulnerables. Alteraciones biogeoquímicas producidas por ejemplo por el incremento en el ingreso de nutrientes y/o en sustancias contaminantes continentales, pueden desencadenar procesos de eutrofización y cambios en las tramas tróficas (ej. blooms de fitoplancton). El golfo de Arauco, ubicado en la zona centro-sur de Chile, presenta una orientación hacia el ecuador, siendo considerado como un enclave económico importante del país albergando importantes industrias y actividades económicas claves para la economía nacional. Entre las principales industrias, destaca la pesca, industria forestal y producción de pulpa y celulosa, industria química, minería, producción de energía, turismo y recreación, entre otras. La zona ha presentado un rápido crecimiento económico y demográfico. En la actualidad, posee una población de 419 595 personas distribuidas en cinco comunas. Desde el punto de vista oceanográfico, el golfo está bajo la influencia de la surgencia costera, debido a la predominancia de vientos sur-oeste, principalmente desde primavera hasta comienzos de otoño. Los eventos de surgencia llevan a la superficie agua ecuatorial sub-superficial (AESS) con altas concentraciones de nutrientes (20-40 de nitrato, 2,6-3 de fosfato), alta salinidad (34,4-34,9) y bajo contenido de oxígeno disuelto (2-15 % saturación). Se ha planteado, en la literatura científica, que la carga de nutrientes aportada por el río Biobío explicaría la elevada productividad primaria en el golfo de Arauco. Sin embargo, no existe suficiente información cuantitativa sobre el proceso de incorporación de nutrientes proveniente de otras fuentes externas, tales como los aportes producidos por procesos de surgencia y los flujos antropogénicos terrestres, tanto fluviales como antropogénicos. En este contexto, el presente trabajo de Tesis plantea las siguientes dos hipótesis. Primero, que la concentración de nitrógeno (N) y fósforo (P) que ingresa al golfo de Arauco producto de la surgencia generada por vientos sur-oeste es mayor que aquella proveniente de fuentes de origen terrestre, tanto naturales como antropogénicas y, segundo, que en el golfo de Arauco, durante el periodo primavera-verano la proporción N/P en la capa superficial de la columna de agua será menor que en el periodo de invierno, producto de la influencia de las aguas ecuatoriales subsuperficiales. Para contrastar estas hipótesis, se estimó el balance de nutrientes en el golfo de Arauco, determinando la importancia relativa del aporte de nitrógeno inorgánico disuelto y fósforo inorgánico disuelto generado por surgencia y fuentes terrestres fluviales y antropogénicas. Para ello, se compararon los aportes antropogénicos y el ingreso de N y P por surgencia costera en las diferentes estaciones (verano, invierno, primavera y otoño) y a escala interanual (2015 a 2019), utilizando el modelo biogeoquímico de cargas LOICZ de una caja y doble capa (Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone, LOICZ) del programa Future Earth (Gordon et al. 1996). Nuestros resultados evidenciaron que en el golfo de Arauco existen 21 fuentes emisoras de nutrientes relacionadas con diferentes actividades o procesos industriales, incluyendo las aguas servidas, además de 4 entradas fluviales principales (ríos Biobío, Laraquete, Carampangue y Tubúl-Raqui. La mayor parte de los nutrientes que llegan a las aguas costeras del golfo de Arauco desde el continente provienen de los ríos, aportando el 65% (56.897 kg d-1) de los aportes totales (87.390 kg d-1); mientras que, los efluentes industriales aportan el 35 % (30.493 kg d-1). Cabe destacar que el aporte de los ríos incluye fuentes naturales y antrópicas. Las fuentes industriales más relevantes en cuanto a aportes de nutrientes fueron, en primer lugar, la industria y procesamiento de pescado, seguido de la industria forestal y producción de pulpa y celulosa, aguas servidas, producción de energía y, finalmente, otras industrias. Por su parte, las modelaciones indicaron que el sistema recibe flujos de agua, sal y nutrientes desde el océano adyacente hacia la capa profunda durante todo el año, con entradas oceánicas máximas durante la primavera y el verano mientras que, los suministros de origen continental hacia la capa superficial son mayores durante el invierno y primavera. Desde el punto de vista interanual, los flujos de nutrientes desde el océano abierto disminuyeron durante los eventos cálidos (El Niño) reportados durante los años 2015 y 2019 mientras que, durante los eventos fríos (La Niña) o periodos neutrales no se evidenciaron diferencias significativas. Los tiempos de residencia del sistema se estimaron en 20 días para la primavera, 35 en verano, 64 en otoño y 40 en invierno. Además, se obtuvieron flujos negativos de ΔPID y ΔNID en la capa superficial y positivos en la capa profunda, indicando producción de materia orgánica suficiente como para ser exportada al océano abierto o ser enterrada en el sedimento marino. Nuestros resultados indican que el golfo de Arauco funciona como un sumidero de carbono con predominio de la fijación de nitrógeno y un estado autótrofo en la capa superficial. La capa profunda, no obstante, mostró heterotrofia en las estaciones de primavera de 2015 y 2017, verano de 2017 y 2019 y otoño de 2017.