Abella, Carles

Brunet, R. C.

García Gil, L. J.

Garcia-Gil, L. J.

Abellà Ametller, Carles

DUGiDocs – Universitat de Girona

ARTICLE SCIENTIA gerundensis, 1612: 123-132 (1990) ESTUDIO COMPARADO DE PARAMETROS DE EUTROFIZACION EN RECINTOS EXPERIMENTALES DE LA LAGUNA DEL VILAR (BANYOLES) R.C. Brunet, J. Garcia-Gil & C.A. Abella Universitat Autbnoma de Barcelona. Institut &Ecologia Aquhtica. Pl. Hospital, 6. 17071 Girona RESUM En aquest treball es presenten els resultats de l'examen de diversos parametres limnolb- gics relacionats amb l'eutrbfia +n l'estanyol del Vilar i en un recinte experimental de gran volum- durant dos periodes, equivalents en el temps, de dos anys consecutius. Els resultats posen de manifest la importancia de la fertilització a través d'escorrentia super- ficial com un dels factors que mCs contribueix a l'estat d'eutrbfia en qui: es troba llesta- nyol del Vilar. RESUMEN En este trabajo se presentan 10s resultados del examen de diferentes parhetros limnoló- gicos relacionados con la eutrofia --en la laguna del Vilar y en un recinto experimental de gran volumen- durante dos periodos equivalentes de tiempo separados por un año. Los resultados señalan la importancia de la fertilización a través de escorrentia superficial como el factor que mis contribuye al estado eutrófico en que se encuentra la laguna del Vilar. ABSTRACT In this work, data of different limnological parameters are examined during two equivalent time periods, which are separated by one year in both Vilar Lake and experimental large enclosure. The results point out the importance of superficial input of nutrients as the main factor for explaining the present eutrophication of Lake Vilar. Key words: Chlorophyll a, biofilm, eutrophication processes, limnocorrals, nutrients, phytobentos, phytoplankton. La laguna del Vilar es la mayor y mis frecuentada de las lagunas que acompafian el lago de Banyoles. Alcanza 10s 170 m de largo con una anchura máxima de 81 m, encierra un volumen de 53,832 m3 y ocupa 12,435 m2 de superficie. Morfoló- 124 R.C. BRUNET, J. GARCÍA-GIL & C.A. ABELLA gicamente se compone de dos cubetas o hundimientos, con áreas ocupadas por se- dimento que se mantiene en suspensión por acción del flujo ascendente de agua que alimenta la laguna (Casamitjana, 1989). En estas zonas, la profundidad de la columna de agua oscila normalmente entre 8 y 10 m, mientras que la potencia del sedimento en suspensión es de al menos 50 m en la cubeta sur de la laguna (Fig. 1 y 2). Su morfologia, la baja tasa de renovación del agua, y el hecho de que ésta sea sul- fatada, posibilita el establecimiento de una meromixis crenogénica. Esto facilita la O 25 rn. Figura 1. Mapa batimétrico de la laguna del Vilar (Abellh, 1980). El área sombreada corresponde a la zona ocupada por sedimento en suspensión. Se indica la posición de ambos limnocorrales. PARAMETROS DE EUTROFIZACI~N EN LA LAGUNA DEL VLAR (BANYOLES) 125 Figura 2. Perfil de ecosondación en dirección norte-sur de la laguna del Vilar. El per- fil rectilini0 en el fondo de cada una de las cubetas, indica la interfase agua-sedimento en suspensión. flotador ( 4  : 30 cm 1 I lastre I Figura 3. Esquema de la estructura y colocación de 10s recintos experimentales (lirnnocorrales). 126 R.C. BRUNET, J. GARC~A-GIL & C.A. ABELLA presencia de condiciones anóxicas en el monirnolimnion, que dhnden hacia la super- ficie entrado el verano, ocupando todo el hipolimnion hasta 10s 4 m de profundidad. En 1987 se instalaron en la cubeta sur de la laguna del Vilar dos lirnnocorrales o tubos de Lund, que permiten disponer de sendos volumenes experimentales con objeto de ensayar distintos sistemas de recuperación de la laguna. Durante 10s trabajos preliminares a la intervención en 10s limnocorrales se com- probó que ambos experimentaban un gran aumento en la transparencia del agua. Ante la posibilidad de que este aumento en la transparencia respondiese a un cambio de población del fitoplancton y a la colonización perifitica (Wanner, 1986) en las paredes internas de 10s limnocorrales -sin disminución de la bioma- sa- se diseñó un experimento para estudiar si la biomasa en 10s limnocorrales era menor que en el resto de la laguna. MATERIAL Y METODOS Caracteristicas físico-químicas y biológicas Los puntos de muestreo escogidos fueron la zona de máxima profundidad en la cubeta-I (sur) de la laguna del Vilar y el interior del limnocorral A. Los recintos experimentales fueron colocados a una profundidad de 6,5-7,5 m en la cubeta sur de la laguna del Vilar (Fig. 1). Tienen forma tubular con 10 m de diámetro por 8 m de altura; encierran por tanto un volumen aproximado de 590 m3 de agua. El material empleado para su confección fue lámina de butilo de 2 mm de espesor, que evita la difusión de gases entre la columna confinada y el res- to de la laguna. Para garantizar su flotación, éstos se construyeron provistos de cuatro cámaras neumáticas independientes en su parte superior. Asimismo el bor- de inferior de 10s tubos contiene un circulo de cadena que 10s lastra y garantiza su fijación y penetración en el sedimento (Fig. 3). Las variables medidas fueron: conductividad (YSI modelo 33), temperatura (Crison T-637), extinción de la luz (célula fotoeléctrica Megatron tip0 B) y oxí- geno disuelto (YSI modelo 57). En función del perfil de estas variables se proce- dia al muestreo estratificado de la columna de agua con una bomba eléctrica as- piranteJimpelente Wilcox CF conectada a un doble con0 (Jorgensen et al., 1979). Una vez fijdas las muestras para el análisis de sulfhídrico con SAOB (Sulfide Antioxidazing Buffer), éste se cuantificaba mediante un electrodo de Ag+/Ag2S Orion Research modelo 94-16 (Baumann, 1974). Las concentraciones de amonio y de nitratos en agua se determinaron mediante 10s electrodos selectivos de Orion Research 95-12 y 93-07 respectivamente. La concentración de nitritos se determi- nó por el método colorimétrico de Strickland & Parsons (1968). Los pigmentos fotosintéticos se cuantificaron mediante análisis espectrofoto- métrico (Spectronic 2000 Baush & Lomb) obtenido a partir de la filtración de fi- toplancton según Montesinos (1982). Para la determinación del peso sec0 en muestras de agua se procedió al filtrado PARAMETROS DE EUTROFIZACI~N EN LA LAGUNA DEL VILAR (BANYOLES) 127 sobre filtros de fibra de vidrio (Whatman GFF), de un volumen determinado de agua. Se procedia al secado de filtro en una estufa a 105 OC durante 24 horas y se determinaba el peso en una balanza Sartorius GMBH tipo 1601. Cuantificacion de clorofila en el limnocorral Para determinar la clorofila presente en 10s limnocorrales se procedió de formas distintas: 1. Determinación de la clorofila-a fitoplanctónica: Se procedió cuantificando el extracto acetónico de un volumen filtrado sobre filtros de membrana de 0,45 pn de poro. 2. Determinación de la clorofila asociada a la colonización alga1 de la super- ficie interna del limnocorral: en primer lugar se dispusieron verticalmente en el limocorral A, 4 baterías compuestas por 6 láminas de PVC de 20 x 20 cm cada una, separadas por 1 metro de distancia entre ellas. Las baterías se colocaron dia- metralmente equidistantes entre si en el interior del limocorral. Además se dis- puso una bateria fuera del limnocorral, que actuaba como control. La láminas estuvieron instaladas durante el mes de enero de 1988, tras 10 que se procedió a la cuantificación (ug.m-2) del extracto acetónico (5 rnL) conseguido por maceración del raspado de 100 cm2 de cada una de las superficies experimen- tales. Posteriormente se calculó la cantidad de clorofila en miligramos correspon- diente a cada uno de 10s cuatro sectores que integran el limocorral. Evolucion comparada entre la laguna y el limnocorral durante dos periodos sucesivos En la Tabla 1 se exponen 10s valores medios integrados de diferentes indicadores limnológicos. En el periodo que va desde el 1 1-12-1987 al 15-5-1988 las concentraciones in- tegrada~ para el monirnolimion de productos reducidos (sulfhidrico y arnonio), son considerablemente menores que en el período anterior (24-12-1986 al 18-6- 1987). Este hecho se puede relacionar con la intensidad -gradiente y valor abso- l u t ~  de conductividad- de la meromixis, considerablemente menor en el último periodo (0,72-1,45 mS.cm-1) que en el anterior (1,5-1,7 mS.cm-1). En términos generales se observa que la transparencia en ambos, la laguna del Vilar y el l imoconal A, es mucho mayor en el período 1986-87 que en el 1987- 88. Este hecho concuerda con la tendencia de la concentración integrada de clo- rofila a y nitrato, que presentan también en el período 1986-87, concentraciones cercanas a la mitad de las correspondientes en 1987-88. Por tanto, hay una contradición aparente entre la coexistencia de valores ele- vados de parámetros indicadores de elevado nivel trófico (clorofila a, NO3-, coe- ficiente de extinción de la luz, q) y concentraciones menores -cercanas a la mi- tad- de productos reducidos en el monimolimnion. Como hipótesis se podria mantener que el establecimiento de condiciones me- romicticas propicia la producción de compuestos reducidos en mayor intensidad, mientras que las condiciones tróficas del mixolimnion parecen responder a otros procesos, como la fertilización superficial. Por otra parte, la concentración integrada de nitrito, y a diferencia de la mayo- ria de las variables, presenta unos valores en el periodo 1986-87 cercanos al doble de la cantidad registrada en 1987-88. Se podria suponer que la actividad desnitri- ficadora fuera superior en el periodo 1986-87 que en el 1987-88. Dinamica comparada entre la laguna del Vilar y el limnocorral A durante el periodo 1987-88 En la Tabla 2 se indican la integración de distintos parámetros indicadores del es- tado trófico y del aporte externo, tanto en la laguna del Vilar como en el limnoco- rral A. En general, se aprecia que 10s productos reducidos del monimolimnion (sulfhidrico y arnonio), asi como el contenido en nitrato y nitrito, presentan con- centraciones menores en el tubo A que en el resto de la laguna. Son especialmente Tabla 1. Valores medios integrados de distintos parámetros limnol6gicos en la laguna del Vilar y el limnocorral-A durante 10s periodos diciembre-junio de 1987 y diciembre-mayo de 1988. 24-12-86 S2- NH4+ NO3- (1) N O y  (1) Clor, a (3) Cf.Ext.Luz 18-06-87 (rnmo~.m-~) ( rnm~l .m-~)  ( rnmo~ .m-~)  (rnm01.m~~) (mg.m2) (m-l) (1) Integraci6n de 0-4 m. (2) Periodo 26-02-87 al 18-06-87. (3) Integración hasta el 10% de la l u z  incidente. Tabla 2. Valores medios integrados de distintos parámetros limnol6gicos en la laguna del Vilar y el limnocomal-A durante el período 11-12-87 al 29-03-88. S2- NH& N03- NOZ- Clor. a P.seco P.sec.lC1or.a Cf.Ext.luz (mm0l.m-3) (mm0l.m-3) (mm0l.m-2) (mmol.rn3) (mg.m-2) (g.m-3) (m-1) PARAMETROS DE EUTROFIZACION EN LA LAGUNA DEL VILAR (BANYOLES) 129 significativas de esta situación la penetración de la luz (transparencia) y el peso seco en las muestras de agua. La Fig. 4 manifiesta las diferencias entre 10s valores integrados de peso seco del agua de la laguna (g.m-3) y del lirnnocorral. Se aprecia que el contenido integrado de sólidos en suspensión (seston) en el Vilar es de una 1,4 a 2,4 veces superior que en el tubo-A. Este hecho, junto con la escasa variación del rango (9,75-7,65 g.m-3) en las muestras de tubo A, demuestra que, excepto en el muestreo de abril, el lim- nocorral A se mantiene constante repecto al peso seco. Los valores del mes de abril pueden explicarse por el aumento de biomasa al- gal (87,26 mg.m-2 de clorofila a en el tubo A y 47,66 en el Vilar). Se supone que la mayor variabilidad en peso seco (13,08-23,15 g.m-3) en el Vilar indica la ocu- rrencia puntual de aportes orgánicos y minerales en la laguna. Como dato ilustra- tivo, el muestreo de diciembre (10-12-1987) fue precedido por intensas precipita- ciones (315-12-1987) del orden de 40 L.m-2, con la consecuente inundación y aporte por escorrentia. Sin embargo, cabe destacar que tanto la concentración de clorofilas como la del cociente Clor. alpeso seco, presentan valores mayores en el limnocorral que en la laguna libre. Ante este hecho, cabe esperar la existencia en el interior del DIC FEB MAR ABR 1 9 8 9 - 8 8  Figura 4. Evolución temporal del peso seco (g.m-3) integrado en la columna de agua de la laguna del Vilar y el limnocorral A. 130 R.C. BRUNET, J. GARC~A-GIL & C.A. ABELLA tubo A de una población fitoplanctónica distinta, adaptada a concentraciones me- nores de nutrientes, más madura, pero con un contenido especifico en clorofila-a mayor. Esta población responde a una dinámica diferente de la exterior al limno- corral A. Clorofilas fitoplanctónicas y fitobentónicas Los resultados de la cuantificación de clorofilas fitobentónicas son similares a 10 largo de 10s cuatro puntos muestreados. Además, todos ellos difieren considera- blemente de 10s resultados obtenidos en las láminas colocadas en el agua libre de la laguna del Vilar. Los dos sistemas estudiados (limnocorral A y laguna del Vi- lar-I) muestran diferencias en cuanto al desarrollo de las comunidades fitobentó- nicas y fitoplanctónicas. En la Fig. 5 se observa cómo en el lirnnocorral A existe una predominancia de fitobentos sobre el fitoplancton, el cua1 se distribuye uni- formemente por toda la columna con valores que no superan 10s 4 pg.L-1. En la la- guna, por el contrario, es el fitoplancton quien tiene mayor peso especifico en la composición de las comunidades algales. El fitobentos aparece s610 en las lámi- nas situadas cerca de la superficie (0-1 m) con valores inferiores a 10 mg, en cam- bio el fitoplancton quintuplica 10s valores en el limnocorral A, destacándose un pico a 3 m de 35 pg.L-1. Vilar I 1 -4- 4 Clorofila "a" Clorofila "a" -6 - -8 - Figura 5. Distribución vertical de la clorofila-a correspondiente a la comunidad fito- bentónica (mg) y a la fitoplanctónica (pg.L'l) en el lirnnocorral A y en la laguna de Vilar (enero de 1988). -- Fitobentos --+ Fitoplancton PARAMETROS DE EUTROFIZACI~N EN LA LAGUNA DEL WLAR (BANYOLES) 131 De estos resultados se deduce que el fitobentos podria tener ventaja en siste- mas cerrados con nivel bajo de nutrientes y de turbulencia. Desde este punto de vista puede pensarse que, para el desarrollo de las comunidades fitoplanctónica~, es importante tanto la presencia de nutrientes como la existencia de cierta turbu- lencia, que les permite mantenerse en suspensión y tener una mayor accesibilidad a 10s nutrientes. Por otro lado, el fitobentos parece mejor adaptado a condiciones de baja turbulencia. En algunos casos 10s organismos que componen ambas co- munidades pueden ser 10s mismos, con capacidad de crecer tanto en forma ben- tónica como planctónica. Finalmente, debe tenerse en cuenta que, independiente- mente de la importancia relativa de ambas comunidades, el Vilar-I presenta en términos absolutos una mayor concentración de clorofila a, aspecto que se discute más adelante. Los análisis de 10s espectros de absorción de 10s pigmentos fitobentónicos, muestran dos tipos distintos de carotenoides. Los correspondientes a algas situadas cerca de la superfice presentan un máximo de absorción a 430 nm, mientras que a más profundidad (a partir de 3 m) dicho máximo se localiza entre 408 y 410 nrn. Esto puede obedecer a un cambio con la profundidad en la composición específica de la población fitobentónica o bien a una modificación en sus pigmentos. En la Tabla 3 se presentan 10s resultados integrados relativos a la clorofila pre- cedente de las superficies colonizadas de 10s limnocorrales, relacionados con la clorofila a fitoplanctónica en el limnocorral A y en la laguna. Se manifiesta una mayor concentración de clorofila a fitoplanctónica en la laguna del Vilar, que en el limnocorral A. Este hecho es explicable por el aislamiento del limnocorral A frente a nutrientes y materia orgánica. Por 10 que respecta al contenido total en clorofila a extraida de las superficies experimentales de PVC, se puede observar una gran colonización en la pared in- terior del tubo A respecto a la cantidad moderada que supondria una superficie equivalente en el agua libre de la columna de la laguna. Posiblemente, la menor turbulencia del agua, asi como el propio efecto de biofilm (Marshall, 1976) de 10s limnocorrales, pueden explicar este hecho. Tabla 3. Valores de clorofila perifitica y fitoplanctónica integrada en la laguna del Vilar y el limnocorral-A. Clor. a Perifitica (mg) 60,OO 211,30 Clor. a Fitoplantónica (g) 2,84 0,55 Tasa de Colonizacibn (mg.dia-l) 2,07 7,29 Clor. a Total (g) 2,90 0,76 Porcentaje: Clor. a Perifítica 2,07 27,73 Clor. a Fitoplanctónica 97,93 72,27 132 R.C. BRUNET, J. GARCIA-GIL & C.A. ABELLA Cabe señalar que la estabilidad derivada de las condiciones de aislamiento del limnocorral dificulta la circulación vertical de nutrientes desde el sedimento. El reflejo de esta diferencia entre el limnocorral y el exterior sobre la biomasa alga1 en ambas columnas no se ha cuantificado en el presente estudio. La cantidad total de clorofila a (suma de la fitobentónica más la fitoplanctóni- ca) es mucho mayor en el agua de la laguna que en el limnoconal. Este hecho in- dicaria que la producción primaria en el tubo A disminuye sensiblemente, y esta disminución de clorofila a fitoplanctónica no es compensada por el crecimiento algal en la superficie interior del limnocorral. El10 permite afirmar que las condiciones del agua encerrada por 10s iimnoco- rrales son mejores que las del resto de la laguna, y que en consecuencia es la fer- tilización superficial (Seip, 1981; Harnm et al., 1981), la causa que mis contribu- ye al estado eutrófico actual en que se encuentra la laguna del Vilar. Agradecimientos Deseamos agradecer a David Bmgada y a Emili Montesinos su colaboraci6n en el trabajo de campo y en la discusi6n de 10s resultados, y por otra parte, la ayuda institucional de CIRIT, del Laboratori Municipal de Limnologia de Banyoles y de la Fundaci6 Caixa de Barcelona. Bibliografia ABELLA, C.A. (1980). Dinhica  poblacional comparada de bacterias fotosintéticas planc- tónicas. Tesis doctoral. Univ. Autbn. Barcelona. BAUMANN, E.W. (1974). 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Estudio comparado de parámetros de eutrofización en recintos experimentales de la laguna del Vilar (Banyoles)

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