Intercambio de gases invernadero (CO2, CH4 y N2O) a través de la interfase agua-atmósfera vs. acumulación de carbono y nitrógeno en los sedimentos del estuario/humedal Tubul-Raqui : un sistema en vía de eutrofización.

Abstract

Los estuarios son ecosistemas costeros y semi-cerrados, donde el agua de mar se mezcla y diluye con una cantidad mesurable de agua dulce por acción de mareas y otras fuerzas físicas (e.g. viento). Una de las principales características de estos ecosistemas son las variaciones de la salinidad, temperatura, oxígeno disuelto y los nutrientes. Asimismo, la elevada producción primaria que sostiene de ca. 190 g C m-2 año-1, los cataloga como uno de los ecosistemas más productivos del planeta; esto debido al gran aporte de nutrientes que reciben, y a la abundancia y diversidad de organismos que albergan. La presión antropogénica a la que están sometidos los estuarios, los lleva lentamente a la eutrofización, afectando el ecosistema en su dinámica biogeoquímica, i.e. flujo de nutrientes, mineralización y reciclaje de la materia orgánica (MO). La MO autóctona, además de aquella que proveniente del río y poblaciones aledañas, puede ser remineralizada en el sistema, sedimentada y/o exportada hacia el océano adyacente. La remineralización de la MO conlleva a la producción de CO2. Si además los niveles de oxígeno disuelto son bajos dicha remineralización también produciría otros gases de efecto invernadero (GEI) como CH4y N2O, convirtiéndose en una fuente importante de C y N (como GEI) hacia la atmósfera. Sin embargo, si el enterramiento de carbono y nitrógeno es alto, esto puede contraponer el aporte de GEI y mitigar el impacto de estos gases sobre el calentamiento global, convirtiéndose en un sumidero de C y N.El objetivo de la presente investigación fue estudiar el intercambio de GEI (CH4, CO2 y N2O) con la atmósfera sobre una base estacional versus el enterramiento anual de carbono orgánico total (COT) y nitrógeno total (NT) en la columna de sedimento del estuario Tubul Raqui. Además, se evaluó el comportamiento biogeoquímico actual y futuro del estuario en términos de balances hídricos, sales y nutrientes, con el objeto de inferir sobre el estado trófico actual del sistema (autotrofía y heterotrofía neta) y bajo modificaciones potenciales, como la ocurrida debido al levantamiento del terreno después del terremoto y tsunami del 27 de Febrero del año 2010. Relativo al intercambio de CO2 con la atmósfera, en el período de verano el río Raqui se comportó como un sumidero de CO2 (asimilación de C inorgánico), mientras que el río Tubul actuó como una fuente de CO2 hacia la atmósfera con flujos de hasta 714 mmol m-2 d-1, 3magnitud que supera a los sistemas estuarinos más eutróficos estudiados. La magnitud del intercambio encontrado en el período de verano parece responder a la intensidad del proceso de respiración de la materia orgánica de las planicies de marea expuestas (efecto post terremoto), a la influencia de la mezcla provocada por la entrada de agua de mar con altos niveles de CO2 disuelto y procesos físicos como estrés del viento. A estos altos niveles de CO2 se le asocia cierto grado de acidificación (con valores de pH de 7,5) y una evidente eutrofización con niveles de NH4+y PO4-3 de hasta 10 y 30 µM, respectivamente; fenómeno corroborado por la distribución no conservativa de los nutrientes con la salinidad, lo que indicaría que el origen de los nutrientes está asociado a la población urbana. Los flujos de CH4en ambos períodos de estudio mostraron que el estuario se comportó como fuente de este gas hacia la atmósfera con valores que fluctuaron entre 0,31-2,53 mmol m-2d-1en el período de verano, y encontrándose los mayores flujos en la cabeza del estuario. De igual forma, la correlación del CH4 con la salinidad mostró un comportamiento inverso, lo cual indicaría que la fuente de este gas proviene de los ríos tributarios que alimentan hídricamente al estuario. Respecto al N2O, a excepción del área bajo la influencia del río Raqui para el período de verano, el río Tubul se comportó como un sumidero de N2O que se traduce en flujos desde la atmósfera hacia el agua con valores de -14,4/-58,5 µmol m-2d-1. La magnitud del consumo de N2O, al igual que para otros gases, fue concomitante proceso de desnitrificación (pérdorta como un sumayor para el período de verano y reflejó un ida de N) en los sedimentos del estuario.Los balances biogeoquímicos de los nutrientes concuerdan con las condiciones observadas relativas a los intercambios de C y N con la atmósfera. Es decir, confirma el comportamiento y magnitud de intercambio de C y N de ambos ríos en cada período de estudio, siendo principalmente heterotrófico (respiración de MO) y desnitrificante (remoción de N2O). Por último, las distribuciones verticales del carbono orgánico total (COT) y nitrógeno total (NT) presentaron una disminución de tipo exponencial característica de procesos de degradación diagenética de primer orden. El COT y el NT, se acumula en un rango de 0,86 mmol m-2d-1y 26 µmol m-2d-1, respectivamente, en una zona de degradación activa, con un porcentaje de enterramiento de 14% y 5% para el COT y NT, respectivamente. Si se comparan las magnitudes anuales CO2, CH4 y N2O intercambiadas con la atmósfera vs. las enterradas en el sedimento y asumiendo un estado estacionario en los últimos 21 años, la magnitud del C liberado hacia la atmósfera supera varios órdenes de magnitud al enterrado en los sedimentos, indicando que el estuario es una gran fuente de C hacia la atmósfera. Sin embargo, para el caso del N, el estuario se comporta para este elemento.