Tesis Doctorado

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Estudio de elementos traza en ecosistemas acuáticos de la península Antártica
(Universidad de Concepción., 2018) Espejo Contreras, Winfred Eliezer; Barra Ríos, Ricardo Orlando
Los elementos traza (ETs) poseen propiedades fisicoquímicas que son fundamentales para la fabricación de muchos productos de uso diario, los cuales han sido claves para el desarrollo de las civilizaciones. Esta demanda sigue en aumento con el descubrimiento de nuevas propiedades de elementos antes desconocidos, los cuales son muy importantes para el desarrollo de nuevas tecnologías (energías renovables, electrónica, automóviles, aeronaves, biomedicina). Sin embargo, el uso extensivo de los ETs ha modificado las concentraciones naturales de algunos metales en la litósfera. Esta mayor actividad antropogénica se suma a los ciclos naturales de los ETs modificando su distribución, llegando en algunos casos a niveles tóxicos para los seres vivos. A pesar de su gran relevancia económica poco se sabe sobre los ciclos ecológicos de los metales no tradicionales. Estos ciclos son a escala global ya que el aumento de las concentraciones de metales a nivel local puede aumentar en la zona de emisión, y también pueden ser transportados a grandes distancias llegando incluso a zonas remotas como la Antártica. En esta zona polar, es vital la conservación de la biodiversidad, considerada como la más prístina del planeta. Dentro de la fauna antártica, los pingüinos son valiosos representantes debido a que constituyen la mayor biomasa de esta región. Siendo aves acuáticas, los pingüinos tienen la capacidad de vivir tanto en el mar como en tierra, lo que los convierte en el principal nexo entre ambos ecosistemas. Se ha observado un leve pero sostenido incremento de los niveles de ETs en la fauna antártica, lo cual se debería a una mayor actividad antrópica local y global. Los pingüinos pueden verse afectados por los ETs a ciertas concentraciones, pero éstos también actúan como biovectores de estos químicos, es decir pueden transportar ETs desde el mar donde los ingieren por la dieta y los depositan luego en la tierra por medio de las excretas y las plumas. Se observaron mayores concentraciones de algunos ETs en suelos impactados por la presencia de colonias de pingüinos con relación a los sitios de referencia. Sin embargo, hay que tener presente que no se observaron diferencias estadísticamente significativas en todos los casos, siendo estas especie-sitio específicas. Los ETs que se encuentran en los lugares donde estas aves anidan podrían constituir una potencial fuente de exposición para organismos terrestres que viven allí, así como para los polluelos de pingüinos. Por otro lado, los ETs depositados en tierra podrían volver al mar mediante escorrentía e ingresar a las tramas tróficas acuáticas costeras. A este respecto, la transferencia trófica de Cd mostró evidencia de biomagnificación en invertebrados acuáticos (TMS 0,66 – 0,84) y Ta mostró evidencia de biomagnificacion en invertebrados y vertebrados acuáticos (TMS entre 0,05 - 0,18). Esto tiene importantes implicaciones, especialmente con respecto a Ta, dado que se sabe muy poco sobre la toxicidad potencial y dado que existe una mayor demanda de este elemento por sus aplicaciones tecnológicas. El biotransporte y la transferencia trófica son fundamentales en ciclo de los ETs, lo que amerita más estudios para comprender la distribución de estos elementos y cómo influyen las actividades antropogénicas locales y globales en los ciclos naturales de estos químicos.
Historia climática, ambiental y cultural en cuencas del Centro-Sur de Chile de los últimos 1000 años, inferida a través de un enfoque multiproxy.
(Universidad de Concepción., 2019) Troncoso Castro, José Max; Urrutia Pérez, Roberto Enrique
El cambio climático es un problema ambiental que, además de estar influenciado por condicionantes naturales, se relaciona con la deforestación, incendios naturales y antrópicos, erosión y pérdida de biodiversidad. Causa diversos efectos sobre la población humana y los ecosistemas acuáticos y terrestres. Gran parte de estos efectos se han identificado principalmente dentro del periodo geológico llamado el Holoceno, el cual se ha caracterizado por presentar variaciones climáticas relacionadas a la precipitación y temperatura. Para este período se ha estudiado, principalmente para el hemisferio norte, el último milenio, detectándose dos eventos climáticos de importancia, La Anomalía Climática Medieval (MCA), que se caracterizó por ser un período cálido ocurrido entre los siglos IX a XIV y La Pequeña Edad de Hielo (LIA) que fue una fase fría que se extendió desde el siglo XVI a finales del siglo XIX. Sin embargo, para el hemisferio sur aún existe poca información y claridad acerca de su ocurrencia y expresión. Bajo este contexto, el Centro-Sur de Chile, destaca como una zona de importancia para estudiar las variaciones climáticas y sus diversos efectos sobre la evolución cultural de los pueblos nativos, debido a que es una zona de transición climática y vegetacional hasta ahora poco estudiada y que permite, además evaluar la respuesta de los pueblos nativos a los cambios en los ecosistemas acuáticos y terrestres en los que se insertaban. Esta investigación pretende abordar, a partir de un enfoque transdisciplinario, el cambio ambiental en diferentes escalas temporales (decadal y centenal) asociado a la variabilidad del clima y a la influencia de grupos humanos en el Centro-Sur de Chile. El objetivo de este estudio es reconstruir comparativamente la historia climática, vegetal y cultural de cuencas de Chile Centro-Sur, para comprender el efecto de posibles cambios ambientales durante el último milenio mediante un enfoque multiproxy. Para esto se obtuvieron columnas sedimentarias de dos lagos ubicados en una transecta latitudinal, Valle de Purén en la vertiente Este de la Cordillera de Nahuelbuta (38°3’S; 72° 58'W) y Lago Pastahué, en la Isla Grande de Chiloé (42º22’S; 73º49’W). De las muestras obtenidas se realizaron análisis radiométricos, isotópicos, sedimentológicos, polínicos y de carbón vegetal. La temporalidad se estableció mediante la elaboración de modelos de edad, mientras que para reconstruir el contexto histórico-ambiental se utilizaron fuentes documentales escritas de primera mano. Los resultados obtenidos, revelan la manifestación de la MCA (con aumento de temperatura y disminución de la precipitación) y la LIA (con aumento de frío y precipitación), aunque los dos sitios muestran leves asincronías en la manifestación de los eventos. El sitio de Purén, muestra la evidencia de cultivos (maíz, frutillas y papa) e intervención antrópica desde tiempos prehispánicos, con eventos de fuego en períodos de fases cálidas. El Lago Pastahué solo muestra intervención humana, desde inicios del siglo XX. Los antecedentes, permiten concluir que la utilización del fuego fue una costumbre frecuente de la población nativa del Valle de Purén. Que ocurrió la manifestación de la MCA, en Purén con condiciones cálidas y húmedas, mientras que en el Lago Pastahué prevalecieron condiciones cálidas y secas. La LIA, se manifestó de la misma manera en ambos ecosistemas, con una señal fría y húmeda. Finalmente, la implementación de cultivos estuvo sujeta a las condiciones ambientales favorables para especie y de la adopción de especies europeas por parte de los pueblos nativos.
Importancia de los Ríos Intermitentes ante el Cambio Climático: análisis de su resiliencia en el Río Lonquén.
(Universidad de Concepción., 2022) Banegas Medina, Benigno Andiranel; Figueroa Jara, Juan Ricardo
Los ríos intermitentes y los arroyos efímeros son cursos de agua que cesan su caudal superficial en el tiempo y en el espacio, distinguiéndose entre períodos húmedos y secos. Se conoce que más del 50% de la red fluvial mundial son intermitentes, y son considerados como un mosaico de hábitats cambiante por pasar de un estado lóticos, lénticos a terrestres. Actualmente, estos ecosistemas se encuentran poco estudiados y no se reconocen como un objetivo prioritario para la conservación. El presente estudio se realizó en el Río Lonquén, perteneciente a la Zona Mediterránea Chilena, la cual se espera que ésta región bajo proyecciones de cambio climático, presente un aumento en la temperatura media del aire de 2º a 4º C y una reducción del caudal superficial de 30% a un 40% para finales del siglo XXI. Basamos nuestro estudio en 30 años de datos de caudal hidrológico, aplicando las herramientas como el IHA, las tendencias de Mann-Kendall y la herramienta TREHS. Nuestros resultados indicaron que el río Lonquén es un río intermitente con pozas. Se identificaron tendencias negativas en el caudal medio mensual al 95% de nivel de confianza (Z = -2.08; S = -4641; p = 0.037) equivalente a una disminución de 0.031 m3 /s por año). Por otro lado, se determinaron tendencias positivas a los días de flujo cero al 90% de nivel de confianza (Z = 1,74; S = 148; p = 0,08), aumentando en 3.5 días por año. La Herramienta TREHS permitió determinar las dos métricas en la previsibilidad estacional de seis meses del período seco (Sd6 = 0.9593), y la medida de la permanencia del caudal (Mf = 0.6559) que revelan un régimen intermitente con 2 pozas para el río Lonquén. De igual manera, identificamos los estados acuáticos destacando un período seco entre diciembre a abril con predictibilidad de 78% a 100%. En cambio, el período húmedo se observó de junio a noviembre con una predictibilidad superior al 60 %. Durante la recesión y reanudación del caudal se identificaron cuatro estados acuáticos: desecación, seco con pozas desconectadas, reanudación y flujo base. Estos estados acuáticos nos permitieron evaluar la heterogeneidad ambiental de las variables ambientales y taxonómicas. Nuestros hallazgos mostraron variaciones significativas entre las condiciones ambientales y las comunidades de invertebrados. Durante la desecación, la abundancia, riqueza y diversidad (Índice de Shannon) se presentaron en valores altos en comparación al resto de los estados acuáticos, mientras que la rotación de especies fue máxima principalmente durante las condiciones de caudal base. Las pozas desconectadas y la reanudación del flujo se caracterizaron por presentar altas proporciones de taxones lénticos y no insectos, como las especies endémicas de bivalvos, gasterópodos y crustáceos, destacando la relevancia de las pozas desconectadas como refugios. Las variaciones taxonómicas en los ríos intermitentes estuvieron determinadas por la abundancia de anélidos (Nais sp. y Lumbricus sp.), quironómidos, cladóceros (Bosmina hagmanii), copépodos (Cyclopoida), ostrácodos (Herpetocypris reptans y Cypridopsis vidua), efímeras (Caenis sp. y Andesiops sp.), el gasterópodo Physa chilensis, en el aporte de la disimilitud de las fases hidrológicas. Por otro lado, los rasgos de resiliencia y resistencia en las fases hidrológicas estuvieron constituidos 3 por 14 modalidades, con una distinción por la duración del ciclo de vida corto y las muchas generaciones por año como parte de las categorías de resiliencia en la recesión del caudal. Los rasgos de resistencia destacaron la presencia de capullos y la respiración del plastrón en las pozas desconectadas. Los rasgos de resistencia y resiliencia fueron indicativos de estrategias ecológicas para sobrevivir y restaurar la biota después de la perturbación por sequía. Finalmente, el estudio global enfocado en los desechos vegetales terrestres, biopelículas y sedimentos del cauce seco de los ríos intermitentes, incluido el río Lonquén, reflejó un incremento en el consumo de oxígeno y liberación de dióxido de carbono con un aporte crítico del 4% de las emisiones globales de CO2 de ríos intermitentes, además de una gran contribución de desechos de plantas y lixiviados hacia los sedimentos. Por lo tanto, se requieren más estudios para ampliar la comprensión del comportamiento de los invertebrados acuáticos para enfrentar escenarios de cambio climático y perturbaciones humanas.
Reconstrucción de precipitaciones entre la Patagonia septentrional y zona central de Chile. Hay diferencias entre periodos de sequía y mayor precipitación.
(Universidad de Concepción., 2021) Jana Pinninghoff, Patricia Alejandra; Araneda Castillo, Alberto
El Cambio Climático es un problema ambiental de gran interés en los últimos años, el cual se debe al aumento de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) generadas por la acción humana. Por esta razón es importante establecer el comportamiento climático previo a la intervención humana en las emisiones de CO2. En Chile, existe un gradiente latitudinal de precipitaciones (<1 a >4000 mm/año), en el cuál aumenta de norte a sur. Este cambio se produce debido a la interacción entre el anticiclón subtropical del Pacífico sur (ACP) y la Deriva de los vientos del Oeste (DVO). Además, en la Patagonia chilena, la DVO es la principal responsable por las precipitaciones en esta área y al chocar con el continente, se produce un abrupto gradiente de precipitación que a disminuye de oeste a este. De esta forma, definir la zona más sensible frente a cambios en la intensidad de la DVO es de suma importancia, puesto que se espera que esta zona será capaz de amplificar la señal climática. Así, el objetivo de este trabajo fue reconstruir las precipitaciones entre la zona central de Chile y la Patagonia septentrional chilena para determinar diferencias o similitudes entre periodos de sequía o de mayor precipitación Para esto se definieron dos zonas de importancia para realizar el estudio, la zona central de Chile (ciudad de Santiago; 33ºS) y los 46º S en la Patagonia Chilena. En la zona central se realizó una reconstrucción climática utilizando registros históricos generados por Benjamín Vicuña Mackenna, quien plasma la gran mayoría de los registros climáticos existentes de la ciudad de Santiago desde la llegada de los españoles en 1535 DC hasta su publicación en 1877 DC. De esta forma, cuando Vicuña Mackenna relataba un año o periodo de mayor precipitación/sequía, se le asignó un valor de +1/-1. Para realizar la reconstrucción climática en la Patagonia (46º S) se utilizaron registros sedimentarios de los lagos Oscuro y Tranquilo, ubicados dentro del gradiente de precipitaciones que va de oeste a este en esta zona. Se analizaron los indicadores geoquímicos, físicos y sedimentológicos, como materia orgánica, susceptibilidad magnética y granulometría; e indicadores biogeoquímicos como ácidos grasos provenientes de ceras de hoja y į2H en el carbón-28 de estos ácidos grasos.

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