COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA COMUNIDAD FITOPLANCTÓNICA
EN LA LAGUNA TRANCA GRANDE (JUNÍN, PERÚ)

Mauro Mariano-Astocondor*

INTRODUCCIÓN

La trascendencia ecológica de las comunidades algales en los ecosistemas de lagos, lagunas y reservorios tropicales ha sido destacada por Findenege (1965), Brylinsky y Mann (1973) y Lázaro (1981).

Los estudios sobre la estructura de la comunidad algal en sistemas lagunares tropicales de alta montaña en vías de explotación son parcialmente conocidos, no obstante que juegan un papel vital en la producción primaria y como alimento del zooplancton, según Scasso et al.( 2001).

Los estudios limnológicos realizados en lagos del Sur de América han establecido que éstos presentan una oligotrofia con características comunes a las conocidas en otras latitudes, según Loffler (1964), Richerson et al.(1977), Roldán (1980), Campos (1984), Dejoux e Iltis (1991). La limitación en nutrientes es la mejor explicación para las condiciones oligotróficas de esta laguna y de otros sistemas; estos iones son los principales factores reguladores de la biomasa fitoplanctónica, según Schindler y Fee (1974).

En el Perú, la mayoría de los estudios realizados con las algas planctónicas superficiales son de tipo taxonómico y de distribución geográfica, según Loffler (1964), Richerson et al.(1977), Távara (1980), Hegewald et al. (1980); Carney et al. (1987), Dejoux e Iltis (1991) y Montoya (1993); existien escasos estudios sobre las comunidades fitoplanctónicas y sus variaciones en tiempo y espacio, según Loayza (1976), Carney et al. (1987), Rojas (1988) y Zelada et al. (1994). Esta circunstancia suscitó el interés del autor por realizar investigaciones de algunos aspectos limnológicos en la laguna Tranca Grande, una de las más prósperas en producción pesquera de la región andina del centro del país, comenzando en 1995 con un programa de promoción de piscicultura semiintensiva de Oncorhynchus mykiss “Trucha arco iris”, para contribuir al mejor aprovechamiento y administración de los recursos hidrobiológicos. Los objetivos de este trabajo fueron:

1) determinar la estructura de la comunidad algal durante un ciclo anual, considerando la composición, diversidad, abundancia y especies dominantes;

2) determinar la similaridad ecológica entre las comunidades y las estaciones de muestreo; y

3) establecer la relación que existe entre los valores físico-químicos de las aguas.

MATERIAL Y MÉTODOS

El estudio se llevó a cabo en la laguna Tranca Grande, ubicada en el valle glaciar de la subcuenca del río Tulumayo (Comas), cuenca alta del río Perené, a 4320 m de altitud, localizada en los 11º43' S y 75º13' W en el distrito de Apata al este de la provincia de Jauja, departamento de Junín (Fig.1). La laguna tiene una superficie de 164 ha, profundidad media de 24,4 m, una línea de desarrollo de 2,28 y un volumen de desarrollo de 1,59 Mariano (2000). Se establecieron cuatro estaciones fijas: las estaciones L1 y L2 que abarcaron la zona litoral, mientras que P1 y P2 abarcaron la zona pelágica.

Los datos físico-químicos de las aguas superficiales, se obtuvieron mensualmente en cada una de las estaciones de muestreo. Se tomaron submuestras de agua (2 L) desde una embarcación de pesca artesanal, para el análisis de: 1) oxígeno disuelto, 2) anhídrido carbónico libre, 3) demanda biológica de oxígeno, 4) nitratos, 5) fosfato, 6) alcalinidad total, 7) dureza total, 8) turbidez, 9) conductividad, 10) fierro, 11) temperatura, 12) pH, 13) sólidos totales, 14) materia orgánica, 15) potasio, 16) sulfatos, 17) calcio, 18) magnesio, 19) sodio, 20) silicatos y 21) transparencia, respectivamente, las cuales fueron determinadas según metodologías de Fukushima et al. (1982) y Apha (1993). Las muestras para los análisis de demanda biológica de oxígeno, turbidez, fierro, sólidos totales y materia orgánica, se conservaron a 4 ºC y en la oscuridad (Apha, 1993) para posteriormente ser analizadas en los laboratorios de agua de CERQUIME, Lima, y la transparencia fue medida con un disco de Secchi.

Los muestreos mensuales del fitoplancton superficial por estación de muestreo fueron realizados desde una embarcación de pesca artesanal. En cada fecha se obtuvo tres muestras de 100 ml, filtrando 100 litros de agua con el uso de red estándar de 40 µ. Las muestras ya preservadas con 3 gotas de solución lugol fueron analizadas según la metodología de Prescott (1978) y Apha (1993), utilizando la cámara Sedgwich Raffter de 1 ml de capacidad. La abundancia de las especies se expresó en número de individuos/litro. La estructura comunitaria fue analizada basándose en la determinación de especies y sus densidades. El índice de diversidad H’ de Shannon-Wiener fue calculado usando log₂.

Tabla 1. Valores promediode los factores físico-químicos de la laguna Tranca Grande

FACTORES	PERÍODO
	Estiaje	Lluvioso
1 TEMPERATURA (°C) 11.200 11.210 2 SÓLIDOS TOTALES (mg/L) 27.590 29.100 3 TURBIDEZ (UNT) 0.570 0.630 4 TRANSPARENCIA (m) 7.400 7.100 5 CONDUCTIVIDAD (uS/cm) 61.660 51.750 6 ph (mg/L) 7.510 7.130 7 NITRATOS (mg/L) 0.010 0.010 8 FOSFATOS (mg/L) 0.050 0.050 9 SULFATOS (mg/L) 3.660 6.490 10 OXÍGENO DISUELTO (mg/L) 7.430 7.360 11 DBO5 (mg/L) 1.170 1.100 12 MATERIA ORGÁNICA (mg/L) 0.020 0.055 13 ALCALINIDAD TOTAL (mg/L) 29.070 21.990 14 DUREZA TOTAL (mg/L) 21.910 17.890 15 CALCIO (mg/L) 4.630 4.400 16 MAGNESIO (mg/L) 0.400 0.380 17 SODIO (mg/L) 1.070 1.040 18 POTASIO (mg/L) 0.410 0.410 19 CLORUROS (mg/L) 5.830 5.890 20 SILICATOS (mg/L) 39.150 37.750 21 HIERRO (mg/L) 0.030 0.030

 

Los análisis multivariados de la variación de la estructura comunitaria fitoplanctónica, a lo largo del año, fueron realizados utilizando los índices de similaridad de las densidades. Se calculó el índice de similaridad de Bray y Curtis para determinar el grado de diferencia o semejanza entre las densidades de cada estación de muestreo mensual. Se elaboró una matriz de similaridad y su posterior clasificación jerárquica acumulativa, usando el método de agrupamiento UPGMA para obtener un dendrograma. Se usó el escaleo no métrico multidimensional (NMDS) como técnica complementaria para la determinación de los grupos (Fasham, 1977). Se realizó el Análisis de Componentes Principales para determinar las relaciones existentes entre las variables estudiadas. Los datos considerados para este análisis corresponden a los valores de cada uno de los factores físico-químicos del agua por estación de muestreo mensual.

Se utilizó el Análisis de Regresión Múltiple para establecer cuál de los factores abióticos estarían condicionando al número de especies y la densidad del fitoplancton; la prueba se llevó a cabo con todos los parámetros físico-químicos estudiados. Se usaron los métodos de selección de variables explicativas, basados en las correlaciones significativas más altas, lo que quiere decir que estas variables  contribuyen a la explicación del comportamiento del número de especies y de la densidad. Toda variable no significativa tiene un impacto despreciable en el modelo por su escasa contribución. Este análisis conduce a la formulación de una ecuación que puede utilizarse para predecir el valor de algunas de las variables dependientes (número de especies y densidad) conociendo el valor de las variables independientes asociadas a ellas.

Tabla 2

El procesamiento estadístico de los datos fue realizado utilizando los programas computacionales SPSS (V. 9.0), STATGRAPHICS (V. 7.0) y PRIMER.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LAS AGUAS

En la tabla 1 se indica que la composición físico-química de las aguas superficiales es poco variable. El sistema presenta aguas blandas, de baja conductividad y baja cantidad de nutrientes. En el período lluvioso (diciembre, enero, febrero, marzo, abril y mayo), la precipitación atmosférica se relaciona con el descenso de los valores de los macronutrientes de las variables conductividad, alcalinidad total, dureza total, calcio y magnesio. Las observaciones concuerdan con Lewis (1987), Loffler (1964) y Margalef (1965), quienes reportan que en los sistemas de alta montaña tropical, la precipitación influye en la dilución y sedimentación de los macronutrientes. En el período de estiaje (junio, julio, agosto, setiembre, octubre y noviembre) las características se presentan de manera inversa al período lluvioso.

En la figura 2, se presenta el Análisis de Componentes Principales de los datos físico-químicos del sistema. Los dos primeros ejes de los componentes explican un 67% del total de la varianza de los datos. Se observa una clara diferenciación en dos zonas, la de muestras en período lluvioso y las de período de estiaje. El período lluvioso se relaciona con la turbiedad y sólidos disueltos totales y en menor grado al oxígeno disuelto. También se observa cierta relación de las estaciones de la zona norte, la estación pelágica a valores de transparencia y conductividad y la estación litoral (L2) al oxígeno disuelto. Las estaciones sur tienden a tener características semejantes formando una agrupación asociada a la turbiedad y sólidos disueltos. La época de estiaje se relaciona más con las variables indicadoras de eutroficación.

Los rangos de los valores de estos factores se encuentran dentro de los estándares encontrados para otros lagos o lagunas de alta montaña tropicales de origen glacial, como las lagunas situadas en la cordillera andina tropical de Ancash (Stone, 1982), Colombia (Roldan, 1980 y Roldan et al., 1984) y Chile (Campos et al., 1987).

COMPOSICIÓN DEL FITOPLANCTON

La comunidad fitoplanctónica superficial durante el año 1996 se ha caracterizado por la presencia de un total de 51 especies (Tabla 2), de las cuales dos fueron Euglenophyta (3,92%), 4 Cyanophyta (7,84%), 27 Bacillariophyta (52,94%), 16 Chlorophyta (31,37%), una Chrysophyta (1,96%) y una Pyrrophyta (1,96%). Se determinaron que las especies Gloeocystis gigas, Ultrotrix sp., Zignema sp., Closterium pseudolunula, Closterium cynthia, Cosmarium reniforme, Cosmarium botrytis y Volvox aureus, fueron las más frecuentes y abundantes dominando en más del 63,38% del sistema. El número de taxones es variable para la comunidad algal en las diversas lagunas andinas del Perú, así: Loayza (1976) para la laguna Langui–Layo, registra 43 especies; Távara (1980) para el Lago Junín, 102 exceptuando Bacillariophyta y Charophyta; Zelada et al. (1994), para la Laguna San Nicolás, 63; Carney et al. (1987) para el Lago Titicaca, 259; Mariano et al. (1996) para la Laguna de Tabla 3. Estructura de la comunidad fitoplanctónica. 1-12,13-24, 25-36 y 37-48 = Meses del año de enero a diciembre, para cada estación estudiada. Paca, 50; Montoya (1993) para la lagunas Santa Ana, Ninococha y Tinquicocha registra 51 taxones. Estas diferencias de los valores en taxones se deben a los cambios de los substratos geológicos que se presentan en los diferentes ramales de la cordillera andina y que a su vez generan en los sistemas acuáticos variaciones en las condiciones químicas.

Tabla 3

 

Tabla 4. Coeficientes de Correlación de Sperman más significativos respecto a la asociación con las variables

Parámettros físico-químicos	Coeficiente de correlcaión de Sperman
	N° de especies		Densidad de Fitoplancton
	r	*p-value	r	p-value
Alcalinidad Total 0,4618 0,0100 0,4910 0,0100 Calcio -0,4016 0,0500 ,0,4122 0,0500 Dureza total 0,4113 0,0500 0,4314 0,0500 pH 0,4219 0,0100 0,3962 0,0100 Nitratos 0,3910 0,0500 0,3610 0,0500 Fosfatos 0,3962 0,0500 0,3984 0,0500 Sílice 0,3925 0,0500 0,4210 0,0500 Transparencias 0,4867 0,0100 0,4933 0,0500
Nivel no significativo (p>0.05) *p-value: probabilidad de rechazo del parámetro estimado

 

La densidad del fitoplancton varió entre los taxa. La División Chlorophyta fue la más representativa con 30 858 ind./L (75,86%), seguido de la División Bacillariophyta con 8 630 ind./L ( 21,15%), Cyanophyta 760 ind./L (1,86%), la Chrysophyta con 224 ind./L (0,55%), la Pyrrophyta con 208 ind./L (0,51%) y Euglenophyta con 150 ind./L (0,37%). Resultados similares en la dominancia de las Chlorophyta, seguido de la Bacillariophyta, fueron obtenidos por Carey (1975) , Carney et al. (1987), Loayza (1976) y Lázaro (1985) en las lagunas tropicales andinas. Se obtuvieron valores de 944 a 5136 ind./L por muestra (Tabla 3). Las estaciones de muestreo situadas en la zona sur registraron las mayores densidades; mientras que los valores más bajos se registraron en las estaciones de la zona norte que tienen relación con la transparencia y conductividad.

Figura 1. Mapa con la ubicación de la Laguna Tranca Grande

 

Figura 2. Análisis de componentes principales de los factores físico-químicos en la laguna Tranca Grande. · = Meses de estiaje, x = Meses de precipitación pluvial.

 

Con respecto a la densidad, en los períodos de estiaje y lluvioso, la mayor densidad promedio fue en el estiaje con 30216 ind/L, mientras que en el período lluvioso fue 19702 ind/L, respectivamente.

ESTRUCTURA COMUNITARIA

El índice de diversidad (H’) en general fluctuó entre 2,14 y 2,82 bitios (Tabla 3). El período de estiaje registró la mayor diversidad con 2,43 bitios y el período lluvioso con 2,34 bitios, valores que son típicos de sistemas acuáticos oligotróficos, lo que es considerado por Margalef (1965) como una característica del estado oligotrófico en los cuerpos de agua dulce. Tal como lo sugieren Loffer (1964), Lewis (1987), y Hegewald et al. (1980) observaron que los cambios en los valores de la diversidad y número de especies estaría asociada principalmente a la precipitación pluvial y a la intensidad de la luz, lo cual coincide con los resultados obtenidos en el presente estudio.

El análisis de agrupamiento (Fig.3) entre las muestras mensuales del fitoplancton permitió diferenciar tres grupos al 50% de similaridad, cada uno conformado por los periodos de lluvias y de estiaje. El grupo I, asociado a las muestras de la zona pelágica norte (P2) con valores promedios de diversidad (2,34), y número de especies (20). El grupo II aglomeró las muestras de la zona pelágica y litoral sur (L1 y P1) caracterizado por valores promedios de diversidad (2,46) y número de especies (24). Finalmente el grupo III, asociado a la estación litoral norte (L2) que exhibió valores promedios de diversidad (2,30) y número de especies (19). Esto demuestra que en los meses lluviosos las muestras tienen un menor grado de similaridad influenciado por la precipitación atmosférica que establecen la dilución y sedimentación de los macronutrientes. En los meses de estiaje las muestras tienen un grado de similaridad mayor, particularmente en los meses de junio, julio, agosto y setiembre donde son escasas las lluvias.

Figura 3. Dendrograma de similaridad que muestra tres grupods entre las estaciones de muestreo mensual en la Laguna Tranca Grande. I= Estación pelégico norte (P2). II= Estaciones litoral-pelágico sur, III = Estación litoral norte (L2)

 

TIPIFICACIÓN DE LOS PARÁMETROS ABIÓTICOS

La tabla 4 muestra las correlaciones entre los factores físico–químicos (alcalinidad total, calcio, dureza total, pH, nitratos, fosfatos, sílice y transparencia) y los parámetros biológicos (número de especies y densidad poblacional) del fitoplancton, y se observa que existen correlaciones significativas (p <0,05) entre estos factores mencionados.

El Análisis de Regresión Múltiple para el número de especies del fitoplancton (Y) se definió en un 61% con un total de 3 parámetros ambientales, mediante la siguiente ecuación:
Y = 7,32 + 10,59 (transparencia) – 0,1614 (dureza de Calcio) + 4,90 (nitratos)
Con R2 = 0,37 R = 0,61 p = 0,001
Mientras la densidad del fitoplancton (Y) se definió en un 65% con un total de 3 parámetros ambientales, se define con la ecuación:
Y = -1,00 + 4 397,18 (pH) – 223,6 (alcalinidad total) – 1,4 (fosfato)
Con R2 = 0,42 R= 0, 65     p = 0,001

Los modelos de regresión lineal muestran que el fitoplancton de la laguna esta predominantemente controlado por las condiciones físico-químicas del agua, además proveen evidencia indirecta de las interacciones bióticas, las cuales pueden estar jugando un rol importante en el estado trófico.

AGRADECIMIENTOS

A los profesores: Pedro Huamán, Egma Mayta y Enrique Vinatea por su apoyo y amistad durante el desarrollo de la investigación.

Referencias

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(*) Lab. de Fauna Dulceacuícola, Fac. de Ciencias Biológicas. UNMSM. e-mail: d190066@unmsm.edu.pe

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