composiciÓn, abundancia y diversidad de macroalgas
TRANSCRIPT
1709
COMPOSICIÓN, ABUNDANCIA Y DIVERSIDAD DE MACROALGAS COSTERAS DE
LA ZONA CONURBADA VERACRUZ-BOCA DEL RÍO
Hillary Báez Martínez300, Loyda García Ferrer301, Eugenio Rangel León301 y Ana Leticia Platas
Pinos301*
Resumen
Las algas en la actualidad han recibido una fuerte ola mediática negativa debido al
descontrol en el arribazón de sargazo en las costas caribeñas peninsulares, ya que
se consideran residuo sólido y su disposición sobrepasa las medidas municipales
para su control, aunado a procesos adversos de degradación y afectaciones visuales
para el turismo de la zona. Sin embargo, son muy conocidos sus beneficios al ser
organismos con múltiples compuestos bioactivos de alto interés comercial y
tecnológico. No obstante, los trabajos publicados sobre temas de ficología en algas
costeras mexicanas se limitan a la evaluación ecológica de las mismas, la literatura
se encuentra limitada en su aporte al estudio de componentes bioactivos de
importancia biológica, además, de su escaso aporte a temas de salud o nutrición
como en el caso de países desarrollados, dejando a un lado la riqueza en
biodiversidad mexicana. Por tal motivo, el presente trabajo se identificó y determinó
la diversidad y riqueza de especies de macroalgas que arriban a las costas del puerto
de Veracruz, con el fin de determinar que especies pudieran ser seleccionadas para
su aprovechamiento biotecnológico. Para esto, se realizaron colectas en 8 diferentes
puntos de la zona costera conurbada Veracruz-Boca del Río, se realizó la
identificación de las especies encontradas con ayuda de técnicas citológicas y claves
taxonómicas de la literatura, se determinaron los índices de diversidad de Shannon-
Wiever, Dominancia de Simpson y Equidad de especies de Pielou mediante peso
de biomasa por unidad de área efectuada con la ayuda de transectos. Los resultados
300 Instituto Tecnológico de Boca del Río, Carr. Veracruz-Córdoba Km.12 C.P. 94290, Boca del Río, Ver. *[email protected]. 301 Instituto de Ciencias Marinas y Pesquerías, Miguel Hidalgo 617, Río Jamapa, 94290 Boca del Río, Ver.
1710
obtenidos del estudio mostraron la presencia de 12 algas ya conocidas en estudios
anteriores en arrecifes del PNSAV, 5 clorofitas, 5 rodofitas y 2 feofitas, obteniendo
una mayor abundancia para Ulva rigida e Hypnea cervicornis, alcanzando valores
de hasta 500 g/m2 de biomasa. Además, los estudios de diversidad y dominancia de
especies mostraron una baja diversidad y por ende una dominancia de las dos
especies observadas, alcanzando dominancias del 80% del peso de biomasa total.
Palabras clave: identificación taxonómica, riqueza
Introducción
Las algas en la actualidad han sido un fenómeno mediático por su incremento en la
acumulación costera del sargazo en el Caribe (BBC, 2019), las cuales, debido a sus
efectos negativos al ambiente, como la eutroficación de cuerpos acuáticos,
incorporación de metales pesados y productos sulfurados derivados de su
degradación, así como, la producción de toxinas que todas ellas dan por resultado
alteraciones a la salud y contaminación ambiental (González, 1987). Por otro lado, el
sector turístico y municipal de las costas mexicanas han considerado a las algas
como basura costera en los últimos 30 años, ya que mencionan afectaciones
visuales y de mal olor generado por las grandes cantidades que arriban y se
descompone en la costa, lo que para el municipio significan costos operativos de
limpieza periódica de playas y su subsecuente incorporación a los recintos de
colección de desechos urbanos, lo que termina en su descomposición y
acumulación de desechos contaminantes de suelos y mantos acuíferos
(Dreckmann y Senties, 2013). El caso de la zona conurbada Veracruz-Boca del Río no
es diferente, mes tras mes, llegan miles de toneladas de algas a la costa del puerto
provenientes del Parque Arrecifal Veracruzano (PNSAV), lugar de origen de extensa
diversidad de algas, que conlleva a una constante arribada de las misma que
conlleva a los problemas comentados anteriormente.
1711
Sin embargo, es también conocido los usos que se le han dado a estos organismos
como fuente de potasio y fósforo para cultivo de hortalizas, extracción de
ficocoloides como alginatos, carrageninas y agares, pigmentos naturales como
colorantes y fuente antioxidante y ácidos grasos insaturados (PUFA) especialmente
los ácidos eicosapentanoico (EPA) y docosahexanoico (DHA), los cuales han tenido
una ata demanda en los últimos años en la industria de alimentos, cosmética y la
médica (Ibañez y Cifuentes, 2013; Dominguez, 2013).
Además, a los productos derivados de las algas, están han sido consumidas dentro
de las dietas orientales desde el siglo IV por los japoneses y el siglo VI por los chinos,
teniendo un mercado de consumo en fresco de 6 billones de dólares anuales de
acuerdo a lo publicado por la FAO en el 2018, que cuantifica una producción de 12
millones de toneladas anuales (Ferdouse et al., 2018). Laminaria japónica (Kelp),
Kappaphycus alvarezii (Elkhorn), Undaria pinnatifida (Wakame), Porphyra spp.
(Nori) y Spirulina spp. (Espirulina) son las principales especies que destacan por su
consumo en fresco, sin embargo, el mercado actual abarca alrededor de 221
especies para su uso material de extracción de productos anteriormente
mencionados (Ferdouse et al., 2018).
A pesar de lo extenso del mercado de algas, en México no se tiene un registro
comercial de empresas que desarrollen o procesen algas con fines productivos, pese
a la diversidad de algas mexicanas y, sobre todo, de acuerdo a los reportes en
literatura en temas de ficología.
Existen reportes desde el año 1962 donde mencionan la presencia de macroalgas e
identifican alrededor de 32 especies de tres familias. En reportes más recientes,
Mateo-Cid y colaboradores (1996) describen 5 especies de Cianofitas, 37 especies de
Rodofitas, 6 especies de Feofitas y 24 especies de Clorofitas presentes en el arrecife
de Isla Verde en el litoral veracruzano del Golfo de México. En 2017 García-López y
colaboradores realizan una actualización de la misma zona de estudio para algas
verdes (Clorofitas), realizando muestreos en doce localidades de 2006 a 2016,
encontrando 93 especies predominando las familias Cladophoraceae, Ulvaceae y
Caulerpaceae. Por otro lado, Galicia-García y colaboradores (2013) describe 13
especies de algas verdes y 12 especie de algas pardas colectadas en el arrecife
1712
Cabezo del PNSAV. De lo anterior, nos constata sobre la diversidad de macroalgas
que existen en el Golfo de México y más específicamente, de las costas del Puerto
de Veracruz. Sin embargo, no se tiene registro de las especies de macroalgas que
arriban a la costa del puerto y tampoco del aprovechamiento biotecnológico de las
mismas con fines nutracéuticos, farmacéuticos o cosmecéuticos. Por tal motivo, el
presente trabajo tiene por objetivo identificar la composición, abundancia y
diversidad de macroalgas costeras que arriban a la zona conurbada Veracruz-Boca
del Río.
Materiales y métodos
Zona de muestreo
Se destinaron 8 puntos de colecta de las macroalgas (Cuadro 1) ubicados dentro de
la zona conurbada Veracruz-Boca del Río y se realizaron con una frecuencia de
muestreo de 15 días abarcando los meses de febrero a julio de 2019. Los ejemplares
se obtuvieron en diferentes sustratos tales como rocas y arena. Los organismos
fueron colectadas a mano y posteriormente colocadas en bolsas de cierre
hermético (Ziploc), se etiquetaron y se fijaron con una solución de formaldehido al
4% en agua de mar previamente filtrada y esterilizada. El material fue llevado al
laboratorio de Biología del Instituto Tecnológico de Boca del Río, para su posterior
observación e identificación.
Cuadro 1. Puntos de muestreo asignados para muestreo en la costa de la zona conurbada Veracruz-Boca del Río. Puntos de muestreo Coordenadas Playa Villa del mar N 19° 7’ 24” W 96° 7’ 24” Playa Martí N 19° 10’ 27” W 96° 7’ 11” Playa La Bamba N 19° 10’ 27” W 96° 7’ 11” Playa Tortuga N 19° 9’ 49” W 96° 6’ 13” Playa Ingenieros N 19° 8’ 59” W 96° 5’ 36” Playa Mocambo N 19° 7’ 59” W 96° 7’ 15” Playa Morro N 19° 6 ’58” W 96° 6’ 12” Playa Vicente Fox N 19° 6’ 33” W 96° 6’ 5”
1713
Identificación de los organismos
La identificación se llevó a cabo mediante cortes transversales y longitudinales de
los organismos colectados y se observaron en microscopio estereoscópico Novex P-
20 y microscopio óptico Motic B3 Professional realizando aumentos 100X y 400X
para la observación y comparación citológica, especialmente células medulares,
corticales y pericentrales. Los cortes fueron preparados en semipermanente con
una solución grenetina-fenol-glicerol (5 g de grenetina, 200 µL de fenol y 500 µL de
glicerol en 10 mL de agua destilada), colocando una gota de la solución en el
portaobjeto conteniendo el fragmento de talo o corte, se deja solidificar por 40 min
y se sellan con esmalte de uña negro y cubreobjeto. Se obtuvieron micrografías de
las observaciones para su comparación con la literatura. La comparación de la
descripción taxonómica se sustentó en los volúmenes de Littler y Littler (2000) y
Dawes y Mathieson (2008).
Análisis de abundancia y diversidad de macroalgas
En cada punto se colectaron los organismos empleando transectos perpendiculares
a la costa, en la última línea de marea alta, con cuadrantes de 50 x 50 cm, con un
espaciado de 5 m. Con base a la colecta, se determinó la presencia-ausencia de los
organismos para determinar la riqueza de especies, además, de la determinación
de la biomasa en g/m2 para la determinación de la abundancia y la diversidad de
organismos. Para la determinación de la diversidad de especies de emplearon los
índices de diversidad de Shannon-Wienner (H’), equidad de Pielou (J’) y dominancia
de Simpson (D), bajo las siguientes formulas:
𝐻′ = ∑ (𝑛𝑖
𝑁∗ ln
𝑛𝑖
𝑁)
Ecuación de Shannon-
Wienner
𝐽′ =𝐻′
log 𝑆 Ecuación de Pielou
𝐷 = ∑ (𝑛𝑖
𝑁)
2
Ecuación de Simpson
1714
Resultados y discusión
En la identificación de las macrolagas encontradas en los arribazones al puerto de
Veracruz se encontraron 5 especies de Clorofitas (Ulva rigida, Ulva fasciata,
Enteromorpha compressa, Caulerpa sertularioides y Caulerpa racemosa), 5
especies de Rodofitas (Acanthophora spicifera, Hypnea cervicornis, Grateloupia
filicina, Gracilaria parvispora y Gracilaria bursa-pastoris) y 2 especies de Feofitas
(Padina gymnospora y Sargassum fluitans), destacando las familias Ulvaceae y
Caulerpaceae del phylum Clorophyta. Los hallazgos de clorofitas coinciden para los
reportes efectuados por García-López et al. (2017), quienes también encontraron las
mismas especies en el litoral veracruzano, específicamente en sus muestreos en la
playa del arrecife Ingeniero, además, de otras ubicaciones como en las costas de
Villarrica y Monte Pío, donde se encontraron ambas especies de Caulerpa hallados
en este trabajo. Para el caso de las algas rodofitas Galicia-García et al. (2013), quienes
colectaron algas rojas en el arrecife Cabezo del PNSAV, que llegaron a la costa
debido a las corrientes marinas. Cabe destacar que las especies de clorofitas y
rodofitas que arriban a la costa del puerto son provenientes de los arrecifes de
PNSAV de acuerdo a los observado en la literatura; por otro lado, el caso de las
especies feofitas encontradas en el presente coinciden con lo encontrado por Ávila-
Ortiz et al. (2011) y Mateo et al. (2013) para Padina y Muñoz-Bautista (2013) y
Fernandez et al. (2017) para Sargassum. Sin embargo, los reporte de Padina fueron
efectuados para Golfo de México y Caribe, así como, las costas de Campeche de
acuerdo a los autores y en el caso de Sargazo, los reportes indican presencia en las
costas del puerto de Veracruz, pero también, en República Dominica. Muñoz-
Bautista (2013) menciona que el sargazo proviene del Mar del Sargazo localizado en
el Atlántico Norte y las corrientes lo desplazan a las costas del Golfo y Caribe, sin
embargo, la Padina es arrastrada por la mancha de sargazo y desplazándolo de las
costas de todo el Golfo de México, lo que origina, posiblemente, la baja diversidad
en esta familia de algas con respecto a las otras dos.
En cuanto a las determinaciones de riqueza y abundancia, las colectas mostraron
una acumulación de biomasa algal preferentemente en los puntos de playas Martí,
1715
Ingeniero y del Morro, ya que estas son las más próximas a los arrecifes del PNSAV
y las formas de las escolleras que se ubican en estas playas provocan la acumulación
de la biomasa, encontrándose su presencia de todos los puntos mencionados
(Cuadro 2) para Ulva rigida, Gracilaria bursa-pastoris e Hypnea cervicornis, los
puntos de Martí e Ingeniero fueron los que tuvieron una mayor cantidad e especies
teniendo una riqueza relativa de 7 y 8 especies, respectivamente. Sin embargo, solo
Ulva fue la única especie que estuvo presente en todos los meses de muestreo para
los puntos 2 y 5, por otro lado, Gracilaria bursa-pastoris e Hypnea cervicornis
estuvieron presentes en todos los meses solo para el punto 2. Padina gymnospora
y Caulerpa racemosa fueron dos especies que solo se encontraron durante la
colecta en playa Ingeniero (punto 5) y Sargassum fluitans solo fue detectada en
playa Martí (punto 2).
Cuadro 2. Presencia porcentual de macroalgas en los puntos de muestreo durante los meses de febrero-julio 2019.
Especies colectadas P2. Playa Martí (%)
P5. Playa Ingeniero (%)
P7. Playa Morro (%)
Ulva rigida 100 100 25 Gracilaria bursa-pastoris 100 50 25 Sargassum fluitans 25 0 0 Hypnea cervicornis 100 75 25 Enteromorpha compressa 25 25 0 Acanthophora spicifera 75 75 0 Padina gymnospora 0 75 0 Caulerpa racemosa 0 50 0 Gracilaria parvispora 25 25 0
No obstante, la biomasa obtenida (Figura 1) mostró una mayor presencia de Ulva
rigida, obteniéndose un máximo 545 g/m2 en el mes de mayo, seguida de Hypnea
cervicornis con un máximo de 399 g/m2 en el mismo mes y punto de muestreo. La
abundancia de las demás algas no tuvo un aporte al peso total de las algas arribadas.
La presencia de las especies de menor peso obtenido se debe, probablemente por
el arrastre de las mismas por la estructura ramificada de Hypnea, ya que estas
fueron encontradas dentro del cuerpo de la última. A pesar de ello, el contenido fue
constante y relativamente abundante teniendo pesos de hasta 90 g/m2, lo que
1716
pondera a una colecta considerable si se requiere como materia prima. Es de
considerar, que la presencia de biomasa en contenidos por encima de los 50 g/m2
fue constante en todos los meses, no así en todos los puntos, siendo los de mayor
contenido de biomasa los puntos de Martí e Ingeniero.
Los resultados que mostraron los índices de diversidad (Figura 2, 3 y 4) son bajos en
comparación a lo observado en la literatura, ya que de acuerdo a las colectas
efectuadas por Galicia-García et al. (2013) y García-López et al. (2017), nos dejan ver
una cantidad de especies que supera la riqueza encontrada en este trabajo, sin
embargo, no existen reportes de diversidad determinada para las zonas de
muestreo, además de que la diversidad depende de la arribada de organismos a las
costas. El índice de Shannon (Figura 2) nos muestra un aumento de diversidad
conforme avanzó la temporada de arribazón algal, la cual se encuentra entre los
meses de febrero a mayo, no obstante, este periodo se alargó hasta el mes de julio
debido a la llegada tardía de los primeros “nortes” y escasas lluvias en el mes de abril,
siendo estas en el mes de junio y julio, obteniéndose la mayor diversidad relativa en
el punto de Ingeniero.
Figura 1. Abundancia por biomasa colectada en las zonas de muestreo durante los meses de abril a julio de 2019.
1717
Figura 2. Diversidad de especies de los puntos colectados en los meses de abril a julio de 2019 determinada a través del índice de Shannon-Wienner.
En la Figura 3 se observa la dominancia ejercida por Ulva rigida e Hypnea
cervicornis, determinado en el índice de Simpson, obteniéndose un 80% de la
biomasa total en el mes de abril es de estas dos especies. Cuando la diversidad de
especies fue aumentando a los siguientes meses la dominancia de Ulva e Hypnea
disminuyó entre un 30 a 40% de la biomasa total.
Figura 3. Dominancia de especies de los puntos colectados en los meses de abril a julio de 2019 determinada a través del índice de dominancia de Simpson.
1718
En cuanto a la equidad de especies debido a su biomasa (Figura 4), el índice de
Pielou nos muestra como en el mes de abril tuvimos un peso de biomasa
homogéneo para las especies colectadas, sin embargo, la equidad fue
disminuyendo a través del paso de los meses alcanzando un máximo (90%) en el
mes de julio para el punto de Ingeniero, debido al incremento de las dos especies
preponderantes en biomasa y un 66% en el caso de Martí para el mismo mes. Lo
que nos indica que las algas predominantes en cuanto a crecimiento de la densidad
poblacional de Ulva rigida e Hypnea cervicornis es favorecida por las condiciones
climáticas y de hábitat de la región del PNSAV.
Figura 4. Equidad de especies de los puntos colectados en los meses de abril a julio de 2019 determinada a través del índice de dominancia de Simpson.
Es importante destacar la dominancia de las familias de Rodofitas y Clorofitas sobre
las Feofitas por su origen endémico, teniendo 3 clorofitas y 2 rodofitas como algas
de mayor contenido en el arribazón diario al puerto.
Es por ellos que estas dos especies podrían de potencial interés en su próximo
estudio como fuente de compuestos nutracéuticos, farmacológicos y/o
cosmecéuticos, ya que de acuerdo a la literatura son rico en compuestos bioactivos
de interés a la salud y a la alimentación. El siguiente paso convendría en un estudio
de identificación de compuestos químicos con potencial interés, así como, su
evaluación nutrimental para su consumo animal o humano.
1719
Conclusiones
En el presente trabajo se logró identificar 12 especies de algas costeras,
prevaleciendo las familias Rhodophyta y Clorophyta. Estas dos familias tienen cada
una de ellas a un ejemplar predominante en el contenido de biomasa que llega
hasta la costa, lo que posibilita su explotación como fuente de ingredientes
funcionales o para su consumo en fresco. La diversidad fue baja en comparación a
la riqueza de organismos de los arrecifes aledaños, sin embargo, se obtuvieron
ejemplares de las 3 familias de macroalgas.
Agradecimientos
Los autores agradecen al Tecnológico Nacional de México por el apoyo financiero
otorgado a través del proyecto 5536.19-P.
Literatura citada
Ávila-Ortiz, A. G., L. E. Mateo-Cid, A. C. Mendoza-González. 2011. Caracterización
morfológica de Padina boergesenii (Dictyotaceae, Phaeophyceae) en la costa
mexicana del golfo de México y mar caribe. Polibotánica 31:1-20.
BBC. 2019. Sargazo en el Caribe: el desastre en México por la marea de algas que
invade sus paradisíacas playas. https://www.bbc.com/mundo/noticias-
america-latina-48764081 [consultado el 7 de agosto de 2019]
Dawes, C.J. y A.C. Mathieson. 2008. The seaweeds of Florida. University Press of
Florida. Gainesville, USA. VIII. 591 p.
Dominguez, H. 2013. Algae as a source of biologically active ingredients for the
formulation of functional foods and nutraceuticals. p. 1-19. In: Dominguez, H.
(ed.). Functional Ingredients from Algae for Foods and Nutraceuticals.
Woodhead Publishing. Cambridge, UK.
1720
Dreckmann, K. M. y A. Senties. 2013. Los arribazones de algas marinas en el caribe
mexicano: evento biológico natural o basura en las playas. CONABIO.
Biodiversitas 107:7-11
Ferdouse, F., S. Lovstad H., R. Smith, P. Murúa, Z. Yang. 2018. The global status of
seaweed production, trade and utilization. Globefish Research Programme
Volumen 124. Roma, Italia. 120 p.
Fernández, F., C. J. Boluda, J. Olivera, L. A. Guillermo, B. Gómez, E. Echavarría, et al.
2017. Análisis elemental prospectivo de la biomasa algal acumulada en las
costas de la República Dominicana durante 2015. Centro Azúcar 44:11-22.
Galicia-García, C., N. M. Robinson, Y. B. Okolodkov. 2013. New records of red algae
(Rhodophyta) for Cabezo Reef, National Park Sistema Arrecifal Veracruzano,
Gulf of Mexico. Acta Bot. Mex. 102:39-76
Galicia-García, C., N. M. Robinson, Y. B. Okolodkov. 2013. New records of red algae
(Rhodophyta) for Cabezo Reef, National Park Sistema Arrecifal Veracruzano,
Gulf of Mexico. Acta Bot. Mex. 102:39-76.
García-López, D. Y., L. E. Mateo-Cid, A. C. Mendoza G. 2017. Nuevos registros y lista
actualizada de las algas verdes (Chlorophyta) del litoral de Veracruz, México.
Gayana Bot. 74(1):41-56.
Gonzalez, G. J. 1987. Las algas de México. Ciencias 10:16-25
Ibañez, E. and A. Cifuentes. 2013. Benefits of using algae as natural sources of
functional ingredients. J Sci Food Agric 93:703-709.
Littler, D.S. y M.M. Littler. 2000. Caribbean reef plants. An identification guide to the
reef plants of the Caribbean, Bahamas, Florida and Gulf of Mexico. Offshore
Graphics, Inc. Washington, D.C., USA. 542 p.
Mateo, C. L. E., A. C. Mendoza G., C. Galicia G. 1996. Algas marinas de Isla Verde,
Veracruz, México. Acta Bot Mex 36:59-75.
Muñoz-Bautista, A. N. 2013. Composición taxonómica y abundancia de la
macrofauna asociada a Sargassum (Phaeophyceae: fucales) flotante en el
Sistema Arrecifal Veracruzano, suroeste del Golfo de México. Tesis de Maestría.
Instituto de Ciencias Marinas y Pesquerías-Universidad Veracruzana, Boca del
Río, México.