Estudio de los efectos de variables asociadas al cambio climático en la

diversidad y fotosíntesis fitoplanctónica del estuario del Río Chubut

Silvana R. Halac1,2, Virginia E. Villafañe1,3, Rodrigo J. Gonçalves1,3 y E. Walter Helbling1,3

1Estación de Fotobiología Playa Unión (EFPU), Casilla de Correos N°15, (9103) Rawson, Chubut

2Instituto Nacional del Agua, Centro de la Región Semiárida (INA-CIRSA), Córdoba

3Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)

E-mail: shalac@ina.gov.ar

RESUEMN: La alteración de factores climáticos, como la temperatura y la radiación solar (cambios en las proporciones de radiación visible, PAR y ultravioleta, RUV) podría producir importantes consecuencias sobre el desarrollo y funcionamiento de los ecosistemas acuáticos al afectar las redes tróficas, y condicionar la abundancia y la distribución de las especies.

Nuestro objetivo fue estudiar el efecto combinado de la radiación solar y de la temperatura sobre comunidades fitoplanctónicas de la Patagonia Atlántica. Se realizaron tres experimentos consecutivos (Enero-Febrero 2010) con muestras de agua provenientes del estuario del río Chubut (43º S 65º O), las cuales se colocaron en contenedores transparentes a la radiación solar (25 L de capacidad). Las muestras se expusieron 10 días a la radiación solar bajo tres tratamientos (PAB: PAR+UV-A+UV-B, 280-700 nm,; PA: PAR+UV-A, 315-700 nm o P: sólo PAR, 400-700 nm). A partir del 4to día de exposición, se colectaron muestras de los contenedores y bajo el tratamiento de radiación PAB se aplicaron dos tratamientos de temperatura durante tiempos cortos (hs): temperatura control (18°C) y temperatura incrementada (23°C), tal como podría ocurrir hacia el año 2100.

Las comunidades fitoplanctónicas tuvieron un crecimiento exponencial, lo que se vio reflejado en una mayor concentración de clorofila, abundancia de células y contenido de carbono orgánico. Se observó una variación (respecto al estado inicial de la comunidad) en la distribución de tamaños y composición taxonómica debido a la radiación. Cuando se evaluaron los efectos a corto plazo sobre el rendimiento fotosintético, éste fue mayor solamente bajo el tratamiento de temperatura incrementada, y no por la radiación ni por la interacción entre ambas variables.

Los cambios observados en la estructura y en el estado fisiológico de la comunidad fitoplanctónica probablemente influyeron sobre el resto de la red trófica, debido a que representan la principal fuente de energía. Por lo anterior, cabe esperar que ante condiciones de cambio climático, el funcionamiento y la respuesta del sistema en estudio fuera afectado.

INTRODUCCIÓN

El clima desempeña una función clave como determinante de las características del ambiente, los recursos

naturales y, por ende, de la economía de las distintas regiones del planeta. Es por ello que el cambio climático

global – entendiéndose como tal las variaciones en el clima (especialmente debidas a las actividades antrópicas),

es un proceso que ha despertado el interés y la preocupación de la comunidad científica y política internacional.

El aumento de temperatura debido al incremento en la emisión de gases atmosféricos (e.g., CO2, CH4, etc.) como

así también el incremento en la radiación ultravioleta-B (280-315 nm; RUV-B) debido al adelgazamiento de la

capa de ozono, pueden tener importantes consecuencias que afectan el desarrollo y funcionamiento de los

ecosistemas, tal como puede observarse en los distintos reportes del Intergovermental Panel on Climate Change

(IPCC, http://www.ipcc.ch/) de las Naciones Unidas.

Los efectos del RUV más frecuentemente observados en el fitoplancton son la reducción del crecimiento y de la

fotosíntesis, debida principalmente al daño de ADN y proteínas que componen el fotosistema. Por otro lado, se

han determinado cambios en la fenología y distribución de especies marinas, que se han asociado con aumentos

en la temperatura del agua. Asimismo, se ha encontrado que el aumento de temperatura en lagos y ríos afecta la

abundancia y productividad, composición de la comunidad, fenología, distribución y migración, así como la

disminución de los tiempos de generación de las especies, lo que propiciaría la selección de las formas mejor

adaptadas a las nuevas condiciones ambientales (Domis et al. 2007).

Una de las líneas de investigación más importantes dentro de este campo es el estudio del efecto de los procesos

de cambio climático sobre la biodiversidad. Estos efectos pueden tener consecuencias importantes en las redes

tróficas, al condicionar la abundancia y distribución de las especies. En tal caso, el desarrollo de esta línea de

trabajo requiere de un conocimiento de base de la biodiversidad y de los factores físicos que puedan

condicionarla. Esto permite estudiar el efecto del cambio climático sobre estas comunidades para, luego,

desarrollar modelos predictivos que permitan evaluar las consecuencias de posibles cambios climáticos futuros.

Dado que la sensibilidad de las especies hacia distintos factores de estrés (ej.: radiación, temperatura) es

específica, es evidente que los efectos del cambio climático no pueden generalizarse en base a estudios

realizados con otros organismos y en otros sitios geográficos. Aunque se han realizado muchos trabajos

tendientes a evaluar los efectos de la radiación solar sobre organismos acuáticos de la zona Patagónica, la

mayoría de ellos se enfocaron en el impacto a corto plazo (hs), en particular, sobre procesos asociados a la

fotosíntesis y al daño en el material genético (ADN) (ver revisiones de Villafañe et al., 2001 y Helbling et al.,

2005). Sin embargo, pocos estudios analizaron los efectos a largo plazo (días), ya sea sobre la fotosíntesis o

sobre el crecimiento y estructura de comunidades fitoplanctónicas de la zona (Hernando et al., 2006; Marcoval et

al., 2008). Asimismo, a nuestro conocimiento, no existen hasta el momento estudios destinados a evaluar

conjuntamente los efectos de la radiación y de la temperatura aumentadas en la fotosíntesis del plancton de

regiones costeras Patagónicas. Por lo tanto, este trabajo es un importante aporte para contribuir al conocimiento

de estas posibles consecuencias del cambio global en el estuario del río Chubut.

El estuario del río Chubut (43 º S 65 º O) y su zona de influencia sobre el Océano Atlántico (Bahía Engaño)

presenta una gran variabilidad estacional físico-química debido a la interacción río - mar (Helbling et al., 1992).

Por otra parte, existen grandes diferencias taxonómicas a lo largo del año en las comunidades fitoplanctónicas,

(Villafañe et al., 2004; Barbieri et al., 2002). Asimismo, el área está expuesta a grandes variaciones en los

niveles de RUV no solo debido a cambios en el ángulo zenital, sino también por cambios en la concentración de

ozono estratosférico (Helbling et al., 2005). Estas variaciones físicas, químicas y biológicas hacen del área un

excelente laboratorio natural para estudiar el efecto de diversos factores de estrés sobre los sistemas acuáticos,

así como los procesos naturales involucrados. En particular, el objetivo principal de este trabajo fue evaluar el

efecto de la radiación ultravioleta (RUV, 280-400 nm) y su interacción con la temperatura sobre el crecimiento,

la estructura (composición taxonómica y distribución de tamaños) y fotosíntesis de comunidades fitoplanctónicas

del Estuario del Río Chubut.

METODOLOGÍA

Sitio de estudio / protocolo de muestreo y experimentación

Se realizaron tres experimentos en el período de Enero-Febrero del 2010 en la Estación de Fotobiología Playa

Unión (Rawson), con muestras de agua del Estuario del Rio Chubut (Rawson, Chubut; Fig. 1). Se establecieron

tres tratamientos de radiación: PAB, 280-700 nm (PAR+RUV-A+UV-B); PA, 315-700 nm (PAR+RUV-A); P,

400-700 nm (PAR), manteniéndose la temperatura del agua en un rango cercano a la temperatura promedio

superficial oceánica (TSO) para el sitio de estudio en verano: 18±1ºC. Los experimentos tuvieron una duración

de 8-10 días cada uno, y se repitieron tres veces de manera consecutiva. Se colocaron 25L de cada muestra en

bolsas de plástico transparente a la RUV (“microcosmos”) de las cuales un par no fue cubierto (tratamiento

PAB) y dos juegos de réplicas fueron cubiertas con los filtros correspondientes para los tratamientos PA

(Montagefolie, No. 10155099, Folex, Alemania) y P (Ultraphan, UV Opak, Digefra, Alemania). Los

“microcosmos” fueron mantenidos durante el tiempo experimental en un tanque de agua de 1000L de capacidad,

el cual funcionó como control de temperatura. Debido a que en la zona de estudio el verano es considerado una

época de “post-bloom”, y con el fin de evitar limitaciones en el crecimiento debido a la escasez de nutrientes, se

agregó al inicio de cada experimento, una mezcla de macronutrientes (NO32-, PO4

3- and SiO43- ) en una

concentración de medio f/2 (Guillard and Ryther, 1962). Se tomaron diariamente 50-100 mL de muestra para la

cuantificación de Clorofila a, carotenoides y compuestos que absorben en la RUV. Por otro lado, cada dos días

se recolectaron 50 mL de muestra para la identificación y cuantificación de especies. Las muestras fueron

fijadas inmediatamente con una solución de formaldehído (concentración final en la muestra = 0.4%) y

almacenadas en oscuridad. Se tomaron diariamente alícuotas de 5 ml tres veces al día (7AM, 1 PM y 8PM) para

la determinación de la actividad fotosintética. Asimismo, se realizaron experimentos de corta duración

utilizando muestras de agua provenientes de los microcosmos, las cuales se colocaron en tubos de cuarzo no

cubiertos. Dichos tubos se mantuvieron en dos baños termostáticos a dos temperaturas: control, 18°C y

aumentada: 23°C. Las muestran se expusieron durante aproximadamente 8 hs a radiación solar, midiendo la

actividad fotosintética de manera continua

como se describe más adelante.

Figura 1. Ubicación del sitio de estudio: Región de la Patagonia (área enmarcada) y posición relativa de la Provincia de Chubut (área sombreada). La zona de muestreo y localidad donde se realizaron los experimentos (Playa Unión, 43º S, 65º O) se señalan en el recuadro superior derecho.

Determinaciones y mediciones:

Intensidad de radiación natural y temperatura del agua

La intensidad de la radiación fue monitoreada de manera continua durante los períodos experimentales, usando

un radiómetro de banda ancha (ELDONET, Alemania) que mide RUV-B (280–315 nm), RUV-A (315–400 nm)

y PAR (400–700 nm) cada un segundo y promedia los datos por intervalo de minuto. La temperatura del agua en

los tanques fue medida a lo largo de los experimentos usando termómetros digitales (frecuencia aproximada de

medición: 2 horas) mientras que dentro de los baños termostáticos fue controlada y ajustada automáticamente a

lo largo del experimento con sensores conectados a cada canal de temperatura del baño termostático (Frío 21,

Argentina).

Pigmentos y compuestos que absorben RUV

El contenido de pigmentos y compuestos que absorben RUV se determinó a partir de la filtración de 50-100 ml

de muestra en filtros Whatman GF/C (25 mm) y de la extracción de los mismos en metanol absoluto. La

absorbancia se midió desde 250 a 700 nm usando un espectrofotómetro de barrido (Hewlett Packard, modelo HP

8453e) y el contenido de Clorofila a (Clor a) y de carotenoides fue calculada usando las ecuaciones de Porra

(2002); la concentración de los compuestos que absorben RUV fue estimada a partir del pico a 337 nm (Helbling

& col., 1996). El mismo extracto se utilizó para obtener una medición extra de Clor a por métodos

fluorométricos utilizando un fluorómetro Turner Designs (modelo TD 700) (Holm-Hansen et al., 1965).

Crecimiento, composición taxonómica y distribución de tamaños de la comunidad

La identificación y cuantificación de especies se realizó en una cámara Fuchs-Rosenthal (Marienfeld, Alemania)

utilizando un microscopio compuesto (Zeiss, modelo D-7082, Alemania). Las muestras se tiñeron con una gota

de Rosa de Bengala para distinguir mejor entre la materia orgánica y el detritus (Villafañe & Reid, 1995) y se

observaron bajo un aumento de 250 y 400X, contándose al menos 100 células (±10) de la especie más

abundante. Se calculó la concentración de células (en células. ml-1) por especie, género, clase o grupo de tamaño

identificados. La biomasa (en ugC.l-1) fue estimada a partir del cálculo de los biovolúmenes, para lo cual se

midieron las dimensiones de cada espécimen (al menos 5 ejemplares de c/u) y se asimiló a la forma geométrica

correspondiente (Hillebrand & col., 1999). Posteriormente se realizó la transformación a carbono orgánico

según Strathmann (1967). Las tasas de crecimiento a partir de la abundancia celular y biomasa se calcularon

según la siguiente fórmula:

µ = ∆ lnN / tn = (ln Nf-lnN0) / tn (1)

donde N0 y Nf son las densidades celulares (o biomasa) para el primer y último día de la fase exponencial,

respectivamente, y tn es el número de días transcurridos desde el tiempo inicial al final.

La distribución de tamaños se estudió considerando las dos clases de tamaño que se distinguieron bajo las

técnicas de microscopía óptica: nanoplancton (5-20 µm) y microplancton (≥20 µm), tanto a partir de los

biovolúmenes como del cálculo del área celular con fotografías digitales tomadas por microscopía óptica. Para

cada muestra se obtuvieron de 40 a 200 imágenes de campos que contenían varias células, las cuales fueron

analizadas con el programa Image J (Abramoff & col., 2004) para obtener el área de las células al principio y

final de la fase exponencial.

Rendimiento fotosintético

La evolución de la actividad fotosintética fue estudiada a partir de las mediciones de la eficiencia fotoquímica

efectiva del fotosistema II (PSII; ∆F/F m) o yield (Y). Este parámetro indica la proporción de centros de reacción

fotoquímicamente activos y fue determinado midiendo la emisión de fluorescencia in vivo de la Clor a con un

fluorómetro de amplitud modulada (Water-ED PAM, Walz, Alemania). La eficiencia fotoquímica efectiva o

yield fue calculado según Genty & col., (1989):

Y= ∆F/F´m= ( F´m – Ft ) / F´m (2)

donde F´m es la máxima intensidad de fluorescencia de clor a en una célula inducida por un pulso de luz

saturante (5300 µmol fotones m-2 s-1 en 0.8 s) en presencia de luz, y Ft el estado de fluorescencia inducido por

una luz tenue en células adaptadas a la luz.

Análisis estadísticos Los tratamientos de radiación se realizaron por duplicado y todos los resultados fueron expresados como la

media con su respectivo rango medio. Con el fin de determinar las diferencias en las tasas de crecimiento entre

los tratamientos de radiación y en el rendimiento fotosintético entre tratamientos de radiación y de temperatura,

se aplicaron tests ANOVA de una vía. Por otro lado, se utilizó un ANOVA de dos vías para la determinación de

las interacciones entre ambas variables de estudio (Statistica 7.0, StatSoft, Inc., Tulsa, USA). Se consideró para

ambos tests un límite de confianza del 95% (Zar, 1984).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Condiciones de radiación y temperatura Las condiciones de PAR y RUV durante el período experimental, presentaron un típico patrón de valores

relativamente altos al mediodía y bajos durante la mañana y la tarde (Fig 2).

Figura 2. Radiación solar en Playa Unión, Chubut (43º S, 65º O) durante los experimentos llevados a cabos en los períodos de: 20-31 de Enero (Días Julianos 20-31), (M1); 5-13 de Febrero (Días Julianos 36-44), (M2); y 15-22 de Febrero (Días

Julianos 46-53), (M3). La irradiancia (en W m-2) se muestra para: A) PAR, 400-700 nm B) UV-A, 315-400 nm y C) UV-B, 280-315 nm.

Con algunas excepciones, los valores de máxima intensidad de PAR, UVA y UV-B fueron muy similares entre

los días de experimentación (500; 58 y 1,4 W.m-2 respectivamente). La combinación de altos valores de

irradiancia con períodos diurnos largos, típicos del verano austral, resultaron en altas dosis diarias de radiación

(Helbling & col., 2005). Debido a que las comunidades fitoplanctónicas estuvieron expuestas bajo dichas

condiciones de alta radiación solar y bajo una capa de agua delgada, los resultados de estos experimentos

representan el peor “escenario” posible, como por ejemplo, si las células estuvieran en la superficie del agua y no

pudieran desplazarse hacia capas más profundas con condiciones de menor irradiancia.

Crecimiento de la comunidad

En los tres experimentos, el crecimiento de las comunidades fitoplanctónicas se vio reflejado en un aumento de

la concentración de clorofila (Fig. 3a), de abundancia de células (Fig. 3b) y de contenido de carbono orgánico

(Fig. 3c). Aunque las tendencias descriptas fueron observadas en los tres experimentos, y debido a que durante

M1 se perdieron algunas réplicas, el análisis de los resultados se realizó con menor cantidad de datos (M2 y

20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54

0

100

200

300

400

500

PAR

(W.m

-2)

20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54

0

20

40

60

UV-

A(W

.m-2

)

20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54Día Juliano 2010

0

0.4

0.8

1.2

1.6

UV-

B(W

.m-2

)

M 3M 2M 1A

B

C

M3). Dentro de los principales patrones de respuesta identificados, se destaca un crecimiento exponencial en

todas las variables, similar al que se observa en condiciones de bloom y de condiciones fisiológicas óptimas.

Con pocas excepciones, y en general, este crecimiento fue similar entre los experimentos y no se observaron

efectos significativos de la RUV en ninguno de los experimentos y variables medidas (Fig. 3).

En general, las tasas de crecimiento (Tabla 1) fueron altas, debido principalmente a la adición de nutrientes, lo

que ya ha sido observado en estudios de largo plazo realizados con comunidades de la zona (Helbling & col.,

2005; Marcoval & col., 2008). Asimismo, la ausencia de efectos de RUV en el crecimiento (ausencia de

diferencias significativas entre los tratamientos de radiación, Tabla 1 y Fig. 3) observada en este estudio, es un

resultado común en experimentos de largo plazo (Roy & col., 2006; Ferreyra & col., 2006). Sin embargo,

cuando se comparan las tasas de crecimiento (µ) calculadas a partir de diferentes variables así como cuando se

comparan entre experimentos, se hacen evidentes algunas diferencias. Por ejemplo, durante M2, la µ calculada a

partir de Clor a fue menor que la que se calculó por medio de la abundancia y del carbono orgánico, mientras

que en M3 ocurrió lo contrario (Tabla 1). El incremento de la Clor a de una manera más rápida o más lenta que

las otras variables, sugiere una fotoaclimatación diferencial de las comunidades a lo largo de los experimentos.

Por un lado, la concentración de Clor a por célula aumenta debido al efecto del autosombreado producido por el

incremento exponencial de células; con mayor contenido de Clor a, las células pueden continuar captando

eficientemente la luz y mantener el crecimiento exponencial. Por otro lado, el tamaño influye en la

concentración del pigmento: Las células más grandes tienen una menor relación superficie/volumen, por lo que

necesitan más Clor a por célula en comparación a células de menor tamaño (Falkowski, 1981).

Figura 3. Crecimiento de las comunidades fitoplanctónicas de Bahía Engaño durante los experimentos M2 y M3 en base a:

A) Contenido de clorofila a; B) Concentración celular; y C) Contenido de Carbono autotrófico. Los tratamientos de radiación se muestran con diferentes colores: verde, P, azul, PA, y rojo, PAB. Las líneas verticales en las barras indican el

rango medio. Nótese las escalas diferentes para cada variable presentada.

Tabla 1. Tasas de crecimiento (µ; d-1) durante los experimentos M2 y M3, determinadas a partir de mediciones de Clor a, concentración celular y estimaciones de Carbono autotrófico.

36 38 40 42 44 46 48 50 52

Día Juliano 2010

2x103

4x103

6x103

8x103

104

Biom

asa(µ

gC.l-1 )

0

2x104

4x104

6x104

8x104

105

1x105

Abun

danc

ia(cé

l.l-1 )

20

40

60

80

100Cl

or-a(

µg.l-1 )

PABPAP

C

B

A

M 2 M 3

Tasas de crecimiento (µ; d-1) Clor a

(µg.l-1) Concentración celular

(cél.ml-1) Carbono autotrófico

(µg C.l-1) PAB P PAB P PAB P

M2

0.76±0.01

0.76±0.06

0.88±0.09

0.79±0.04

0.84±0.14

0.75±0.15

M3

0.94±0.02

0.90±0.03

0.73±0.08

0.73±0.11

0.70±0.07

0.76±0.03

Distribución de tamaños y composición taxonómica

El análisis del área celular en M2 y M3 indicó que la mayor parte de la comunidad fitoplanctónica inicial

(>60%) estaba compuesta por células con un área <100 µm (nanoplancton; Fig 4A y 4C). La frecuencia

acumulada de tamaño celular de la comunidad final, mostró un cambio hacia tamaños menores, en los dos

tratamientos de radiación de M2 (Fig 4B), siendo más pronunciado en el tratamiento P. En cambio en M3 (Fig.

4D) se observó una respuesta diferente comparando los tiempos inicial y final, con un cambio hacia tamaños

mayores sólo en PAB. Otros estudios han reportado que las células pequeñas tienden a dominar la comunidad

después de exposiciones a RUV (Mostajir et al., 1999); sin embargo, en este estudio las diferencias en el cambio

de tamaño celular probablemente se relacionan más con la condición inicial de la comunidad fitoplanctónica de

cada microcosmos. El análisis realizado a partir de las observaciones microscópicas, demuestra una tendencia

general de disminución en la proporción de microplancton desde el tiempo inicial al final, en ambos

experimentos (datos no mostrados), siendo esta disminución más pronunciada en M2 que en M3, lo que se

relaciona con el cambio hacia células más pequeñas en M2 (Fig. 4B).

Figura 4. Frecuencia acumulada del tamaño (en µm2) al principio (T0) y al final de la fase exponencial de crecimiento para M2 (A), y M3 (C). En (B) y (D) se muestra una vista detallada de los rangos de tamaño donde se observaron diferencias. Los tratamientos de radiación se muestran en diferentes colores: P, verde y PAB, rojo: el tiempo inicial (T0) se indica en negro.

Los cambios en la distribución de tamaños están asociados normalmente a cambios en la composición

taxonómica hacia grupos más resistentes o mejor aclimatados. Varios estudios han reportado estos efectos en

A

C

0 400 800 1200

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 400

0 6

0.8

1

T0

Tf PTf PAB

0 400 800 1200

Tamaño (mm-2)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Frec

uenc

iaac

umul

ada

400

0 6

0.8

1

A B

CD

M 2

M 3

períodos de tiempo largos y en particular para la zona de la Patagonia (Hernando & col. 2006; Helbling & col.,

2005 y Marcoval & col., 2008). Asimismo, y aunque en este estudio no se examinaron, los cambios en la

presión de pastoreo pueden influir sobre la distribución de tamaños del fitoplancton (Lewandowska & Sommer

2010). En particular, se ha demostrado que los ciliados y otras especies de zooplancton son sensibles a la RUV

(Sommaruga 2003), por lo que las diferencias de cambio de tamaños observadas entre los tratamientos de

radiación, podrían asociarse a estos efectos.

Con el fin de explorar con más detalle los cambios en composición específica, se estudió la contribución de los

tres principales grupos taxonómicos: diatomeas, flagelados (clorofitas y criptofitas) y dinoflagelados; en general,

sólo se observaron efectos negativos de la RUV sobre los flagelados, mientras que los dinoflagelados

presentaron valores de biomasa más altos bajo el tratamiento PAB (datos no mostrados). Algunos estudios

previos (Hernando & San Román, 1999; Hernando & col., 2005) obtuvieron resultados similares con respecto a

la sensibilidad de los flagelados a la RUV.

Figura 5. Contribución relativa (%) de diatomeas, flagelados y dinoflagelados a la concentración celular total durante los experimentos M2 y M3. Los tratamientos de radiación se muestran en verde, P y en rojo, PAB; los grupos taxonómicos se identifican según la leyenda.

36 37 38 39 40 41 42 43

0

20

40

60

80

100

Abu

ndan

cia

(%)

Diatomeas PABDinoflagelados PABFlagelados PAB

Diatomeas PDinoflagelados PFlagelados P

46 47 48 49 50 51 52 53Día Juliano 2010

0

20

40

60

80

100

Abu

ndan

cia

(%)

M 2

M 3

Por otro lado, la respuesta de los dinoflagelados parece estar más relacionada al tamaño, ya que especies que

alcanzan aprox. 50 µm (ej: Proorocentrum micans), serían menos sensibles a la RUV que las más pequeñas

como Gymnodinium chlorophorum (5 μm) y Heterocapsa triquetra (20 μm), (Helbling & col., 2008). Sin

embargo, la tendencia más pronunciada en ambos experimentos fue el aumento significativamente mayor en la

biomasa de las diatomeas, en comparación con los flagelados y dinoflagelados, lo que provocó el reemplazo de

una comunidad dominada por los flagelados por una dominada por diatomeas (Fig 5). Asimismo, la tendencia de

disminución de flagelados fue más pronunciada en las muestras expuestas a RUV (Fig. 5). Cabe destacar que al

final de los experimentos, la diatomea céntrica Thalassiossira spp. (10-20 µm de diámetro) fue la dominante en

M2 (PAB y P), mientras que en M3 hubo una co-dominancia entre Thalassiossira spp. (10-20 µm) y

Thalassiossira spp. (>20 µm) (datos no mostrados).

Fotoaclimatación y respuesta fotoquímica

Uno de los mecanismos de aclimatación a RUV más conocidos es la producción de compuestos que absorben en

la RUV (principalmente los aminoácidos tipo micosporinas, MAAs). En general, los niveles de MAAs

reportados para comunidades de la Patagonia son bajos (Barbieri & col, 2002; Villafañe & col., 2004, Marcoval

& col., 2008), pero algunas especies de dinoflagelados como Proorocentrum micans son capaces de sintetizar

MAAs en altas concentraciones después de exposiciones prolongadas a la RUV (Helbling & col., 2008; Halac &

col., datos no publicados); algunas diatomeas de la zona también tienen la capacidad de sintetizar altas

cantidades de dichos compuestos (Lagunas & col., datos no publicados), especialmente las céntricas (Helbling &

col., 1996). En general, se ha demostrado que la síntesis de estos compuestos es más efectiva en células grandes,

ya que en aquellas pequeñas la producción de los mismos resulta energéticamente muy costosa (García-Pichel,

1994). En este estudio no se observaron cambios significativos en la concentración de los compuestos que

absorben en RUV en M2 (datos no mostrados), probablemente debido a la dominancia de especies de diatomeas

pequeñas (≤ 20µm). Por el contrario, durante M3 se observó un aumento significativo de estos compuestos (Fig.

6A), pero no hubo diferencias entre los tratamientos de radiación. Probablemente, la síntesis de MAAs por parte

de Thalassiossira ssp. (>20 µm), fue promovida por PAR y RUV, como un mecanismo de protección a las altas

irradiancias. El contenido de MAAs aumentó de manera significativa al final de M3 (Fig. 6B) debido

probablemente a la alta contribución de esta especie a la biomasa total.

La eficiencia fotoquímica efectiva disminuyó a lo largo del tiempo en los tres experimentos (Fig. 7A). Sin

embargo, la diferencia del yield de la mañana entre el tiempo inicial y final del tratamiento PAB, fue mayor en

M2 que en M1 y M3 (Fig. 7A). La diferencia en la respuesta fotosintética entre los diferentes experimentos,

podría deberse a la ausencia / presencia de compuestos MAAs. Nuestro estudio demuestra que aquellas

muestras aclimatadas a RUV durante tres días (M3, PAB), presentaron una mejor respuesta cuando fueron

expuestas a la radiación total (ciclo diurno) que aquellas aclimatadas a P (Fig. 7 B-C). Es decir, las comunidades

expuestas a la RUV no disminuyeron su eficiencia fotosintética, y mostraron mejor desempeño ante la RUV en

comparación a aquellas aclimatadas solo a PAR. Al respecto, probablemente otros mecanismos de

Figura 6. A) Espectro de absorción al inicio (T0) y al final del experimento M3; T0 se muestra en líneas punteadas. B) Compuestos que absorben en la RUV en relación al contenido de Clor a (OD337 por µg Clor a-1) a lo largo del experimento.

Los tratamientos de radiación son mostrados en diferentes colores: P (verde), PA (azul) y PAB (rojo).

fotoaclimatación a la RUV no analizados en este estudio, favorecieron un mejor rendimiento fotoquímico de las

muestras aclimatadas a RUV+PAR. Por otro lado, el efecto del aumento de la temperatura en esta respuesta fue

positivo, con un yield 10% más alto a 23°C en comparación a 18°C (Fig. 7 B-C), sin encontrarse efectos

interactivos entre ambos factores de estudio. Al respecto, otros autores reportan ausencia de efectos de la

temperatura o RUV sobre la eficiencia fotosintética, sugiriendo que existen mecanismos compensatorios entre

grupos algales (Lionard et al., 2012). Por lo anterior, los cambios en la estructura de la comunidad, permitirían

llegar a un estado fisiológico óptimo para la respuesta a factores de estrés. Probablemente, las diferencias

observadas después del período de aclimatación, se relacionen con dichos mecanismos.

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750

Longitud de onda (nm)

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

Den

sida

dO

ptic

a*

(µg

Clo

a)-1

B

A

46 47 48 49 50 51 52

Día Juliano 2010

0.001

0.01

0.1

Den

sida

dO

ptic

a 337

nm*(

µgC

loa)

-1

Figura 8. A) Eficiencia fotoquímica efectiva (yield) durante los experimentos M1, M2 y M3 a tres horas del día: 7AM, 1PM y 8PM. B-C) Ciclo diurno del yield en muestras tomadas de M3 y colocadas en dos baños termostáticos a 18°C (B) y a 23°C (C). Los tratamientos de radiación a los que fueron aclimatados en los microcosmos, son mostrados con diferentes líneas y colores: continuas y rojo, PAB; discontinuas y verde, P. Las líneas verticales en los símbolos indican el rango medio.

24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54Día Juliano 2010

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Yie

ld

10 12 14 16 18 20Hora del día (h)

10 12 14 16 18 20Hora del día (h)

20

40

60

80

100

Y(%

ofT0

)M 3M 2M 1

18°C 23°C

A

B C

CONCLUSIONES

Los efectos de la RUV a mediano plazo (días) fueron más evidentes en la composición taxonómica que en el

crecimiento total de la comunidad, afectando negativamente al grupo de los flagelados, que disminuyeron su

contribución en mayor proporción en presencia de RUV. Por otro lado, la distribución de tamaños de la

comunidad fitoplanctónica se relacionó con la aclimatación al espectro total de la radiación, y no exclusivamente

a la RUV. Entre las estrategias de fotoaclimatación, se presentó el aumento del contenido de Clor a por célula y

la producción de MAAs, en el grupo de células de mayor tamaño (microplancton, ≥ 20 µm ). El mejor

desempeño fotosintético de las comunidades aclimatadas a RUV, indicaría que aquellas expuestas a esta

radiación en la columna de agua durante períodos de tiempo prolongados (ej., capa superficial durante

estratificación), tendrían ventaja en relación a otras que se encontraran en capas más profundas. Además, el

efecto positivo producido por el aumento de la temperatura sobre la fotosíntesis, sería otro de los factores que

propiciaría un mejor desempeño de comunidades presentes en las capas superficiales, ante condiciones de

cambio climático (ej. incremento de RUV y temperatura). Tanto los cambios en la estructura como en la

fisiología de de la comunidad fitoplanctónica, podría tener consecuencias importantes en la energía disponible

dentro la red trófica, y por lo tanto, desencadenar una cambio en la respuesta del sistema estudiado frente a

condiciones de cambio climático.

Agradecimientos- Agradecemos a V. Fiorda y E. Heimsch por su apoyo técnico durante los experimentos y al personal de la estación Marítima Comersonii en Puerto Rawson por la ayuda en la recolección de muestras. Este trabajo fue financiado por la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (PICT2007-01651, Argentina) y es parte de la tesis doctoral de SRH, quien se encuentra becada por el Instituto Nacional del Agua y la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica en el marco del Programa de Formación de Doctores en Áreas Tecnológicas Prioritarias (PFDT).

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