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RESULTADOS

CRUCERO CIMAR 23 - FIORDOS

(20 de octubre al 17 de noviembre de 2017)

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INFORMES PRELIMINARES

Noviembre de 2018

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Todo diagrama geográfico contenido en esta publicación es solamente esquemático, sin valor jurídico, y no compromete de modo alguno al Estado de Chile.

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Crucero CIMAR 23 Fiordos. Informes Preliminares.

© 2018, Comité Oceanográfico Nacional. Es propiedad.

Editado y publicado por el Comité Oceanográfico Nacional.

Impreso en el Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada.

Errázuriz 254, Playa Ancha. Valparaíso. Chile.

www. cona.cl

TABLA DE CONTENIDOS

INTRODUCCIÓN

1.1 ORIGEN DEL PROGRAMA CIMAR Y CRUCERO .......................................................................................................... 4

1.2 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................................................. 4

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................................................................... 4

1.4 DESARROLLO DEL CRUCERO .................................................................................................................................... 6

OCEANOGRAFÍA BIOLÓGICA

2.1 CAMBIOS EN LA ESTRUCTURA DE LA COMUNIDAD MICROBIANA MARINA EN RESPUESTA A LA DESGLACIACIÓN EN

CAMPOS DE HIELO SUR, CHILE ........................................................................................................................................... 11

Beatriz Diez, Ítalo Masotti, Javier Tamayo & Viviana Catalán

2.2 ESTRUCTURA DEL CONGLOMERADO BACTERIAS/FITOPLANCTON Y SU IMPORTANCIA EN LA PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA GLACIO/MARINO ................................................................................................................................................ 30

Paulina Montero, Giovanni Daneri & Marcelo Gutiérrez

2.3 INVASIÓN DE COMPONENTES CRIOSFÉRICOS SOBRE FIORDOS PATAGÓNICOS; CONSECUENCIAS PARA LA

DISTRIBUCIÓN DE MICROORGANISMOS Y MATERIA ORGÁNICA A LO LARGO DEL CONTINUUM GLACIAR-OCÉANO .... 40

Marcelo Gutiérrez, Diego Narváez & Rodrigo González

2.4 INFLUENCIA DE DESCARGAS FLUVIALES Y DESHIELOS GLACIARES EN EL CRECIMIENTO EMBRIONAL Y LARVAL DE

PECES MARINOS: ESCENARIOS DE CAMBIO CLIMÁTICO ................................................................................................... 48

Claudia A. Bustos, Mauricio F. Landaeta, Hippolyte Gilante & Manuel I. Castillo

2.5 ESTRUCTURA TRÓFICA Y CONECTIVIDAD GENÉTICA DE MACROINVERTEBRADOS BENTÓNICOS EN AMBIENTES DE

FIORDOS CON INFLUENCIA GLACIAR ................................................................................................................................. 58

Eduardo Quiroga & Nicole Olguín

2.6 ACOPLAMIENTO PELÁGICO BENTÓNICO (FLUJO DE MOP) CANALIZADO POR ESPECIES CLAVES EN FIORDOS

PATAGÓNICOS: M. GREGARIA Y E. VALLENTINI ................................................................................................................ 71

Giovanni Daneri, Paulina Montero, Juan Höfer & Eduardo Menschel

OCEANOGRAFÍA GEOLÓGICA

3.1 EXPLORACIÓN DE PALEOACUÍFEROS EN LA ZONA DE FIORDOS DE CAMPOS DE HIELO SUR ..................................... 80

Iván Vargas-Cordero, Carolina Cárcamo, Lucía Villar-Muñoz, Francisco Fernandoy, Joaquim P. Bento

3.2 ANÁLISIS DE GEOFORMAS SUBMARINAS ASOCIADAS A PROCESOS GLACIARES Y FLUVIALES EN EL CANAL BAKER,

47°48′50″ S - 48°12′40″ S ................................................................................................................................................... 93

Diego Muñoz , Cristián Rodrigo & Cristian Araya

3.3 ANÁLISIS ISOTÓPICO DE MUESTRAS DE LAS COLUMNAS DE AGUA CORRESPONDIENTES A A CANALES ADYACENTES

A CAMPOS DE HIELO SUR - CIMAR 23 ................................................................................................................................ 98

Daniel López, Erick Cifuentes & Cristián Rodrigo

1.0 INTRODUCCIÓN – CRUCERO CIMAR 23

4

1.1 ORIGEN DEL PROGRAMA CIMAR Y CRUCERO

El Comité Oceanográfico Nacional (CONA) fue creado en 1971 con la misión de

asesorar y coordinar las instituciones que efectúan investigaciones del océano en sus

diferentes aspectos. Bajo la presidencia del Director del Servicio Hidrográfico y

Oceanográfico de la Armada (SHOA), desde 1995 ejecuta el Programa de Investigación

Científico-Marina en Áreas Remotas (CIMAR), con el objeto de estudiar en forma

multidisciplinaria aspectos oceanográficos, de biodiversidad y de morfología submarina en

zonas remotas, donde el conocimiento del medio ambiente marino tiene una fuerte

influencia en el desarrollo socio-económico sustentable de las comunidades locales del país,

materializando ese mismo año el primer crucero CIMAR denominado “Crucero CIMAR-

Fiordos 1”, el que se enfocó en el estudio de la zona de los canales y fiordos entre Puerto

Montt y Laguna San Rafael, ampliándose en los años sucesivos hasta el Cabo de Hornos.

Identificadas las necesidades de investigación, el CONA adoptó la modalidad de

elaborar planes quinquenales de investigación oceanográfica, que han permitido realizar 23

cruceros CIMAR, considerando los amplios espacios de estudio y los distintos procesos que

ocurren en ellos, por lo que aún existen enormes desafíos y esfuerzos, tanto de

investigación como de integración de información, siempre enfocados en el conocimiento,

cada vez más necesario, que amerita la inmensidad de nuestro océano.

Para el año 2018 y de acuerdo a la planificación entregada por el Plan Quinquenal

2016-2020, se llevó a cabo el Crucero CIMAR 23 Fiordos, entre el 23 de octubre y 17 de

noviembre del 2017, en el área de Campos de Hielos Sur, a bordo AGS 61 “Cabo de Hornos”

y contó con la participación de 04 especialistas del Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de

la Armada (SHOA) y 14 Investigadores de 06 instituciones Miembros del CONA.

1.2 OBJETIVO GENERAL

Crucero orientado a estudiar los Fiordos que acceden a los Campos de Hielos Sur,

para mejorar los conocimientos sobre los ambientes glacio-marinos, la dinámica de este

sector de alta pluviosidad y derretimiento glacial, y sus efectos en la distribución de los

organismos a lo largo de los fiordos.

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Efectuar mediciones oceanográficas de temperatura, salinidad, oxígeno disuelto,

clorofila, intensidad de luz, microbios, fitoplancton y zooplancton en aguas de los

fiordos y canales del área de estudio, con el propósito de mejorar el conocimiento

oceanográfico de estos cuerpos de agua.


5

1.1. Cuantificar la riqueza, abundancia y distribución de organismos pelágicos y

bentónicos.

1.2. Determinar patrones de distribución espacial y temporal de organismos pelágicos

y bentónicos.

1.3. Determinar las variables ambientales asociadas a la distribución de organismos

pelágicos y bentónicos.

2. Realizar mediciones del fondo marino en los fiordos y canales en estudio, con especial

énfasis en el sector adyacente al glaciar, con el propósito de apoyar estudios de

sedimentología, bentos marino, paleoclimatología y recursos mineros en la región.

2.1. Caracterizar la dinámica del océano y la atmósfera, incluyendo glaciares, y describir

su variabilidad temporal y espacial.

2.2. Determinar y cuantificar el origen y destino de nutrientes orgánicos e inorgánicos.

2.3. Determinar origen y destino de la productividad biológica en la trama trófica.

2.4. Determinar el acoplamiento pelágico-bentónico en flujos biogeoquímicos.

2.5. Determinar origen y efectos de agentes antropogénicos y/o fenómenos naturales

locales que impacten al ecosistema marino.

3. Aumentar el conocimiento sobre la morfología submarina del área de estudio, que

apoye las observaciones del fondo marino y complemente la cartografía náutica.

3.1. Caracterizar y datar cambios paleoceanográficos en relación a procesos locales y

remotos.

3.2. Identificar cambios paleoceanográficos asociados a variaciones en la productividad

y aporte terrestre.

4. Apoyar la instalación de una estación de monitoreo de variables oceanográfico-

meteorológicas en uno de los fiordos bajo estudio, como primer paso para el

establecimiento de un programa de monitoreo de variables ambientales en el área.

4.1. Describir y caracterizar la morfología y las estructuras geológicas submarinas.

4.2. Identificar, caracterizar y explicar el origen de los cambios geológicos del fondo

marino.

4.3. Identificar la relación entre la tectónica, efectos co-sísmicos, volcanológicos y

evolución del fondo marino.

4.4. Caracterizar el gradiente geotérmico y el flujo de calor en sedimentos marinos


6

5. Efectuar mediciones y observaciones en los glaciares de la región y fiordos adyacentes,

que sirvan como línea de base para posteriores investigaciones y como complemento a

los estudios glaciológicos y oceanográficos en desarrollo.

1.4 DESARROLLO DEL CRUCERO

El Crucero CIMAR 23 Fiordos se llevó a cabo entre el 23 de octubre y el 17 de

noviembre de 2017, en una sola etapa, a bordo del AGS 61 “Cabo de Hornos”, con puerto

de zarpe y recalada en Valparaíso, sin recambio de personal científico.

La campaña contempló 46 estaciones oceanográficas y 4 de proceso en el área

comprendida entre el Canal Baker al Estrecho Nelson (Figura N°1, Tabla N°1)

Figura N° 1. Esquema general de trabajo, Crucero CIMAR 23 Fiordos.


7

Tabla N° 1. Coordenadas geográficas de las estaciones Oceanográficas CIMAR 23 Fiordos.

N° Estación Latitud Longitud Sector

1 92 47°31'12.00"S 75°37'24.00"O Golfo de Penas

2 2 47°36'30.00"S 74°52'60.00"O Golfo de Penas

3 3 47°42'30.00"S 74°47'34.20"O Golfo de Penas

4 5 47°54'12.00"S 74°29'22.80"O Baker

5 6 47°58'35.02"S 74°19'0.00"O Baker

6 7 47°56'47.16"S 74° 4'18.00"O Baker

7 8 47°59'54.00"S 73°46'24.60"O Baker Proceso

8 9 48° 4'30.00"S 73°38'12.00"O Baker

9 10 48°10'9.60"S 73°21'5.40"O Baker

10 18A 48°27'37.18"S 74° 8'26.53"O Fiordo Bernardo

11 18B 48°30'14.96"S 74° 1'49.71"O Fiordo Bernardo

12 18C 48°33'8.08"S 73°57'2.89"O Fiordo Bernardo

13 21A 48°42'27.93"S 74°17'42.00"O Seno Iceberg

14 21B 48°42'3.92"S 74° 7'48.00"O Seno Iceberg Proceso

15 26 49°31'49.80"S 74° 7'5.40"O Seno Eyre

16 27 49°22'39.60"S 74° 4'60.00"O Seno Eyre

17 28 49°16'45.00"S 74° 4'52.80"O Seno Eyre Proceso

18 25 49°33'36.00"S 74°12'24.00"O Estero Falcon

19 30 49°32'27.67"S 73°57'54.00"O Estero Falcon

20 32 49°55'6.00"S 74°17'51.60"O Seno Penguin

21 33 49°56'54.00"S 74° 9'54.00"O Seno Penguin Proceso

22 36 50° 7'12.00"S 74°14'48.00"O Seno Europa

23 38 50°12'30.00"S 74°11'6.00"O Seno Europa

24 39 50°14'36.00"S 74° 1'12.00"O Seno Europa

25 17 48° 2'60.00"S 74°38'23.32"O Canal Messier

26 18 48°25'6.00"S 74°30'40.05"O Canal Messier

27 19 48°39'6.00"S 74°23'42.12"O Canal Messier

28 20 48°53'38.40"S 74°24'49.80"O Canal Messier

29 22 48°59'48.00"S 74°25'42.46"O Canal Messier

30 23 49° 9'54.00"S 74°22'54.00"O Canal Messier

31 24 49°22'18.00"S 74°24'18.97"O Canal Messier

32 31 49°47'12.00"S 74°21'30.00"O Canal Messier

33 35 49°59'48.00"S 74°25'30.00"O Canal Messier

34 40 50° 9'36.00"S 74°42'6.00"O Canal Messier

35 41 50°20'54.00"S 74°49'18.00"O Canal Messier

36 42 50°35'42.00"S 75° 4'30.00"O Canal Messier

37 43 50°47'30.00"S 75°12'48.00"O Canal Messier

38 44 51°12'42.00"S 75°29'36.00"O Canal Messier

39 70 50°54'36.00"S 74°15'6.00"O Estero Peel

40 71 50°51'6.00"S 73°54'48.00"O Estero Peel

41 72 50°43'30.00"S 73°48'12.00"O Estero Peel

42 73 50°36'24.00"S 73°43'18.00"O Estero Peel

43 74 50°37'54.00"S 73°37'24.00"O Estero Peel

44 75 50°55'48.00"S 73°48'48.00"O Estero Peel

45 76 50°34'36.00"S 74°15'12.00"O Estero Peel

46 46 51°41'24.00"S 75°13'24.00"O Estrecho Nelson



49 68 51°27'18.00"S 74° 3'18.00"O Estrecho Nelson


N° Estación Latitud Longitud Sector

1 92 47°31'12.00"S 75°37'24.00"O Golfo de Penas

2 2 47°36'30.00"S 74°52'60.00"O Golfo de Penas

3 3 47°42'30.00"S 74°47'34.20"O Golfo de Penas

4 5 47°54'12.00"S 74°29'22.80"O Baker

5 6 47°58'35.02"S 74°19'0.00"O Baker

6 7 47°56'47.16"S 74° 4'18.00"O Baker

7 8 47°59'54.00"S 73°46'24.60"O Baker Proceso

8 9 48° 4'30.00"S 73°38'12.00"O Baker

9 10 48°10'9.60"S 73°21'5.40"O Baker

10 18A 48°27'37.18"S 74° 8'26.53"O Fiordo Bernardo

11 18B 48°30'14.96"S 74° 1'49.71"O Fiordo Bernardo

12 18C 48°33'8.08"S 73°57'2.89"O Fiordo Bernardo

13 21A 48°42'27.93"S 74°17'42.00"O Seno Iceberg

14 21B 48°42'3.92"S 74° 7'48.00"O Seno Iceberg Proceso

15 26 49°31'49.80"S 74° 7'5.40"O Seno Eyre

16 27 49°22'39.60"S 74° 4'60.00"O Seno Eyre

17 28 49°16'45.00"S 74° 4'52.80"O Seno Eyre Proceso

18 25 49°33'36.00"S 74°12'24.00"O Estero Falcon

19 30 49°32'27.67"S 73°57'54.00"O Estero Falcon

20 32 49°55'6.00"S 74°17'51.60"O Seno Penguin

21 33 49°56'54.00"S 74° 9'54.00"O Seno Penguin Proceso

22 36 50° 7'12.00"S 74°14'48.00"O Seno Europa

23 38 50°12'30.00"S 74°11'6.00"O Seno Europa

24 39 50°14'36.00"S 74° 1'12.00"O Seno Europa

25 17 48° 2'60.00"S 74°38'23.32"O Canal Messier

26 18 48°25'6.00"S 74°30'40.05"O Canal Messier

27 19 48°39'6.00"S 74°23'42.12"O Canal Messier

28 20 48°53'38.40"S 74°24'49.80"O Canal Messier

29 22 48°59'48.00"S 74°25'42.46"O Canal Messier

30 23 49° 9'54.00"S 74°22'54.00"O Canal Messier

31 24 49°22'18.00"S 74°24'18.97"O Canal Messier

32 31 49°47'12.00"S 74°21'30.00"O Canal Messier

33 35 49°59'48.00"S 74°25'30.00"O Canal Messier

34 40 50° 9'36.00"S 74°42'6.00"O Canal Messier

35 41 50°20'54.00"S 74°49'18.00"O Canal Messier

36 42 50°35'42.00"S 75° 4'30.00"O Canal Messier

37 43 50°47'30.00"S 75°12'48.00"O Canal Messier

38 44 51°12'42.00"S 75°29'36.00"O Canal Messier

39 70 50°54'36.00"S 74°15'6.00"O Estero Peel

40 71 50°51'6.00"S 73°54'48.00"O Estero Peel

41 72 50°43'30.00"S 73°48'12.00"O Estero Peel

42 73 50°36'24.00"S 73°43'18.00"O Estero Peel

43 74 50°37'54.00"S 73°37'24.00"O Estero Peel

44 75 50°55'48.00"S 73°48'48.00"O Estero Peel

45 76 50°34'36.00"S 74°15'12.00"O Estero Peel







8

En el crucero participaron un total de 08 proyectos de 06 Instituciones Miembros

del CONA (Tabla N°2).

N° Investigador Institución Proyecto

1 Claudia Bustos Donoso

Universidad de Valparaíso

Influencia de descargas fluviales y deshielos glaciares en el crecimiento embrional y larval de peces marinos: escenarios del cambio climático.

2 Beatriz Díez Moreno

Pontificia Universidad Católica de Chile

Cambios en la estructura de la comunidad microbiana marina en respuestas de la desglaciación en Campos de Hielo Sur, Chile.

3 Marcelo Gutiérrez Astete

Universidad de Concepción

Invasión de componentes criosféricos sobre fiordos Patagónicos; consecuencias para la distribución de microorganismos y materia orgánica a lo largo del continuum glaciar-océano.

4 Iván Vargas Cordero

Universidad Andrés Bello

Exploración de paleoacuíferos en la zona de Fiordos de Campos de Hielo Sur.

5 Paulina Montero Reyes

Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia

Estructura comunitaria del conglomerado bacterias/fitoplancton y su importancia en la productividad del sistema glacio-marino.

6 Cristian Rodrigo Ramírez

Universidad Andrés Bello

Geoformas Submarinas y procesos sedimentarios en los ambientes glaciomarinos de fiordos en la región de los Campos de Hielo Sur.

7 Giovanni Daneri Hermosilla

Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia

Acoplamiento Pelágico Bentónico (flujos de MOP) canalizado por especies claves en fiordos patagónicos: M. gregaria y E. vallentini.

8 Eduardo Quiroga Jamett

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

Estructura trófica y conectividad genética de macroinvertebrados bentónicos en ambientes de fiordos con influencia Glaciar.

Tabla N° 2. Proyectos de Investigación Crucero CIMAR 23 Fiordos.

Los trabajos fueron realizados por un grupo de 19 personas, entre científicos y

personal del Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada (SHOA) (Tabla N°3).

N° Nombre Institución

1 Teniente Segundo Sra. Daniela Machuca Cabrera

Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada

2 Sargento Segundo Juan Chávez Gallardo


3 Sargento Segundo Alfredo Herrera Figueroa


4 Daniel Rojas Iturra Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada


9

5 Carolina Henríquez König Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada

6 María Antonia Reculé Universidad de Valparaíso

7 Tania Figueroa Universidad de Magallanes

8 Viviana Catalán Pontificia Universidad Católica de Chile

9 Javier Tamayo Pontificia Universidad Católica de Chile

10 Eduardo Menschel Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia

11 Daniel Pezo Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia

12 Amanda Paredes Universidad de Concepción y Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia

13 Eduardo Quiroga Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

14 Nicole Olguín Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

15 Gabriela Igor Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia

16 Cristian Rodrigo Universidad Andrés Bello

17 Nicolas Philippi Universidad Andrés Bello

18 Francisco Fernandoy Universidad Andrés Bello

19 Carolina Cárcamo Universidad Andrés Bello

Tabla N° 3. Personal participante en el Crucero CIMAR 23 Fiordos. Durante el crucero, de las 50 estaciones proyectadas se realizaron 39. En ellas se

realizaron mediciones con CTD, arrastre de redes Bongo, Tucker, Fitoplanctónica y Agassiz,

además de batimetría en todas las áreas de navegación y muestreo de sedimentos con

Gravity Corer y Draga (Tabla N°4).

ESTACIONES CIMAR 23 FIORDOS

EQUIPO

92

2 3 5 6 7 8 9 10

18

A

18

B

18

C

21

A

21

B

26

27

28

25

30

32

33

36

38

39

17

ROSETA/CTDO-PAR x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

RED BONGO x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x BOT. NISKIN x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x RED FITOPLANTON x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

RED CÓNICA x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x TERMOSALINÓMETRO x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

ZODIAC x x x x x x x x x x x x x ADCP x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x EK60 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x SBP120 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x EM710 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x DRAGA x x x x x x x x x x


10

GRAVITY CORER x x x x x x x x x x MULTIHAZ EM122/710 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

RED TUCKER x x x x x x x x x RED AGASSIZ x x x x x x x x x x x x x x x x x x

ESTACIONES CIMAR 23 FIORDOS EQUIPO 1

8

19

20

22

23

24

31

35

40

41

42

43

44

70

71

72

73

74

75

76

46

47

48

68

69

ROSETA/CTDO-PAR x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

RED BONGO x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x BOT. NISKIN x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x RED FITOPLANTON x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

RED CÓNICA x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x TERMOSALINÓMETRO x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

ZODIAC x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ADCP x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x EK60 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x SBP120 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x EM710 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x DRAGA x x x x x x x x x x x GRAVITY CORER x x x x x x x x x x x MULTIHAZ EM122/710 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

RED TUCKER RED AGASSIZ x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Tabla N° 4. Mediciones por estación.

2.0 OCEANOGRAFÍA BIOLÓGICA – CRUCERO CIMAR 23

11

2.1 CAMBIOS EN LA ESTRUCTURA DE LA COMUNIDAD MICROBIANA MARINA EN RESPUESTA A LA DESGLACIACIÓN

EN CAMPOS DE HIELO SUR, CHILE

Beatriz Diez,1*

Ítalo Masotti,2

Javier Tamayo1 & Viviana Catalán2

1 Laboratorio de Ecología Microbiana de Sistemas Extremos, Facultad de Ciencias Biológicas, Pontificia Universidad Católica de Chile. 2Laboratorio de Oceanografía Biológica y Biogeoquímica, Facultad de Ciencias

del Mar y de Recursos Naturales, Universidad de Valparaíso. *Correo electrónico: [email protected]

INTRODUCCIÓN

La zona de fiordos y canales de sur de Chile (41°5’-55°S) es uno de los sistemas

estuarinos más complejos del mundo, con aproximadamente 3.300 islas y una superficie

total de 240.000 km2, incluyendo islas, penínsulas, canales, fiordos y estrechos (Silva &

Vargas, 2014). En general, esta zona de canales y fiordos está regulada por una mezcla entre

el agua dulce de origen continental y de aguas oceánicas, generándose una circulación

vertical estructurada en dos capas de temperatura y salinidad diferentes (Silva & Calvete,

2002). Básicamente; el agua dulce y fría, proveniente de diversas fuentes como las

descargas de ríos, escorrentía superficial producto de las altas precipitaciones y del

derretimiento de glaciar, se mezcla a lo largo de los fiordos con el agua oceánica más cálida

y salina, generando una circulación estuarina que se encuentra bien documentada (Pickard,

1973; Silva et al., 1998; Sievers et al., 2002; Valle-Levinson, 2010; Antezana, 1999a;

Valdenegro & Silva, 2003; Palma & Silva, 2004). Estos aportes de agua dulce son los

impulsores de la circulación, estructura hidrográfica y patrones de productividad a lo largo

de los sistemas fiordos (e.g. Acha et al., 2004; Pérez-Santos et al., 2014; Ross et al., 2014;

Meerhoff et al., 2014; Paredes et al., 2014; Aracena et al., 2011; Jabob et al., 2014; González

et al., 2013; Torres et al., 2014). Además, regulan los flujos de materiales (elementos

biogeoquímicos) y materia orgánica al ecosistema, caracterizado por presentar grandes

cantidades de nutrientes y altas tasas de incorporación de materia orgánica (Burrell, 1988).

En este sistema de fiordos y canales patagónicos se han descrito patrones

latitudinales de disminución hacia el sur de la productividad primaria (PP), irradiancia

superficial, luz PAR y sílice (Si*) (Aracena et al., 2011; Jacob et al., 2014; Torres et al., 2014).

Sin embargo, son menos conocidos los cambios en los patrones de la estructura y biomasa

fitoplantónica y microbiana en general. Estos patrones estarían asociados a cambios en la

salinidad, propiedades ópticas de la columna de agua, flujos terrestres de sílice disuelto,

especialmente en zonas con influencia de ríos proglaciares, que a su vez están afectados


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por patrones latitudinales de gran escala como actividad volcánica y el clima (i.e.

temperaturas y precipitaciones) que participan en el control de la productividad y

composición de la estructura del fitoplancton (Torres et al., 2014).

Por su parte, los glaciares a través de las descargas glaciofluviales, que tienen

fluctuaciones estacionales, contribuyen con una alta carga de sedimentos (Dowdeswell &

Vásquez, 2013), detritus y nutrientes. La mayor parte de los fiordos de este sector son

afectados directamente por la descarga glaciar de los Campos de Hielo Sur hacia el Baker y

otros fiordos (Figura 1). La alta carga de sólidos inorgánicos en suspensión proveniente de

la nieve glaciar define una alta turbidez como en el Fiordo Baker, promoviendo la

atenuación de la luz, siendo este uno de los factores clave detrás de la estructura de las

comunidades microbianas y en particular del tamaño y productividad fitoplanctónica

(Pizarro et al., 2005; Jacob et al., 2014; Aracena et al., 2011).

Diversos estudios en fiordos y canales han buscado establecer las relaciones entre

patrones biológicos (i.e. abundancias, biomasas, estructura de tamaños, diversidad, ciclos

de vida) de la comunidad pelágica y las forzantes físicas (i.e. mareas, descargas fluviales,

vientos, ondas internas, batimetría, topografía, precipitaciones) (e.g. Antezana, 1999b;

Meerhoff et al., 2013, 2014; Paredes et al., 2014; González et al., 2013; Vargas et al., 2011;

Landaeta et al., 2012, 2013). Además, se han descrito los patrones estacionales de

productividad pelágica en fiordos patagónicos asociados a la sucesión de una trama trófica

clásica a una red mediada por el loop microbiano (Antezana, 1999b; González et al., 2013),

pero es probable que esta no sea una función generalizada para todo el sistema de fiordos

y canales del sur de Chile. Dentro de los grupos de fitoplancton conocidos para el sistema

de fiordos, se encuentran las diatomeas estratega-r, las que dominan en abundancia en

relación con varios otros grupos, siendo los dinoflagelados escasos y de baja diversidad

(Avaria et al., 1997). Sin embargo, la asociación de la distribución y abundancia del

fitoplancton con la comunidad microbiana y las variables físicas en esta escala temporal

es muy desconocida en estos sistemas en Chile. Recientemente un estudio en aguas

aledañas al glaciar Jorge Montt (Gutiérrez et al., 2015), reveló que durante el otoño e

invierno la composición bacteriana en aguas superficiales frías y con baja salinidad estaba

formada por Cianobacterias, Proteobacterias, Actinobacterias y Bacteriodetes previamente

identificadas en ecosistemas de agua dulce y fría, sugiriendo la presencia de

microorganismos adaptados para vivir en estas condiciones extremas influenciadas por la

deglaciación. Sin embargo, existe aún un vacío enorme en cuanto a estudios comparativos

que incluyan más canales y fiordos en estas zonas influenciadas por deglaciación y el

estudio de las interacciones tanto a nivel taxonómico como con variables ambientales en

estas regiones en Chile.

Obtener ahora una línea de base que cubra varios fiordos con una mayor extensión


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influenciada por deglaciación como es el Campo de Hielo Sur es imprescindible para

generar información más sólida y extensa ya que estas regiones están siendo más

afectadas por los rápidos cambios que se están produciendo en las últimas décadas

debido al cambio global. Estos ecosistemas se están viendo obligados a reorganizarse

significativamente a medida que el planeta continúa calentándose, ya que el cambio

climático continuará independientemente de cualquier avance en las estrategias de

mitigación global. Esto se debe a que la cantidad de forzamiento radiativo comprometida

por las emisiones pasadas de gases de efecto invernadero alimentará los cambios durante

varias décadas (Meehl et al., 2005). Este cambio climático está aumentando las descargas

de nutrientes de las aguas glaciares, lo que aumenta las floraciones de fitoplancton. Por lo

tanto, los procesos geofísicos fuerzan cambios extensos a los organismos marinos. Como se

prevé que el calentamiento continúe, una de las preguntas abiertas más importantes es

cómo cambios debidos al calentamiento global afectarán al bacterioplancton y

fitoplancton en estas zonas. Por ejemplo, el aumento de la deglaciación que causa una

disminución en la salinidad del agua debido a la introducción de agua dulce en ambientes

marinos, tiene consecuencias significativas para la estructura y función de las comunidades

microbianas existentes. Por ejemplo, se ha demostrado que la presencia de agua de glaciar

de baja salinidad puede estar ligada a un aumento en las floraciones de fitoplancton en

aguas cercanas a la costa (Mitchell y Holm-Hansen, 1991). Por ejemplo, a lo largo de la

región de la Península Antártica, la disminución de la salinidad se ha asociado con una

transición de un sistema dominado por diatomeas a uno dominado por criptófitas de

tamaño más pequeño. Por otro lado, los cambios en la abundancia y composición

microbiana afectan las tasas de asimilación y ciclo de los bioelementos como C, N y otros

(Karl et al., 1993). Así la entrada al sistema marino de agua dulce influye, por lo tanto, en

toda la cadena trófica. Por último, los microbios existentes en el hielo de los glaciares se

liberan en el agua de mar, con consecuencias poco conocidas. Las sucesiones taxonómicas

de las comunidades microbianas causadas por estos sucesos de ocurrencia acelerada en

estas regiones, y el efecto sobre los ciclos biogeoquímicos globales son poco conocidos.

Por lo tanto, necesitamos comprender primeramente la estructura de la comunidad

microbiana en estas condiciones actuales para predecir y modelar los efectos del cambio

climático acelerado en las últimas décadas, en la base de la cadena trófica de estas zonas

sub-antárticas.

Recientemente, las tecnologías de secuenciación de última generación han

avanzado para conseguir longitudes de lectura suficientes, proporcionando mayor

rendimiento y permitiendo una evaluación más completa de las comunidades microbianas.

Con el fin de estudiar la comunidad microbiana (incluyendo el fitoplancton) a nivel

taxonómico, la tecnología de secuenciación Illumina se utiliza principalmente para analizar

la diversidad de los genes 16S y 18S rDNA (iTags). Esta técnica se traduce en la recuperación


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no solo de los organismos más abundantes, como es el caso de la clonación convencional o

de otras técnicas como la DGGE, sino también de los taxones raros (los que representan

menos del 0,1 % del total).

Por otro lado, las interacciones entre taxones presentes en estas comunidades

pueden ser la respuesta a los patrones de ocurrencia en las comunidades microbianas. La

presencia de los mismos taxas en localidades diferentes define una co-ocurrencia. La fuerza

de la co-ocurrencia es una función de los tiempos que han ocurrido u observado

individualmente, y el número de muestras evaluadas. Este valor se mide a partir de

estadísticas simples de pruebas t corregidas por muestreo múltiple (Bonferroni,

Correcciones FDR de Benjamini-Hochberg) y por modelos Bayesianos complejos.

Independientemente del método, la afinidad se ve como un valor p que indica la

significación de la co-ocurrencia observada, y se utiliza para filtrar aquellos casos cuyo bajo

valor p indica que se puede esperar por casualidad. Finalmente, dentro de estas

asociaciones se pueden identificar especies clave que representan nodos principales en la

red. Adicionalmente, en estas redes es posible identificar patrones de interacciones

diferentes entre miembros. La más obvia es la cooperación, que corresponde a valores muy

altos de afinidad. Pero también se pueden identificar segregaciones: taxones que rara vez

co-ocurren. Las segregaciones también pueden identificar posibles patrones de reemplazo.

En el presente proyecto, nuestro objetivo general será analizar la estructrura de la

comunidad microbiana enfocándonos en el fitoplancton y sus interacciones, en aguas

estuarinas de fiordos influenciados por el Campo de Hielo Sur en la Patagonia Chilena. Se

usará metagenómica Illumina TAGs (miTAGs) de genes 16S y 18S rRNA, para explorar el

efecto de la entrada de agua dulce sobre la diversidad y composición de las comunidades a

lo largo de gradientes producto del deshielo desde glaciares. Exploraremos todas las

conexiones entre la topología de las redes generadas y el funcionamiento ecológico en las

comunidades presentes en el transecto muestreado durante el CIMAR 23 (Ver Figura 1).

Comparaciones taxonómicas se complementarán con metadata (por ejemplo, temperatura,

salinidad, O2, nutrientes, clorofila a, y composición y abundancias del microfitopláncton)

con el fin de entender cómo los cambios ecológicos en respuesta a factores específicos

afectan a la estructura de la comunidad y poder asi correlacionar estas medidas topológicas

con alguna interpretación biológica (como robustez o resiliencia). Todo lo anterior con el

objetivo final de generar información útil para modelar cómo la aceleración de la

deglaciación influirá en la comunidad biológica y los ciclos biogeoquímicos en los sistemas

de fiordos influenciados por el Campo de Hielo Sur.


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MÉTODOS

Área de estudio: los puntos de muestreo están representados en la Figura 1 y sus

coordenadas se resumen en la Tabla 1.

Figura 1. Área de estudio y estaciones del crucero CIMAR 23. En el lado izquierdo se muestra una ampliación de algunos de los fiordos influenciados por descargas de los glaciares de los Campos de Hielo

Sur (Imagen Landsat- del 10 de febrero de 2014).

Colección de muestras: Las muestras de agua, fitoplancton y para el análisis de

clorofila fueron tomadas en todas las estaciones (Tabla 1), en la transecta desde el Golfo de

Penas hasta el Golfo de Trinidad. Las muestras de agua fueron obtenidas usando una roseta

oceanográfica a profundidades estándares durante el crucero CIMAR 23 fiordos, entre el 27

de octubre y el 15 de noviembre de 2017 a bordo del buque AGS 61 “Cabo de Hornos”.

La filtración para concentración de biomasa microbiana y fitoplanctónica en las

muestras de agua de mar se realizó acorde a la siguiente metodología, una vez obtenida el

agua de cada profundidad (5 m y 10 m) desde la roseta oceanográfica. Se realizó una

filtración seriada, partiendo con una malla de 150 µm para eliminar partículas y organismos

de gran tamaño, para pasar luego a ser filtrada por un filtro de 10 µm (Whatman®

Nuclepore™ WHA110615) y 0,22 µm (Whatman® Nuclepore™ WHA7402002) de manera

secuencial. La filtración fue detenida cuando el filtro de 0,22 µm se saturaba, el número de

litros procesados para cada muestra aparecen en la Tabla 2. Posteriormente, los filtros de

10 µm y 0,22 µm, fueron almacenados en criotubos (Corning® cryogenic vials CLS430659-

500EA), y almacenados en las cámaras de frío de la embarcación hasta su desembarque en

Valparaíso y posterior traslado al Laboratorio de Ecología Microbiana de Sistemas Extremos,


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Facultad de Ciencias Biológicas, Pontificia Universidad Católica de Chile para su

procesamiento.

Las muestras para análisis de nutrientes (15 ml), fueron tomadas en ambas

profundidades (5 m y 10 m) y filtradas por 0,22 µ, para ser congeladas inmediatamente a -

20 °C, y almacenados en las cámaras de frío de la embarcación hasta su desembarque en

Valparaíso y posterior traslado al Laboratorio de Ecología Microbiana de Sistemas Extremos,

Facultad de Ciencias Biológicas, Pontificia Universidad Católica de Chile para su

procesamiento.

En cada estación se llevaron a cabo muestreos del fitoplancton en la capa superficial

para estimar su biomasa y abundancia relativa. Para la determinación de la concentración

de clorofila se tomaron muestras de agua de 1 litro a diferentes profundidades (0, 5, 10, 25,

50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250 y 300 metros). Para las abundancias relativas del

fitoplancton, las muestras superficiales fueron obtenidas mediante arrastre horizontal con

una red de fitoplancton de 20 μm de abertura de malla, las cuales fueron conservadas en

frascos plásticos de 180 cc con una solución de formalina al 5 % neutralizada. Usando el

mismo protocolo de conservación, además se tomaron muestras regulares (a 3 m) para

abundancias relativas entre las estaciones del crucero, usando la disponibilidad de la línea

de agua de mar no contaminada (agua que alimenta el termosalinógrafo).

Análisis de muestras:

Extracción DNA: La extracción de DNA desde los filtros de 10 y 0.22 µm es realizada

de acuerdo al protocolo de Massana et al., 1997 con algunas modificaciones. Brevemente,

a cada filtro se le adiciona un buffer de lisis a base de sacarosa con una disrupción mecánica

por pulsos de beadbeater, para luego realizar una extracción orgánica con fenol-cloroformo.

La purificación y concentración de ADN se realiza mediante el uso de Centricon-100. La

cantidad del ADN es determinada utilizando un espectrofotómetro NanoDrop® y Qubit™,

según las indicaciones del kit (Invitrogen™ Qubit™ dsDNA BR Assay Kit). Las muestras de

agua son preparadas para secuenciación del gen 16S rRNA, mediante tag Illumina.

amplificando la zona hipervariable V6 del gen 16S rRNA de bacterias y arqueas.

Clorofila, biomasa y abundancia de fitoplancton: Cada muestra de agua,

provenientes de las botellas fue inmediatamente filtrada a través de filtros de fibra de vidrio

(Whatman GF/F). Luego se extrajo la clorofila de los filtros GF/F obtenidos de las muestras

de agua usando acetona al 90 %. Los extractos acetónicos (5 ml) fueron almacenados a 4 °C

en oscuridad durante 24 h y leídos en un fluorómetro (TURNER DESIGNS 10-AU) utilizando

el método de Parsons et al. (1984).

Para los análisis de abundancia relativa se obtuvo una gota de cada muestra y se


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depositó en un portaobjeto, el cual fue observada bajo un microscopio de contraste de fase

LeitzDialux 20. Se identificaron las especies fitoplanctónicas (diatomeas y dinoflagelados)

hasta el menor valor taxonómico, mediante claves taxonómicas de literatura especializada.

El análisis de las muestras se llevó a cabo en el Laboratorio de Oceanografía Biológica y

Biogeoquímica de la Facultad de Ciencias del Mar y de Recursos Naturales de la Universidad

de Valparaíso.

Para complementar el estudio de la variabilidad espacio-temporal de la diversidad y

distribución del fitoplancton se usaron también datos satelitales de SMOS (Soil Moisture

and Ocean Salinity) y MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) de síntesis

mensuales de salinidad, radiación fotosintética activa (PAR), temperatura y clorofila

superficial del mar.

RESULTADOS

Los resultados preliminares de las muestras obtenidas en el crucero CIMAR 23F, en

las estaciones muestreadas entre el 27 de octubre y el 15 de noviembre del 2017, muestran

un gradiente de salinidad desde los 10,94 PSU hasta los 31,02 PSU para los primeros 5 m de

muestreo. Sin embargo, en la segunda profundidad tomada a 10 m, se observa una menor

variación (24,2317 PSU - 31,2408 PSU) entre las muestras. En ambas profundidades se

observó la mayor salinidad en la estación 44 (Canal Messier - Lat. (S) 51,208 Long. (W)

75,499). La temperatura muestra una oscilación de unos 5 °C (Estación 24; 5 m; 11,367 °C –

Estación 72; 5 m; 6,829 °C) (Figura 2).

Las concentraciones de clorofila a 5 y 10 m de profundidad para cada estación

muestran similitud, pero hay variabilidad entre estaciones a lo largo del muestreo (Figura

3). Una posible relación con la bajada en temperatura se esta estudiando como posible

efecto sobre la concentración de clorofila.

Las concentraciones de dsDNA obtenidas (Tabla 2), fueron diferentes para cada

estación y en algunos casos hay estaciones donde se observan valores menores a 5 ng/ µl

(Estaciones: 2, 5 m; 19, 10 m; 22, 5 m; 35, 10 m; 36, 5 m), mostrando también eficiencias de

extracción diferentes entre muestras. Sin embargo, todas las muestras amplifican el gen

rRNA 16S mediante PCR, demostrando que el DNA esta presente y aunque bajo el límite de

detección del kit utilizado para la cuantificación para algunas de ellas, están dentro de la

sensibilidad de la técnica de PCR (Tabla 2). El DNA para el análisis de 16S y 18S rRNA de estas

muestras será enviado en las próximas semanas a secuenciación mediante tecnología

Illumina.

Los resultados de los análisis cualitativos de las muestras de red mostraron una

mayor dominancia relativa de las especies de diatomeas Skeletonema costatum y


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Cerataulina pelágica, con presencia muy abundante a escasa a lo largo del crucero. Otras

especies de diatomeas que se destacaron, pero con escasa-rara abundancia fueron

Chaetoceros radicans, Ditylum brightwellii, Pseudo-nitzschia delicatissima y Thalassionema

nitzschioides. Los dinoflagelados se presentaron en general con escasa-rara abundancia, y

fueron representados principalmente por las especies Ceratium pentagonum, Dinophysis

acuminata, Diplopsalis lenticula, Diplopsalis minor, Protoperidinium conicum y

Protoperidinium steinii. En algunas estaciones (2, 3, 22 y 76) se observó la presencia del

silicoflagelado Dictyocha speculum (Tabla 3 y Figura 4).

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos al Comité Oceanográfico Nacional (CONA) por el financiamiento del

proyecto CIMAR 23 Fiordos.

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21

Tabla 1. Estaciones de estudio del crucero CIMAR 23F realizado entre el 27 de octubre y el 15 de noviembre de 2017. Estación, corresponde a las estaciones propuesta para la realización durante el crucero CIMAR 23f. CIMAR 23F, corresponde a las estaciones realizadas por el buque AGS 61 “Cabo de Hornos”, en

la campaña CIMAR 23F. Realizadas, corresponde a las estaciones en las cuales se realizaron muestreos para el posterior análisis en este proyecto.

Estación CIMAR 23F Muestreada Sector Lat. (S) Long. (W) Fecha

92 + - G. Penas 47,403 75,58 15-11-17

2 + + G. Penas 47,619 74,881 27-10-17

3 + - G. Penas 47,722 74,776 14-11-17

5 + + Baker 47,9 74,492 27-10-17

6 - - Baker 47,979 74,275 28-10-17

7 + + Baker 47,954 74,01 29-10-17

8 + + Baker 47,988 73,832 30-10-17

9 - - Baker 48,059 73,542 28-10-17

10 + + Baker 48,151 73,256 28-10-17

17 + + C. Messier 48,061 74,638 01-11-17

18 - - C. Messier --- --- ---

18A + + F. Bernardo 48,46 74,017 02-11-17

18B - - F. Bernardo --- --- ---

18C + + F. Bernardo 48,523 74,002 02-11-17

19 + + C. Messier 48,645 74,375 01-11-17


22

21A - - S. Iceberg --- --- ---

21B + + S. Iceberg 48,692 74,134 03-11-17

20 - - C. Messier 48,892 74,41 02-11-17

22 + + C. Messier 48,027 74,437 04-11-17

23 - - C. Messier --- --- ---

24 + + C. Messier 49,362 74,398 04-11-17

25 + + E. Falcon 49,562 74,183 05-11-17

26 - - Seno Eyre --- --- ---

27 - - Seno Eyre --- --- ---

28 + - Seno Eyre 49,281 74,073 05-11-17

30 + + E. Falcon 49,527 74,053 05-11-17

31 - - C. Messier --- --- ---

32 - - S. Penguin --- --- ---

33 + + S. Penguin 49,922 74,283 06-11-17

35 + + C. Messier 49,901 74,417 06-11-17

36 + + S. Europa 50,122 74,237 12-11-17

38 - - S. Europa --- --- ---

39 + + S. Europa 50,215 74,057 12-11-17


23

40 + - C. Messier 50,158 74,728 13-11-17

41 + + C. Messier 50,348 74,834 13-11-17

42 + + C. Messier 50,51 74,977 11-11-17

43 + + C. Messier 50,784 75,21 07-11-17

44 + + C. Messier 51,208 75,499 07-11-17

46 - - E. Nelson 51,685 75,214 07-11-17

47 + - E. Nelson 51,59 74,89 08-11-17

48 + + E. Nelson 51,683 74,347 08-11-17

68 + + E. Nelson 51,467 74,077 08-11-17

69 - - E. Nelson --- --- ---

70 + + Estero Peel 50,907 74,251 10-11-17

71 - - Estero Peel --- --- ---

72 + + Estero Peel 50,687 73,813 10-11-17

73 - - Estero Peel --- --- ---

74 - - Estero Peel --- --- ---

75 + + Estero Peel 50,894 73,832 10-11-17

76 + - Estero Peel 50,585 74,248 11-11-17


24

Tabla 2. Concentraciones de dsDNA obtenidas post extracción, y litros filtrados por estación (N.º Estación) y profundidad (5 m y 10 m) crucero CIMAR 23F – 2017. Casillas en rojo muestran estaciones con baja concentración de dsDNA (< 5 ng/µl).

N.º N.º Estación Profundidad (m) Concentración (ng/ µl) Litros filtrados (L)

1 2 5 0,0 2,8

2 2 10 10,6 2,9

3 5 5 15,4 3,6

4 5 10 29,0 5,95

5 7 5 13,3 4,41

6 7 10 11,6 2,7

7 8 5 21,4 3,1

8 8 10 21,0 5,3

9 10 5 24,8 3,56

10 10 10 24,4 5,5

11 17 5 13,7 5,1

12 17 10 7,7 5,45

13 19 5 6,9 3,88

14 19 10 4,1 4,64

15 22 5 4,5 6,25

16 22 10 7,9 5,58

17 24 5 11,1 7,2


25

18 24 10 68,2 6,7

19 25 5 9,9 5,59

20 25 10 5,2 1,86

21 30 5 14,7 2,05

22 30 10 7,6 4,3

23 33 5 6,8 9,05

24 33 10 9,6 7,24

25 35 5 6,2 5,82

26 35 10 0,0 2,66

27 36 5 3,8 2,7

28 36 10 7,5 1,8

29 39 5 69,0 5,1

30 39 10 64,6 6,55

31 41 5 30,6 5,15

32 41 10 29,8 4,97

33 42 5 67,4 5,1

34 42 10 49,6 4,85

35 43 5 22,4 4,18

36 43 10 12,0 3,34

37 44 5 162,0 4,55


26

38 44 10 161,0 6,65

39 48 5 5,0 7,88

40 48 10 7,7 3,78

41 68 5 57,4 4,76

42 68 10 38,0 5,7

43 70 5 156,0 4,19

44 70 10 150,0 7,8

45 72 5 84,8 6,7

46 72 10 33,2 7,42

47 75 5 104,0 6,74

48 75 10 61,4 1,78

49 18A 5 37,6 4,4

50 18A 10 13,6 9,2

51 18C 5 39,6 7,94

52 18C 10 16,6 5,86

53 21B 5 47,4 1,5

54 21B 10 35,8 3,05


27

Tabla 3. Especies y abundancia relativa del fitoplancton para las estaciones analizadas durante el crucero CIMAR23F – 2017. Escala de abundancia relativa según Avaria 1965: M=muy abundante, A=abundante, E=escasa y R=rara.


28

Figura 2. Variación de temperatura y salinidad en por estación crucero CIMAR 23F – 2017. Valores de salinidad en PSU, temperatura ern ºC. Profundidad 5 m (azul), Profundidad 10 m (rojo).

Figura 3. Concentraciones de clorofila para las estaciones analizadas durante el crucero CIMAR 23F –

2017. Profundidad 5 m (azul), Profundidad 10 m (verde).


29

Figura 4. Número de especies para grupos representativos de fitoplancton para las estaciones analizadas

durante el crucero CIMAR 23F – 2017. Diatomeas (azul), Dinoflagelados (rojo), Silicoflagelados (verde).


30

2.2 ESTRUCTURA DEL CONGLOMERADO BACTERIAS/FITOPLANCTON Y SU IMPORTANCIA EN LA PRODUCTIVIDAD DEL SISTEMA GLACIO/MARINO

Paulina Montero 1-2, Giovanni Daneri 1-2 & Marcelo Gutiérrez 2-3

1 Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia, Coyhaique, Chile 2 COPAS Sur-Austral, Universidad de Concepción, Concepción, Chile

3 Departamento de Oceanografía, Universidad de Concepción, Concepción, Chile

INTRODUCCIÓN

Diversos estudios indican que los fiordos y canales de la Patagonia Chilena son

ecosistemas con una alta producción de materia orgánica y flujo vertical de carbón

(González et al., 2010; 2011; 2013; Montero et al., 2011), donde la degradación de la

materia orgánica es realizada principalmente por la comunidad bacteriana (Montero et al.,

2011). Esta comunidad es capaz de procesar una proporción significativa del carbono

orgánico que ingresa al sistema, ofreciendo una ruta permanente y fundamental para la

transferencia de materia orgánica hacia niveles tróficos superiores (Montero et al., 2011).

Aunque la producción de materia orgánica por parte del fitoplancton representa un

importante origen de sustratos orgánicos para la comunidad bacteriana, otros estudios han

indicado que la materia orgánica alóctona de origen terrestre puede ser también un

importante origen de sustratos orgánicos para las bacterias que habitan en fiordos (Newell

et al., 1981; Button, 1984; Albright & McCrae, 1987). Así, un débil acoplamiento entre la

producción fitoplanctónica y bacteriana podría ser observado cuando el crecimiento de las

bacterias depende del sustrato orgánico alóctono. La materia orgánica alóctona que ingresa

al sistema de fiordos y canales del sur de Chile está principalmente asociada con el flujo de

agua dulce, y puede mantener significativos niveles de producción bacteriana cuando la

producción primaria es baja en la columna de agua (Montero et al., 2011).

Bajas tasas de producción primaria asociadas a pequeñas células de fitoplancton son

principalmente observadas en la sección sur (43.º-54.ºS) de los fiordos patagónicos,

especialmente en áreas ubicadas cerca de glaciares donde la temperatura, salinidad y luz

PAR son mínimas (Jacob et al., 2014). Se ha demostrado que el ingreso de agua dulce desde

el derretimiento de glaciares hacia los fiordos Patagónicos, trae consigo una alta carga de

sedimentos finos inorgánicos que provocan una drástica disminución de la luz (Pizarro et

al., 2005). Esto, junto a la baja cantidad de silicato de estas aguas (Torres et al., 2014)

influiría en las bajas tasas de producción de materia orgánica que han sido observadas en

esta área (Jacob et al., 2014). Una intensificación en el déficit de silicato dentro de esta zona

resultaría en una menor presencia de diatomeas en la columna de agua y períodos menos

frecuentes de alta productividad (incluso dentro del período productivo) (Torres et al.,


31

2014). Por otra parte, esta entrada de agua dulce de origen glaciar, podría alterar la

composición de la comunidad bacteriana, al desplazar a las bacterias autóctonas y

reemplazarlas por otras mejor adaptadas para vivir bajo condiciones extremas de frío y baja

salinidad (Gutiérrez et al., 2015).

Los principales objetivos de este trabajo están relacionados con estimar si existe o

no acoplamiento entre los procesos de síntesis y degradación de materia orgánica, conocer

la estructura que actualmente presenta el conglomerado de bacterias y fitoplancton dentro

de la zona de estudio y cuáles son las especies claves en términos de productividad,

considerando la entrada de agua dulce como uno de los principales factores que disminuyen

la salinidad y la disponibilidad de luz y por lo tanto, influencian la estructura comunitaria de

los microorganismos en la columna de agua.

MATERIALES Y MÉTODOS

Estrategia de muestreo

Durante la campaña de muestreo se realizaron tres experimentos in situ y tres

experimentos on-deck dentro del área de estudio (Figura 1).

Los experimentos in situ fueron realizados en tres (N.º 8, 21B y 33) de las cuatro

estaciones de proceso de la zona de estudio. En estas estaciones se tomaron muestras para

estimar las tasas de producción primaria (GPP), respiración comunitaria (RC), producción

bacteriana (PB), respiración bacteriana (RB) y actividad enzimática (AE). El agua fue

colectada durante las primeras horas del día desde tres profundidades de la columna de

agua (0 m, profundidad disco Secchi, 25 m). Adicionalmente, se obtuvieron muestras desde

estas mismas profundidades para estimar concentraciones de clorofila-a, DOC, nutrientes

inorgánicos y caracterizar la estructura comunitaria de bacterias y fitoplancton.

Los experimentos on-deck fueron realizados en tres estaciones de la transecta de la

zona de estudio: una estación con influencia oceánica (N.º 44), otra con influencia glacial

(N.º 33) y la última considerada como estación intermedia (N.º 17) (Figura 1). Aquí mediante

incubaciones en microcosmos de 10 L, se evaluó el efecto del cambio de salinidad en la

estructura y producción de la comunidad bacteriana. Muestras para el análisis de la

estructura y productividad de la comunidad bacteriana (PB), actividad enzimática (AE) y la

concentración de DOC fueron obtenidas. Para la preparación de los microcosmos, la

comunidad de bacterias que habita aguas semi-profundas (25 m) fue incubada por un

período de 96 horas en agua superficial (0 m). Se obtuvieron 10 L de agua desde cada

profundidad de muestreo (2 y 30 m) que fue pre-filtrada utilizando un tamiz de 20 µm. El

agua de 2 m fue filtrada utilizando un filtro de 0.2 µm; de tal manera de evitar la presencia


32

de microorganismos, y la de 25 m fue filtrada por 0.8 µm; de tal manera de separar la

fracción que corresponde a la comunidad bacteriana. Una vez obtenida el agua filtrada, los

5 L de agua filtrada por 0.8 µm de 25 m de profundidad fueron mezclados con los 5 L de

agua superficial filtrada por 0.2 µm, en un microcosmo de 10L de volumen. El experimento

fue realizado en duplicado, incluyendo el tratamiento de mezcla, el control positivo y el

control negativo.

METODOLOGÍA

Producción primaria y respiración comunitaria (GPP y RC): Estas tasas fueron estimadas

desde los cambios en la concentración de oxígeno disuelto observadas durante las

incubaciones in situ de las botellas claras y oscuras (Strickland, 1960). Botellas cero fueron

utilizadas para estimar la concentración de oxígeno disuelto al inicio de los experimentos.

Una vez terminado el período de incubación se realizó la titulación de las botellas, utilizando

el método de Winkler (Strickland and Parson, 1968). Las titulaciones fueron realizadas

dispensando tiosulfato a través de una bureta automática (Dosimat plus 865, Metrohom).

El punto final de la titulación fue detectado fotométricamente (Aulox Measurement

System). Finalmente, la GPP fue calculada considerando la diferencia de la concentración

de oxígeno disuelto entre las botellas claras y las oscuras. La RC fue calculada considerando

la diferencia de la concentración de oxígeno disuelto entre las botellas cero y las oscuras.

Producción Bacteriana (PB): Muestras para estimar la PB fueron obtenidas desde las

mismas profundidades en que se estimó GPP y RC. La PB fue medida a través de la

incorporación de 3 H-Leucina en las proteínas (Simon and Azam, 1989; Smith and Azam,

1992). Las muestras de agua para cada experimento fueron colectadas en triplicado más un

blanco en frascos de 1.5 mL. A cada muestra se le adicionó 3 H-Leucina a una concentración

final de 40 nM (Simon & Azam, 1989). Después de la incubación las muestras fueron

extraídas con ácido tricloroacético (TCA) al 100 % y refrigeradas hasta su posterior análisis.

En el laboratorio se efectuaron lavados con TCA al 5 % y se centrifugaron a ~ 13500 rpm dos

veces durante 10 minutos antes de retirar el sobrenadante. Todas las muestras se medieron

en dpm usando un contador de centelleo líquido.

Respiración Bacteriana (RB): La RB fue medida siguiendo los cambios de las

concentraciones de oxígeno disuelto observados durante la incubación de las botellas

oscuras. Botellas cero fueron utilizadas para estimar la concentración de oxígeno disuelto

al inicio de los experimentos Las muestras de agua para cada experimento fueron obtenidas

desde 0 y 25 metros de profundidad. El agua fue filtrada utilizando filtros de celulosa de 0.8

µm, de tal manera de incluir en la muestra solo la fracción bacterial. Los experimentos

fueron mantenidos por 24 horas. Una vez terminado el período de incubación se realizó la

determinación del oxígeno disuelto, utilizando el método de Winkler (Strickland and


33

Parson, 1968). Las titulaciones fueron realizadas dispensando tiosulfato a través de una

bureta automática (Dosimat plus 865, Metrohom). El punto final de la titulación fue

detectado fotométricamente (Aulox Measurement System). Finalmente, la RB fue

calculada considerando la diferencia de la concentración de oxígeno disuelto entre las

botellas cero y las oscuras.

Concentración de nutrientes inorgánicos: Muestras de agua de 500 mL fueron obtenidas

desde distintas profundidades de la columna y congeladas hasta su posterior análisis en el

laboratorio. Una vez en el laboratorio las muestras fueron descongeladas y analizadas

siguiendo la metodología propuesta en Strickland and Parsons (1968) para estimar la

concentración de (NO3, NO2, Si(OH)4, y PO4).

Clorofila-a (Clo-a): Se colectaron entre 500 mL a 1 L de agua de mar que fueron filtrados

por filtros de 0.7 GF/F y congelados hasta su posterior análisis en el laboratorio. El análisis

se realizó utilizando un fluorómetro (Turner Design TD-700) siguiendo la metodología de

Parsons et al. (1984).

Carbono Orgánico Disuelto (DOC): Las muestras de agua fueron filtradas por filtros estériles

(swinnex) de 0.7 µm en botellas de plástico de alta densidad de 50 ml. Las muestras serán

analizadas en laboratorio utilizando un analizador TOC 5000 Shimadzu.

Abundancia de la comunidad bacteriana: Las muestras fueron fijadas con glutaraldehído

(2 % v/v) y mantenidas en la oscuridad a 4 °C hasta el recuento por microscopía de

epifluorescencia. En el laboratorio, 5 mL de la muestra se filtraron sobre filtros de

policarbonato negro de 0.2 mm y fueron teñidos con DAPI (406-diamidina-2-fenilindol)

siguiendo la metodología descrita en Porter and Feig (1980).

Diversidad de la comunidad bacteriana: 1 L de agua de mar fue filtrada por filtros de

membrana estériles de 0.22 µm de poro y almacenados a -20 °C hasta su procesamiento en

laboratorio. La extracción de ADN desde el material particulado atrapado en los filtros se

realizó utilizando el Kit de extracción Power Water DNA Kit (MO BIO Laboratories, Inc.).

Composición de la comunidad fitoplanctónica: Las muestras de agua (500 mL) fueron

fijadas y preservadas en una solución de Lugol al 1 %. Desde cada muestra, se analizó en el

laboratorio una alícuota de 10 mL. Para el análisis, las alícuotas fueron ubicadas en cámaras

de sedimentación por un período de 12 a 24 horas (Utermöhl, 1958). Luego de esto, se

realizó la lectura utilizando un microscopio invertido (Carl Zeiss, Axio observer A.1). Los

organismos fueron identificados a nivel de especie, género o grupo funcional.

Actividad enzimática extracelular (AE): Para las estimaciones de actividad hidrolítica

extracelular se colectaron alícuotas de 5 mL de agua en duplicado, que fueron incubadas a

temperatura in situ y en oscuridad con sustratos fluorgénicos, símiles de proteínas (L-

leucine-4-methylcoumarinyl-7-amide, MCA-Leu). La fluorescencia fue medida en el tiempo


34

0 y su aumento cada 30 minutos por 2 h en un fluorómetro Turner. Para los cálculos de

concentración equivalente a la fluorescencia, se realizaron curvas de calibración con el

producto MCA y luego se calcularon las tasas constantes de reacción a través de la

determinación de la pendiente de la relación entre el aumento de la concentración de

producto respecto a la concentración inicial y en el tiempo.

RESULTADOS PRELIMINARES

Experimentos in situ

Producción primaria, respiración comunitaria y respiración bacteriana:

En todas las estaciones de muestreo, las mayores tasas de GPP (34.1-100.6 µmol O2

L-1 d-1) fueron registradas sub-superficialmente entre los 4 y los 9 metros de profundidad,

mientras que los valores más bajos (2.6-13.1 µmol O2 L-1 d-1) se observaron a 25 metros

(Figura 2A). Las tasas de RC fueron en general mayores que las de GPP tanto sub-

superficialmente como en profundidad (25 m), mostrando valores >150 µmol O2 L-1 d-1 en

todas las estaciones de muestreo. En las estaciones 21B y 33, los valores de GPP

superficiales fueron mayores a los de RC (Figura 2A). Así, la relación GPP/CR en la columna

de agua mostró en general valores >1 en superficie; indicativos de un metabolismo

autótrofo, mientras que en profundidad señales de heterotrofía fueron observados con

valores de GPP/CR <1. La respiración bacteriana (RB) registró valores entre 0.04 y 36 µmol

O2 L-1 d-1, no mostrando diferencias significativas dentro de la columna de agua y entre

estaciones (Figura 2A).

Las tasas integradas de GPP en la columna de agua mostraron valores entre 0.6 y 3.3

g C m-2 d-1, los máximos valores fueron registrados en la estación 33 y los mínimos en la

estación 8. Los valores integrados de la RC en la columna de agua alcanzaron 3.6 g C m-2 d-

1 en la estación 8 y 8.7 g C m-2 d-1 en la estación 33. La RC fue mayor que la GPP en todas las

estaciones de muestreo, mostrando un bajo y no significativo acoplamiento (rs=0.12,

p>0.05, n=9; Figura 2B).

La respiración bacteriana (RB) en la columna de agua registró valores integrados

entre 1 y 7 g C m-2 d-1, mostrando un suave pero no significativo acoplamiento con las tasas

de GPP (rs=0.4, p>0.05, n=4; Figura 2C).

Clorofila-a (Clo-a), Carbono Orgánico Disuelto (DOC) y nutrientes:

Los valores de Clo-a mostraron un rango de 0.01 a 8.96 mg m-3 en la zona de estudio.

El valor más alto fue registrado en la estación 44 a 0 metros, seguido por una concentración

sub-superficial de 4.9 mg m-3 a los 9 metros en la estación 33 (Figura 3A). Las menores


35

concentraciones de Clo-a (0.01-0.1 mg m-3) fueron observadas bajo los 40 metros de

profundidad, excepto en la estación 21B donde se registró un valor de 1.3 mg m-3 (Figura

3A).

El DOC mostró concentraciones de 74 a 187 µM; siendo en general mayores las

concentraciones en superficie que en profundidad, a excepción de la estación 8 donde los

valores aumentaron desde superficie hasta los 25 metros (Figura 3B). Los valores más bajos

fueron observados en la estación 17.

En todas las estaciones de muestreo, las mayores concentraciones de NO3 (6.2-10

µM) y PO4 (0.8-1.3 µM) se registraron a 25 metros de profundidad, mientras valores <0.6

µM para NO3 y <0.5 µM para PO4 fueron observados en superficie (Figura 3C y 3D). En el

caso del Si (OH)4, las concentraciones fueron bastante homogéneas entre los 0 y 25 metros

de profundidad en la mayoría de las estaciones de muestreo (Figura 3E). Los mayores

valores (15-16 µM) fueron observados en la estación 8, mientras que los menores (2-6 µM)

se registraron en la estación 33 (Figura 3E).

Experimentos on-deck

Actividad enzimática

La actividad enzimática medida en los experimentos con la comunidad bacteriana

mostró los valores más altos (43.7-107.2 nM h-1) en la estación 44, con diferencias

significativas (H=8.8, p<0.05, n=12) entre el tratamiento de mezcla y los controles (Figura

4A). En la estación 17, la actividad enzimática no mostró diferencias significativas (H=2.2,

p>0.05, n=12) entre el tratamiento y los controles, registrando en general un rango de

valores < 30 nM h-1 (Figura 4B).

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Figura. 1. Estaciones de muestreo.


38

Figura 2. Perfiles de Producción Primaria (GPP), Respiración comunitaria (RC) y Respiración bacteriana (RB) registrados en las estaciones procesos N.º 8, 21B y 33 del área de estudio.


39

Figura 3. Concentración de Clorofila-a (Clo-a), Carbono Orgánico Disuelto (DOC) y nutrientes inorgánicos registrados en diferentes estaciones de muestreo dentro del área de estudio.

Figura 4. Actividad enzimática registrada en los experimentos de mesocosmos realizados en la estación N.ºs 44 y 17 del área de estudio.


40

2.3 INVASIÓN DE COMPONENTES CRIOSFÉRICOS SOBRE FIORDOS PATAGÓNICOS; CONSECUENCIAS PARA LA DISTRIBUCIÓN DE

MICROORGANISMOS Y MATERIA ORGÁNICA A LO LARGO DEL CONTINUUM GLACIAR-OCÉANO

Marcelo Gutiérrez,1,2

Diego Narváez1,2 & Rodrigo González1

1 Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas. Universidad de concepción, Concepción, Chile. 2 COPAS Sur Austral. Universidad de Concepción, Concepción, Chile.

RESUMEN

En el marco del proyecto CIMAR 23 Fiordos, realizado entre el 23 de octubre y 23 de

noviembre de 2017 en el área comprendida entre el Canal Baker y el Estrecho Nelson en la

Patagonia Chile, se muestreó de columna de agua con la finalidad de “Determinar la relación

entre la estructura comunitaria de microorganismos, la disponibilidad de materia orgánica

y las características fisicoquímicas de la columna de agua en un gradiente de influencia

glacial en los fiordos Patagónicos”. Para cumplir con los objetivos propuestos se

recolectaron muestras para realizar análisis de la distribución de nutrientes inorgánicos

disueltos, concentración de clorofila-a, concentración de carbono orgánico particulado y

disuelto, composición de isótopos estables de la materia orgánica, abundancia y

composición de microorganismos y actividad metabólica potencial. Para asegurar una

amplia cobertura espacial se muestrearon 24 estaciones en tres estratos de la columna de

agua: superficie, subsuperficie (50 m) y agua de fondo, de manera de representar

condiciones asociadas a la descarga de agua de deshielo, la influencia de las aguas oceánicas

y las aguas profundas con mayor tiempo de residencia. Actualmente, los análisis de

contenido de materia orgánica, concentración de clorofila-a, nutrientes inorgánicos

disueltos y actividad metabólica potencial se encuentran en su mayoría terminados o en su

etapa final de análisis. Las determinaciones de abundancia y composición de

microorganismos se encuentran en proceso de análisis, esperando contar con resultados

dentro de los próximos 3-4 meses. Finalmente, cabe indicar que los resultados preliminares

obtenidos indican que la cobertura de muestreo realizada permitirá responder las

principales preguntas asociadas a los objetivos presentados en la propuesta. A

continuación, se presentan los principales resultados obtenidos hasta el momento.


41

RESULTADOS

Hidrografía, distribución longitudinal y latitudinal

Se observó la columna de agua estratificada con una influencia de la descarga de

agua dulce al menos hasta unos 100 km desde las estaciones más cercanas a la costa (o a

los campos de hielo; Figura 1). En la sección a lo largo del Canal Messier se observan las

intrusiones de agua dulce ocurriendo en las zonas más cercanas a los canales conectados al

Campo de Hielo Sur. Latitudinalmente se observaron variaciones en la temperatura en los

primeros 100 m y en la salinidad y el contenido de oxígeno en las aguas más profundas.

Distribución de nutrientes inorgánicos disueltos y de indicadores de materia orgánica en

los estratos estudiados

Las concentraciones de nitrato y fosfato mostraron las menores concentraciones en

aguas superficiales e incrementaron hacia aguas profundas (Figura 2A, B). El valor promedio

para la concentración de nitrato en superficie fue de 1.8 ± 2.0 µM, mientras que en aguas

más profundas (>100 m) alcanzó una concentración promedio de 13.8 ± 5.8 µM. El fosfato

por su parte promedió 0.6 ± 0.4 µM en superficie y 1.6 ± 0.7 µM en aguas profundas. La

concentración de ácido silícico se caracterizó por presentar una mayor variabilidad en aguas

superficiales, con una concentración promedio de 6.7 ± 6.2 µM (Figura 2C). En aguas

subsuperficiales y más profundas la concentración promedio de ácido silícico alcanzó

valores de 7.8 ± 4.6 y 11.3 ± 3.4 µM, respectivamente.

Como era de esperar la concentración de clorofila-a fue mayor en aguas superficiales

y alcanzó valores mínimos en aguas profundas (Figura 3A). Una tendencia similar siguió el

carbono orgánico particulado (POC), con valores altos (351.8 ± 170 µg L-1) y mayor

variabilidad en aguas superficiales y un valor promedio de 111.9 ± 67 µg L-1 en aguas

mayores a 100 m y cercanas al fondo (Figura 3B). El nitrógeno orgánico particulado (PON;

figura 3C) también mostró alta variabilidad y valores altos en superficie (43.7 ± 28.6 µg L-1),

disminuyendo en aguas subsuperficiales y profundas. La concentración de carbono orgánico

disuelto (DOC, figura 3D) mostró valores promedio relativamente más altos y la mayor

variabilidad en el estrato superficial (88.4±58.5 µM), mientras que en aguas de estratos más

profundos su variabilidad fue menor y su concentración alcanzó valores medios de

64.0±11.6 µM (Figura 3D).

La señal isotópica de carbono en el material particulado (Figura 4A) se caracterizó

por un ∂13C promedio más negativo en aguas subsuperficiales (-29.5 ± 3.0) y valores menos

negativos en aguas superficiales (-26.8 ± 4.5). En el DOC en cambio (Figura 4B) los valores

de ∂13C más negativos fueron observados en aguas superficiales (-24.9 ± 1.5) y valores


42

menos negativos en estratos más profundos (-23.4 ± 1.0). La señal isotópica de nitrógeno

en el material particulado mostró un valor promedio de ∂15N de 8.1 ± 2.1 en aguas

superficiales y valores medios alrededor de 5 en aguas subsuperficiales y profundas (Figura

4C).

Variación latitudinal y longitudinal de variables químicas e indicadores orgánicos

Los cambios latitudinales más evidentes se observaron en la concentración de ácido

silícico, la que disminuyó a medida que aumento la latitud (Figura 5A). Contrario a esto, el

nitrato pareció aumentar hacia latitudes mayores en los estratos subsuperficiales y

profundos (Figura 5B). En el caso de la materia orgánica la señal isotópica del nitrógeno

mostró una tendencia al aumento en los valores de ∂15N en latitudes mayores y el ∂13C del

DOC se hizo menos negativo, especialmente en el estrato superficial (Figura 5C, D).

Longitudinalmente los mayores cambios fueron observados en las concentraciones

de ácido silícico y clorofila-a en el agua superficial que disminuyeron y aumentaron

respectivamente a lo largo del gradiente costa océano (Figura 6). En el caso de la materia

orgánica se observaron variaciones en ∂15N del PON y el ∂13C del DOC que aumento hacia

la zona de mayor influencia oceánica (Figura 6).

RESULTADOS EN PROCESO DE ANÁLISIS

Actualmente se encuentra en etapa de análisis la composición de la comunidad

microbiana. Posterior a eso se procederá a relacionar la estructura de la comunidad

microbiana con las variables ambientales para determinar los principales factores que

determinan su variabilidad.


43


44

Figura 1. Secciones de temperatura, salinidad y oxígeno disuelto mostrando la variabilidad latitudinal y longitudinal de la columna de agua dentro del área de estudio.

Figura 2. Boxplots mostrando la distribución de nitrato (A), fosfato (B) y ácido silícico (C) en los estratos superficial, subsuperficial y profundo de la zona de estudio. Concentración está expresada en µM.


45

Figura 3. Boxplots mostrando la distribución de clorofila-a en mg m-3 (A), POC en µg L-1(B), PON en µg L-1 (C) y DOC µM (D) en los estratos superficial, subsuperficial y profundo de la zona de estudio.

Figura 4. Boxplots mostrando la distribución de ∂13C del POC (A), ∂13C del DOC (B), ∂15N del PON (C) en los estratos superficial, subsuperficial y profundo de la zona de estudio.


46

(1)

(2)

Figuras 5. (1) Variación latitudinal observada para el ácido silícico (A), nitrato (B), ∂15N del PON (C) y ∂13C del

DOC (D) en el área de estudio. (2) Variación longitudinal observada para el ácido silícico (A) y clorofila-a (B) en aguas superficiales, y para

el ∂15N del PON (C) y ∂13C del DOC (D) en aguas superficiales.


47

Figura 6: La abundancia de procariontes mostró alta variabilidad dentro de los primeros 100 metros de la columna de agua con valores que fluctuaron entre las 106 y las 109 células por litro (Figura 6). La

abundancia de procariontes mostró una disminución con la profundidad.


48

2.4 INFLUENCIA DE DESCARGAS FLUVIALES Y DESHIELOS GLACIARES EN EL CRECIMIENTO EMBRIONAL Y LARVAL DE PECES MARINOS: ESCENARIOS

DE CAMBIO CLIMÁTICO

Claudia A. Bustos1, Mauricio F. Landaeta1, Hippolyte Gilante2 & Manuel I. Castillo3

1Laboratorio de Ictioplancton (LABITI), Escuela de Biología Marina, Facultad de Ciencias del Mar y de Recursos Naturales, Universidad de Valparaíso, Chile.

2Master mention Sciences de la Mer, Spécialité Biologie des Ecosystèmes Marins, Université de Bordeaux, Francia.

3Laboratorio de Oceanografía Física y Satelital (LOFISAT), Escuela de Biología Marina, Facultad de Ciencias del Mar y de Recursos Naturales, Universidad de Valparaíso, Chile.

INTRODUCCIÓN

La zona de fiordos y canales del sur de Chile es un área de desove y crianza temprana

de peces marinos de diferentes hábitats, como peces pelágicos (p.e., sardina fueguina

Sprattus fuegensis), demersales (merluza austral, Merluccius australis) y mesopelágicos

(pez linterna, Maurolicus parvipinnis). Aunque se han descrito asociaciones entre la

estratificación vertical de la columna de agua, causada por variaciones en la densidad del

agua de mar, y la abundancia larval de algunas especies de peces marinos (Bustos et al.,

2008, 2011), las relaciones entre estratificación, dieta y crecimiento larval suelen ser no

lineales y especie-específicas (Landaeta et al., 2011a, 2012; Zenteno et al., 2014).

Los Campos de Hielo Sur corresponden a grandes masas de hielo continentales.

Estas grandes masas de hielo han perdido volumen de hielo a un 50 % más rápido entre

2000-2012 del que lo hizo entre 1975-2000 (Willis et al., 2012). Estas pérdidas de hielo

entregan una desproporcionadamente mayor contribución al reciente cambio del nivel del

mar con respecto al tamaño del campo de hielo (Rignot et al., 2003). Los Campos de Hielo

Sur es el cuerpo temperado más grande de hielo del Hemisferio Sur. Se distribuye desde

48,5°S hasta 51,5°S y tiene una altitud promedio de 1355 m sobre el nivel del mar.

Los deshielos de glaciares pueden causar mortalidad masiva de zooplancton,

particularmente durante verano, con estimaciones de biomasa muerta de 0,17 g C m-2

(Weslawski & Legezynska, 1998). Los mecanismos que generan mortalidad asociados a una

fuente de agua dulce se deben a la incapacidad del zooplancton de evadir el agua de baja

densidad por la mezcla turbulenta y morir por estrés osmótico (Kaartvedt & Aksnes, 1992,

Eiane & Daase, 2002) o estrés asociado a una baja temperatura. Por otro lado, en estados

larvales de peces marinos la baja salinidad producto de descargas fluviales y las bajas

temperaturas producto del deshielo de glaciares reduce la abundancia (Landaeta et al.,

2011) y afecta al crecimiento reciente de larvas de peces en forma especie-específica, ya

sea reduciendo el crecimiento (M. parvipinnis, Landaeta et al., 2012) o incrementándolo,


49

pero también aumentando la asimetría bilateral de los otolitos (Merluccius australis,

Landaeta et al., 2018). En el caso de los peces epipelágicos, se ha descrito una relación

negativa entre la densidad del agua de mar y el diámetro del huevo, indicando que, en zonas

con aguas menos densas cercanas a Campo de Hielo Sur, se presentan huevos de mayor

tamaño (Landaeta et al., 2011b). Sin embargo, hasta el momento se desconoce si la

diferencia de tamaño tiene consecuencias en el tiempo de duración y supervivencia de los

huevos de peces, y si está relacionado con el tamaño, y crecimiento reciente de las larvas

recién eclosionadas.


Especie modelo

El pez mesopelágico Maurolicus parvipinnis (Vaillant 1888) (Pisces: Sternoptychidae)

es una especie que puede crecer y reproducirse en este sistema costero (Balbontín & Bernal

1997, Bustos et al., 2008, 2011). Es una especie endémica de la parte sudoccidental del

Océano Pacífico (Parin & Kobylianski, 1996), que utiliza los fiordos y canales de Chile Austral

como zonas de desove y crianza temprana, para asegurar su desarrollo y alimentación

(Bustos et al., 2008, 2011; Landaeta et al., 2011a). Esta especie tiene una baja fecundidad

(de 200 a 1800 ovocitos por individuo, Rasmussen & Giske, 1994), y sus estados larvales

pueden beneficiarse de valores intermedios de estratificación vertical para incrementar su

éxito alimentario (Landaeta et al., 2011a) y crecimiento reciente (Zenteno et al., 2014).

Trabajo en terreno

El muestreo ocurrió durante el crucero CIMAR 23, a bordo de la embarcación Cabo

de Hornos, entre el 27 de octubre de 2017 y el 15 de noviembre de 2017. Se realizaron

muestreos bio-oceanográficos en 38 estaciones. En cada una de estas estaciones, se

recolectaron datos hidrográficos (temperatura, salinidad, oxígeno disuelto) con un

perfilador CTDO Seabird SB 19. Además, se realizaron lances oblicuos con una red Bongo

estándar, de 60 cm de diámetro, provista de redes de 300 um de apertura, y equipada con

un flujómetro TSK, para estimar el volumen de agua filtrada. Los lances fueron doble

oblicuos, desde 200 m de profundidad hasta la superficie. Una vez a bordo de la

embarcación, uno de los copos fue revisado bajo lupa en busca de huevos de M. parvipinnis,

luego, el resto de la muestra fue fijado en formalina al 10 %, tamponeada con borato de

sodio. El segundo copo fue fijado con una solución de formalina al 10 % tamponeada con

borato de sodio. Una vez en laboratorio, todas las muestras fueron trasferidas a etanol al

96 %.


50

Trabajo en laboratorio

Se revisaron las muestras de zooplancton en busca de huevos y larvas de peces, las

cuales fueron separadas, e identificadas al nivel taxonómico más bajo posible. Se midió el

diámetro máximo de los huevos de M. parvipinnis. En el caso de las larvas de M. parvipinnis,

se midió su longitud notocordal (LN, larvas en estado de preflexión) o longitud estándar (LE,

larvas en estado de flexión o postflexión). Luego, bajo lupa estereoscópica y utilizando un

filtro de luz polarizada, se extrajeron los otolitos sagitta de las larvas bien preservadas, y se

montaron con resina epóxica.

Análisis de datos

El diámetro de los huevos fue relacionado con los valores medios de temperatura,

salinidad y oxígeno disuelto, de la columna de agua en la cual fueron recolectados, primero

usando correlaciones de Spearman y luego con modelos lineales generalizados.

Los otolitos sagittae de las larvas de M. parvipinnis fueron fotografiadas bajo

microscopio y se estimó el radio, perímetro y área. Se ajustaron relaciones lineales y

exponenciales con la longitud de las larvas. Se realizaron conteos de los microincrementos

como estimador de la edad de las larvas de M. parvipinnis.

RESULTADOS

Se midieron 1996 huevos de M. parvipinnis, variando entre 0,72 y 1,60 mm. Los

datos no tuvieron distribución normal (prueba de Shapiro Wilk, W = 0,961, P < 0,001). La

mediana y cuartiles del tamaño de los huevos fue de 1,12 mm, y 1,04 y 1,2 mm,

respectivamente. Los huevos más grandes se recolectaron en seno Iceberg (estación 21B) y

en la zona expuesta del canal Concepción (estación 43). Los análisis de correlación de

Spearman mostraron que el diámetro de los huevos de M. parvipinnis no fue independiente

de la temperatura y salinidad media de la columna de agua, pero si del oxígeno disuelto

(Tabla 1). Es decir, hubo una correlación baja, negativa, pero significativa entre temperatura

del agua y diámetro del huevo, mientras que la correlación con la salinidad fue positiva,

pero también baja (Tabla 1).


51

Tabla 1. Análisis de correlación de Spearman para datos hidrográficos (temperatura, salinidad y oxígeno disuelto promedio de la columna de agua) y tamaño de los huevos de Maurolicus parvipinnis. Abajo, valor de la correlación, arriba, valor P. En negrita se marca cuando la hipótesis de independencia es rechazada,

con un valor P de 0,05.

Temperatura Salinidad

Oxígeno disuelto

Diámetro Huevo

Temperatura 5,56E-141 3,21E-08 0,0105 Salinidad 0,524 1,31E-121 0,0007 Oxígeno disuelto -0,123 0,491 0,3021 Diámetro Huevo -0,057 0,076 -0,023

De todos los modelos probados, el modelo lineal simple tuvo menor valor de

Coeficiente de Información de Akaike (AIC = 26,99 para temperatura, AIC = 26,91 para

salinidad), pero fue solo significativo para el modelo de salinidad (modelo temperatura: P =

0,08; modelo salinidad: P = 0,001). Sin embargo, el modelo lineal de salinidad explicó poca

variabilidad de los datos (R2 = 0,0049). Los resultados sugieren que la salinidad tiene un

efecto bajo, pero significativo con el diámetro del huevo, presentándose huevos de mayor

diámetro en aguas con salinidades menores a 32 (Figura 1).

Las larvas de M. parvipinnis variaron en tamaño entre 2,50 y 8,93 mm LE. La

distribución de tamaños no presentó una distribución normal (Shapiro-Wilk, W = 0,96; P <

0,001; Figura 2). La distribución mostró la presencia de larvas pequeñas, con una mediana

de 5,18 mm y los cuartiles al 25 % y 75 % fueron 4,44 y 6,25 mm LE, respectivamente.

Las lecturas de los microincrementos de los otolitos sagitta variaron entre 3

y 33 anillos. Los experimentos en condiciones controladas permitieron establecer que el

saco vitelino después de eclosionar la larva dura 24 horas. Se sumó un día más a las lecturas

para tener un estimado de la vida, en días, de los individuos analizados. El modelo lineal

simple estimó un tamaño de eclosión de 3,58 ± 0,20 mm, y una tasa de crecimiento larval

de 0,123 ± 0,011 mm día-1 (Figura 3).

Se estimaron los residuos de la relación entre longitud larval y edad, como

un estimador de la relación tamaño a la edad, con valores positivos para aquellos individuos

más grandes que lo esperado de acuerdo al modelo lineal, y lo opuesto para aquellos con

valores negativos. Estos residuos fueron relacionados con las variables ambientales

temperatura, salinidad y oxígeno disuelto promedio, y un estimado de estabilidad de la

columna de agua, la frecuencia de Brunt-Vaisala. Los análisis de correlaciones de Spearman

sugirieron que los residuos no fueron independientes de la temperatura (rs = -0,293),

salinidad (rs = -0,344) y oxígeno disuelto (rs = -0,334), pero sí de la frecuencia de Brunt-

Vaisala (rs =0,109). Esto sugiere que el crecimiento larval es reducido cuando la columna de

agua es más cálida, más salada y con más oxígeno disuelto, dentro de las condiciones típicas


52

de la Patagonia Austral durante primavera (Figura 4). Sin embargo, un modelo lineal

generalizado no detectó efectos significativos de ninguna variable ambiental (Tabla 2).

Tabla 2. Resultados de un modelo lineal generalizado (GLM) para medir el efecto de variables hidrográficas sobre el residuo del crecimiento larval en Maurolicus parvipinnis.

SC gl CM F P

Intercepto 3,00 1 3,00 4,16 0,044

Temperatura 0,03 1 0,03 0,05 0,827

Salinidad 1,41 1 1,41 1,96 0,165

Oxígeno 1,07 1 1,07 1,48 0,226

FBV 2,22 1 2,22 3,08 0,082

Total 77,06 107 0,72

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

El análisis de los resultados sugiere una posible relación causal entre las

variaciones de los rasgos de historia de vida temprana de un pez mesopelágico que habita

los fiordos, canales y mar adyacente del Pacífico Suroriental, y las condiciones ambientales

imperantes en la columna de agua de la zona. En zonas cercanas a Campos de Hielo Sur

(p.e., seno Iceberg), con baja salinidad, los huevos de M. parvipinnis presentaron tamaños

más grandes. Sin embargo, también puede haber un efecto latitudinal a incrementar el

tamaño del huevo, que no fue considerado entre los factores ambientales. Una tendencia

similar fue observada en la misma zona de estudio para huevos de sardina fueguina,

Sprattus fuegensis y la densidad del agua de mar (Landaeta et al., 2011b). La salinidad donde

ocurre el desove puede afectar varias propiedades de los huevos de peces, incluyendo el

diámetro y la flotabilidad neutra (Kucera et al., 2002). Los huevos desovados en zonas

salobres tienen mayor contenido de agua, y se ha sugerido que estos huevos presentan

mayor contenido de aminoácidos libres en su interior, que actúan como efectores

osmóticos incrementando el contenido de agua del huevo durante la hidratación (Thorsen

et al., 1996).

Por otro lado, es interesante observar que varias larvas que presentaron

residuos positivos, es decir, que tenían mayores tamaños larvales esperados, fueron

recolectadas en zonas de baja salinidad. Es decir, el tamaño del huevo podría incidir

positivamente en las tasas de crecimiento larval o, dicho de otra forma, aquellas larvas que

provengan de huevos de mayor diámetro podrían tener más chances de presentar tasas de

crecimiento rápidas. Se desconoce si esta diferencia inicial en tamaño y crecimiento larval

podría incidir en la supervivencia y reclutamiento de la especie dentro y fuera de las aguas

interiores de la Patagonia Austral de Chile.


53

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos el apoyo en el trabajo en terreno de toda la tripulación del Cabo de

Hornos, y el apoyo logístico y financiamiento del Comité Oceanográfico Nacional, CONA, del

Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada, SHOA.

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55

Figura 1. Relación entre condiciones hidrográficas y tamaño del huevo del pez luminoso

Maurolicus parvipinnis durante primavera de 2017.


56

Figura 2. Distribución de tamaños de larvas de pez luminoso Maurolicus parvipinnis, recolectados en primavera de 2017.

Figura 3. Relación de edad y longitud en larvas del pez luminoso Maurolicus parvipinnis durante primavera de 2017.


57

Figura 4. Relación entre los residuos del crecimiento larval de Maurolicus parvipinnis y variables hidrográficas de la columna de agua, primavera de 2017.


58

2.5 ESTRUCTURA TRÓFICA Y CONECTIVIDAD GENÉTICA DE MACROINVERTEBRADOS BENTÓNICOS EN AMBIENTES DE FIORDOS CON

INFLUENCIA GLACIAR

Eduardo Quiroga1,2 & Nicole Olguín3

1 Escuela de Ciencias del Mar, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valpo., Chile. eduardo.quiroga@pucv. Cl

2 Centro Copas Sur-Austral, Universidad de Concepción 3 Postdoctorado-DII, Escuela de Ciencias del Mar, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile.

[email protected]

INTRODUCCIÓN

Las comunidades bentónicas de fondos blandos en fiordos y canales australes han

sido investigadas en el marco de diversas expediciones nacionales e internacionales,

abarcando un considerable rango geográfico (e.g., Arntz & Ríos, 1999; Ríos et al., 2005;

Montiel et al., 2007; Silva & Palma, 2008). Sin embargo, estudios sobre estas comunidades

asociados a ambientes proglaciares o de profundidad (>1000 m) aún son limitados y existe

escasa información sobre la biodiversidad, estructura trófica y conectividad genética (Ríos

et al., 2005; Mayr et al., 2011; González-Wevar et al., 2012; Zapata-Hernández et al., 2014;

Quiroga et al., 2016). En general, la riqueza de especies, las abundancias y biomasas del

macrobentos son relativamente menores en áreas con influencia glaciar, probablemente

asociados al aporte de material sedimentario que impide el desarrollo de estas

comunidades (Ríos et al., 2005; Montiel et al., 2007). En tanto, la estructura trófica en esta

región es intrincada y exhibe un amplio rango de fuentes de carbono orgánico y nitrógeno

(Silva et al., 2011; Mayr et al., 2011, Zapata-Hernández et al., 2014, 2016; Lafont et al.,

2014). De hecho, las señales isotópicas presentan en algunos casos valores más negativos

de 𝛿14C en algunas especies de macroinvertebrados que habitan directamente bajo la

influencia de ambientes glaciofluviales, indicando la transferencia de materia orgánica

terrestre como fuente potencial de alimento (Lafont et al., 2014; Quiroga et al., 2016;

Meerhoff et al., 2018).

Por otra parte, el análisis de la conectividad genética entre las poblaciones es un

aspecto relevante para evaluar la integridad genética y explorar los cambios que modulan

la estructura poblacional a nivel genético (Barber et al., 2011). De hecho, la extensión o

restricción de los rangos de distribución de las especies dependen del grado de intercambio

de información genética entre larvas, reclutas, juveniles o adultos (Lowe & Allendorf, 2010).


59

Sin embargo, los factores que regulan la transferencia de los genes e influyen en las

adaptaciones de los organismos a las condiciones locales han sido poco estudiados (Haye

et al., 2010, 2014; Bors et al., 2012). Por tal motivo, se hace necesario incorporar variables

oceanográficas, geográficas y biológicas que permitan entender los procesos de especiación

en ambientes particulares (Dawson et al., 2011; Held et al., 2011). En este contexto, la

estructura comunitaria del macrobentos en el sistema de fiordos y canales Patagónicos ha

sido descrita sobre la base de su composición, distribución y abundancia (Montiel et al.,

2005a, b; Ríos et al., 2005; Mutschke, 2008). En general, la composición faunística está

representada principalmente por poliquetos, crustáceos decápodos, equinodermos (i.e.

asteroideos, ofiuroideos) y moluscos (bivalvos, gastrópodos) (Rozbaczylo & Moreno, 2006;

Rozbaczylo et al., 2009). De estos grupos, destacan los equinodermos y crustáceos

decápodos debido a su alta capacidad de dispersión larval y distribución euribática. El

presente estudio tiene como objetivo describir la estructura trófica y genética de

poblaciones de macroinvertebrados bentónicos en algunos ambientes de fiordos con

influencia glacial que nos permita comprender los efectos de los cambios ambientales (i.e.,

barreras físicas) e interacciones tróficas sobre la conectividad de las poblaciones y los

cambios en las frecuencias alélicas y/o mutaciones (Bilodeau et al., 2005).


Se realizó un muestreo oceanográfico y bentónico a bordo del buque científico AGS-

61 “Cabo de Hornos”, entre el 19 de octubre al 20 noviembre del 2017, en el marco de la

Expedición CIMAR Fiordos 23. El muestreo abarcó diversos fiordos y canales australes

ubicados entre el Golfo de Penas (47°17’S) y el Estrecho Nelson (51°40’S), considerando un

total de 27 estaciones de muestreo bentónico y un rango de profundidad que varió entre

los 57 m y 1390 m (Figura 1; Tabla 1). El material biológico fue obtenido mediante una rastra

tipo Agassiz modificada de 1.2 m de apertura de boca y 1.5 m de longitud. El tiempo de

barrido en el fondo, posición geográfica e información de la dimensión del tamaño de

apertura de la boca de la rastra, permitió un cálculo aproximado del área barrida por cada

lance para estimar abundancias relativas (Carrothers, 1980). Se recolectaron peces

cartilaginosos, peces óseos y macroinvertebrados bentónicos, los cuales fueron clasificados

en grupos mayores y almacenados para su posterior estudio taxonómico. Una parte de

material biológico fue depositado en alcohol al 90 % para análisis genético, principalmente

crustáceos decápodos y equinodermos (asteroideos y equinoideos). En tanto, el resto del

material biológico fue congelado (-20 °C) para su posterior preparación para estudios

tróficos mediante la aplicación de la técnica de análisis de isótopos estables del carbono y

nitrógeno (Layman et al., 2007). En general, muestras de tejidos y organismos completos

fueron seleccionados, lavados con agua filtrada y posteriormente congelados en bolsas


60

individuales para el análisis de isótopos estables. Las muestras fueron procesadas en el

Laboratorio de Oceanografía y Bentos de la PUCV.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el área de estudio se recolectaron un total de 3097 individuos pertenecientes a

equinodermos, poliquetos, crustáceos decápodos, crustáceos peracáridos, priapúlidos,

moluscos, braquiópodos y formas coloniales de briozoos, poríferos y antozoos. Además, se

recolectaron peces óseos (i.e. macrouridae) y cartilaginosos. Las menores abundancias

relativas se registraron en los fiordos y canales interiores, cuyos valores oscilaron entre los

7 y 43 ind./m2, mientras que en las estaciones ubicadas en la plataforma continental (E92,

E44 y E47), las abundancias variaron entre 318 y 1279 ind./m2 (Figura 2a; Tabla 2). La riqueza

de especies registró un patrón similar con bajos valores en canales interiores con influencia

glaciar (< 10 especies), mientras que, en la plataforma y fiordos exteriores, los valores de

riqueza de especie variaron entre 27 a 39 taxa (Figura 2b; Tabla 2). La diversidad de especies

(Shannon-wiener H’) varió entre 0,6 y 3,2 bits, registrando los mayores valores en las áreas

de la plataforma continental y fiordos exteriores (Figura 3; Tabla 2). De hecho, las

abundancias relativas (r2=0.67, p<0.01) y la riqueza de especies (r2=0.43, p<0.001)

aumentaron hacia la plataforma continental y fiordos exteriores de manera significativa,

exhibiendo los menores valores de estos parámetros en los fiordos interiores bajo influencia

glacial (Figura 3).

En términos de la composición de especies, basado en las abundancias, los

equinodermos y poliquetos fueron los grupos más representativos, seguido por moluscos

bivalvos, crustáceos decápodos y peracáridos (Figura 4). Cabe señalar que, entre los

equinodermos, las dominancias numéricas de algunas especies de ofiuroideos tales como

Ophiactis asperula, Ophiophragmus chilensis y Ophiuroglypha lymani y los asteroideos

Ctenodiscus procurator y Myxoderma qawashqari resultaron de gran interés debido a la

conformación de ensambles altamente estructurados y con una alta diversidad. El segundo

grupo dominante en términos de riqueza de especies fueron los poliquetos, siendo las

familias Lumbrineridae, Polynoidae, Aphroditidae, Maldanidae, Onuphidae, Ampharetidae

y Nephtyidae las más representativas. Los crustáceos decápodos fueron un grupo que

presentó bajas abundancias relativas y riqueza de especies, pero la distribución de

Libidoclaea granaria, Campylonotus sp y Stereomastis sp, exhibieron un amplio rango de

distribución en estaciones ubicadas en áreas cercanas a zonas proglaciares y la plataforma

continental. En términos de los grupos tróficos (i.e., depositívoros, suspensívoros y

predadores-omnívoros), las comunidades de macroinvertebrados presentaron una

predominancia de formas depositívoras, principalmente en áreas con influencia glaciar

(Figura 5). Sin embargo, cabe señalar que en las estaciones E92 y E44 (ubicadas en la


61

plataforma continental) se registraron comunidades dominadas por organismos

suspensívoros, conformando ensambles con elevadas diversidades locales, dominadas

principalmente por equinodermos ofiuroideos, briozoos y algunas especies de gorgonias

(Octocorallia convexella) y escleractinias (Figs. 2 y 6). Nuestros resultados fueron similares

a aquellos reportados por Ríos et al. (2005), Montiel et al. (2007) y Mutschke et al. (2014).

De hecho, la composición de especies pertenecientes a los grupos de equinodermos,

moluscos y poliquetos fueron similares a los registrados en este estudio. Es importante

mencionar que, durante la ejecución de esta expedición, se recolectaron organismos en tres

estaciones a profundidades mayores a 700 m (E48=770 m, E35=800 m y E17=1390 m),

constituyendo los registros más profundos a la fecha en fiordos y canales australes. Las

comunidades bentónicas en estas estaciones presentaron características bien definidas,

conformado por especies representativas en este tipo de ambientes como C. procurator y

M. qawashqari, poliquetos y una especie de Priapulida que exhibió elevadas abundancias

relativas (> 100 especímenes; Tabla 2).

En relación a los organismos seleccionados para estudios genéticos, se recolectaron

organismos que exhibieron un amplio rango de distribución latitudinal y longitudinal,

abarcando distintos ambientes como fiordos interiores y en la plataforma continental del

área de estudio. De las especies consideradas, destacan los equinodermos, C. procurator y

T. philippii, y los crustáceos decápodos Libidoclaea granaria y Petrolisthes laevigatus, siendo

la primera especie característica de la desembocadura del río Baker (47°S), la cual presentó

altas abundancias relativas, y probablemente adaptado para habitar en ambientes con un

alto aporte de materia orgánica de origen terrestre (𝜹13C=-22.98; 𝜹15N=7.35; Cari et al.,

2018). Cabe señalar que durante la realización de esta expedición se recolectó material

biológico de crustáceos decápodos en el intermareal de la Isla Madre de Dios, siendo la

especie de crustáceo porcelánido P. laevigatus una de las más conspicuas, y mediante un

estudio de la secuenciación mitocondrial (gen COI), se determinó una afinidad genética

entre estas poblaciones con aquellas presentes en la costa de Chile, sugiriendo que los

procesos glaciales y las características oceanográficas en el área de estudio no representan

una limitante en el flujo genético para algunas especies con alta capacidad de dispersión

larval (Olguín-Campillay et al., in prep). Además, nuestro muestreo de P. laevigatus en la

Isla Madre de Dios (~50.ºS) representa un nuevo registro y extiende el límite sur de la

especie. Finalmente, cabe destacar que durante el presente estudio se recolectó una gran

cantidad de material biológico en áreas con distintas condiciones ambientales, lo cual nos

permitirá generar información taxonómica, ecológica y genética que resultará útil para

comprender procesos evolutivos tales como la influencia de los procesos oceanográficos y

glaciológicos sobre los patrones de distribución de las poblaciones y la estructura trófica de

las comunidades bentónicas en fiordos y canales australes (Arntz & Ríos, 1999; Held et al.,

2011).


62

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos al Comité Oceanográfico Nacional (CONA) por el financiamiento del

proyecto CONA-C23F-1709. Se agradece a la Universidad de Concepción, Centro COPAS

(CONICYT PFB PIA 31/2007), al Laboratorio de Oceanografía y Bentos (LOBOS) de la

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV) y al Laboratorio de Bioecología y

Sistemática de Crustáceos (LBSC), de la Universidade de São Paulo (USP-Brasil).

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Figura. 1. Ubicación de las estaciones de muestreo durante la expedición CIMAR 23. Estaciones bentónicas (círculos azules= influencia glacial; círculos rojos=marinas; círculos negros= estaciones hidrográficas).


66

Figura 2. Distribución espacial de (a) las abundancias relativas (Ind./500m2), (b) número de especies, y (c) diversidad de macroinvertebrados y peces recolectados en el área de estudio.


67

Figura 3. Relación entre la longitud (°W) y las abundancias relativas y número de especies recolectadas en el área de estudio (círculos azules= influencia glacial; círculos rojos=marinas).


68

Figura 4. Distribución porcentual de los principales grupos faunísticos registrados en el área de estudio, basado en las abundancias relativas.

Figura 5. Distribución porcentual de los grupos tróficos registrados en el área de estudio, basado en las abundancias relativas.


69

Figura 6. Especies de macroinvertebrados más abundantes registrados en el área de estudio: a) Onuphis pseudoiridecens, b) Ophiactis asperula, c) Ctenodiscus procurator y (d) Tripylaster philippii.

Tabla 1. Lista de estaciones bentónicas, ubicación geográfica, profundidad y tipo de ambiente.


70

Tabla 2. Lista de estaciones e índices comunitarios (S, H’, D), porcentaje de grupos faunísticos mayores (Pisces, Echinodermata, Mol lusca, Polychaeta, Crustacea y otros) y grupos tróficos (depositívoros, suspensívoros y predadores-omnívoros) en el área de estudio.


71

2.6 ACOPLAMIENTO PELÁGICO BENTÓNICO (FLUJO DE MOP) CANALIZADOPOR ESPECIES CLAVES EN FIORDOS PATAGÓNICOS: M.

GREGARIA Y E. VALLENTINI

Giovanni Daneri,1,2

Paulina Montero,1,2 Juan Höfer & Eduardo Menschel.3

1 Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia, Coyhaique, Chile 2 COPAS Sur-Austral, Universidad de Concepción, Concepción, Chile

3 Departamento de Oceanografía, Universidad de Concepción, Concepción, Chile

La zona de fiordos y canales del sur de Chile es considerada un sistema estuarino

muy extenso compuesto por innumerables canales, fiordos e islas. Anualmente, las

condiciones oceanográficas muestran una clara estacionalidad debido a los aportes de

aguas dulces de ríos, escorrentía y derretimiento de glaciares los cuales juegan un papel

relevante en el tipo de circulación estuarina. Aquí, la masa de agua Subantártica (sub-

superficial) aporta los nutrientes nitratos y fosfatos mientras que la descarga de agua dulce

por ríos y las precipitaciones provee a los canales y fiordos de aguas con pocos nutrientes

(excepto ac. Silícico y Fe) que en conjunto modulan la biomasa fitoplanctónica y

productividad primaria en la escala estacional (Silva et al., 1998; Iriarte et al., 2007).

Además, se ha observado una amplia variabilidad espacial y temporal de la del contenido

de materia particulada suspendida (MPS) y en la concentración de materia orgánica, tanto

particulada orgánica e inorgánica (MOP, MIP) como disuelta (MOD) (González et al., 2013).

La MPS puede provenir de variadas fuentes, sin embargo, la MOP y MIP, provienen

principalmente de bosque de coníferas (ciprés de la Guaitecas) y del transporte de material

particulado y disuelto por acción de los grandes ríos (i.e., Baker, Pascua) y retroceso de

glaciares (i.e. Jorge Montt y Steffens) (Moffat, 2014; González et al., 2013). El

bacterioplancton (entendido como los ensamblages de bacterias y archaeas) son uno de los

principales grupos responsables por el procesamiento de la materia orgánica como lo

pueden ser “especies claves” del zooplancton.

El eufáusido Euphausia vallentini ha sido reportado como especie clave en la

Patagonia ya que canaliza una gran fracción de la producción primaria hacia niveles tróficos

superiores (merluza de cola; Neira et al., 2015 y ballena azul Balaenoptera musculus;

Buchan & Quiñones 2016). Por otro lado, el langostino Munida gregaria ha sido citado

también como especie clave de canales y fiordos ya que constituye el ítem principal de la

dieta de muchos peces, aves, calamares y mamíferos marinos (Tapella et al., 2002; Vinuesa

& Varisco, 2007). M. gregaria ha sido observado formando grandes y densas agregaciones

en aguas someras, ocasionalmente varando en las costas de canales de la zona sur

patagónica (Diez et al., 2012). Este galateido, que aparentemente presenta dos formas (M.


72

gregaria, bentónica, y M. subrugosa, pelágica) se reproduce en invierno en aguas interiores

desde donde sus larvas zoeas son transportadas inicialmente hacia el mar exterior y luego,

sus megalopas y juveniles se mueven hacia el interior de canales y fiordos al final de la

primavera y en verano utilizando corrientes sub-superficiales o aprovechando ondas

internas a lo largo de la picnoclina (Leon et al., 2008; Castro et al., 2011; Meerhoff et al.,

2013; Mujica et al., 2013). De este modo, durante la primavera y comienzos de verano, dos

especies claves co-ocurren en la columna de agua en la zona de aguas interiores de la

Patagonia, los juveniles del langostino de los canales Munida gregaria y los muy abundantes

eufáusidos (E. vallentini).

Dado la importancia de estos géneros de crustáceos Munida y Euphausia en la

transferencia de carbono en fiordos y canales de la Patagonia (Figura 1), el presente

proyecto CIMAR plantea evaluar si estas especies comparten las mismas o diferentes

fuentes de alimento como también, la contribución relativa de sus aportes a los flujos

verticales de materia y energía hacia el ecosistema bentónico.

MÉTODOS

Meso-zooplancton (Investigadores: Leonardo Castro y Eduardo Escalona)

El presente Informe Preliminar de Mesozooplancton entrega información sobre las

actividades relacionadas con muestreos y análisis de mesozooplancton realizadas en

terreno a bordo del Buque Oceanográfico Cabo de Hornos en el marco el proyecto CIMAR

Fiordos 23, llevado a cabo en noviembre del 2017.

Las muestras de mesozooplancton fueron colectadas a lo largo de la transecta entre

el Golfo de Penas y canal Baker. A lo largo del track de navegación se colectaron muestras

estratificadas de zooplancton con red TuckerTrawl de 1 m2 de boca, 300 micras de trama,

equipado con un flujómetro, en un total de ocho estaciones (Golfo Penas: estaciones 92, 2,

3; canal Baker: estaciones 5,6,7,9 y10), desde tres estratos (0-50, 50-100, 100-300 m).

Adicionalmente, se colectó muestras de zooplancton en la estación de procesos (yo-yo, 8A)

también estratificadas (0-50; 50-300 m, 300-500 m y 500-700 m), correspondientes a 2

perfiles en horas de día y 2 durante la noche.

Las muestras colectadas fueron divididas en mitades y una fracción fue fijada en

formalina al 10 % para identificación de grupos zooplanctónicos funcionales, larvas y

juveniles de Munida gregaria, larvas, juveniles y adultos de Euphausia vallentini, y huevos

y larvas de peces. Las otras mitades de las muestras fueron congeladas para determinación

de isotopos estables (δ13C y δ15N) y ácidos grasos, las que aún están siendo analizadas.


73

Variables físicas y clorofila-a (Investigadores: Humberto González y Eduardo Menschel)

Los muestreos de agua fueron realizados entre el 27 y 30 de octubre del año 2017a

bordo del B/C Cabo de Hornos. Las muestras de clorofila-a se obtuvieron desde

profundidades discretas (0-5-10-25 y 50 m) y a través de una roseta equipada con botellas

Niskin de 1.5 a 5 litros de capacidad total.

Un volumen de 400 mililitros de muestra de agua de mar fue filtrado utilizando un

sistema conformado por un manifold de 3 copos y una bomba de vacío (Thomas, modelo

1132) a través de un filtro GF/F (Whatman)de 25 mm de diámetro y de 0.7 µm de poro

nominal. Luego el filtro con la muestra fue retirado y almacenado a -20 °C para su posterior

análisis en el laboratorio.

La extracción de clorofila-a se realizó colocando el filtro con la muestra en un tubo

de ensayo, al cual se le agregó 8 mL de acetona (90 % v/v) e inmediatamente cerrado con

parafilm y almacenado en oscuridad y baja temperatura. Luego de 24 horas las muestras

fueron analizadas en un fluorómetro (TurnerDesign TD-700) siguiendo la metodología

propuesta por Parsons et al. (1984).

Los datos de temperatura y salinidad fueron obtenidos a los 30 y 750 m de

profundidad entre marzo y octubre del 2017. Estos datos fueron recolectados por mini-

sensores CT Star-Oddi colocados en un anclaje el cual fue instalado en el canal Baker

(47°59’37” S; 73°47’52,6” W) a 1055 m de profundidad total (Figura 2).

RESULTADOS

Se presentan los resultados preliminares de grupos funcionales de mesozooplancton

a lo largo de la transecta (Golfo de Penas - Canal Baker). Se identificó y cuantificó ocho

grupos zooplanctónicos lo largo de la transecta, entre los cuales los cinco grupos

numéricamente dominantes fueron los copépodos, ostrácodos, quetognatos, sifonóforos y

larvas de crustáceos (zoeas). La ubicación de las estaciones con mayores abundancias de

organismos varió entre grupos taxonómicos, siendo las estaciones ubicadas en el sector

intermedio de la transecta (Estaciones 5 y 6) las que presentaron menores abundancias de

todos los taxa (Figura 3). Los organismos que se ubicaron en mayor abundancia en la zona

interior de canal Baker fueron los gelatinosos carnívoros (quetognatos, medusas y

sifonóforos) y los ostrácodos. Los copépodos se ubicaron en alta abundancia tanto en los

sectores interiores (Est.10) como más oceánico (Est.3). Finalmente, los eufáusidos se

ubicaron principalmente en la zona más oceánica (Est.92).

Los estadios de desarrollo de los dos grupos taxonómicos objetivos principales de

este proyecto, Munida gregaria y Euphausia vallentini, presentaron una distribución


74

semejante, con mayores abundancias en el sector más oceánico (Est.92, 2 y 3). Los estadios

de desarrollo intermedio (Zoeas III, IV y V) fueron los dominantes de M. gregaria, lo cual es

coincidente con estudios previos que indican que la reproducción de esta especie ocurriría

en invierno, liberándose las larvas en primavera (Tapella et al., 2002). En las estaciones

hacia el interior del canal Baker no hubo presencia de larvas tardías o juveniles que

sugirieran el ingreso desde la zona oceánica hacia las zonas interiores, proceso que debería

manifestarse durante el verano (León et al., 2008; Meerhof et al., 2013).

Todos los estadios de desarrollo de E.vallentini (calyptopis, furcilia, juveniles y

adultos), se presentaron en mayor abundancia en la zona más oceánica y exterior del canal.

Entre estadios, las mayores abundancias fueron de adultos y los estadios más tempranos

(furcilias, calyptopis), los que penetraron en el canal hasta las estaciones ubicadas cercanas

al sector central (Est. 3-5).

Temperatura y salinidad en canal Beagle

Se presenta la variabilidad temporal de la temperatura y salinidad promedio a 30 m

de profundidad en la estación del anclaje como también la variabilidad espacial de la

clorofila-a total en el canal Baker durante octubre del año 2017. Se observó una alta

variabilidad en la temperatura promedio a los 30 m de profundidad entre marzo y octubre

del año 2017, con valores máximos durante abril (9.4 ± 1.4 °C) y mayo (9.8 ± 0.9 °C) del

período de estudio, mientras que los mínimos (8 ± 0.6 °C) ocurrieron durante agosto y

septiembre.

La salinidad promedio a los 30 m de profundidad también mostró una alta

variabilidad durante el período de estudio, el cual osciló entre los 18.2 a 25.5 PSU. Las

máximas salinidades se presentaron durante julio (25.5 ± 4.6 PSU) y las mínimas durante

octubre (18.2 ± 1.5 PSU) (Figura 4).

La temperatura a 750 m de profundidad presentó un patrón relativamente estable

en el período de estudio, el cual osciló entre 7.89 y 7.92 °C, mostrando un máximo estable

de 7.92 ± 0.01 °C desde mayo hasta octubre del 2017 (Figura 5).

La salinidad a 750 m de profundidad disminuyó paulatinamente entre los meses de

marzo hasta octubre. El máximo salino fue observado durante el período marzo y abril

(32.9± 0.15 y 3.3 ± 0.18 PSU), mientras que el mínimo ocurrió durante octubre (28,2 ± 0.12

PSU).

Biomasa fitoplanctónica

Las concentraciones de clorofila-a fueron relativamente constantes a lo largo del


75

canal Baker, aunque se observó un incremento en profundidad en la biomasa

fitoplanctónica hacia las estaciones más occidentales de la transecta (E.6 y E.5).

La tendencia general mostró que la clorofila-a total se concentró principalmente

sobre los 5 m, oscilando entre los 0.01-1.28 mg m-3. Las máximas concentraciones se

observaron en superficie (0 m), en las estaciones 7 (1.28 mg m-3), 6 (1.16 mg m-3) y 5 (1.23

mg m-3), disminuyendo significativamente con la profundidad, hasta alcanzar

concentraciones menores a 0.03 mg m-3 bajo los 10 m de profundidad (Figura 6).

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77

Figura 1: Rol de las especies Munida subrugosa (langostino de la Patagonia) y Euphausia vallentini (krill de la Patagonia) como principales actores del acoplamiento pelágico-bentónico en los fiordos Patagónicos. Estas especies utilizan un amplio rango de especies del microzooplancton y fitoplancton y la canalizan hacia predadores de mayor tamaño. Dos de los principales procesos en que ocurre este acoplamiento

pelago-bentónico es a través de las migraciones circadianas y la gestión de grandes pellets fecales con altas tasas de sedimentación.

Figura 2. Estructura del anclaje situado en el canal Baker a 1055 m de profundidad.


78

Figura 3. Abundancia en la columna de agua integrada (Ind./m2) de grupos zooplanctónicos dominantes a lo largo del canal Baker y zona adyacente, CIMAR Fiordos 23.

Figura 4. Variabilidad temporal de la temperatura y salinidad promedio a 30 m de profundidad en la estación del anclaje (próxima a la estación 8) en el canal Baker, entre marzo y octubre del año 2017.


79

Figura 5. Variabilidad temporal de la temperatura y salinidad promedio a 750 m de profundidad en la estación del anclaje (próxima a la estación 8) en el canal Baker, entre marzo y octubre del año 2017.

Figura 6. Variabilidad espacial de la clorofila-a total en el canal Baker durante octubre del año 2017. El eje vertical representa la profundidad entre 0-50 m, mientras que el eje horizontal muestra la distancia (km)

entre las estaciones muestreadas (sección superior del gráfico). Las estaciones son las del transecto original del CIMAR 23.

3.0 OCEANOGRAFíA GEOLÓGICA – CRUCERO CIMAR 23

80

3.1 EXPLORACIÓN DE PALEOACUÍFEROS EN LA ZONA DE FIORDOS DE CAMPOS DE HIELO SUR

Iván Vargas-Cordero1, Carolina Cárcamo1, Lucia Villar-Muñoz2, Francisco Fernandoy1,

Joaquim P. Bento3

1 Facultad de Ingeniería, Geología, Universidad Andrés Bello, Chile 2 Helmholtz Centre for Ocean Research (GEOMAR), Alemania

3 Escuela de Ciencias del Mar, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile

INTRODUCCIÓN

Varios estudios han identificado algunos acuíferos de agua dulce alojados en los

sedimentos marinos de las plataformas continentales. Estas reservas de agua se habrían

almacenado durante el último máximo glacial (26.500 a 19.000 años atrás

aproximadamente). Durante este período, las áreas de plataformas fueron expuestas

debido al descenso del nivel del mar y cubiertas por sistemas fluviales y glaciares (Soulet et

al., 2010; Voris, 2000) permitiendo la infiltración de agua meteórica y agua de deshielo

glacial (Faure et al., 2002). De esta forma el agua dulce fósil es almacenada por debajo de

la plataforma continental dando lugar a paleoacuíferos submarinos.

La descarga submarina de aguas subterráneas (o SGD, por sus siglas en inglés) se

define como el flujo de descarga del acuífero a través del fondo marino, en particular la

circulación de fluidos a través de los sedimentos de la plataforma continental con énfasis

en la zona de costa afuera. El agua de mar penetra en el acuífero porque tiene mayor

densidad y se extiende hacia el mar por debajo del lente de agua dulce. Los acuíferos

superficiales y profundos pueden extenderse hacia el mar (Fig. 1). En ambos tipos de

acuíferos, el grado en que el agua de mar entra en los acuíferos depende en gran medida

de la energía total o de la impulsión hidráulica del flujo de agua subterránea hacia la costa.

Parte de esta agua dulce puede filtrarse a través del fondo marino (Fig. 1).

Las SGDs se evidencian como surgencias (springs) y emanaciones (seeps) de agua

dulce en los márgenes continentales, por lo general en o por debajo de la superficie del

agua marina. En muchas partes del mundo (por ejemplo, Florida, Península de Yucatán,

Hawái, Guam, Samoa Americana, Australia, Golfo Pérsico, Mar Mediterráneo; Burnett,

1999) se han identificado estas surgencias de agua dulce en las zonas cercanas a la costa. El

perfil de agua de poro de los sedimentos marinos es la principal técnica adoptada para

detectar la disminución vertical de la salinidad por debajo del fondo marino asociado a la

SGD (Post et al., 2000; Kriete et al., 2004; Fulthorpe et al., 2011).

Las SGDs son de interés mundial, debido a: a) el potencial como reserva de agua


81

dulce, ya que proporciona oportunidades para aliviar la escasez de agua en regiones

costeras densamente pobladas, b) la importancia volumétrica y química del agua costera

debido al alto contenido de solidos disueltos que aportan las SGDs, ya sea nutrientes o

contaminantes y c) la influencia significativa en las condiciones ambientales como que la

SGD interactúe e influya en la recirculación del agua de mar, que puede afectar la calidad

del agua costera y el suministro de nutrientes a los hábitats bentónicos de la costa, los

humedales costeros, las zonas de cría y de anidación.

En Chile se genera un interés en descubrir las SGDs debido a que la escasez de agua

es un hecho actual. La Dirección General de Aguas de Estado determinó que actualmente

hay 61 comunas en el país con déficit del recurso hídrico (15% de la población total). Por

otra parte, la zona de los fiordos australes son áreas complejas, en donde la mezcla de agua

salada y dulce promueve el desarrollo de ciertas especies, que podrían verse afectas por la

descarga de agua dulce desde un acuífero ubicado el fondo marino.

En este resumen se describen los resultados preliminares para el Proyecto titulado

“Exploración de paleoacuiferos en la zona de Fiordos de Campos de Hielo Sur” en el canal

Baker y seno Iceberg (Fig 2.). Los resultados corresponden principalmente a geoquímica de

agua intersticial, propiedades físico-químicas del agua y sedimentos marinos y

sedimentología de los testigos de sedimentos, los cuales se utilizan para caracterizar

acuíferos de agua dulce en zonas costeras.

METODOLOGÍA

Durante el crucero CIMAR 23 “Fiordos”, realizado entre el 20 de octubre y el 19 de

noviembre del 2017, a bordo del buque AGS-61 “Cabo de Hornos”, se realizó batimetria

multihaz, muestreo de sedimentos y de la columna de agua de los canales patagonicos.

El procesamiento batimétrico se realizo utilizando el software MB-System

(http://www.mbari.org/products/research-software/mb-system/).

Los análisis realizados tanto para testigos como para dragas incluyen: a) obtención

de agua intersticial para isótopos (δ2H, δ18O), b) granulometría, c) contenido de agua, d)

porosidad, e) densidad aparente, f) materia orgánica total y g) análisis biológico.

a) Agua intersticial: El agua intersticial se obtuvo mediante membranas Rhizon MOM

con tamaño de poro entre 0,12 y 0,18μm. Las muestras fueron analizadas para determinar

valores isotópicos de oxígeno y deuterio utilizando LIMS (Coplen y Wassenaar, 2015), se

normalizaron en la escala VMSOW-SLAP y se informaron como valores δ para oxigeno

(δ18O) y deuterio (δD).

b) Granulometría: El análisis del tamaño de grano se llevó a cabo mediante tamizaje


82

de 50 g de sedimento con tamices de malla N°: 60, 80, 120 y 230. De la fracción más fina,

correspondiente a limo y arcilla, se seleccionan 15 g y se separaron utilizando método de la

pipeta.

c) Contenido de agua: Las muestras fueron secadas en horno de aire forzado a 60°C

por 24 hrs y posteriormente puestas en un desecador durante 30 minutos, hasta registrar

peso constante. La diferencia de peso entre muestra húmeda y muestra seca corresponde

al porcentaje de agua. Se utilizó la siguiente fórmula:

𝑊% =𝑊𝑤𝑠 − 𝑊𝑑𝑠

𝑊𝑤𝑠 ∙ 100

Donde,

W : Contenido de agua

Wws : Peso sedimento húmedo

Wds : Peso sedimento seco

d) Porosidad: Corresponde al volumen de espacio de agua intersticial en el

volumen total de los sedimentos, se determinó mediante peso seco y estimaciones de

la densidad de agua y las partículas determinadas en la granulometría. Se utilizó la

siguiente fórmula:

ɸ =𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 + 𝑉𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠

Donde,

ɸ : Porosidad

V agua : Volumen agua

Vsólidos : Volumen sedimento seco

e) Densidad aparente: Expresa los gramos de sedimento por unidad de volumen

de sedimento húmedo. Se utilizó la siguiente fórmula:

𝜌 =𝑀𝑤𝑠

𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 + 𝑉𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜

Donde,

ρ : Densidad aparente

Mws : Gramos de sedimento húmedo

Vagua : Volumen agua


83

Vsólido : Volumen sedimento seco

f) Materia orgánica: Es medido gravimétricamente por la técnica de pérdida de peso

por ignición (Byers et al., 1978, Luczak et al., 1997), se calcinan 2 gramos de sedimento seco

en una mufla a 500°C durante 5 horas, luego son llevados a desecador durante 30 minutos,

hasta registrar peso constante. Se utilizó la siguiente fórmula:

%𝑀𝑂𝑇 =𝑃2 − 𝑃3

𝑃2 − 𝑃1 ∙ 100

Donde,

MOT : Materia orgánica total

P1 : Peso del crisol

P2 : Peso crisol + muestra seca

P3 : Peso crisol + muestra calcinada

g) Análisis biológico: La identificación de la fauna marina se realizó mediante

separación utilizando lupa estereoscópica SMZ 445.

RESULTADOS

Los primeros resultados corresponden a las estaciones 10 (GC01), 8 (GC02) y 21B

(GC03) (Ver Fig. 2 y Tabla 1).

1.1 Agua intersticial

Una cantidad importante de las muestras no aprueban el análisis estadístico de

razones isotópicas. Las muestras que aprueban el análisis hacen referencia a agua salobre

con leve interacción con agua dulce. Con valores δ 2H entre -0.2 a -1.9 y de δ180 entre 0 y

-0.6.

1.2 Sedimentos marinos

1.2.1 Granulometría

Los testigos analizados (GC01, GC02 y GC03) presentan claro dominio de fracciones

de sedimento fino, específicamente limos y arcillas, de estas clases texturales, el limo se

presenta en mayor porcentaje superando el 50% de presencia en los corer. Para GC01, se

espera que la tendencia sea similar a GC02 y GC03, sin embargo, la baja cantidad de análisis

con respecto a granulometría hacen pensar que la fracción dominante es la arcilla. Según

otros autores, (Pickrill, et al., 1981; Skei y Melsom, 1982; Bogen 1983; Ríos y Cisterna, 1998;


84

Pineda 2009) el sistema de fiordos y canales de Campos de Hielo Sur, está altamente

dominado por sedimentos de textura limosa, ya que está controlado por la meteorización

mecánica del relieve continental, a través del ciclo congelamiento/descongelamiento

(Figura 3).

1.2.2 Propiedades físicas

Las propiedades analizadas: Contenido de agua (W), Porosidad (Φ), Densidad

aparente (ρ) y Materia organica total (MOT) se comportan de manera similar en los testigos

analizados. Si bien W presenta una leve tendencia a ser mayor en superficie se comporta

estable a lo largo de los corer. Los valores levemente más altos se podrían explicar debido

a que el sedimento en esa sección del testigo se encuentra en contacto directo con el agua

supra yacente.

La porosidad guarda estrecha relación con la granulometría del testigo, al igual que

MOT (y en general, todas las propiedades analizadas) Según Pineda (2009), la cantidad de

MOT conservada en los sedimentos depende, entre otros, de la textura de los sedimentos,

y son las texturas finas (limo y arcilla), las cuales son excelentes receptoras tanto de MOT

como de elementos contaminantes.

2.1 Columna de agua

2.1.1 Oxígeno disuelto

Todas las estaciones presentan alto contenido de OD en superficie, hasta los 100 m

aproximadamente, luego decae levemente, sin embargo, continúa siendo relativamente

alto. En estudios anteriores de esta misma zona (Prado-Fiedler, 2009) se presenta evidencia

de que los ríos Pascua y Bravo son agentes forzantes que actúan en la oxigenación de esta

área debido al flujo de corrientes, la cual se intensifica durante el verano (incremento de

solubilidad de oxígeno y decrecimiento de la salinidad; Fig. 4 y 6).

2.1.2 pH

Se presentan valores considerados como neutros, en la capa superficial se observa dominio de

valores más básicos (7.9-8.5) lo cuales decaen en la capa inferior, correspondiente a los 50

metros, sin embargo, continúan siendo más bien neutros (Fig. 5).

2.1.3 Salinidad

En general, las estaciones muestran clara evidencia de una pluma de agua dulce en

superficie, la cual no supera los 27 PSU, en profundidad retoma un comportamiento típico

de agua de mar llegando a alcanzar casi 35 PSU. Según Prado-Fiedler (2009) la zona de


85

estudio se caracteriza por una marcada haloclina a los 10m de profundidad, que se

intensifica durante los meses estivales, debido a la entrada de agua dulce proveniente de

los ríos locales Pascua y Bravos (Fig. 6).

AGRADECIMIENTOS

Se agradece al Comité Oceanográfico Nacional por el financiamiento del proyecto

Cimar 23 “Fiordos”, y al Comandante y Tripulación del AGS-61 “Cabo de Hornos” de la

Armada de Chile, además del personal del SHOA.

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87

Tabla 1. Ubicación geográfica y profundidad de las estaciones de muestreo.

Estación Lugar

geográfico Latitud (S) Longitud (W)

Profundidad

(m)

10

Canal Baker

48°09.509'

73°15.882'

248

8 Canal Baker 47°57.268'

73°59.408'

1060

21B Seno Iceberg 48°41.994'

74°07.496'

645

28 Seno Eyre 49°17.886'

74°04.380'

203

33 Seno Penguin 49°55.656'

74°16.741'

330

47 Estrecho Nelson 51°35.425'

74°54.339'

615

39 Seno Europa 50°13.135'

74°07.642'

130


88

Figura 1: Esquema de un sistema de paleoacuífero en zonas de costa afuera.

Figura 2: Área de estudio en la región de Aysén. En rojo se indican las estaciones oceanográficas de donde se obtuvieron muestras de sedimentos superficiales durante el crucero CIMAR-23 “Fiordos” en 2017. Fuente de

batimetría: GoogleEarth.


89

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0 20 40 60 80 100

Pro

fun

did

ad t

est

igo

(m

)

%

Granulometría GC02

Series1

Series2

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0 20 40 60 80 100

Pro

fun

did

ad t

est

igo

(m

)

%

Granulometría GC03

Series1

Series2

Figura 3: Curvas granulométricas representativas de los sedimentos obtenidos en 3 testigos (hasta 5 m de profundidad) recolectados en la zona norte del área de estudio.

0,0

0,5

1,0

0 20 40 60 80 100

Pro

fun

did

ad t

est

igo

(m

)

%

Granulometría GC01

Limo %

Arcilla %


90

Figura 4: Gráfico de distribución vertical del parámetro Oxígeno disuelto. Los símbolos corresponden a las estaciones analizadas en el crucero CIMAR-23.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

5 10 15 20

Pro

fun

did

ad t

esti

go (

m)

OD (mg/L)

Oxígeno disuelto mg/L

St. 10

ST. 8

St. 21B

St. 28

St. 33

St. 39

St. 47


91

Figura 5: Gráfico de distribución vertical del parámetro Ph. Los símbolos corresponden a las estaciones analizadas en el crucero CIMAR-23.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

6 7 8 9

Pro

fun

did

ad t

esti

go (

m)

pH

pH

St. 10

ST. 8

St. 21B

St. 28

St. 33

St. 39

St. 47


92

Figura 6: Gráfico de distribución vertical del parámetro Salinidad. Los símbolos corresponden a las estaciones analizadas en el crucero CIMAR-23.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40

Pro

fun

did

ad t

esti

go (

m)

Salinidad (ppt)

Salinidad (ppt)

St. 10

ST. 8

St. 21B

St. 28

St. 33

St. 39

St. 47


93

3.2 ANÁLISIS DE GEOFORMAS SUBMARINAS ASOCIADAS A PROCESOS GLACIARES Y FLUVIALES EN EL CANAL BAKER, 47°48′ 50″ S - 48°12′ 40″ S

Diego Muñoz 1,2, Cristián Rodrigo 3 & Cristian Araya 4

1 Escuela Ciencias del Mar, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso 2 Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile

3 Facultad de Ingeniería, Geología, Universidad Andrés Bello 4 Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Geografía, Universidad de Chile

INTRODUCCIÓN

Los Campos de Hielo Patagónico Sur corresponden a un territorio con grandes

glaciares, que se ubican en plena cordillera Andina Patagónica. Tienen una superficie de

13.900 km², de los cuales tres cuartos pertenecen a Chile y constituye el reservorio de agua

dulce más grande del hemisferio sur. Su valor para la vida es trascendente ya que es un

factor condicionante para la biodiversidad, y por su efecto sobre el clima de la región austral

(Informe comisión especial campo de hielo sur, 2009).

Debido a su gran importancia, es necesario comprender la evolución de los Campos

de Hielo Sur asociada al cambio climático, para predecir los cambios que se desarrollarán en

el futuro. Por lo tanto, esta investigación pretende contribuir al entendimiento de los

procesos relacionados con esta evolución, enfocándose en la identificación e interpretación

de las geoformas submarinas y procesos sedimentarios fluviales y glaciares de los fiordos

asociados a los Campos de Hielo Sur en tiempos modernos.

METODOLOGÍA

Para analizar la geomorfología submarina e identificar las geoformas de tipo

glacial y fluvial, se confeccionaron modelos topográficos submarinos a partir de datos

b a t i m é t r i c o s adquiridos durante el Crucero CIMAR 23 a bordo del buque oceanográfico

AGS “Cabo de Hornos” entre octubre y noviembre de 2017. En ese crucero, se utilizó el

sistema de batimetría multihaz Kongsberg Simrad EM-122 con una frecuencia de 12 kHz, con

191 haces y una configuración de 1° por 1°, así como también un sistema para aguas someras

EM-710 con una frecuencia de 70 y 100 kHz.

Los datos batimétricos fueron procesados según la metodología estándar, es decir,

eliminación manual de pings anómalos usando el software Caris Hips and Sips. También, se

extrajeron los datos acústicos de backscatter de cada archivo multihaz, los cuales fueron

corregidos por ángulo rasante. Durante el crucero también se realizaron mediciones de

Sound Velocity Profiler (SVP), para calibrar la propagación del sonido según las características

acústicas del agua de mar. Se generaron mapas batimétricos donde la resolución de las grillas

fue de 5 m. A través de inspección visual en 3D de los modelos con CARIS, se identificaron


94

y clasificaron las geoformas submarinas, tomando como referencia resultados obtenidos

en otros estudios (e.g. Canals et al., 2000; Dowdeswell & Vásquez, 2013).

RESULTADOS PRELIMINARES

Las profundidades del canal Baker fluctúan entre los 27 y los 1.411 m (Figura 1), siendo

el largo del canal de 94.983 m. El área del canal Baker está influenciada por descargas de los

ríos Pascua y Baker, los que pueden influenciar en la geomorfología submarina. En el canal

Baker se seleccionaron tres áreas de interés: una en la cabeza del fiordo, cercana a la

península Videau; la segunda, e n el centro del canal, entre las islas Merino Jarpa e Isla

Alberto Vargas; y la tercera, entre la isla Merino Jarpa y la península Swett, ubicada en la

cabeza del fiordo.

La interpretación de las geoformas se basó en la descripción y criterios de Muñoz

& Weller (2018), Donde algunas se resumen en la Tabla 1.

Tabla 1. Características geomorfólogicas mapeadas y criterios para la identificación.

Formas glaciales Definición de características Interpretación de la formación

Morrenas Crestas transversales,encontradas individualmente o amalgamadas.

Forma depositacional de frente glaciar durante corto episodio de estabilidad

hielo.

Canales Canales lineales a sinuosos, formados en la roca madre o unidad sedimentaria, encontrados individualmente o en redes.

Erosional, formado en el lecho de roca o unidades sedimentarias.

Drumlins Forma de lágrima, compuesta de sedimentos deformables.

Depositacional o erosional formado en ambiente glaciogénico.

Formas características (Streamlined

features)

Colina alargada formada en roca, simétrica a asimétrica.

Erosional, formado en roca.

El área A del canal Baker es la más proximal al canal Messier (Figura 2), donde las

profundidades fluctúan entre los 70 y los 700 m, y con un ancho promedio de 1.900 m. En

ella se puede distinguir una cuenca erosionada con formas meándricas y también escarpes

erosionados por la acción glaciar. A su vez, los resultados preliminares del backscatter

muestran un sistema de paleocanales de desagüe, como también, se puede observar un flujo

sedimentario proveniente de la península Swett. En general, el canal Baker presenta un fondo

plano en su centro, el cual se formó por depositación de sedimentos relativamente

homogéneos, como se puede inferir de las imágenes de backscatter (Figura 2).

En el área central del canal Baker (Figura 3) las profundidades fluctúan entre los 40

y los 1.200 m, con un ancho promedio de 2600 m. De la interpretación de los modelos

batimétricos y del mosaico de backscatter, se puede identificar diferentes geoformas: como

son los bancos morrénicos, que posiblemente fueron erosionados por flujos o el aporte del


95

río Baker; cuencas de desagüe, en la parte central, la cual recibe los aportes de los ríos Pascua

y Baker; y canales de formación erosiva en el sector oriental. En algunos casos, la morfología

submarina se correlaciona a las estructuras terrestres, por lo que corresponderían a

prolongación de estas en el piso marino, tratándose de rocas, como se puede interpretar

también de los mosaicos de backscatter (Figura 3).

El área más al este del canal Baker (Figura 4), está influenciado por las descargas del

río Pascua. Esta área presenta profundidades que varían entre los 36 y los 330 m. Se

observa un banco morrénico con una profundidad de 40 m, el cual se encuentra entre el

canal Baker y el estero Steele. De la imagen satelital, s e observan flujos sedimentarios

superficiales, los cuales posiblemente podrían contribuir a la generación de canales

submarinos que se observan de la imagen de batimetría.

REFERENCIAS

CANALS, M.; URGELES, R. & CALAFAT, A.M. (2000). Deep sea-floor evidence of past ice

streams off the Antarctic Peninsula. Geology, 28 (1), 31-34.

DOWDESWELL, J.A. & VÁSQUEZ, M. (2013). Submarine landforms in the fjords of southern

Chile: implica - tions for glacimarine processes and sedimentation in a mild glacier-

influenced environment. Quater- nary Science Reviews, 64, 1–19.

AGRADECIMIENTOS

Se agrade al CONA y SHOA por el financiamiento del proyecto CONA C23F17-07, al

comandante y tripulación del AGS “Cabo de Hornos” de la Armada de Chile, además del

personal SHOA embarcado, así también a los estudiantes Nicolás Philippi, Stefano

Pontarelli y Gonzalo Navarro.


96

Figura 1. Mapa de la batimetría multihaz procesada del canal Baker, obtenida durante el crucero CIMAR 23-2017.

Figura 2. A. Batimetría mutihaz del canal Baker (sector oeste). B. Mosaico de backscatter en el mismo canal. C. Interpretación de las geoformas en el canal Baker. D. Perfil transversal a-a’ del recuadro A.


97

Figura 3. A. Batimetría mutihaz del canal Baker (sector central). B. Mosaico de backscatter en el mismo canal. C. Interpretación de las geoformas en el canal Baker. D. Perfil transversal b-b’ del recuadro A.

Figura 4. A. Batimetría mutihaz del canal Baker (sector este). B. Mosaico de backscatter en el mismo canal. C. Interpretación de las geoformas en el canal Baker. D. Perfil transversal c-c’ del recuadro A.


98

3.3 ANÁLISIS ISOTÓPICO DE MUESTRAS DE LAS COLUMNAS DE AGUA CORRESPONDIENTES A A CANALES ADYACENTES A CAMPOS DE HIELO SUR -

CIMAR 23

Daniel López1, Erick Cifuentes1,2 & Cristián Rodrigo1

1 Facultad de Ingeniería, Geología, Universidad Andrés Bello 2 Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción

INTRODUCCIÓN

El retroceso a menudo acelerado de diferentes glaciares en los Campos de Hielo Sur

ha sido bien documentado en las últimas décadas, alcanzando cifras estimadas que son

equivalentes a un aumento en el nivel medio del mar de 0.06760004 mm/yr (Willis et al.,

2012). Asimismo, el derretimiento de estos glaciares puede llegar a controlar fuertemente la

configuración salina y térmica de los fiordos y plataformas cercanas, además de la dinámica

de sedimentos y comunidades biológicas locales (González et al., 2013; Gutiérrez et al., 2015;

Quiroga et al., 2016 en Moffat et al., 2018).

Por lo anterior, se hace necesario determinar el rol y la dinámica que cumplen los

cuerpos de agua provenientes del derretimiento de hielos, y cómo estos interactúan con

otros sistemas. Trabajos como los de Moffat et al. (2018), documentan la variabilidad térmica

en diferentes fiordos de los Campos de Hielo Sur, sin embargo, la distribución isotópica en

relación con la dinámica de los cuerpos de agua en estos ambientes, no está del todo

clara. Durante el crucero CIMAR 23 realizado en diferentes canales y fiordos cercanos a los

Campos de Hielo Sur, se tomaron un total de 33 muestras de agua en 11 estaciones a 3

profundidades diferentes. Este trabajo se muestra las mediciones de salinidad y resultados

preliminares del análisis de δ18O y δ D en las muestras de agua recolectadas (Figura1).

METODOLOGÍA

Durante el crucero CIMAR 23 realizado en diferentes canales y fiordos cercanos a los

Campos de Hielo Sur, se tomaron un total de 33 muestras de agua en 11 estaciones a 3

profundidades diferentes. Este trabajo se muestra las mediciones de salinidad y resultados

preliminares del análisis de δ18O y δ D en las muestras de agua recolectadas (Figura1).

Conductividad y salinidad del agua

Para realizar la medición de conductividad eléctrica y salinidad de cada muestra de

agua, se utiliza un multiparámetro de calidad de agua, modelo 8602 calibrado para

conductividad de 12.88 mS/cm. Previo a la medición, las muestras son homogeneizadas


99

suavemente mediante una ligera agitación.

Preparación de muestras para análisis isotópico

Las muestras son filtradas utilizando un filtro para jeringas marca Clarinet de 25 mm

de diámetro y 0.22 µm de abertura, para luego ser conservadas a 4 °C en botella de doble

cierre de 80 ml. Posteriormente se recolecta 1 µL con una micropipeta marca Eppendorf

Research Plus, para finalmente ser depositado en viales herméticamente sellados de 1.5

µL para el análisis en el equipo.

Cálculo de δ18O y δ D

El equipo de análisis utilizado fue uno de absorción láser marca Los Gatos Research

(LGR) modelo T-LWIA-45-EP (Triple Liquid Water Isotope Analyzer), el cual forma parte del

Laboratorio de Isótopos Estables de la Universidad Andrés Bello, sede Viña del Mar. El

programa utilizado para la operación del equipo, fue LIMS-Laser. El error máximo aceptado

fue de 0.8 para el δ18O de 0.2 para el δ D. Finalmente con δ18O y δ D se calcula en relación con

un estándar conocido mediante la siguiente ecuación:


100

RESULTADOS

Los resultados de conductividad, salinidad e isotopía determinados por métodos de

laboratorio, son indicados en la Tabla I. Se observa que, en los niveles superficiales de las

estaciones, los valores de salinidad son bajos y a niveles profundos, los valores son altos,

demostrando la conocida influencia superficial del agua dulce proveniente de los frentes de

los glaciares y en profundidad, por masas de agua océanica (e.g. Silva et al., 1998; Sievers

et al., 2002). Lo anterior es relevante desde el punto de vista de la isotopía, ya que

comprueba el origen de las aguas superficiales asociado al derretimiento glaciar.

Tabla I. Resultados del análisis de conductividad, salinidad e isotopía de las muestras de agua de mar, obtenidas del crucero CIMAR 23-2017.


101

La relación entre δ18O y δD es lineal (Figura 2) con un R2 =0,9973, cuya ecuación es

y=7,4016x+1,119. Esta ecuación se puede enlazar con la Recta Meteórica Mundial (RMM),

la cual se asocia a la desviación de las precipitaciones a escala global, teniendo una ecuación

del tipo y =

8x + D, o en otras palabras δD=8δ18O + D, donde D es el exceso de deuterio

observado.

Por comparación entre estas curvas, se desprende que existe un exceso de deuterio

en el área de estudio, lo cual se puede relacionar con una mayor humedad. El agrupamiento

del sector superior derecho en el gráfico (Figura 2) refleja la estabilidad de las masas de

agua profundas, mientras que se observa un mayor proceso de fraccionamiento isotópico

en aguas superficiales en los fiordos del sector norte del área de estudio (Figura 3), asociable

a un aumento de la temperatura y mayor precipitación en ese sector. A su vez, los fiordos

del sector sur, se agrupan en el sector central de la curva, indicando un área más fría y

con una leve mayor evaporación.

REFERENCIAS


algunos canales australes chilenos entre Puerto Montt y laguna San Rafael (Crucero

CIMAR-Fiordo 1). Cienc. Tecnol. Mar., 21: 17-48.

SIEVERS. H.; CALVETE, C. & SILVA, N. (2002). Distribución de características físicas, masas

de agua y circulación general para algunos canales australes entre el golfo de Penas

y el estrecho de Magallanes (Crucero CIMAR-Fiordo 2). Cienc. Tecnol. Mar., 25: 17-

43.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece al CONA y SHOA por el financiamiento del proyecto CONA C23F17-07,

al comandante y tripulación del AGS “Cabo de Hornos” de la Armada de Chile, además del

personal SHOA embarcado, así también a los estudiantes Nicolás Philippi, Stefano

Pontarelli y Gonzalo Navarro.


102

Figura 1. Estaciones oceanográficas donde se obtuvieron muestras de agua para el análisis isotópico de

este trabajo, durante el crucero CIMAR 23-2017, a bordo del buque “Cabo de Hornos”.


103

Figura 2. Relación entre δD y δ 18O a partir de muestras de agua obtenidas durante el crucero CIMAR 23-2017, a bordo del buque “Cabo de Hornos”. La línea roja indica la recta de regresión y los números sobre

los puntos, la profundidad de la muestra (en metros). Al costado superior derecho, solo se han mostrado algunas profundidades.

Figura 3. Relación entre δD y δ 18O a partir de muestras de agua obtenidas durante el crucero CIMAR 23-2017, a bordo del buque “Cabo de Hornos”. La línea roja indica la recta de regresión y los números

sobre los puntos, las estaciones (ver Figura 1). Al costado superior derecho, solo se han mostrado algunas estaciones.

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resultados crucero · 3.2 anÁlisis de geoformas submarinas asociadas a procesos glaciares y...

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