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Caracterización de humedales dentro de microcuencas con distintos niveles de intervención en la Región de
Aysén
Patrocinante: Dra. Anna Astorga Copatrocinante: M.Sc. Cristina San Martín
Trabajo de Titulación presentado como parte
de los requisitos para optar al Título de Ingeniería en Conservación de Recursos Naturales
Programa de Vinculación con el Magíster en Ciencias Mención Recursos Hídricos
MARILYN DORALIZA AGUILAR GONZÁLEZ VALDIVIA
2018
Índice de materias Página i Calificación del Comité de Titulación i 1 INTRODUCCIÓN 1 1.1 Planteamiento del problema 2 1.2 Hipótesis 4
1.3 Objetivos 5 2 MARCO TEÓRICO 5 2.1 Definición de humedales 5 2.2 Características ecológicas de los humedales 6 2.3 Humedales: Provisión de valiosas funciones y servicios ecosistémicos 9 2.4 Clasificación de Humedales 11
2
2.4.1 Clasificación según Keddy (2010) 11 2.5 Humedales de la Región de Aysén 12 3 ÁREA DE ESTUDIO 16 3.1 Microcuencas de Reserva Nacional Trapananda 17 3.2 Microcuencas de Sector Coyhaique Alto 19 3.3 Selección de sitios de estudio 20 4 MATERIALES Y MÉTODOS 21 4.1 Mapeo e identificación de humedales 21 4.2 Componente hidrológico 21 4.3 Componente físico-químico 22 4.4 Caracterización del sustrato 23 4.5 Caracterización de la biodiversidad 24 4.5.1 Composición florística 24 4.5.2 Insectos acuáticos 26 4.6 Análisis de datos 27 4.6.1 Cálculo de índices 27 4.6.2 Agrupación de humedales según variables ambientales 28 4.6.3 Relación especie-ambiente para diversidad florística 28
5 REFERENCIAS 30 6 CARTA GANTT 37
i
Calificación del Comité de Titulación
Nota
Patrocinante: Dra. Anna Astorga 7.0
Copatrocinante: M.Sc. Cristina San Martín 6.5
Informante: Dr. Antonio Lara Aguilar 6.5
El Patrocinante acredita que el presente Trabajo de Titulación cumple con los requisitos de contenido y de forma contemplados en el Reglamento de Titulación de la Escuela. Del mismo modo, acredita que en el presente documento han sido consideradas las sugerencias y modificaciones propuestas por los demás integrantes del Comité de Titulación.
_______________________________ Dra. Anna Astorga
1
1. INTRODUCCIÓN
Los humedales cumplen un papel fundamental para la biodiversidad (Hauenstein et al. 2002),
definidos como sitios dominados por anegamiento que obliga a la biota a adaptarse a tales condiciones
(Mitsch y Gosselink, 2007; Keddy, 2010), estableciéndose entre los ecosistemas del planeta como
sistemas muy productivos, relevantes para la conservación de la naturaleza. A su vez, actúan como
reservorios de agua y brindan una gran diversidad de hábitat para flora, fauna y sistemas sociales. No
obstante, son considerados como uno de los ecosistemas más susceptibles a la rápida degradación,
transformación y pérdida de sus componentes y procesos naturales, producto de distintas
modificaciones e impactos sobre el uso del suelo (Peña-Cortés et al. 2006; Ramsar 2010).
Dentro de las principales causas de intervención sobre los humedales, destaca el cambio de uso de
suelo para la habilitación de terrenos agrícolas, expansión urbana, silvicultura y ganadería (Correa
Araneda et al. 2011). A esto se suma, las variaciones de temperatura asociadas a un escenario global de
cambio climático, lo que podría modificar el régimen hídrico, su frecuencia, duración y tasa de
inundación o desecación de estos ecosistemas (Brooks, 2009; Sala et al. 2000).
No obstante, aunque los efectos de las actividades antrópicas sobre los ambientes de agua dulce
han sido bien descritos e identificados en Chile, los estudios enfocados a evaluar estos impactos sobre
los humedales son insuficientes (Zegers et al. 2006). Sin embargo, en ningún caso estos estudios se han
centrado en establecer la relación causa-efecto de dichas actividades con los procesos y funciones
específicas de los humedales, mucho menos se han realizado evaluaciones sobre la cuantificación de
pérdida de estos sistemas. Esto último, está estrechamente relacionado con la falta de catastros claros
de los tipos, ubicación y distribución de los humedales (Correa-Araneda et al. 2011), lo cual puede
deberse a que el registro de humedales, dentro de los catastros vegetacionales, está elaborado en base a
un mapeo con pocas actualizaciones a escala predial. Además, la clasificación utilizada para los
humedales muchas veces se limita a la interpretación de imágenes satelitales sin ser corroborado en
terreno, lo que sumado a la alta variabilidad de estos ambientes a lo largo del año dificulta la
comprensión de los diferentes tipos de humedales que existen en las distintas regiones del país.
Asimismo, de la investigación existente, un pequeño porcentaje abarca los diferentes
componentes descriptores de estos ambientes naturales, lo cual es fundamental para entender la
importancia de conservación de estos ecosistemas. A esto se suma que, aún con el conocimiento de las
diversas alteraciones antrópicas que ejercen presión significativa sobre los humedales, no existe una
normativa nacional que proteja o establezca acciones de conservación o usos racionales de estos
ambientes y sus zonas circundantes (Amstein, 2016).
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La Patagonia Chilena, en particular la Región de Aysén, sigue siendo uno de los lugares en el
mundo que todavía cuenta con cuencas de bosque nativo que aún no han sido intervenidas por la acción
antrópica. Muchas de estas cuencas, entendidas como unidades físicas naturales que drenan hacia un
mismo curso o cuerpo de agua, cuya delimitación es la divisoria de aguas, nacen desde humedales que
albergan desconocida distribución y biodiversidad. Proveen importantes servicios ecosistémicos y
probablemente cumplen roles fundamentales en la hidrología de la totalidad de dichas cuencas, siendo
reservas de agua, al actuar como esponjas que permiten la constante permanencia de los arroyos y
suministro de agua incluso en las condiciones frecuentes de sequía producidos por el cambio global.
1.1 Planteamiento del problema
En la Región de Aysén, dentro de la zona de Bosque andino patagónico caducifolio, se ubican las
cuencas del Río Ñireguao y Río Coyhaique, las cuales concentran gran superficie de bosque nativo y
son relevantes para el suministro de agua potable, de las localidades de Villa Ortega y Coyhaique
(capital regional), respectivamente.
Dentro de estas cuencas, los humedales son componentes importantes en los nacimientos de ríos y
arroyos tributarios. No obstante, al ubicarse bajo el dosel arbóreo, no son mapeados en los catastros
existentes. Por ende, no existe registro de estos. Incluso, muchos de estos humedales permanecen sin
intervención, y por lo tanto, puedan verse como sistemas de referencia nacional y mundial para
entender el funcionamiento de humedales en el hemisferio sur. Además, existen zonas aledañas que
históricamente han sido impactadas por incendios, deforestación y ganadería, lo cual puede ser
analizado como sistemas de comparación al estudiar el efecto de estos impactos antropogénicos en la
biodiversidad y funcionamiento de estos ecosistemas.
Desde la primavera de 2016 (septiembre), el proyecto Fondecyt 11140495 ha estudiado la
hidrología y fisicoquímica de los arroyos en microcuencas de la Región de Aysén con y sin impactos
notorios, dentro de ellas las ubicadas en las cuencas de los Ríos Ñireguao y Coyhaique. De los
resultados preliminares, para las microcuencas pertenecientes a la cuenca del Río Coyhaique (ubicadas
en el sector de Coyhaique Alto), se puede observar que los caudales de ambas microcuencas se cruzan
en períodos secos (verano y primavera) (figura 1), donde generalmente se observa un aporte reducido
de agua desde humedales. Esto puede relacionarse con la lenta respuesta hidrológica de los humedales
posterior a eventos de precipitación. Sin embargo, estas observaciones no han sido cuantificadas y por
ende no se ha descrito la contribución hidrológica de los humedales dentro de estas microcuencas.
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Figura 1. Datos fluviométricos de microcuencas de Coyhaique Alto. Fuente: Proyecto Fondecyt
11140495.
De igual forma, muchos de estos humedales se encuentran representados, dentro de las cuencas,
por pequeños parches de hábitat, los cuales han recibido poco reconocimiento y protección, y a pesar
de la abundancia e importancia ecológica de estos humedales en paisajes boscosos de la Patagonia,
muchos aspectos de su hidrología, fisicoquímica y biodiversidad siguen siendo desconocidos.
Conjuntamente, el hecho de que estos humedales posean una base de suelo mineral u orgánico
originado por, entre otras causales, cenizas volcánicas (Roig y Roig, 2004), otorga al substrato de estos
ambientes, propiedades hidrológicas y geoquímicas inusuales. Por lo mismo, comprender el
componente hidrológico y físicoquímico de estos humedales se presenta como una contribución de
importancia mundial sobre sistemas singulares.
Lo cual sumado a que estudios previos sobre humedales en Patagonia se han enfocado en
caracterizar algunos aspectos particulares de estos ecosistemas, torna fundamental realizar una
evaluación más completa sobre humedales a nivel de cuencas.
Por esta razón, el interés de realizar este proyecto de investigación radica en la baja cantidad de
estudios con análisis exhaustivo que ayuden a determinar de manera más detallada cuál es el rol de los
humedales a nivel de cuencas. De esta manera, esta investigación espera convertirse en una herramienta
que fomente futuras investigaciones asociadas, y contribuya a una toma de decisiones más idónea en
cuanto a la gestión integral de estos ecosistemas.
Sobre la base de lo anteriormente expuesto, la pregunta fundamental de esta tesis es: ¿Cuál es el
rol de los humedales dentro de microcuencas pertenecientes a las cuencas de los Ríos Ñireguao y
Coyhaique, en términos de hidrología, fisicoquímica y biodiversidad?
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1.2 Hipótesis
Con el fin de dar respuesta a esta pregunta fundamental, se plantean las siguientes hipótesis
preliminares:
Hipótesis 1:
Dentro de las microcuencas, la influencia de los humedales con diferentes niveles de impacto,
sobre el suministro hídrico a lo largo del año, es relativamente homogénea. Sin embargo, existen
diferencias significativas en la hidrología y calidad química, entre arroyos que nacen desde humedales
y otros que se originan de laderas o vertientes.
Predicciones:
(1) El efecto amortiguador de los humedales sobre el componente hídrico, no variará
significativamente entre sistemas con diferentes niveles de impactos.
(2) Los cauces que nacen desde humedales tendrán mayor concentración de nutrientes, más carbono
disuelto, menor oxígeno disuelto y material particulado.
(3) Los cauces que nacen desde humedales presentarán caudal en todas las estaciones del año.
(4) La respuesta a eventos de lluvia será más rápida en los cauces que no presentan humedales.
Hipótesis 2:
Dentro de las microcuencas, los humedales contemplan alta biodiversidad. Sin embargo, existen
diferencias significativas en la composición de especies entre humedales con distintos niveles de
impactos.
Predicciones:
(1) La riqueza de especies florísticas será mayor dentro del humedal en comparación con la
vegetación adyacente, la cual estará dominada por el tipo forestal Lenga.
(2) Los humedales más impactados, estarán principalmente compuestos por gramíneas y malezas, las
cuales tendrá directa relación con la presión de la ganadería.
(3) La riqueza de especies será menor en humedales que carecen de vegetación arbórea circundante
(producto de la deforestación por tala e incendios), predominando las hierbas perennes.
(4) Los humedales con mayor diversidad de hábitat (presencia de laguna, charcos, diferentes
composiciones florísticas y de dosel) presentarán mayor riqueza de especies de insectos acuáticos.
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1.3 Objetivos
De acuerdo con las hipótesis de investigación se plantean los siguientes objetivos:
Objetivo General:
Caracterizar humedales dentro de microcuencas con distintos niveles de impactos en la Región de
Aysén, evaluando si existen diferencias en su hidrología, fisicoquímica y biodiversidad.
Objetivos Específicos:
1) Mapear y clasificar los humedales con distintos niveles de impacto, dentro de las cuencas de
análisis.
2) Proporcionar una caracterización física, evaluando la hidrología, química y sustrato, en humedales
representativos del área de estudio.
3) Realizar una caracterización de la diversidad florística y de insectos acuáticos en los humedales
de estudio.
2. MARCO TEÓRICO
2.1 Definición de humedales
Se han elaborado diversas definiciones para el concepto “humedal”, debido a las considerables
variaciones que estos ecosistemas pueden presentar de acuerdo a su origen, localización geográfica,
régimen químico y acuático, sustrato y vegetación dominante (Hauenstein et al. 2002). Dentro de estas,
la más utilizadas es la elaborada por la Convención sobre los Humedales Ramsar, que los define como
zonas donde el agua es el principal factor determinante del medio y la vida vegetal y animal asociada a
él, y detalla que debe entenderse por humedales: “las extensiones de marismas, pantanos y turberas, o
superficies cubiertas de agua, sean éstas de régimen natural o artificial, permanentes o temporales,
estancadas o corrientes, dulces, salobres o saladas, incluidas las extensiones de agua marina cuya
profundidad en marea baja no exceda de seis metros” (Ramsar, 2006). Sin embargo, esta definición
incluye una variedad de hábitat desde pantanos, turberas, zonas ribereñas, ríos, lagos, marismas hasta
incluso arrecifes de coral y humedales artificiales. Es por esto que han surgido distintas definiciones
para explicar qué son los humedales de una manera más integral.
Mitsch y Gosselink, (2007) describen que los humedales presentan un anegamiento o saturación
constante o recurrente, superficial o cerca de la superficie del sustrato lo que obliga a la biota a
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adaptarse a tales condiciones, generando sistemas muy productivos, esenciales para la conservación de
biodiversidad. Por su parte, Keddy (2010), define que un humedal es “un ecosistema que surge
cuando la inundación por agua produce suelos dominados por procesos anaeróbicos, que a su vez,
fuerza la biota a adaptarse a las inundaciones.
De igual forma, han surgido otras definiciones como la de Rojas et al. (2015) que explica “los
humedales corresponden a biotopos de composición y estructura compleja, de delicado equilibrio
ecológico, localizados en: zonas de transición entre sistemas acuáticos y terrestres, que sostienen
vegetación hidrófita y mantienen substrato saturado de agua”, o como la de Correa-Araneda et al.
(2011) que define humedal como “tipo de ecosistema de transición entre zonas húmedas y secas,
adquiriendo una combinación de características de ambos ambientes”.
Por otra parte, recientemente han sido denominados como ambientes de gran complejidad
ecológica y de alto valor de conservación (Mitsh et al. 2009), y a pesar de constituir una pequeña
porción de la superficie terrestre total, estos ambientes poseen una gran biodiversidad y biomasa,
siendo considerados los ecosistemas de mayor riqueza biológica en la Tierra (Innis et al. 2000).
Por lo anterior, y para efectos de lo dispuesto en esta tesis, se entenderá por humedales los:
Ecosistemas asociados a sustratos anegadizos donde el nivel freático está cerca de la superficie y los
suelos se encuentran saturados de agua durante un período de tiempo suficiente (en forma temporal o
permanente), lo que permite el desarrollo de procesos anaeróbicos que determinaran la existencia y
desarrollo de biota acuática adaptada a tales condiciones.
2.2 Características ecológicas de los humedales
Como se ha mencionado con anterioridad, los humedales surgen porque hay agua, por ende es
probable que el factor hidrológico sea el determinante más relevante en el establecimiento y
permanencia de los diversos tipos específicos de humedales, y por consiguiente de sus procesos
ecosistémicos (Molina et al. 2007). Sin embargo, los diferentes tipos de humedales dependen, además,
de otros factores ambientales fundamentales. Keddy (2010) describe que los factores más importantes a
comprender sobre los humedales son la hidrología, fertilidad, disturbios, competencia, herbivoría,
salinidad e interacciones bióticas.
Hidrología de los humedales
Según Mitsch y Gosselink (2007), los humedales son zonas en transición entre ambientes
terrestres y acuáticos, cuya hidrología depende de tres factores principales: el balance de entrada y
salida del agua, la geomorfología de la cuenca, y sus características geológicas, edáficas y del agua
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subterránea. A su vez, estos factores varían a escala espacial y temporal. Por ende, a pesar de ser
considerados un solo tipo de ecosistema, mantienen alta heterogeneidad (Moreno-Casaola et al. 2010).
En base a lo anterior, plantean que los humedales pueden subdividirse, de manera simplificada,
entre “conectados” y “aislados”, donde los primeros se encontrarían entre el ambiente acuático
permanente (ejemplo, río, lago, estuario u océano) y el ambiente terrestre, existiendo una conectividad
hidrológica que permitiría el desplazamiento de materia orgánica, por ejemplo los ubicados en planicies
de inundación de ríos o también llamados humedales ribereños. Por su parte, los humedales aislados
recibirían aporte de agua proveniente del nivel freático, sin necesariamente mantener una conexión
directa con el ambiente acuático permanente, por ejemplo los ubicados en depresiones del paisaje.
Asimismo, describen que los parámetros hídricos que tienen mayor influencia sobre estos
ambientes son: (1) la profundidad de napa freática, (2) el hidroperíodo, y la (3) tasa de residencia
hídrica. El primer parámetro influye sobre las condiciones fisicoquímicas del ambiente, tales como la
penetración de luz, estratificación termal, disponibilidad de oxígeno y nutrientes, entre otros. El
segundo, denominado por Neiff et al. (2003) como el patrón estacional del nivel de agua de un
humedal, que es característico de cada tipo particular de humedal, permite entender la condición de
“equilibrio” que alcanza un humedal, ya que se expresa como los días que permanece inundado, lo cual
puede variar de manera anual, estacional, o bien ser estable. Por último, el tercer parámetro, indica la
tasa de renovación dentro del humedal, es decir, la relación entre el caudal de entrada y el volumen
almacenado por el humedal (Barraza y Ponce, 2014).
Por otra parte, el componente hidrológico de un humedal es entendido como el enlace que permite
el intercambio energético y de nutrientes. Además determina muchas de las variables fisicoquímicas
del agua, las cuales influyen directamente sobre la distribución y permanencia de la biota en los
distintos humedales (Nicolet et al. 2004).
Suelos de los humedales
Los humedales, en su mayoría, mantienen suelos anegados distintivos (temporal o
permanentemente) que surgen de procesos químicos y microbianos en carencia de oxígeno o por una
baja tasa de difusión de oxígeno en el agua (Keddy, 2010).
Según Mitsh y Gosselink (2015), existen dos tipos de suelos en los humedales: los suelos
minerales (1) y los suelos orgánicos (2). Los primeros también conocidos como histosoles son propios
de las turberas, mientras que los segundos también llamados molisoles están presentes en humedales
tipo vegas y mallines (Roig y Roig, 2004). Los suelos minerales poseen una baja porosidad y un menor
contenido de materia orgánica que los suelos orgánicos. Por su parte, los suelos orgánicos presentan un
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pH más ácido que los minerales y una densidad aparente baja (Mitsh y Gosselink, 2015). Keddy (2010)
explica que la singularidad de los suelos característicos de los humedales es que proveen uno de los
pocos ambientes en la Tierra para la interacción microbiana, proporcionando condiciones de reducción
en vez de oxidación. Por lo tanto, son importantes a nivel mundial para la transformación química de
elementos en los ciclos biogeoquímicos globales.
Además sostiene que los efectos de las inundaciones sobre la química del suelo ocurren
rápidamente. Por ende, los organismos que viven en estos ambientes deben asumir tres restricciones
metabólicas principales: déficit de oxígeno, concentraciones atípicas de iones, y de gases tóxicos.
Por otro lado, Kusler et al. (1994) describe que los humedales actúan como sumideros de CO2,
amortiguan el efecto de las inundaciones, retienen sedimentos y reducen la contaminación, por esto han
sido denominados como “riñones de la naturaleza”.
Igualmente, son considerados como sumideros de azufre, y el efecto más claro de esto es el olor
que emana de estos ecosistemas. El ciclo del azufre se caracteriza por presentar múltiples
transformaciones por microorganismos (Mitsch y Gosselink, 2007). Por otro lado, el ciclo del fósforo
que en estos ambientes, a diferencia del ciclo del nitrógeno, no es una fase gaseosa, se caracteriza
porque mientras ocurre el proceso microbiano, no surgen cambios de valencia (Keddy, 2010).
Sin embargo, estos procesos pueden verse alterados por las cianobacterias, con la fijación de
nitrógeno atmosférico aumentando los niveles de nitrógeno en los humedales (ejemplo, Vidal-Abarca
et al. 2011); o bien por las plantas vasculares, las cuales al ser capaces de transportar oxígeno hacia
abajo por sus tallos, pueden oxidar el suelo aledaño a sus raíces produciendo transformaciones
químicas, como la deposición de óxido de hierro en la zona enraizada (Keddy, 2010).
Flora, fauna e interacciones bióticas de los humedales
Dentro de los humedales se desarrollan complejas relaciones e interacciones entre una amplia
diversidad de flora, fauna y microorganismos, que mantienen un equilibrio ecológico de alta
estabilidad, muchas veces sometido a diversas amenazas (MAVDT, 2002). Asimismo, en este tipo de
ambientes coexisten distintas comunidades biológicas de peces, macrófitas, perifiton, aves, anfibios,
organismos planctónicos y macroinvertebrados. Estos últimos sobresalen por su importancia
ecosistémica (Zedler y Kercher, 2005), al mantener hábitos alimenticios que incrementan el flujo de
carbono y reciclaje de nutrientes, siendo un enlace importante en el movimiento de la energía a
diversos niveles tróficos de las cadenas alimentarias acuáticas (Velásquez y Miserendino, 2003).
La presencia de plantas adaptadas, en su morfología, fisiología y reproducción, a los bajos niveles
de oxígeno en el suelo, proveen otro atributo distintivo para caracterizar los humedales (Heynes-
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Silverio et al. 2017). Por ejemplo, algunas plantas presentan tejido esponjoso para permitir que el aire
alcance las raíces que permanecen enterradas (Keddy, 2010).
Ahora en relación a los diferentes tipos de humedales y la vegetación asociada, Ramírez y
Álvarez (2012) describen que las macrófitas crecen preferentemente en ambientes ribereños poco
profundos de los humedales dulceacuícolas y salobres. Por el contrario, los ambientes pelágicos son
dominados por fitoplancton (micrófitos), y los ribereños salinos por las macroalgas. En lagos y lagunas
someras, se presenta un equilibrio inestable entre macrófitos y micrófitos, que resulta en una
alternancia entre el estado de aguas claras (dominado por macrófitos) y otro de aguas turbias
(dominado por micrófitos). No obstante, sostienen que las macrófitas suelen ser más estables en el
tiempo que el fitoplancton.
Producto de que gran parte de la biomasa producida no alcanza a ser consumida, esta genera un
exceso de materia orgánica la cual favorece el crecimiento de hongos, bacterias, invertebrados
detritívoros e insectos (Sánchez y Amat-García, 2005). Estos últimos tienen una importancia trófica y
ecológica dentro de estos ecosistemas, dado que la proliferación de insectos en los humedales es
explotada como recurso alimenticio por las aves, anfibios y algunos mamíferos, además de que la
polinización de la flora nativa del humedal es llevada a cabo por algunas especies de insectos (Sánchez
y Amat-García, 2005).
Keddy (2010) afirma que al igual que los demás organismos que habitan en los humedales,
muchos de los insectos que viven en estos ambientes sobreviven condiciones de hipoxia, siendo la
adaptación más común tener un tubo que les permite el acceso a la atmósfera. Las larvas de mosquitos
y las pupas flotan cerca de la superficie, y hacen uso de sifones para acceder a la atmósfera y poder
respirar. Incluso, algunas especies de dípteros son conocidos por perforar y expulsar aire desde el
aerénquima de plantas acuáticas.
2.3 Humedales: Provisión de valiosas funciones y servicios ecosistémicos
Los humedales proporcionan una amplia gama de servicios ecosistémicos, los cuales benefician
de manera directa e indirecta a las poblaciones humanas y la vida silvestre (Maltby y Barker, 2009). Es
más, muchos de estos ecosistemas, mantienen economías locales y permiten el desarrollo de múltiples
actividades humanas (MMA, 2011).
Algunos grupos sociales, en particular los que viven aledaños a los humedales, dependen en gran
medida de estos servicios, y por ende, se ven directamente perjudicados por su degradación (MEA,
2005b). Dicha degradación, provocada fundamentalmente por la tala y drenaje, cambio de uso de suelo
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(expansión agrícola), introducción de especies exóticas invasoras, contaminación, y construcción de
infraestructuras invasivas, ha llevado a que estos ecosistemas presenten un deterioro más rápido que el
de otros ecosistemas (CONAF-UCh, 2016).
En los últimos años, las múltiples funciones de los humedales y sus servicios ecosistémicos se han
documentado crecientemente (Ramsar, 2006; MEA, 2005b), destacando entre otros:
- Suministro hídrico: Además de actuar como esponjas y almacenar agua durante períodos más
secos, estos ecosistemas se encargan que el agua captada por la recarga, ya sea proveniente de
precipitaciones o aguas subterráneas, sea liberada de forma gradual hacia la totalidad de la cuenca. A su
vez, influyen directamente sobre la calidad del agua, ya que operan como filtro natural, reduciendo el
transporte de sedimentos y fijando los compuestos tóxicos.
- La conservación de la biodiversidad: Los humedales constituyen el hábitat para una gran
diversidad de especies de flora y fauna, tanto acuáticas como terrestres. Producen y acumulan materia
orgánica que puede ser utilizada por organismos planctónicos y bentónicos. Además, son refugio para
avifauna, en particular de aves migratorias, y para especies con problemas de conservación.
- Amortiguación de inundaciones: Al actuar como esponjas, los humedales contrarrestar los
efectos de inundaciones provocadas por crecidas de caudales o eventos de lluvia inusuales, ya que
almacenan los excedentes de agua que generan estos eventos.
- Regulación microclimática: En los humedales, la humedad es controlada a través de procesos
de evapotranspiración de las plantas, por lo que las temperaturas no varían drásticamente. Por otro lado,
los patrones de hidroperíodo de cada humedal generan las condiciones microclimáticas particulares
para que cierta biota pueda desarrollarse en él. Asimismo, la biota de los humedales es capaz de
eliminar sustancias tóxicas que puedan llegar a estos ecosistemas.
- Almacenamiento de carbono: Algunos tipos particulares de humedales, como las turberas, se
encargan de acumular carbono a través de organismos fotosintéticos de su sustrato turboso, dominado
por plantas del género Sphagnum.
- Recursos científicos: los humedales tienen la capacidad de preservar, en condiciones anóxicas,
restos biológicos que pueden traducirse en recursos arqueológicos y paleoambientales, que sirven para
reconstruir cambios climáticos, paisajísticos y paleobiológicos del pasado. Asimismo, muchos
humedales aún no investigados, pueden constituir el hábitat para especies aún desconocidas.
- Diversidad paisajística: Debido a la heterogeneidad de distribución y particularidad que los
humedales presentan en el paisaje, estos brindan una diversidad escénica conformada por mosaicos
ecosistémicos con características particulares y distintivas.
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- Espacios para actividades recreativas y educación ambiental: Muchos humedales han sido
destinados al uso racional para actividades recreativas, tales como la observación, el ecoturismo, etc.
Lo cual brinda espacios de relajo y ambientes propicios para la educación ambiental.
2.4 Clasificación de humedales
Cada tipo de humedal puede ser entendido como un conjunto de asociaciones de flora y fauna
que se repiten (Keddy, 2000). Asimismo, la estructura de un humedal está definida por sus
componentes terrestres, acuáticos y semi-acuáticos, y factores abióticos (SAG, 2006). Sin embargo, no
ha sido tan sencillo categorizar los humedales en diferentes tipos a nivel global, puesto que la
terminología varía entre las diversas sociedades humanas y sus comunidades científicas (Keddy, 2010).
Por ende, y para efectos de esta investigación se utilizarán dos clasificaciones relevantes: la elaborada
por Keddy (2010), donde se distinguen 6 tipos, en gran parte basados en la ubicación, hidrología y
vegetación; y la definida por Schlatter y Schlatter (2004) en la que se propone una categorización de
los humedales del sur de Chile desde el punto de vista edáfico. Esta última clasificación se detalla con
mayor profundidad en el Cuadro 3.
2.4.1 Clasificación según Keddy (2010)
Cuadro 1. Tipos de humedales según Keddy (2010)
TIPO CARACTERÍSTICAS
Swamp Humedal dominado por árboles que están enraizados en suelos hídricos, pero no en turba. Ejemplos incluyen los bosques de fondo en la planicie de inundación.
Marsh Humedal dominado por vegetación herbácea que generalmente emergen del agua y se enraízan en suelos hídricos, pero no en turba. Ejemplos incluyen pantanos alrededor de grandes lagos.
Bog
Humedal dominado por el musgo Sphagnum, juncos, arbustos ericáceos, o árboles siempreverdes enraizados en la profundidad de la turba con un pH < 5. Ejemplos incluyen turberas de Sphagnum y Bosques de Ciprés de las Guaitecas.
Fen Humedal normalmente dominado por juncos y hierbas enraizados en la turba poco profunda, a menudo con movimientos de agua subterránea, y con pH > 6. Algunos ocurren sobre roca calcárea, y la mayoría posee musgos marrones.
Shallow water (Aguas poco profundas)
Humedal dominado por plantas acuáticas crecientes, que están cubiertas por al menos 25 cm de agua. Ejemplos incluyen los lagos de la zona litoral, bahías en ríos, y depresiones en la pradera que permanecen inundadas.
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Wet meadow (Praderas húmedas)
Humedal dominado por plantas herbáceas enraizadas, ocasionalmente en suelos anegados. Son producidos por inundaciones períodicas, por lo que pueden ser pasados por alto si se visitan en períodos secos. Las inundaciones temporales excluyen plantas terrestres y plantas de pantano (swamp), pero en estaciones más secas producen comunidades de plantas típicas de suelos húmedos. Ejemplos incluyen praderas húmedas a lo largo de las planicies de inundación de los ríos.
Fuente: Elaborado en base a Keddy (2010).
2.5 Humedales de la Región de Aysén
En Patagonia los humedales son más conocidos como “mallines”, palabra que deriva del
mapudungün “malliñ” que significa “lugar inundado”, el cual es de importancia espiritual para el
pueblo Mapuche, ya que está poblado de seres que cuidan o mantienen el agua (Ceballos et al. 2012).
Campo et al. (2011) define a los mallines como formaciones diferenciadas de las zonas circundantes
por poseer suelo altamente orgánico, en cuencas de alto contenido hídrico y flora característica, donde
el origen del aporte de agua es superficial o subterráneo. Por otro lado, Mazzoni y Vásquez (2004) los
definen como pastizales húmedos de alta densidad y riqueza florística, generalmente de pequeñas
dimensiones, cuyo origen está asociado a la presencia de agua cerca de la superficie del suelo, cuya
existencia depende de la interacción local de factores litológicos, topográficos e hidrológicos.
Por su parte, Gandullo y Schmid (2001) describen que los mallines son ambientes con suelos mal
drenados, producto de la continua o temporal presencia de la napa freática cerca de la superficie de
suelo, lo cual dependiendo del tiempo de saturación favorece el desarrollo de cierta vegetación.
Ahora bien, los mallines presentan una gran variabilidad de tamaños y formas, constituyendo
generalmente un sistema de humedales más o menos continuos o conectados (Bran et al. 2004). Aun
así, según Campo et al. (2011), dentro de un mallín es posible distinguir tres zonas principales:
- La zona central, de menor nivel topográfico, más inundable y húmeda. Tiene características
hidromórficas, donde predomina la vegetación de especies hidrófitas, generalmente con presencia
de un cauce que actúa de drenaje de agua.
- La zona intermedia, con un nivel topográfico más elevado, donde la capa freática se ubica por
debajo de la superficie la mayor parte del año. Es la zona mayormente ocupada para forraje, con
predominio de gramíneas y leguminosas.
- La zona periférica que se encuentra influenciada por especies del genero Stipa y Festuca,
constituye un sitio de equilibrio muy frágil.
13
En la Región de Aysén, los suelos de los mallines se encuentran clasificados en el sistema de
Capacidad de Uso Potencial como suelos de clase V, definidos como planos no cultivables por
problemas de drenaje, pedregosidad, inundaciones o profundidad (Hepp y Stolpe, 2014). No obstante,
en Patagonia, estos ecosistemas constituyen una fuente importante de recursos para especies nativas
acuáticas y terrestres; y por presentar vegetación de alto valor forrajero, exhiben un uso ganadero
generalizado que sustenta gran parte de la economía regional (Perotti et al. 2005).
Según el catastro vegetacional actualizado al año 2011 por la Universidad Austral de Chile
(UACh), en coordinación con la Corporación Nacional Forestal (CONAF), los humedales en la Región
de Aysén ocupan aproximadamente el 1% de la superficie total de la región, y se localizan desde la
Cordillera de los Andes hasta la zona litoral, agrupando seis categorías según este catastro. A
continuación, se expone un cuadro que indica el uso actual de suelo “Humedales”, desagregado a nivel
de subusos, e indicando las superficies respectivas tanto en hectáreas como en porcentajes.
Posteriormente, se muestra la cartografía elaborada a partir de los shapefile otorgados por el catastro
vegetacional actualizado al año 2011, por UACh y CONAF.
Cuadro 2. Superficie estimada de humedales en la Región de Aysén (2011).
USO ACTUAL Superficie (ha) Superficie (%) 5 Humedales 5.1 Vegetación Herbácea en Orilla de Río 608,80 0,006 5.2 Marismas Herbáceas 5216,60 0,049 5.3 Ñadis Herbáceos y Arbustivos 2835,40 0,026 5.4 Turbales 45.582,80 0,425 5.6 Vegas 16.438,50 0,153 5.7 Otros Terrenos Húmedos 37.123,90 0,346 TOTAL USO 107.806,00 1,004
Fuente: UACh/CONAF, 2012.
14
Figura 2. Mapa de tipos de humedales reconocidos para la Región de Aysén. Fuente: Elaboración propia en base a UACh/CONAF (2011).
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Sin embargo, y como se puede notar, la categorización de mallines no es considerada en este sistema de clasificación de humedales. En
contraste, y dado que la terminología de humedales en Chile es bastante amplia y confusa, Schlatter y Schlatter (2004) definen que los tipos
de humedales que se presentan en el sur de Chile, desde el punto de vista edáfico, son: turbera, mallín, hualve, ñadi y vega. A continuación
se exponen las características de cada tipo descritas por Schlatter y Schlatter (2004):
Cuadro 3. Clasificación de humedales según Schlatter y Schlatter (2004).
TIPOS DE HUMEDALES Sustrato Origen/Formación Materia orgánica Vegetación
TURBERA Depósitos orgánicos >30 cm, con un sustrato rocoso o un subsuelo en reducción.
Se forma en depresiones del terreno o sobre sustrato rocoso oligotrófico.
Acumulación de alta materia orgánica, a partir de la descomposición vegetal, formando un estrato de más de 30% de materia orgánica.
Dominado por musgos sobre la especies acuáticas.
ÑADI Sustratos con lento drenaje horizontal y limitada o nula percolación vertical. Saturación hídrica prolongada.
Suelos derivados de cenizas volcánicas sedimentadas sobre arenas y/o gravas (depósitos fluvioglaciales).
Alta acumulación de materia orgánica en suelo superior, producto de la limitada actividad biológica.
Vegetación heterogénea y discontinua. Presenta especies adaptadas a suelos muy húmedos.
VEGA En aguas tranquilas son suelos de textura media. A mayor profundidad (>80 cm) existe horizonte gelizado.
Se forman a partir de la sedimentación fluvial de ríos y arroyos, en sus orillas.
No son muy ricos en materia orgánica, a menos que evolucionen a suelo terrestre.
Exuberante vegetación producto de la riqueza mineral de sus suelos jóvenes, y buena disponibilidad hídrica.
MALLÍN Sustrato geológico impermeable en el subsuelo, el cual presenta una condición de alta humedad.
Originados por sedimentos eólicos o aluviales. Se forman en sectores topográficos hundidos, ya sean planos o inclinados.
Suelos muy ricos en materia orgánica, producto de la condición húmeda en el subsuelo.
Vegetación exuberante, de especies tolerantes a suelos saturados de agua. Varía según su ubicación geográfica y el grado de saturación hídrica.
CATRICOS CON
HUALVES
Suelos permanentemente saturados e inundados, caracterizado por una constante renovación de sedimentos, producto del continuo proceso de erosión aluvial.
Se forman por erosión del terreno original, causada por el agua de drenaje superficial, en dirección de la mayor pendiente.
Relativamente ricos en materia orgánica que trae el agua de drenaje o que permanece en el lugar. Sin embargo, el constante proceso de erosión y sedimentación no permite una alta acumulación de materia orgánica.
Densa vegetación que se establece, en general, más arbórea o vigorosa en las orillas alejadas del cauce principal. Los catricos mantienen bosques pantanosos de mirtáceas.
Fuente: Elaborado en base a Schlatter y Schlatter (2004).
16
3. ÁREA DE ESTUDIO
Figura 3. Mapa de área de estudio. Fuente: Elaboración propia.
El área de estudio comprende dos importantes cuencas hidrográficas ubicadas en la Región de
Aysén, la cuenca del Río Ñireguao y la cuenca del Río Coyhaique, las cuales ocupan una superficie
total de 67.399,7 ha y 64.615,1 ha, respectivamente (figura 3).
Las microcuencas de estudio fueron seleccionadas a partir de un Modelo de Elevación Digital
(DEM, sigla en inglés) en base a imágenes satelitales, en el marco del proyecto FONDECYT 11140495
“Southern Chilean streams in old growth temperate forests as a reference for watershed management:
relative importance for maintaining biodiversity, ecosystem function and ecosystem services”.
Cabe destacar que el presente proyecto de investigación contará con el apoyo profesional y
financiamiento del anteriormente mencionado proyecto FONDECYT.
17
3.1 Microcuencas en la Reserva Nacional Trapananda
Figura 4. Microcuencas de estudio perteneciente a la cuenca del Río Ñireguao. Dado que ambas microcuencas se encuentran ubicadas dentro de la Reserva Nacional Trapananda, las nomenclaturas dadas a las microcuencas son T-IMP: Microcuenca Trapananda Impactada y T-REF: Microcuenca Trapananda Referencia.
Este par de microcuencas se ubican en la Reserva Nacional Trapananda entre los 45°19’ y 45°23’
latitud sur, y los 71°45’ y 71°51’ longitud oeste (Becerra, 2013). Esta reserva se encuentra a 44 km al
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noreste de la ciudad de Coyhaique, específicamente en el sector “El Richard” y cuenta con una
superficie de 2.305 ha (Ansón y Poblete, 2016).
T-IMP cuenta con una superficie total de 424,7 ha, y T-REF con un total de 215,8 ha. Ambas
pertenecen a la cuenca del Río Ñireguao, que se presenta como uno de los principales afluentes de la
cuenca del Río Mañihuales, el cual tiene un escurrimiento norte-sur donde se le une el Río Simpson
formando el Río Aysén que desemboca finalmente en el Océano Pacífico (DGA, 2007).
El clima de estas microcuencas, según la clasificación de Köeppen (IREN-CORFO, 1979), se
encuentra dentro de la zona de “Clima trasandino con degeneración esteparia”. Este clima se
caracteriza por presentar nieve en invierno, amplias y acentuadas oscilaciones térmicas anuales y
diarias, y por tener suficientes precipitaciones en todos los meses del año (Becerra, 2013).
Tanto T-IMP como T-REF están caracterizadas por presentar gran superficie de tipo forestal
Lenga (Nothofagus pumilio (Poepp.et Endl.) Krasser), y de acuerdo con el catastro vegetacional de
CONAF actualizado al 2011, ambas microcuencas presentan una gran superficie de bosque
achaparrado de N. pumilio, y subtipo forestal Lenga-Coihue de Magallanes (Nothofagus betuloides
(Mirb.) Oerst.) con predominancia de N. pumilio.
Por otro lado, la reserva cuenta con un plan de manejo que data de 1997, además de un plan de
ordenación forestal del año 2010, que tiene por objetivo generar una ordenación forestal que permita un
aprovechamiento comercial sostenible de los recursos existentes dentro de la unidad vinculada a la
producción maderera, no maderera y turística (Ansón y Poblete, 2016). Sumado a esto, se puede notar
un distinto nivel de intervención entre las microcuencas, donde en T-IMP se distinguen actividades de
manejo de bosque con fines madereros, y se observa la ocupación de los terrenos por parte de ganado
bovino, en gran parte de la microcuenca. Por el contrario, en T-REF el nivel de intervención se
restringe a la parte baja de la cuenca, con aperturas de caminos (para vehículos y tránsito de visitantes),
y pastoreo de ganado bovino. Sin embargo, el bosque de la RNT data intervenciones históricas, por lo
que su estructura y estado de desarrollo actuales obedecen a dichas alteraciones (DGA, 2004). Es por
ello, que aledaño a la microcuenca T-REF, es posible observar indicios de antiguos aserraderos.
19
3.2 Microcuencas en Sector Coyhaique Alto
Figura 5. Microcuencas de estudio perteneciente a la cuenca del Río Coyhaique. Dado que ambas microcuencas se encuentran ubicadas dentro del Sector Coyhaique Alto, las nomenclaturas dadas a las microcuencas son CA-REF: Microcuenca Coyhaique Alto Referencia y CA-IMP: Microcuenca Coyhaique Alto Impactada.
Este par de microcuencas se ubican en el sector de Coyhaique Alto (45°46’ S y 72°07’ O), al
Noreste de la ciudad de Coyhaique (Celis et al. 2009). CA-REF cuenta con una superficie total de
287,6 ha, y CA-IMP con un total de 169,9 ha. Ambas pertenecientes a la cuenca del Río Coyhaique,
20
cuyas aguas fluyen en sentido este-oeste uniéndose al Río Simpson, el que a su vez se une al Río
Mañihuales formando el Río Aysén, el cual desemboca en el Fiordo Aysén en dirección al Océano
Pacífico (Sade y Pérez, 2011).
El clima de estas microcuencas, según Köeppen (Rioseco y Tesser, 2015), corresponde a “Clima
Frío de Tundra (ET)” en la parte superior de estas microcuencas, y a “Clima mediterráneo frío de lluvia
invernal (Csc)” en la parte inferior de la cuenca, cuyas precipitaciones medias anuales son 700 mm y
900 mm, respectivamente. Los vientos secos y las temperaturas frías son característicos de esta zona de
la región, desarrollándose una transición de bosque a estepa a medida que la altitud aumenta. En verano
los vientos secos atenúan aún más el carácter seco de la estepa patagónica (Jaramillo, 2005). El tipo de
vegetación que predomina sobre la estepa fría es el Coirón (Celis et al. 2006).
No obstante, la mayor parte de la superficie de estas cuencas está representado por Bosque
andino-patagónico, dominado por N. pumilio, junto con Ñirre (Nothofagus antarctica (G. Forst.)
Oerst.). Sin embargo, el nivel de intervención entre las microcuencas es distintivo, en CA-IMP se
observan actividades intensivas de deforestación por quema y tala sobre la zona boscosa, y la
ocupación de ganado ovino sobre la zona de estepa. Por el contrario, en CA-REF el nivel de
intervención se limita a la zona inferior de la cuenca, con pocos registros de quema y tala. No obstante,
CA-REF se encuentra aledaña a una extensa plantación forestal.
3.3 Selección de sitios
Para la selección de sitios se tomaran en consideración factores relevantes para la adecuada toma
de datos, tales como, los accesos, las réplicas, diferentes niveles de perturbación, entre otros.
En primera instancia se mapearán las cuencas de estudio a escala fina en terreno, y con ello se
elaborarán cartografías representativas de los humedales. A partir de estas cartografías se seleccionarán
2 humedales por microcuenca para ser estudiados, de estos 8 humedales se elegirá 1 humedal por
microcuenca para el monitoreo del nivel de agua en los efluentes de los humedales y del nivel hídrico
dentro de los humedales (piezómetros). El primero será medido en el período de un año, y el segundo,
estacionalmente. Por su parte, para caracterizar la diversidad de insectos acuáticos se seleccionarán 2
humedales, uno de la microcuenca impactada y otro de la microcuenca referencia (ambas microcuencas
del Sector Coyhaique Alto), los cuales serán analizados en el período de un año.
Para la totalidad de los humedales de estudio (8 humedales) se estudiará estacionalmente la
diversidad de flora y el componente fisicoquímico. Asimismo, el sustrato será caracterizado para la
totalidad de los humedales de estudio.
21
4. MATERIALES Y MÉTODOS
4.1 Mapeo e identificación de humedales
Para cada microcuenca se realizará un mapeo a escala fina, recorriendo y registrando con GPS el
cauce principal, sus tributarios y la totalidad de humedales adyacentes y conectados a la red de drenaje,
como sea posible. Para efectos de su delimitación, se considerará la presencia y extensión de la
vegetación hidrófila, y en caso de carecer de esta, se considerarán otras expresiones de biota acuática.
Al mismo tiempo, se registrarán datos de altitud, perímetro y área de cada humedal muestreado. Luego,
los datos vectoriales registrados con el GPS serán exportados en formato kmz. y transformados a
formato shp. para la realización de posteriores geoprocesos, mediante la utilización del software
ArcGis 10.3. De los datos procesados en ArcGis 10.3. se realizarán cartografías con los respectivos
atributos. Posteriormente, se seleccionarán los sitios de estudio.
En base a los datos recolectados en la investigación se clasificarán los humedales según Keddy
(2010) y Schlatter y Schlatter (2004), y se realizarán mapas que proyecten la identificación realizada.
4.2 Componente hidrológico
Para cada sitio se registrará el caudal en el efluente del humedal por medio de Velocímetro
Acústico Doppler (FlowTracker ADV) con transecto transversal y >10 celdas. En caso que el caudal
sea menor a 1 l/s (Q<1 l/s), se utilizará un trazador de sal mediante el método “Dilution Gauging”.
Además, se instalará un sensor de nivel de agua en el desagüe de cada sitio de muestreo y se comparará
la respuesta hidrológica con arroyos que están siendo monitoreados con sensores de nivel de agua,
dentro de cada microcuenca.
Los sensores de nivel de agua tendrán una frecuencia de medición de 10 minutos, y se renovaran
cada un mes durante un ciclo anual completo.
Adicionalmente, en cada sitio de estudio se realizarán dos transectos de 60 m perpendiculares al
humedal (tomando como punto de referencia el centro del humedal). Cada 15 m se enterrarán tubos de
PVC de 1 m de largo que actuarán como piezómetros (figura 6). Se realizará un orificio con barreno
para insertar el piezómetro en cada uno de los puntos, los cuales estarán perforados en su parte inferior,
rodeada por una malla. Esto permitirá el libre tránsito de agua y la medición continua del nivel de agua
del suelo. Estas mediciones se llevaran a cabo estacionalmente.
Con ello se podrá conocer las variaciones temporales del nivel de aguas en el humedal y se
observará el gradiente hídrico existente entre el bosque y el humedal, de esta manera será posible
22
estimar la recarga de agua desde las laderas al humedal, o viceversa. Asimismo, se podrá describir si
este gradiente cambia estacionalmente, y su respuesta a eventos de precipitación en el tiempo. De
manera que, si la respuesta al evento de lluvia es rápida, significa que existe una recarga directamente
por precipitación. Por el contrario, si la respuesta es lenta y su efecto se observa atrasado, puede
deberse al efecto de recarga por suelos y laderas.
Figura 6. Esquema de localización de piezómetros en humedal. Fuente: Elaboración propia, basado en Rosenberry y Hayashi (2013).
4.3 Componente físico-químico
Se estudiarán la Temperatura (°C), Conductividad (μS cm-1), Oxígeno Disuelto (mg O2 L-1,
%Saturación), Turbidez (FNU), y Potencial redox ORP (mV) de cada sitio de estudio, mediante
sensores multi-paramétricos YSI modelo PRO DSS, los cuales se calibrarán y se medirán en terreno.
Para el análisis de pH (mediante medidor portátil Orion 5-star), Alcalinidad (método titulación
Dosimat) y Espectrofotometría (escaneando bandas entre 275 a 750 nm), se recogerán 50 ml de agua
para cada uno de los sitios de muestreo, los que serán almacenados en tubo falcón. Al mismo tiempo,
para los análisis de cromatografía iónica y sílice disuelto se recogerán 15 ml filtrados mediante jeringa
en terreno (con filtro de 0.45 µm nitrocelulosa).
Piezómetros
Piezómetros
Humedal
23
Para el análisis de nutrientes, se recogerán muestras de agua (1 L por sitio de muestreo) en el
efluente de cada humedal y en las estaciones fluviometricas, por debajo de la superficie del agua, desde
la zona con flujo y sin perturbación al substrato.
La recolección de muestras se realizará estacionalmente, y se mantendrán a 4°C desde la
extracción en el campo hasta antes del análisis. Una vez en el laboratorio, se evaluarán los nutrientes
principales de acuerdo con las siguientes metodologías (APHA, 2005):
- Fósforo Total (TP): mediante oxidación ácida con persulfato de potasio, y posterior a la
determinación de fosfato reactivo soluble (SRP)/Fosfato (PO43-), por el método del molibdato /
ácido ascórbico.
- Nitrógeno Total (TN): a partir de la oxidación alcalina con potasio y ácido bórico, luego de la
determinación de Nitrato (NO3-N) mediante reducción de cadmio y posterior diazotización.
Luego de esto, se analizará el nitrógeno oxidado total.
- Nitrógeno Oxidado Total (NO3-+NO2
-): a partir de reducción por cadmio y diazotización, y por
medio de cromatografía iónica Dionex.
- Amonio (NH4+): mediante el método del azul-indofenol. Cromatografía iónica Dionex (LD 10
ug L-1)
- Iones Na, K, Mg, Ca, NH4, Cl, Fl, NO3, SO4: a partir de método de cromatografía iónica.
El análisis de nutrientes se realizará con ensayos de soluciones que se estudiarán en el laboratorio
del Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia (CIEP).
4.4 Caracterización del sustrato
Con el fin de comprender la disposición espacial de los suelos que conforman los humedales de
estudio, se realizarán perfiles estratigráficos de suelo mediante la medición de la profundidad de los
horizontes de suelo (cm). Para ello se efectuará un transecto a lo largo del humedal y dos a lo ancho,
donde cada 10 metros se extraerá una muestra de suelo con bastón pedológico de 1 metro para observar
y registrar la profundidad de cada horizonte del suelo, midiendo desde la superficie del suelo hacia
abajo. Al mismo tiempo se registrará el contenido de raíces para cada horizonte.
Se tomaran muestras con tubos de PVC de diámetro nominal de 4’’, los cuales tendrán un lado
aserrado para facilitar el corte, y en caso de que el tubo no logre una adecuada penetración se extraerán
con pala. Se realizarán entre tres a cinco repeticiones en cada sitio de muestreo, extrayendo material
directamente de los horizontes de suelo a una profundidad de 50 cmbs (centímetros bajo el nivel del
24
suelo), de acuerdo con Rodríguez (2015). Adicionalmente, se registrarán la profundidad de la capa de
suelo orgánico y material mineral.
Posteriormente, se pesarán con su peso en el campo y luego se llevarán a laboratorio para ser
secadas en el horno con el fin de obtener el peso seco que se dividirá por el volumen inicial. De esta
manera, se calculará la densidad aparente de los humedales muestreados, y a partir de esta se deducirá
el contenido de agua en el suelo. De la diferencia entre el peso fresco y seco se interpretará la
capacidad de campo de los humedales en estado húmedo.
Asimismo, para el análisis de la materia orgánica total, carbono orgánico y la relación C:N
(carbono-nitrógeno) se recogerán submuestras de los mismos horizontes que para el análisis de
densidad aparente. La determinación del contenido de materia orgánica total en el suelo se realizará
mediante el método de pérdida de peso por ignición (Loss on ignition (LOI)). Por su parte, el carbono
orgánico y la relación C:N se determinará mediante un analizador elemental LECO CHN. Estos
procedimientos se llevarán a cabo en el laboratorio del CIEP.
4.5 Caracterización de la biodiversidad
Para la descripción de la biodiversidad dentro de los humedales, se estudiarán las comunidades de
macrófitas, briófitas y de insectos acuáticos.
4.5.1 Composición florística
Para el muestreo florístico de cada humedal se registraran las principales especies de vegetación
acuática y su dominancia en el sitio de muestreo.
Método de muestreo para plantas acuáticas
Se pretende realizar una colecta de macrófitas de cada uno de los sitios de estudio en primavera,
verano y otoño, a partir de un muestreo aleatorio estratificado para incluir las distintas formas
macroscópicas de vegetación acuática: flotantes libres (plantas flotantes superficiales con pocas o sin
raíz, con órganos reproductores raramente sumergidos), emergentes (plantas enraizadas en un sustrato
sumergido o acuático, con órganos reproductores generalmente aéreos), de hojas flotantes (plantas
enraizadas en el sustrato con flotantes, principalmente angiospermas), y sumergidas (plantas con tejido
fotosintético totalmente sumergido) (Cronk y Fennessy, 2001). En ambientes anegados permanentes
(charcos o lagunas) se examinarán las áreas marginales lacustres.
Para el caso de humedales que soporten vegetación de tipo boscosa, también se incluirán las
unidades vegetacionales correspondientes a formaciones acuáticas arbustivas y arbóreas.
25
Se recogerán muestras por especie y se pondrán en bolsas de recolección, las cuales se
presionaran para una identificación posterior en el laboratorio. Se observarán bajo una lupa
estereoscópica y se identificarán utilizando bibliografía regional, literatura especializada y el apoyo de
especialistas. A su vez, se clasificaran en nativas, endémicas y exóticas siguiendo el Catálogo de
Plantas Vasculares del Cono Sur (Zuloaga et al. 2008), actualizada periódicamente en el sitio The plant
list del Jardín Botánico de Missouri (2015), USA.
Además, se estimará la cobertura vegetacional según los métodos fitosociológicos de Braun-
Blanquet (1979), que consisten en registrar todas las especies presentes en el área de muestreo,
determinando mediante apreciación visual, la cobertura-densidad de los individuos de cada una. Este
valor se expresa en porcentaje, y si alguna especie presenta una cobertura inferior a 1% se utilizan los
signos “+” y “r”, para varios o sólo un individuo, respectivamente (Ramírez et al. 1997).
La composición se describirá por medio de una lista florística ordenada por grupos taxonómicos y
de manera alfabética, y se calculará la riqueza total de especies. Aquellas asociaciones vegetales
desconocidas serán descritas con mayor detalle.
Cabe destacar que dentro de la literatura especializada que se tomará como referencia para la
identificación de especies se encuentra la tesis de grado de Becerra (2013), quien realizó un estudio
exhaustivo de la flora y vegetación ribereña en la Reserva Nacional Trapananda.
Método de muestreo para briófitas
En cada humedal se realizarán 6 transectos lineales paralelos de 50 m de longitud donde se
trazarán cuadrantes de 50 x 50 cm cada 10 metros, completando un total de 36 cuadrantes por sitio
donde se registrarán la presencia/ausencia de las distintas taxas de briófitas, siguiendo la metodología
de Díaz et al. (2008). Para ello, se recolectará una cantidad suficiente que permita 2 o 3 duplicados de
cada espécimen, utilizando una espátula y cuchillo (en caso de especies cortícolas), con el fin de no
dañar sus estructuras subterráneas, para luego depositar las muestras en sobres de papel, en los cuales
se escribirá un código de muestra.
Adicionalmente, se hará uso de un GPS y una libreta en la recolección en terreno, con el fin de
dejar registrado por escrito aspectos del sitio de muestreo como las coordenadas, altitud, datos
ecológicos, entre otros. De esta forma, se podrán crear etiquetas para las colecciones identificadas.
Para que las colecciones no se deterioren, estas serán llevadas al laboratorio para ser secadas en la
estufa. Posteriormente, se clasificarán bajo observación microscópica con la ayuda de un especialista, y
se realizará un listado de las especies identificadas.
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Cabe señalar que la diversidad de briófitas para las cuatro microcuencas de estudio ha sido
estudiada preliminarmente por el Dr. Juan Larraín en el marco del proyecto FONDECYT 11140495,
por lo cual, se tomará como referencia y herramienta fundamental para la identificación y
corroboración de los especímenes encontrados.
Método de muestreo para vegetación circundante a los humedales
Se requiere evaluar la composición, estructura y diversidad de especies que subsisten aledañas a
los humedales, para ello se realizarán parcelas de 25 m2 alrededor de cada punto de muestro, y se
utilizará el método de Braun-Blanquet (1979), descrito anteriormente.
4.5.2 Insectos acuáticos
Se estudiarán los insectos acuáticos ya que cumplen diferentes funciones relevantes en los
humedales, tal como ser agentes polinizadores, fragmentadores de materia orgánica e importantes
recursos tróficos (Tabilo, 2006). Para ello, se tomaran muestras de insectos acuáticos a partir del uso de
Trampa Malaise en los humedales de estudio, la cual consiste en una tela fina de color blanco en su
parte superior (en el techo), y negro para las demás partes (González et al. 2014).
Estas se instalarán a las orillas de los humedales dado que requieren ser amarradas en sus
extremos y levantada de la superficie, dejando una entrada para que los organismos ingresen volando.
Dado que estos insectos al quedar atrapados en la trampa intentan volar siempre hacia arriba, llegan a la
parte alta de la trampa y se meten en el frasco colector que contiene alcohol etílico al 70% (para
conservarlos en el tiempo de muestreo) (Luna, 2005).
Una vez en el laboratorio los organismos serán separados manualmente bajo una lupa
estereoscópica, retirados de la muestra y conservados en frascos con alcohol al 70%, los cuales se
rotularan por sitio para la posterior clasificación.
Posteriormente, se llevará a cabo la identificación de los organismos mediante observación
microscópica hasta el nivel taxonómico más bajo posible (familia o género) utilizando claves
regionales, ayuda de especialistas (Entomologo Dr. R.Isaí Madriz) y literatura especializada (Caamaño,
1985; Wais, 1987; Araya et al. 1998; Lugo-Ortiz y Mccafferty, 1998; Miserendino y Pizzolon, 2000;
Fernández y Domínguez, 2001; González, 2003; McLellan et al. 2005; Vera y Camousseight, 2006;
Valdovinos, 2006; Camousseight, 2006; Jerez y Moroni, 2006; Oyanedel et al. 2008). Los muestreos de ensambles de insectos acuáticos se realizaran estacionalmente durante un ciclo
anual completo, recolectando y renovando cada un mes el frasco recolector de la trampa. Las
actividades de separación, identificación y análisis se realizaran en el laboratorio del Centro CIEP.
27
4.6 Análisis de datos
Para los sitios estudiados, se confeccionaran listas taxonómicas de las macrófitas, briófitas, e
insectos acuáticos observados, que además servirán como base de datos para posteriores cálculos. Se
registrará la riqueza de especies para cada uno de estas diferentes taxas.
Además, mediante la utilización del software STATISTICA para Windows, se elaborará una
matriz de correlación de Pearson para cada humedal, la cual permitirá cuantificar la correlación entre
las variables ambientales, considerando que existe correlación si p < 0,05 y descartando las que
presenten fuerte covariación (p > 0,05) (Aponte, 2017).
4.6.1 Cálculo de índices
Índice de Jaccard (J)
Con el fin de agrupar los humedales en base a la similitud de especies observadas, se realizará un
análisis de conglomerados. Para ello se elaborará una matriz de presencia-ausencia para cada grupo de
flora y fauna estudiado, donde las especies se ubicaran en las columnas y los humedales analizados en
las filas, considerando “1” (uno) cuando la especie estaba presente y “0” (cero) cuando estaba ausente.
De esta forma, se podrá calcular el número de especies compartidas entre humedales, a partir del Índice
de Similitud de Jaccard (J):
Donde, a = número de especies presentes en el sitio A, b = número de especies presentes en el
sitio B, y c = número de especies presentes en ambos sitios A y B.
Sus valores van desde 0 a 1, donde 1 indica una máxima similitud entre los sitios estudiados.
Índice de Shannon-Weaver (H)
Para comparar la diversidad florística específica entre los distintos sitios de estudio, se calculará el
Índice de Shannon:
Donde, pi = proporción de la i-ésima especie en una comunidad de S especies.
Para esto, se utilizará el programa BioDiversity Pro 1997, Professional Version 2 (McAleece et al.
1997). Asimismo se calculará el índice de equidad para la diversidad florística de los sitios estudiados.
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Índice de Equidad
Este índice es utilizado para analizar con qué grado de igualdad están representadas las especies
muestreadas, cuando las abundancias son similares el valor del índice es máximo, mientras que cuando
son diferentes el valor se acerca a cero (Epele, 2014):
Donde H = Índice de Shannon-Weaver y S = número de especies o taxa.
4.6.2 Agrupación de humedales según variables ambientales
Con el fin de evaluar si existen diferencias entre las características ambientales de los sitios de
estudio, se llevaran a cabo análisis no paramétricos por rangos (ANOVA), empleando el test de
Kruskal Wallis y Mann Whitney, para análisis de grupo de variables y pares de comparaciones,
respectivamente (Ludwing y Reynolds, 1988). Al mismo tiempo, para evaluar la variación de las
variables estudiadas y agrupar los humedales en función de las mismas, se realizará un Análisis de
Componentes Principales (PCA) sobre la base de datos ambientales para el total de humedales
muestreados (8 en total). Tales datos serán previamente transformados como Log10 (x+1) para
homogeneizar las varianzas, y se utilizará un nivel de significancia de 0.05.
El Análisis de Componentes Principales (PCA) es un método de ruptura de una matriz de
similitud, la cual está representada por un modelo linear sobre un set de ejes ortogonales (Epele, 2014).
4.6.3 Relación especie-ambiente para diversidad florística
Para evaluar la relación entre las asociaciones de las especies florísticas y las variables
medioambientales medidas, se realizará un Análisis de Correspondencias Canónicas (ACC), a partir de
la utilización del software estadístico CANOCO para Windows (ter Braak y Smilauer, 1999). En este
análisis, se incluirán variables descriptoras de cada sitio de estudio (tal como, ancho, largo, etc.), como
también variables fisicoquímicas estudiadas, las cuales pudiesen ser afectadas por los diferentes niveles
de intervención (tal como, oxígeno disuelto, nitratos, etc.).
El ACC es un análisis directo de gradientes que asume un modelo unimodal para las relaciones
especie-ambiente, donde sus ejes de ordenamiento son combinaciones lineares de las variables
ambientales (ter Braak, 1986). Aquí, las variables abióticas son representadas como vectores, donde un
mayor módulo y cercanía a estos ejes representa un mayor grado de correlación (Epele, 2014). Es por
ello que para identificar aquellas variables ambientales más significativas para explicar la varianza de
29
densidad de especies, se empleará el test de Monte Carlo. Por último, antes de realizar el análisis, las
variables serán transformadas como Log10 (x+1).
Por otro lado, para determinar las combinaciones lineales de variables ambientales que mejor
explican los patrones de abundancia de especies en la dimensión temporal, como es el caso de los
humedales que serán muestreados a lo largo de un año, se realizará un Análisis de Redundancia
Canónica (RDA). Para ello, también se utilizará el software estadístico CANOCO para Windows.
Previo al análisis, al igual que en el CCA, todas las variables serán transformadas a Log10 (x+1), y
se utilizará la prueba de permutación Monte Carlo para poder seleccionar las más significativas.
30
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6. CARTA GANTT
PLAN DE TRABAJO 2018 2019 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun
1. ACTIVIDADES PREVIAS AL MUESTREO Selección de sitios de muestreo Permisos de ingreso a los sitios de muestreo Obtención de equipo y materiales de terreno
2. TRABAJO DE CAMPO Mapeo de cuencas y humedales Instalación de sensores nivel de agua Instalación de piezómetros Instalación trampa Malaise HIDROLOGÍA Medición sensor de nivel de agua efluente* Medición de nivel hídrico piezómetros** Medición con sensores multi-paramétricos** Muestras de agua (parámetros físico-químicos)** Muestras de sustrato BIODIVERSIDAD Muestreo de plantas acuáticas y vegetación circundante** Recolección de briófitas** Recolección de insectos acuáticos*
3. LABORATORIO Muestras de sustrato Identificación de plantas acuáticas Secado e identificación de briófitas Observación e identificación de insectos acuáticos
4. ANÁLISIS DE DATOS Y ESCRITURA Análisis de datos hidrológicos, fisicoquímica y sustrato Análisis de gráficas, índices y estadísticas Ilustraciones de biodiversidad y elaboración de poster Redacción de escrito final (resultados, discusiones y conclusiones)
5. DIFUSIÓN Y EDUCACIÓN Entrega de poster educativos sobre sitios de estudio
* Una vez en el mes ** Mediciones en campaña de terreno estacionales.
