Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y
las variables ambientales de la bahía de Buenaventura
Diego Esteban Gamboa García
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería y Administración, Departamento de Ingeniería
Palmira, Colombia
2017
Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y
las variables ambientales de la bahía de Buenaventura
Diego Esteban Gamboa García
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
Maestría en Ingeniería Ambiental
Director:
Guillermo Duque Nivia, M.Sc., Ph. D
Codirectora:
Rosa del Pilar Cogua Romero, Doctora en Ciencias-Biología
Línea de Investigación:
Recursos naturales
Grupo de Investigación:
ECONACUA (Ecología y Contaminación Acuática).
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería y Administración, Departamento de Ingeniería
Palmira, Colombia
2017
Dedicatoria
Dedicado a mis padres Diego y Mónica, a mis hermanos Dani, Jessi, Angie, a mi sobrino
Jacobo. A mis abuelas Ofe y Nury, y a mi abuelo Antonio. A Fredy, Dora, Joaco, Adriana,
Cene, en fin, a toda la familia que estuvo conmigo en la cotidiana construcción de este
trabajo, a los amigos que como hermanos que son me apoyaron incondicionalmente. A
mis directores Guillermo y Pilar y a toda la familia Econacua. Sin todos ellos no hubiera
sido posible realizar este trabajo. Dedicado a todos aquellos que acompañan su vida con
el sueño de alcanzar una meta.
Agradecimientos
Quiero agradecer a Dios por darme la vida y la salud. A mis directores Guillermo Duque y
Pilar Cogua, por brindarme su amistad y su valioso conocimiento y experiencia. A los
amigos de Econacua, Madelen Panneso y Andrés Molina, por sus valiosos aportes y su
valiosa amistad. Gracias a la Universidad Nacional por apoyar financieramente mi
investigación. Gracias al apoyo de los laboratorios Análisis Ambiental, a cargo del profesor
Dorian Prato y el asistente Carlos Madriñan y al laboratorio de Química, donde se
realizaron los análisis granulométricos. Al laboratorio de Bioconversiones, donde se realizó
la liofilización. A la sala de biometría, donde el profesor Mario García y la encargada
Marzory me asesoraron en el tratamiento estadístico de los datos en SAS. También
agradecerle al laboratorio de Química de la Universidad de Córdoba y al profesor José
Marrugo por la asesoría en el análisis de las muestras, y a la Universidad Santiago de Cali
por financiar parte del proyecto. Gracias a Mauricio y Javier, pescadores de la Bocana por
su apoyo en el mar. Gracias a la institución Francisco Miranda donde laboro, por la
paciencia y el apoyo en este proceso, al profesor Oscar Sanclemente por sus comentarios
sobre estadística.
Gracias a mis padres Diego y Mónica, a mis hermanos Jessica y Dani, a mis queridos
abuelos Ofelia, Nury y Antonio, a mis tíos Fredy, Dora, Carmen, Joaco, Adriana, Gloria,
Toño, Dora Helena, Clara, Paola y a mis primos Angélica, Melisa, Valentina, Fredy, Alejo,
Nena, Camila, Angie, Anthony, por todo su amor y su apoyo. Gracias a Cenelia García y
su familia. A mis amigos Maurico Moreno, Abraham Peláez, Juan Bermúdez, Martha
García, Martha Tutalchá por ayudarme a lograr esta meta.
Resumen y Abstract IX
Resumen
La bahía de Buenaventura se caracteriza por una gran dinámica espacio-temporal de las
variables ambientales y de actividades antrópicas. El objetivo del presente trabajo fue
contribuir al conocimiento sobre los procesos de bioacumulación de mercurio en los niveles
tróficos basales en los estuarios de tropicales. Se realizaron cuatro muestreos a lo largo
del año 2015, en cuatro estaciones. En cada estación se colectaron tres muestras de
sedimento, variables fisicoquímicas y macroinvertebrados. Se determinó el contenido de
mercurio total (T-Hg) en peso seco en sedimentos y músculo. Se recolectaron
representantes de 17 especies de macroinvertebrados. En sedimentos se presentaron
concentraciones desde 0.013±0.003 ppm hasta 0.137±0.016 ppm, mientras en los
organismos se encontraron concentraciones de T-Hg en músculo desde 0.01±0.02 ppm
hasta 0.31±0.19 ppm. Las jaibas adultas fueron los organismos con mayores niveles de T-
Hg p.s. en músculo y se observaron en noviembre en EI. El pH, la salinidad y el tamaño
de grano del sedimento explicaron el contenido de mercurio en sedimentos y en el músculo
de los macroinvertebrados. Los resultados evidenciaron que el proceso de bioacumulación
se dio activamente en todos los individuos del género Callinectes. Cuando en el estuario
predominaron las condiciones de agua dulce hubo mayores valores de T-Hg p.s. tanto en
sedimentos, como en músculo de las especies C. arcuatus y S. aculeata aculeata, pero en
condiciones marinas, se favoreció el proceso de Bioacumulación.
Palabras clave: Biodiversidad, Invertebrados Epibentónicos, Estuario Tropical,
Metales pesados, Sedimentos
X Relación ente el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
Abstract
Buenaventura bay is characterized by a great spatio-temporal dynamic of environmental
variables and anthropic activities. The objective of the present investigation was to
contribute to the knowledge about the processes of bioaccumulation of mercury for trophic
basal levels in tropical estuaries. Four surveys were carried out in the year 2015, in four
stations. At each station, sediment samples, physicochemical variables and
macroinvertebrates were collected. The total mercury content (T-Hg in dry weight) for
sediments and muscle was determined. 532 individuals distributed in 17 species of
macroinvertebrates were collected. Concentrations of T-Hg in muscle ranged from 0.01 ±
0.02 ppm to 0.31 ± 0.19 ppm for macroinvertebrates and ranged from 0.013 ± 0.003 ppm
to 0.137 ± 0.016 ppm for sediments. Adult crabs were organisms with higher levels of T-Hg
p.s. In muscle and were observed in November in EI. The pH, salinity and grain size of the
sediment explained the mercury content in sediments and in the macroinvertebrate muscle.
The results evidenced that the accumulation process occurred actively in Callinectes
genus. When the freshwater conditions prevailed in the estuary, there were higher values
of T-Hg d.w. of both, in sediments, as in the muscle of the species C. arcuatus and S.
aculeata aculeata, but under marine conditions, Bioaccumulation process was favored.
Keywords: Biodiversity, Epibenthonic Invertebrates, Tropical Estuary, Heavy Metals,
Sediments.
Contenido XI
Contenido
Pág.
Resumen ........................................................................................................................ IX
Lista de figuras ............................................................................................................ XIII
Lista de tablas .............................................................................................................. XV
Introducción .................................................................................................................... 1 Objetivos .................................................................................................................... 3
Objetivo General ................................................................................................. 3 Determinar la estructura y composición de macroinvertebrados, su contenido de mercurio y su relación con las variables ambientales de la bahía de Buenaventura. ..................................................................................................... 3 Objetivos Específicos .......................................................................................... 3
1. Variación en la estructura y composición de macroinvertebrados y su relación con las variables ambientales. .............................................................................................. 5
1.1 Materiales y Métodos ....................................................................................... 5 1.1.1 Zona de estudio .................................................................................... 5 1.1.2 Fase de campo ..................................................................................... 5 1.1.3 Fase de Laboratorio .............................................................................. 8 Sedimentos: ........................................................................................................ 8 1.1.4 Tratamiento de datos ............................................................................ 9
1.2 Resultados ..................................................................................................... 11 1.2.1 Características del agua y de los sedimentos en la zona de estudio ... 11 1.2.2 Estructura y composición de macroinvertebrados bentónicos ............. 20
1.3 Discusión ....................................................................................................... 26
2. Influencia de las variables ambientales en el contenido de mercurio de macroinvertebrados en la bahía de Buenaventura ..................................................... 29
2.1 Metodología ....................................................................................................... 29 2.1.1 Zona de estudio ................................................................................. 29 2.1.2 Fase de campo ................................................................................... 29 2.1.3 .Fase de Laboratorio ........................................................................... 29 2.1.4 Tratamiento de datos .......................................................................... 30
2.2 Resultados ..................................................................................................... 33 2.2.1 Variación ambiental y su influencia en el contenido de T-Hg en sedimentos ........................................................................................................ 33 2.2.2 Variación en el contenido de T-Hg en músculo de macroinvertebrados ........................................................................................... 38
XII Relación ente el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
2.2.3 Bioacumulación de Hg ........................................................................ 43
2.3 Discusión ....................................................................................................... 45 2.3.1 Variación ambiental de la zona de estudio .......................................... 45 2.3.2 Mercurio total (T-Hg) en sedimentos ................................................... 46 2.3.3 Mercurio total (T-Hg) en músculo de macroinvertebrados ................... 48 2.3.4 Bioacumulación de Hg ........................................................................ 49
3. Conclusiones ......................................................................................................... 51
4. Bibliografía ............................................................................................................. 52
Contenido XIII
Lista de figuras
Figura 1-1: Zona de estudio. Bahía de Buenaventura. (ER: Estuario Río; EI: Estuario
Interno; EE: Estuario Externo; EM: Estuario Marino. ........................................................ 7
Figura 1-2: Método artesanal de pesca en lancha con red de arrastre. ........................... 8
Figura 1-3: Mapas de los gradientes por época y estación de: A.% de materia orgánica en
sedimento. B. Tamaño promedio del grano del sedimento. ............................................ 12
Figura 1-4: Mapas de los gradientes por época y estación de: A. Salinidad (UPS) en agua.
B. pH en agua. ............................................................................................................... 13
Figura 1-5: Mapas del gradiente por época y estación de Temperatura superficial del agua
(°C). ................................................................................................................................ 14
Figura 1-6: Mapas del gradiente por Época y Estación de Oxígeno disuelto en agua (mgL-
1). ................................................................................................................................... 14
Figura 1-7: Mapas del gradiente por época y estación de transparencia en agua (cm). 15
Figura 1-8: Mapas del gradiente por época y estación de profundidad de la columna de
agua (m). ........................................................................................................................ 15
Figura 1-9: Distribución de abundancia de especies de macroinvertebrados................. 21
Figura 1-10: Fotografías de individuos colectados. A: Callinectes arcuatus. B:
Macrobrachium tenellum. C: Callinectes toxotes. D: Anadara reinharti. .......................... 21
Figura 2-1: Mapa del gradiente de T-Hg en sedimentos (ppm) por época y estación. ... 34
Figura 2-2: Comparación de líneas de regresión entre T-Hg (ppm) y %MO en sedimentos
por época. ...................................................................................................................... 36
Figura 2-3: Comparación de líneas de regresión entre T-Hg y %MO en sedimentos por
estación. ......................................................................................................................... 36
Figura 2-4: Comparación de líneas de regresión entre T-Hg (ppm) en músculo de C.
arcuatus y Ancho de caparazón (mm) por época. .......................................................... 40
Figura 2-5: Comparación de líneas de regresión entre T-Hg (ppm) en músculo de C.
arcuatus y Ancho de caparazón (mm) por estación. ....................................................... 41
XIV Relación ente el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
Figura 2-6: Promedios y desviación estándar del contenido de T-Hg en músculo de la
especies S. aculeata aculeata por época. T-Hg se transformó con Box y Cox. En el eje X
se encuentra la época ..................................................................................................... 41
Figura 2-7. Factor de concentración Biota Sedimento (BSCF) de T-Hg promedio por
especie de macroinvertebrados en la bahía de Buenaventura. ....................................... 43
Contenido XV
Lista de tablas
Tabla 1-1: Matriz de correlaciones de Pearson de las variables ambientales. Sal=
Salinidad, pH, OD=Oxígeno Disuelto, TR=Transparencia, T=Temperatura, P=Profundidad,
%MO=% Materia Orgánica, %G=% Grava y arena muy gruesa, %AG=% Arena Gruesa,
%AM=% Arena Media, %AF=% Arena Fina, %L=% Limos y %A=% Arcillas. En negrilla las
correlaciones significativas (p<0.05). ............................................................................. 17
Tabla 1-2: Aporte de cada variable a los cuatro primeros componentes principales que
explican el 65.27% de la varianza del diseño de muestreo. Sal= Salinidad, pH,
OD=Oxígeno Disuelto, TR=Transparencia, T=Temperatura, P=Profundidad, %MO=%
Materia Orgánica, %G=% Grava y arena muy gruesa, %AG=% Arena Gruesa, %AM=%
Arena Media, %AF=% Arena Fina, %L=% Limos y %A=% Arcillas. . En negrilla las
variables escogidas. ....................................................................................................... 18
Tabla 1-3: Promedios de las variables ambientales por Época y Estación, estimado por
mínimos cuadrados (±desvest). Las letras leídas verticalmente indican diferencias
significativas (Tukey), en orden descendente, para cada variable ambiental con una
interacción significativa de 2 vías (p≤0.05). Cada media fue calculada de 3 muestras para
un total de 48 muestras. ER=Estuario Rio. EI=Estuario Interno. EE=Estuario Externo.
EM=Estuario Marino. Sal=Salinidad, OD=Oxígeno disuelto, TR=Transparencia,
%MO=Porcentaje de materia orgánica, %G=Porcentaje de grava y arena muy gruesa,
%AG=Porcentaje de arena gruesa, %AM=Porcentaje de arena media, %AF=Porcentaje de
arena fina y %A=Porcentaje de arcilla. ........................................................................... 19
Tabla 1-4: Escalafón de abundancia de macroinvertebrados, frecuencia relativa (%F) en
las estaciones de muestreo, rango del tamaño (mm, longitud total para camarones,
estrellas de mar y cangrejos ermitaño y largo del caparazón para cangrejos) y promedio
de abundancia relativa (ind/lance, promedio de 48 muestras) de macroinvertebrados
colectados en las estaciones ER, EI, EE y EM. .............................................................. 23
Tabla 1-5: Promedios de las abundancias relativas del ensamblaje de macroinvertebrados,
riqueza de especies y diversidad de Shannon por Época y Estación, estimado por mínimos
cuadrados (±desvest). Las letras leídas verticalmente indican diferencias significativas
(Tukey) para cada descriptor de la comunidad con una interacción significativa de 2 vías
(p≤0.05). Cada media fue calculada de 3 muestras para un total de 48 muestras.
ER=Estuario Rio. EI=Estuario Interno. EE=Estuario Externo. EM=Estuario Marino. ....... 24
XVI Relación ente el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
Tabla 1-6: Análisis de regresión múltiple de los descriptores del ensamblaje de
macroinvertebrados en relación a las variables ambientales. Las variables se reportaron
en el orden que ingresaron al modelo, es decir, la variable 1 tuvo mayor valor de F (p≤0.05).
El tipo de relaciones entre las variables biológicas y ambientales se representaron por
signos y las correlaciones de Pearson se representaron en paréntesis. El nivel de
significancia para retener las variables en cada modelo fue p≤0.05, excepto para las
variables en cursiva (0.15≤p≤0.05). Las correlaciones de Pearson significativas se
indicaron en negrilla. ....................................................................................................... 25
Tabla 2-1: Resultados de la concentración de T-Hg en sedimentos (ANCOVA de dos vías)
en diferentes épocas y estaciones, con %MO como covarianza y época y estación como
factores. .......................................................................................................................... 35
Tabla 2-2: Promedios de T-Hg y %MO en sedimentos, pendiente e intercepto por Época,
estimado por mínimos cuadrados (±desvest). Comparaciones pareadas (Tukey)
representadas en letras leídas verticalmente con significancia (p≤0.05). Cada media fue
calculada de 3 muestras para un total de 48 muestras. T-Hg= Concentración mercurio total
en sedimentos (ppm). %MO= Porcentaje de materia orgánica en sedimentos. ............... 35
Tabla 2-3: Promedios de T-Hg y %MO en sedimentos, pendiente e intercepto por
Estación, estimado por mínimos cuadrados (±desvest). Comparaciones pareadas (Tukey)
representadas en letras leídas verticalmente con significancia (p≤0.05). Cada media fue
calculada de 3 muestras para un total de 48 muestras. T-Hg= Concentración mercurio total
en sedimentos (ppm). %MO= Porcentaje de materia orgánica en sedimentos. ............... 36
Tabla 2-4: Análisis de regresión múltiple del contenido de Hg total en sedimentos (ppm)
en relación a las variables ambientales del sedimento y agua. Las variables se reportaron
en el orden que ingresaron al modelo, es decir, la variable 1 tuvo mayor valor de F (p≤0.05).
El tipo de relaciones entre las variables de concentración de T-Hg y ambientales se
representaron por signos y las correlaciones de Pearson se representaron en paréntesis.
El nivel de significancia para retener las variables en cada modelo fue p≤0.05, excepto
para las variables en cursiva (0.15≤p≤0.05). Las correlaciones de Pearson altas se
indicaron en negrilla. ....................................................................................................... 37
Tabla 2-5: Resultados de la concentración de T-Hg en músculo de C. arcuatus (ANCOVA
de dos vías) en diferentes épocas y estaciones, con el ancho de caparazón (AC) como
covariable y época y estación como factores. ................................................................. 40
Contenido XVII
Tabla 2-6: Análisis de regresión múltiple del contenido de Hg total en músculo de
macroinvertebrados en relación a las variables ambientales del sedimento y agua. Las
variables se reportaron en el orden que ingresaron al modelo, es decir, la variable 1 tuvo
mayor valor de F (p≤0.05). El tipo de relaciones entre las variables de concentración de T-
Hg y ambientales se representaron por signos y las correlaciones de Pearson se
representaron en paréntesis. El nivel de significancia para retener las variables en cada
modelo fue p≤0.05, excepto para las variables en cursiva (0.15≤p≤0.05). Las correlaciones
de Pearson significativas se indicaron en negrilla. .......................................................... 42
Tabla 2-7: Resultados del Factor de Concentración Biota Sedimento (BSCF) de T-Hg de
C. arcuatus (ANCOVA de dos vías) en diferentes épocas y estaciones, con AC (Ancho de
caparazón) como covariable y época y estación como factores. .................................... 44
Introducción
Los ecosistemas costeros son reconocidos por contar con gran variedad de hábitats que
albergan una diversidad alta de especies y generan aportes de productividad biológica
altos. A nivel mundial, los recursos del mar proveen por lo menos el 15% de la fuente de
proteína animal a 2,900 millones de personas, y el sustento a 520 millones (FAO, 2009), y
se ha reportado que el 5,2% de esta productividad mundial puede extraerse de los
estuarios (Houde y Rutherford, 1993). Sin embargo, estas zonas son susceptibles a la
entrada de contaminantes que afectan su dinámica natural, en particular, son eficientes en
la retención de metales pesados (Bayen, 2012) lo que puede tener implicaciones tanto
ecológicas como socioeconómicas.
La implicación socioeconómica de la contaminación por mercurio (Hg) de los organismos
marinos puede darse en el caso que se presenten concentraciones del metal en el músculo
que lo hace no apto para el consumo humano (Gracia et al., 2009), lo que afectaría las
actividades de pesca en la zona. En Buenaventura la pesca artesanal representa el 50%
de la producción pesquera total y alrededor de 370.000 habitantes dependen de las
actividades productivas en el mar y la costa (Carvajal et al., 2011). En cuanto a las
implicaciones ecológicas, se darían por los efectos tóxicos agudos y crónicos del Hg en los
organismos (Shealy y Sandifer, 1975), que podrían influir sobre la dinámica de las
comunidades estuarinas. Las implicaciones socioeconómicas y ecológicas se agudizan ya
que en algunos ecosistemas estuarinos, las concentraciones de Hg se han incrementado
tanto en los organismos como en los compartimientos ambientales (Ospina et al, 2003;
Bayen, 2012).
El ingreso del mercurio por medios naturales a los estuarios puede darse a través del
transporte y deposición atmosférica o la descarga de ríos, y sus principales fuentes son los
vertimientos de plantas de soda cáustica, la quema de combustibles fósiles, los
desperdicios odontológicos y la minería de oro (Costa et al., 2012). En la esfera local, el
Pacífico colombiano recibe aportes de mercurio que provienen principalmente de la minería
2 Introducción
de oro aluvial, cuyos residuos contaminantes son transportados por los ríos que drenan en
la zona (CVC, 2010a).
En particular, en la bahía de Buenaventura, se han realizado investigaciones y revisiones
que han corroborado la presencia y acumulación de mercurio en sedimentos y organismos
(Velásquez y Cortes, 1997) e incluso en la sangre de seres humanos (Benítez, 1995). La
presencia de mercurio en los ecosistemas acuáticos es de interés investigativo debido a
que se acumula en sus compartimentos bióticos y abióticos. El mercurio orgánico se aloja
principalmente en el músculo, y por procesos de biomagnificación puede transferirse vía
red trófica hasta llegar a los consumidores humanos (Olivero et al., 2002). Con base en
esto, las poblaciones y ecosistemas costeros se pueden encontrar en riesgo por la
exposición directa o indirecta al mercurio (Costa et al., 2012).
Por las implicaciones socioeconómicas y ecológicas que puede tener la contaminación de
mercurio en los estuarios, el objetivo de este estudio es conocer la influencia de las
variables fisicoquímicas del agua y la textura del sedimento sobre el contenido de mercurio
en el músculo de los macroinvertebrados epibentónicos. De esta forma se logrará entender
cómo la interacción entre los macroinvertebrados y su ambiente, se relaciona con
bioacumulación del Hg, y, en consecuencia, la cantidad del contaminante disponible a los
niveles tróficos superiores.
Introducción 3
Objetivos
Objetivo General
Determinar la estructura y composición de macroinvertebrados, su contenido de mercurio
y su relación con las variables ambientales de la bahía de Buenaventura.
Objetivos Específicos
Determinar la variación en la estructura y composición de los macroinvertebrados en la
bahía de Buenaventura.
Relacionar la dinámica espacio-temporal de los macroinvertebrados con la variación
ambiental en el estuario.
Estimar la relación entre la concentración de mercurio en macroinvertebrados y las
variables ambientales.
1. Variación en la estructura y composición de macroinvertebrados y su relación con las variables ambientales.
1.1 Materiales y Métodos
1.1.1 Zona de estudio
Esta investigación se desarrolló en la bahía de Buenaventura que se encuentra entre las
latitudes 3°44’ N y 3°56’ N, y las longitudes 77°01’ W y 77°20’. Su ancho va desde 3,4 km
en la entrada hasta 5,5 km en la parte interna. Mide aproximadamente 30 km de largo, su
forma es angosta y alargada (Figura 1-1). Su profundidad promedio es de 5 m, sin
variabilidad apreciable, sólo el canal que pasa por el centro de la bahía con una
profundidad mayor a 15 metros (Otero, 2005). La marea es semidiurna con un rango
promedio de 3,7 m y presenta una temperatura del agua que oscila entre los 25,7 °C y los
29,8 °C (Cantera et al., 1992; Otero, 2005).
En este estuario, existen dos zonas bien diferencias, la bahía interior y la exterior. Se
trabajó en la bahía exterior, que se caracteriza por su agua bien mezclada que genera una
homogeneidad vertical en donde se presenta una diferencia entre la salinidad del fondo y
superficie menor a 2 UPS, tanto en marea baja como en alta (Otero, 2005).
1.1.2 Fase de campo
Se realizaron cuatro muestreos en el año 2015 (abril-noviembre), en cuatro estaciones
distribuidas en la bahía de Buenaventura. La estación Estuario Río (ER) ubicada en
77°6’33,1’’ W y 3°50’51,5’’N, se caracteriza por ser interna e influenciada por la descarga
del río Dagua, la estación Estuario Interno (EI) ubicada en 77°7’24,9’’ W y 3°52’4,4’’N, se
caracteriza por ser interna e influenciada por litoral rocoso, mientras la estación Estuario
6 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
Externo (EE) ubicada en 77°9’35,9’’W y 3°50’58,7’’N, se caracteriza por ser externa e
influenciada por litoral rocoso y por último, la estación Estuario Marino (EM) ubicada en
77°8’58,4’’ W y 3°48’56,5’’N, se caracteriza por ser externa e influenciada por la descarga
del río Anchicayá. Cada estación estuvo separa en promedio 4km la una de la otra (Figura
1-1).
Por cada estación y cada época se tomó una muestra ambiental y de macroinvertebrados
con tres réplicas, para un total de 48 muestras. Se tuvo cuidado en la colecta y el muestreo
para asegurar que no hubiera interferencia en la muestra siguiente y de esta forma tomar
muestras independientes.
Las variables ambientales consistieron en los parámetros fisicoquímicos del agua y la
composición del sedimento. Se realizó la colecta de muestras de sedimento de 5 cm de
profundidad obtenidas mediante un barrenador de 1 ½” para evaluar la composición.
También se midieron las variables fisicoquímicas en la superficie del agua: temperatura
(C°), salinidad (UPS), pH y concentración de oxígeno (mg l-1), con una sonda multímetro
portátil marca Thermo Scientific. Adicionalmente, se midió la transparencia con un disco
Secci, la profundidad con un profundímetro flotante marca Depth Sounder y las
coordenadas geográficas con un GPS (GARMIN).
Capítulo 1 7
Figura 1-1: Zona de estudio. Bahía de Buenaventura. (ER: Estuario Río; EI: Estuario
Interno; EE: Estuario Externo; EM: Estuario Marino.
Las muestras de macroinvertebrados, consistieron en la colecta en lancha con red de
arrastre de ojo de malla 1” (Figura 1-2), y con un ancho de trabajo de 8 m, mediante
arrastres independientes de 10 min, cada unidad experimental tuvo tres réplicas para un
total de 48 arrastres. Los organismos y sedimentos fueron almacenados en bolsas
plásticas, refrigerados y posteriormente llevados al laboratorio para ser almacenados (-20
°C).
8 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
Figura 1-2: Método artesanal de pesca en lancha con red de arrastre.
1.1.3 Fase de Laboratorio
Sedimentos:
A cada muestra de sedimentos se le extrajeron 5 g para determinar el contenido de materia
orgánica mediante ignición (Danovaro, 2010) y 30-40 g para granulometría, mediante un
tratamiento mecánico con tamices para partículas, con tamices desde 50 µm hasta 1000
µm. La escala usada fue >1000 µm para gravas y arena muy gruesa, entre 1000 y 500 µm
para arena gruesa, entre 500 y 250 µm para arena media, entre 250 y 106 µm para arenas
fina, entre 106 y 53 µm para limos y <53 µm para arcillas (Bengtsson y Picado, 2008;
Danovaro, 2010).
Macroinvertebrados:
En cada réplica, los macroinvertebrados fueron contados e identificados, como también se
les midió el peso, talla, y se les determinó sexo y estado reproductivo. Se identificaron
taxonómicamente a nivel de especie apoyándose de las claves taxonómicas FAO (Fischer,
1995), bases de datos de internet (WoRMS: World Register of Marine Species) y revisión
Fuente: Castro, 2012
8 m
Capítulo 1 9
de literatura (Lemaitre y Álvarez-León, 1992; Pineda y Madrid, 1993; Baltazar, 1997; Neira
y Cantera, 2005; Lazarus y Cantera, 2007; Cardoso y Hochberg, 2013).
1.1.4 Tratamiento de datos
Para la elaboración de los mapas se realizó una interpolación entre los valores de cada
variable ambiental por cada estación y época mediante la herramienta Spatial Analyst de
Arc-Gis 10.2, con el método IDW (Inverse Distance Weighting), con 12 puntos, y con un
tamaño de celda de 30. Para la elaboración del mapa de gradiente de tamaño de grano,
en cada estación y en cada época se tomó la sumatoria de los productos entre la marca
de clase del tamaño de tamices por la fracción de sedimento recuperado en cada tamiz
(Ecuación 1-1).
Ecuación 1-1. Promedio agrupado para estimar tamaño de grano para cada época y
estación.
Ȳij=1500µm (G) + 750µm(AG) + 375µm(AM) + 187.5µm(AF) + 87.5µm(L) + 25µm(A)
Donde,
Ȳij=tamaño promedio de grano de la época i y estación j
G (gravas y arena muy gruesa) = fracción de sedimento recuperado en el tamiz de tamaño 1000 µm
A (Arena) = fracción de sedimento recuperado en el tamiz de tamaño 500 µm
AF (Arena Fina) = fracción de sedimento recuperado en el tamiz de tamaño 250 µm
AMF (Arena Muy Fina) = fracción de sedimento recuperado en el tamiz de tamaño 125 µm
L(Limo) = fracción de sedimento recuperado en el tamiz de tamaño 50 µm
A(Arcilla) = fracción de sedimento recuperado en la tapa
Se determinó la Abundancia (N), Riqueza (S) y diversidad de Shannon (H´) del ensamblaje
de macroinvertebrados. Tanto a los descriptores de la comunidad de macroinvertebrados
como a las variables fisicoquímicas del agua y la composición del sedimento, se les revisó
la normalidad, se examinaron las gráficas de residuales para confirmar la normalidad y
10 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
homogeneidad de varianza, y en los casos necesarios se realizó la transformación
correspondiente para mejorar normalidad (Green, 1979).
Se redujo la cantidad de las variables ambientales mediante un análisis de componentes
principales (PCA) basado en una matriz de correlaciones. El PCA se realizó usando el
procedimiento Princomp en SAS 9.4 (SAS, 2012). Este procedimiento se realizó para pasar
de 13 variables ambientales a 8 variables no correlacionadas que explicaron el 65.27% de
la varianza del experimento.
Se examinaron las diferencias significativas (p<0.05) por estación de muestreo y época
climática, tanto entre las variables ambientales, como entre los descriptores de la
comunidad de macroinvertebrados, mediante un Análisis Multivariado de Varianza
(MANOVA), de dos vías, con estación y época climática como factores principales (usando
el Modelo Lineal General y las medias de diferencias de cuadrados, SAS 9.4 (SAS, 2012).
Para mejorar la interpretación de las diferencias significativas entre las variables
dependientes, se efectuó el ANOVA y se examinó el Error Tipo III. Por último, se realizó la
prueba Tukey para identificar la estación o época climática en la cual la variable en cuestión
presentó diferencias significativas.
Se desarrolló un análisis de regresión múltiple univariada entre las variables ambientales
como predictores, y la abundancia, riqueza y diversidad como variables dependientes. Con
este análisis se determinó el conjunto de variables ambientales que estuvieron
relacionadas con los descriptores biológicos de los macroinvertebrados. La colinealidad
entre las variables independientes fue evaluada examinando los factores de inflación de
varianza (VIF; Allison, 1991). Las variables se consideraron independientes si los valores
VIF fueron cercanos a 1, y colineales cuando el valor fue mayor a 10. Las variables
incluidas en la regresión múltiple fueron seleccionadas ingresando cada variable. Un valor
de p<0.05 fue escogido como valor de entrada y salida para identificar el conjunto de
variables que fueron importantes en la descripción de la variable dependiente. El mayor
valor de F fue usado en cada paso para identificar la variable que más contribuyó al valor
de R2. Las variables subsecuentes fueron escogidas de la misma manera; sin embargo,
después de cada nueva adición, todas las variables fueron examinadas para asegurarse
que cumplieran el criterio del modelo (p<0.05). Si la variable no fue lo suficientemente
significativa, se eliminó del modelo (Duque, 2004).
Capítulo 1 11
1.2 Resultados
1.2.1 Características del agua y de los sedimentos en la zona de estudio
En la bahía de Buenaventura, las variables ambientales como % materia orgánica, % arena
fina, % limos, profundidad, transparencia, oxígeno disuelto, pH y temperatura, variaron
temporalmente a través de las estaciones (MANOVA, p<0.0001). Los gradientes fueron
claros en el tamaño de grano del sedimento, oxígeno disuelto, materia orgánica, pH y
salinidad, mientras en las variables temperatura, profundidad y transparencia, los mayores
valores rotaron por todas las estaciones a través de las épocas.
Analizando cada una de las variables a través de todas las épocas y estaciones, se
determinó que, en la zona de estudio, la materia orgánica fue alta durante los meses de
junio en la estación EI, en septiembre en la estación EE y en noviembre en la estación ER.
Durante el estudio, esta variable fue menor en septiembre en EM, y mayor en septiembre
en el EE (ANOVA, p=0.0003). (Figura 1-3A).
En cuanto a la granulometría, el porcentaje de limos fue menor en septiembre en EM y
mayor en abril en ER (Tabla 1-3, ANOVA, p<0.0001). Durante los meses de abril y junio,
predominó el sedimento fino, mientras durante los meses de septiembre y noviembre
prevaleció el sedimento grueso. En las estaciones donde se presentó el mayor tamaño de
grano fue en las estaciones internas (EI, ER) (Figura 1-3B).
12 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
Figura 1-3: Mapas de los gradientes por época y estación de: A.% de materia orgánica en
sedimento. B. Tamaño promedio del grano del sedimento.
La salinidad fue mayor durante el mes de junio, seguido de abril, septiembre y por último
noviembre. En junio la salinidad fue alta a través de toda la zona de estudio, mientras que
en abril y septiembre sólo las estaciones exteriores (EE y EM) tuvieron valores altos de
salinidad. En noviembre la salinidad fue baja a través de toda la zona de estudio (Figura
1-4A).
Por otro lado, el pH fue mayor durante los meses de abril y junio en las estaciones externas
(EE y EM). Esta tendencia se mantuvo en septiembre, pero con un menor rango de pH,
sin embargo, durante noviembre la tendencia se invirtió y las estaciones externas tuvieron
menores valores pH (Figura 1-4B). A través de todas las épocas y estaciones, el pH fue
menor en noviembre en el estuario marino, y fue mayor en junio en el estuario marino
(ANOVA, p=0.009).
A B
Capítulo 1 13
Figura 1-4: Mapas de los gradientes por época y estación de: A. Salinidad (UPS) en agua. B. pH en agua.
La temperatura superficial del agua tuvo un gradiente bien definido durante el mes de junio,
siendo mayor en las estaciones exteriores (EE y EM) y menor en las estaciones internas
(ER y EI), mientras que en abril se presentó el menor rango de temperatura y la estación
más fría fue EM. Durante septiembre y noviembre las estaciones de mayor temperatura
fueron EM y EE respectivamente. A través de todas las épocas y estaciones, la
temperatura fue menor en noviembre en el estuario marino, pero mayor en junio en el
estuario externo (ANOVA, p<0.0001). En general, desde junio a noviembre las zonas
internas tendieron a ser más frías, sin embargo, este gradiente no se conservó en abril
(Figura 1-5).
En cuanto al oxígeno disuelto, éste fue menor en noviembre en el estuario rio, y fue mayor
en septiembre en el estuario externo (ANOVA, p=0.0009). En general, en la zona de
estudio se observó que el gradiente de oxígeno disuelto en agua fue de mayores valores
en las estaciones externas (EE y EM) hacia menores valores en las estaciones internas
(EI y ER), y este gradiente se conservó durante todas las épocas (Figura 1-6).
A B Ups
14 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
Figura 1-5: Mapas del gradiente por época y estación de Temperatura superficial del agua
(°C).
Figura 1-6: Mapas del gradiente por Época y Estación de Oxígeno disuelto en agua (mgL-
1).
Capítulo 1 15
Para la variable transparencia, los mayores valores se presentaron durante el mes de junio,
y los menores durante el mes de noviembre. En la interacción época y estación, la
transparencia fue menor en noviembre en el estuario marino, y mayor en junio en el
estuario interno (ANOVA, p<0.0001). En general el gradiente fue muy variable y para cada
época hubo una estación diferente que tuvo los mayores valores de transparencia (Figura
1-7).
Figura 1-7: Mapas del gradiente por época y estación de transparencia en agua (cm).
En cuanto a la profundidad, a través de todas las épocas y estaciones, tanto la mayor como
la menor profundidad se presentó en la época de junio, siendo EE menos profundo y EI,
más profundo (ANOVA, p<0.0001). Septiembre y noviembre fueron las épocas de menor
profundidad. En septiembre las estaciones externas (EE y EM) tuvieron mayor profundidad,
mientras en noviembre la estación interna ER, presentó mayor profundidad (Figura 1-8).
Según la matriz de correlaciones, se determinó que en las condiciones de mayor salinidad,
el conjunto de variables que presentaron valores altos fueron: pH, oxígeno disuelto,
transparencia, y la fracción de arenas medias y finas. Y presentaron valores bajos de
porcentaje de gravas y arenas muy gruesas, y arcillas. (Tabla 1-1).
Figura 1-8: Mapas del gradiente por época y estación de profundidad de la columna de agua (m).
16 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
Del total de 13 variables ambientales (salinidad, pH, oxígeno disuelto, transparencia,
temperatura, profundidad, % materia orgánica, % grava y arena muy gruesa, % arena
gruesa, % arena media, % arena fina, % limos y % arcillas) se extrajeron 3 (temperatura,
% limos y profundidad), debido a la correlación significativa (p<0.05) entre ellas, es decir a
la redundancia de información (Tabla 1-1) y el bajo aporte en los vectores del análisis PCA
(Tabla 1-2), las diez restantes se dejaron para el MANOVA.
Tabla 1-1: Matriz de correlaciones de Pearson de las variables ambientales. Sal= Salinidad, pH, OD=Oxígeno Disuelto, TR=Transparencia, T=Temperatura, P=Profundidad, %MO=% Materia Orgánica, %G=% Grava y arena muy gruesa, %AG=% Arena Gruesa, %AM=% Arena Media, %AF=% Arena Fina, %L=% Limos y %A=% Arcillas. En negrilla las correlaciones significativas (p<0.05).
Sal pH OD TR T P MO %G %AG %AM %AF %L
r pH 0.59
p 0.01
r OD 0.4 0.4
p 0.01 0.01
r TR 0.55 0.46 0.18
p 0.01 0.01 0.23
r T 0.66 0.41 0.15 0.47
p 0.01 0.01 0.3 0.01
r P -0.08 -0.19 0.08 0.28 -0.33
p 0.58 0.2 0.58 0.05 0.02
r MO -0.23 -0.21 0.02 -0.12 -0.15 0.32
p 0.11 0.14 0.91 0.42 0.32 0.02
r %G -0.61 -0.34 0.07 -0.61 -0.4 -0.03 0.46
p 0.01 0.02 0.65 0.01 0.01 0.83 0.01
r %AG -0.12 0.09 -0.22 -0.02 -0.08 -0.02 0.1 0.04
p 0.41 0.55 0.13 0.88 0.59 0.89 0.51 0.8
r %AM 0.41 0.42 0.08 0.4 0.28 -0.25 -0.59 -0.67 0.25
p 0.01 0.01 0.59 0.01 0.06 0.08 0.01 0.01 0.09
r %AF 0.51 0.18 -0.12 0.45 0.29 -0.03 -0.46 -0.8 -0.43 0.4
p 0.01 0.23 0.41 0.01 0.04 0.86 0.01 0.01 0.01 0.01
r %L 0.23 -0.09 0.01 0.19 0.07 0.4 0.39 -0.24 -0.28 -0.25 0.33
p 0.12 0.52 0.97 0.19 0.63 0.01 0.01 0.1 0.05 0.09 0.02
r %A -0.31 -0.41 -0.21 -0.37 -0.17 0.19 0.62 0.45 -0.27 -0.65 -0.23 0.36
p 0.04 0.01 0.15 0.01 0.26 0.2 0.01 0.01 0.06 0.01 0.12 0.01
Tabla 1-2: Aporte de cada variable a los cuatro primeros componentes principales que explican el 65.27% de la varianza del diseño de muestreo. Sal= Salinidad, pH, OD=Oxígeno Disuelto, TR=Transparencia, T=Temperatura, P=Profundidad, %MO=% Materia Orgánica, %G=% Grava y arena muy gruesa, %AG=% Arena Gruesa, %AM=% Arena Media, %AF=% Arena Fina, %L=% Limos y %A=% Arcillas. . En negrilla las variables escogidas.
C1 C2 C3
Sal 0.37 0.2 0.23
pH 0.3 -0.05 0.41
OD 0.11 0.07 0.58
TR 0.32 0.23 0.11
T 0.29 0.1 0.22
P -0.09 0.36 0.01
MO -0.28 0.3 0.31
%G -0.4 -0.13 0.28
%AG -0.02 -0.34 0.13
%AM 0.36 -0.25 -0.11
%AF 0.32 0.25 -0.42
%L 0.01 0.56 -0.08
%A -0.31 0.33 -0.02
Tabla 1-3: Promedios de las variables ambientales por Época y Estación, estimado por mínimos cuadrados (±desvest). Las letras
leídas verticalmente indican diferencias significativas (Tukey), en orden descendente, para cada variable ambiental con una interacción
significativa de 2 vías (p≤0.05). Cada media fue calculada de 3 muestras para un total de 48 muestras. ER=Estuario Rio. EI=Estuario
Interno. EE=Estuario Externo. EM=Estuario Marino. Sal=Salinidad, OD=Oxígeno disuelto, TR=Transparencia, %MO=Porcentaje de
materia orgánica, %G=Porcentaje de grava y arena muy gruesa, %AG=Porcentaje de arena gruesa, %AM=Porcentaje de arena media,
%AF=Porcentaje de arena fina y %A=Porcentaje de arcilla.
Sal (UPS) pH OD (mgL-1) TR (cm) %MO %G %AG %AM %AF %A
Ab
ril
EE 25.9±0D 8.1±0AB 6.9±0.1B 80±1BC 6.7±1.8C 21.5±17.8CD 9.7±3.2CD 28.5±6C 32.3±16.7B 4.9±3.7BC
EI 22.8±0.1F 7.7±0.1C 5.5±0.1E 58.3±2.9E 5.2±1.3CD 9.3±6.3D 12.7±4.4BC 41.7±0.8AB 32.4±9.7B 1.9±0.5CD
EM 25.1±0.1E 8.3±0.4A 6.2±0.1D 60±1DE 2.9±1.8DE 5.6±2D 14.4±2.5BC 36.9±2.2AC 41.5±2B 1.4±0.5CD
ER 20.6±0.1C 7.6±0CD 6±0.1D 71±1CE 3.6±1.5DE 11.5±10.5D 3.7±2D 17.6±6.3D 56.3±10.6AB 6±2.8BC
Ju
nio
EE 29.1±0A 8±0.1BC 6.3±0.1CD 54±3DF 5±0.9CD 14.2±5.5CD 8.1±1.9CD 34.9±2.4AC 36.7±3.2B 6±1.7B
EI 27.5±0.2B 7.8±0.1C 5.3±0.2E 122.7±4.6A 11.1±1.2AB 2.7±0.9D 16.9±4.7B 20.4±1.6CD 36.5±6.2B 10±3.1AB
EM 26.8±0.2C 8.1±0.1AB 6.5±0.2C 93±15.4B 2.3±0.8DE 9.8±11.5D 3.9±0.8D 29.7±7.4C 51.8±8.8AB 4.5±2.9BC
ER 29.4±0A 7.9±0.1BC 5.3±0EF 46±2.6F 5.7±1.2CD 10.3±7.4D 8.7±3.3C 13.5±3DE 51.4±7.6AB 9.5±4.1AB
Se
ptiem
bre
EE 22.5±0.3F 7.9±0BC 7.9±0.1A 47.7±4EF 12.4±1.5A 56.6±4.3AB 10.2±1.5BCD 9.6±2DE 9.2±1.4CDE 10.8±4AB
EI 21.1±0.1C 7.8±0C 5.9±0.3D 49.7±5.7EF 6.9±2.2C 67.4±10.3AB 7.6±2.9CD 6.2±1.2E 8.1±4.5E 10.6±10.6AB
EM 26.6±1.6D 8±0.1BC 6.6±0.4C 74.7±5.9BC 1.9±0.7E 10.4±3CD 28.3±1.5A 44.9±2.6A 16.1±2D 0.2±0D
ER 18.4±0.3G 7.6±0.1CD 6.3±0.3CD 40±3FG 9.7±1.6AC 69.8±3.2A 6.3±1.4D 4.9±0.5E 6.4±1.1E 12.3±1.8A
Novie
mb
re EE 16.9±0.1H 7.9±0.1BC 5.4±0.1E 43.7±3.2F 5.1±2.9CD 30.8±6.8C 27±6.3AB 30.6±8.3BC 7.2±1.8E 4.2±1.5BC
EI 17.4±0.1H 7.8±0.1C 5±0.1F 56.7±1.2DEF 7.6±1.3C 36.9±7.9AC 21.7±16.8AB 10.3±6.5E 23.6±10.6BCD 7.1±4.9AB
EM 15.8±0I 7.4±0.3E 5.1±0.1EF 38±9.2G 5.3±1.1CD 34.5±7.7BC 10.8±2BC 14.6±3.8DE 27.2±2.2BC 12.4±1.1A
ER 14.3±0.1J 7.7±0.1C 4.6±0.1G 48.3±1.5F 9±2.9BC 38.7±19.5AC 13.1±1.4BCD 19.7±10.4D 18±7.2C 10.5±1AB
1.2.2 Estructura y composición de macroinvertebrados bentónicos
En la bahía de buenaventura se realizaron desde abril a noviembre, en cuatros estaciones,
48 arrastres en los que se registraron en total 532 individuos distribuidos en 17 especies y
nueve familias. Por clase, predominaron los crustáceos (91%), seguidos de los moluscos
(8%) y por último los equinodermos (1%).
En el grupo de los crustáceos, la familia más abundante fue la Portunidae (n=383; 78%),
seguida de la familia Penaeidae (n=53; 11%) y Squillidae (n=43; 9%). Las especies más
abundantes fueron Callinectes arcuatus (Figura 1-10A), Squilla aculeata aculeata y
Litopenaeus occidentalis (Figura 1-9). También se recolectaron representantes de
especies de agua dulce como Macrobrachium tenellum (Figura 1-10B) y especies marinas
como la jaiba Callinectes toxotes (Figura 1-10C).
En el grupo de los moluscos, la familia más abundante fue Loliginidae (n=42; 96%), y las
familias Arcidae y Cyrenidae tuvieron baja representatividad (n=1; 2%). De la familia
Arcidae, se recolectó la piangua, Anadara reinharti (Figura 1-10D), y de Cyrenidae, se
halló la especie Polymesoda inflata. En el grupo de equinodermos, sólo se capturó la
especie Luidia columbia (n=3), de la familia Luidiidae.
Capítulo 1 21
Figura 1-9: Distribución de abundancia de especies de macroinvertebrados.
Figura 1-10: Fotografías de individuos colectados. A: Callinectes arcuatus. B: Macrobrachium tenellum. C: Callinectes toxotes. D: Anadara reinharti.
La abundancia total de macroinvertebrados fue mayor en la estación EE (38.39%), seguida
de ER (28.12%), EM (23.72%) y EI (9.78%). Por época, el pico de abundancia se presentó
0,2 0,2 0,2 1 1 1 1 1 2 3 49
77
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
%
A B
C D
22 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las variables
ambientales de la bahía de Buenaventura
en junio (39.36%), seguido de abril (26.89%), noviembre (20.78%) y septiembre (12.96%).
Cuatro de las 17 especies de macroinvertebrados fueron recolectadas en las cuatro
estaciones (Tabla 1-4) y las especies más abundantes se encontraron en la zona externa
de la bahía (EM y EE). Del resto de especies, seis fueron exclusivas de la zona externa de
la bahía (EM y EE) y cuatro estuvieron en la zona interna de la bahía (ER y EI).
Tabla 1-4: Escalafón de abundancia de macroinvertebrados, frecuencia relativa (%F) en las estaciones de muestreo, rango del tamaño (mm, longitud total para camarones, estrellas de mar y cangrejos ermitaño y largo del caparazón para cangrejos) y promedio de abundancia relativa (ind/lance, promedio de 48 muestras) de macroinvertebrados colectados en las estaciones ER, EI, EE y EM.
promedio±desvest
Especie Nombre común N %F Rango
de tamaño
ER EI EM EE Combinadas
Callinectes arcuatus Jaiba 374 70.30 3-13.2 34.7±4.6 17.3±9.1 34±5.3 38.7±7.4 31.2±10.4
Squilla aculeata aculeata Camarón bravo 43 8.08 4.8-14.6 4±1.7 1.7±2.9 2±2 6.7±4.2 3.6±3.2
Lolliguncula panamensis Calamar panameño 42 7.89 1.5-8 1.7±2.1 2±3.5 1.7±2.1 8.7±4.5 3.5±4.1
Litopenaeus occidentalis Camarón blanco 21 3.95 5.4-11.7 1±1.7 1±1.7 3±1.7 1±1.7 1.8±1.7
Rimapenaeus byrdi Camarón carabalí 16 3.01 6.5-16.2 1.3±1.5 3±2.7 0 1±1 1.3±1.8
Clibanarius panamensis Cangrejo ermitaño 7 1.32 2.8-7 1.3±1.5 0.3±0.6 0 0.7±0.6 0.6±0.9
Farfantepenaeus californiensis Camarón patiamarillo
6 1.13 6.5-11.4 0.7±1.2 0 1.3±1.5 0±0 0.5±1
Callinectes toxotes Jaiba gigante 5 0.94 14.5-17.2 0 0 1±1 0.7±1.2 0.4±0.8
Litopenaeus vannamei Camarón patiblanco 4 0.75 7.3-11 0 0 0 1.3±1.5 0.3±0.9
Trachypenaeus pacificus Camarón tigre 3 0.56 7.5-13 0 0 0.3±0.6 0.7±1.2 0.3±0.6
Luidia columbia Estrella de mar 3 0.56 3.5-6.5 0 0 0.3±0.6 0.7±1.2 0.3±0.6
Menippe obtusa Cangrejo de piedra 2 0.38 2.5-3.4 0.3±0.6 0.3±0.6 0 0 0.2±0.4
Trachypenaeus brevisuturae Camarón liso 2 0.38 11.2-11.6 0.7±0.6 0 0 0 0.2±0.4
Anadara reinharti Piangua 1 0.19 4.2-4.2 0.3±0.6 0 0 0 0.1±0.3
Macrobrachium tenellum Camarón aguadulce 1 0.19 6.7-6.7 0.3±0.6 0 0 0 0.1±0.3
Penaeus stylirostris Camarón azul 1 0.19 13.2-13.2 0 0 0 0.3±0.6 0.1±0.3
Polymesoda inflata Almeja de marjal 1 0.19 3.2-3.2 0 0 0 0.3±0.6 0.1±0.3
Número de especies 11 7 8 12 17
La estructura y composición de macroinvertebrados no variaron por época (MANOVA,
F=2.1, p=0.06) ni por estación (MANOVA, F=1.7, p=0.14). Sin embargo, la época presentó
una influencia significativa sobre la variación de la abundancia y riqueza de los
macroinvertebrados a través de las estaciones (MANOVA, F= 3.9, p<0.0001). Se
determinó que tanto las mayores abundancia y riqueza fueron en junio en la estación ER,
mientras que las menores abundancia y riqueza, se presentaron en abril en EI (Tabla 1-5,
ANOVA, p<0.0001, para ambos). No se presentó una interacción entre la época y estación
con la diversidad de Shannon.
Tabla 1-5: Promedios de las abundancias relativas del ensamblaje de macroinvertebrados,
riqueza de especies y diversidad de Shannon por Época y Estación, estimado por mínimos
cuadrados (±desvest). Las letras leídas verticalmente indican diferencias significativas
(Tukey) para cada descriptor de la comunidad con una interacción significativa de 2 vías
(p≤0.05). Cada media fue calculada de 3 muestras para un total de 48 muestras.
ER=Estuario Rio. EI=Estuario Interno. EE=Estuario Externo. EM=Estuario Marino.
N (ind/arrastre) S (sp/arrastre) H
Ab
ril
EE 29.3±3.5A 4±1AB 1.5±0.2
EI 0.7±1.2E 0.3±0.6E 0
EM 6.7±6.1BCD 1.3±1.2DE 0.5±0.1
ER
Ju
nio
EE 5.7±2.9CD 2±0CD 0.7±0.2
EI 5±4CD 1.7±0.6CD 0.5±0.5
EM 13.3±7.4BC 3±1.7BC 0.7±0.7
ER 29.7±8.7A 4.7±1.2A 0.9±0.2
Sep
tiem
bre
EE 10.3±4BCD 3.7±0.6ABD 1.6±0.3
EI 3±3.5DE 1±0DE 0
EM 3.3±2.3DE 1±0DE 0
ER 1±1DE 1±1DE 0.5±0.7
No
vie
mb
re
EE 7±3BCD 1.3±0.6DE 0.3±0.5
EI 4.7±5.5CDE 1.3±0.6DE 0.1±0.3
EM 9±0BCD 3±1.7ABD 1.1±0.8
ER 7.7±5.5BCD 2.3±1.2BD 0.9±0.8
En el análisis de regresión múltiple univariada se encontró que la abundancia fue mayor,
entre mayor la salinidad del agua, mientras la riqueza fue mayor cuando la salinidad fue
alta y el porcentaje de arcillas fue bajo. Se usaron trece variables ambientales para predecir
Capítulo 2 25
la abundancia relativa, la riqueza y la diversidad de Shannon (Tabla 1-6). Dos de los tres
modelos fueron significativos (p≤0.05). Aunque el mejor modelo explicó el 16% de la
variación en los descriptores biológicos. Se incluyeron en el modelo las variables que no
fueron colineales, y las más notables tuvieron correlaciones significativas. La correlación
de Pearson de la salinidad fue significativa para el modelo de abundancia (p=0.03). De
acuerdo a las correlaciones de Pearson, salinidad explicó el 31% de la varianza de la
abundancia de macroinvertebrados, y el 23% de la varianza en la riqueza de
macroinvertebrados.
Tabla 1-6: Análisis de regresión múltiple de los descriptores del ensamblaje de
macroinvertebrados en relación a las variables ambientales. Las variables se reportaron
en el orden que ingresaron al modelo, es decir, la variable 1 tuvo mayor valor de F (p≤0.05).
El tipo de relaciones entre las variables biológicas y ambientales se representaron por
signos y las correlaciones de Pearson se representaron en paréntesis. El nivel de
significancia para retener las variables en cada modelo fue p≤0.05, excepto para las
variables en cursiva (0.15≤p≤0.05). Las correlaciones de Pearson significativas se
indicaron en negrilla.
Descriptor biológico R² Variable 1 Variable 2 Valor de F p>F
Abundancia 0.10 (+)Salinidad
(0.31) 5.02 0.03
Riqueza 0.16 (+)Salinidad
(0.23) (-)%Arcillas
(0.30) 4.16 0.02
Diversidad 0.16 (+)% Gravas
(0.35) (+) pH (0.31) 2.23 0.13
26 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
1.3 Discusión
En estudio se consideraron que las condiciones ambientales fueron marinas cuando el
conjunto de variables salinidad, pH, oxígeno disuelto y transparencia presentaron valores
altos y cuando en el sedimento predominaron las arenas medias y finas. Las condiciones
ambientales de menor salinidad fueron las condiciones opuestas a las descritas
anteriormente. Esta clasificación se sustenta en varios estudios que describen las
características fisicoquímicas del agua y sedimentos de la bahía (Cantera y Blanco, 2001;
Lucero et al., 2006). Acorde con estos estudios, se determinó que el porcentaje de gravas
y arena muy gruesa fue alto en el sedimento cuando la salinidad, el pH y la transparencia
fueron bajos, lo que indicó influencia del agua dulce por las descargas de los ríos Dagua
y Anchicayá. Las gravas y arenas muy gruesas fueron los materiales que predominaron en
los sedimentos de estaciones aguas arriba de la desembocadura del río Dagua (Lucero, et
al., 2006). Mientras la baja transparencia, posiblemente se debió a que las condiciones
hidrodinámicas no permitieron el asentamiento de los limos y arcillas. En general, las
épocas de mayor precipitación en el estuario y las estaciones donde se ubicaron las zonas
de drenaje de los ríos, afectaron la salinidad, el pH, el oxígeno disuelto y la fracción del
sedimento generando cambios y variabilidad en las ofertas fisicoquímicas de los
microhábitats del estuario.
En este estudio el grupo taxonómico que tuvo mayor representatividad en el ensamblaje
de macroinvertebrados fueron los crustáceos, siendo la jaiba, C. arcuatus, la especie
dominante en el estuario de la bahía de Buenaventura. Lo anterior concuerda con
inventarios de macroinvertebrados (Norse y Estevez, 1977; Neira y Cantera, 2005; Lazarus
y Cantera, 2007) y estudios sobre las poblaciones de interés económico en la zona
(Pineda y Madrid, 1993; Baltazar, 1997). Las jaibas son organismos eurihalinos, es decir,
cuentan con la adaptación fisiológica de soportar un amplio rango de salinidad (Norse y
Estevez, 1977; Hernández y Arreola-Lizárraga, 2007), de ahí a que se distribuyan sobre el
estuario sin limitaciones por salinidad.
El segundo crustáceo más abundante fue el camarón bravo. La abundancia de S. aculeata
no tuvo un patrón claro, debido a que esta especie es residente de las zonas fangosas y
fangoarenosas de la bahía (Murillo, 1988), además, se ha reportado que las hembras se
entierran bajo del sedimento (Wortham, 2009) lo que pudo generar ruido en la comprensión
Capítulo 2 27
de la dinámica de la especie. En general, el camarón bravo se colectó en todas las épocas
de forma abundante, mientras los camarones blanco (L. occidentalis) y carabalí (R. byrdi)
también estuvieron en todas las épocas pero de manera poco abundante. El resto de
especies estuvieron ausentes en una o más épocas
En el grupo de los moluscos, se colectaron los bivalvos Polymesoda, Anadara y los
cefalópodos del género Loligunculla. Respecto al calamar dedal de Panamá, Loligunculla
panamensis, sólo se encontraron individuos en la época de Abril en la estación EE. En el
golfo de California se ha reportado que la especie se desplaza según las ofertas de
alimento (Arizmendi-Rodríguez et al., 2012). Se han realizado estudios sobre sus hábitos
alimenticios en la costa pacífica colombiana (Barragán 1979a), reportando que los peces
y crustáceos son la principal fuente de alimento. Los resultados del presente trabajo
respecto a la mayor abundancia de L. panamensis en abril en EE sugieren que durante
esta época se presentó una oferta ambiental en EE que favoreció la presencia abundante
de la especie.
En cuanto al grupo de los equinodermos, se encontraron sólo 3 individuos de la estrella
Luidia columbia, de la familia Luiididae, que es una de las 7 familias de equinodermos que
habitan fondos blandos en el pacífico (Neira y Cantera, 2005). La baja representatividad
concuerda con lo reportado por otros estudios en la zona donde se evidenció la escasa
presencia de estas familias en fondos blandos debido a la preferencia de fondos duros
como arrecifes rocoso y coralino, y litoral rocoso (Neira y Cantera, 2005).
La abundancia relativa de macroinvertebrados fue mayor en junio y menor en septiembre,
y estuvo asociada de manera positiva a la salinidad del agua. En junio se presentó el pico
de abundancia de la jaiba C. arcuatus. Se ha reportado que en las épocas de mayor
salinidad se presenta el pico de reclutamiento de jaibas del género Callinectes en el caribe
(Valencia y Campos, 1996). Respecto a la especie Litopenaeus occidentalis, durante junio
se presentó la mayor salinidad que coincidió con la presencia de algunos juveniles (n=5).
Se ha reportado que el principal pulso de la migración de los juveniles desde las zonas de
guardería hacia las zonas de camarones adultos ocurre entre mayo y junio (Pineda, 1992).
En síntesis durante junio el estuario presentó altas salinidades que favorecieron la
presencia y abundancia de los macroinvertebrados.
28 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
La riqueza de especies fue mayor en junio y menor en septiembre, y estuvo débilmente
influenciada por la salinidad y el porcentaje de arcillas. El modelo de regresión evidenció
que hubo mayor riqueza de especies entre mayor salinidad del agua y menor porcentaje
de arcillas en el sedimento. Se ha reportado que en los meses de mayor precipitación en
la bahía (septiembre-noviembre) se incrementa la entrada de arcillas por erosión y
escorrentía (Cantera y Blanco, 2001). En general, los resultados del estudio sugieren que
en junio predominaron las condiciones de mayor salinidad en el estuario, en consecuencia
se mantuvo rezagada la entrada de agua dulce y se favoreció la entrada de especies
marinas, lo que aumentó el número de especies en el estuario.
En este estudio se encontraron tendencias espaciales en la riqueza de
macroinvertebrados, siendo mayor en la zona externa de la bahía, caracterizada por
condiciones marinas (EE y EM). Este gradiente también se reportó en otros estudios en el
Pacífico pues a mayor distancia de la desembocadura de los ríos, se empezaron a
encontrar especies como cangrejos ermitaños (género Clibanarius) y estrellas de mar
(Género Luidia) (Norse y Estevez, 1977). En esta zona se encontraron seis especies
exclusivas respecto a cuatro de la bahía interna. En la boca de la bahía, correspondiente
a las estaciones marinas, se han reportado macroinvertebrados de amplio desplazamiento
(Portunidae, Penaeidae, Palaemonidae, Calappidae y Loligunculla) (Cantera y Blanco,
2001), además, se encuentra el plano lodoso donde desemboca el río Anchicayá, en la
estación EM. Esta interacción y oferta de microhábitats favorece la riqueza de
macroinvertebrados por ser un ecotono entre el mar abierto y el estuario, donde hay
presencia de especies marinas, especies del estuario y especies de la desembocadura del
río Anchicayá.
Capítulo 2 29
2. Influencia de las variables ambientales en el contenido de mercurio de macroinvertebrados en la bahía de Buenaventura
2.1 Metodología
2.1.1 Zona de estudio
Se describe en el capítulo anterior.
2.1.2 Fase de campo
Se describe en el capítulo anterior.
2.1.3 .Fase de Laboratorio
Se describe en el capítulo anterior. La sección Sedimentos y Macroinvertebrados.
Determinación mercurio total (T-Hg) en ppm peso seco:
Se realizó la determinación de mercurio total en sedimentos y músculo de
macroinvertebrados. Las muestras de sedimentos se tomaron de los 5 cm superficiales,
realizando una homogenización de la muestra congelada y se tomaron 50 mg de cada
muestra, para un total de 48 muestras. El músculo se tomó de las quelas para los cangrejos
(Olivero et al., 2008), del músculo aductor para los bivalvos, del manto para los calamares,
y del abdomen para camarones y langostinos, estas estructuras corresponden al músculo
de cada organismo. Las muestras se extrajeron removiendo el exoesqueleto, y tomando
30 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
entre 5-10 mg de músculo, para un total de 311 muestras a través de las diferentes épocas
y estaciones. Ambos procedimientos se realizaron con instrumentos plásticos y de
cerámica con el fin de evitar contaminación por metales. Cada muestra se almacenó en un
tubo Eppendorf de 2 mL y se tapó con algodón para su posterior liofilización. La liofilización
se llevó a cabo en el equipo Labconco -79480 series, las muestras se almacenaron a -50
°C durante 14 horas, luego a una presión de 0.120 mbar, se extrajo la humedad de las
muestras desde una temperatura de -25 °C hasta 25 °C durante 24 horas.
Para el análisis de mercurio total se usó el método de medición directa según EPA 7473,
con el dispositivo Milestone DMA-80 Direct Mercury Analyzer (Milestone GmbH, Germany),
que permite el análisis directo en muestras de diferentes matrices mediante el secado de
la muestra (300°C), la descomposición térmica (850°C) y catálisis de la misma (600°C),
luego el amalgamiento del mercurio a 900°C en un hilo de oro, y la posterior espectrometría
de absorción atómica en una longitud de onda de 253,65 nm (Han et al., 2003) cuyo límite
de detección es 0,2 ppb. Para el control de calidad del instrumento se preparó una
solución y se extrajeron 2 muestras de 50 µL de solución con 50 ng de Hg cada una. En
el DMA-80 se obtuvo primero 47,0011 ng y en la segunda 52,9849 ng, es decir, un
porcentaje de recuperación de 96±2%. En adición, se usó el estándar certificado DORM2
4,64 ± 0,26 µg/g, donde la lectura del DMA-80 tuvo una variabilidad menor al 6% (EPA
Method 7473).
2.1.4 Tratamiento de datos
Variación ambiental y su influencia en el contenido de T-Hg en
sedimentos.
A las variables ambientales y al contenido de T-Hg en sedimentos, se les revisó la
normalidad, se examinaron las gráficas de residuales para confirmar la normalidad y
homogeneidad de varianza, y en los casos necesarios se realizó la transformación
correspondiente para mejorar normalidad (Green, 1979).
Capítulo 2 31
Se redujo la cantidad de las variables ambientales mediante un análisis de componentes
principales (PCA) basado en una matriz de correlaciones (Duque, 2004). El PCA se realizó
usando el procedimiento Princomp en SAS 9.4 (SAS, 2012). Este procedimiento se realizó
para pasar de 13 variables ambientales a 8 variables no correlacionadas que explicaron el
65.27% de la varianza del experimento.
Se examinaron las diferencias significativas (p<0.05) entre las variables ambientales
(parámetros fisicoquímicos del agua y granulometría), por estación de muestreo y época
climática, mediante un Análisis Multivariado de Varianza (MANOVA), de dos vías, con
estación y época climática como factores principales, usando el Modelo Lineal General y
las medias de diferencias de cuadrados, en SAS 9.4 (SAS, 2012). Para mejorar la
interpretación, se efectuó el ANOVA y se examinó el Error Tipo III. Por último, se
inspeccionó Tukey para identificar la estación o época climática en la cual la variable en
cuestión presentó diferencias significativas.
Para evaluar las diferencias del contenido de T-Hg en sedimentos se efectuó el ANCOVA
de dos vías, con estación y época climática como factores principales, y el %MO como
covariable, usando el Modelo Lineal General y las medias de cuadrados mínimos, en SAS
9.4 (SAS, 2012). Se examinó el Error Tipo III para mejorar la interpretación, y se
inspeccionó Tukey para identificar la estación o época climática en la cual el contenido de
T-Hg en sedimentos presentó diferencias significativas.
Se desarrolló un análisis de regresión múltiple univariada para determinar las variables
ambientales que estuvieron relacionadas con el contenido de T-Hg en sedimentos. La
colinealidad entre las variables independientes fue evaluada examinando los factores de
inflación de varianza (VIF; Allison, 1991). Las variables se consideraron independientes si
los valores VIF fueron cercanos a 1, y colineales cuando el valor fue mayor a 10. Las
variables incluidas en la regresión múltiple fueron seleccionadas ingresando cada variable.
Un valor de p<0.05 fue escogido como valor de entrada y salida para identificar el conjunto
de variables que fueron importantes en la descripción de la variable dependiente. El mayor
valor de F fue usado en cada paso para identificar la variable que más contribuyó al valor
de R2. Las variables subsecuentes fueron escogidas de la misma manera; sin embargo,
después de cada nueva adición, todas las variables fueron examinadas para asegurarse
32 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
que cumplieran el criterio del modelo (p<0.05). Si la variable no fue lo suficientemente
significativa, se eliminó del modelo (Duque, 2004).
Variación en el contenido de T-Hg en músculo de
macroinvertebrados.
Para el análisis de covarianza se tomaron las especies que estuvieron durante las cuatro
épocas y las cuatro estaciones. Éstas fueron las jaibas (Callinectes arcuatus) y el camarón
bravo (Squilla aculeata aculeata). Se hicieron pruebas de normalidad para el tamaño, peso
y concentración de T-Hg. Se mejoró el ajuste a la distribución normal con transformaciones
potenciales de Box y Cox (Statgraphics Centurion, X. V. I. ,2009). Posteriormente a la
transformación, se examinaron los residuales y los gráficos de residuales para evaluar la
asunción de normalidad y la homogeneidad de la varianza. Se realizó una correlación
simple entre el tamaño y peso de macroinvertebrados con el fin de trabajar con una sola
covariable. Las relaciones entre el contenido de T-Hg en músculo y el tamaño de
macroinvertebrados fueron evaluadas usando regresiones simples. Se empleó el Análisis
de Covarianza (ANCOVA) para permitir comparaciones entre épocas y estaciones, donde
la relación entre T-Hg y tamaño fueron significativas (Verdouw et al., 2011), teniendo al
tamaño de los organismos como covariable debido a que esta variable biológica afecta la
acumulación de Hg (Cogua, 2011). Para el modelo ANCOVA se empleó el Modelo Lineal
General y las medias de cuadrados mínimos de Tukey en SAS 9.4 (SAS, 2012).
Influencia de la concentración de T-Hg en sedimentos y de las
variables ambientales en el contenido de T-Hg en el músculo de
macroinvertebrados.
Se desarrolló un análisis de regresión múltiple univariada para determinar las variables
ambientales incluyendo el contenido de T-Hg en sedimentos que influyeron en el contenido
de T-Hg en músculo de macroinvertebrados. La colinealidad entre las variables
independientes fue evaluada examinando los factores de inflación de varianza (VIF;
Allison, 1991). Se usaron los mismos criterios para el modelo de regresión múltiple
univariada descrito anteriormente.
Capítulo 2 33
Variación en el Factor de Concentración Biota-Sedimento (BSCF)
de T-Hg en macroinvertebrados.
El Factor de Concentración Biota-Sedimento (Biota-Sediment Concentration
Factors=BSCF) fue calculado para todos taxones colectados (BSCF = Concentración de
T-Hg en biota/Concentración T-Hg en sedimentos; Chen et al., 2009). Para determinar las
diferencias entre BSCF a través de los sitios y las épocas, se realizó un análisis de
covarianza (ANCOVA) con el tamaño de los macroinvertebrados C. arcuatus como
covariable. Para el modelo ANCOVA se empleó el Modelo Lineal General y las medias de
cuadrados mínimos de Tukey en SAS 9.4 (SAS, 2012).
2.2 Resultados
2.2.1 Variación ambiental y su influencia en el contenido de T-Hg
en sedimentos
En la bahía de Buenaventura se determinó que la concentración de T-Hg en sedimentos
varió desde 0.15 hasta 0.01 ppm a través de las épocas y estaciones. Los meses de mayor
concentración de T-Hg en sedimentos fueron junio, septiembre y noviembre, mientras que
las estaciones de mayor concentración fueron ER y EI. La estación de condiciones marinas
(EM) tuvo los menores valores de T-Hg en sedimentos, a excepción del mes de noviembre
cuando se presentó un incremento (Figura 2-1). En adición, en los meses de septiembre
y noviembre también se presentaron los mayores valores de materia orgánica en el
sedimento, y los mayores porcentajes de la fracción gruesa del sedimento (porcentaje de
gravas, arena muy gruesa y arena gruesa). Además, fueron las épocas de menor
transparencia, pH y salinidad. En cuanto a las estaciones, se determinó que en las internas
(ER y EI) el porcentaje de grava y arena muy gruesa, porcentaje de limo y profundidad
fueron mayores, mientras las arenas finas, oxígeno disuelto, pH y salinidad, presentaron
los menores valores.
34 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
Figura 2-1: Mapa del gradiente de T-Hg en sedimentos (ppm) por época y estación.
Se comprobó que el porcentaje de materia orgánica fue un buen predictor del contenido
de T-Hg en sedimentos (r2=0.74, p=0.0001). El contenido de T-Hg en sedimentos
colectados en 2015 tendió a ser mayor en las épocas y sitios en donde hubo mayor %MO,
pero no en la interacción entre época y estación con la materia orgánica (Tabla 2-1,
ANCOVA, p= 0.0001 y p=0.0001, respectivamente). Se examinó la prueba Tukey dando
como resultado que las épocas con mayor concentración de T-Hg en sedimentos fueron
septiembre y noviembre, que también tuvieron la mayor cantidad de MO (Tabla 2-2), y en
la estación interna (EI) se presentaron los mayores valores de T-Hg y materia orgánica en
sedimentos(Tabla 2-3). No obstante, por unidad de materia orgánica se observó mayor
contenido de T-Hg en sedimentos en la estación marina (Figura 2-2), y en las épocas
septiembre y junio (Figura 2-3).
Capítulo 2 35
Tabla 2-1: Resultados de la concentración de T-Hg en sedimentos (ANCOVA de dos vías) en diferentes épocas y estaciones, con %MO como covarianza y época y estación como factores.
Factor Df CM F p
Época 3 0.0004 4.26 0.0216
Estación 3 0.0004 4.40 0.0193
%MO (cov) 1 0.0023 23.69 0.0002
Época*Estación 9 0.0002 2.04 0.1030
Época*%MO (cov) 3 0.0002 2.31 0.1149
Estación*%MO(cov) 3 0.0001 1.30 0.3092
Época*Estación*%MO(cov) 9 0.0002 2.15 0.0875
ANCOVA sin términos de interacción no significativa
Época 3 0.001 11.19 0.0001
Estación 3 0.002 13.35 0.0001
%MO(cov) 1 0.003 24.58 0.0001
Época*Estación*%MO 9 0.001 6.91 0.0001
Los datos tuvieron una transformación de Box y Cox. dF grados de libertad, CM Cuadrado Medio, F F-valor, p significancia, cov covarianza
Tabla 2-2: Promedios de T-Hg y %MO en sedimentos, pendiente e intercepto por Época, estimado por mínimos cuadrados (±desvest). Comparaciones pareadas (Tukey) representadas en letras leídas verticalmente con significancia (p≤0.05). Cada media fue calculada de 3 muestras para un total de 48 muestras. T-Hg= Concentración mercurio total en sedimentos (ppm). %MO= Porcentaje de materia orgánica en sedimentos.
T-Hg (ppm) %MO Pendiente Intercepto
Abril 0.04±0.019A 4.6±2.078 0.007 0.006
Junio 0.062±0.041A 6.023±3.451 0.011 -0.004
Septiembre 0.098±0.054B 7.706±4.273 0.011 0.008
Noviembre 0.08±0.022B 6.767±2.542 0.004 0.52
36 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
Figura 2-2: Comparación de líneas de regresión entre T-Hg (ppm) y %MO en sedimentos por época.
Tabla 2-3: Promedios de T-Hg y %MO en sedimentos, pendiente e intercepto por Estación, estimado por mínimos cuadrados (±desvest). Comparaciones pareadas (Tukey) representadas en letras leídas verticalmente con significancia (p≤0.05). Cada media fue calculada de 3 muestras para un total de 48 muestras. T-Hg= Concentración mercurio total en sedimentos (ppm). %MO= Porcentaje de materia orgánica en sedimentos.
T-Hg (ppm) %MO Pendiente Intercepto
ER 0.079±0.035C 6.997±3.072 0.008 0.021
EI 0.096±0.038AC 7.703±2.624 0.011 0.011
EE 0.073±0.041BC 7.296±3.525 0.011 -0.007
EM 0.032±0.027B 3.099±1.701 0.013 -0.009
Figura 2-3: Comparación de líneas de regresión entre T-Hg y %MO en sedimentos por estación.
%MO
TH
g e
n s
ed
ime
nto
s (
pp
m)
Muestreoabriljunionoviembreseptiembre
0 3 6 9 12 150
0,03
0,06
0,09
0,12
0,15
%MO
TH
g e
n s
edim
ento
s (
ppm
)
Estación
EE
EI
EM
ER
0 3 6 9 12 15
0
0,03
0,06
0,09
0,12
0,15
Capítulo 2 37
En el análisis de regresión múltiple univariada se comprobó que la composición del
sedimento fue mejor predictor del contenido de T-Hg en sedimentos que las variables
fisicoquímicas del agua (R2=0.90, p=0.001 y R2=0.40, p=0.002, respectivamente). Por un
lado, el contenido de T-Hg en sedimentos fue mayor entre mayores fueron los contenidos
de materia orgánica, arcillas, gravas y arena muy gruesa y limos, mientras que, respecto
a las condiciones fisicoquímicas del agua, el T-Hg en sedimentos fue mayor entre mayor
profundidad y menores fueron el pH, la temperatura y la transparencia. Se usaron diez
variables ambientales para predecir el contenido de T-Hg en sedimentos (Tabla 2.4), todos
los modelos fueron significativos (p≤0.05). Aunque el modelo de las variables del
sedimento explicó el 90% de la variación, y el de las condiciones del agua explicó el 40%
de la variación en el contenido de T-Hg en sedimentos. Se incluyeron en el modelo las
variables que no fueron colineales, y las más notables tuvieron correlaciones significativas.
La correlación de Pearson de la materia orgánica, porcentaje de grava y arena muy gruesa
y de arcillas fueron significativas (p=0.001, p=0.02 y p=0.0001, respectivamente). De
acuerdo a las correlaciones de Pearson, la materia orgánica, las gravas y arenas muy
gruesas y las arcillas explicaron respectivamente el 90%, 60% y 85% de la varianza del
contenido de T-Hg en sedimentos.
Tabla 2-4: Análisis de regresión múltiple del contenido de Hg total en sedimentos (ppm) en relación a las variables ambientales del sedimento y agua. Las variables se reportaron en el orden que ingresaron al modelo, es decir, la variable 1 tuvo mayor valor de F (p≤0.05). El tipo de relaciones entre las variables de concentración de T-Hg y ambientales se representaron por signos y las correlaciones de Pearson se representaron en paréntesis. El nivel de significancia para retener las variables en cada modelo fue p≤0.05, excepto para las variables en cursiva (0.15≤p≤0.05). Las correlaciones de Pearson altas se indicaron en negrilla.
Condiciones del sedimento
Descriptor ambiental
R² Variable
1 Variable 2 Variable 3 Variable 4
Valor de F
p>F
Contenido de Hg total en sedimentos (ppm)
0.90 (+)MO (0.90)
(+)Arcillas (0.85)
(+)Gravas (0.60)
(+)Limos (0.40)
51.9 0.000
Condiciones del agua Contenido de Hg total en sedimentos (ppm)
0.40 (-)pH (0.30)
(-) Transparencia
(0.41)
(+)Profundidad (0.32)
(-) Temperatura
(0.16) 5.6 0.002
38 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
2.2.2 Variación en el contenido de T-Hg en músculo de
macroinvertebrados
La medición de Hg total en el músculo de macroinvertebrados en la bahía de Buenaventura
en el año 2015 evidenció que todas las especies contienen este metal pesado en sus
tejidos. A través de todas las épocas y estaciones el individuo que tuvo más concentración
de T-Hg fue un macho maduro de C. arcuatus con 0.75 ppm, mientras que los individuos
que tuvieron menos concentración del metal, fueron el camarón de agua dulce M. tenellum
y la estrella de mar L. columbia con 0.019 y 0.024 ppm respectivamente. Las especies que
presentaron mayor concentración de T-Hg fueron las jaibas C. arcuatus y C. toxotes.
La especie C. arcuatus, se recolectó en todas las épocas y estaciones de forma
abundante, por esto se realizaron los análisis de covarianza con esta especie. En primer
lugar se examinaron diferencias en el contenido de T-Hg en músculo de Callinectes
arcuatus por sexo (ANOVA, p=0.13), para el estado reproductivo (ANOVA, p=0.0001) y
para su interacción (ANOVA, p=0.53). Se obtuvo una relación significativa entre la
concentración de T-Hg en músculo y el tamaño de las jaibas (R2=0.43, p=0.0001), y se
realizó un análisis de covarianza (ANCOVA) con el ancho del caparazón (AC) de las jaibas
como covariable. El contenido de T-Hg en músculo de las jaibas C. arcuatus colectadas en
2015 tendió a variar significativamente con las tallas, y en la interacción de tallas y época
(Tabla 2-5, ANCOVA, p= 0.0001 y p=0.006, respectivamente). Después que se realizó el
análisis sin las interacciones no significativas, se obtuvo que tanto la época como la
estación influyeron de manera diferente en las tallas de las jaibas y esto afectó el contenido
de T-Hg en el músculo de estos organismos (ANCOVA, p=0.0002 y p=0.034,
respectivamente) (Tabla 2-5). La época en la que se presentó la concentración mayor de
T-Hg en el músculo de las jaibas, independiente de su tamaño, fue en noviembre (Tukey,
noviembre-abril, p<0.0001, noviembre-junio, p<0.0001 y noviembre-septiembre, p=0.011)
(Figura 2-4). En cuanto a las estaciones, en EI hubo mayor concentración de T-Hg en el
músculo de las jaibas, independiente de su tamaño, y EM fue la estación con menos
valores (Figura 2-5).
Capítulo 2 39
Para la especie C. arcuatus la varianza de la concentración de T-Hg en músculo fue
explicada en la misma proporción tanto por las condiciones fisicoquímicas del agua
(R2=0.23, F=15.2, p=0.0001) como por la granulometría del sedimento (R2=0.23, F=20.29,
p=0.0001). Los niveles de T-Hg en esta especie tendieron a ser altos cuando el conjunto
de variables, concentración de T-Hg en sedimentos y el porcentaje de arena gruesa, fueron
altos y cuando el conjunto de variables, salinidad, transparencia, temperatura, porcentaje
de arena media y limos, fueron bajos. Se usaron quince variables ambientales para
predecir los niveles de T-Hg en músculo de C. arcuatus (Tabla 2.6). Los modelos del agua
y sedimento fueron significativos (p≤0.05). Se incluyeron en el modelo las variables que no
fueron colineales, y las más notables tuvieron correlaciones significativas. La correlación
de Pearson entre la concentración de T-Hg en músculo de la especie y las condiciones
ambientales, fueron significativas tanto para las variables fisicoquímicas del agua, como
para la granulometría del sedimento. Para el caso de las condiciones del agua, las
variables: salinidad, transparencia, concentración de T-Hg en sedimentos y temperatura
fueron significativas (p=0.0001; p=0.0001, p=0.013 y p=0.04, respectivamente). Mientras
que, para la granulometría del sedimento, los porcentajes de: arena media, arena gruesa
y limos, también tuvieron correlación significativa (p=0.0001, p=0.0009 y p=0.006,
respectivamente). De acuerdo a las correlaciones de Pearson, la explicación de la varianza
de la concentración de T-Hg en músculo de la especie por parte de las variables del agua
se distribuyó en: 39% para la salinidad, 29% para la transparencia, 22% para la
concentración de T-Hg en sedimentos y 14% para la temperatura. Mientras que las
variables granulométricas del sedimento que mejor explicaron la varianza de los niveles de
T-Hg en músculo de la especie fueron el porcentaje de arena media con el 27%, el
porcentaje de arena gruesa con 23% y el porcentaje de limos con el 19%.
40 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
Tabla 2-5: Resultados de la concentración de T-Hg en músculo de C. arcuatus (ANCOVA
de dos vías) en diferentes épocas y estaciones, con el ancho de caparazón (AC) como
covariable y época y estación como factores.
Factor Df CM F P
AC 1 0.450 44.06 <.0001
Época 3 0.023 2.24 0.0850
AC*Época 3 0.043 4.23 0.0064
Estación 3 0.012 1.17 0.3231
AC*Estación 3 0.018 1.78 0.1516
Época*Estación 6 0.012 1.14 0.3386
AC*Época*Estación 6 0.009 0.89 0.5048
ANCOVA sin términos de interacción no significativa
AC 1 0.602 60.07 <.0001
Época 3 0.025 2.46 0.0642
Estación 3 0.023 2.25 0.0835
AC*Época 3 0.068 6.77 0.0002
AC*Estación 3 0.030 2.96 0.0336
Los datos tuvieron una transformación de Box y Cox. dF grados de libertad, CM Cuadrado Medio, F F-valor, p significancia, cov covarianza
Figura 2-4: Comparación de líneas de regresión entre T-Hg (ppm) en músculo de C. arcuatus y Ancho de caparazón (mm) por época.
Época
abril
junio
noviembre
septiembre
AC (mm)
[T-H
g]
en m
úsculo
de C
. arc
uatu
s (
ppm
)
3,3 5,3 7,3 9,3 11,3 13,3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Capítulo 2 41
Figura 2-5: Comparación de líneas de regresión entre T-Hg (ppm) en músculo de C. arcuatus y Ancho de caparazón (mm) por estación.
Para la especie S. aculeata aculeata se observó que el tamaño fue un buen predictor de
la concentración de T-Hg en el músculo (R2=0.46, p=0.0001), pero no hubo interacción
significativa con la covariable (ANCOVA, LT y época, p=0.51; LT y Estación, p=0.35), por
lo tanto se realizó un ANOVA, con la que se determinó que noviembre fue la época donde
hubo mayor concentración de T-Hg en el músculo del camarón bravo (ANOVA, p=0.007,
Tukey, noviembre-abril, p=0.045, noviembre-junio, p=0.12 y noviembre-septiembre,
p=0.12) (Figura 2-6). No hubo diferencias entre estaciones (ANOVA, p=0.91).
Figura 2-6: Promedios y desviación estándar del contenido de T-Hg en músculo de la especies S. aculeata aculeata por época. T-Hg se transformó con Box y Cox. En el eje X se encuentra la época
Estación
EE
EI
EM
ER
AC (mm)
[T-H
g] e
n m
úscu
lo d
e C
. a
rcu
atu
s (
pp
m)
3,3 5,3 7,3 9,3 11,3 13,3
0
0,2
0,4
0,6
0,8
42 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
En el análisis de regresión múltiple univariada se obtuvo que para la especies S. aculeata
aculeata los niveles de T-Hg en músculo fue mejor explicada por las condiciones
fisicoquímicas del agua (R2=0.47, F=13.19, p=0.0001) que por la granulometría del
sedimento (R2=0.15, F=5.5, p=0.03). Los niveles de T-Hg en esta especie tendieron a ser
altos cuando el pH y el oxígeno disuelto del agua fueron bajos y cuando el porcentaje de
arcillas en el sedimento fue alto. Se usaron diez variables ambientales para predecir la
concentración de T-Hg en músculo de S. aculeata aculeata (Tabla 2.6). Los modelos del
agua y sedimento fueron significativos (p≤0.05), aunque el mejor modelo fue con los
parámetros fisicoquímicos del agua que explicó el 47% de la variación, el del sedimento
explicó menos del 20% de la variación en los niveles de T-Hg. Se incluyeron en el modelo
las variables que no fueron colineales, y las más notables tuvieron correlaciones
significativas. La correlación de Pearson del pH, oxígeno disuelto y % de arcillas fueron
significativas (p=0.003; p=0.02 y p=0.002, respectivamente). De acuerdo a las
correlaciones de Pearson, el pH explicó el 76% de la varianza de la concentración de T-
Hg en músculo de la especie, el oxígeno disuelto explicó el 65% y el porcentaje de arcillas
explicó el 78% de la varianza.
Tabla 2-6: Análisis de regresión múltiple del contenido de Hg total en músculo de macroinvertebrados en relación a las variables ambientales del sedimento y agua. Las variables se reportaron en el orden que ingresaron al modelo, es decir, la variable 1 tuvo
Época
[T-H
g]
en
mú
scu
lo d
e S
. a
cu
lea
ta a
cu
lea
ta
abril junio noviembre septiembre
Medias y 95,0% Intervalos LSD
0,87
0,89
0,91
0,93
0,95
Capítulo 2 43
mayor valor de F (p≤0.05). El tipo de relaciones entre las variables de concentración de T-Hg y ambientales se representaron por signos y las correlaciones de Pearson se representaron en paréntesis. El nivel de significancia para retener las variables en cada modelo fue p≤0.05, excepto para las variables en cursiva (0.15≤p≤0.05). Las correlaciones de Pearson significativas se indicaron en negrilla.
Condiciones del sedimento
[T-Hg] en músculo
R² Variable 1 Variable 2 Variable 3 Variable 4 Valor de F
p>F
S. aculeata aculeata
0.15 (+)%Arcillas
(0.78) 5.5 0.03
C. arcuatus
0.23 (-)%Arena
Media (0.27)
(+)%Arena Gruesa (0.23)
(-)%Limos (0.19)
20.29 0.0000
Condiciones del agua
S. aculeata aculeata
0.47 (-)
pH (0.76) (-)Oxígeno
disuelto (0.65) 13.19 0.0001
C. arcuatus
0.23 (-)Salinidad
(0.39)
(-) Transparencia
(0.29)
(+)[T-Hg] en sedimentos
(0.22)
(-) Temperatura
(0.14) 15.2 0.0000
2.2.3 Bioacumulación de Hg
En la bahía de Buenaventura, se revisaron los Factores de Concentración Biota-Sedimento
(BSCF) para todas las especies. En general las especies del género Callinectes y otros
crustáceos presentaron valores de concentración mayor a 1 (Figura 2-7). Para la especie
C. arcuatus, el análisis de varianza del BSCF, teniendo como covariable el ancho de
caparazón de las jaibas, evidenció que la bioacumulación de mercurio varió según el
tamaño del individuo, la época y la estación. Además, que hubo una influencia significativa
de la estación sobre cómo se distribuyó el tamaño de las jaibas y que esto afectó la
bioacumulación del contaminante (Tabla 2-7). Después de revisar la prueba Tukey, se
obtuvo que en junio hubo mayor bioacumulación que en abril y septiembre, y que en
noviembre hubo mayor bioacumulación que en septiembre. En cuanto a las estaciones, se
determinó que en la estación EM se dio mayor bioacumulación que en ER y que en EE,
además, que en EI se dio mayor bioacumulación que en el ER, pero menor que en el EE.
Figura 2-7. Factor de concentración Biota Sedimento (BSCF) de T-Hg promedio por
especie de macroinvertebrados en la bahía de Buenaventura.
44 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
Tabla 2-7: Resultados del Factor de Concentración Biota Sedimento (BSCF) de T-Hg de C. arcuatus (ANCOVA de dos vías) en diferentes épocas y estaciones, con AC (Ancho de caparazón) como covariable y época y estación como factores.
Factor Df CM F P
AC (cov) 1 221 91.37 0.0001 Época 3 15.5 6.4 0.0004 Estación 3 22.5 9.31 0.0001 AC*Estación 3 11.4 4.73 0.0033
Los datos tuvieron una transformación de Box y Cox. dF grados de libertad, CM Cuadrado Medio, F F-valor, p significancia, cov covarianza
(BS
CF
)
An
ad
ara
tu
be
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Ca
llin
ect
es
arc
ua
tus
he
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Ma
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Anadara
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Capítulo 2 45
2.3 Discusión
2.3.1 Variación ambiental de la zona de estudio
Durante el estudio, para el análisis de las influencias del gradiente ambiental sobre el
contenido de T-Hg en sedimentos y músculo en la bahía de Buenaventura se identificaron
tres épocas y tres zonas bien definidas, éstas fueron: condiciones marinas, de agua dulce
y estuarinas. Las condiciones marinas se presentaron cuando se obtuvieron los mayores
valores del conjunto de variables: salinidad, pH, temperatura, transparencia, oxígeno
disuelto y porcentaje de sedimentos de tamaño fino. Por otro lado, las condiciones de agua
dulce fueron cuando los valores de las variables fisicoquímicas fueron totalmente opuestos
a los descritos anteriormente. Esta clasificación se sustenta en varios estudios que
describen las características fisicoquímicas del agua y sedimentos de la bahía (Cantera y
Blanco, 2001; Lucero et al., 2006). Acorde con estos estudios, se observó que el porcentaje
de gravas y arenas muy gruesas (sedimento grueso), fue alto cuando el pH, la salinidad y
la transparencia fueron bajos, lo que indicó influencia del agua dulce por las descargas de
los ríos Dagua y Anchicayá. Las gravas y arenas muy gruesas fueron los materiales que
predominaron en los sedimentos de estaciones aguas arriba de la desembocadura del río
Dagua (Lucero et al., 2006).
La época de características marinas fue junio, mientras las zonas marinas fueron EM y EE.
Así lo confirmaron los resultados de la prueba posterior (Tukey) en las que junio y las
estaciones EE y EM tuvieron los mayores valores de pH, salinidad, transparencia,
porcentaje de limos y porcentaje de arenas finas. Mientras la época caracterizada por agua
dulce fue noviembre y las estaciones ER y EI. Las épocas intermedias fueron abril y
septiembre, y las zonas intermedias estuvieron entre EM y EI, pero variaron con la época.
Además, la época afectó de manera significativa las condiciones de las estaciones de
muestreo, ya que durante junio todas las estaciones, tanto internas como externas
presentaron condiciones marinas, mientras que durante noviembre, todas las estaciones
presentaron condiciones de agua dulce. En general, la variabilidad ambiental de la zona
de estudio estuvo acorde con lo reportado para los estuarios tropicales (Valiela, 1995). Las
épocas de mayor precipitación en el estuario y las estaciones donde se encontraron las
zonas de drenaje de los ríos, afectaron la salinidad, la temperatura, el oxígeno disuelto y
46 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
la fracción del sedimento generando cambios y variabilidad en las ofertas fisicoquímicas
de los microhábitats del estuario. Esta variabilidad en su conjunto puede afectar la
dinámica del mercurio (Cogua et al., 2012).
2.3.2 Mercurio total (T-Hg) en sedimentos
En este estudio se determinó que en la bahía de Buenaventura las épocas afectadas por
periodos de precipitación y las estaciones internas, que en general suman condiciones de
agua dulce, también presentaron los mayores valores de materia orgánica en el sedimento.
Así lo confirmó la prueba posterior (Tukey), con la que se determinó que en septiembre se
presentó el mayor contenido de materia orgánica. Se ha reportado que durante septiembre
y noviembre el estuario presenta condiciones de agua dulce, debido a que estos meses
corresponden a la temporada de lluvia y al pico de descarga de los ríos Dagua (126 m3 s-
1) y Anchicayá (112 m3 s-1), durante los cuales se incrementa el aporte de sedimentos
compuestos por la materia orgánica en descomposición de los manglares y por los
residuos líquidos del emisor de la ciudad de Buenaventura (Lobo-Guerrero, 1993; Cantera
et al., 1992; Cantera y Blanco, 2001).
La distribución de la concentración de Hg total en los sedimentos indica que es muy
probable que las descargas de los ríos Dagua y Anchicayá sean una fuente del metal
pesado hacia el estuario. Se ha reportado que se da la bioacumulación de Hg en
organismos en la zona media del río Dagua, debido a la presencia del metal por actividades
mineras (Torres et al., 2005; Hernández et al., 2013). Se observó un efecto de dilución
desde mayor concentración en las estaciones internas hacia menor concentración en las
estaciones externas. Lo anterior es confirmado al revisar la prueba Tukey, pues en los
sedimentos de la estación EI se presentó mayor concentración de T-Hg y la mayor dilución
se presentó en EM. Este gradiente también se ha reportado en otros estuarios (Cogua et
al., 2012; Meng et al., 2014).
Es importante recalcar, que durante este estudio, en la bahía de Buenaventura en los
meses de junio, septiembre y noviembre, se presentaron sitios que superaron los 0.1 ppm
de Hg en sedimentos, que es el nivel máximo permisible para la salud humana en
sedimentos (WHO, 1990). Se ha reportado que el contenido de Hg en sedimentos
influencia la bioacumulación de organismos bentónicos y pelágicos (Chen, et al., 2009).
Capítulo 2 47
En relación al contenido de Hg y la materia orgánica en sedimentos, en este estudio se
determinó que en las épocas y sitios en donde hubo mayor contenido de materia orgánica,
también se presentaron los mayores valores de concentración del metal pesado (r2=0.74,
p=0.0001). Lo anterior significa que en el estuario de la bahía Buenaventura se está dando
el transporte y almacenamiento del mercurio en la fracción de materia orgánica del
sedimento. Otros estudios han reportado la influencia del contenido de materia orgánica
en sedimentos sobre el contenido de mercurio total (Sunderland et al., 2006; Chakraborty
et al., 2015).
No obstante, la materia orgánica no fue la única variable del sedimento que explicó el
contenido de mercurio en este compartimiento ambiental, también lo hizo el porcentaje de
arcillas. En general, en las épocas en que se incrementaron las entradas de agua dulce y
los sitios influenciados por las descargas de los ríos presentaron mayor cantidad de arcillas
en sedimento y en consecuencia mayor T-Hg en sedimentos. Se ha reportado que en las
zonas internas de los estuarios en donde hay mayor densidad de manglares y poco oleaje,
hay mayor porcentaje de lodos en el sedimento que son eficientes en la retención de
metales pesados (Azevedo et al., 2011).
En cuanto a las condiciones fisicoquímicas del agua, el T-Hg fue alto en sedimentos
cuando el pH, la transparencia y la temperatura fueron bajas y cuando la profundidad fue
alta. Estas características fisicoquímicas del agua indicaron influencia de las entradas
fluviales. En contraste con los resultados, en otros estuarios del país se ha reportado una
relación positiva entre el pH del agua y el contenido de T-Hg en sedimentos (Cogua, et al.,
2012). Se revisaron las pendientes entre T-Hg y materia orgánica en sedimentos, se
observó mayor T-Hg por unidad de materia orgánica en sitios y épocas de alto pH. En las
aguas de condiciones marinas también hubo mayor pH, que se traduce en bajas
concentración de iones H+ en el medio, estos iones compiten con los cationes de mercurio
por los sitios con carga negativa de los limos, arcillas y fracción orgánica del sedimento
(Ravichandran, 2004). En consecuencia, en las estaciones y las épocas de mayor pH y
salinidad, fue más eficiente la retención de T-Hg en la materia orgánica del sedimento, lo
que puede significar menor disponibilidad del contaminante para los organismos y en
consecuencia menos niveles del contaminante en sus tejidos.
48 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
2.3.3 Mercurio total (T-Hg) en músculo de macroinvertebrados
Se ha reportado que en los ecosistemas estuarinos los eslabones tróficos superiores tienen
mayor contenido de mercurio en sus tejidos (Cogua, 2011). En la zona de estudio se ha
reportado que los crustáceos de la familia Penaeidae y Portunidae tienen hábitos
alimenticios que los catalogan como carroñeros y oportunistas (Baltazar, 1997), respecto
a la especie Callinectes arcuatus, se ha reportado que el 21.4% de su dieta la constituyen
los camarones y otros crustáceos, y que es un depredador voraz (Pineda y Madrid, 1993).
Esto puede explicar por qué los individuos maduros de C. arcuatus y C. toxotes fueron las
especies con mayor concentración de T-Hg en músculo. Otros estudios han reportado
niveles altos de T-Hg en músculo de cangrejos azules (Karouna-Reiner et al., 2007). En la
bahía de Buenaventura, los niveles de T-Hg de algunos individuos de las jaibas superó los
0.2 ppm, que es el nivel máximo permitido para consumo en la población vulnerable,
mientras que algunos individuos maduros de C. arcuatus superaron los 0.5 ppm, que es el
nivel máximo permitido para consumo de la población en general (WHO, 1990). La
población vulnerable se refiere a mujeres embarazadas, niños y comunidad que se
alimenta de forma diaria de esta fuente de proteína, y la población general, es aquella que
la consume de forma esporádica. Otros estudios sobre mercurio en los macroinvertebrados
de los ecosistemas costeros de Colombia, han reportado que el 50% de los crustáceos
superaron el valor de 0.5 ppm de Hg-T (Guerrero et al., 1995; Olivero et al., 2008) y que
los macroinvertebrados de eslabones inferiores no llegan a esos niveles críticos
(Velásquez et al., 1997; Valdelamar et al., 2014).
Se ha registrado que para las especies Callinectes sapidus y C. bocourti, en la bahía de
Cartagena, existe una correlación significativa (p<0.0001, R=0.349, n=153) entre el peso
de estos organismos y el contenido de T-Hg en músculo (Olivero et al., 2008), además,
que también existen diferencias espaciales significativas en el contenido de T-Hg en
macroinvertebrados, probablemente por la influencia de la posición geográfica respecto a
la fuente de contaminación. Durante el estudio, en la bahía de Buenaventura se determinó
que las jaibas de la especie Callinectes arcuatus, independientemente de su tamaño,
presentaron mayor concentración de T-Hg en el músculo en la época de noviembre y en
la estación EI, y se relacionó con la salinidad. El mismo patrón se presentó para la especie
S. aculeata aculeata. En noviembre y en EI, predominaron las condiciones de agua dulce,
Capítulo 2 49
además, presentaron mayores concentraciones de T-Hg en los sedimentos. La
disminución en la salinidad no facilita químicamente el secuestro del mercurio en los
sedimentos (Wasserman et al. 2002). En síntesis, en las épocas y estaciones en donde el
estuario tuvo condiciones de menores salinidades, el mercurio, en su ciclo biogeoquímico,
pudo tomar rutas alternas al sedimento que resultaron en mayores niveles del metal en los
organismos.
2.3.4 Bioacumulación de Hg
Los resultados del análisis del factor de concentración evidenciaron que las especies de
crustáceos y algunos moluscos de la comunidad de macroinvertebrados de la bahía de
Buenaventura están acumulando activamente el mercurio, es decir que se está dando el
proceso de bioacumulación. Algunos estudios sobre bioacumulación de mercurio en
cangrejos azules han reportado que estos organismos bioacumulan de manera activa y
eficiente el metal, en contraste a una baja depuración del mismo (Reichmuth et al., 2010).
Para los individuos de la especie C. arcuatus en la bahía, se comprobó que el ingreso del
mercurio total desde los sedimentos hacia los organismos fue más eficiente en las épocas
y estaciones de condiciones marinas, a pesar que los mayores niveles de T-Hg en músculo
de las jaibas se presenten en las condiciones de agua dulce, cuando se presentó el mayor
contenido de materia orgánica y mercurio en los sedimentos. Otros estudios han reportado
que entre mayor sea el contenido de materia orgánica en los sedimentos menor es el factor
de bioacumulación (Chen et al., 2009). Esto puede explicarse por un lado debido al cambio
en los hábitos tróficos, y por el otro, debido a la cinética del contaminante. En cuanto a los
hábitos tróficos, se ha reportado que la lectura de mercurio en el músculo de los
organismos no es únicamente por el ingreso del metal desde los sedimentos, sino a través
de las relaciones tróficas y en consecuencia, a la biomagnificación (Olivero et al., 2002; Oh
et al., 2010). En la Florida se ha reportado que en el músculo de C. sapidus el 98-100% de
T-Hg corresponde a metilmercurio, que es la forma química que ingresa por la ingesta
(Adams y Engel, 2014). Cuando en la bahía de Buenaventura predominaron las
condiciones marinas, se presentó la mayor diversidad y abundancia de
macroinvertebrados que puede significar nuevas relaciones tróficas (Capítulo 1). En
estuarios tropicales se ha observado que la transferencia de mercurio del ambiente hacia
los organismos se da más eficiente en las redes tróficas planctónicas que en las redes
50 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
tróficas detritívoras (Cogua et al., 2012). En síntesis, en condiciones marinas del estuario,
dentro de varios cambios fisicoquímicos que pudieron influenciar que la especie C.
arcuatus haya tenido mayor FBA, un posible factor pudo ser los cambios en los hábitos
tróficos
Por otro lado, la cinética química puede explicar la relación inversa entre el factor de
concentración en el músculo de las jaibas y el contenido de T-Hg en sedimentos, debido a
que los organismos estuvieron expuestos a altas concentraciones en las condiciones de
agua dulce, lo que pudo generar saturación, mientras que, en las condiciones marinas, se
pudo haber dado el mecanismo de transporte pasivo del metal pesado (DeForest et al.,
2007). Por otro lado, al haber menor cantidad de materia orgánica, el mercurio no está
adherido a las partículas del sedimento y probablemente se encuentra biodisponible para
los organismos.
Capítulo 2 51
3. Conclusiones
En la bahía de Buenaventura, los sedimentos del estuario, en condiciones de mayor
salinidad, se caracterizaron por tener poca materia orgánica y el tamaño de grano de
sedimentos con tendencias hacia las arenas medias y finas. Mientras los parámetros
fisicoquímicos del agua del estuario en condiciones de mayor salinidad se caracterizaron
por tener mayores valores en el conjunto de variables pH, oxígeno disuelto, temperatura y
transparencia.
La estructura y abundancia de macroinvertebrados fueron mayores en condiciones
marinas del estuario, en junio y estaciones externas, y se relacionaron con alta salinidad y
bajo porcentaje de arcillas en el sedimento.
En la bahía de buenaventura, el contenido de mercurio total en sedimentos fue mayor en
condiciones de menor salinidad en el estuario, en septiembre y noviembre, y en las
estaciones internas. El contenido de mercurio total en sedimentos fue mayor entre mayor
el porcentaje de materia orgánica y arcillas en los sedimentos, y menor pH y transparencia
del agua.
El contenido de mercurio total en músculo de las especies Callinectes arcuatus y Squilla
aculeata aculeata fue mayor en condiciones de menor salinidad en el estuario, en
noviembre y en la estación EI. En C. arcuatus fue mayor entre menor salinidad y
transparencia del agua y menor porcentaje de arenas medias en los sedimentos. Mientras
en la especie S. aculeata la concentración de THg en músculo fue mayor entre menor pH
y oxígeno disuelto del agua y mayor porcentaje de arcillas en los sedimentos.
En la bahía de Buenaventura, en condiciones de mayor salinidad, durante el mes de junio
y en la estación EM, se favoreció el proceso de bioacumulación en la especie C. arcuatus.
En la estación EM durante el mes de junio, se determinaron individuos que bioacumularon
hasta 17 veces la concentración del sedimento.
52 Relación entre el contenido de mercurio de macroinvertebrados y las
variables ambientales de la bahía de Buenaventura
4. Bibliografía
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