Evaluación del disco de Secchi como indicador del estado trófico de sistemas límnicos de la zona centro y sur de Chile

Abstract

Las actividades antrópicas han provocado un aumento de nutrientes orgánicos e inorgánicos en los lagos, generando una sobreproducción de fitoplancton en estos sistemas. Esto representa uno de los mayores problemas ambientales existentes, por lo cual el monitoreo de la eutrofización es fundamental en la conservación de estos sistemas. Ante esto, la concentración de clorofila “a” (Chla) es comúnmente empleada como indicador del estado trófico. Sin embargo, no siempre es posible realizar su medición y como alternativa se utiliza el disco Secchi (SDD), como una herramienta económica y fácil de implementar, en base a la estrecha relación con la Chla. A pesar de esto, según las características morfométricas de los lagos y de sus cuencas de drenajes, existen otros compuestos que contribuyen a la desaparición del disco Secchi. En consecuencia, se recomienda analizar la relación entre Chla y SDD para cada sistema, y así evaluar la transparencia como medida indirecta del estado trófico. El presente seminario de título busca evaluar y analizar la relación descrita entre la Chla y el SDD y, por ende, el uso de SDD como un indicador de la calidad de los lagos de la zona centro y sur de Chile. Asimismo, se analiza la relación existente de la transparencia del agua y clorofila “a” con variables morfométricas y geográficas, y así estudiar la influencia de otros factores en la relación entre SDD y Chla. xiv Para esto se construye una base de datos mediante información del SDD y Chla otorgada por la Dirección General de Aguas y la recopilación bibliográfica de los datos morfométricos y geográficos de los sistemas límnicos considerados. Posteriormente se analiza la relación entre SDD y Chla mediante una regresión lineal, mientras que la relación con las variables morfométricas y geográficas se hace mediante la prueba de correlación de Spearman, análisis de redundancia (RDA) y regresión lineal múltiple (RLM). Los resultados muestran que la relación obtenida entre SDD y Chla para cada lago (r2 <0,78), como para el análisis con el conjunto de datos (r2 = 0,6), fue menor al reportado por Carlson (r2 = 0,93), el cual indica una desviación y que existen otras variables influyendo. A partir de los análisis realizados en relación con la morfometría y ubicación geográfica, se observa que para la transparencia (SDD), la profundidad es la variable explicativa que más aporta a la varianza (75,2%) de SDD, además, presenta la mayor correlación según la prueba de Spearman (ρ =0,87) y RDA. De las variables geográficas, la latitud posee una elevada correlación según la prueba de Spearman (ρ =0,83) y RDA mientras que en el modelo RLM tiene un pequeño efecto en la explicación de la varianza del SDD (2%). En cuanto a la concentración de clorofila “a”, la latitud es la variable que más aporta a la varianza (51,3%) del modelo regresión múltiple, como también presenta la mayor correlación según la prueba de Spearman (ρ =0,72) y RDA. De las variables xv morfométricas, la profundidad muestra ser la variable con mayor correlación según la prueba de Spearman (ρ =0,71) y el RDA. Este trabajó demostró que relación entre SDD y Chla es inversamente proporcional, sin embargo, se desvía de la informada por Carlson para el uso de SDD como indicador de estado trófico. Además, características morfométricas (profundidad) y geográficas (latitud) explican mejor la transparencia medida con SDD, independiente de la zona a la cual pertenezcan los lagos, en comparación a Chla. De esta manera, existen otros factores (sustancias húmicas y/o sólidos suspendidos) que dan cuenta de la transparencia, por lo que la forma más adecuada para estimar el estado trófico de los lagos estudiados es mediante la concentración de clorofila “a”. Finalmente, para poder generar un modelo predictivo del estado trófico es necesario incluir otras variables en futuros estudios (nutrientes, temperatura, entre otros).

Anthropic activities have caused an increase in organic and inorganic nutrients in lakes, generating an overproduction of phytoplankton in these systems. This represents one of the biggest environmental problems, thus monitoring of eutrophication is critical in the conservation of these systems. Given this, the concentration of chlorophyll "a" (Chla) is commonly used as an indicator of trophic state. However, the utilization of Chla is not always possible, and as an alternative the Secchi disk (SDD) is used, as an economical and easy tool to implement, based on the close relationship with Chla. Despite this, according to the morphometric characteristics of lakes and their drainage basins, there are other compounds that may affect the transparency and thus the Secchi disk. Consequently, it is recommended to analyze the relationship between Chla and SDD for each system, and thus evaluate transparency as an indirect measure of trophic status. This work aims to evaluate and analyze the relationship described between Chla and the SDD, therefore, the use of SDD as an indicator of the quality of lakes in central and southern Chile. Likewise, the present work explores the relationship of transparency and chlorophyll “a” with morphometric and geographical variables, and thus studies the influence of other factors in the relationship between SDD and Chla.

To achieve the aim of this study, a database is made using information of SDD and Chla provided by the General Water Directorate and morphometric and geographical data collected from the bibliographic of the limbic systems considered. Subsequently, the relationship between SDD and Chla is analyzed by means of a linear regression, while the relationship with morphometric and geographic variables is performed using Spearman's correlation test, redundancy analysis (RDA) and multiple linear regression (RLM). The results show that the relationship obtained between SDD and Chla for each lake (r2 <0,78), as for the analysis with the data set (r2 = 0,6), was lower than that reported by Carlson (r2 = 0, 93), which indicates a deviation and therefore the influence of other variables that are present in the scattering of light. From the analyzes performed in relation to morphometry and geographic location, it is observed that for transparency (SDD), depth is the explanatory variable that most contributes to the variance (75,2%) of SDD. In addition, it presents the higher correlation according to the Spearman test (ρ = 0,87) and RDA. About the geographical variables, latitude had a high correlation according to the Spearman (ρ =0,83) and RDA test, while in the RLM model it has a small effect on the explanation of SDD variance (2%). For the concentration of chlorophyll “a”, latitude is the variable that most contributes to the variance (51,3%) of the multiple regression model, as well as from the highest correlation according to the Spearman test (ρ = 0,72) and RDA. Of the morphometric variables, the depth shows to be the variable with the highest correlation according to the Spearman test (ρ = 0,71) and the R.

This work showed that the relationship between SDD and Chla is inversely proportional, however, it is deviates in comparison to the reported by Carlson for the use of SDD as an indicator of trophic status. In addition, morphometric (depth) and geographical (latitude) characteristics explain better the transparency measured with SDD, independent of the area to which the lakes belong, compared to Chla. In this way, there are other factors (humic substances and /or suspended solids) that account for transparency, so the most appropriate method to estimate the trophic state of the studied lakes is through the concentration of chlorophyll "a". Finally, in order to generate a predictive model of trophic status, it is necessary to include other variables in future studies (nutrients, temperature, etc).