Dra. Paulina Montero
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|---|---|
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| Dirección: | Km 4,5 Camino a Puerto Aysén, Sector El Arenal |
Proyectos
En este proyecto se estudiará la respuesta metabólica de la comunidad bacteriana en relación a la composición de la materia orgánica disuelta en el agua. La propuesta pone énfasis en el potencial impacto del aumento en la entrada de materia orgánica alóctona al fiordo Puyuhuapi; de origen terrestre o antrópogénico, que eventualmente podría conducir hacia eventos de bajas de oxígeno en la columna de agua.
Hasta la fecha, no existe una comprensión integrada de cómo la fuente y la composición de Materia Orgánica Disuelta (DOM) modifican la actividad bacteriana en los fiordos patagónicos. Los resultados obtenidos de esta propuesta de investigación proporcionarán un examen exhaustivo y detallado de la respuesta metabólica del bacterioplancton a diferentes fuentes de DOM, con especial énfasis en el impacto potencial del DOM alóctono en el estado trófico acuático y la hipoxia en la columna de agua.
El estudio se llevará a cabo en el fiordo Puyuhuapi (44°S), ubicado en el norte de la Patagonia chilena. Tanto la actividad metabólica del bacterioplancton como las propiedades de OM se determinarán a través de mediciones in situ y durante experimentos de incubación Las estaciones monitoreadas se ubicarán a lo largo del fiordo a lo largo de un gradiente de salinidad, que reflejará la influencia de la descarga del río, el cultivo de salmón y el agua oceánica. Se plantea la hipótesis de que la actividad metabólica del bacterioplancton cambia estacionalmente a lo largo de gradientes de salinidad en respuesta a cambios en la composición de DOM, y que la degradación alóctona de DOM por bacterioplancton promueve el metabolismo heterótrofo y la hipoxia en los ecosistemas de los fiordos chilenos.
2021 – 2025
La investigación del programa PATSER (Ecosystem, climate change and socio-environmental linkages along the continental-ocean continuum. Long-term socio-ecological research in Patagonia),se centra en la función de los ecosistemas y sus vínculos a lo largo del gradiente, el que va desde los sistemas terrestres de agua dulce, hasta los sistemas marinos interiores (fiordos). La propuesta del Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia (CIEP) se basa en utilizar la infraestructura existente, la que incluye redes de monitoreo y sensores dentro de los ecosistemas, como, por ejemplo, parcelas de bosque, cuencas, lagos y fiordos monitoreados a largo plazo. El programa también considera, como un factor relevante, el componente humano de este gradiente natural, tanto el legado histórico de la actividad humana (incendios, patrones de ocupación y paleogeografía), como el desarrollo moderno y las tendencias en el uso de la tierra, que acontecen en una región con más de la mitad de su superficie designada como áreas silvestres protegidas. Por otra parte, se busca comprender la función de los ecosistemas y las respuestas a los pulsos y los factores de estrés, con el fin de determinar el equilibrio seguro entre el cambio global y el uso local de la tierra.
2017-2019
El objetivo general de la iniciativa es determinar la capacidad degradativa de la materia orgánica autóctona (producida in situ) y alóctona (proveniente de fuentes antropogénicas) en aguas del canal de Puyuhuapi bajo futuros escenarios de cambio climático. Los organismos objetivos del estudio serán las comunidades bacterianas, que son capaces de procesar una proporción significativa del carbón orgánico que ingresa al sistema, y los organismos bentónicos filtradores suspensívoros, que han sido propuestos como un mecanismo de control de la eutroficación en áreas costeras impactadas por la acuicultura. Los resultados de esta investigación ayudarán a entender cuál es el rol de la comunidad bacteriana y de los organismos bentónicos suspensívoros en la degradación de la materia orgánica autóctona/alóctona dentro del área de estudio. Además, se obtendrá información de línea base que muestre el comportamiento durante el ciclo anual de la producción y degradación de la materia orgánica y sobre las variables ambientales físicoquímicas y biológicas que determinan sus cambios en el tiempo. La información experimental junto a los registros de las principales variables ambientales representarán las condiciones de entrada para alimentar un modelo matemático-computacional que permita simular el funcionamiento del ecosistema y lograr algún grado de predicción de la conducta de este bajo diferentes escenarios de cambio climático.
BIP 40000236
Financiado por el Fondo de Innovación para la Competitividad (FIC), Gobierno Regional de Aysén
2013-2016
2011-2012
Publicaciones
https://doi.org/10.1029/2022GB007688
En décadas recientes, en las mediciones de oxígeno disuelto (OD) global se registró una disminución de ~1 % a 2 % en el contenido de oxígeno, lo que suscita una inquietud en cuanto a los efectos negativos de la desoxigenación del océano en la vida marina y el ciclo de los gases de efecto invernadero. Se dieron a conocer los procesos de desoxigenación en los fiordos de la Patagonia por primera vez, esto se hizo combinando datos in situ del 2016 al 2022, teledetección satelital y a través de resultados obtenidos de un modelo físico-biogeoquímico. La desoxigenación se asoció con la advección de las masas de Agua Ecuatorial Subsuperficial (AESS) hacia la región norte de la Patagonia. A través de un análisis del régimen de circulación usando el modelo global de alta resolución Mercator-Ocean se confirmó la importancia de la corriente subsuperficial Perú-Chile (CSPC) al transportar la AESS hacia los polos, que contribuye a la entrada de AESS a los fiordos norte de la Patagonia. A través de un sistema de medición mooring en el área de intercambio de agua entre el océano Pacífico y los fiordos patagónicos se detectó OD en disminución de −21,66 μmol L−1 por más de 7 años, lo cual se explica por el aumento en el transporte de la CSPC de 1,46 Sv. dentro del sistema de fiordos de Puyuhuapi, una segunda serie de OD mostró una desoxigenación más marcada con −88,6 μmol L−1 por más de 3 años relacionada con la influencia de la AESS y de procesos locales, como el consumo de OD por la degradación de la materia orgánica. La desoxigenación reciente registrada en los fiordos de la Patagonia norte muestra la importancia del estudio de OD en el contexto de la reducción de la cantidad de oxígeno global, lo que garantiza a futuro la cuantificación de los impactos de la desoxigenación en los ciclos de vida de organismos marinos que habitan los fiordos y canales de la Patagonia y el Sistema de Corriente de Humboldt.
https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2023.103892
A través de muestras hidrográficas y de zooplancton junto con análisis de isótopos estables, se determinó la influencia del aporte de agua dulce y agua de mar del golfo de Penas al canal Baker (47°S), Patagonia central, sobre la comunidad de zooplancton a mediados de primavera. Estos resultados muestran la presencia de diferentes grupos taxonómicos y funcionales en la comunidad de mesoozooplancton en un transecto mar adentro y costero. Algunos grupos existían principalmente mar adentro (p. ej., eufáusidos, larvas de peces, estomatópodos, anfípodos), mientras otros se encontraban en mayor abundancia en la costa (p. ej., Euphausiacea, ictioplancton, Stomatopoda, Amphipodam). Las primeras etapas de vida de especies importantes ecológicamente, como Euphausia vallentini y las etapas pelágicas de Munida gregaria, se dieron principalmente en el golfo de Penas. Posiciones tróficas más altas estimadas de δ15N habitaron en grupos de mesozooplancton en la costa (canal Baker) y las más bajas en el golfo de Penas, lo que coincide con la disminución en la proporción C:N en el zooplancton y con el aumento en los valores de clorofila-a en el agua mar adentro. La distribución δ13C en los grupos de zooplancton a través del transecto mar adentro y costero mostró un gradiente positivo de la mayoría de las estaciones costeras hacia la desembocadura del canal Baker, lo que indica una relación negativa con el agua dulce que contiene carbono orgánico terrestre y una relación positiva con el agua de mar. Sin embargo, desde la desembocadura del canal hacia mar adentro, se vio una disminución en δ13C en la mayoría de los grupos de zooplancton. En el canal Baker, hubo valores δ13C bajos en la materia orgánica particulada (MOP) en el nivel superficial, valores más altos en profundidades medias y valores bajos en las zonas más profundas. Esta distribución desequilibrada de los valores δ13C en MOP y zooplancton, junto con la presencia de diferentes cuerpos de agua a diferentes profundidades sugiere un transporte a través de las cuencas de carbono orgánico de diferentes fuentes en distintos niveles: de origen terrestre en la superficie, de origen marino en profundidad media y de materia orgánica degradada proveniente de fuera de la costa en profundidades mayores. Por lo tanto, un escenario complejo de transporte lateral de agua de diferentes características modeliza la presencia de zooplancton en diferentes zonas y de su fuente de alimentación en el área. Estos hallazgos se asemejan a otros observados más al sur en el canal Beagle (57°S), también en primavera, pero la contribución relativa de distintas fuentes de carbono puede diferir entre sistemas patagónicos.
https://doi.org/10.1016/j.pocean.2023.102982
El mar interior del archipiélago de la Patagonia (PAIS por su sigla en inglés) es uno de los sistemas de fiordos más grandes en el planeta. Estas aguas costeras incluyen áreas recónditas y prácticamente prístinas en las cuales las precipitaciones/escurrentía y el deshielo glaciar intensifican la interacción tierra-océano, lo cual incide en las características biológicas, físicas y químicas del agua oceánica superficial subantártica (SAASW por su sigla en inglés) que inundan las cuencas de los archipiélagos. La mezcla de SAASW con agua continental repleta de silicio y hierro, más el crecimiento de diatomeas ocurrirían de manera simultánea con una reducción rápida de los macronutientes del SAASW. Por lo tanto, el metabolismo de fitoplancton (p.ej.: la utilización de macronutrientes para la producción primaria) en estuarios de la Patagonia sur ya se ha asumido previamente como independiente de la disponibilidad de hierro (es decir, condiciones con abundante hierro). Los resultados experimentales que se muestran aquí sugieren que la reducción de nitrato y fosfato en agua con salinidad baja (29) puede ser mejorada por un enriquecimiento de hierro disuelto de 5nm (de 13 % y 28 %, respectivamente) durante la fase de desarrollo del florecimiento de diatomeas. El enriquecimiento simultáneo de hierro (5nm) y ácido silícico (5 µM) en estas aguas de estuarios dio como resultado una mejora de absorción de macronutrientes similar, un incremento de 119 % en la producción de sílice biogénica y una duplicación de la abundancia de la especie Pseudo-nitzschia (una diatomea capaz de producir ácido domoico, una neurotoxina). Se sugiere que los pulsos de agua dulce natural de formas alóctonas de hierro y silicio biodisponibles a aguas interiores del archipiélago de la Patagonia durante el comienzo de la temporada productiva desempeñan un rol potencialmente significativo en la modelización de las dinámicas de macronutrientes (entrada versus utilización) y en la influencia a la formación de grupos de fitoplancton en la cos
https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.772900
Los ecosistemas de fiordos son cíclicos, exportan cantidades importantes de carbono y parecen ser extremadamente susceptibles al cambio climático, así como también a las perturbaciones antropogénicas. Con el objetivo de identificar patrones de respuesta microbiana a los cambios naturales y antrópicos en proceso, que se producen en los fiordos de la Patagonia chilena, se examinó el efecto del fertilizante orgánico asociado a la acuicultura del salmón y al enfriamiento producido por el deshielo glacial sobre la producción bacteriana (PB), la actividad enzimática extracelular (EEA, por su sigla en inglés) y la diversidad comunitaria del bacterioplancton de vida libre. Se evaluaron respectivamente los efectos de la materia orgánica disuelta (MOD) derivada del alimento del salmón (AS-MOD) y de las aguas de deshielo a través de experimentos con microcosmos que contenían aguas del fiordo chileno Puyuhuapi y de los fiordos proglaciales del Campo de Hielo Patagónico Sur. Las tasas de PB y EEA fueron dos veces superiores en presencia de AS-MOD que, en los grupos de controles, mientras que la adición de materia orgánica autóctona derivada de diatomeas (D-MOD) dio lugar a tasas de la PB y la EEA similares a las medidas en los grupos de controles. La incorporación de AS-MOD también redujo la riqueza de especies y la abundancia de una fracción importante de los taxones representativos del bacterioplancton del fiordo Puyuhuapi. En los fiordos proglaciales, la diversidad del bacterioplancton se redujo en las zonas más fuertemente influenciadas por las aguas de deshielo, y estuvo acompañada de cambios positivos moderados en la PB y la EEA. Los hallazgos indican claramente que el AS-MOD es altamente reactivo, promueve mayores tasas de actividad microbiana, al mismo tiempo que podría influir en la diversidad de las comunidades de bacterioplancton en los fiordos patagónicos con una fuerte actividad salmonera. Estos descubrimientos cuestionan la visión tradicional de la producción de fitoplancton como fuente primaria de MOD voluble que alimenta la actividad heterótrofa en ecosistemas costeros afectados por el aumento orgánico antropogénico. Dada la intensa producción local de salmón, se examinó la importancia de esta fuente emergente de ricos sustratos orgánicos “alóctonos” para el equilibrio autótrofo/heterótrofo, la exportación de carbono y la hipoxia en los fiordos patagónicos. El efecto del aumento humano en MOD puede verse incrementado en los fiordos proglaciales, donde el deshielo glacial progresivo ejerce una presión selectiva adicional sobre la diversidad del bacterioplancton.
https://doi.org/10.3389/fmars.2021.612628
En el extremo sur de Sudamérica, los relatos de los primeros exploradores y supervivientes de naufragios desde finales del siglo XVI registran indicios de la toxicidad de los moluscos. Las floraciones del dinoflagelado tóxico Alexandrium catenella se describieron en la parte occidental del Estrecho de Magallanes a principios de 1970 y desde entonces han mostrado una progresión hacia el norte a través de la Patagonia chilena, lo que culminó en un catastrófico evento tóxico alrededor de la Isla de Chiloé en 2016. Esta tendencia tuvo lugar en zonas costeras con una densidad de población humana extremadamente baja, por lo que es poco probable que la eutrofización antropogénica esté implicada de forma significativa, al menos en el sur. Sin embargo, las actividades humanas (como la piscicultura del salmón) pueden desempeñar una función en la intensificación de las floraciones en las zonas más densamente pobladas del norte de la Patagonia. En los fiordos y canales de la Patagonia chilena, los grupos de fitoplancton están formados por complejas interacciones entre la escorrentía de agua dulce (AD) y las intrusiones de agua superficial subantártica (ASSA). En el contexto de las floraciones de A. catenella, se examinaron las propiedades del ASSA, que en las aguas costeras se transforma en agua subantártica modificada (ASAAM). El aporte del AD se caracteriza tener por concentraciones muy bajas de nitrógeno y fósforo inorgánico disuelto (DIN y DIP, por sus siglas en inglés, respectivamente), pero concentraciones relativamente altas de ácido silícico (DSi, por sus siglas en inglés); en cambio, el DIN y el DIP son suministrados predominantemente por el ASSA que es muy deficiente en DSi. Por lo tanto, estas aguas muestran gradientes verticales fuertes de DIN, DIP y DSi, pero también potencialmente en metales trazas disueltos y CO. Los cambios a gran escala en los aportes relativos de ASSA o AD pueden modificar estos gradientes verticales, forzando cambios competitivos de manera potencial en los conjuntos de fitoplancton con latitud, con implicaciones en el crecimiento y la toxicidad de A. catenella y otras especies nocivas. El desplazamiento hacia el norte de las floraciones de A. catenella podría estar asociado a anomalías en el Modo Anular del Sur (MAS) que modifican la influencia del ASAAM mediante variaciones en el aporte de AD a las aguas costeras. La presencia histórica de floraciones en el sur de la Patagonia y Tierra del Fuego, combinada con las condiciones fuertemente contrastantes, además de la latitud y profundidad, implican que el sur de Chile representa un laboratorio natural ideal para estudiar las influencias climáticas y oceanográficas en la dinámica de las poblaciones de A. catenella.
Aulacomya atra es un suspensívoro activo, espacialmente dominante en las comunidades bentónicas de aguas bajas de fondo duro en los fiordos de la Patagonia chilena. En esta región, el flujo vertical de materia orgánica (MO) autóctona que llega a los bentos aumenta por la MO alóctona de origen terrestre y por la intensa piscicultura del salmón. Esta piscina mezclada de MO representa una fuente potencial de comida para una variedad de consumidores bentónicos, pero, hasta la fecha, poco se sabe acerca del grado de uso de estos materiales por los organismos filtradores. En este contexto, los experimentos de alimentación de A. atra en el fiordo Puyuhuapi de la Patagonia chilena fueron realizados durante el verano y el invierno del 2018 y 2019. Estos experimentos fueron diseñados para determinar la tasa de ingesta (TI) de los A. atra alimentados con MO autóctona (comunidad bacteriana y microplanctónica) y alóctona (pellet para salmón). Adicionalmente, se tomaron ejemplos de tejido de A. atra y materia orgánica particulada suspendida (SPOM, por su sigla en inglés) del área de estudio para un análisis de isótopos estables. Datos de experimentos de laboratorio indicaron que A. atra se puede alimentar de MO autóctona y alóctona, pero se detectaron TI más altas en individuos alimentados con pellet para salmón. No se pudieron determinar las preferencias dietéticas de A. atra en los experimentos de alimentación debido a que la TI es sensible a la densidad de las partículas de alimento más que al tipo específico de alimento. Los análisis de isotopos estables indican que A. atra, en un ambiente natural, explota preferentemente alimentos con una señal isotópica correspondiente a la MO autóctona, lo que destaca la función primordial del carbono fitoplanctónico en su dieta. Por lo tanto, es poco probable que se dé una utilización extensiva de la MO de procedencia terrestre, aunque no se excluye la utilización de la MO derivada de la piscicultura del salmón debido a la superposición de la señal isotópica entre los pellets de alimento y el plancton marino.