CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES-Artículo Científico

CARACTERÍSTICAS GRANULOMÉTRICAS DE LOS FONDOS BLANDOS EN UN ÁREA DE LA BAHÍA DE TAGANGA (COLOMBIA) INFLUENCIADA POR LA INSTALACIÓN DE REFUGIOS BENTÓNICOS

GRANULOMETRIC CHARACTERISTICS OF THE SOFT BOTTOMS IN AN AREA OF THE TAGANGA BAY (COLOMBIA) INFLUENCED BY THE INSTALATION OF BENTONIC SHELTERS

Juan Carlos Rubio-Polanía¹, Carlos Alberto Trujillo-Arcila²

¹Biologo Marino, Estudiante de Maestría en Ciencias, CICESE. Calle 179 No 6-64 apto 503, Bogotá D.C, Colombia. E-mail: jucarupo2@hotmail.com

²Biólogo Marino, grupo de Ciencias Marinas Aplicadas al Desarrollo Integrado de Zonas Costeras adscrito a la Fundación Sila Kangama. Carrera 3 No 25-81, Rodadero, Santa Marta, Colombia. ecoreef.colombia@gmail. com

Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 16(1): 193 - 203, 2013

RESUMEN

Los sedimentos marinos y sus características granulométricas pueden condicionar el establecimiento de las comunidades bentónicas. Con el objetivo de establecer el tipo de sedimento presente en el área de influencia de los refugios tipo casita cubana instalados en la bahía de Taganga, la Fundación Sila Kangama, durante el primer semestre de 2004, evaluó las características granulométricas y químicas de los fondos blandos presentes en el área de influencia, de tres de los 15 refugios bentónicos, ubicados a 25 m de profundidad. Se determinó la naturaleza arenosa del sedimento, el cual, fluctuó entre arenas finas, medias y gruesas, con mezcla de material fino y grueso, sometido a una energía cinética media alta, con clasificaciones de moderadas a muy malas, que están en relación con valores de asimetría negativos y distribuciones platicúrticas, que indican bimodalidad. Los porcentajes de materia orgánica calculados son atípicos (entre 9,99 y 23,66) para sedimentos arenosos y la característica bioclástica resulta de la descomposición de los restos calcáreos de origen biológico. Se observaron dos tipos de ambientes sedimentarios, de erosión en la estación uno y de flujo, en las estaciones dos y tres, lo cual, se vio reflejado en las pruebas no paramétricas de Kruskall-Wallis y Dunn realizadas. No se observa un efecto marcado de los refugios bentónicos sobre los sedimentos evaluados.

Palabras clave: Sedimentos, granulometría, Bahía Taganga, Caribe colombiano.

SUMMARY

The establishment of benthic communities depends on the granulometric characteristics of marine sediments. The main objective of this study was to establish the kind of sediment present in the area of influence of casita cubana shelters installed in the Taganga Bay, the Sila Kangama foundation durring the first semester of 2004, evaluating the granulometric characteristics and the chemistry of soft bottom present in the area influenced by three of 15 benthic refuges installed in 25m depth in the interior of the bay. The nature of the sandy sediments, fluctuated between fine, medium and coarse, with a mixture with fine and coarse materials, under medium to high kinetic energy, with a classification ranging from moderate to poor relating to the negative asymmetry values and platikutic distributions indicating bimodality. The percentages of organic material calculated are atypical (betrween 9.99 and 23.66) for sandy sediments and its bioclastic characteristics are the result of the decomposition of calcarreous fragments of biological origin. Two types of sediment environments were observed, one of erosion at station one and one of water flow in stations two and three, which were reflected in the Kruskall-Wallis and Dunn nonparametric tests carried out. No marked effect was observed of the benthic refuges on the sediments evaluated.

Key words: Sediments, Granulometry, Taganga Bay, Colombian Caribbean.

INTRODUCCIÓN

Los sedimentos marinos son agregados de materiales inrsolubles no consolidados de origen orgánico e inorgánico, llevados a los fondos costeros y oceánicos por agentes de transporte (Ruíz & Ilin, 1979). Estos son importantes en el desarrollo de cadenas tróficas, reciclamiento de materia orrgánica, equilibrio atmósfera-océano, estudios geológicos y evaluaciones de impacto ambiental (De la Lanza, 1986; Valrdés et al. 2000). Sus características texturales pueden conrdicionar el establecimiento de las comunidades bentónicas (Wieser, 1969).

El análisis de tamaño de grano es una herramienta indispenrsable para clasificar ambientes sedimentarios (Blott & Pye, 2001), que son sustratos móviles, influenciados por procersos físicos, químicos y biológicos (Sebens, 1991). Su distrirbución y baja complejidad estructural facilita la disposición de hábitats artificiales, que favorecen la agregación de espercies de importancia ecológica y comercial (Vegas, 1971; Vita et al. 2002; Delgadillo-Garzón, 2009). Tal es el caso de los refugios bentónicos, llamados casitas cubanas, ubicados en la bahía de Taganga (Figura 1), que se encuentran entre los 20 y 30m de profundidad, distribuidos en un área de 1000 m². Estas estructuras fueron dispuestas por la Fundación Sila Kangama, para realizar la evaluación del reclutamiento y mejorar el manejo de la langosta espinosa, en el área de Santa Marta (Jaimes et al. 2004) y son ampliamente utilizados en la explotación de la langosta espinosa (Panulirus argus, Latreille, 1804), en la cuenca del caribe (Arango et al. 2001).

La bahía de Taganga, ubicada al Norte de la ciudad de Santa Marta, entre Punta Venados (11°16'14'' N, 74°12'16'' W), Punta Colorada (11°15'44'' N, 74°11'56'' W) y la playa de Taganga (74°11'29'' W), (Figura 2) está formada por estrirbaciones de la Sierra Nevada de Santa Marta y presenta una variedad de hábitats, que van desde formaciones coralinas hasta fondos sedimentarios (Agenda Caribe, 2006).

La bahía presenta litorales rocosos, escarpados por esquisrtos verde azulados de foliación metamórfica y batolitos, con muchas puntas y bahía. Las playas son arenosas, con abunrdantes cascajos de naturaleza litológica y carbonato de calrcio de origen coralino. Los fondos rocosos son frecuentes en el área, debido a la presencia de las estribaciones noroccirdentales de la Sierra Nevada de Santa Marta (Bartels, 1970; Bustamante et al. 2008).

Este trabajo, se realizó con el objetivo de contribuir y de formentar el conocimiento de los fondos sedimentarios de la bahía de Taganga, teniendo en cuenta que es un área turrística importante del caribe colombiano, que se encuentra sometida a factores estresantes de tipo antropogénico (e.g. descargas del emisario submarino).

MATERIALES Y MÉTODOS

Se seleccionaron de manera aleatoria tres refugios bentórnicos, con el fin de tener una muestra representativa del área. Cada estructura fue numerada y geoposicionada, de tal manera que la estación número uno, se encuentra ubircada a 11°15'56,5'' N y 74°11'51,1'' W; la estación dos, a 11°15'57,9'' N y 74°11'51,7'' W y, la tres, a 11°15'57,5'' N y 74°11'51,0'' W. La toma de muestras en cada estructura, se realizó sobre un transecto, de 10m con dirección Norte-Sur.

Para cada unidad muestreal fueron tomadas dos réplicas: la primera destinada para el análisis granulométrico y, la segunda, para el análisis químico. El sedimento fue extraido usando equipo autónomo de buceo y una caja excavadora de 0,02m²(con una máxima profundidad de perforación de 30cm), colectándose el sedimento a 5m, 2m y debajo de la estructura (0m) (Figura 3); el material extraído fue almarcenado en bolsas rotuladas. Muestras de cinco centímetros de espesor, destinadas para medir el contenido de materia orgánica, fueron almacenadas en frascos plásticos negros, los cuales, se mantuvieron congelados hasta el momento de hacer la determinación.

Para el análisis granulométrico, se tomó 100g de sedimento, previamente secados y homogenizados, que fueron tamizardos durante 15 minutos, en un vibrador Retsch, haciendo pasar la muestra sobre una columna de tamices con luces de malla de 4; 2; 1,45; 0,635; 0,45; 0,35; 0,160; 0,112; 0,063 y < 0,063mm. A continuación, se pesó el contenido de cada tamiz y se transformó a porcentaje (Buchanan, 1984), se calcularon cinco características texturales, que son, según Bartholdy et al. (2007), las que mejor reflejan las tendencias de los parámetros texturales. 1) la Mediana (Md = φ50), a los efectos de estimar la energía cinética media (ECM) del amrbiente sedimentario; 2) El tamaño gráfico promedio o Media (Mz = {(φ16 + φ50 + φ84) / 3}), para establecer el diámetro promedio de las partículas de la muestra; 3) La Desviación estándar gráfica inclusiva (σ1= {(φ84+ φ16) / 4} + {(φ95- φ5) / 6.6}), por medir la clasificación o uniformidad del serdimento; 4) Asimetría gráfica inclusiva (Sk = {φ16+ φ84- 2 σ50 / 2 (φ84- φ16)} + {φ5 + φ95 - 2 φ50 / 2 (φ95- φ5)}), para observar el sesgo que presenta la curva de distribución hacia granos finos o gruesos y, 5) La cúrtosis gráfica (Kg = { (φ95- φ5) / 2.44 (φ75- φ25)}), para establecer el acercarmiento al valor medio de la curva de distribución (Méndez et al. 1986; García et al. 2009). Todos los cálculos se realizaron conforme al trabajo de Folk & Ward (1957).

El porcentaje de materia orgánica, se determinó por pérdida de peso por ignición, sometiendo cada muestra por duplircado, en alícuotas de 1g de peso, a un secado de 95°C, durante 24 horas. Posteriormente, se calcinaron las muesrtras a 550°C, por una hora y se calculó la diferencia en peso (Páez-Osuna et al. 1984).

Para la determinación de carbonatos totales, se tomó una muestra de 10g de sedimento, a los cuales, se les agregó 50mL HCl 0,5N; posteriormente, la muestra fue calentada durante 5min y, luego, titulada con NaOH 0,25N, usando fenolftaleína, como indicador. Con el volumen utilizado en la titulación, se calcula la cantidad de carbonatos presentes en la muestra, que son expresados como porcentaje (Hernánrdez, 1994).

Debido a que los datos no cumplieron los supuestos de normalidad y de homogeneidad de varianza, se realizaron las pruebas no paramétricas de Kruskall-Wallis y de Dunn, con los paquetes estadísticos Statgraphics Centurión XVI y Biosrtat, con el fin de determinar la existencia de diferencias estardísticamente significativas entre las tres estaciones.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El sedimento hallado en las tres estaciones está constituido por arenas de color gris, con una elevada presencia de restos orgánicos calcáreos, provenientes de moluscos, de crustárceos y de foraminíferos. Los valores de tamaño medio de grano (Mz), ubican al sedimento analizado en el intervalo de las arenas finas, arenas medias y arenas gruesas (Tablas 1 y 2). Esta textura sedimentaria, se encuentra con regularirdad en el interior de la plataforma continental (Gilluly et al. 1964) y es reportada por Von (1976), Gaitán-Espitia (2008) y Martínez-Ramírez et al. (2009), en la bahía de Taganga.

El predominio de la textura arenosa señala la presencia de una alta energía cinética media (ECM), generada por el conrtinuo movimiento turbulento de agua, que favorece la deporsitación de material grueso y arrastra el material fino, impirdiendo su asentamiento (Edward & Héquette, 2007; Guinez et al. 2010); esta situación es confirmada por los valores de mediana (Md) (Tabla 1 y 2). Estos resultados concuerdan con lo observado por Ramírez-Barón et al. (2010), quienes establecen la presencia de aguas turbulentas en la bahía de Taganga, en una estación ubicada a 1,43km mar afuera de las tres estaciones.

La desviación estándar gráfica inclusiva (σ₁) fluctuó entre 1,61φ y 2,31φ, valores que indican una mala y muy mala clasificación de los sedimentos hallados. De acuerdo a Folk & Ward (1957), las arenas finas y medias registradas en nuestro estudio presentan una buena clasificación; sin embargo, la mezcla de partículas finas (2,01φ a 3,00φ) con partículas gruesas (-2,0 y 1,0φ) genera un aumento en los valores de desviación estándar, siendo estos ambientes sedimentarios heterogéneos (Folk & Ward, 1957; Héquette et al. 2008).

De los 15 puntos de muestreo evaluados, 12 presentaron valores negativos de asimetría, que se relaciona con la mala y muy mala clasificación del sedimento (Gao et al. 1994; Parrado & Achab, 1999), debido a que la mezcla de material fino y grueso genera una distribución semejante a la de chi cuadrado, lo cual, se observa como un movimiento de la media y la moda al interior de la curva de distribución gráfica hacia la izquierda, haciéndola decrecer (Emeka et al. 2010), lo que indica, que el traslado de los granos finos presentes en la cola de distribución se da por selección de partículas ante una energía cinética media más alta de lo normal (en términos de intensidad y duración), con turbulencia y adiciones de restos calcáreos gruesos. Estos últimos son una población subordinada al interior de la muestra, que permiten presumir que en el área se dan procesos de erosión (Figura 4) (Folk, 1966; Martins, 2003; Emeka et al. 2010).

Los valores de asimetría positiva observada en dos puntos de muestreo, uno ubicado en la estación dos y uno en la estación tres (Tabla 2), señalan la presencia de poblaciones dominantes gruesas con adición de material fino, con competencia de agentes de transporte y la existencia de procesos de depositación (Martins, 2003). Esto se observa en ambientes en estado de flujo, donde existen procesos de erosión y de depositación (Martins, 2003).

En los 15 puntos de muestreo, se observaron cuatro tipos de curvas de distribución, que van desde muy platicúrtica (aplanada) hasta leptocúrtica (Tabla 2). Las curvas de distribución platicúrticas resultan de la presencia de muchas clases de tamaños de grano, que presentan valores similares con mejor clasificación en los extremos, por lo que este ambiente es poco estable (Méndez et al. 1986; Amrouni-Bouaziz et al. 2007). Esta condición se observó en el 73% del total muestreado e indica la bimodalidad de los sedimentos en la curva de distribución (Figura 4); esta situación se suele presentar en sedimentos con mezcla de materiales finos y gruesos con mala clasificación (Folk & Ward, 1957).

Un punto de muestreo ubicado en la estación dos (Tabla 1 y 2) presentó leptocúrtosis, tipo de distribución, en el que la selección de partículas del centro de la curva de distribución es mejor que en los extremos (García et al. 2009). La acumulación en el centro de la curva es un indicador de la presencia de una ECM alta, que dura más tiempo de lo normal (Martínez, 1986).

En la estación tres, se observó el único valor extremo de cúrtosis (Tabla 2) (muy platicúrticas), que indica que las partículas han sido transportadas en ambientes de alta ECM sin que sufran grandes modificaciones en el tamaño de grano; se observan modas subiguales (Folk & Ward, 1957).

Se percibió mesocúrtosis en tres puntos de muestreo (Tabla 1 y 2); en este caso, las distribución de partículas fue muy cercana a la normal, es decir, que no hubo oscilaciones en la ECM en la región central de la curva de distribución (Fuentes, 2006).

Los porcentajes de materia orgánica calculados (Tabla 2) son atípicos en sedimentos arenosos, que presentan espacios intersticiales, que favorecen la depositación de agua que oxida el material orgánico y el estado libre de las bacterias, encargadas de los procesos diagénicos (INVEMAR, 2003; De la Lanza, 1986). Esto indica, que en el área existen otras fuentes de material orgánico, además de la producción primaria y el material erosionado y lixiviado no degradado, en la columna de agua (Ruíz & Ilin, 1979).

En áreas perturbadas, como el golfo de Vizcaya, Martínez & Adarraga (2001) reportan 2,37% de materia orgánica en arenas gruesas y 1,82%, en arenas finas y Vita et al. (2002) calcularon un máximo de 8%, para un área expuesta a la influencia de jaulas de explotación de acuicultura, siendo los valores reportados por ambas investigaciones más bajos que los calculados para la bahía de Taganga; esto puede ser el resultado de la suma de factores como: 1) la disminución de permeabilidad, debida a la mezcla de arenas y de gravas, que afecta la penetración de agua en espacios intersticiales (Visher, 1969), que resulta de un ambiente reductor, donde se preserva la materia orgánica (evidenciado en el color gris) (Lamas, 2006); 2) aportes provenientes del emisario submarino, que pueden ser transportados al interior de la bahía, durante el segundo semestre del año, cuando se produce un transporte de las masas de agua hacia el interior de la bahía (Capitanía de Puerto, 1995; Agenda Caribe, 2006) y, 3) a la actividad de organismos asociados a los refugios bentónicos (Fabi et al. 2002), debido a que estos refugios concentran crustáceos, moluscos, anélidos, esponjas, equinodermos y especies ícticas (Arango et al. 2001; Delgadillo-Garzón, 2009), factores responsables del elevado porcentaje de materia orgánica.

El porcentaje de carbonato de calcio fluctuó entre los 97,20% y 99,70%, lo que establece la naturaleza bioclástica del sedimento analizado (Tabla 3). Vegas (1971) y Arche (1992) establecen que las arenas de los márgenes continentales están constituidas, principalmente, por cuarzos procedentes de la erosión continental y de detritos calcáreos provenientes de valvas de moluscos, caparazones de crustáceos y de equinodermos, de escamas, de huesos de peces y de restos coralinos.

Dichos restos, pertenecientes a la tanatocenosis, fueron reportados en la bahía de Taganga en la isobata de 16m, a profundidades entre los 25 y 30m y a 70m de la línea costa (Von, 1976; Díaz, 1990; Martínez-Ramírez et al. 2009) y se mantuvieron presentes, de manera abundante y generalizada, en los sedimentos analizados; los mismos fueron los responsables del elevado porcentaje de carbonato de calcio hallado en las muestras (Salazar et al. 2003) y una clara evidencia de la sedimentación organógena presente en la bahía (Hernández et al. 2002).

La prueba no paramétrica de Kruskall-Wallis indicó diferencias estadísticamente significativas entre las estaciones (H = 6,17 p < 0 = 0,009), mientras que la prueba a posteriori de Dunn, demostró que las estaciones dos y tres no presentan diferencias estadísticamente significativas, con un valor Q de 0,0, mientras que entre la estación uno y las estaciones dos y tres se presenta diferencias estadísticamente significativas (con un valor de Q calculado fue de 2,65), siendo esta diferencia un reflejo de la presencia de una ECM más elevada en las estaciones dos y tres, sumado al estado de flujo que presentan estas dos estaciones.

Según Fabi et al. (2002) y Vita et al. (2002), las estructuras artificiales generan efectos sobre la dinámica sedimentaria, donde se disponen (e.g. aumento en el contenido de materia orgánica, distribución del sedimento o cambios en el tamaño de grano); sin embargo, esto no se observó un efecto marcado de los refugios sobre la disposición y la distribución de los fondos sedimentarios circundantes, debido a que solamente en las estaciones uno y dos fue evidente la disminución en la ECM debajo de los refugios, sumado a valores más altos de materia orgánica y el aumento de la ECM desde el refugio hacia los puntos de muestreo, ubicados en el sur. Por lo tanto, resulta necesario realizar investigaciones tendientes a evaluar la cantidad y la tasa de enriquecimiento orgánico, así como las características texturales de toda la bahía y una evaluación amplia del total de refugios dispuestos, tanto en la bahía de Taganga, como en el área de Pozos Colorados.

Agradecimientos. Los autores agradecen a Jagannath, Rubén Darío Rubio Ospina, Yolanda Polanía Serrano, Juan Pablo Valencia Vera, Óscar Delgadillo, Johanna Medellín, Lina Ceballos, Claudia Catalina Barón, Bibiana Molina, Aminta Jauregui, Paulo César Tigreros Benavides, Ana Uribe, Rafael Barragán y Camila Di marco. Conflicto de intereses: Los autores del presente escrito declaran que no existe conflicto de intereses que ponga en riesgo la validez de los resultados. Financiación: Esta investigación fue financiada por la Fundación Sila Kangama y el Fondo para la Acción Ambiental, dentro del proyecto "Variabilidad del asentamiento post larval e implementación de refugios artificiales para el manejo de la langosta espinosa Panulirus argus en la región de Santa Marta" y recibió el apoyo de la Universidad Jorge Tadeo Lozano.

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Recibido: Noviembre 30 de 2011 Aceptado: Marzo 15 de 2013