Editores - Catálogo

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Antártica y Sudam érica
Ciencia en elAño PolarInternacional
Libro de resúm enes delIV Sim posio Latinoam ericano
sobre Investigaciones Antárticas y VIIReunión Chilena
de Investigación Antártica
Valparaíso,Chile
3 al5 de septiem bre de 2008
Editores:
Marcelo Leppe, Carla Gimpel, Luis Felipe Leiva
y el equipo editorial SimpoAntar 2008
Anelio Aguayo
Jorge Acevedo
Paola Acuña
Elías Barticevic
Reiner Canales
Marcelo González
Ricardo Jaña
Stefan Kraus
Jeniffer Muñoz
Carlos Olavarría
Cristián Rodrigo
Wendy Rubio
Verónica Vallejos
Este volumen especial de ciencia latinoamericana en el Año Polar Internacional es resultado del esfuerzo
conjunto del Comité Nacional de Investigaciones Antárticas de Chile, del Instituto Antártico Chileno y de la
Pontificia Universidad Católica de Chile.
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INSTITUTO ANTÁRTICO CHILENO PLAZA MUÑOZ
GAMERO 1055 PUNTA ARENAS – CHILE
Nota: Esta publicación ha sido realizada gracias al
financiamiento del Instituto Antártico Chileno,
organismo dependiente del Ministerio de Relaciones
Exteriores del Gobierno de Chile y al invaluable
aporte de instituciones como la Pontificia Universidad
Católica de Valparaíso, la Ilustre Municipalidad de
Valparaíso y las empresas Bask e Ivens S.A., que
creyeron en este proyecto.
Antártica y Sudamérica
Ciencia en el Año Polar Internacional
Libro de resúmenes del IV Simposio Latinoamericano sobre Investigaciones
Antárticas y VII Reunión Chilena de Investigación Antártica
Valparaíso, Chile
International Standard Book Number (ISBN)-13: 978-956-7046-03-4
Copias adicionales de este libro se encuentran disponibles en la Biblioteca Virtual del Instituto Antártico Chileno, Plaza
Muñoz Gamero 1055, Punta Arenas, PO BOX 620-9100; (56) 61-298100; Internet, http://www.inach.cl.
Copyright 2008 por el Instituto Antártico Chileno, todos los derechos reservados.
Imagen de la portada: Compuesta de tres cuadros en transición, se encuentra inspirada en la magnífica obra «La Creación
de Adán» que el artista florentino Miguel Ángel Buonarroti (1475-1564) pintara en la bóveda de Capilla Sixtina, por encargo
del Papa Julio II (1503-1513). El eje de la composición, levemente desplazado hacia la izquierda, está constituido por las
manos de los protagonistas, Dios y Adán, que acaban de separarse después haber estado en estrecha unión. La imagen de
la portada hace referencia a esta metáfora pictórica, queriendo simbolizar la unidad de dos masas continentales con un
pasado común; un presente con una inalienable herencia biótica y paisajística en Sudamérica y un futuro que apenas
comenzamos a comprender, un futuro en que Antártica es el corazón de una biósfera en constante cambio.
Cómo citar este libro: Leppe, M., Gimpel, C., Leiva, L. F. y el equipo editorial SimpoAntar 2008, eds. 2008. Antártica y
Sudamérica: Ciencia en el Año Polar Internacional. Libro de resúmenes del IV Simposio Latinoamericano sobre
Investigaciones Antárticas y VII Reunión Chilena de Investigación Antártica, Valparaíso-Chile. Publicación del Instituto
Antártico Chileno.
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PREFACIO
Antártica es una tierra de superlativos, un mundo
extremo: el lugar más frío de la Tierra; el más
tormentoso y remoto; el continente de mayor altura
promedio; el más puro, fiero y desafiante; el mayor de
los desiertos del mundo; el último en ser descubierto y
en sentir la presencia del hombre. Posee 13,8 millones
km2, más de 18 veces el tamaño de Chile de punta a
punta. Es un continente que dobla su tamaño cada
invierno al congelarse el océano que lo rodea y es el
lugar donde el planeta almacena el 70% de su agua
dulce.
Hoy nuevamente, como hace 100 años en la carrera
de Amundsen y Scott hacia el Polo Sur, el hombre
vuelca sus ojos a la Antártica que, por su aislamiento y
peculiar situación geográfica, es una «alerta temprana»,
una suerte de signo «Pare» del planeta Tierra. En
particular, el área de la Península Antártica es donde el
planeta «siente» antes que cualquier otro sitio, los
cambios provocados por la actividad del hombre,
especialmente aquéllos ocurridos desde la Revolución
Industrial en adelante. El fenómeno del cambio
climático preocupa a todos y en especial a la comunidad
científica internacional.
La Antártica ya nos alertó con el agujero de la capa
de ozono. La acción rápida y decidida de la comunidad
científica permitió entregar información valiosa a las
autoridades para abordar el problema y así mitigar los
efectos al medioambiente y la salud pública. Ahora
estamos frente a una segunda alerta: el cambio climático
global. Pero esta vez se trata de una alerta muchísimo
más compleja de resolver: plataformas de hielo
desplomadas, cambio en el volumen y distribución de
especies y en los regímenes de precipitaciones, entre
otras. Lo que le ocurra a ese ecosistema, de una u otra
forma, tendrá efectos en nuestros países. Es el momento
para que nuestros científicos, nuestros estudiantes,
aprovechen las oportunidades que brinda la
investigación antártica y obtengan la información
necesaria para asesorar a las autoridades en la toma de
decisiones tendientes a ir en ayuda del planeta.
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En este 2008, se invertirán alrededor de 1050
millones de dólares en investigación en el Continente
Blanco. El Año Polar Internacional (API) está llegando a
su término, con más de 10 mil científicos que han
trabajado en los polos las temporadas 2007-2009,
llevando a cabo 220 proyectos, convirtiendo al API en la
aventura del conocimiento humano más importante de
los últimos 50 años de historia polar.
En este contexto, nos reuniremos entre el 3 y 5 de
septiembre en Chile, en la ciudad de Valparaíso, en el IV
Simposio Latinoamericano sobre Investigaciones
Antárticas y la VII Reunión Chilena de Investigación
Antártica. Esperamos que este evento entregue a la
comunidad científica latinoamericana los elementos para
potenciar la competitividad científica y tecnológica, en
el contexto de una Antártica globalizada y fuente de
información y recursos útiles para el desarrollo de
Latinoamérica y el mundo.
En este libro de resúmenes están presentes más de
280 participantes, provenientes de Argentina, Brasil,
Chile, Ecuador, Perú y Uruguay, junto a invitados
especiales de Estados Unidos, España, Inglaterra,
Australia, Francia y Malasia, que asisten en virtud de la
labor científica conjunta. En total se exponen 127
trabajos y efectúan 3 conferencias magistrales, dictadas
por expertos de los programas antárticos de Francia,
Australia y el Reino Unido.
Deseamos agradecer a todos quienes han hecho
posible este encuentro internacional. Especialmente a la
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso con quien
el Instituto Antártico Chileno ha asumido el honor de
organizar este simposio. También a la empresa privada y
a las autoridades del Gobierno y Municipio de
Valparaíso que han puesto su grano de arena para llevar
a cabo esta magna empresa.
DR. JOSÉ RETAMALES ESPINOZA
DIRECTOR NACIONAL
INSTITUTO ANTÁRTICO CHILENO
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PRÓLOGO DE LOS EDITORES
El Año Polar Internacional (API) está pronto a
finalizar y el IV Simposio Latinoamericano
sobre Investigaciones Antárticas y VII Reunión
Chilena de Investigación Antártica se eleva
como el espacio natural para la difusión,
discusión y validación de las investigaciones
científicas realizadas durante el API.
Helado. En una expedición previa, de bandera
francesa, hace 171 años, Dumont D’Urville
explora el Estrecho de Magallanes antes que
Chile tomara posesión de estos territorios un 21
de septiembre de 1843 y previo a su asalto final
al sur, al área de la Península Antártica, que
D’Urville llamará Tierra de Luis Felipe en
honor a su rey.
La ciudad elegida ha sido Valparaíso, conocida
históricamente como el principal puerto de
Chile, dando abrigo a muchas expediciones
científicas y comerciales, que han puesto hitos
en la historia mundial. Legendarios viajes
como el de la Beagle y Charles Darwin han
recalado en su bahía, siendo también
largamente conocida por lanzar desde sus
muelles diversas expediciones que incluían a la
Antártica entre sus destinos, tal como la de
Andrew Mac Farlane, capitán del Dragón de
Valparaíso, descubridor de la Península
Antártica, o como la publicación en el puerto
de la primera carta geográfica de las Shetland
del Sur, en enero de 1820.
El primer hombre en circunnavegar la
Antártica, entre los años 1772 y 1774, fue el
Capitán James Cook quien describió estas islas
diciendo: «Tierras condenadas por la
naturaleza, nunca receptoras del calor del sol;
no encuentro palabras para describir su salvaje
y desolado aspecto; tales son las tierras que
hemos descubierto; si hubiera ser humano con
la fortaleza y resolución necesaria para navegar
aún más hacia el sur de nuestro derrotero, no
envidiaré la fama de su descubrimiento pues
puedo asegurar que el mundo no obtendrá
beneficio alguno de sus descubrimientos».
Valparaíso ofrece pues, como Patrimonio de la
Humanidad, Capital Cultural de Chile y ciudad
universitaria, un escenario propicio para la
realización del Simposio Latinoamericano
Sobre Investigaciones Antárticas. La sede del
evento es la Casa Central de la Pontificia
Universidad Católica de Valparaíso, que el
2008 cumple 80 años y que ha aceptado
entusiastamente tomar el desafío de la
organización en conjunto con el Instituto
Antártico Chileno.
Debemos situarnos primero en la relación entre
éste y los demás continentes. A diferencia de lo
que a primera vista pudiera parecer, la
Antártica juega un papel fundamental en la
dinámica del planeta Tierra, como se puede
apreciar en imágenes capturadas desde
centenares de kilómetros en el espacio. La
Antártica en efecto es la causante del gradiente
de temperatura que impulsa la circulación
atmosférica en el hemisferio sur. No en vano el
distinguido explorador australiano Douglas
Mawson dio en llamar a la Antártica como la
Casa de los Vientos.
Han transcurrido también 61 años desde que,
en el verano de 1947, Chile emprendiera la
primera expedición nacional a la Antártica,
desde Valparaíso; y 110 años de Punta Arenas
como puerto de operaciones antárticas, cuando
el teniente de la Marina belga Adrian de
Gerlache zarpa abordo del Belgica, en
diciembre de 1897, rumbo al Continente
El mar, pródigo en alimentos, los animales y
las plantas que han evolucionado en los
extremos ambientes de la Antártica, poseen
atributos biológicos únicos. Desde hace algún
tiempo se ha conocido de la existencia de
substancias anticongelantes en peces y otros
organismos antárticos, de enzimas eficientes a
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bajas temperaturas y de filtros solares posibles
de extraer de micro-organismos que tienen
además potencial farmacológico. El océano
Austral, entendido como todos los mares al sur
del paralelo 60º S, es una fuente natural
inmensa de proteínas. En él se desarrolla una
pesquería de gran valor económico con
diferentes especies de calamares, peces y krill,
recursos que necesitan ser cuantificados y
estudiados para asegurar su conservación. La
pesquería de este pequeño crustáceo se ha
estimado que podría rendir más de 1 000 000
toneladas por año sin afectar su sustentabilidad,
dada su enorme abundancia. El krill está, sin
embargo, en la base de la pirámide alimentaria
antártica.
Los recursos vivos marinos antárticos han sido
explotados por más de 200 años,
frecuentemente con efectos permanentes sobre
determinadas especies y ecosistemas. Ejemplos
conocidos de ello son el casi exterminio de los
lobos marinos en el siglo XIX y de las ballenas
en el comienzo del siglo XX. Varias otras
especies de peces antárticos también han sido
amenazadas por sobrexplotación o pesca ilegal.
La Corriente Circumpolar Antártica fluye sin
impedimentos alrededor del continente, con
profundidades entre 2000 y 4000 m y un ancho
de hasta 2000 km. El Frente Polar, también
llamado Convergencia Antártica, es la frontera
donde las aguas frías polares, prácticamente sin
mezclarse, se hunden bajo las aguas subantárticas más templadas y viajan hacia el
Norte, generando el sistema global de
corrientes oceánicas. Este sistema global
influye, con sus aguas frías ricas en nutrientes,
la vida en las costas de gran parte del planeta.
Se conocen muy bien los efectos devastadores
que fenómenos como «El Niño» pueden traer a
las costas pacíficas, en especial a la industria
pesquera. La diferencia de temperatura entre
las aguas superficiales y profundas de la
Corriente Circumpolar Antártica es una parte
del motor, la energía, que mueve todo este
sistema global de corrientes oceánicas. Esta es
la razón por la cual, muchos autores comienzan
a llamar a la Antártica el corazón del mundo.
La desaparición de extensas masas de hielo en
la Antártica traería como consecuencia una
disminución de esta energía motriz pues
conduciría a una disminución en la producción
y el volumen de las masas frías de agua que se
forman en su entorno. Se han informado leves
aumentos en la temperatura de las aguas
profundas de esta corriente. El impacto de un
cambio en la producción de las masas de agua
fría de la Antártica sería global pues, como
hemos visto, estas aguas profundas juegan un
papel integral en la circulación oceánica de
todo el globo.
Mitos y especulaciones aún prevalecen en la
literatura,
derivados
de
una
forma
antropocéntrica de pensamiento que consideró
que, por ejemplo, el hielo marino no podía sino
ser un ambiente hostil a la vida. Sin embargo,
la banquisa que se forma al congelarse el agua
de mar, además de su papel clave en la
formación de las aguas profundas y en los
niveles de productividad primaria del océano,
posee un excelente poder como aislante
térmico, cuya preservación es indispensable
para prevenir el calentamiento global.
El meteorólogo alemán Alfred Wegener
propuso el año 1912 que los continentes en el
planeta Tierra no estaban estáticos, inmóviles,
sino que nadaban en el magma terrestre. Sus
ideas provocaron agudas controversias durante
50 años hasta que la teoría de la tectónica de
placas, en convincentes argumentos, estableció
que hay seis placas continentales en la
superficie de la Tierra que «flotan» sobre el
material fundido de su centro.
La investigación científica en la Antártica es
imprescindible y clave para la adquisición de
registros y comprensión del cambio climático
global. Especialmente por el hecho que la
Antártica, desde la transformación del
supercontinente Gondwana, ha permanecido en
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una latitud austral extrema. Como tal, ha sido
testigo del ambiente polar de la Tierra y los
cambios climáticos que ha experimentado hasta
llegar a nuestros tiempos.
Antártica sigue siendo un continente
controversial y misterioso, lo que se refleja en
la cantidad de denominaciones para referirnos a
una misma porción de tierra y hielo: el
Continente Blanco, el Sexto Continente, el
Continente Helado, el Continente Isla o el
Continente Pulsante. Antártica es impactante,
más que por sus muchas denominaciones, por
sus variables climáticas (de las regiones más
frías del mundo, el segundo desierto más
longevo, entre otras particularidades), por sus
peculiares formas de vida y por los secretos
que atesora en sus hielos y rocas. ¿Pero podrán
todas estas singularidades tener cosas en
común?
La Antártica parece tener un poderoso efecto
sobre el planeta, modelando su temperatura,
sus corrientes marinas, sus vientos, la
distribución de los organismos, entre otros
efectos. Si miramos hacia atrás, veremos que
fue parte del supercontinente Gondwana y
como tal, su paisaje, clima, flora y fauna,
distaban mucho de lo que conocemos en la
actualidad. Sí, la Antártica ha sido durante la
mayor parte de la historia natural un continente
verde, rebozante de vida, con una biodiversidad
no muy diferente a Nueva Zelandia, Chile o
Argentina. Es, por tanto, la condición antártica,
de tierra aislada, gélida e inhóspita, una
condición relativamente reciente, y no muchos
saben que la Antártica sólo comenzó a quedar
aislada hace unos 28 Ma, edad que coincide
con el comienzo de su enfriamiento y
congelamiento, pero aún cuando se comenzó a
congelar (primero las montañas interiores,
luego los valles y costas), no fue sólo hasta
hace un par de millones de años que los árboles
abandonan totalmente el continente.
La separación de Sudamérica y Antártica fue
un evento dramático, que transformó el clima
global hace 23 Ma. Ese evento condicionó para
siempre la vida, el ambiente y el paisaje de
Sudamérica. El extremo sur austral de
Sudamérica es el mejor ejemplo de la
dependencia biológica y climática con
Antártica. Un ejemplo notable es lo que ocurre
con el desierto más seco de la Tierra, al norte
de Chile, pues existen fuertes evidencias para
pensar que la extrema aridización del desierto
de Atacama, fue provocada por la enorme
distorsión de las corrientes marinas
desencadenadas por la apertura del paso Drake.
Nada más crucial que la aparición de un
desierto, donde no lo había. Gran parte de los
mosaicos de paisajes que existen en nuestro
continente, se explican por la influencia de la
corriente fría de Humboldt, corriente que nace
en las masas de agua que rodean y mantienen
fría a la Antártica.
Así, también, gradualmente, se ha logrado
construir una Antártica de otro tiempo, poblada
de bosques, plantas y animales, conocer la
historia de su clima y la evolución de las
profundas corrientes que empezaron a
circunnavegarla cuando el Mar de Drake y
Weddell se abrieron, aislando a la Antártica de
los océanos tibios del mundo, hace unos 28
Ma.
Ya en edades más contemporáneas, el aumento
de temperatura del planeta debido a causas
antropogénicas tiene cada vez menos
detractores. El marcado aumento de los
llamados gases invernadero, como el metano y
el anhídrido carbónico, es evidente. El análisis
de los testigos de hielo obtenidos en
perforaciones sobre el lago subglacial de
Vostok, muestra las variaciones de anhídrido
carbónico en un horizonte de tiempo de miles
de años. Como se observa, su concentración es
mayor hoy que en cualquier otro tiempo de los
últimos 150 000 años, por lo que resulta difícil
atribuir el aumento reciente sólo a causas
naturales. Antecedentes obtenidos del análisis
de testigos de hielo en la base australiana de
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Law Dome, muestran el aumento de CO2 en los
últimos 1000 años, especialmente desde el
comienzo de la Revolución Industrial. Este
aumento de anhídrido carbónico lleva consigo
un aumento del efecto invernadero que implica
que una parte del calor reflejado por la Tierra
no puede salir de ella, regresando a su
superficie con el consiguiente aumento de
temperatura, derretimiento de los hielos y,
resultado de ambos efectos, un incremento del
volumen de los océanos.
Como sabemos, este aumento ya está
influyendo –quizás aún tímidamente- en las
políticas de desarrollo industrial del mundo,
como ocurrió anteriormente con las políticas de
disminución
de
las
emisiones
de
clorofluorocarbonos (CFCs), a raíz del
descubrimiento del adelgazamiento de la capa
de ozono sobre la región antártica y subantártica.
Por
otra
parte,
está
suficientemente
comprobado que el calentamiento que se
produce en la Antártica Occidental no parece
tener réplicas en la Antártica Oriental, donde,
por el contrario, hay sectores que registran
disminuciones de la temperatura.
En un trabajo publicado en abril del 2005 en la
revista Science, se muestra cómo 212 de un
total de 244 glaciares del área de la Península
Antártica (el 87% de los glaciares de esta
región), han retrocedido un promedio de 600 m
en los últimos 50 años, es decir, 12 m por año.
Uno en particular ha retrocedido 13 km en los
últimos 12 años, a razón de más de 1000 m por
año.
Estos súbitos eventos no implican un aumento
del nivel del mar per se, pero la velocidad de
flujo de, al menos, uno de los glaciares de esa
cuenca ha aumentado 8 veces, al desaparecer la
plataforma que contenía su avance.
El aumento de temperatura de la Tierra puede
tener diferentes escenarios según la proyección
revelada
este
año
por
el
Panel
Intergubernamental sobre Cambio Climático.
Según el último reporte, algunas regiones
polares –Alaska, Siberia, la Península
Antártica- están mostrando mayor interés en
aumentar su temperatura hasta 5 veces el
promedio del resto de las regiones del planeta.
Durante los últimos años la Antártica ha dejado
de ser una notable y aislada región llena de
singularidades, pues gracias a la puesta en
marcha de una serie de iniciativas, hoy se ve al
Continente Blanco como una tierra de
oportunidades. Por lo anterior, el objetivo
general de los Simposios Antárticos
Latinoamericanos ha sido entregar a la
comunidad científica latinoamericana los
elementos para potenciar la competitividad
científica y tecnológica, en el contexto de una
Antártica globalizada, fuente de información y
recursos útiles para el desarrollo de nuestros
pueblos.
LOS EDITORES
Los glaciares de la Antártica fluyen
típicamente hacia plataformas marinas algunas
de las cuales, producto del cambio climático,
han desaparecido. Este es el caso de la
plataforma Larsen B, de una superficie de 5700
km2, esto es aproximadamente 70 x 80 km, que
se desintegró bruscamente en marzo de 2002.
10
Del Canto General, de Pablo Neruda
Antártica
Antártica, corona austral, racimo
de lámparas heladas, cineraria
de hielo desprendida
de la piel terrenal, iglesia rota
por la pureza, nave desbocada
sobre la catedral de la blancura,
inmoladero de quebrados vidrios,
huracán estrellado en las paredes
de la nieve nocturna,
dame tu doble pecho removido
por la invasora soledad, el cauce
del viento aterrador enmascarado
por todas las corolas del armiño,
con todas las bocinas del naufragio
y el hundimiento blanco de los
mundos,
o tu pecho de paz que limpia el frío
como un puro rectángulo de cuarzo,
y lo no respirado, el infinito
material transparente, el aire abierto,
la soledad sin tierra y sin pobreza.
Reino del mediodía más severo,
arpa de hielo susurrada, inmóvil,
cerca de las estrellas enemigas.
Todos los mares son tu mar redondo.
Todas las resistencias del Océano
concentraron en ti su transparencia,
y la sal te pobló con sus castillos,
el hielo hizo ciudades elevadas
sobre una aguja de cristal, el
viento
recorrió tu salado paroxismo
como un tigre quemado por la
nieve.
Tus cúpulas parieron el peligro
desde la nave de los
ventisqueros,
y en tu dorsal desierto está la vida
como una viña bajo el mar,
ardiendo
sin consumirse, reservando el
fuego
para la primavera de la nieve.
Pablo Neruda, Premio Nobel de
Literatura 19
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ANTARCTIC SCIENCE – A CONTRIBUTION TO POLITICS AND
TO EARTH SYSTEM SCIENCE
David W H Walton
British Antarctic
SURVEY ABSTRACT
The Antarctic Treaty of 1959 established a new concensus forum for managing
the continent. A key element in the new system was the role of science which established
the class of membership (Consultative and Acceding) and provided a new currency for
political negotiation and agreement. As the Treaty has developed into a system the role of
science has increased, especially in CCAMLR and the CEP, and is now an important
contribution to the influence of a country within the Antarctic Treaty System. Good
science is recognised as providing the basis for good legislation. Whilst in 1959 only 12
countries had active research programmes in Antarctica there are now 29 and much of the
science, originally thought of as regional only, has moved into the mainstream.
Increasingly Antarctic science is included in, for example, global climate assessments, in
biodiversity calculations, in fisheries management, in Sun-Earth interactions etc. The
paper will examine lessons on science choice, some examples of national contributions
and outputs, and the way in which British Antarctic Survey is developing its new
programme. Finally it will look at the opportunities for the future in which all Treaty
countries could play a part.
12
SCAR SOUTHERN OCEAN CONTINUOUS PLANKTON RECORDER SURVEY.
USING PLANKTON AS INDICATORS OF ENVIRONMENTAL CHANGE
G.W. Hosie
Australian Antarctic Division, Department of the
Environment, Water, Heritage and the Arts, 203 Channel
Highway, Kingston, Tasmania 7050, Australia.
[email protected]
Antarctic plankton are expected to be particularly sensitive and vulnerable to
climate change. Global warming will affect sea ice patterns and plankton distributions.
Increased UV levels, ocean acidification, invasive plankton species, pollution and
harvesting impacts are also potential major threats. At this stage we do not know the
synergistic effects of any of the threats acting in combination. The SCAR SO-CPR
Survey was established in 1991 by the Australian Antarctic Division to map the spatialtemporal patterns of zooplankton and then to use the sensitivity of plankton to
environmental change as early warning indicators of the health of the Southern Ocean. It
also serves as reference for other monitoring programs such as CCAMLR’s Ecosystem
Monitoring Program C-EMP and the developing Southern Ocean Observing System.
Seven countries have participated in the Survey, Australia, Japan, Germany, New
Zealand, United Kingdom, USA and Russia, providing a near circum-Antarctic Survey.
France is expected to join in the near future, and the participation of South America via
OLA CAML will be most welcome in providing regular tows across Drake Passage. The
SO-CPR Survey is supported by the SCAR Expert Group on Continuous Plankton
Research, which helps promote and develop the Survey. The CPR is a relative simple
device that has changed very little, other than materials used in construction, from its
original 1931 design (Figs. 1 & 2). The units are towed approximately 100m behind a
ship at a depth of about 10m at normal cruise speed. The propeller of most vessels will
mix the top 20m. The units can be towed in nearly all sea condition, but not in pack ice.
Plankton are trapped between two sheets of real silk of 270μm mesh which are wound
into a preservation tank. The silks are each approximately 6m long. The silks advance at
a fixed rate of 1 cm per nautical mile, regardless of ship’s speed. The CPR is usually
towed for 450nmiles, whereupon the internal recording mechanism is changed and tows
continue. Changeover time is usually 5-10 minutes. Underway data such as sea surface
temperature, salinity, fluorometry, light and other oceanographic-meteorological
parameters are collected at the same time. The silks are processed in laboratory by
trained plankton taxonomists in Australia, Japan and UK. Other centres are being
developed in New Zealand and hopefully the same can be done in South America. All
plankton in five nautical mile equivalent sections are identified to the lowest possible
taxa, usually species and counted. Antarctic krill and other euphausiids are identified to
developmental stage. Plankton counts are combined with averaged environmental data
for each 5nmile. Tows have been made around most of Antarctic (~70%) with new
additional tows made in the Bellingshausen Sea and Drakes Passage (Fig. 3). Much of
the Amundsen and Bellingshausen seas, and eastern Weddell Sea have not been
surveyed. Approximately 40-50 tows are made each year, >80 in 2007-08 IPY. The
135,000nmiles of data have been collected since 1991, producing more than 27,000
13
samples for 200+ taxa coupled with environmental data. Most data comes from the
October to April period. Some winter tows south of Australia have been made. The CPR
data can be used to produce plankton distribution maps. An atlas will be produced later
in 2008. Subtle variation in species composition can identify and map frontal zones.
CPR is used globally and can readily distinguish regional, seasonal, annual and long-term
variation in plankton patterns. The CPR surveys in the North Sea, North Atlantic and
North Pacific have already provided early warning of significant and sudden changes in
plankton patterns. The North Sea regime shift detected by CPR in the late 1980’s has
lead to severe ecological and economic impacts. The SO-CPR Survey has already
identified two major changes in zooplankton composition in eastern Antarctic waters.
The first was in the sea ice zone (SIZ) around year 2000 when smaller zooplankton
became more dominant instead of Antarctic krill. The second change occurred in
2004/05 north of the SIZ when pelagic foraminiferans exceeded 50% of the numerical
abundance instead of the 2% long term average, replacing Oithona as the dominant
species. Such changes in food size and type could have a major impact on the survival of
higher predators.
14
Figure 2 Preparing the CPR on board TS Umitaka Maru
Figure 3. Continuous plankton recorder tow conducted between 1991 and 2008.
15
IMPLEMENTACION DE UN PLAN NUTRICIONAL EN LA ESTACIÓN
CIENTÍFICA ECUATORIANA PEDRO VICENTE MALDONADO Y SU
RELACIÓN EN LA REDUCCIÓN DE DESECHOS ORGÁNICOS
Y AHORRO DE RECURSOS
(Nutritional Plan in the Scientific Research Station Pedro Vicente Maldonado and
its implication in the organic waste reduction and resources management)
Alava, E.1, 2
Instituto Superior de Arte Culinário y La Escuela de los
Chefs, Cdla. Kennedy Norte Mz. 304 y Av. Miguel H.
Alcívar, Guayaquil, Ecuador.
2
Instituto Antártico Ecuatoriano, Guayaquil, Ecuador. Correo
electrónico: [email protected]
1
INTRODUCCIÓN
La generación de basura en las estaciones y bases científicas localizadas en la
Antártida, es un problema que requiere de especial atención por la dificultad y fragilidad
del mismo ambiente antártico. La cocina como lugar de preparación de los alimentos a
ser consumidos, es una fuente importante en la generación de esta basura, que en su
mayoría son desechos orgánicos, empaques metálicos y envolturas plásticas de los
víveres. Estos desechos pueden originarse como resultado de la mala planificación al
momento de la compra de los productos comestibles, por ejemplo la compra excesiva de
productos perecibles y que al no ser consumidos a tiempo se convierte en pérdida de
recursos y generación de basura.
A su vez, los métodos de almacenamiento y preparación de los alimentos en la
Antártida, deben ajustarse a las normas de protección del medioambiente en cuanto a la
reducción de residuos que el panel de expertos del Comité Científico de Investigación en
la Antártida (SCAR por sus siglas en inglés) recomienda.
En las expediciones antárticas los víveres a ser consumidos se seleccionan en base a las
kilocalorías que una persona requiere, esto es aproximadamente 3500 kilocalorías diarias
para ambientes y actividades extremas (Hervas, 1996; Méndez y Salcedo, 2005). Sin
embargo, las costumbres culturales, étnicas, religiosas y de salud, generan variantes en la
planificación de la dieta a implementarse.
Los registros del Instituto Antártico Ecuatoriano refieren que en la XI Expedición
del Ecuador a la Antártida los residuos orgánicos representaron el 53% de los
desperdicios totales, mientras que los no orgánicos como cartones y otros constituyeron
el 28%. Estos altos porcentajes deberían ser disminuidos en la XII Expedición mediante
la optimización en la compra de los comestibles, embalaje de víveres y la reducción de
los desperdicios provenientes de los alimentos y preparación de los mismos.
El siguiente trabajo tuvo como meta la implementación de un plan nutricional en la
Estación Científica Ecuatoriana Pedro Vicente Maldonado, localizada en la Punta Fort
Williams de la Isla Greenwich.
MATERIALES Y MÉTODOS
La XII Expedición Ecuatoriana a la Antártida constó en total de 28 personas (16
hombres y 9 mujeres) con edad promedio de 42 años (+/-20), en el verano austral desde
el 18 de enero hasta el 17 de febrero de 2008. Pero el cupo máximo diario de
16
alimentación fue de 22 personas, con 5 comidas diarias por 30 días. Cabe indicar que de
las 5 comidas, dos de ellas fueron a media mañana y a media tarde y consistieron
básicamente de bocadillos.
En ese contexto la metodología para la implementación del plan nutricional mantuvo el
siguiente proceso:
1. Elaboración de menús diarios (en total 30 menús equilibrados).
2. Selección de la materia prima (víveres) mediante proveedores o compra directa,
tomando como base los menús ya previstos.
3. Solicitar mercadería por medio de proformas.
4. Recepción de la mercadería.
5. Almacenamiento de la mercadería.
6. Hacer una pre-elaboración del producto, es decir, almacenar los productos en
porciones que faciliten su elaboración o preparación final.
7. Finalmente la preparación de los alimentos para que sea un producto a
consumirse.
Además dependiendo de la actividad física, esto es, diferenciando entre las
personas de mayor esfuerzo físico con las de actividad moderada, se les proporcionó una
dieta diaria específica según el caso.
Los desechos orgánicos se cuantificaron mediante el pesaje diario de los mismos y
los datos fueron registrados en una bitácora. El control de los recursos básicos que son
agua y gas de cocina se lo efectuó mediante el conteo de los cilindros de gas de 45 kg
cada uno y los botellones de agua de 4 litros cada uno que fueron consumidos en las 4
semanas que duró la campaña antártica. Se incluyeron en el menú actual parte de los
víveres ya existentes en la estación, en base al inventario de la expedición anterior. Al
final de la expedición se elaboró un inventario de las reservas alimenticias que se guardan
para futuras expediciones y que sirvan para la elaboración de también futuros planes
nutricionales.
RESULTADOS
El resultado en la disminución de los desechos orgánicos totales y el ahorro en el
consumo de gas doméstico utilizado en la preparación de los alimentos se observa en la
Figura 1.
Figura 1. Resultados colaterales a la
implementación de un plan nutricional. Nótese
la disminución de los desechos orgánicos y el
consumo de gas doméstico en la cocina,
comparando el año 2008 versus el 2007.
El control del consumo de gas
y la generación de basura plástica
producto de los envases plásticos del
agua tuvieron el siguiente resultado: se
consumió 90 kg de gas domestico de
cocina, y 115 recipientes plásticos de
agua de consumo humano.
17
Además, de los víveres almacenados en la XI expedición, el 80% de éstos
(enlatados y productos secos) fueron consumidos en la XII expedición. El 20% de los
víveres restantes (azúcar, arroz, sal y condimentos), al no ser productos perecibles, serán
consumidos en futuras campañas a la Antártida.
DISCUSIÓN
Los 90 kilogramos de gas utilizados en la cocina durante las 4 semanas, resultaron
bajos en relación al reporte de 225 kg consumidos en la expedición anterior (2007) en
igual tiempo y número de expedicionarios. El ahorro de gas se logró mediante técnicas
empleadas según los principios básicos de cocina, por ejemplo, previamente a la cocción
de granos secos, se procedió a hidratarlos para que el tiempo de hervor fuese menor y por
lo tanto menos consumo de combustible.
Gracias al sistema de purificación de agua con luz de ozono y filtro de carbono
empleado en la cocina, se utilizó el agua proveniente del glaciar, disminuyendo la
cantidad de agua consumida proveniente de los botellones plásticos de cuatro litros (115
envases) en relación a la expedición anterior (135 envases).
Cuando no existe una elaboración y organización del menú diario, y no se cuenta con
un plan nutricional, es difícil cuantificar los víveres ha ser consumidos en una campaña
antártica. Esto da como resultado la acumulación desproporcionada de productos
comestibles perecibles y no perecibles en las bodegas de las estaciones. Al momento de
la XII Expedición Ecuatoriana a la Antártida, la cantidad de víveres almacenados de
expediciones anteriores fue “abultada” y mal inventariada. En la actual expedición ya se
contó con un plan nutricional, lo que ayudó a consumir el 80% de los víveres
almacenados como: enlatados (arroz, menestras, ensaladas, atún, aceite), y productos
secos (avena, arroz, azúcar, fideos, jugos, café, aguas aromáticas, etc.). El 20% de los
víveres restantes, que en su mayoría son arroz, azúcar, aceite, sal y condimentos, fueron
almacenados nuevamente y serán consumidos en futuras campañas antárticas, siempre y
cuando la fecha de caducidad de los mismos permita el consumo.
Los 124 kg de desechos orgánicos generados en la actual expedición 2008, fue menor
en relación a los 402 kg de la campaña 2007. Esta considerable reducción de desechos se
pudo lograr gracias a cuatro aspectos que son:
• Elaboración y organización previa de menús diarios.
• Distribución en la cantidad de comida, según la preferencia de cada persona.
• Utilización de cáscaras de frutas en la elaboración de mermeladas, postres, jugos y
salsas.
• Correcta clasificación de residuos.
No hubo ganancia de peso en ninguna persona al final de las 4 semanas de la
campaña. Sin embargo, una disminución en el peso de varias personas no significó que
estos expedicionarios tuvieron una “falta” de energía para sus actividades diarias; la
inclusión de fibras en la dieta de cada uno ayudó a que cada sujeto “consumiera” su grasa
corporal.
18
RECOMENDACIONES
Para futuras expediciones se recomienda:
- Disminuir el número de botellones de agua para evitar sobrecarga y desechos
plásticos.
- Dejar una reserva de agua aproximada de 15 botellones (60 litros) para el consumo
inicial de bebidas en la siguiente expedición, esto por la capacidad máxima de 22
personas de la Estación Pedro Vicente Maldonado.
- Para el ahorro de gas se recomienda que los productos secos como los granos se
hidraten previamente, para evitar largas horas de cocción.
- Mantener los tiempos de cocción de los alimentos según la tabla de temperaturas.
- Emplear con mayor frecuencia los artefactos eléctricos de cocina (olla arrocera, olla
lenta, microondas, cafetera, etc.).
- La proporción diaria de alimentos deberá mantenerse en 40% para los hidratos de
carbono preferentemente azúcares complejos con alto contenido en fibra vegetal
(cereales integrales, legumbres, frutas y verduras), el 25% en grasas con el consumo
de las saturadas en no más del 10% y el 15% en proteínas de alto valor biológico, y
10 % de agua.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco al Instituto Antártico Ecuatoriano y a Paolo Piedrahita por sus
sugerencias en la elaboración del presente documento.
REFERENCIAS
Chavarría J., Guerra M., Moreano H. 2007. Tratamiento y eliminación de residuos en la Estación
Maldonado, Revista Ecuador Antártico. INAE. 2 ( 2): 23-24.
De Girolami Daniel H. 2004. Fundamentos de valoración nutricional y composición corporal.
Editorial Ateneo, Buenos Aires. 21-22.
Hervas F. 1996. Diabetes Mellitas – La Gran Epidemia de Nuestro Siglo. Imprenta Naval,
Ecuador, 85 – 87.
Kathleen Mahan L., Escott S., Stump. 2002. Nutrición y Dietoterapia de Krause. Décima Edición:
31-32. Edit. Mc Craw Hill, México.
Méndez, G. y Salcedo, H. 2005. Nutrición básica para cocineros profesionales, Manual de
Estudios. Foro Panamericano de Asociaciones Culinarias Profesionales. USA.
Mardones, J., García, V., Blanco, A. y Pérez, J. 2000. Libro de ayuda: Cocina Grado Medio F.P.
Ministerio de Educación, de Cultura y Deporte. España.
19
ESTUDIO Y MODELAMIENTO DEL RUIDO EN PUNTA FORT WILLIAMS,
ISLA GREENWICH, SHETLAND DEL SUR
(Estudy and noise modelling in Fort Williams Point,
Greenwich Island, South Shetland)
Chavarría, J.1 y Salazar, D.1
Centro de Estudios Integrales y Defensa del Ambiente – Universidad
Península de Santa Elena – Vía Santa Elena - La Libertad, La Libertad,
Ecuador – [email protected]
1
Palabras clave: ruido, plan de manejo ambiental, Estación Maldonado, Ecuador, Antártida
Keywords: noise, environmental management plan, Maldonado Research Station, Ecuador,
Antarctica.
INTRODUCCIÓN
Como resultado de la ejecución del Proyecto INAE E0207 Plan de Gestión
Ambiental en la Estación Maldonado (Moreano et al., 2007), en el contexto de la
realización de la XI Expedición Ecuatoriana a la Antártida, verano austral 2007,
surgieron varias aspectos que debían ser considerados de manera más puntual, entre ellos
una evaluación del impacto ambiental potencial del ruido producido por los generadores
y otras fuentes no puntuales, durante las actividades operativas de la Estación. Es así que,
para la XII Expedición, realizada en el 2008, el CEIDA-UPSE propone, como
complemento al Proyecto INAE E0208 Plan de Manejo Ambiental de la Estación
Maldonado, la fase inicial de un proyecto para realizar el estudio y modelamiento del
ruido en la Punta Fort Williams.
Monitoreos previos del ruido en el área de influencia de la Estación Científica
Pedro Vicente Maldonado han sido realizados por Recalde (2001, 2002 y 2007,
com.pers.), con objetivos de gestión ambiental. Sin embargo, no se ha identificado
publicaciones referentes al tema que expresen la existencia de un proceso sistemático que
conduzca a la identificación de la distribución del ruido en la Punta Fort Williams.
Con este objeto se realizó, una investigación exploratoria, con medición de ruido
en zonas de emisión por parte de fuentes fijas, principalmente el área de generación, así
como en zonas bajo la influencia de fuentes móviles generadoras de ruido como es el uso
de tractores y helicópteros.
MATERIALES Y MÉTODOS
Los niveles sonoros se midieron en las zonas de influencia de las áreas con mayor
generación de ruido, distribuidas en la parte frontal de la Estación Maldonado. Se
identificó como las principales fuentes de generación de ruido el área de generación
eléctrica y el área de construcción del nuevo galpón de servicios. También se midió
emisiones sonoras de fuentes móviles, como son, la actividad de un tractor de
dimensiones pequeñas, y la operación de un helicóptero de apoyo logístico, utilizado
durante la fase de relevo de investigadores. Las mediciones se realizaron con un
decibelímetro EXTECH 407736, tipo 2, con un nivel de exactitud de ± 1.5 dB. En cada
20
punto muestreado se midió datos de presión sonora (dBA) y magnitud del viento (Nudos)
a tres niveles de altura, a 0, 1 y 2 m. Las mediciones de ruido estable se realizaron
durante un intervalo de 1 minuto como especifica el TULAS (2003). En total se tomó
datos en 152 posiciones. Las mediciones se hicieron bajo un predominio de vientos del
Oeste. Para el posicionamiento geográfico se utilizó un GPS GARMIN GPSMAP 60CSx
con un rango de error de 10m.
Los datos fueron procesados con una hoja de cálculo convencional, cuyas
columnas representan: las coordenadas en UTM, y los atributos de viento y ruido, los
cuales fueron convertidos luego en atributos georeferenciados dentro de un archivo
shape, utilizando el software ArcGIS 9.2, cuyos parámetros geodésicos fueron
predeterminados de acuerdo a la zona de estudio en el DEM Fort Williams (Burbano, et
al., 2008, no publicado) WGS 84, Zona 21S. Luego los atributos fueron modelados por el
Método de Kriging Ordinario, con Semivariograma Spherical para los atributos de viento
y Exponencial para los atributos de ruido.
Los resultados fueron finalmente comparados con valores de criterio y con la
norma ambiental ecuatoriana contenida en el TULAS (2003).
RESULTADOS
La distribución espacial del ruido obtenida en base a las mediciones del área de
operación de la Estación se presenta en las Figuras 1, 2 y 3, montadas sobre el DEM
(Modelo de Elevación Digital) de Punta Fort Williams. Los resultados puntuales
obtenidos durante la operación de transporte de personal por el helicóptero, medidos a
una distancia mínima de 20 m, mostraron los siguientes valores: Encendido: 74.7 = dBA,
Operación = 93.9 dBA, Elevación = 90.2 dBA. Los niveles de ruido asociados al uso del
tractor, medidos a una distancia de 0.5 m arrojaron un valor de 105,2 dBA, mientras que
el generador, a la misma distancia, 102 dBA.
Maldonado
Maldonado
Figura 1.- Distribución de ruido (dBA), izquierda, y magnitud de la velocidad del viento (Nudos), derecha,
en superficie, en el área de influencia de la Estación Maldonado. Los puntos expresan la posición de las
estaciones de monitoreo.
21
Maldonado
Maldonado
Figura 2.- Distribución de ruido (dBA), izquierda, y magnitud de la velocidad del viento (Nudos), derecha,
a una altura de 1 m, en el área de influencia de la Estación Maldonado. Los puntos expresan la posición de
las estaciones de monitoreo.
Maldonado
Maldonado
Figura 3.- Distribución de ruido (dBA), izquierda, y magnitud de la velocidad del viento (Nudos), derecha,
a una altura de 2 m, en el área de influencia de la Estación Maldonado. Los puntos expresan la posición de
las estaciones de monitoreo.
DISCUSIÓN
Los niveles de ruido observados mostraron un comportamiento similar en las tres
capas, medidas con referencia a la superficie. Menores niveles de ruido se observaron en
zonas ligeramente elevadas (tonos verde-amarillo). Se puede destacar la presencia de dos
sectores bien definidos, separados aproximadamente por la curva de nivel de 10 m de
altura. Los datos a la izquierda se encuentran asociados a la presencia de vientos de entre
10 a 40 nudos, que soplan por una zona inclinada, con un sector acanalado. El ruido en
esta zona puede ser superior a los 70 dBA, considerando la dirección predominante del
viento, es poco probable que la intensidad sonora detectada esté asociada a la presencia
de la Estación Maldonado. En la zona derecha, se observa la influencia del área de
generación y construcción del nuevo galpón de servicios, en operación en el margen
izquierdo de la Estación (simulada con un recuadro blanco). Esta influencia, según se
aprecia en la Figura 1, con menor presencia del viento a nivel de superficie, alcanzaría no
22
más allá de 30 y 50 m. En las capas superiores de 1 y 2 m de altura sobre la superficie, el
ruido estaría influenciado por la presencia del viento que adquiere una mayor intensidad
en esos niveles, observándose una distribución más homogénea del ruido entre 70-90
dBA.
CONCLUSIONES
El muestreo exploratorio arrojó datos interesantes sobre el comportamiento del
ruido, bajo las condiciones presentadas en las dos jornadas de monitoreo en que se realizó
este trabajo. Los resultados mostraron valores altos de ruido que bajo la normativa
ecuatoriana sobrepasarían los valores permisibles para una zona industrial. No obstante,
es muy poco probable que estos altos valores sean atribuibles a la operación de la
Estación Maldonado que, en el sector de mayor generación de ruido, apenas alcanza una
influencia de 30 a 50 m de distancia. Los datos expresan que la principal fuente de ruido
sería la acción del viento. Se debe destacar que la relativa escasez de datos puede haber
influenciado el proceso de modelamiento, no obstante los datos obtenidos han permitido
una interpretación razonable. Luego de esta primera experiencia, sería factible realizar un
monitoreo sistemático a una mayor escala, que incluya áreas de anidación de aves. Un
próximo paso consistiría en el uso de software especializado en el modelamiento de ruido
como el SPM9613 (con base en la norma ISO 9613) y contrastar sus resultados contra los
datos medidos in situ.
AGRADECIMIENTOS
Al M.Sc. Hernán Moreano, Director del INAE, por apoyar esta investigación.
REFERENCIAS
Burbano, L. Salazar, D. Icaza, P. DEM Punta Fort Williams. No publicado. 2008.
Moreano, H. Chavarría, J. Guerra, L. Recalde, S. y Palacios, C. 2007. Plan de Gestión Ambiental
en la Estación Maldonado (Proyecto EO207). Revista Ecuador Antártico, Año 2, No. 2: 22
Moreano, H. Guerra, L. Chavarría, J. 2007. Plan de Manejo Ambiental de la Estación Científica
Maldonado (Proyecto – EO208). Revista Ecuador Antártico, Año 2 No. 3: 26
TULAS, 2003. Texto Unificado de la Legislación Ambiental Secundaria. Corporación de Estudios
y Publicaciones. Libro VI. Anexo 5:4. 2003.
23
HISTOLOGÍA PRELIMINAR DE GÓNADAS Y HEPATOPANCREAS EN
NACELLA CONCINNA (STREBEL, 1908) (GASTROPODA:PATELLIDAE)
COMO LÍNEA BASE AMBIENTAL Y SUS IMPLICACIONES CON EL MEDIO
AMBIENTE EN BAHÍA MAXWELL, ANTÁRTIDA
(Preliminary base line histology on gonads and digestive gland of Nacella concinna
(Strebel, 1908) (Gastropoda:Patellidae) and its implications with the environment at
Maxwell Bay, Antarctic)
(1)
Neuberger-Cywiak, L. (1), Rossini, M. (2) y Rivero N. (3)
Dirección de Investigación y Postgrado, Universidad Maritima del
Caribe, Venezuela. (2) Facultad de Veterinaria, Núcleo Maracay,
Universidad Central de Venezuela, Venezuela. (3) Vicerrectorado
Académico, Universidad Maritima del Caribe, Venezuela
INTRODUCCIÓN
Las comunidades de invertebrados marinos intermareales presentes en las costas
rocosas se encuentran expuestas a una serie de condiciones ambientales tales como son el
batido de la ola, temperatura, desecación y depredación -tanto por organismos marinos
como aves, entre otros- (Newell 1979). En las regiones antárticas, fuera de la exposición
a un clima extremo, se encuentra presente el transporte de materiales tipo grava
arrastrados por los glaciales hacia el mar, el batido de los témpanos de hielo, las agua de
deshielo, el arrastrado y roce de hielos flotantes del mar hacia las costas, tormentas, así
como a la disposición de alimento, el cual a su vez, puede encontrarse interrelacionado
con los cambios estacionales (Kim 2001; Bargagli 2005; Chapman 2005).
Entre los moluscos antárticos, la lapa Nacella (Patinigera)concinna (Strebel
1908), es la mas conspicua y normalmente el único invertebrado de cierto tamaño que se
encuentra presente en la región intermareal y en áreas poco profundas de la región
submareal alrededor de la Península Antártica y de las islas adyacentes, encontrándose en
densos parches bajo una distribución de agregados, disminuyendo su densidad al
incrementar la profundidad (Ahn 1999; Kim 2001). Esta especie ha sido sugerida como
bioindicador de contaminación ambiental en estos ecosistemas por su fácil acceso,
además de cumplir con una serie de condiciones que lo enmarcan dentro de los patrones
establecidos para ello (importancia ecológica, altas densidades, resistente al
contaminante, entre otros) (Phillips, 1977; Ahn 1999; Najle et al; 2000; Bargagli 2005).
Esta lapa es en particular herbívora, alimentándose del pastoreo de microfitobentos,
rodófitas calcáreas y algas marinas así como briozoarios y poliquetos sésiles spiróbidos
(Kim, 2001); y de importancia ecológica al formar parte de las cadenas tróficas a través
de ser depredado por aves, peces, estrellas de mar, entre otros (Kim, 2001; Torres y
Calderón 2006).
Por encontrarse este organismo en la zona intermareal básicamente así como en la
zona submareal, se haya expuesto también a los residuos de origen antrópico que drenan
de la región costera hacia el mar, siendo en la región costera de la isla del Rey Jorge/25
de Mayo, producto de las estaciones de los 8 países que operan durante todo el año en
ella (Ahn y col; 2002). Cuando los contaminantes son ingeridos por los organismos o
entran a través de los epitelios respiratorios o superficies externas del cuerpo expuestas al
medio contaminante, tanto en forma directa o indirecta, pueden ser compartamentalizados
en órganos particulares dentro del cuerpo. En el caso de contaminación por metales
24
pesados en invertebrados, es conocido el papel del hepatopáncreas como órgano blanco
crítico; siendo este concepto de gran importancia en ecotoxicología ya que en caso de
organismos pequeños que presentan el metal concentrado en un área específica, si se
determina la concentración del contaminante en todo el organismo, se tienen valores no
reales (Connell y col; 1999; Walter y col; 2001). Los cambios histopatológicos son
bioindicadores de posibles efectos tóxicos que influyen en la estructura y función normal
de las células y organelos; tal como podría ser cambios en la ultraestructura de la célula o
tejido, número, talla y forma de organelos específicos, entre otros (Connell y col; 1999;
Najle y col, 2000). También, el esfuerzo reproductivo y de fecundidad es indicador de
algún cambio ambiental, pudiendo ir desde retraso en la madurez sexual, reducción en la
fecundidad, un menor porcentaje eclosiones y/o menor supervivencia, reducción del
feetness, entre otros. Cabe señalar que el efecto puede ser temporario debido a daño
celular de los tejidos así como daño celular de los tejidos reproductivos (Connell y col;
1999).
El objetivo de este trabajo preliminar es caracterizar el estado del tejido del
órgano digestivo (hepatopáncreas) y de las gónadas de Nacella concinna, de modo tal de
poder evaluar su uso como biomarcador de contaminación, obteniéndose para estas
estaciones, una línea base futuros biomonitoreos relativos a estos parámetros en la zona
aledaña a la Base Artigas, Uruguay. Se plantea la existencia de un gradiente de
contaminación espacial, el cual se debería ver reflejado en los cortes histológicos
obtenidos; y deberá estar relacionado con las características ambientales de la zona
muestreada.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se recolectaron organismos en tres estaciones: la estación 1 (62º 11’ 07.64”” S y
58º 54’4.17”O) frente de la Estación Artigas (Uruguay), la estación 2 (62º 11’16.67” S y
58º 54’17.18”O) cercana a canal de agua dulce proveniente del deshielo del glaciar, y la
estación 3 (62º 11’23.4” S y 58º 55”1.5” O) en la caleta aledaña. La estación 1 se
muestreó el día 3 de marzo y las otros dos estaciones, el día 4 de marzo.
Se recolectaron manualmente organismos en cada estación, en el período de
marea baja y fueron dejados en agua de mar a la temperatura ambiente hasta el momento
de la disección (max 24h). Fueron seleccionados 15 ejemplares con tallas aprox. 30mm
de largo de concha, los cuales fueron separados de su caparazón y fijados en solución de
Bouin por 18h y posteriormente colocados en solución de formaldehído buferado hasta
que fueron analizadas en el laboratorio. En Venezuela, se separaron las gónadas así como
el hepatopáncreas en cada uno de los casos y se realizó el proceso de deshidratación con
alcoholes y la inclusión de la muestra en el bloque de parafina. Se cortaron muestras de
aprox 5μm las cuales fueron teñidas con las técnicas rutinarias para la coloración
hematoxilina-eosina.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Hasta el momento, se han analizado algunos organismos de las tres estaciones,
siendo todos machos. En la Fig 2. se puede observar la conformación general de la
gónada masculina en la Nacella, la cual está dispuesta en túmulos, los cuales están
compuestos desde el borde hacia el centro de la siguiente manera: una capa delgada de
fibras elásticas, luego una banda de células germinales con diferentes estadíos de
maduración y
25
Fig. 1. Cortes de gónadas: A y B, Estación 1 (10x). C y D, Estación 2 (4x y 40x). E y F, Estación 3 (4x y 20x).
Cortes de hepatopáncreas: G y H , Estación 1 (4x y 20x). I y J, Estación 2 (4x y 10x). K y L, Estación 3 (10x).
Barra 10 μm.
hacia el centro del túbulo, espermatozoides con aspecto filamentoso. Es importante destacar
que estos túbulos tienden a confluir hacia la periferia del órgano formando conductos de
secreción bien organizados viéndose poca cantidad de espermatozoides dentro de los túbulos
para la Estación 1 (Fig.1 A-B). Observando la Fig.1 C-F, vemos que los organismos
estudiados de la Estación 2 y de la Estación 3, se encuentran en un estadío de desarrollo
mucho mayor.
Se puede apreciar diferentes estadíos en los organismos estudiados. El ejemplar
estudiado de la estación 1, se encuentra al parecer, luego del desove, mientras que el
organismo de la 2 y 3, aún no lo han realizado. Esto se ve reflejado en la cantidad de
espermatozoides dentro de los túbulos, a simple vista se observa que N. concinna obtenida en
la estación 3 tiene mayor grado de desarrollo que las dos anteriores, incluso en la región 2 y 3
hay mayor formación de conductos secretores, pudiendo ver en la Fig 1 F, que presenta un
mayor grado de organización. También, la N. concinna obtenida en la estación 2 tiene una
capa germinal mas gruesa que la de la estación 1 y la de la estación 3, presenta mayor
desarrollo que las otras dos regiones.
Marconi (1999) señala que hacia la parte dorsal de la gónada se observa siempre
menor cantidad de espermatozoides por el efecto de la expulsión gradual del semen, sin
embargo los hallazgos hasta ahora, no concuerdan con esto.
En relación a la glándula digestiva o hepatopáncreas en la N.concinna (Fig 1-G-L), se
observa que presenta una estructura formada por túbulos y vesículas. Los primeros están
compuestos por un epitelio cilíndrico simple de tipo secretorio con células basofílicas que se
encuentran en grandes cantidades cuando esos túbulos están organizados cerca de las
vesículas antes mencionadas, la cantidad de células que se observan en esos túbulos tienen un
núcleo basal y descansan sobre una delgada membrana basal. Hacia la zona apical se
observan algunas vesículas de secreción (Fig. 1 G,I,K), las cuales se encuentran formadas por
un epitelio cilíndrico simple con borde estriado o borde en cepillo, organizado sobre una
delgada membrana basal, estas células presentan un núcleo basal levemente basofílico con
una zona apical clara, la membrana basal delimita la parte externa de la vesícula que se
26
encuentra cerca de la zona tubular y la parte apical con el borde en cepillo colinda hacia la
zona interna de la vesícula y está en contacto con material alimenticio. Es importante señalar
que en la Estación 2 (Fig. I-J), se puede observar una especie de tejido organizado con
características iniciales de una vesícula, antes descrita, pareciendo representar algún tipo de
tejido especializado pero deben hacerse más cortes y tinciones para verificar este hallazgo.
Se requiere analizar mayor número de muestras histológicas y correlacionarlas con las
concentraciones de metales pesados que se encuentren en los organismos (estudio que se está
realizando) así como con las condiciones de cada estación, de modo tal de tener una mejor
visión del estado actual de los órganos y si están o no expuestos a algún tipo de estrés.
Agradecimientos: Al Dr. Roberto Najle por el apoyo prestado. “Esta investigación es
parte del Programa Científico Antártico Venezolano y fue financiada por el Ministerio del
Poder Popular para Ciencia y Tecnología”.
REFERENCIAS
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Nacella concinna (Strebel, 1908) (Gastropoda:Patellidae) in an Intertidal habitat on King George
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limpet Nacella concinna (Gastropoda:Patellidae) on King George Island: variations with sex and body
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Litoral de Fort Willismd (Isla Greenwich-Antártida), durante el verano austral 2003-4. Revista
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Walter, C.H., Hopkin, S.P., Sibly, R.M. y Peakall, D.B. 2001. Principles of Ecotoxicology. 2nd
Edition. London.
27
ESTUDIO PRELIMINAR DEL USO DE MACROALGAS COMO
BIOINDICADORES AMBIENTALES EN LA COSTA DE BAHÍA MAXWELL, ISLA
REY JORGE / ISLA 25 DE MAYO.
(Preliminary study of the use of macroalgae as environmental bioindicators in Maxwell
Bay, King George Island/ 25 de Mayo Island)
Vásquez, Y. E., Silva, S. J., Alfonso, J. A.
Departamento de Oceanología y Ciencias Costeras, Instituto
Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), Apartado
20632, Caracas 1020-A Venezuela,
Este estudio presenta los resultados preliminares de la caracterización química de
macroalgas colectadas en Bahía Maxwell, en las cercanías de la Base Científica Antártica
Artigas. A partir de su composición química (elementos mayoritarios y trazas) y de
radionucleidos emisores gamma (naturales y de origen antrópico), se pretende estudiar
posibles fuentes y distribución de contaminantes químicos con la finalidad de generar líneas
base de referencia científica imprescindibles para futuros estudios de impacto ambiental en la
zona.
Existen especies de macroalgas que son abundantes y representativas de la Península
Antártica e islas adyacentes, de fácil identificación y recolección pues se encuentran en aguas
someras, altamente selectivas a metales y utilizadas en estudios de monitoreo en otras áreas
del mundo. (Farías, S. y col., 2002 y Smichowski, P. y col., 2004) a pesar de que se han
identificado 300 especies de macroalgas en el territorio antártico. Las macroalgas marinas
son reconocidas como efectivas y eficientes bioacumuladores de metales pesados y son
frecuentemente usadas como bioindicadores (Roberts, D y col., 2006). Estos organismos son
sedentarios y sensibles a las condiciones ambientales (Ferrat, L. y col., 2004). Es bien
conocido, que las macroalgas acumulan únicamente iones metálicos a partir de dos procesos
fisicoquímicos adsorción y absorción. Como producto de está acumulación pueden alcanzar
contenidos de metales pesados en varios ordenes de magnitud superiores respecto a las aguas
circundantes (Hunter, K. y col., 1996). A pesar de que este proceso de bioacumulación ha
sido empleado desde la década de los 60 para monitorear presencia y disponibilidad de
metales en aguas dulces y marinas en todas partes del mundo, la información disponible para
la Antártida es relativamente escasa (Farias, S. y col., 2002).
La costa nororiental de la Península Fildes donde esta localizada la Base Científica
Antártica Artigas (BCAA) aparentemente es una zona poco estudiada desde el punto de vista
ambiental y posiblemente influenciada por factores antropogénicos. Dada las circunstancias,
es de gran importancia definir un plan de monitoreo regular y periódico, como herramienta
efectiva que permita evaluar el impacto ambiental en esta zona expuesta a la actividad
humana e identificar tempranamente los posibles efectos negativos sobre su ecosistema.
Diversos estudios en el área referentes a la clasificación taxonómica, distribución local y
regional de las macroalgas antárticas (Quartino, M. y col 2005; Clayton, M.N. 1994;
Weykam, M. y col 1996; Heinz, K. y col. 1993, Ferrat, L. y col., 2004, Farías, S. y col.,
2002) han sido reportados, sin embargo, para nuestro conocimiento, no existen reportes en la
literatura científica de la utilización de estas especies como biomonitores ambientales en la
Antártida. A partir de la amplia distribución de las especies colectadas en la zona de estudio,
se propone establecer un plan usándolas para monitorear el estatus ambiental marino,
brindando un importante aporte al conocimiento de la biogeoquímica ambiental local y,
28
aportando la posibilidad de generar líneas base de referencia científica, imprescindibles para
futuros estudios de impacto ambiental.
Los resultados de este trabajo comprenden el análisis y caracterización de muestras de
macroalgas colectadas en cinco sitios de la Bahía Maxwell. Ver Figura.
estaciones de algas
Sitios de muestreo de macroalgas en Bahía Maxwell.
(Imagen suministrada por la Fundación Instituto de Ingeniería)
El estudio aquí reportado comprende fundamentalmente el análisis de Na, Mg, Al, Si,
P, K, Ca, Fe, Mn, Ti, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Br, Rb, Sr, Zr, Mo, Cd, Cs, Ba, y Pb
utilizando un Espectrómetro de Fluorescencia de Rayos-X dispersivo de longitud de onda
Siemens SRS-3000 y el análisis de radionuclidos emisores gamma (naturales y de origen
antrópico) utilizando dos Espectrómetros Gamma con detectores de Ge hiperpuro Canberra,
uno con detector tipo coaxial (50-3000 KeV) y el otro con detector LeGe (10-300 KeV), en
muestras de macroalgas colectadas en Bahía Maxwell (Isla Rey Jorge) y Bahía Esperanza
(Península Antártica).
Hasta la fecha, los resultados nos permiten sugerir que existe variabilidad natural en la
concentración de metales presentes en las macroalgas de los sitios estudiados y se observan
diferencias significativas en la concentración de metales específicos según la familia algal.
29
Se agradece la participación de José Ramón Pereira e Hígor Suárez en la recolección de
muestras de macroalgas utilizadas para este trabajo. Esta investigación es parte del Programa
Científico Antártico Venezolano y fue financiada por el Ministerio del Poder Popular para
Ciencia y Tecnología.
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Biology and Ecology, 204 (1-2):1-22.
30
BIOACUMULACIÓN DE METALES PESADOS EN LOS LÍQUENES, MUSGOS Y
PLANTAS CON FLORES DE LA BAHÍA DEL ALMIRANTAZGO, ANTÁRTICA
MARÍTIMA: INDICADORES AMBIENTALES
(Bioaccumulation Of Heavy Metals In Lichens, Mosses And Flowering Plants From
Admiralty Bay, Maritime Antarctica: Environmental Indicators)
Simas F.N.Ba, Schaefer C.E.G.Rb, Michel R.F.Mc Andrade R.Pd
a
UNEC–Centro Universitário de Caratinga, Av. Moacyr de Mattos,
Caratinga, 35300-000, Minas Gerais, Brazil, bDepartamento de
Solos–Universidade Federal de Viçosa, Av. PH Rolfs s/n, Viçosa,
36570-000, Minas Gerais, Brazil, cFEAM-Rua Espírito Santo, 495
– Centro, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil, dDepartamento de
Química–Universidade Federal de Minas Gerais Av. Antônio
Carlos, 6627 - Pampulha - Belo Horizonte - MG
INTRODUCTION
Antarctic ecosystems are known for their high sensitivity to anthropogenic
contaminants and there is a growing scientific concern regarding the development of
environmental impact monitoring strategies for these areas. In this regard, the use of
bioindicators is a common approach for assessing the occurrence, concentration,
bioavailability and distribution of contaminants in the environment (Bargagli et al., 1995;
Poblet et al. 1997). However, this depends on the definition of background levels for
pollutants in the environment (air, water, soil) and in the biota. Once correctly established,
the background level can be assumed as the natural level of a given contaminant, for a certain
specie or group, and can be used as a reference for monitoring anthropogenic impacts.
Terrestrial ecosystems of maritime Antarctica are more complex than those observed on
dryer and colder continental Antarctica. Vegetation communities are composed mainly by
lichens and mosses but, differently from other parts of Antarctica, two flowering plants are
present (Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae) and Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl.
(Caryophyllaceae)). The Usnea species (U. antarctica and U. aurantiacoatra) are the most
common epilithic lichens in maritime Antarctica (Poblet et al., 1997), colonizing a wide
range of terrestrial environments. Mosses grow preferably at more protected, wetter sites
along melting water channels and around lakes and small ponds. Sanionia uncinata (Hedw.)
Loeske forms extensive green carpets, while the Polytrichales species occur as small tuffs,
being abundant around bird nesting areas.
MATERIAL AND METHODS
The Admiralty Bay (62o03’40”-62o05’40” S and 58o23’30”-58o24’30” W) is located in King George
Island and is part of the South Shetlands Archipelago, Maritime Antarctica. Data sets from
1982-2002 acquired at the Brazilian Comandante Ferraz Station report mean air temperatures
varying from -6.4 oC in July to + 2.3 oC in February. Mean annual precipitation is 366.7 mm.
Positive air temperatures occur from November until March when effective precipitation as
liquid water is increased due to melting of winter snow.
Vegetation communities from ice-free areas of Admiralty Bay develop on two geochemically
contrasting substrates and related moraine, solifluction and fluvioglacial deposits: (i)
basaltic/andesitic soils (most of the ice-free area) and (ii) acid sulphate soils derived from
sulphide-bearing andesites. At abandoned penguin rookeries, the clay fraction mineralogy of
these so-called ornithogenic soils (Tatur, 1989) is composed mainly by crystalline and
amorphous P minerals, resulting in anomalously high P bioavailability.
31
During the summers of 2003/2004 and 2004/2005, 46 samples of lichens (44 samples
of Usnea spp. and 2 of Sphaerophilous globosus), 63 samples of mosses (50 of Sanionia sp
and 13 of Politrichales sp.) and 34 samples of flowering plants (20 of Deschampsia
antarctica and 14 Colobanthus quitensis) were collected on all ice-free areas of Admiralty
Bay. At each site, samples were collected by mixing several specimens of a given vegetation
type to form one composite sample. Soil samples from all sites were also collected and
submitted to detailed chemical and mineralogical characterization.
Unwashed plant samples were carefully separated and cleaned from all visible soil
contamination, dried at 60o C until constant weight, grounded and submitted to a nitroperchloric digestion as described by Malavolta et. al. (1989). In the extracts, total levels of
Al, Ca, Mg, Fe, Ti, Mn, Cu, Ba, Sr, Ni, Cd, Cr, As, Mo, Pb, Se, V and Zn were determined
by inductive coupled plasma emission spectrometry; K determined by flame absorption
photospectrometry and; P determined by photocolorimetry. Air-dried < 2mm soil samples
were submitted to routine chemical extractions (EMBRAPA, 1997) The total organic carbon
content was determined by wet combustion (Yeomans and Breemen, 1988) and total nitrogen
was determined by the Kjeldahl method (EMBRAPA, 1997).
RESULTS AND DISCUSSION
The levels of As, Mo and Se were below the detection limits for all samples and are not
presented. High coefficients of variation were obtained for all elements and plant materials.
This has been previously reported for Antarctic plants (Bargagli et Al., 1995), and is
attributed mainly to the contamination by different amounts of soil dust. In maritime
Antarctica, site-specific, pedo-geochemical variations affect element bioavailability and are
likely to contribute for the high standard deviations observed.
The elemental composition of Bryophites reflects the availability of a gaseous, dissolved and
particulate elements is air, snow and melting water (Bargagli et al., 1998). In general, mosses
presented significantly higher levels of Al, Fe, Mg, Ti, Cu, and V than the higher plants.
When compared to lichens, the levels of K, P, Mn, Ni and Ba were also significantly higher.
Anomalously high and extremely variable levels of Al (0.1-3.4%) and Fe (0.1-4.8 %) in
relation to mosses from the nearby Livingstone Island (0.15-0.35 % of Fe – Yurukova and
Ganeva, 1999); and from continental Antarctica (0.11-0.72 % for Al and 0.14-0.82 % for Fe,
Bargagli et al., 1998) were observed.
Substrate
Basaltic/andesitic
Acid sulphate
weak ornithogenic influence
active penguin rookeries influence
abandoned penguin rookeries
n
75
20
91
3
32
pH
H2O
7.3 ±0.63
5.4 ± 1.0
6.4±0.9
4.0±0.4
4.2±0.3
P1
mg/dm3
272.8 ±173.4
132.0±152.9
227.9±159.0
2516.5±1522.5
1409.6±935.6
Ca2
25.4 ±16.1
14.4± 8.4
13.8±7.8
10.0±2.8
4.9±6.3
Mg2
cmolc/dm3
7.7±12..5
5.4±3.9
5.8±5.2
2.5±1.1
1.6±2.9
Al2
Total Fe3
Total Al3
TOC4
N5
0.28±0.45
0.43±0.67
1.03±1.19
1.31±1.10
3.56±3.30
n.d.
n.d.
%
0.06 ±0.25
11.5±3.4
2.8±7.0
9.5±4.0
6.3±3.0
2- 4.5
4.0– >7.0
-
1.3-4.0
2.0 – 4.5
-
Table 1 Some chemical characteristics of the main soil types from Admiralty Bay. Algunas características
químicas de los principales tipos de suelos de la Bahía del Almirantazgo. 1 P extracted with Melich-1
(bioavailable P); 2exchangeable cations; 3 Total Fe and Al (Albuquerque-Filho, 2005); 4 Total organic carbon
(TOC); 5 Total Nitrogen. 1 P extraído con Melich-1 (P biodisponible); 2 cationes exchangeables; 3 Total Fe y
Al; 4; carbono orgánico total (COT); 5 Total de nitrógeno.
Other lithophile elements positively correlated to Al and Fe, such as Mn and Ba, presented
similar values to those reported for mosses from volcanic areas at northern Victoria Land,
eastern Antarctica (Bargagli et al., 1998). Consistently, Al and Fe are significantly higher for
mosses collected on acid sulphate soils while Ca levels are significantly lower. These
32
0.27±0.3
0.43±0.1
0.39±0.2
substrates were acidified by sulphides oxidation, with formation of amorphous Fe minerals
and crystalline K/Fe-sulphates. In these acid pedoenvironments, Ca-carbonate dissolution is
favored with leaching of dissolved products whereas aluminum activity is increased. The
widespread mineralization of Cu-rich pyrite (FeS2) in the hosting andesite accounts for high
total Fe levels in soils. The effect of substrate geochemistry in the total element levels in
mosses is evident, significant increase of total P and Zn levels for mosses occurs due to
ornithogenic influence. Cd, Cr, and Pb were detected only in mosses that suffered some
degree of ornithogenic influence. The levels obtained for these elements fall at the lower
extreme of the concentration ranges reported for mosses growing in Antarctica (Bargagli et
al.,1995) and other remote areas in both hemispheres (Bargagli et al. 1998), indicating low
anthropogenic influence. Bargagli et al. (1998) also observed Cd enrichment in mosses
growing close to penguin rookeries at Edmonson Point, east Antarctica and attributed this to
sea-land transference via guano deposition.
The mean Fe level obtained for Usnea sp from Admiralty Bay was slightly higher than that
reported for the same species from other parts of King George Island (Poblet et al., 1997).
The total levels of all elements except for Ca were extremely lower than those obtained for
mosses and flowering plants. The extremely high Ca/Al and Ca/Fe ratios (not shown) suggest
that Ca is very important for the development of Usnea species. On the other hand, for
Sphaerophilous globosus, Ca levels were ten times lower but Al and Fe were comparable to
those obtained for Usnea sp. In the present study, Cd, Pb and Cr levels were higher in Usnea
sp. than in any other organism. The levels obtained are lower than that reported for several
lichen species from different parts of the world (Conti and Ceccheti, 2001). In terms of
Antarctic ecosystems the value obtained for Cd (0.1 ȝg/g) is higher than that presented by
Poblet et al. (1997) for Usnea sp. from King George Island (0.008 ± 0.015 ȝg/g) but similar
to those reported by Bargagli and Focardi (1992) for Usnea antarctica from eastern
Antarctica (0.16 ± 0.09 ȝg/g). The range of Pb level (0.4-3.74 ȝg/g) is within the range
reported by previous works for Usnea sp. in Antarctica (0.95 - 4.76 ȝg/g, Poblet et al., 1997;
Bargagli and Focardi (1992). These results indicate low anthropogenic impact and may be
used for environmental monitoring and future studies. Despite the extremely low values, we
found higher bioaccumulation of Cd, Cr and Pb in organisms colonizing the western coast of
Admiralty Bay, which is the oldest ice-free area.
33
Vegetation
Al
Fe
Ca
Mg
K
P
Ti
Mn
301.4
184.9
61.3
296.7
325.8
Cu
B
Ba
Sr
Cd
Cr
Pb
V
Zn
58.1
33.6
57.8
58.1
59.8
67.3
64.4
95.6
64.7
81.4
38.3
57.1
149.3
35.9
43.1
53.5
51.7
96.7
50.2
68.9
7.7
8.4
109.0
7.2
10.2
0.1
0.1
220.0
0.07
n.d.
0.05
0.27
548.0
0.07
n.d.
0.07
0.26
372
0.08
n.d.
52.2
29.62
56.7
52.1
54.1
43.7
22.20
50.8
44.2
43.5
28.6
5.1
17.9
28.6
n.d
n.d
0.0
n.d
n.d
34.8
16.2
46.6
34.8
n.d
4.9
6.1
125.1
4.9
n.d
0.1
0.2
193.4
0.1
n.d
0.5
0.8
174.0
0.5
n.d
0.4
0.8
219.5
0.4
n.d
8.6
11.8
137.1
8.8
3.1
8.4
9.7
115.9
8.5
6.4
72.9
31.4
43.0
75.6
38.3
16.9
36.7
217.0
11.1
30.1
65.0
24.3
37.3
62.3
99.6
6.7
7.9
116.9
7.5
2.7
0.1
0.2
200
0.1
0.4
0.1
0.2
229
n.d.
0.1
0.1
0.2
196
0.08.
0.4
30.5
19.4
138.0
31.3
28.6
42.9
19.6
377.2
42.8
43.1
%
Ni
ȝg/g
Mosses
Mean (n = 63)
S.D. (±)
V.C. (%)
Sanionia sp .(n= 50)
Polytrichum sp .(n=13)
1.26
0.80
63.2
1.29
1.22
1.58
0.99
62.2
1.61
1.53
0.75
0.35
47.0
0.75
0.75
0.57
0.25
44.3
0.59
0.55
0.33
0.17
51.9
0.34
0.31
0.22
0.15
68.9
0.25
0.13
331.6
288.1
86.9
337.5
318.3
Mean (n= 46)
S.D. (±)
V.C. (%)
Usnea sp.(n= 44)
S. globosus (n= 2)
0.07
0.05
77.5
0.07
0.07
0.09
0.07
76.9
0.09
0.10
0.87
0.72
82.8
0.91
0.08
0.05
0.04
77.1
0.05
0.13
0.12
0.05
41.9
0.12
0.13
0.05
0.02
44.9
0.05
0.06
25.2
28.4
112.7
27.2
2.0
Mean (n= 34)
S.D. (±)
V.C. (%)
D.antarctica (n = 20)
C. quitensis (n = 14)
0.78
0.52
66.7
0.77
0.80
0.78
0.50
63.8
0.80
0.73
0.51
0.21
41.6
0.52
0.48
0.45
0.18
39.3
0.43
0.50
0.42
0.27
63.1
0.32
0.65
0.23
0.10
42.9
0.21
0.26
184.2
150.7
81.8
207.0
132.0
Epilithic lichens
10.1
12.3
121.7
10.6
n.d.
9.1
13.0
142.7
9.3
4.7
Flowering plants
274.0
143.9
52.5
265.9
293.3
43.0
32.2
74.9
45.6
36.9
Table 2 Mean values, standard deviations (S.D.) and variation coefficients (V.C.) of macro and microelements in lichens,
mosses and flowering plants from ice-free areas of Admiralty Bay, maritime Antarctica. Valores medios, desviaciones
estándar (SD) y coeficientes de variación (CV) de macro y microelementos en líquenes, musgos y plantas con flores de
zonas libres de hielo de la Bahía del Almirantazgo, Antártida marítima.
Deschampsia antarctica and Colobanthus quitensis are the only two higher plants
growing in Antarctica and are restricted to maritime Antarctica. Our data suggests that both
plants accumulate similar amounts of all elements studied, except for K, Cd and Pb, which
were significantly higher for Colobanthus quitensis. Total Ca, Fe, Mn, Cu and Sr values for
D. antarctica were higher than those reported by Tatur et al., (1997) and the levels of P, Mg
and K were lower. The total Zn level and Ca/Mg ratio were similar to that reported
previously for D. antarctica (Tatur et al., 1997). D. antantartica colonizing acid sulphate soils
presented significantly higher Fe and lower Mg levels when compared to plants growing on
basaltic/andesitic substrates evidencing that parent material geochemistry alters metal
bioaccumulation. The Cd level was significantly higher for D. antarctica from the western
coast of Admiralty Bay (data not presented), corroborating the idea of sea-land transference
of heavy metals via guano deposition, mainly by penguins.
CONCLUSIONS
The low levels of Cd, As, Cr, Ni, Pb for all studied organisms in relation to other remote
areas suggest negligible contamination by anthropogenic emissions in vegetation communites
of Admiralty Bay. The highest levels of Cr, Cd and Pb for Usnea species indicate that these
elements are mainly related to airborne particles rather than to the geological substrate and
support the use of epilithic lichens as efficient biomonitors of anthropogenic impacts in
Antarctic terrestrial ecosystems.
Our results confirm previous works and indicate that bioaccumulation of metals in mosses
and D. antarctica from Antarctica is greatly determined by substrate geochemistry. Higher
Cd levels in Deschampsia antarctica and mosses with increasing ornithogenic influence
suggest that these sites may be useful for monitoring heavy metal sea-land transference along
Antarctic food webs.
Acknowledgements: This study was supported by the Brazilian Navy, MMA, UFV, FEAMMG, FAPEMIG and CNPq.
34
REFERENCIAS
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35
DIVESIDAD BACTERIANA EN EL TERRITORIO ANTARTICO CHILENO,
BASE O”HIGGINS
(Bacterial diversity in the chilean antarctic territory, Base O”Higgins)
Martínez M.1, González C.1, García A.1, Pavez P.1, Silva J.1, Becerra
J.2, Silva M.2, Becerra J.2, Mendoza G.3, Barra R.3, Fernadoy F.4,
Meyer M.4, y Alfaro G.5
1
Departamento de Microbiología Facultad de Ciencias Biológicas,
Universidad de Concepción Chile; 2 Laboratorio de Fotoquímica,
Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas Universidad de
Concepción Chile; 3 Centro EULA Universidad de Concepción, Chile; 4
Instituto Alfred Wegener de Estudios Polares y Marinos, Potsdam,
Alemania, y 5 Instituto de Geología Económica y Aplicada GEA
Universidad de Concepción Chile.
INTRODUCCIÓN
Los ecosistemas antárticos, más que otros ambientes, están dominados por los
microorganismos (Tindall, 2004). Las bacterias que habitan en él deben disponer de
adaptaciones fisiológicas que les permitan enfrentar adecuadamente periodos de inanición
(Tanghe y col, 2003) y fluctuaciones amplias de temperatura, las que puedan ser iguales o
inferiores al punto de congelación del agua. Estas condiciones físicas y químicas más
rigurosas, han permitido que en estos ambientes prosperen bacterias con diversas estrategias
para afrontar con éxito las exigencias que les impone ese ambiente, Estas condiciones,
también regulan la densidad poblacional de las bacterias presentes en él. Entre las
adaptaciones que pueden presentar las bacterias de un ambiente como el antártico, cuyas
condiciones son más estrictas, se puede mencionar, la flexibilidad de estas para utilizar
diversos sustratos, acumulación de sustratos endógenos como poli-ȕ-hidroxialcanoato o
modificaciones de su morfología y tamaño celular. El objetivo de este trabajo consintió en
efectuar un estudio exploratorio de la diversidad metabólica y propiedades bacteriológicas de
los microorganismos presentes en hielos y ambientes marinos adyacentes a la Base
O”Higgins que permitiera disponer de características fundamentales de la microbiota de ese
sector.
MATERIALES Y MÉTODOS:
Área de estudio: Base Antártica del General Bernardo O’Higgins, localizada en el
Islote Isabel Riquelme, Rada Covadonga (latitud 63º 19’ S y longitud 57º 54’ O) y mar
adyacente.
Obtención y tratamiento de las muestras: Se obtuvo 3L de muestras de agua de
mar superficial, en frascos de vidrios estériles de 1L, los que se mantuvieron refrigerados
hasta su procesamiento, e el laboratorio de la Base O”Higgins. Los testigos de hielo fueron
obtenidos a una profundidad de 4m en la meseta de la Infantería, mediante un perforador y
almacenados en frío hasta su procesamiento, de acuerdo con la metodología propuesta por
Christner y col., (2005). Una fracción de las muestras fue fijada con formalina al 5% y
almacenadas a 4ºC hasta su procesamiento.
Determinación de la proporción de células con Poli-ȕ-hidroxialcanoato: Se
realizó mediante citometria de flujo según el método descrito por Dagelau et al., (1995). Las
36
muestras fueron analizadas con un citómetro de flujo Facscalibur Becton Dickinson
Immunocytometry Systems (FACScan) operado mediante un sistema de computador
Macintosh, analizando 20.000 eventos (Godoy et al., 2003).
Recuento Bacteriano Total y Recuento de Bacterias Viables: El recuento de
bacterias totales se realizó por microscopáa de epifluorescencia (Fry, 1990). El recuento de
bacterias viables se efectuó sembrando por triplicado 0.1mL de diluciones apropiadas de las
muestras en la superficie de placas con agar R2A o agar Müeller-Hinton (MH).
Simultáneamente, se filtró por triplicado 10 o 100 ml de las muestras, por filtro Millipore
estériles de 0.2 ȝm de poro, y estos se depositaron sobre la superficie de placas con agar R2A
o MH. Los cultivos fueron incubados a 10ºC durante 10 días, controlando diariamente el
desarrollo de las colonias bacterianas. Las cepas bacterianas aisladas, fueron caracterizadas
de acuerdo con su afinidad tintorial, morfolgía y agrupación celular. Además, se
caracterizaron como fermentadoras y no fermentadoras en base a su capacidad para utilizar
glucosa como fuente de carbono.
Determinación de propiedades metabólicas: Las cepas aisladas, fueron clasificadas
en relación con su actividad enzimática, amilolítica, proteolítica o lipolitica. Para esto
fueron sembradas con un replicador de Steer, en agar Casein Peptone Starch (CPS)
(actividad amilolítica), agar Casein Peptone Starch Peptone (CPSP) proteolíticas)
(Staples and Fry, 1973) y para detectar la actividad lioplítica se utilizó agar Tributirina
(Hayes, 1963).
Test de degradación de fenoles y halofenoles en microcosmos., Las muestras de
mar para se adicionaron con 20ȝg/ml de fenol, 2,4,6-tribromofenol (246TBF) o 2,4,6triclorofenol (246-TCF) como único aporte de carbono y energía (Aranda et al., 2003) y su
consumo, se evaluó por espectroscopia UV (250-350 nm).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La pesquisa de bacterias totales y recuperables en cultivo demostró que tanto el agua
de mar como los testigos de hielo contenían un importante recuento de bacterias viables
(Tabla 1). No obstante, la recuperación de bacterias cultivables fue mayor en el mar (26.5%)
en comparación con los testigos de hielo (”0.01%). Contrariamente a lo señalado, el recuento
total de bacterias por epifluorescencia demostró mayor presencia de bacterias en los testigos
de hielo comparado con el agua de mar (3 ordenes de magnitud).
Además, este análisis permitió detectar que las bacterias presentes en las muestras de agua y
hielo, presenta diversidad morfológica (Figura 1). Esto fue corroborado por citometría de
flujo, que también demostró diferencias en los tamaños de las células bacterianas (datos no
mostrados). Los resultados confirman la información acerca de la presencia de bacterias
incluidas en el hielo que pueden permanecer viables por largo tiempo. Esto sugiere que
estas bacterias deberían disponen de mecanismos para evitar el daño generado por esta
condición. En efecto, por citometría de flujo se detectó bacterias con gránulos de poli-ȕhidroxialacanoato lo que se ha demostrado que favorece la sobrevivencia de bacterias en
condiciones de congelamiento e inanición (Ayub y col., 2004).
En relación con los requerimientos de temperatura para su crecimiento, se encontró que de las
15 cepas seleccionadas para ser analizadas 8 correspondieron a psicrófilos 7 a psicrófilos
tolerantes, y dos cepas mesófilas. De éstas, 4 fueron cocobacilos Gram positivos y 11 coco y
cocobacilos Gran negativos no fermentadores. Estos resultados sugieren también una
diversidad fisiológica, además de demostrar la presencia de bacterias de tipo mesófilo en
ambiente con predominio psicrófilo. De 36 cepas caracterizadas por sus propiedades
metabólicas, destaca el predomino de actividad lipolítica (Tabla 3). Otro aspecto metabólico
37
destacable en las bacterias presentes en el ambiente marino fue la capacidad de las
comunidades antárticas del ambiente marino para degradar, en 5 días, 20ȝg/ml de fenol un
compuesto considerado tóxico. Los resultados de este estudio exploratorio sugieren que en la
zona estudiada, existe una comunidad bacteriana diversa, tanto en sus aspectos morfológicos
como en los metabólicos
AGRADECIMIENTOS
Departamento Antártico de Ejército, Oficiales y Dotación 2008 de la Base Bernardo
O”Higgins; Dirección de Investigación de la Universidad de Concepción, Chile, Instituto
Alfred Wegener de Estudios Polares y Marinos Potsdam, Alemania.
Tabla 1.- Recuento bacteriano total por microscopia de epifluorescencia y recuento de bacterias viables.
Rada
Covadonga
Recuento bacteriano
Total Bacterias/L
Recuento de bacterias
viables UFC/L (R2A)
Recuento de bacterias
viables UFC/L (MH)
Proporción de bacterias
recuperables
2.0x106
Poza Marina
Islote
Kopaitic
EP
Poza-Algas
Islote Maria
Isabel
EP
Testigo de
Hielo (34mt)
1.4x109
Testigo de
Hielo (12mt
NE
5.3x105
9.3x104
ND
1.0x102
2.8x102
4.1x105
ND
ND
8.0x101
ND
26.5
-
-
”0.001
Tabla 2 características enzimáticas de de bacterias aisladas desde la Base Antártica B. O”Higgins
Gram positivas
Gram Negativas
Total
Número
de cepas
20
15
35
Sin
Actividad
12
3
15
Amilolíticas
0
3
3
Proteolíticas
2
4
6
Lipolíticas
6
5
11
Figura 1.-Microscopía de epifluorescencia de
muestras de testigos de hielo obtenidas desde la
Meseta de la Infantería, en las que se aprecia una
abundante flora bacteriana con diferente morfología y
tamaño. Aumento 1200X.
38
REFERENCIAS
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39
GENERAL ASSESSMENTS ON DIVERSITY OF SOIL MICROFUNGI IN AITCHO
GROUP OF ISLANDS - DEE AND BARRIENTOS ISLAND
Suhaila Omar1, Siti Aisyah Alias1, Maria de Lourdes Guerra2 and
Hernan Moreano3
1
Inst. of Biological Sciences, Faculty of Science, University of
Malaya, Kuala Lumpur, Malaysia
2
University of San Francisco de Quito, Quito, Ecuador
3
Institùto Antártico Ecuatoriano, Blvd. 9 de Octubre 416 y
Chile, Edificio Citibank Cuatro Piso Officina 402, Guayaquil,
Ecuador
Corresponding email: [email protected]
ABSTRACT
An investigation on soil microfungi diversity has been done on soil samples collected
from Barrientos and Dee Islands, Aitcho group of islands, maritime Antarctic. Samples were
collected during Xth INAE Expedition to Antarctic during austral summer of 2006/2007.
Twenty three and eleven samples from Barrientos Island and Dee Island were inspected
respectedly. Soil samples were analysed using Warcup’s soil plating method. Soil plates were
incubated under 4° and 25°C to determine their thermal classes. To date, a total of 32 fungal
species were isolated from Barrientos Island which comprised of 4 psychrophilic, 11
psychrotrophic and 11 mesophilic. Reports on these islands are valuable. Not only these
islands are exposed to Antarctic tourisms but these islands also support various fauna such as
sea birds, sea elephants and sea wolf. This report will also compare diversity of microfungi in
soils of higher animal influenced and less animals influenced.
INTRODUCTION
Published reports on maritime Antarctic are mainly around South Orkney Islands (di
Menna, 1960; Pugh and Allsopp, 1982; Malosso et al., 2006) and South Georgia Island
(Dennis, 1968; Smith, 1994). Very few biological reports were published on South Shetland
Islands, maritime Antarctic (except King George Island) (Convey et al., 2008). Records on
these islands are sometimes not accessible since they are mostly in forms of annual reports of
some institutions or in languages other than English. Hence, reports on islands in Scotia Arc
are of high value since these reports will become referral points of future studies on the area.
Maritime Antarctic or Scotia Arc archipelago is blessed with longer active season
compared to Continental Antarctic (Convey, 1996). Unlike continental Antarctic, nutrient
chains in Aitcho group of islands are more complicated. Sea birds such as penguins, petrels
and skuas; and sea mammals such as seals, inhabit this area that makes maritime Antarctic a
perfect stop over place for Antarctic tourists which board their cruise in Ushuaia, Argentina
or Punta Arenas, Chile.
The first mycological report in maritime Antarctic was made by di Menna (1960) on
the occurrence of yeast in soils of Signy Island. Later, Corte and Daglio (1964) studied the
airborne fungi. Dennis (1968) reported occurrence of fungi in South Georgia, maritime
Antarctic. Heal et al. recorded 15 fungal species from Deschampsia grassland in Signy Island
using similar technique of isolation but different media. The fungal strains isolated from the
study were found to prefer lower temperature for growth compared to 25°C.
40
There is no publication can be traced for Aitcho group of island. The reports on
microbial diversity from these islands are valuable as they represent pristine and also very
active habitat and effect of tourism on ecosystems in maritime Antarctic. Therefore, the
objectives of these studies are to obtain fungal diversity and their thermal classes from Aitcho
group of islands namely Barrientos Island and Dee Island.
MATERIALS AND METHODS
Sample collection
Soil samples from Aitcho group of islands namely, Dee Island and Barrientos Island
were collected in austral summer of 2006/2007 during the XI INAE expedition. Dee Island
presents a pristine habitat with less animal influence. A small transect of 90 meters long were
done where samples were collected for every 10 meters. The transect starts from the edge of
melted glacier to the end of the water runnels. The transect comprised of various soil surfaces
and vegetation. The vegetation is mostly mosses.
Barrientos Island presents a very active habitat with frequent intrusion of human
activities results from ever expanding of Antarctic tourism. The island is inhabited by
penguins, seals, giant petrels and skuas. Almost 70% of the island is inhabited by penguins.
Samples were collected from the middle of active penguin rookeries which devoid of
vegetations to the lesser impacted sites where it is covered by thick moss layer.
Fungi isolation
Fungi were isolated from soil using the modification of soil plate method (Warcup,
1950). Approximately 0.1g of soil was placed on the agar surface and distributed using 1 ml
of sterile distilled water and rotating the plate. Five replicates were plated on isolation media
obtained from OXOID (Potato dextrose agar – PDA) and incubated at 4˚C and 25˚C. PDA
was chosen as the growth media for its ability to encourage growth of many genera of fungi.
All plates were examined daily to determine number of colonies and to avoid overgrowth of
one fungal colony by another. Fungal isolates were sub cultured for identification.
Filamentous fungi were identified to species wherever possible. Percentage of occurrence of
fungi was determined by dividing the frequency of occurrence with the total number of
replicate. Thermal classes of isolated fungi were determined based on definition by Ingraham
and Stokes (1959) and Sinclair and Stokes (1963).
RESULTS AND DISCUSSIONS
To date, a total of 22 fungal species were isolated from Barrientos Island (Figure 1)
and 10 species from Dee Island. Barrientos Island comprised of four psychrophilic, six
psychrotrophic and 12 mesophilic fungi. Ten fungal species were isolated from Dee Island
where four species grew at 25°C, three at 4°C and only one grew at both temperatures.
In the present study, Geomyces sp. is the most frequently isolated fungus in both sites.
Pigmented fungi dominated the fungi flora from both sites complying with Ruisi et al. (2007)
observation. However, our findings defy what have been observed by Ruisi et al. (2007)
where more psychrotrophic fungi will be observed compared to psychrophilic.
41
Barrientos Island
22 species
4˚C
4 species
4 & 25˚C
6 species
25˚C
12 species
Figure 1: Total number of
fungi isolated from Barrientos
Island according to their
thermal classes.
CONCLUSIONS
1. High fungal diversity can be obtained from nutrient rich soils such as ornithogenic
soils.
2. Low fungal diversity was observed for Dee Island compared to Barrientos Island.
ACKNOWLEDGEMENT
The authors are greatful to Malaysian Antarctic Research Program MARP, Academy of
Sciences Malaysia (ASM) and Ministry of Science, Technology and Innovation (MOSTI)
and University of Malaya (UM) for funding this project and to Instituto Antartico
Ecuatoriano (INAE) for logistic and support.
42
REFERENCES
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43
ANTARCTIC BACTERIA EXHIBITS ANTIMICROBIAL ACTIVITIES AGAINST FOOD
BORNE PATHOGENS
Wong, C.M.V.L1, Tam, H.K. 1, Gonzalez, M2, Gonzalez-Rocha, G.3,
Domínguez-Yévenes, M.3 and Alias, S.A. 3
1
Biotechnology Research Institute, Universiti Malaysia Sabah, 88999 Kota
Kinabalu, Sabah, Malaysia
2
Instituto Antartico Chileno, Plaza Munoz Gamero, Punta Arenas, Chile
3
Facultad de Ciencias biológicas, Universidad de Concepción, Concepcion,
Chile
4
Institute of Biological Sciences, Faculty of Science, University Malaya, 50603
Kuala Lumpur
ABSTRACT
Antarctica offers interesting habitats to isolate new microbes with novel antimicrobial compounds because of its extreme climate and unique environment. In view of the
harsh environmental conditions, the production of extracellular anti-microbial compounds is
an advantage to reduce inter-species competition among microorganisms. Therefore, this
project was set out to screen for bacteria from the King George Island, Antarctica Peninsula
that exhibits anti-microbial activity against food borne pathogens. Twenty eight out of 2226
bacterial strains inhibited the growth of one or more food pathogens. Among them, seven
strains have been identified. They were Pseudomonas sp. (HKAR1),Burkholderia sp.
(HKAM1), Pedobacter sp. (HKLB5), Pseudomonas sp. (HKKR26), Pseudomonas
sp.(HKKR1), Sphingomonas sp. (HKKR4), and Pedobacter westerhofensis (HKC3).
.
INTRODUCTION
There is a drastic rise in anti-microbial resistance of pathogenic bacteria such as the
emergence of high-level vancomycin resistance in clinical isolates of Staphylococcus aureus
in recent years (Projan and Youngman, 2002). Many human pathogens have become
resistant not only to beta-lactam families of antibiotics but also to the new aminoglycosides
such as tobramycin and amikacin (Moellerng et al., 1977). The increase in resistance poses
serious threat to human because the numbers of antibiotics available to treat certain infections
are limited. Hence, there is a need to look for new and effective classes of antibiotics to
overcome this problem. Antarctic is an extreme environment which may have a unique
population of microorganism that produces new classes anti-microbial compounds including
antibiotics. Nevertheless, the antagonistic properties of psychrophilic organisms from
Antarctic have not been investigated as extensively as those of the mesophiles. The
antimicrobial agents produced by the psychrophiles will inhibit the growth of their
competitors living in the same habitat. This will give them the competitive advantage during
their growth cycle. Hence, the objectives of this work were (i) to isolate Antarctic
microorganisms with different growth media, (ii) to screen for the anti-microbial producing
strains, (ii) to identify those Antarctic bacteria that exhibit antimicrobial activities.
44
MATERIALS AND METHODS
Isolation of Antarctic bacteria
The soil samples were collected from the King George Island, Antarctica Peninsula
during the 23rd Scientific Expedition organized by the Instituto Antartico Chileno (INACH)
in 2007. Isolation of Antarctic bacteria was performed using several media namely, Tryptic
Soy Agar (Difco) (TSA), Luria-Bertani agar (LBA), Nutrient agar, R2A agar (Difco),
Antarctic Bacterial Medium (ABM) and MRS agar.
Detection of antimicrobial agents’ production
Antimicrobial compound production was determined using a modified deferred
antagonism procedure of Kekessy and Piguet (1970). Food pathogens, namely, Escherichia
coli 0157:H7, Escherichia coli V517, Escherichia coli 0125, Salmonella typhimurium (S. Tm
13), Salmonella typhi (S. Ty 10), Salmonella biafra, Salmonella Braenderup, Klebsiella
pneumonia 14x, Enterobacter cloacae 22x, Vibrio parahaemolyticus 1808, Vibrio
parahaemolyticus 1896, Vibrio parahaemolyticus 2053, Vibrio parahaemolyticus 2341 were
used to assay for the presence of anti-microbial activities. Those food pathogens were
isolated from food in Malaysia.
16S rDNA gene sequencing and phylogenetic analysis
hromosomal DNA extraction was carried out as described by Vaquero and coworkers
(2004). PCR amplification of the 16S rDNA was carried out with the BSF8/20 forward
primer (5’-aga-gtt-tga-tcc-tgg-ctc-ag-3’) and BSR1541/20 reverse primer (5’-aag-gag-gtgatc-cag-ccg-ca-3’). The PCR products were sequenced and the resulting sequences were
analyzed for homology with other known 16S rDNA sequences by using the basic local
alignment search tool (BLAST) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast).
RESULTS
A total of 2226 bacterial strains were isolated and 28 strains inhibited the growth of
one or more assay food pathogens. Two bacterial strains isolated from soil sample collected
from east Antarctica possessed inhibitory activities against the assay pathogens, Klebsiella
pneumonia 14x, Escherichia coli 0157:H7, Escherichia coli V517 and Vibrio
parahaemolyticus 2341.
45
1A.
1B.
i.
ii.
iii.
ii
Figure 1A: Representative plates showing the formation of inhibitory zone of the assay pathogen, Vibrio
parahaemolyticus 2341 when grown on top of an Antarctic bacterium colony, HKK1. As the control, the
formation of halo on the right indicated the effect of ampicillin against the assay pathogen. Figure 1B: i)
Control bacterial strain did not produce inhibition activity against the assay pathogen, E. coli O157 H7. No halo
formation; ii) Bacterial strain, HKKR4 produced inhibitory effect against the assay pathogen. Halo formation
was observed. iii) Halo formation by the assay pathogen was observed around the control ampicillin disc.
Six strains of bacteria isolated from soil sample collected around Lake Belem near to
B
the Escudero Base, Antarctica showed inhibition activities against
Klebsiella pneumonia 14x.
Additionally, twenty strains of bacteria isolated from the soil sample collected around Colin
Glacier (S62º 09’ 30.0”; W58º 56’ 15.2”) showed inhibition zones against various assay
pathogens. Out of the 28 strains of Antarctica bacteria that produced anti-microbial activities,
seven were identified by sequencing and analyzing their 16S rDNA. They were Pseudomonas
sp. (HKAR1), Burkholderia sp. (HKAM1), Pedobacter sp. (HKLB5), Pseudomonas sp.
(HKKR26), Pseudomonas sp.(HKKR1), Sphingomonas sp. (HKKR4), and Pedobacter
D
westerhofensis (HKC3). The observations from this study are very encouraging, and the antimicrobial activities exhibited by the Antarctic bacteria could be the results of antibiotic or
other anti-microbial agents such as bacteriocins excreted by them. The properties of the antimicrobial compounds will be purified and characterized.
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ACKNOWLEDGEMENT
We would like to thank the Academy of Science Malaysia and the Instituto Antartico Chileno, Chile
for sponsoring our trip to the Antarctic Peninsula and UMS for supporting this expedition. This
project is funded by the Academy of Science of Malaysia under the Malaysian Antarctica Research
Programme (Project No. R95548).
47
DESCHAMPSIA ANTARCTICA Y ENZIMAS SICROFILAS.
(Deschampsia antarctica and psicrophilic enzymes)
1
1
Rabert C., 2 Gidekel M., 3 Bravo L. y 1 Gutiérrez A.
Laboratorio Biología Molecular Aplicada, Universidad de La Frontera; 2
VentureL@b, Knowledge Center for Business, Universidad Adolfo
Ibañez, Santiago; 3 Laboratorio Fisiología Vegetal, Universidad de
Concepción.
INTRODUCCIÓN
Las enzimas son catalizadores biológicos, es decir, proteínas que tienen la capacidad
de acelerar ciertas reacciones químicas. En los últimos años su uso en gran cantidad de
industrias ha adquirido gran relevancia. La enzimología o ciencia encargada del estudio de
las enzimas es tema de actualidad en la biotecnología.
FUENTES DE OBTENCIÓN DE ENZIMAS
Las fuentes principales de producción de enzimas para empleo industrial son:
1. Animales: La industria empacadora de carnes es la fuente principal de las enzimas
derivada del páncreas, estómago e hígado de los animales, tales como la tripsina, lipasas y
cuajos (quimosina y renina).
2. Vegetales: La industria de la malta de cebada es la fuente principal de enzimas de cereales.
Las enzimas proteolíticas (que degradan proteínas) tales como la papaína y la bromelina se
obtienen de la papaya y del ananá, respectivamente.
3. Microbianas: principalmente se extraen de bacterias, hongos y levaduras que se desarrollan
en la industria de la fermentación.
Deschampsia antarctica
La región polar estuvo libre de vida vegetal terrestre durante el ultimo periodo glacial
cuaternario y las comunidades vegetales terrestres se consideran como evolutiva y
geográficamente jóvenes (Rozema et al., 2005).
Los ecosistemas polares son en particular expuestos a severas y duras condiciones
abióticas, por ejemplo: congelamiento, viento, disponibilidad limitada de agua, limitación de
nutrientes, estación corta de crecimiento. Entonces la vida vegetal polar es una sobreviviente
a los limites fisiológicos (Robinson et al., 2003).
Deschampsia antarctica Desv. Es conocida vulgarmente como el pasto antártico; es
una de las dos plantas fanerógamas que han colonizado exitosamente la antártica. Esta taxa
posee adaptaciones para sobrevivir a las hostiles condiciones, incluyendo la síntesis de
sustancias crioprotectoras para prevenir el congelamiento, la movilización de reacciones
químicas a bajas temperaturas y la capacidad para ajustar su ciclo de vida a las efímeras
condiciones de crecimiento existentes. Su crecimiento se limita a la estación estival cuando la
temperatura del aire es cercana a 2 ºC (Zuñiga-Feest et al., 2003), la radiación fotosintética
activa (PAR) puede alcanzar hasta 2000 μmol m-2s-1 y la temperatura se encuentra
habitualmente entre –2 y 5°C.. La temperatura requerida para la fotosíntesis neta máxima de
D. antarctica oscila entre 10 y 13ºC. Entre las características que podrían estar implicadas en
la supervivencia de esta gramínea en el adverso ambiente antártico están: tolerancia al hielo
extracelular, un aparato fotosintético que mantiene un 30% del óptimo fotosintético a 0ºC, y
la acumulación de carbohidratos como fructanos y sacarosa (Bravo et al., 2001).
48
Enzimas sicrófilas
Más de tres-cuartas partes de la superficie terrestre son ocupadas por ecosistemas
fríos, incluyendo las profundidades oceánicas y las regiones polares y alpinas. Estos
ambientes permanentemente fríos han sido sucesivamente colonizados por una clase de
microorganismos extremofilos conocidos como sicrófilos, que literalmente adoran el frío
(Feller y Gerday, 2003).
La alta actividad de las enzimas sicrófilas a bajas y moderadas temperaturas ofrece un
beneficio económico potencial, por ejemplo, con ahorros substanciales de energía en grandes
procesos que no requerirían la calefacción de reactores.
MATERIALES Y MÉTODOS
Escrutinio de la biblioteca de cDNA de Deschampsia antarctica. El grupo de trabajo a
cargo del Dr. Gidekel del laboratorio de Biología Molecular Aplicada de La Universidad de
La Frontera, tiene a su disposición una biblioteca de cDNA de Deschampsia antarctica en
condiciones in situ, clonada en el vector pEXP AD-502. El escrutinio fue realizado a través
de la amplificación de los insertos mediante los primers fw2654 (5’
GTACAAAAAAGCAGGCTTGTCG 3’) y rev2655 (5’ GTACAAGAAAGCTGGGTACG
3’) y posterior búsqueda de identidad con la base de datos NCBI.
Análisis de secuencia. El alineamiento de secuencias, traducción del marco abierto de
lectura y calculo de masa molecular de la proteína predictiva fueron realizados con el
programa computacional Vector NTI Suite. El análisis BLAST y la predicción de dominios
fueron realizados por el servidor NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi) y el
servidor EBI (http://www.ebi.ac.uk/InterProScan/), respectivamente.
Tratamiento de temperatura. Para verificar la actividad sicrófila del gen en estudio se
obtuvieron plantas en condiciones de crecimiento antártico y en laboratorio se sometieron
plantas cultivadas a temperaturas de 13 y 4°C.
Análisis del perfil de expresión de los genes sicrófilos. Un microgramo de RNA total
fue utilizado como templado para el qRT-PCR con los cebadores específicos para cada gen.
La reacción fue realizada en el equipo qRT-PCR. La reacción se controlo con el gen
constitutivo α-tubulina utilizando los cebadores específicos.
PRESENTACIÓN DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El contraste realizado de la biblioteca de cDNAs contra el banco de datos GeneBank
(BLAST) arrojo la identificación de una clona con similitud a lipasa y otra con similitud con
proteasa.
La secuencia nucleotídica de la clona denominada LIP-DA encontrada en el banco de
cDNAs comparada con la base de datos publica GeneBank (BLAST), detectó identidad con
el gen putativo GDSL lipasa/acilhidrolasa identificado con la entrada AAV43918.1 (Figura
1)
49
Figura 1. Análisis de identidad BLAST
de clona LIP-DA con la enzima
putative GDSL lipase/acilhidrolasa.
Figure 1. BLAST analysis of clone
LIP-DA with a putative GDSL
lipase/acylhydrolase of Oryza sativa
(japonica cultivar-group).
El análisis bioinformático arrojo que la secuencia que codifica para la enzima denominada
LIP-DA tiene una identidad de 76% y una positividad de 81% comparada con la lipasa
AAV43918.
La secuencia nucleotídica de la clona denominada PROT-DA encontrada en el banco de
cDNAs comparada con la base de datos publica GeneBank (BLAST), detectó identidad con
el asparagil endopeptidasa identificado con la entrada BAA.84650.1 (Figura 2)
Figura 1. Análisis de identidad BLAST de clona PROT-DA con la enzima asparagil endopeptidasa.
Figure 1. BLAST analysis of clone PROT-DA with a asparagyl endopeptidase of Oryza sativa.
Una vez identificados los genes contrastados en la base de datos se procedió a
verificar la mayor expresión de estos a bajas temperaturas realizando un qRT-PCR con
muestras de plantas antárticas y plantas cultivadas en laboratorio a 4 y 13 ºC. De acuerdo a lo
obtenido en el procedimiento se verifica una mayor cantidad de transcrito de los genes en
estudio en plantas en condiciones antárticas seguida de las cultivadas a 4ºC y por ultimo las
plantas cultivadas a 13ºC.
50
CONCLUSIONES
Deschampsia antarctica es una planta que ha colonizado exitosamente la antártica
marítima, hábitat en donde se desarrolla bajo condiciones de bajas temperaturas. Por esto
emerge como un organismo con aplicaciones biotecnológicas para la identificación de genes
sicrófilos los cuales pueden ser producidos en sistemas de expresión que permitan la
obtención de la enzima activa a bajas temperaturas que pueden ser aplicadas a sistemas
biológicos industriales.
AGRADECIMIENTOS
INNOVA 04-B1-283 L1, INACH, CONICYT, VitroGen S.A.
REFERENCIAS
Rozema J., Boelen P. y Blokker P. 2005. Depletion of stratospheric ozone over the Antarctic and
Arctic: Responses of plants of polar terrestrial ecosystems to enhanced UV-B, an overview.
Environmental Pollution, 137:428-442.
Robinson, S.A., Wasley, J., Tobin, A.K. 2003. Living on the edge-plants and global change in
continental and maritime Antarctica. Global Change Biology 9:1681-1717.
Zúñiga-Feest A., Inostroza P, Vega M., Bravo L. A. y Corcuera L.J. 2003. Sugars and enzyme
activity in the grass Deschampsia antarctica. Antarctic Science, 15 (4): 483–491.
Bravo L., Ulloa, N., Zuñiga G., Casanova A., Corcuera L. y Alberdi M. 2001. Cold resistance in
antartic angiosperms. Physiology Plant 111: 55-65.
Feller G. y Gerday C. 2003. Review: Psychrophilic Enzymes: hot topics in cold adaptation. Nature
Reviews: Microbiology, 1: 200-208.
51
ESTRATEGIAS DE FOTOPROTECCIÓN EN DOS ECOTIPOS DE
COLOBANTHUS QUITENSIS: VARIACIÓN DIURNA DE LOS PROCESOS
REGULATORIOS
(Photo-protective strategies in two ecotypes of Colobanthus quitensis: Diurnal variation
of regulatory processes)
Bascuñán-Godoy, L., Corcuera, L.J., Bravo, L.A. Laboratorio de
Fisiología Vegetal, Departamento de Botánica, Facultad de Ciencias.
Naturales y Oceanográficas, Universidad de Concepción, Concepción,
Chile.
INTRODUCCIÓNLas plantas que crecen a alta intensidad lumínica y/o bajas temperaturas a menudo
experimentan un desbalance entre la absorción de energía y la utilización de ésta, lo que
puede inducir fotoinhibición (Huner et al, 1998). Sin embargo, las plantas pueden ajustar su
aparato fotosintético a cambios de luz y temperatura. Este ajuste puede ocurrir por
mecanismos que evitan la absorción excesiva de luz, tales como cambios en el grosor del
parénquima en empalizada, cambios ultraestructurales en los cloroplastos y disminución del
nivel del complejo antena. Además, en el ajuste pueden participar mecanismos que disipan el
exceso de energía absorbido por apagamiento fotoquímico o no-fotoquímico (disipación
térmica) de la clorofila a.
Colobanthus quitensis (Kunth) Bartl. Caryophyllaceae es la única dicotiledónea que
ha poblado naturalmente la Antártida Marítima. Se le encuentra desde el Ecuador hasta la
Antártida Marítima. Se ha sugerido que existe diferenciación ecotípica entre las plantas
provenientes de la Antártida y la Cordillera de los Andes (Gianoli et al, 2004). Las
condiciones de crecimiento a las que están expuestos estos dos ecotipos son diferentes. El
ciclo de vida de las plantas andinas es de 5 meses y la radiación solar supera frecuentemente
los 2500 μmol fotones m-2 s-1; la temperatura promedio es 13ºC. El período de crecimiento en
las plantas antárticas es de 2 meses y la radiación solar puede alcanzar los 2000 μmol de
fotones m-2 s-1 en un día soleado, aunque estos no superan el 20% de los días de verano. La
temperatura en un ciclo diurno fluctúa entre -2 y 6ºC (Xiong et al., 1999; Xiong and Day,
2001). A pesar de la crudeza y variabilidad de las condiciones ambientales en la época de
crecimiento, ninguno de los dos ecotipos presenta síntomas de fotoinhibición; sin embargo no
están claros los mecanismos regulatorios que poseen estas plantas que disminuyen la
probabilidad de fotoinhibición.
Se postula que las estrategias que utilizan estas plantas son diferentes y que C.
quitensis ecotipo andino presenta como principal mecanismo de regulación el incremento de
la disipación térmica del exceso de energía; en cambio el ecotipo antártico presentaría como
principal mecanismo fotoprotector el consumo fotoquímico (qL).
MATERIALES Y MÉTODOS
Material vegetal y sitio de estudio
El sitio de estudio de C. quitensis ecotipo andino fue la Cordillera de Los Andes, sector La
Parva (2650 m.s.n.m; 33º19´S; 70º17´ W) y del ecotipo antártico Isla Rey Jorge (nivel de l
mar; 62º10´ S; 58º29’ W).
52
Los datos y muestras de material vegetal fueron recolectados en Octubre, 2007 en el caso del
ecotipo andino y en Febrero 2008 para el ecotipo antártico, en ambos casos después de
aproximadamente un mes del derretimiento de la nieve.
Las mediciones climáticas de intensidad lumínica y temperatura fueron realizadas con un
Dataloger LI-1000 (Li-COR) en el caso de la Antártica y una estación meteorológica DELTAT en el caso de La Parva.
Mediciones de fluorescencia de la clorofila a.
Las mediciones de los parámetros de fluorescencia en respuesta a un ciclo diurno
fueron realizadas bajo las condiciones naturales de luz usando un fluorímetro portátil FMS2
(Hansatech). Las mediciones en condiciones controladas se realizaron en una cámara LD2/3.
Los parámetros fotosintéticos fueron determinados según Maxwell y Jonson (2000) excepto
qL, que se determinó según lo descrito por Kramer et al. 2004.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Ciclo diurno de factores ambientales: La variación de intensidad lumínica fue muy
similar en ambos sitios de crecimiento durante las mediciones en un día despejado; sin
embargo las temperatura en el sitio de crecimiento del ecotipo antártico fue alrededor de 3ºC
menor (Fig.1).
Cambios diurnos en la máxima eficiencia fotoquímica (Fv/Fm), apagamiento
fotoquímico (qL) y rendimiento quántico del PSII (ΦPSII):No se observaron cambios en
ninguno de los dos ecotipos ni en el nivel de Fv/Fm (Fig.2a,b) ni en el qL (Fig.2c,d) en el
transcurso del día, lo que es concordante con las observaciones que ninguno de estos ecotipos
presenta fotoinhibición en condiciones naturales. El menor nivel de ΦPSII en ambos ecotipos
se encontró al medio día (Fig. 2e,f) lo que coincidió con la hora de mayor intensidad
lumínica (Fig. 1).
Cambios diurnos en la disipación térmica (o apagamiento no fotoquímico NPQ) y sus
componentes de relajación rápida (NPQf) y lenta (NPQs): El NPQ incrementó al mediodía en
ambos ecotipos (Fig. 3a,b), sugiriendo que el exceso de energía absorbida a esta hora está
siendo liberada como calor. Se sugiere además que este incremento está dado principalmente
por el aumento de NPQf (Fig. 3e,f), que se relaciona con la desepoxidación del pool de las
xantofilas, el cual es considerado un mecanismo fotoprotector. Interesante es observar el
incremento de NPQs a las 18 h. en el ecotipo andino (Fig. 3c), el que podría estar dado por un
efecto acumulativo de exposición a alta intensidad lumínica o por efecto de la disminución de
la temperatura.
Mediciones de parámetros fotosintéticos en condiciones controladas: Con el fin de
observar la respuesta de ambos ecotipos frente a las mismas condiciones de luz y temperatura
se realizaron mediciones de fluorescencia de la clorofila a a 2000 μmoles de fotones m-2 s-1 a
15 y 4ºC (Fig. 4). No se observaron diferencias en el Fv/Fm entre los ecotipos, ni en
respuesta a la temperatura de medición (Fig. 4 a, b). Ambos ecotipos disminuyeron el nivel
de qL a 4ºC (Fig. 4 c, d). El qL fue mayor a en el ecotipo antártico a ambas temperaturas,
sugiriendo que en condiciones de bajas temperaturas y/o alta intensidad lumínica el ecotipo
antártico es capaz de mantener mejor los procesos fotoquímicos que el ecotipo andino (Fig. 4
c, d). Ambos ecotipos disminuyeron significativamente el nivel del ΦPSII en las mediciones
a 4ºC (Fig. 4 e, f). El nivel del ΦPSII a 4ºC fue mayor en el ecotipo antártico (Fig. 4 f). El
menor nivel de qL y ΦPSII en el ecotipo andino puede estar dando cuenta de una mayor
53
sensibilidad al frío y una menor capacidad de mantener sumideros de electrones activos a esta
temperatura.
El NPQ a ambas temperaturas de medición fue mayor en el ecotipo andino que en el
ecotipo antártico (Fig. 5). Esto concuerda con el menor nivel de qL a ambas temperaturas que
presenta el ecotipo andino respecto al antártico. Se sugiere que las diferencias en el NPQ
entre los ecotipos están dadas por un incremento en el NPQs (Fig. 5 c, d), puesto que no hay
diferencias significativas entre los ecotipos en el NPQf (Fig. 5e, f). Ambos ecotipos
incrementaron el NPQ a 4ºC(Fig. 5 a, b). Esto es consistente con la disminución de qL que
presentan ambos ecotipos a 4ºC (Fig 4 c, d). Sin embargo, el nivel de NPQ que el ecotipo
antártico alcanza a 4ºC es muy similar al nivel de NPQ que el ecotipo andino posee a 15ºC
(alrededor de 1), sugiriendo que la disipación térmica del exceso de energía absorbida es un
proceso regulador de mayor importancia en el ecotipo andino.
Finalmente, sugerimos que el alto nivel de qL que posee el ecotipo antártico y la
capacidad de mantener estos en condiciones de alta intensidad lumínica y bajas temperaturas
resultaría una conveniente estrategia en las condiciones en que este ecotipo crece; en cambio,
el ecotipo andino que crece en condiciones energéticas más favorables, la disipación de
energía como calor le resultaría un mecanismo de balance energético eficiente y más rápido.
12
PAR (υ mol m-2 s-1)
2000
a)
b)
1500
10
8
1000
6
500
4
0
2
0
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22
Hora del día (h)
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
Hora del día (h)
Temperatura del aire
FIGURAS
Figura 1. Curso diurno de intensidad lumínica (a) y
temperatura del aire (b) durante un día soleado en
sitios de crecimiento de C. quitensis en la Antártica
(línea continua) y la Cordillera de los Andes
(puntos).
Figure 1. Diurnal course of PAR (a), and air
temperature during a sunny day in growing sites of
C. quitensis in the Antarctic (solid line) and Andes
mountains (doted line) .
Figura 2. Variación diurna de la eficiencia fotoquímica del
PSII bajo condiciones naturales en dos ecotipos de C.
quitensis. La razón Fv/Fm, (a b) indica la eficiencia
fotoquímica máxima; qL, o apagamiento fotoquímico (c,
d), indica la proporción de centros de reacción del PSII
abiertos; PSII rendimiento fotoquímico real del PSII (e,
f). Las mediciones se realizaron tras 30 min. de
acondicionamiento a la oscuridad. Cada barra representa
el promedio ± E.S. de tres mediciones independientes.
Letras diferentes indican diferencias significativas en el
transcurso del día P< 0,005 usando ANOVA de una vía.
Figure 2. Diurnal course of photochemical efficiency
under natural conditions of both ecotypes of C. quitensis.
Fv/Fm is the maximal photochemical efficiency, qL is
photochemical quenching and PSII is quantum yield of
PSII. Measurements were performed after 30 min in
darkness. Bars mean values ± SE calculated from three
different sunny days. Different letters represents
significant differences within the diurnal course of each
ecotype P< 0.005 using one way ANOVA.
54
Figura 3. Variación diurna del apagamiento no
fotoquímico (NPQ) de la fluorescencia de la
clorofila a, (a, b) y sus componentes de relajación
lenta NPQs (c, d) y componente de relajación
rápida NPQf (e ,f) de ambos ecotipos de C.
quitensis en el transcurso de un día despejado.
Cada barra representa el promedio ± E.S. de tres
mediciones independientes. Letras diferentes
indican diferencias significativas en el transcurso
del día, P< 0,005 usando ANOVA de una vía.
Figure 3. Diurnal variation of non photochemical
quenching NPQ (a, b) fast, NPQf (b, c) and NPQs
slow relaxing component (d, e) of both ecotypes of
C. quitensis. under natural conditions Bars show
mean values ± SE calculated from three different
sunny
days.
Different
letters
represent
significantly different diurnal courses of each
ecotype, P< 0.005 using one way ANOVA.
a
a)
a
1.0
a
4ºC
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0.0
0.0
Andean Antarctic
d)
0.6
0.4
0.2
0.2
a
a
e)
f)
0.6
0.0
*b
*a
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0.0
0.0
Andean Antarctic
Andino Antártico
2.5
Andean Antarctic
Andino Antártico
15ºC
a)
b)
a*
4ºC
NPQ
2.0
*
b
1.5
a
1.0
2.0
1.5
1.0
b
0.5
0.5
0.0
Andean
c)
Antarctic
Andean
Antarctic
d)
2.0
NPQs
2.5
0.0
1.5
npq
a*
1.0
0.5
a
0.0
e)
1.0
*
b
b
Andean
2.0
Antarctic
f)
Andean
X Data
*
a
1.5
Antarctic
0.5
0.0
2.0
X Data
*
a
a
1.5
1.0
a
0.5
0.5
0.0
0.0
Andean
Andino
Antarctic
Antártico
Figura 4. Eficiencia fotoquímica del PSII en
condiciones controladas. La razón Fv/Fm. (a. b) indica
la eficiencia fotoquímica máxima; qL, o apagamiento
fotoquímico (c, d), indica la proporción de centros de
reacción del PSII abiertos;
PSII rendimiento
fotoquímico real del PSII (e, f). Las mediciones fueron
realizadas a 2000 μmoles de fotones m-2 s-1y a 15ºC y
4°C para ambos ecotipos. Cada barra representa el
promedio ± E.S. de seis mediciones independientes.
Diferentes letras representan diferencias significativas
entre ecotipos. * representa diferencias significativas en
respuesta a la temperatura de medición, P< 0,005
usando test de Tukey.
Figure 4. Fluorescence parameters of both ecotypes of
C. quitensis under controlled conditions. Fv/Fm (a, b) is
the maximal photochemical efficiency, qL (b, c) is
photochemical quenching and PSII (d, f) is quantum
yield of PSII. Measurements were done at 2000 μmoles
of photons m-2 s-1 and both 15ºC y 4°C. Bars show mean
values
SE. They were calculated from six
independent measurements. Different letters represent
significant differences between ecotypes. * represent
significant differences in response to temperature
measurement P< 0.005 using Tukey’s test.
2.0
X Data
1.5
1.0
NPQ
qL
0.8
0.4
0.0
Φ PSII
*b
*a
0.6
qL
Andean Antarctic
b
a
Φ PSII
c)
NPQs
0.8
NPQf
0.8
0.6
Andean Antártico
Antarctic
Andino
NPQf
Fv/Fm
a
15ºC b)
0.8
Fv/Fm
1.0
Figura 5. Apagamiento no fotoquímico de la
fluorescencia. NPQ (a, b) y sus componentes de
relajación lenta NPQs (c, d) y componente de relajación
rápida NPQf. (e.f) de ambos ecotipos en condiciones
controladas. Las mediciones fueron realizadas a 2000
μmoles de fotones m-2 s-1 y a 15ºC y 4°C para ambos
ecotipos. Cada barra representa el promedio ± E.S. de
seis mediciones independientes. Diferentes letras
representan diferencias significativas entre ecotipos. *
55
representa diferencias significativas en respuesta a la temperatura de medición, P< 0,005 usando test de Tukey.
Figure 5. Non photochemical quenching NPQ (a, b) fast NPQf (b, c) and slow NPQs (d, e) relaxing components
in controlled conditions of both ecotypes of C. quitensis. Measurements were done at 2000 μmoles of photons
m-2 s-1 and both 15ºC y 4°C. Bars show mean values SE. They were calculated from six independent
measurements. Different letters represent significant differences between ecotypes. * represents significant
differences in response to temperature respectively P< 0.005 using Tukey’s test.
AGRADECIMIENTOS
Instituto Antártico Chileno (Beca de tesis de doctorado a LB-G), FONDECYT 1060910 y
CONICYT.
REFERENCIAS
Gianoli E. Inostroza P. Zúñiga-Feest A. Reyes-Díaz M. Cavieres LA. Bravo LA. Corcuera LJ. 2004.
Ecotypic differentiation in morphology and cold resistance in populations of Colobanthus quitensis
(Cariophyllaceae) from the Andes of Central Chile and Maritime Antarctica. Arctic Antarctic and
Alpine Research 36:470-475
Horton P. Ruban AV. Walters RG. 1996. Regulation of light harvesting in green plants. Annu Rev Plant
Physiol Plant Mol Biol. 47: 655–684
Huner NPA. Öquist G. y Sarhan F. 1998. Energy balance and acclimation to light and cold. Trends in
Plant Science. 3: 224-230.
Kramer DM. Johnson G. Kiirats O. Edwards GE.2004. New fluorescence parameters for the
determination of Q(A) redox state and excitation energy fluxes. Photosynth Res.79:209-218
Maxwell K y Johnson GN. 2000. Chlorophyll fluorescence-A practical guide. J. Exp. Botany 51:659668
56
RESPUESTAS DE DESCHAMPSIA ANTARCTICA Y COLOBANTHUS QUITENSIS
A CONDICIONES EXTREMAS.
Gustavo E. Zúñiga1, Ariel Pardo1, Alberto Obrecht1-2,
Pablo Zamora1-2. Laboratorio de Fisiología y
Biotecnología Vegetal, 1Facultad de Química y Biología,
Universidad de Santiago de Chile. 2Programa de
Doctorado en Biotecnología.
Email. [email protected].
INTRODUCCION
Deschampasia antarctica y Colobathus quitensis, son las únicas plantas
vasculares nativas del continente antártico. En su hábitat las plantas están expuestas a
bajas temperaturas, altos niveles de radiación ultravioleta y déficit hídrico, todas
condiciones que inducen estrés1. Sin embargo, a pesar de estas condiciones existen
diversos reportes que señalan que las poblaciones de ambas plantas han experimentado
un crecimiento significativo2. Nuestro grupo realiza desde hace algunos años estudios a
nivel de campo y de laboratorio orientados a identificar los mecanismos responsables de
la tolerancia de estas plantas al ambiente. En este trabajo presentaremos resultados
obtenidos en estudios realizados en condiciones naturales y condiciones de laboratorio.
MATERIALES Y METEDOS
En condiciones naturales (Islas Robert y Rey Jorge, Shetland del Sur), se
registraron variables microclimáticas temperatura del aire, humedad relativa del aire,
radiación PAR y radiación UV-B, en una micropoblación de Deschampsia antartica. A
estas plantas se les determinó la eficiencia fotosintética y se midieron diferentes
parámetros bioquímicos y fisiológicos, tales como eficiencia fotosintética, niveles de
peroxido de hidrogeno, lipoperoxidación de membranas3, contenido de azucares
solubles4 y respuestas antioxidantes.
Para disponer de material suficiente para realizar trabajos en condiciones de laboratorio,
hemos implementado la técnica del cultivo de tejidos in vitro como herramienta
biotecnología5. En estas condiciones hemos iniciado estudios orientados a caracterizar
algunos de los mecanismos involucrados en la tolerancia de D. antarctica y C. quitensis
al ambiente.
RESULTADOS Y DISCUSION
La radiación PAR y la radiación UV-B experimentan cambios significativos
durante el verano antártico, alcanzando valores que puede provocar condiciones de
estrés en plantas (Figura. 1). Sin embargo, en estas condiciones D. antarctica muestra
un a eficiencia fotosintética normal, lo que le permite acumular durante el verano altos
niveles de azucares solubles, sacarosa, rafinosa y fructanos. Esta condición permite que
D. antarctica sea una planta altamente tolerante al congelamiento.
57
100
2500
12 h
20 h
12 h
20 h
2000
2
PAR radiation (μmol/m s)
UV-B radiation (μwatt/cm2)
80
60
40
20
1500
1000
500
0
0
15.01
17.01
19.01
21.01
23.01
25.01
27.01
29.01
15.01
17.01
19.01
Day of month
21.01
23.01
25.01
27.01
29.01
Day of month
Figura 1. Variables ambientales radiación UV-B y radiación PAR en condiciones antárticas
Nuestros resultados muestran que D. antarctica, es altamente tolerante a la
radiación UV-B, pues bajo ninguna de las condiciones de análisis presentó síntomas de
estrés oxidativo. Los niveles de lipoperoxidos (MDA) y peroxido de hidrogeno no sufren
cambios significativos durante un ciclo diario, a pesar que los niveles de radiación UV-B
varían drásticamente (Figura 2).
MDA (umol/g. f.wt)
25
20
15
10
5
24
:0
0:
00
22
:0
0
20
:0
0
18
:0
0
16
:0
0
14
:0
0
12
:0
0
10
:0
0
8:
00
0
Daytime(hours)
Figura 2. Niveles de MDA en plantas crecidas en condiciones antárticas, durante un ciclo diario
UV-B compounds (relative
content)
Esta capacidad de tolerar el estrés oxidativo inducido por el ambiente, se
correlacionó con una alta actividad de los sistemas antioxidantes (enzimáticos y no
enzimáticos). A nivel no-enzimatico, las plantas acumulan altos niveles de compuestos que
absorben radiación ultravioleta (Fig. 3). Estos compuestos presentan además, una alta
capacidad atrapadora de radicales libre. (Fig. 4).
6
5
4
3
2
1
0
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00
Daytime (hours)
Figura 3. Compuestos que absorben radiación UV-B
58
1200
Antioxidants (umols/g. d.wt)
1000
800
600
400
200
0
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Daytime (hours)
Figura 4. Niveles de sustancias antioxidantes
Para disponer de material suficiente para empleado en análisis moleculares y
genéticos, se implemento la técnica del cultivo de tejidos in vitro en D. antarctica y C.
quitensis (Figura 5).
Figura 5. Cultivos in vitro de D. antarctica y C. quitensis
Los cultivos in vitro de D. antarctica y C. quitensis, se han utilizado en la
determinación de los efectos del estrés osmótico y exceso de sales. Los resultados
muestran que plantas sometidas a -0.3 MPa (PEG-8000) no muestran síntomas de daño. En
el caso de C. quitensis, esta situación se correlaciona con la acumulación de altos niveles de
glicina-betaina (Figura 6), mientras que en D. antarctica con una acumulación de principios
antioxidantes. Frente al estrés salino las plantas de D. antarctica acumulan compuestos
derivados de la ruta fenilpropanoide, varios de los cuales presentan propiedades biológicas
de interés. Por esta razón, hemos realizado un trabajo orientado a aislar y caracterizar
algunos de los genes claves de esta vía, tales como fenilalanina amonioliasa (PAL),
chalcona sintasa (CHS), chalcona isomerasa (CHI), flavonol 3-hidroxilasa (F3H) y
dihidroflavonol 4-reductasa (DFR), que resultan interesante desde un punto de vista
biotecnológico. Los patrones de expresión de estos genes, responden a variaciones en las
condiciones microambientales en forma diferencial.
59
Figura 6. Acumulación de Glicina-betaina en C.quitensis sometido a estrés osmótico
En conclusión, D.antarctica y C. quitensis constituyen un reservorio de moléculas
con propiedades biológicas muy interesantes. La identificación de los genes responsables
de tales moléculas, contribuirá el desarrollo de la biotecnología de especies antárticas.
REFERENCIAS
1.
2.
3.
4.
5.
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effects on xanthophyll cycle, scavenger enzymes and abscisic content in tobacco plants, J Plant
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micropropagation of Colobanthus quitensis (Kunt): an Antarctic plant. Antarctic Science. Aceptado
60
DESCHAMPSIA ANTARTICA DESV.: UN MODELO PARA EL ESTUDIO DE
ENZIMAS PSICROFILICAS.
(Deschampsia antartica Desv.: a model for the study of enzymes psychrophilic).
Navarrete, D.O.1, Navarrete, A.1, Gidekel, M.2, Gutiérrez, A.2, Rabert, C.2,
Bravo, L.A.1 y Corcuera, L.J.1 (1) Laboratorio Fisiología Vegetal.
Facultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas. Universidad de
Concepción. (2) VitroGen S.A. VentureL@b, Knowledge Center for
Business, Santiago.
INTRODUCCIÓN
Deschampsia antarctica Desv. (Poaceae) es una de las dos plantas vasculares que
habitan la Antártida. Presenta una distribución entre las Islas Orkney del Sur y hasta los 68ºS
en la península Antártica (Alberdi y col, 2002). En su hábitat natural soporta temperaturas
congelantes (entre -6 y 6ºC). Esta especie tolera el congelamiento (apoplástico), presentando
TL50 de -27ºC en plantas aclimatadas (Bravo y col, 2001). Su máxima actividad fotosintética
ocurre a 10ºC, manteniendo un 30% de actividad a 0ºC (Xiong y col, 1999). Además,
presenta expresión de moléculas crioprotectoras tales como deshidrinas (Olave-Concha y col,
2004) y acumulación de carbohidratos solubles como fructanos y sacarosa (Bravo y col,
2001). También se ha encontrado proteínas apoplásticas anticongelantes (AFPs), siendo ésta
la única especie descrita que las presenta en forma constitutiva (Bravo y Griffith, 2005).
Asimismo, esta especie muestra una alta actividad antioxidante (SOD y APx) cuando se
expone a baja temperatura (4ºC) (Perez-Torres y col, 2004). Todas estas características
reflejan la naturaleza psicrofílica de D. antarctica.
Por todo lo anterior, se postula que esta especie sería una excelente fuente de enzimas
que presenten carácter psicrofílico y una planta modelo para su estudio. Se han informado
enzimas psicrofílicas de organismos adaptados al frío que presentan una alta actividad
catalítica a baja temperatura (0-40ºC) y una baja estabilidad a temperaturas elevadas (Gerday
y col, 1997). Existiendo cierta evidencia que apunta a que la estabilidad de las enzimas
psicrofílicas a bajas temperaturas reside en su propia estructura primaria y no con la
presencia de agentes crioprotectores presentes en la planta. Sin embargo, respecto a este
último caso no existen estudios en D. antarctica. Recientemente se ha obtenido el gen
completo para una lipasa de D. antarctica (lip3F9) (Gidekel y col. 2007). Este ha sido
expresado en forma recombinante en una levadura (Pichia pastoris).
En el presente trabajo se estudió las propiedades psicrofílicas intrínsecas de la lipasa
Lip3F9 de D. antarctica y se evaluó si dichas características dependen de la enzima o de
elementos crioprotectores inducidos durante la aclimatación al frío.
Para llevar acabo esto se purificó la enzima Lip3F9 producida de manera
recombinante en P. pastoris y se caracterizó su óptimo y rango de temperatura en la cual la
enzima es activa, así como el efecto de agentes crioprotectores propios de D. antarctica en la
actividad enzimática.
MATERIALES Y MÉTODOS.
Cultivo de la levadura.
Se realizaron dos etapas de cultivo: una de crecimiento de la cepa, donde el medio
utilizado contenía 2% peptona, 1% extracto de levadura, 1,34% base nitrogenada para
levadura, 1% Glicerol, 100mM buffer fosfato de potasio pH 6.0 y 4×10-5% biotina. La
segunda etapa, un cultivo de inducción, en donde se remplazaba el 1% Glicerol por 0,5%
61
Metanol como única fuente de carbono. La temperatura de ambos cultivos se mantuvo a 28ºC
y se dejo con agitación suave.
Purificación de la enzima por cromatografía de afinidad.
El vector incorporado a la levadura, además de contener el gen de la enzima Lip3F9, contiene
un epítope C-terminal de 6 x Histidina, lo que permite una rápida purificación mediante
cromatografía de afinidad utilizando resinas conjugadas con Ni2+ (kit ProBondTM, Nº Cat.
K850-01, Invitrogen; Carlsbad, CA.). Para la purificación se siguieron los pasos
recomendados por el fabricante, recuperando fracciones de 1 ml. de lavado y eluídos para
realizar las mediciones correspondientes.
Medición de actividad enzimática.
La actividad lipolítica se medió utilizando un test enzimático colorimetrito con el kit
comercial Lipase DC FS (Diagnostic Systems Int.). El kit se basa en la generación de
Metilresorufina. La detección se realiza espectrofotometricamente. Las lecturas de
absorbancia se obtienen en un espectrofotómetro SHIMADZU UV-1203 a Ȝ=578 nm y a una
temperatura de 37ºC. Con la medición de un blanco y un estándar de lipasa de suero
fisiológico humano, se calculó la cantidad de unidades de lipasa por litro (U l-1) como se
presenta en la formula (1). Donde ǻA es el diferencial de absorbancia.
(1)
Medición de curva de temperaturas de la enzima.
Se reunieron fracciones eluídas con máxima actividad lipolítica (M1), de esta se
tomaron alícuotas para medir actividad enzimática a diferentes temperaturas entre 5 y 70°C,
con sus respectivos blancos. Utilizando un controlador térmico CPS-Controller SHIMADZU
acoplado al espectrofotómetro.
Estabilidad de la enzima a altas temperaturas.
Se estudió la termoestabilidad que presenta la enzima, sometiendo alícuotas de 70 μl.
de M1 a tratamientos térmicos cada 10 grados entre 50 y 100ºC por 30 minutos y posterior
enfriamiento a 4ºC, luego se medió la actividad lipolítica de las muestras a 37ºC.
Relación de agentes crioprotectores de la planta con la actividad enzimática.
Se evaluó si agentes crioprotectores de la planta aumentan la actividad enzimática a
bajas temperaturas, para esto medimos la actividad lipolítica a temperaturas entre 5-70ºC a
alícuotas de M1 adicionando extractos acuosos de alto y bajo peso molecular de plantas
aclimatadas y no aclimatadas. Las plantas aclimatadas y no aclimatadas se mantuvieron
durante 21 días en cámaras de crecimiento a temperaturas de 4ºC y 15ºC, respectivamente.
Las extracciones se realizaron en fase acuosas con un buffer fosfato de sodio pH 7.8,
utilizando 1 gr. de material foliar triturado en mortero con nitrógeno líquido, adicionando
inhibidores de proteasas.
Posteriormente, se fraccionaron los extractos en bajo y alto peso molecular, utilizando
tubos de ultrafiltración Centricom Millipore de corte molecular de 3 kDa a 6.800 g.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
Curva de temperaturas de la enzima Lip3F9.
El óptimo de temperatura se obtuvo a los 60ºC con una actividad enzimática de 86,1
-1
U l y un rango de alta actividad entre 55-70ºC de temperatura (Figura 1A). Esto nos indica
que la enzima tiene un carácter mesofílico con un óptimo de actividad más alto que para
62
enzimas psicrofílicas, con óptimos entre 0-40ºC. Sin embargo, se percibe una actividad
relativa cercana al 8% a los 10ºC.
Estabilidad de la enzima a altas temperaturas.
No se percibe perdida de actividad enzimática después de incubar por 30 minutos
cada tratamiento de temperatura (Figura 1B). Demostrando alta termoestabilidad.
La enzima Lip3F9 de D. antartica presenta alta homología (49%) con una lipasa de Oryza
sativa (Nº accesión: Q6ATC7). En esta última especie, se ha reportado una lipasa termoresistente (Bhardwaj y col, 2001) con un óptimo de actividad a los 80ºC y presentando un
tamaño de 9,4 kDa, algo similar con las características expuestas por la enzima Lip3F9 que
presenta un peso molecular de 11 kDa. Sin embargo, no podemos precisar si corresponde a la
enzima que Lip3F9 es altamente homologa, ya que en la investigación de Bhardwaj y col.
2001 no se exponen el número de accesión o la secuencia de la enzima que caracterizaron.
40
A
% Actividad relativa
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
B
Actividad lipolítica a 37ºC (U l -1)
100
10
20
30
40
50
Temperatura (ºC)
60
70
35
30
25
20
15
10
5
0
C
50
60
70
80
90
100
Tratamientos de temperatura (ºC)
Figura 1: A. Porcentaje de actividad relativa de la enzima Lip3F9 en un rango de temperatura de 5-70ºC. B.
Estabilidad a altas temperaturas. La barra C corresponde a la actividad antes del tratamiento (control).
Figure 1: A. Percentage of relative activity of the enzyme Lip3F9 in a temperature range of 5-70ºC. B.
Stability to high temperatures. The bar C corresponds to the activity before the treatment (control).
63
% Actividad relativa
100
80
C
M1
M2
D
M2
H-A
L-A
E
M2
H-NA
L-NA
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
0
10
20
30
40
50
60
70
Temperatura (ºC)
Figura 2: Efecto de las compuestos de alto (H) y bajo (L) peso molecular de plantas aclimatadas (A) y
no aclimatadas (NA) en el porcentaje de actividad relativa de la enzima Lip3F9 a distintas temperaturas
C. muestras de pool de fracciones con máxima actividad (M1) y dilución al 50% del pool (M2), D. M2,
compuestos de alto y bajo peso molecular de plantas aclimatadas (H-A, L-A) E. M2, compuestos de alto
y bajo peso molecular de plantas no aclimatadas (H-NA, L-NA).
Figure 2: Effect of compounds of high (H) and low (L) molecular weight of acclimated plants (A) and
not acclimated (NA) in the percentage of relative activity of the enzyme Lip3F9 to different
temperatures C. samples of pool of fractions with maximum activity (M1) and dilution to 50% of the
pool (M2) E. M2, compounds of high and low molecular weight of plants acclimated (H-A, L-A) D.
M2, compounds of high and low molecular weight of plants not acclimated (H-NA, L-NA).
RELACIÓN DE AGENTES CRIOPROTECTORES DE LA PLANTA CON LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA.
Las extracciones acuosas de plantas no aclimatadas (NA) fracciones de alto y bajo
peso molecular presentaron un incremento en la actividad relativa puntual a 10ºC, con un
porcentaje de 5,7% y 12,4%, respectivamente (Figura 2E). En cambio a la temperatura
óptima de actividad enzimática, todas las fracciones presentaron un incremento en la
actividad relativa (Figura 2D, 2E) de 7,3% y 40.7% en H-A y L-A; de 8,5% y 30% en H-NA
y L-NA, respectivamente. Se pensaba que agentes crioprotectores inducidos en planta
aclimatadas pudieran relacionarse con la enzima al incrementar su actividad a bajas
temperaturas. Tal condición no es observada ya que extractos de estas plantas no presentan
ningún efecto sobre la actividad enzimática a estas temperaturas (Figura 2D). Percibiendo un
leve incremento puntual en la actividad enzimática a los 10ºC en fracciones de alto y bajo
peso molecular de plantas no aclimatadas (Figura 2E) algo inesperado, ya que bajo estas
condiciones la planta no acumula ni induce tales agentes crioprotectores.
CONCLUSIÓN
La enzima Lip3F9 clonada de D. antarctica presenta propiedades que la caracterizan
como una enzima mesofílica, con alto carácter termo-estable.
Los posibles agentes crioprotectores presentes en la planta no se relacionan con una mayor
actividad lipolítica de la enzima a bajas temperaturas.
AGRADECIMIENTOS
Al proyecto INNOVA Nº: 04-B1-283 L1 por el financiamiento en esta investigación.
Al personas técnico Alexis Estay, Valeria Neira y Natalia Decarli.
64
REFERENCIAS.
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Perez-Torres, E., Garcia, A., Dinamarca, J., Alberdi, M., Gutierrez, A., Gidekel, M., Ivanov, A. G.,
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Antarctic vascular plants Colobanthus quitensis and Deschampsia antarctica. Physiologia Plantarum,
106: 276-286.
65
CARACTERIZACIÓN DEL GEN RESPONSABLE DE LA BIOSÍNTESIS DE
FENILPROPANOIDES FENILALANINA AMONIOLIASA (DaPal) EN
DESCHAMPSIA ANTARCTICA, ESTUDIOS DE EXPRESIÓN EN RESPUESTA A
SALINIDAD.
(Characterization of the gene responsible for the first step in the phenylpropanoid
pathway phenylalanine ammonialyase in Deschampsia antarctica (DaPal), and studies
for its expression under salinity.)
Zamora P1-4, Prieto H2, Fierro A3, Zuñiga G.E1
1
Lab. de Fisiología y Biotecnología Vegetal, Facultad de Química y
Biología, Universidad de Santiago de Chile. 2Lab. de Biotecnología INIA
CRI-La Platina. 3Lab. Físicoquímica Orgánica y Simulación Molecular.
4
Estudiante de Doctorado en Biotecnología USACh
E-mail: [email protected]
INTRODUCCION
Deschampsia antarctica, es la única Gramínea endémica del territorio antártico cuya
capacidad de soportar el ambiente extremo hacen de ella un buen modelo de estudio de
mecanismos moleculares de respuesta frente a factores de estrés abiótico. Por ejemplo, esta
especie es tolerante al estrés oxidativo inducido por el ambiente. En este contexto, el nivel de
fenoles y/o flavonoides ayudaría a disminuir el daño oxidativo. En la ruta fenilpropanoide
(Fig. 1), la enzima fenilalanina amonioliasa (PAL, E.C.4.3.1.5.) cataliza la deaminación
nooxidativa de L-Phe a ácido trans-cinámico, reacción clave para la síntesis de moléculas de
defensa de tipo antioxidante tales como cumarinas o flavonoides. Reportes anteriores han
mostrado que en la mayoría de las plantas
superiores, PAL es codificado por una familia
multigénica, pudiendo participar distintas
isoformas en diferentes respuestas de la planta
(Dixon y col., 2002; Kumar y Ellis, 2001). La
actividad PAL es modulada por varios de los
factores ambientales a los cuales se ve sometida
D. antarctica, tales como, exceso de radiación
UV-B, temperaturas extremas, déficit hídrico,
entre otros (Gómez-Vásquez y col., 2004; Gitz y
col., 1998; Bahl y col., 1995; Hahlbrock y col.,
1989).
Figura 1: Diagrama de la biosíntesis de fenilpropanoides y
flavonoides. Fenilalanina amonioliasa (PAL) es la primer
paso en la síntesis de compuestos fenilpropanoides,
Chalcona sintasa es la primera enzima en la generación de
flavonoides incluyendo isoflavonas. CA4H: cinamato 4hidroxilasa, 4CL: 4-cumaroyl-coenzima A ligasa, CHS:
chalcona sintasa, CHI: chalcona isomerasa, IFS, isoflavona
sintasa; FN3H, flavanona 3-hidroxilasa; FS, flavona
sintasa; F3'H, flavona 3'-hidroxilasa; FLS, flavonol
sintasa; FL3'H, flavonol 3'-hidroxilasa; FL3'M, flavonol 3'metilasa; FL5'H, flavonol 5'-hidroxilasa.
66
La caracterización a nivel molecular del gen Pal, representa un desafío importante,
pues permite conocer en detalle aspectos estructurales y de regulación de una enzima que
resulta clave en el metabolismo antioxidante. En el presente estudio, se ha aislado y
caracterizado el gen que codifica para la enzima PAL de Deschampsia antarctica, lo cual
permitó realizar análisis filogenéticos. Además de analizar la expresión génica durante 14
días de exposición a exceso de sales en condiciones de laboratorio.
Debido a las dificultades logísticas que se presentan para realizar estudios in situ,
nuestro Laboratorio ha desarrollado un protocolo que permite cultivar esta especie en
condiciones in vitro. Mediante este sistema, se puede disponer de material vegetal sin
limitaciones para realizar diferentes estudios, tales como la caracterización de algunos
mecanismos involucrados en la tolerancia de D. antarctica al ambiente. Uno de estos estudios
nos permitió evaluar los cambios en los niveles de expresión génica de Pal en respuesta a la
aplicación de 300 mM de NaCl al medio de crecimiento.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El análisis del gen aislado DaPal desde cDNA y DNA genómico mediante técnicas
combinadas de RT-PCR y RACE-PCR (Fig. 2) secuencia muestra un ORF de 2142 pb y un
5’ de UTR de 138 pb y un 3’ UTR de 136 pb, el ORF obtenido codifica para un polipéptido
de 713 aminoácidos, el cual no presentaba posibles señales de destinación organelar, lo que
coincide con reportes anteriores que mencionan que las enzimas PAL actúan a nivel
citoplasmático. Al analizar la secuencia obtenida desde el gDNA, podemos identificar
claramente un intrón de 96 pb, el cual solo es compartido por el gen Pal de trigo. La masa
molecular y el pI teórico calculados del polipéptido deducido fueron 76841,72 Da y 5,67,
respectivamente.
395-6
DaPal cDNA
5-UTR
3-UTR
Exon1
Exon2
136
138
2142 pb
5-UTR
DaPal gDNA
3-UTR
Exon1
Intron
Exon2
395
96
1736
2238 pb
Figura 2: Caracterización de DaPal. Análisis estructural de cDNA y DNA genómico del gen Dapal de
Deschampsia antarctica. Las regiones codificantes (exones) y no codificantes (intrones) son representados en
cajas negras y blancas respectivamente. Los números bajo los segmentos marcados muestran el tamaño en pb.
En cDNA se muestra el tamaño del ORF.
Los resultados de expresión del gen DaPal en respuesta a la salinidad (Fig. 3),
muestran que los niveles de transcrito aumentan de manera bimodal las 6h y al 1d por efecto
del tratamiento, por tanto podemos asumir que la respuesta de DaPAL a la salinidad es
temprana. Los menores niveles de esta misma respuesta se detectan a las 12h, posiblemente
contribuido por la disminución en la luminosidad durante la exposición. (datos no
mostrados). Estos últimos resultados concuerdan con lo reportado por otros autores que
destacan que la expresión de los genes PAL en dependiente de la luz (Nakazawa y col.,
2001). Respecto de la respuesta tardía, los niveles de expresión no variaron entre plantas
control y tratamiento, sin embargo, siempre existieron niveles de expresión basales que
posiblemente contribuyen a la generación nuevas especies que participaran tanto en la
67
respuesta a la salinidad como a los requerimiento endógenos de fenilpropanoides para otros
usos.
Cambio relativo de expresión de DaPAL
(Tratamiento/Control)
6
5
4
3
2
1
0
0h
3h
6 h 12 h 1 d
2d
3d
4d
5d
6d
7 d 10 d 14 d
Figura 3: Análisis de expresión de DaPal mediante qPCR en respuesta a tratamiento de 300 mM de NaCl, los
datos son expresados como relación entre expresión T/C.
La obtención de la secuencia de DaPal permitió además, realizar análisis
filogenéticos, que muestran la relación evolutiva-ancestral de D. antarctica con otros
miembros de la familia Poacea tales como trigo (Triticum aestivum) o cebada (Hordeum
vulgare).
Para el estudio de la relación filogenética de secuencias de PAL de D. antarctica, los
análisis muestran que mantiene relaciones ancestrales con las especies Hordeum vulgare y
Triticum aestivum. Esta observación es muy importante, ya que a pesar del aislamiento que
mantiene D. antarctica desde millones de años, al estar en el continente antártico sin
mantener ningún tipo de intercambio ni flujo de genes con otras especies de la misma familia,
muestra que estas especies estuvieron muy relacionadas y en un momento derivaron del
mismo ancestro, probablemente en una etapa donde estas especies coexistían.
96
82
Hordeum vulgare
Triticum aestivum
Deschampsia antarctica
64
Bambusa oldhamii
93
Phyllostachys edulis
Oryza sativa
50
Zea mays
Asparagus officinalis
100
Ananas comosus
Populus euroamericana
Sorghum bicolor
100
Dioscorea bulbifera
79
58
Cynodon dactylon
Allium cepa
Bromheadia finlaysoniana
Pinus pinaster
Figura 4: Árbol filogenético enraizado construido con las secuencias de aminoácidos deducidas de principal
ORF de genes PAL de diferentes organismos relacionados, se utilizó el métodos basados en distancias vecino
mas próximo (NJ). El árbol fue confeccionado con el software Molecular Evolutionary Genetics Analysis
(MEGA), versión 2.1
68
La generación de un modelo 3D mediante la técnica de modelamiento por homología
utilizando la secuencia proteica deducida se muestra en la Figura 5. La información obtenida
de este modelo permitirá conocer en detalle las características estructurales (residuos de
activación, sitio activo, etc) de esta enzima además de sus propiedades fisicoquímica, lo cual
es de gran ayuda en su caracterización y en sus futuras aplicaciones.
Figura 5: Modelo 3D de proteína PAL de Deschampsia antarctica generado por modelamiento por homología.
Molde utilizado para generación de modelo, PAL de Phaseolus vulgaris (PDB 1W27). En la figura se muestra
un monómero de DaPAL donde se destacan las estructuras secundarias; en color rojo se muestra las alfa-helices,
en azul la sábana beta y en blando las zonas de random coil.
CONCLUSIÓN
A partir de estos resultados se tiene un mejor conocimiento acerca del gen Pal de D.
antarctica y su participación de la vía fenilpropanoide como mecanismo de defensa al estrés
oxidativo inducido por salinidad en D. antarctica. La información obtenida podría ser
utilizada en la transformación de especie de interés a fin de mejorar su tolerancia al estrés
salino.
AGRADECIMIENTOS
Financiamiento de Tesis de Doctorado en Temas Antárticos, otorgada por el Instituto
Antártico Chileno (INACh). Periodo 2007-2008
69
REFERENCIAS
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70
DEGRADACIÓN DE HIDROCARBUROS A BAJA TEMPERATURA POR
PSICRÓFILOS PROVENIENTES DE LA ANTÁRTICA
(Hydrocarbon degradation at low temperatures by Antarctic
psycrophilic microorganisms.)
1
Boehmwald F.1, 2, Pinto E2, 3, Blamey J.M.2
Doctorado en Biotecnología. Universidad de Santiago de Chile. Santiago Chile
2
Fundación Biociencia. Santiago, Chile
3.
Universidad de Chile. Santiago Chile
La exploración e investigaciones científicas provocan un impacto significativo en el
medioambiente de la Antártica. Las actividades humanas alrededor de las instalaciones,
como el transporte y la generación de energía, liberan combustibles fósiles, generando la
contaminación del suelo, principalmente en áreas libres de hielo (Aislabie y col, 2004).
Los suelos en la Antártica poseen condiciones particulares de alta sequedad, baja
concentración de carbón y nitrógeno. Además, en las temporadas estivales las superficies
antárticas están sujetas a ciclos de congelamiento y radiación ultravioleta. (Saul y col, 2004).
Los microorganismos psicrófilos, organismos adaptados a estas condiciones pueden habitar
estos ambientes y los derrames de hidrocarburos pueden favorecer la presencia de cierto tipo
de éstos (Margesin y col, 2003).
Microorganismos capaces de utilizar hidrocarburos como única fuente de
carbono, han sido encontrados en dominios Bacteria y Archaea y Fungi, así como también
en algunas algas. Microorganismos degradadores de hidrocarburos aeróbicos han sido
reportados en el Ártico y la Antártica, distintos glaciares de los Alpes y en casi todos los
ecosistemas, incluyendo sedimentos marinos y terrestres. (Ollivier y col, 2005). Los
microorganismos nativos adaptados a bajas temperaturas con capacidad degradadora, pueden
jugar un rol significativo en la biodegradación in-situ en los ambientes antárticos, donde
pueden ser utilizados para biorremediación, mediante técnicas de bioestimulación o
bioaumentación.
La biodegradación aeróbica comprende diferentes componentes del petróleo
incluyendo: n-alcanos, hidrocarburos aromáticos y poli-aromáticos. En este proceso, los
microorganismos pueden producir biosurfactantes, los cuales aumentan la biodisponibilidad
de los hidrocarburos. Una vez asimilados, se han descrito diferentes vías metabólicas de
degradación que comprende la presencia de enzimas monooxigenasas o diooxigenasas, las
cuales oxidan sucesivamente al hidrocarburo (Ollivier y col, 2005).
Además de su importancia en la degradación de hidrocarburos, estas enzimas son
importantes para aplicaciones en la industria farmacéutica, en producción de alcoholes,
aldehídos, epóxidos y ácidos carboxílicos. En la industria energética, a través de la
conversión de compuestos del petróleo en intermediarios orgánicos como polímeros o para
cambiar la fluidez del petróleo (Van Beilen y col, 2005).
El objetivo de este estudio es detectar, aislar y caracterizar psicrófilos con la capacidad de
degradar hidrocarburos a baja temperatura, para lo cual se recolectaron muestras desde la isla
Rey Jorge, Bahía de Fildes. El sitio elegido corresponde a un derrame de petróleo, ubicado
en las cercanías de los asentamientos humanos. Las profundidades muestreadas fueron entre
0-2 y 2-10 centímetros de profundidad. Lo que corresponde a dos estratos distintos, el más
superficial compuesto casi exclusivamente de petróleo y el inferior que corresponde a
sustrato arenoso, oculto bajo la superficie de petróleo. Las muestras fueron almacenas en
tubos estériles y guardados a -20 ° C hasta su posterior utilización.
71
Las muestras fueron incubadas en medio de enriquecimiento mineral mínimo que
contiene los siguientes componentes: NaCl, MgCl2, CaCl2, KH2PO4, NH4Cl, y solución de
elementos traza. Como fuente de carbono se utilizaron únicamente hidrocarburos: petróleo
crudo, bencina, keroseno, hexadecano y dodecano. Los medios sólidos, se prepararon en
medio R2A adicionando agar al 1.5% (p/v). Todos los medios fueron preparados en agua
destilada, se ajusto el pH a 7.3 y se incubaron durante 20 días a 3°C. El crecimiento
microbiano en medios líquidos fue medido por determinación espectrofotométrica de la
densidad óptica a 600 nm. Los tubos con una OD 600 > 0.2 fueron determinados como
positivos. Diferentes microorganismos psicrofílicos fueron detectadas. El establecimiento de
cultivos axénicos fue llevado a cabo utilizando diluciones seriadas y técnicas de cultivo en
placa.
Para la caracterización microbiológica se realizo la descripción morfológica de las
colonias y de los microorganismos por medio de microscopia óptica. Paralelamente se
caracterizo la temperatura y pH óptimo de crecimiento utilizando los hidrocarburos
mencionados anteriormente como fuentes de carbono.
Para la caracterización filogenética de los microorganismo se extrajo el DNA, y se
realizo una amplificación del segmento correspondiente al gen 16 S rDNA por medio de una
reacción de PCR. Se probaron partidores específicos para Bacteria y Archaea y el fragmento
amplificado fue secuenciado para la posterior clasificación filogenética del microorganismo.
La medición de la actividad enzimática se realizo cuantitativamente, mediante una
electroforesis de un gel de poliacrilamida (PAGE) no denaturante, que teñido con odianisidina se tiñe café bajo la presencia de monooxigenasa o diooxigenasa.
En conclusión, fue posible la detección de microorganismos psicrófilos capaces de
degradar hidrocarburos, siendo importantes como potenciales agentes biorremediadores y
para otras aplicaciones biotecnológicas.
Agradecimientos: Instituto Nacional Antártico Chileno (INACH) y Ministerio de Relaciones
Exteriores del Gobierno de Chile.
REFERENCIAS
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72
BIO NEGOCIOS ANTÁRTICOS, UN NUEVO DESAFIO
(Antarctic bio business , a new challenge)
Manuel Gidekel1,2,4, Ana Gutiérrez2,4, Gustavo Cabrera4, Ramón Molina1,4,
Osvaldo Podhajcer4,5, Guillermo Mazzolini5, José Becerra3, León Bravo3, Luis
Corcuera3, Miren Alberdi2, Marely Cuba2, Pamela Leal2, Bárbara Butendieck2,
Jaime Sánchez2,4, Claudia Rabert2,4, Jorge Dinamarca2,4, Jennifer Osorio2,4,
Alejandra Sandoval2,4, Leticia Barrientos2, Alejandra Andana2,4, Helga Weber2,4,
Graciela Berrios2, Francisco Gamin4, Eduardo Cafferata4,5, Carlos Sunkel6, Julio
Álvarez - Builla6, Renuka Jain7, Villoo Patell7, Avigdor Scherz8, Luis Herrera
Estrella9.
1
2
Universidad Adolfo Ibañez , Universidad de La Frontera , Universidad de
Concepción3, Consorcio de Tecnología e Innovación para la Salud (CTE-06
PBCT)4, Fundación Instituto Leloir Buenos Aires – Argentina5, Planta Piloto de
Química Fina Universidad de Alcalá de Henares – España6, Avesthagen Ltd7 –
India, Weizmann Institute of Science – Israel8, Centro Investigación y Estudios
Avanzados del IPN Unidad Irapuato – Mexico9
Deschampsia antarctica (DA) es la única gramínea que ha colonizado en forma
natural la Antártida Marítima, peninsular y algunas islas subantárticas. DA es una de las
pocas plantas capaces de sobrevivir en el clima extremo de la Antártida despertando así el
interés de muchos grupos de investigación a nivel mundial. Desde 1998, nuestro grupo de
investigación, desarrollo e innovación ha estudiado los caracteres fisiológicos, celulares,
moleculares, de expresión genómica y metabolómica de esta planta. Además, hemos
realizado estudios en líneas celulares y ensayos preclínicos de productos/genes de DA.
También hemos caracterizado el material presente en su rizósfera.
Es importante entender que hay más de una forma de hacer soberanía. Así como, en
algunos países el logro es que nazcan niños en las bases antárticas, el nuestro es usar la
información biológica antártica a partir del estudio exhaustivo de nuestro modelo con DA
para generar productos que sean usados por la sociedad. El uso de enzimas psicrofilas1,4 es
una forma de contribuir a evitar el calentamiento global. Es posible contribuir también al
desarrollo o el hallazgo de nuevos compuestos químicos contra el cáncer y otros usos en
dermocosmética o biomedicina6, o nuevos usos en el área de los alimentos2,3, o para el
desarrollo de una agricultura sustentable2,3,5.
Para generar valor, en el mundo globalizado del conocimiento, es necesario trabajar
con grupos interdisciplinarios, de especialistas nacionales e internacionales, formando
estudiantes de pre y postgrado, y hacer investigación básica. Esto se debe hacer con
responsabilidad social pues recibimos fondos públicos que de alguna manera se los tenemos
que devolver a la sociedad generando nuevos puestos de trabajo y nuevos negocios que
generen valor a la sociedad chilena.
Hoy, cumplimos diez años de interrumpida labor científica y los resudados están a la
vista. Hemos generado un efectivo modelo de I+D+I y una potente base tecnológica en
ciencia y negocios. Esta plataforma permite plasmar el concepto Universidad – Empresa –
Talento, enfocados en buscar soluciones a problemas existentes y a nuevas necesidades en
base a investigación aplicada y programas de post-grado.
En este nuevo escenario, fue necesario aprender sobre como elaborar patentes
provisorias, no provisorias y PCT, como se realiza la negociacion de licencias, como se
elaboran los acuerdos de confidencialidad (NDA), las cartas de intención (LOI), los acuerdos
de investigacion y desarrollo (RDA), los acuerdos de transferencia de material (MTA) y los
acuerdos con los colaboradores, entre otras cosas. Finalmente, el conocimiento, el
73
compromiso, las redes de contacto, una gran dosis de energía, y por sobre todo pasión,
aparecen como ingredientes necesarios de todo ser humano para abrirse paso en este país y en
este mundo.
Ejemplos de estas investigaciones y transferencias tecnológicas serán desarrolladas en
la presentación de esta conferencia que llevaran al oyente a nuevos planos de la ciencia y los
negocios.
AGRADECIMIENTOS
FONDECYT 1000610, Fondo de Desarrollo e Innovación FDI C7FT-011 – CORFO, INACH
03-01, FONDECYT 2010076 Doctorado, DIUFRO 120418, INNOVA 04-B1-283 L1,
FONDEF D03I-1079, INACH Apoyo Logístico Proyecto FONDEF D03I-1079. PBCT CTE06, NOVAPROTEC. NEOTEC CDTI – España, Propuesta Iberoeka IBK06–457
(NEOPROTEC_DOS) CDTI – España, INNOVA Chile 206-5866 – CORFO, INNOVA
CHILE 07CN13 X-264
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74
LA DIVERSIDAD DE MICROFUNGI DE LA TIERRA DE LA PENÍNSULA DE
FILDES, REY GEORGE ISLAND, PENÍNSULA ANTÁRTICA
Diversity of soil microfungi from Fildes Peninsula, King George Island, Peninsula
Antarctica
Abiramy Krishnan and Siti Aisyah Alias
Institute of Biological Science, Faculty of Science, University Malaya,
50603 Kuala Lumpur, Malaysia
Corresponding author: [email protected]
ABSTRACT
A study on biodiversity of soil fungi was undertaken during an expedition to Fildes
Peninsula, King George Island, Antarctica in Austral summer 2007. A total of 28 fungal
species (17 Deuteromycte, 5 Ascomycetes, 4 yeast, a zygomycete and a basidiomycete have
been identified from 7 samples through Warcup’s soil plating method. In total there were 12
duteromycetes and an ascomycete in mesophilic group, a deuteromycetes and a zygomycete
in psychrotrophic group and 4 ascomycetes, 4 yeasts, 4 deuteromycetes and a basidiomycete
in psychrophilic group. Fungal species are grouped based on most common (30% and above)
and less common (less then 5%). Mortierella sp. and Geomyces sp. are the most common
species identified through this study with frequency of occurrence 46.81% and 44.68%
respectively. Yeast sp.16 (4.26%), Mrakia sp. (4.26%), Aureobasidium sp. (4.26%),
deuteromycete sp. 6 (2.13%), deuteromycete sp. 7 (2.13%), deuteromycete sp. 8 (2.13%),
deuteromycete sp. 9 (2.13%), deuteromycete sp. 10 (2.13%), deuteromycete sp. 11 (2.13%),
deuteromycete sp. 12 (2.13%), Penicillium sp.(2.13%), deuteromycete sp. 13 (2.13%), Yeast
sp.23 (2.13%), Yeast sp.24 (2.13%), Ascomycete sp.1 (2.13%), Ascomycete sp.2 (2.13%),
Ascomycete sp.4 (2.13%) and Ascomycete sp.6 (2.13%) were identified as less common
species. Mortierella sp. which is a psychrotrophic fungus found to be the most common
species in Fildes Peninsula. This is followed by Geomyces sp. which is a keratinophilic
fungus and the occurrence is mostly recorded from ornithogenic sites. Margalef diversity
index shows the diversity of soil microfungi in King George Island is 5.73 whereas in
Windmill Island is 1.48.
INTRODUCTION
Margesin, Neuner and Storey (2007) reported that thermal classes of fungi can be
divided into psychrophilic, psychrotrophic and mesophilic. Psychrophilic fungi have the
optimum growth at 15°C or lower and cannot grow at 20°C and above whereas
psychrotrophic fungi have maximum temperature for their growth is above 20°C (Morita,
1975).
Peninsula Antarctica comprised of few groups of island. South Shetland is one of the
island groups where the King George Island is located. Reports related on fungi at King
George Island are very limited and they covered field of ecology and biotechnology (Arenz et
al., 2006; Monika et al., 2007). A total of 147 species have been reported from the Peninsula
Antarctica
with
86
species
occurred
in
King
George
Island
http://www.antarctica.ac.uk/bas_research/data/access/fungi/Speciespublic2.html). Therefore
we undertook this study with the following objectives: (1) to identify and investigate the
diversity of microfungi (2) to set up an axenic culture in University of Malaya (3) to identify
their thermal classes: psychrophilic, psychrotrophic and mesophilic fungi.
75
MATERIALS AND METHODS
1. Sample collection
Sample collection was done during a summer expedition to Chilean scientific research
station, Base Prof. Julio Escudero which is located in Fildes Peninsular at Fildes Bay, King
George Island at S62º 12’ 57”, W58º 57’ 35”. Fildes Peninsula is an ice free area in King
George Island. Table 1 shows description of collection site.
Site
Sample ID
Date
Description
GPS
1
AK07KGI1
4.2.07
S 62º12’14.9”
W58º58’00.8”
2
AK07KGI2
4.2.07
3
AK07KGI3
5.2.07
•Highly impacted
•Small lake nearby
•Snow patches
•On top of hill
•Ornithogenic site
•Near to sea side
•Surrounded by seal
•Feathery
S 62º11’51.6”
W58º59’28.8”
Table 1: Description and location data of collection site
Mesa 1: La descripción y datos de la situación de colección sitio
2. Isolation and identification
Samples were cultured using Warcup’s (1950) soil plating method using Potato Dextrose
Agar media and incubated at 4ºC and 25ºC to determine their thermal classes. Analysis on
frequency of fungi was done using the formula, number of occurrence of a species divide by
number of plates and multiplied by hundred. The diversity of fungi was calculated based on
Margalef Diversity Index by dividing total number of species minus 1 with ln of total number
of individual.
RESULTS
Total number of fungal species and their thermal classes are shown in Diagram 1. A
total of 28 fungal species have been identified from 7 soil samples which includes 17
Deuteromycetes, 5 Ascomycetes, 1 Basidiomycete, 1 Zygomycete and 4 yeasts. Thirteen
species were identified to be psychrophilic, 2 psychrotrophic and 13 mesophilic. In total,
there were 12 duteromycetes and an ascomycete in mesophilic group, a deuteromycetes and a
zygomycete in psychrotrophic group and 4 ascomycetes, 4 yeasts, 4 deuteromycetes and a
basidiomycete in psychrophilic group. Frequency of the isolated fungi are listed in Table 3 (*
shows psychrophilic fungi). Occurrence more than 30% is defined as most common species,
and occurrence 5% or less than 5% is defined as less common species. Mortierella sp. which
is a psychrotrophic fungi is the most common species with frequency of occurrence 46.81%
followed by Geomyces sp. which is also a psychrotrophic fungi with frequency of occurrence
44.68%. This is followed by Verticillium sp. which is a mesophilic fungi with frequency of
occurrence 34.04%. Less common species are including Mrakia sp. (4.26%), deueromycete
sp. 14 (4.26%), Aureobasidium sp. (4.26%), yeast sp. 16 (4.26%), deuteromycete sp. 6
(2.13%), deuteromycete sp. 7 (2.13%), deuteromycete sp. 8 (2.13%), deuteromycete sp. 9
(2.13%), deuteromycete sp. 10 (2.13%), deuteromycete sp. 11 (2.13%), deuteromycete sp. 12
(2.13%), Penicillium sp. (2.13%) and deuteromycete sp. 13 (2.13%), ascomycete sp.1
(2.13%), ascomycete sp.2 (2.13%), ascomycete sp.4 (2.13%), ascomycete sp.6 (2.13%),
yeast sp. 23 (2.13%) and yeast sp. 24 (2.13%). Margalef Diversity Index is shown in table 2.
76
Margalef Diversity
Index
King George Island
5.73
Windmill Island
1.48
Table 2: Margalef Diversity Index
Mesa 2: La Diversidad de Margalef Índice
28 Fungal species
Mesophilic
Psychrotrophic
•12 Deuteromycete •1 Deuteromycete
•1 Ascomycete
•1 Zygomycete
Psychrophilic
•4 Ascomycete
•1 Basidiomycete
•4 Deuteromycete
•4 Yeasts
Diagram 1: Thermal classes of fungi from King George
Island
Haga el diagrama de 1: Las clases termales de hongos de
Isla Rey George
(c)
Species
Mortierella sp.
Geomyces sp.
Verticillium sp.
Sp. 25*
Sp.5
Sp.17*
Sp.4
Sp. 18*
Sp. 29*
Mrakia sp(Sp. 21)*
Sp.14
Aureobasidium sp.*
Sp.16 (yeast)*
Sp.6
Sp.7
Sp.8
Sp.9
Sp.10
Sp.11
Sp.12
Penicillium Sp.
Sp.13
Ascomycete sp.1*
Ascomyces sp.2*
Ascomyces sp.4*
Ascomyces. Sp.6*
SP. 23 (Yeast)*
Sp. 24 (Yeast)*
Frequency of
occurrence
46.81
44.68
34.04
14.89
12.77
10.64
8.51
8.51
6.38
4.26
4.26
4.26
4.26
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
2.13
Table 3: Frequency of occurrence of fungi (* are
psychrophilic fungi)
Mesa 3: La frecuencia de ocurrencia de hongos
(* es los hongos del psychrophilic)
(f)
77
DISCUSSION
Mortierella sp., a psychrotolerant species has been reported from Peninsula Antarctica by Hughes,
Bridges and Clark (2007). In the present study, Mortierella sp. which is the most common species to be
found in site 1 and site 3 which are highly impacted area with human and animal activities. Geomyces sp.
is previously recorded from Ross Island and New Harbour, (Arenz et al. 2006), Windmill Island region
(Azmi and Seppelt, 1998) and in King George Island (Chalmers, Harper, Marshall 1996; Tosi et al.,
2002). In the present study, Geomyces sp. found to be the most common species is widely distributed in
Fildes Peninsula especially at ornithogenic sites and sites which has high activity of animals (Marshall,
1998; Arenz et.al., 2006). This is due to bird’s feathers and penguin’s feathers distributed all over the
place which is being a substrate for Geomyces sp (Marshall, 1998; Arenz et al., 2006).
Number of fungal species recorded from King George Island shows this island has a higher
diversity of fungi compared to continental Antarctica from our previous studies (Alias et al., 2006). This
is supported by Margalef Diversity Index, where King George Island is 5.73, while Windmill Island,
Continental Antarctica is 1.48. This shows the diversity of fungi in King George Island is comparatively
higher than continental Antarctica. Fungal distribution in Antarctica is mainly depends on substrata such
as penguin rookery, soil, rock, bird’s feather and dung, vegetation which consist of plants, bryophytes and
lichens (Bridge and Worland 2004). This may explain why King George Island has high diversity of
fungal species compare to continental Antarctica.
CONCLUSION
The total number of fungi collected from this study is 28 species and comprised of 17 deuteromyces ,
5 ascomycetes, 4 yeasts, a basidiomycete, a zygomycete. Mortierella sp. and Geomyces sp. are found to
be the most common species. This is due to the human impact and widely distributed bird feathers and
penguin feathers around that areas.
ACKNOWLEDGEMENT
The authors thank the Antarctic Institute of Chile (INACH) for the logistic support.
78
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79
SELECCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE CEPAS EN ECOSISTEMAS DE LA ANTÁRTIDA
PARA LA PRODUCCIÓN DE ENZIMAS Y BIOPOLÍMEROS
(Selection and characterization of strains from different Antarctic ecosystems
for the production of enzymes and biopolymers)
Varela, H.1, Lupo, S. 2,Soria, V. 1 , Bergalli, A., Bernardo, A., Calviño, A.,
Guigou, M., Pellegrino, A., Batista, S.3, Rivas, F. y Loperena, L. 1
3
Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable
1
Depto. de Bioingeniería – 2 Lab. de Micología, Inst. Ing. Química, Facultad
Ingeniería, UDELAR,
J. Herrera y Reissig 565, CP 11.300, e-mail: [email protected]
INTRODUCCIÓN
Uno de los abordajes para la obtención de nuevas biomoléculas de aplicación industrial y
biotecnológica es su búsqueda en ecosistemas que presenten características especiales como las
encontradas en el continente Antártico (8,10). Allí se soportan temperaturas muy bajas, niveles de
irradiación elevados, alto contenido de oxígeno y de vapor de agua en el aire, además de una luminosidad
característica. Con tal finalidad en el presente trabajo se aislaron y caracterizaron microorganismos
antárticos productores de las siguientes biomoléculas: enzimas proteolíticas, lipolíticas, lignolíticas,
celulolíticas, xilanolíticas, pectinolíticas y amilolíticas, así como también biopolímeros.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se efectuó la recolección de muestras de distintos nichos microbianos en dos campañas antárticas:
diciembre de 2006 y enero-febrero 2007. Se tomaron muestras de aire, hielo, agua, suelo, sedimento,
excremento de aves y de animales marinos, resto de animales muertos, algas, plantas, rocas y biofilms.
Para la proliferación de los microorganismos a 4ºC se usó medios líquidos de enriquecimiento que
variaban para bacterias u hongos y según el origen de las muestras. Alícuotas de los enriquecimientos se
sembraron en superficie en placas de Triptona Soja Agar (TSA) y de Agar Malta Extracto de Levadura
(MYEA). Se realizó aislamiento de bacterias por estriados sucesivos (mínimo 3) y por repique para
hongos partiendo de las colonias emergentes en las placas de TSA y MYEA. Se incubaron a 4ºC y se
repitió la operación hasta obtener cultivos puros. Las cepas bacterianas obtenidas se mantienen en
criotubos con Caldo Triptona Soja y glicerol al 20% (v/v) a -74ºC. Las cepas de levaduras se guardan a
4ºC en slants con Extracto de Levadura Peptona Dextrosa Agar y las cepas de hongos filamentosos en
slants de Agar Malta 2%, también a 4ºC. Para la selección por actividades se usaron 120 cepas
bacterianas, 31 cepas de levaduras y 10 cepas de hongos filamentosos. Las actividades enzimáticas y la
producción de PHB se estudiaron en cultivos en placas incubados a 4 y 20ºC. La actividad enzimática se
determinó por la presencia de halos alrededor de las colonias (2,3, 5,9,11,12,13,14,15,16), figura 1 y la
producción de PHB se observó con UV (7). Para la identificación de las cepas bacterianas se aplicó la
técnica de identificación molecular por secuenciación del ADNr 16S (1,4,6).
80
Figura 1. Colonias bacterianas y halos de actividad enzimática.
Figure 1. Bacterial colonies and clear halos of enzymatic activity.
Actividad proteolítica,
caseína
medio con
Actividad
almidón
amilolítica,
medio
con
Actividad lipolítica, medio con Tween
80
Actividad
CMC
medio
Actividad
tributirina
lipolítica,
medio
con
Actividad pectinolítica,
pectina
celulolítica,
con
medio con
RESULTADOS
Se recolectaron 174 muestras en Isla del Rey Jorge, Isla Decepción, Port Lockroy, Cuver Ville y
Cabo Kaiser. Se aislaron 518 cepas microbianas: 421 bacterias, 46 levaduras y 51 hongos. Las cepas se
incluyeron en el cepario del Depto de Bioingeniería y del Laboratorio de Micología de la Facultad de
Ingeniería. Se realizó una primera selección de microorganismos con el fin de procurar la producción
de un nuevo producto. Se calculó la actividad enzimática (A) y la actividad enzimática específica (A
esp.) en función del tamaño de colonia de cada cepa y se refirió a la cepa que presentó el mayor valor
para cada actividad y tipo de microorganismo. En las tabla 1 y 2 se presentan las cepas de bacterias,
levaduras y hongos filamentosos con actividades relativas igual o mayor a 75%. Se seleccionaron: I) las
cuatro mejores cepas bacterianas por actividad (ver tabla 1) ; II) dos cepas de levaduras, 80-2 por
producir varias enzimas y 65-2 por su actividad lipolítica; III) dos cepas de hongos filamentosos 14-2 y
63-2, por producir varias enzimas (celulasas, proteasas, lipasas y xilanasas) a 4ºC. Las cepas bacterianas
estudiadas produjeron escasa actividad de ligninasa, xilanasa y celulasa y de acumulación de PHB. Las
levaduras y los hongos filamentosos presentaron poca o ninguna actividad de pectinasa, xilanasa y
amilasa. Las cepas bacterianas seleccionadas e identificadas por secuenciación del ADNr 16S pertenecen
a los géneros Pseudomonas, Psychrobacter, Arthrobacter, Bacillus y Carnobacterium.
81
Tabla 1. Cepas de bacterias con actividades relativas • 75%.
Table 1. Bacterial strains with relative activity • 75%.
Caseinasa
Origen
4°C
20°C
Gelatinasa
4°C
20°C
Lipasa
4°C
20°C
Amilasa
4°C
20°C
Pectinasa
pH5
4°C
20°C
Pectinasa
pH7
20°C
Actividad Relativa/Actividad Específica Relativa
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
423
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
Tierra glaciar Collins
Sedimento cañada
Restos de ave playa Drake
Restos de ave playa Drake
Biofilm rojo
Restos krill playa Drake
Hielo c/algas entre P. Drake y Base Artigas
Hielo c/algas entre P. Drake y Base Artigas
Musgo húmedo playa Drake
Biofilm playa Drake
Suelo húmedo Pasaje Drake
Suelo húmedo Pasaje Drake
Biofilm cañada Base Artigas
Líquenes secos Base Artigas
Musgo quemado seco Base Artigas
Musgo y materia orgánica Base Artigas
Tierra seca glaciar Collins
Biofilm cañada entre Base Artigas y glaciar
Suelo c/gasoil Base Artigas
Algas pardas secas Base Artigas
Suelo residuos vegetales Base Artigas
Pasto Base Artigas
Sedimento entre Base Artigas y Pasaje Suffield
Musgo baliza Punta Suffield
Musgo baliza Punta Suffield
Pasto y suelo baliza Punta Suffield
Suelo baliza Punta Suffield
Suelo baliza Punta Suffield
Restos orgánicos vegetales baliza Punta Suffield
Agua profunda Lago Uruguay
Agua profunda Lago Uruguay
Plumas en descomp. Bahía después de catedral
Musgo detrás de catedral
Musgo detrás de catedral
Hueso de ave 1e bahía después de catedral
Biofilm detrás de catedral
Suelo c/restos algas cañada Deception Island
Suelo c/excremento Escúa DeceptionIsland
Pasto pingüinera Cabo Kaiser
Madera en descomp. Deception Island
Algas secas y plumas Deception Island
Musgo Deception Island
Musgo Deception Island
Resto madera playa Base Artigas
Resto madera playa Base Artigas
Resto de cuerda c/musgo Base Artigas
Líquenes y musgo Base Artigas
Piel de lobo playa Drake
Musgo Base Artigas
Huesos y plumas baliza Punta Suffield
Líquenes y musgo baliza Punta Suffield
Suelo y clavo oxidado baliza Punta Suffield
Arena bahía tanques de combustible
Suelo y hierro oxidado bahía tanques de combustible
88
89/80
96/100
78
79
93/88
80/75
76
76
83
100/79
76
92/84
75/100
77
92
/100
100/75
76
78
/89
/100
81
81
/88
/81
/81
100/100
100/89
84
81
82
100/100
/86
89
93/78
75
76
/100
/83
75
83
75
100/100
76
89/77
83/75
75
75
80/100
100/75
100
77
92
94/85
94
91
83/75
81
100/92
77
86
87
89
99
94
84
/78
78
100
100
100/77
84/83
95
/100
81
76
95
77
91/100
/91
86
84
Cepas seleccionadas en negrita
82
Tabla 2. Cepas de levaduras y hongos filamentosos con actividades relativas • 75%.
Table2. Yeast and filamentous fungus strains with relative activity • 75%.
Cepas
Origen
Caseinasa
4ºC
20ºC
Gelatinasa
4ºC
20ºC
Lipasa
4ºC
20ºC
Celulasa
4ºC
20ºC
Xilanasa
4ºC
20ºC
Actividad Relativa/Actividad específica
Cepas
Levaduras
80-2
65-2
63-1
184-1
184,4
27-5
Hongos
14-2
184-6
63-2
158-2
3-5
33-3
70-1
36-2
Agua cañada
Agua profunda Lago Uruguay
Agua orilla Lago Uruguay
Suelo con hierro oxidado
Suelo con hierro oxidado
Biofilm cañada Base Artigas
Algas en descomposición
Suelo con hierro oxidado
Agua orilla Lago Uruguay
Suelo con algas
Agua Glacial Collins
Pasto
Excremento de lobo marino
Arena de playa, Base Artigas
100/100
86 /83
100/85
88
86
76
-/100
76/76
100/100
91
100/100
93
100/100
91
90/86
86,5
95
87
92
/83
100/100
64
84
100/100
Cepas seleccionadas en negrita
AGRADECIMIENTOS
Se agradece el apoyo a la Comisión Sectorial de Investigación Científica (CSIC – UdelaR) y al
Instituto Antártico Uruguayo (IAU).
83
BIBLIOGRAFÍA
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84
A CIANOBACTÉRIA ANTÁRTICA PHORMIDIUM SP.
ANT 01 E SEU POTENCIAL COMO BIOINDICADOR DE ÁREAS CONTAMINADAS POR
NAFTALENO
(The antarctic cyanobacteria Phormidium sp. ANT 01 and its potential
as bioindicator from naphthalene contaminated areas)
Corrêa, D. Ma.; Aguiar, R. M.a; Schaefer, C. E. R.b & Albuquerque, M. A.c
Departamento de Biologia Vegetal – Universidade Federal de Viçosa, Brasil; b
Departamento de Solos–Universidade Federal de Viçosa, Av. PH Rolfs s/n,
Viçosa, 36570-000, Minas Gerais, Brasil; c UNEC–Centro Universitário de
Caratinga, Av. Moacyr de Mattos, Caratinga, 35300-000, Minas Gerais, Brasil.
a
INTRODUÇÃO
Os solos próximos às estações de pesquisa da Antártica estão sujeitos à contaminação pelos
hidrocarbonetos, já que óleo diesel e outros derivados do petróleo são intensamente utilizados como
combustíveis nestas áreas, aumentando o risco de derramamentos durante seu processo de transporte,
armazenamento e manipulação. O número de relatos de áreas próximas as estações antárticas
contaminadas com hidrocarbonetos (HCs) vem aumentando nos últimos anos (Mazzera et al., 1999).
O grande número de trabalhos na área de biorremediação de áreas impactadas por HCs (Grötzschel
et al., 2002; Abed & Köster, 2005; Chaillan et al., 2006), revela uma maior preocupação, por parte dos
autores, em remediar áreas já impactadas, que em desenvolver programas de biomonitoramento, buscando
selecionar e identificar organismos sensíveis a pequenas mudanças ambientais (e.g. concentração do
poluente), antes que estas alterações tenham impacto sobre a comunidade como um todo.
Neste trabalho, investigou-se a resposta de Phormidium sp. ANT 01, a cianobactéria mais
abundante em 16 amostras de solos provenientes da Baía do Almirantado, à exposição ao naftaleno (um
hidrocarboneto aromático dicíclico), considerado um dos compostos mais acentuadamente tóxico da
fração solúvel do petróleo. Os objetivos foram: 1)) Testar a capacidade de mineralização do naftaleno
pelas culturas monoclonais de Phormidium sp.; e 2) Verificar o efeito do naftaleno sobre o crescimento de
Phormidium sp..
MATERIAIS E MÉTODOS
Material biológico
O isolado Phormidium sp. ANT 01 foi obtido a partir de amostras de solo coletadas nas regiões da
Península Keller e de Arctowski, Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica durante a XXII
Operação Antártica Brasileira (2003/2004).
Experimento de biodegradação com culturas monoclonais de Phormidium sp.
Os experimentos de degradação foram conduzidos em Erlenmeyers com capacidade para 50 mL,
nos quais foram adicionados 7 g de solo autoclavado como substrato para crescimento, que após
receberem os tratamentos foram ligados a um aparato respirométrico, descrito por Albuquerque (1994),
sob condições fotoautotróficas durante quinze dias.
Dois tratamentos, com três réplicas, foram testados. Cada repetição do tratamento biótico (1)
recebeu 140 ȘCi de [C14]naftaleno (correspondente a 0,56 μg de naftaleno) e 1mL da cultura de
Phormidium sp. (90 mg.mL-1) em meio AA4 líquido (suplementado com 0,15% KNO3 p/v). O tratamento
abiótico (2), controle, recebeu a mesma quantidade de hidrocarboneto e 1mL de meio AA4 estéril líquido
(suplementado com 0,15% KNO3 p/v).
O intervalo entre coletas de amostras foi progressivamente aumentado em função das respostas de
degradação observadas nas amostras do período inicial. A contagem foi realizada em um contador de
85
cintilação líquida (LS 6800, Beckman, EUA) e a cada alíquota de 1 mL de amostra foram adicionados 5
mL do coquetel de cintilação líquida (Sigma High Performance LSC Cocktail) previamente à leitura. Os
resultados foram corrigidos para a eficiência de contagem (97,5%) e background do aparelho.
A solução metanólica de [C14]naftaleno-benzeno (uniformemente marcada), com atividade
específica de 31,3 mCi.mmol-1, o coquetel de contagem em cintilação líquida (Sigma High Performance
LSC Cocktail) e o hidróxido de sódio (KOH) foram obtidos da Sigma-Aldrich Chemical Co., Saint Louis,
MO, EUA.
Efeito do naftaleno sobre as taxas de crescimento de Phormidium sp.
O experimento foi conduzido em tubos de ensaio com capacidade para 20 mL, aos quais foram
adicionados 14 mL de meio AA4 líquido (1,5 % p/v de KNO3) e 1 mL de inóculo de Phormidium sp. Dois
blocos, contendo dezoito tubos cada, foram delimitados: o primeiro bloco, tratamento controle, recebeu
100 μL de metanol (P.A) puro; e o segundo bloco, tratamento com naftaleno, recebeu 100 μL de metanol,
nos quais estava dissolvido 1 μg de naftaleno (concentração final 66,67 μg.L-1 de meio). A concentração
final de metanol nos tubos foi igual a 0,66 % (v/v). Os tubos foram colocados em um suporte metálico e
incubados em uma câmara de crescimento, sob condições fotoautotróficas de crescimento.
O primeiro ponto de amostragem foi realizado imediatamente à aplicação de cada tratamento (0), e
os demais após 72, 144, 216, 288 e 384 horas da coleta do primeiro ponto. O monitoramento da produção
de biomassa foi realizado através de contagens de células em câmara do tipo Fuchs-Rosenthal (Bright line,
Boeco, Alemanha).
A inibição do crescimento de cianobactérias foi obtida pela média de diminuição no número de
células, após a exposição ao naftaleno, em comparação com o controle. A avaliação foi feita baseando-se
na comparação das áreas abaixo das curvas de crescimento, conforme a metodologia descrita por Djomo
et al. (2004).
% de [C14]naftaleno evoluído em 14CO2
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Biodegradação de naftaleno por Phormidium sp. ANT 01
Não houve diferença significativa entre as quantidades de naftaleno mineralizado a 14CO2, pelo
controle abiótico e pelo tratamento monoclonal de Phormidium sp., à temperatura de 15ºC, durante o
período de 15 dias (p > 0,05) (Figura 1). Os microrganismos presentes na cultura monoclonal de
Phormidium sp. não foram considerados capazes de biodegradar naftaleno nas condições testadas.
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
5
10
15
20
tempo (dias)
Figura 1: Mineralização de [C14] naftaleno, em porcentagem (%) pelo tratamento monoclonal de Phormidium sp. ANT 01 (Ƒ)
e pelo controle abiótico (Ÿ).
Figure 1: [C14]naphthalene mineralization, in percentage (%) by the Phormidium sp. ANT 01 monoclonal treatment (Ƒ) and by
the abiotic control (Ÿ).
86
O fato de que Phormidium sp. ANT 01 foi isolado de solos que não apresentam histórico de
contaminação com HCs, pode refletir a ausência de estratégias metabólicas que permitam, a estes
organismos e a bactérias heterotróficas a eles associadas, utilizarem o naftaleno como fonte de carbono
para o crescimento.
Por outro lado, as culturas monoclonais de Phormidium sp. ANT 01 foram expostas ao naftaleno
por um período de tempo relativamente curto. Kanaly et al. (1997) utilizando amostras de solo, sem
histórico de contaminação, que foram artificialmente contaminados com uma mistura de [C14]
benzo[Į]pireno e petróleo, observaram apesar de não ter sido requerida uma pré-exposição das amostras
aos HCs para a obtenção de taxas de degradação altas, um período maior de adaptação dos
microrganismos foi necessário.
Efeito do naftaleno sobre o crescimento de Phormidium sp. ANT 01
A ANOVA revelou uma redução na produção de biomassa, em conseqüência da exposição ao
naftaleno em solução (p ” 0,05). Houve uma diferença significativa entre as médias de contagens de
células do controle em relação ao tratamento (exposição ao naftaleno). O tratamento de exposição ao
naftaleno, produziu uma quantidade de biomassa menor que o tratamento controle, apresentando uma
curva de crescimento atenuada em comparação ao controle (Figura 2). A fase logarítmica não foi
pronunciada, e após o sétimo dia de experimento, o número de células se manteve estável.
Nº de células x (10 6) / mL
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
Tem po (Dias)
Figura 2: Curvas de crescimento de Phormidium sp. ANT 01 (controle) (Ƈ) e de Phormidium sp. ANT 01 na presença de
naftaleno igual a 66,67 μg.L-1 (Ÿ).
Figure 2: Phormidium sp. ANT 01 growth curves (control) (Ƈ) and Phormidium sp. ANT 01 on naphthalene presence equal to
66,67 μg.L-1 (Ÿ).
Existem na literatura, trabalhos que correlacionam a exposição a HCs com a diminuição na
produção de biomassa de diversos microrganismos. Bott & Rogenmuser (1978), relataram uma
diminuição da biomassa de várias algas perifíticas, expostas a frações solúveis de petróleo.
A inibição do crescimento celular foi igual a 37 %, obtida através do cálculo de comparação da
área abaixo das curvas, para a cultura monoclonal de Phormidium sp. ANT 01, exposta à concentração de
naftaleno de 66,67 μg.L-1. A concentração utilizada está abaixo dos valores máximos permitidos em
águas para consumo humano, pela legislação federal dos EUA (100 μg.L-1).
A concentração capaz de afetar o crescimento de Phormidium sp. ANT 01 em 37%, está abaixo
das concentrações mínimas de naftaleno, necessárias para causar inibição de crescimento em vários outros
organismos modelos descritos na literatura. Djmo et al. (2004) obtiveram, durante a exposição de
Scenedesmus subspicatus ao naftaleno, em sete dias de experimento, uma EC10 (concentração inibitória do
crescimento em 10%) igual a 7,27 mg.L-1 e não observaram efeito inibitório sobre o crescimento do
organismo em concentrações de naftaleno inferiores a 4,15 mg.L-1. Olmstead & LeBlanc (2005) relataram
que são necessárias concentrações de naftaleno maiores que 1000 μg.L-1 para inibir o crescimento de
Daphnia magna (microcrustáceo planctônico de águas doces e salgadas).
87
É importante destacar que em solução, a toxicidade de HAPs pouco solúveis, como o naftaleno, é
determinada pela quantidade do contaminante solubilizada, que pode ser menor que a concentração total
do poluente (Leahy & Colwell, 1990). Dessa maneira, uma concentração menor de naftaleno, do que
aquela adicionada aos tratamentos, pode estar solubilizada e a resposta inibitória de 37 % obtida, pode ser
relacionada a uma concentração de nafataleno menor que 66,67 μg.L-1.
CONCLUSÕES
Fatores como uma ampla distribuição temporal e espacial e biomassa abundante em solos da Baía
do Almirantado, associados à sensibilidade a concentrações baixas de naftaleno, um dos hidrocarbonetos
mais tóxicos da fração solúvel do petróleo e seus derivados, fazem da cianobactéria Phormidium sp. ANT
01, um organismo com forte potencial para ser empregado em processos de bioindicação de solos poluídos
por HCs, na Antártica. Alterações na população de Phormidium sp. ANT 01, nos solos da região, podem
atuar como biomarcadores que funcionam como um sinal de alerta para as mudanças nas concentrações de
HCs nestes solos. Tais informações são fundamentais e permitirão a adoção de medidas preventivas
capazes de minimizar os prejuízos causados ao meio ambiente pelo recente input de HCs nos solos da
Baía do Almirantado.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos à Marinha do Brasil, ao Ministério do Meio Ambiente e ao CNPq.
88
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14
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89
EXPRESIÓN DEL GEN DAGRX DE DESCHAMPSIA ANTARCTICA DESV. EN 8 LINEAS
TRANSGENICAS DE ARABIDOPSIS THALIANA BAJO CONDICIONES DE ESTRÉS POR
BAJA TEMPERATURA
(Expression of the gene DaGrx of Deschampsia antarctica Desv. in 8 transgenic lines of Arabidosis
thaliana under conditions of low temperature stress)
Arismendi, M.1, Sandoval A.1, Gidekel, M.1,2, Gutiérrez, A1.
Laboratorio de Biología Molecular Aplicada, Instituto de Agroindustria, Facultad
de Ciencias Agropecuarias y Forestales, Universidad de La Frontera, Casilla 54D. Temuco, Chile. 2VentureL@b – Knowledge Center for Businesss, Universidad
Adolfo Ibañez, Santiago, Chile
1
INTRODUCCIÓN.
La producción y consumo de oxigeno son funciones esenciales para la vida de las plantas. Sin
embargo, el metabolismo del oxigeno da lugar a la formación de sustancias toxicas denominadas especies
reactivas de oxigeno (EROs). Para evitar que estas produzcan daños, las plantas han desarrollado sistemas
de defensa antioxidante. Cuando estos mecanismos son desbordados se produce una situación conocida
como estrés oxidativo (Halliwell, 2003). Para mantener un estado intracelular reducido, es necesario
contar con sistemas antioxidantes que sean eficientes, capaces de neutralizar los efectos de un ambiente
extracelular oxidante y de las EROs producto del metabolismo aerobio.
Deschampsia antarctica es la única monocotiledónea que prospera en las condiciones de la
península antártica. Uno de los genes regulado por las bajas temperaturas es DaGrx, el cual codifica una
glutaredoxina (Grx), proteína involucrada en la regulación celular y mecanismos bioquímicos, tales como,
reducción de los puentes disulfuro en proteínas generadas por estrés oxidativo (Gidekel et al., 2003). Si se
logran identificar los genes que le permiten a la planta, por ejemplo, tolerar bajas temperaturas, estos se
podrían introducir en especies susceptibles y que tienen interés económico.
Se cuenta con 8 líneas transgénicas de Arabidopsis thaliana que sobreexpresan Glutaredoxina
(DaGrx), el objetivo es analizar la expresión del gen DaGrx mediante análisis Northern blot y RT-PCR,
en condiciones de estrés causado por bajas temperaturas (4°C), y correlacionar la expresión con la
actividad de la proteína glutaredoxina bajo las mismas condiciones estresantes.
MATERIALES Y METODOS.
Material vegetal y condiciones de estrés por baja temperatura. Corresponde a 8 líneas
transgénicas de Arabidopsis thaliana con el gen DaGrx de Deschampsia antarctica. Como control
negativo se utilizaron plantas de A. thaliana ecotipo Columbia.
Para la aclimatación a frío, las plantas analizadas son mantenidas en cámara climatizada a 4°C
durante el tiempo que se realizan las mediciones, con un fotoperíodo de 18 horas luz y 6 horas oscuridad.
La recolección de tejidos se realiza a tiempos de 0, 6, 12 y 24 horas, cuando las plantas se encuentran en
estado de roseta el cual se alcanza a las 3 semanas luego de la germinación.
Extracción de RNA total y RT-PCR. El tejido seleccionado (2 g) se pulveriza en un tubo
eppendorf de 1,5 ml con ayuda de un pistilo y utilizando nitrógeno liquido. Al polvo resultante se le
agrega 1 ml del kit reactivo TRIZOL (Invitrogen) de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Para
realizar el RT-PCR primero se procede a realizar la limpieza del RNA con DNasa. Para esto se toman
10.000 ng de RNA de cada línea, y se utiliza el kit RQ1 RNase – Free DNase según las recomendaciones
del fabricante. Posteriormente se procede a la obtención de cDNA según protocolo. Finalmente para el
PCR utilizando los primer para DaGrx.
90
Hibridación tipo Northern blot y análisis estadístico. Se siguió el procedimiento descrito por
Sambrook et al., (1989), utilizando 20μg de ARN total. El análisis estadístico, se realiza midiendo la
intensidad de expresión de las bandas de los Northern blot, a través de densitometría, tomando como
referencia una de las bandas de expresión de cada Northern blot. Los datos que se obtengan se analizan
usando el software computacional JMP, y se someten a un análisis de varianza y a la prueba de
comparación múltiple de Tukey (P<0,05).
Determinación de actividad de Glutaredoxina. La cuantificación de proteínas se realizó según
el método de Bradford. La muestra obtenida es utilizada para medir la actividad Tioltransferasa siguiendo
la oxidación de NADPH a 340 nm, la actividad se determinó monitoreando el cambio de absorbancia a
265,5 nm (Sanz, 2004).
RESULTADOS Y DISCUSION.
RT-PCR a plantas aclimatadas por 24 horas a 4°C. En la figura 1 se observan las líneas
transgénicas con su control negativo, que corresponde a muestras sin transcriptasa reversa. En las líneas
transgénicas se observa la amplificación del fragmento deseado de 300 pb, correspondiente a DaGrx, esto
indica que se esta expresando el gen en las líneas analizadas. El RT-PCR permite detectar la expresión del
gen, sin embargo, este análisis no permite detectar diferencias significativas de expresión entre ellas o con
la planta no transformada.
Figura 1. RT-PCR. Gel de agarosa 1%. Las líneas transgénicas con la amplificacion de 300pb y seguidas de su control
negativo sin transcriptasa reversa, y finalmente A. thaliana no transformada.
Expresión del gen DaGrx en diferentes tiempos de aclimatación. En la siguiente figura se
muestra la expresión de las líneas transgénicas en todos los tiempos estudiados. Al aclimatar las plantas a
4°C por 6 horas, es predominante la expresión en las líneas Grx 2, 4 y 10. A 12 horas al frío, sigue la
expresión de la glutaredoxina en todas las líneas pero con una disminución en la intensidad. La expresión
del ecotipo columbia aumenta al ser sometida a estrés, sin embargo esta siempre es significativamente
inferior a la expresión de las líneas transgénicas
Que exista expresión en la planta no transformada se debe a que esta posee glutaredoxinas
endógenas. El control de carga utilizado no muestra diferencias significativas de expresión en ninguno de
los ensayos ni entre líneas, lo que corrobora que las diferencias de expresión entre líneas no son debidas a
distintas concentracion en la carga del gel.
Es posible observar en todas las líneas como la expesión de la glutaredoxina aumenta bajo la situación de
estrés, esto hace suponer que para la expresión de este gen se requiere de algún estímulo estresante. Con
esto es posible deducir que las líneas transgénicas manifiestan en mayor o menor medida un aumento en la
actividad de la glutaredoxina, por lo tanto, existiría una mayor capacidad antioxidante.
Este resultado es comparable al obtenido por Gidekel et al. (2003), donde el northern blot
realizado al gen DaGrx en plantas de Deschampsia antarctica aclimatadas bajo las mismas condiciones
también muesta expresión. El mensaje de DaGrx es diferente al encontrado en otros genes inducidos por
frío de D. antarctica, ya que la expresión de este comienza a los 30 minutos de aclimatada la planta,
91
desapareciendo después de una hora, volviendo a las 6 horas de tratamiento y manteniéndose de manera
constante hasta las 12 horas (Gidekel et al., 2003). Sin embargo con la obtención del RT-PCR de plantas
aclimatadas a 24 horas se puede asegurar que el gen se continúa expresando a las 24 horas de
aclimatación.
a
b
Figura 2. a) Northern blots de las ocho líneas transgenicas de A. thaliana en todos los tiempos estudiados: 0, 6 y 12 horas, con
el gen DaGrx y su gen constitutivo Į tubulina en cada caso. b) Análisis estadistico de los Northern blots con la expresión del
gen DaGrx en los diferentes tiempos.
Evolución de la actividad especifica de la proteína Glutaredoxina.
Al medir la actividad específica de la glutaredoxina en las líneas transgénicas sometidas a estrés
por baja temperatura por diferentes tiempos, se observa un comportamiento bastante diferente entre ellas.
Los resultados son comparables con obtenidos en la hibridacion tipo Northern blot. Como se observó,
dentro de las líneas que mostraban mayor expresión a las 6 horas de aclimatación, destaca Grx10, lo que
coincide con lo obtenido por Sanz (2004), donde afirma que esta misma línea es la que posee mayor
actividad específica (figura 3), difiriendo estadisticamente del resto, por lo tanto sería una de las líneas que
posee mayor capacidad antioxidante y por esto mas resistencia a este tipo de estrés.
Figura 3. Evolución de la actividad específica de la proteína
Glutaredoxina bajo estrés por baja temperatura en las 8 líneas
transgénicas.
92
CONCLUSIONES
En el RT-PCR a plantas aclimatadas a 4°C por 24 horas, se observó la amplificación del gen de
300 pb, con lo cual se determina la expresión de DaGrx bajo este tiempo de aclimatación. El análisis
Northern blot permitió determinar diferencias de expresión de manera cuantitativa entre líneas y respecto
a Arabidopsis no transformada en tiempo 0 y al ser aclimatadas a 6 y 12 horas a 4°C. Así fue como se
determinó que en ambos tiempos de aclimatación todas las líneas expresan el gen. A 6 horas, destaca la
expresión de las líneas Grx 2, 4 y 10 mostrando una diferencia significativa con el resto de ellas. A 12
horas continua la expresión de todas las líneas, sin embargo hay una disminución en la intensidad de esta.
En relación a las plantas control no aclimatadas, se observó en todas las líneas como la expesión de la
glutaredoxina aumenta bajo la situación de estrés, esto hace suponer que para la expresión de este gen se
requiere de algún estímulo estresante. De acuerdo a los datos obtenidos se puede concluir que existe
expresión del gen DaGrx desde las 6 horas de tratamiento, manteniéndose esta hasta las 24 horas de
aclimatación. Al comparar la expresión de las líneas con la actividad de la proteína, se destaca la
correlación positiva existente entre ambas variables en la línea Grx 10, por lo tanto sería una de las líneas
que posee mayor capacidad antioxidante y por esto mayor tolerancia a este tipo de estrés.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Sambrook, J., Fritsch, E.F., Maniatis, T. 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Second edition. Cold
Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.
Gidekel M., Destefano-Beltran L., García P., Mujica L., Leal P., Fuentes L., Bravo L., Corcuera L., Alberdi M.,
Concha I., Gutiérrez A. 2003. Identification and characterization of three novel cold-acclimation responsive genes
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Sanz P. 2004. Efecto del estrés oxidativo causado por baja temperatura y paraquat sobre la capacidad antioxidante
de 8 líneas transgénicas de Arabidopsis thaliana que sobreexpresan glutaredoxina (Grx). Tesis Ingeniero
Agrónomo. Universidad de la Frontera. Temuco, Chile. 50p.
93
CARACTERIZACIÓN FISIOLOGICA Y MOLECULAR
DE BACTERIAS ANTARTICAS
(Physiological and molecular characterization of antarctic bacteria
Leticia Barrientos Díaz1, 2, Graciela Berríos2 Manuel Gidekel2,3,4
and Ana Gutiérrez Moraga2*
(1)Departamento de Ciencias Básicas, Facultad de Ciencias, Universidad del Bío-Bío,
Casilla 447, Chillán, Chile.
(2)Laboratorio de Biología Molecular Aplicada, Instituto de Agroindustrias, Facultad de
Ciencias Agropecuarias y Forestales, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D,
Temuco, Chile.
(3)Director Ejecutivo Vitrogen S.A.
(4)Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Adolfo Ibáñez, Diagonal Las Torres
2640, Peñalolén, Santiago, Chile.
*Author for correspondence: Tel.: 56-45-325698, Fax: 56-45-325699, E-mail:
[email protected]
Los microorganismos representan el mayor reservorio de biodiversidad no descrita, y por lo tanto
poseen un gran potencial para el descubrimiento de nuevos productos naturales. Relativamente pocos
microorganismos antárticos han sido descritos. Muchos de estos aislamientos han derivado de estudios de
ambientes marinos (hielo de mar y agua de mar) o los lagos semi-marinos de Vestfold Hills, McMurdo
Dry Valleys y Larsemann Hills (Van Trappen et al., 2002). Pocos estudios se han concentrado en el
ambiente del suelo en áreas libre de hielo para el aislamiento de bacterias (Nichols et al., 2002).
En contraste con la limitada diversidad de plantas y animales encontrados en la Antártica, la
diversidad microbiana de este continente ha demostrado ser muy diversa. Al parecer, los paisajes de
suelos áridos y rocas, así como los numerosos y diversos lagos encontrados en los bordes del continente,
albergan una serie de procariontes, lo que indica que las bajas temperaturas que prevalecen a lo largo del
año no son obstáculo
para la colonización de los microorganismos (Tindall, 2004).
Tomando en consideración los antecedentes señalados anteriormente, durante una expedición a la
Antártica se tomaron muestras de suelos desde la rizósfera de D. Antarctica. Para ello, los suelos se
muestrearon al azar, a una profundidad entre 0–5 cm. en cuatro sitios, las cuales se depositaron en bolsas
de polietileno convenientemente rotuladas y se mantuvieron a 4°C. El aislamiento de las bacterias se
realizó mediante diluciones seriadas, en base diez, hasta 10-4. Para los recuentos totales de
microorganismos de la rizósfera se empleó agar nutritivo (diluido 1/4) y agar Luria Bertani (LB). El
número total de microorganismos desarrollados en cada medio de cultivo se determinó después de la
incubación a 4º y 15ºC durante 3, 5 y 10 días. También, se procedió al aislamiento de cada una de las
colonias bacterianas de aspecto diferente.
A partir de las muestras de suelo, fue posible obtener 70 microorganismos, los cuales se aislaron
en cultivos puros, y se les realizó tinción de Gram y endosporas de acuerdo al método de Wirtz-Conklin
(Brachman et al., 1970), para su clasificación morfológica. También, se realizaron las determinaciones de
citocromo-c oxidasa, mediante la utilización de las tiras reactivas Bactident-Oxidase (Diagnostica
MERCK 13 300), y la catalasa se detectó según el método de Cowan & Steel’s (1993).
94
La tolerancia a diferentes temperaturas se realizó incubando las bacterias, a partir de una
concentración conocida, en agar LB, a 4°C, 20°C, y 37°C. El crecimiento bacteriano se determinó a las 24
hrs., y en aquellas temperaturas de 37ºC, los registros se realizaron hasta las 72 hrs. de incubación.
La actividad enzimática de los diferentes aislados se determinó mediante la utilización del método
semicuantitativo API ZYM (BioMérieux SA, Francia), incubando las muestras a una temperatura de 15ºC
durante 16 hrs. Posteriormente, las lecturas se realizaron de acuerdo a las instrucciones del fabricante.
La identificación de las diferentes bacterias se realizó con la amplificación parcial del gen 16S
rRNA. Para ello se emplearon partidores específicos para el dominio Eubacteria. La PCR fue realizada en
un termociclador Peltier Thermal Cycler, PTC-200 (MJ Research, USA) en 50 μl de reacción. La
presencia de los productos de PCR y sus concentraciones fueron determinadas por electroforesis de 5 μl
del producto en un gel de agarosa al 1% agarosa, teñido con bromuro de etidio.
Los productos de PCR fueron clonados en el vector PGEMTeasy (Promega, Madison, Wisconsin,
USA) y la reacción de ligación se empleó para transformar células competentes de E. coli DH5Į. Las
colonias recombinantes se seleccionaron en placas de agar Luria-Bertani que contenían 20 μg ml-1 X-gal
(5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside),
y
0,5
mM
IPTG
(isopropyl-β-D-1
thiogalactopyranoside), y 100 μg ml del antibiótico de selección, ampicilina.
Posteriormente, estas muestras se secuenciaron en un secuenciador ABI 3730XL (Applied
Biosystems) por la empresa Macrogen (Korea). Las secuencias fueron identificadas comparándolas con
bases de datos disponibles en WWW/BLASTN 2.1.1 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast) (Altschul et al.,
1990, 1997). Los alineamientos de las secuencias se realizaron empleando el programa Clustal W version
1.81 (Thompson et al., 1997). Los análisis filogenéticos se realizaron con el programa Neighbor Joining
(NJ) de Saitou & Nei (1987).
Los estudios demostraron que en el suelo rizosférico de D. antarctica fue posible encontrar un
amplio espectro de bacterias psicrotolerantes, ya que mostraron un rango de crecimiento hasta 22ºC, y
ausencia de crecimiento a 37ºC. Las cepas bacterianas aisladas desde la rizósfera de D. antarctica
producen también una diversa modalidad de enzimas. Sobre la base de identificación de la cepa con la
caracterización parcial del gen 16S rRNA, la mayoría de los aislamientos correspondieron a diferentes
especies de Pseudomonas, y especies del género Flavobacterium sp. y Arthrobacter sp. Considerando que
menos del 1% de las bacterias del suelo pueden ser aisladas en cultivos puros, las cepas aisladas en esta
investigación constituyen una colección única para futuros análisis taxonómicos y caracterización
fisiológica como parte de la búsqueda de sus posibles aplicaciones biotecnológicas. Este y otros hallazgos
poseen un gran potencial para desarrollar nuevos productos biotecnológicos a partir de los
microorganismos de la Antártica.
AGRADECIMIENTOS
INACH 0301; DIUBB 055209 2/ R 2005; Vitrogen S.A.
95
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96
ANÁLISIS DEL GEN GRX DE DESCHAMPSIA ANTARCTICA BAJO CONDICIONES DE
ESTRÉS SALINO EN ARABIDOPSIS THALIANA
Analisys of the gene Grx of Deschampsia antarctica under salinity stress conditions in Arabidopsis
thaliana
(1)
1
Llancapán, F., (1) Osorio J., (1) (2) Gidekel M., (1) Gutiérrez A. *
Universidad de La Frontera, Francisco Salazar 01145, Temuco, Chile.
2
VentureL@b. Knowledge Center for Business, Santiago, Chile.
INTRODUCCIÓN
La salinidad del suelo es uno de los mayores estrés abióticos que existen en la agricultura. Tiene
considerable efectos negativos por la imposibilidad de cultivar o disminuir la producción, causando graves
daños a la planta. Como consecuencia secundaria se liberan especies reactivas de oxigeno (EROs) al
interior de la célula, proceso conocido como estrés oxidativo. En este trabajo se desea comparar el nivel
de expresión de la proteína Glutaredoxina (Grx) en plantas de Arabidopsis transformadas con el gen
Dagrx bajo condiciones de salinidad.
Dagrx proviene de Deschampsia antártica [2] que prospera en La Península Antártica, codifica
proteínas denominadas Glutaredoxinas (Grx), que participan en procesos redox al interior de la planta
estabilizando el daño provocado por el estrés.
MATERIALES Y MÉTODOS.
Material vegetal y condiciones de crecimiento. Como material vegetal se utilizo A. thaliana
modificada con el gen DaGrx, líneas Grx-8 y 10, y control tipo silvestre TS (eco tipo Columbia). La
desinfección, germinación y posterior establecimiento de las plantas se realizo de acuerdo al método
descrito por Tsugane et al., 1999 y Arismendi (2007).
Estadistica. Cada análisis representa como mínimo 4 experimentos independientes. A los
resultados se les realizó un Anova y posteriormente un análisis de prueba de comparaciones múltiples
HSD de Tuckey (Pvalue<0.05) para identificar la superioridad de la línea modificada y silvestre.
Aumento de Peso con estrés salino. 7 días después de la germinación se transfiere un número de
20-30 plantas de las líneas a otro medio MS salino (150 y 170mM de NaCl) se midió el peso fresco por
planta, a 45 (150 mM) 17 y 22 días (170 mM.) de la transferencia.
Tolerancia a estrés salino. 7 días después de la germinación se transfiere una muestra de 20-30
plantas de la líneas a un medio MS suplementado con NaCl 200mM. Se observo plantas sanas 10 días
después de la transferencia (modificación protocolo Mazel et al. 2004).
Detección de EROs en las plantas. A 7 días de haber germinado las plantas, se lavaron, y
transfirieron a un medio líquido MS, con NaCl de [200 mM]. Las EROs fueron detectadas con
microscopio epifluorescente a 20 hrs. de ser transferidas mediante adición de 2’-7’diclorodihidroflouresceína (DCFH), reactivo utilizado para cuantificar EROs en cultivos celulares.
Elongación de Raíz. Se midió el crecimiento de raíz de los mutantes y el tipo silvestre, para lo
cual se transplantaron luego de 10 días de la germinación a un medio MS con NaCl 170 mM, las
mediciones se hicieron a 3, 5 y 7 días después del trasplante (con lupa y regla milimetrada).
RESULTADOS Y DISCUSION.
Tolerancia al estrés salino. Las líneas transformantes Grx-8 y 10 no sobrevivieron (momento del
transplante) con los nivel de salinidad utilizados. Aún así, la mayor tolerancia esta en las líneas mutantes
ya que en sus hojas aún existían tintes verdes a diferencia del TS. La decoloración se debe al nivel de
estrés al que están sometidas las plantas; Mazel et al. (2004) evaluó a 200 mM NaCl de concentración en
97
suelo y luego de una semana los efectos eran notorios, al
igual que en el ensayo de fluorescencia. Zhu (2000)
describe a esta planta como relativamente sensible a la
salinidad; Tsugane et al. (1999) señala que plantas de
Arabidopsis con el gen pst1 y a 200mM de NaCl
sobreviven alrededor de dos semanas, éste gen actúa de
forma similar a DaGrx, la diferencia puede deberse a que
pst1 pueda tener mayor eficacia contra el estrés salino.
No obstante, como ya se menciono las líneas
transformantes aun conservan parte de sus hojas con
pigmento, lo que lleva a pensar que el gen se activa
rápidamente frente a una situación de estrés.
Investigaciones realizadas por Sanz (2004) y Arismendi
(2007) utilizando el mismo gen (DaGrx) obtuvieron una
alta expresión de la proteína en la línea 10 a las 4 y 8 hrs.
de aclimatación al frío respectivamente, y alta expresión
en la línea 8 a las 6 hrs. de aplicación de Paraquat.
Demostrando que el gen esta confiriendo cierta
protección a las plantas modificadas aunque ésta no sea
lo suficientemente fuerte como para evitar su muerte.
Producción de EROs durante el estrés salino.
En la figura 1 se observa la mayor cantidad de
fluorescencia en el TS, por lo cual se especula posee
sistemas detoxicificantes menos efectivos que las líneas
transformadas durante al menos las primeras 20 horas de
estar sometidas al estrés. Se sabe que Grx participa en
procesos redox y ayuda a minimizar efectos producidos
por estrés oxidativo, debido a esto, las líneas modificadas
controlan de manera más eficiente la producción de
EROs y conlleva a la diferencia de tinción observada.
Aumento de Peso frente a estrés salino.
En el ensayo a 170 mM (Figura 2) se muestran
diferencias entre la línea Grx-8 y Col-0 (9,12 mg y 13,1
mg respectivamente), la línea Grx-10 (11,45 mg) se
mantiene entre estos dos valores. Por otra parte a los 20
días del trasplante las diferencias se encuentran entre
Grx-10 y el TS (con 12,83 mg y 19,95 mg
respectivamente) y Grx-8 quien se encuentra como parte
de cada grupo. Esto muestra que la línea 10 posee su
“pick” de expresión más temprano que la línea 8
aumentando su capacidad con el tiempo en el medio
salino, no obstante el TS es mejor en ambos periodos de
evaluación.
En la evaluación a 150 mM, no se observaron diferencias
estadísticas en peso fresco (Fig. 3) de lo que se deduce
que luego de estar sometido a estrés prolongado las
Figura 1.
Figura 2.
Evaluación de aumento de peso bajo una
concentración de 170 mM de NaCl medido a los 17
y 20 días después del transplante. Letras distintas
representan diferencia estadística según la prueba
HSD de Tuckey
al 95 % sig.
Epifluorecencia,detección
de EROs
Figura 3.
Evaluación del aumento de peso bajo una
concentración de 150 mM después de 45 días del
transplante. Letras distintas representan diferencia
98
plantas se estabilizan y siguen aumentando su peso a través del tiempo, posiblemente por activación de
sistemas de adaptación al estrés; Adaptación que es mas efectiva en Col-0 que en las transformantes, ya
que la media de su peso es siempre mayor.
La superioridad del TS puede deberse a que posee sistemas de detoxificación frente a especies
reactivas de oxigeno; en el genoma de Arabidopsis se han encontrado 4 Grx [5], y al menos 21 genes para
Glutaredoxina estarían presentes [6], también se han encontrado componentes enzimáticos antioxidantes
como APX (ascorbato peroxidasa), por lo que no es de extrañar la posibilidad de que genes para la
regulación de estrés despierten de forma tardía en Arabidopsis TS, de tal forma de contribuir a la
adaptación de la planta en forma natural a condiciones adversas. Tsugane et al. (1999), en un ensayo
comparativo de tolerancia a estrés salino entre plantas con el gen pst1 y TS describe que fueron
cercanamente idénticas. Saleki et al. (1993) no encontró diferencias significativas entre el mutante RS
(Resistente a Sal) y el TS durante la maduración y desarrollo de las plantas, lo que lleva a especular que
estos procesos son mas complejos y que existe interacción de otros factores.
Elongación de la Raíz
A los valores de la 1ª medición se transformaron Figura 4.
mediante una relación lineal de acuerdo a un tamaño de
raíz inicial para la validez de los datos (a 1,7 cm).
En la figura 4 se, realizo un análisis de varianza
para cada medición, solo para los 2 últimos mediciones se
encontró diferencia estadística, donde TS fue superior a
Grx-8, mientras que Grx-10 estuvo dentro de ambos
grupos (7 y 9 días), lo que implica que desde estos días el
TS comienza a ejecutar algún sistema de adaptación al
estrés; aunque para la segunda medición no hay
diferencia estadística si se observa la superioridad de las
medias de las líneas transformante sobre el control,
Elongación de raíz, cada punto representa la media
superioridad que se pierde a través del tiempo. Estos del dato, la curva esta para 4 fechas de medición.
resultados también muestran los posibles otros Letras distintas representan diferencia estadística
mecanismos descritos por Saleki et al. (1993), Knight et según la prueba HSD de Tuckey al 95 % sig.
al. (1997), Tsugane et al. (1999), Zhu (2000), y Rouhier
et al. (2004), quienes concuerdan que Arabidopsis cuenta con otras herramientas en forma natural sea por
adaptación, expresión de genes reprimidos u otros sistemas antioxidantes que le permitirían el repunte que
experimenta a través del tiempo con estrés moderados.
CONCLUSIONES
Se concluye que el gen DaGrx confiere una mejor tolerancia a las líneas transformantes, respecto
del TS al estar sometidas a altos niveles de estrés (200 mM de NaCl) y mejora la detoxificación de
especies reactivas de oxigeno en etapas tempranas.
Sin embargo, con un estrés moderado y constante, al parecer TS comienza a desencadenar
respuestas de adaptación (resultados obtenidos en elongación de la raíz, y aumento de peso fresco), en
donde TS fue relativamente superior a las líneas (puesto que en los resultados compartía grupo estadístico
con al menos una línea modificada).
Por último al evaluar a 45 días del transplante no tienen diferencias (aunque Col-0 es levemente superior
en la media), explicación similar al párrafo anterior, pero aquí se presume las líneas activan estos
mecanismos naturales descritos para Arabidopsis. Consecuencia de todo esto es que DaGrx no es eficiente
para contrarrestar los efectos provocados por la salinidad.
99
AGRADECIMIENTOS
INACH, FONDEF D03I1079, Beca de Doctorado CONICYT, VITROGEN S.A. y Convenio de
desempeño II Universidad de la Frontera.
REFERENCIAS
[1]Arismendi M.J., 2007. Caracterización molecular de Arabidopsis thaliana con el gen DaGrx (glutaredoxina) de
Deschampsia antarctica Desv. Tesis Ingeniero Agrónomo. Universidad de La Frontera. Temuco, Chile. 57p.
[2]Gidekel, M., Destefano-Beltrán, L., et al. September 2003. Identification and Characterization of three novel
cold acclimation-responsive genes from the extremophile hair grass D. antarctica Desv. . Extromophiles, 7:.459469.
[3]Knight H., Trewavas A.J., and Knight M.R., 1997. Calcium signalling in Arabidopsis thaliana responding to
drought and salinity. The Plant Journal, 12(5):1067-1078
[4]Mazel A., Levine A., et al. 2004. Induction of salt and osmotic stress tolerance by overexpression of an
intracellular vesicle trafficking protein AtRab7 (AtRabG3e). Plant Physiology, 134:118-128.
[5]Osorio J., 2004. Análisis funcional del promotor de GRX de Deschampsia Antarctica en Arabidopsis thaliana.
Tesis Licenciatura en Ciencias, mención Biología molecular vegetal. Universidad de La Frontera. Temuco, Chile.
xxp.
[6]Rouhier, N., et al. 2004. Plant glutaredoxins: still mysterious reducing systems. Cellular & Molecular Life
Science, 61:1266-1277.
[7]Saleki R., Young P.G., Lefebvre D.,. 1993. Mutant of Arabidopsis thaliana Capable of germination under saline
conditions. Plant Physiology, 101:839-845.
[8]Sanz P., 2004. Efecto del estrés oxidativo causado por baja temperatura y Paraquat sobre la capacidad
antioxidante de 8 líneas transgénicas de A. Thaliana que sobre expresan glutaredoxina (Grx). Tesis Ingeniero
Agrónomo. Universidad de La Frontera. Temuco, Chile. 50p.
[9]Tsugane K., et al., 1999. A recessive Arabidopsis mutant that grows photoautotrophically under salt stress
shows enhanced active oxygen detoxification. The plant Cell, 11:1195-1206.
[10]Zhu J-K., 2000. Genetic analysis of plant salt tolerance using Arabidopsis. Plant Physiology, 124:941-948.
100
HIELOS ANTARTICOS: FUENTE DE MICROORGANISMOS HIPERTERMOFILOS
(Antarctic ice: Source of hyperthermophilic microorganisms).
Autores: Sarmiento, F; Amenabar, M; Blamey, L; Blamey, JM.
Fundación Biociencia. Santiago Chile.
Durante la historia de nuestro planeta, la vida se ha adaptado a diferentes condiciones tanto
geológicas como climáticas. Gracias a la evolución los organismos han logrado soportar estos cambios en
sus hábitats y han logrado acomodarse a ellos. Esta adaptación tanto a nivel molecular como fisiológico se
hace notoria principalmente en los microorganismos, los que con su pequeño tamaño y un metabolismo
moldeable han logrado colonizar ambientes que para nosotros son totalmente extremos o mortales.
Los hipertermófilos son microorganismos extremófilos que habitan en ambientes de altas
temperaturas, poseen una temperatura óptima de crecimiento > 80 °C (1). Estos microorganismos son
principalmente del dominio Arquea, pero ciertas bacterias pueden soportar temperaturas de hasta 100 °C
(2). Debido a estas características extremas, se piensa que los hipertermófilos serian los microorganismos
más relacionados filogenéticamente al ancestro común de todos los seres vivos (3).
Las proteínas de estos microorganismos exhiben hipertermoestabilidad, es decir, mantienen su
estructura y por lo tanto su función a elevadas temperaturas (4). Estas proteínas son homologas a las de
microorganismos mesófilos, pero han logrado adaptarse a estas temperaturas extremas gracias a diversos
mecanismos.
A partir de muestras tomadas en zonas cubiertas de hielo en Isla Decepción en la Antártida (62° 55'
latitud sur y 60° 37' longitud oeste) se han logrado aislar microorganismos hipertermófilos que habitan a
temperaturas mayores a 90 °C. Isla Decepción es una zona del continente Antártico de elevada actividad
volcánica, por lo que es posible encontrar regiones con temperaturas extremas.
Estos microorganismos han sido crecidos tanto en medio líquido como en placas en presencia de
altas temperaturas. A partir de colonias puras de este microorganismo, se realizaron caracterizaciones a
nivel microbiológico, molecular y enzimático.
Para la caracterización microbiológica se realizo una descripción morfológica a nivel de colonia
por medio de microscopia óptica y a nivel del microorganismo por medio de microscopia electrónica.
Paralelamente se caracterizo su temperatura y pH óptimo de crecimiento.
Para la caracterización molecular, en primer lugar se extrajo el DNA del microorganismo,
posteriormente se realizo una amplificación del segmento correspondiente al 16 S rDNA por medio de una
reacción de PCR. Se probaron partidores para bacteria y arquea y el fragmento amplificado fue
secuenciado para la posterior clasificación filogenética del microorganismo.
Finalmente se realizo una caracterización enzimática preliminar, mediante la cual se estudio si
existe presencia de una amplia gama de enzimas por medio de la utilización de un método
semicuantitativo de medición de actividad enzimática.
Por medio de esta caracterización completa de los microorganismos recolectados en Isla
Decepción, se espera lograr identificarlos y determinar sus principales características tanto a nivel
101
morfológico, como enzimático, las cuales incluso podrían indicarnos si es que pertenece a un nuevo tipo
de hipertermófilos.
Microorganismos extremófilos como el caso de estos recolectados en zonas de alta temperatura en
la Antártida poseen un gran potencial biotecnológico gracias a las adaptaciones tanto moleculares,
fisiológicas y enzimáticas que han desarrollado para adaptarse a estas condiciones extremas de vida.
Agradecimientos: Instituto Nacional Antártico Chileno (INACH) y Ministerio de Relaciones
Exteriores del Gobierno de Chile.
REFERENCIAS:
1.- Vieille, C. Zeikus, G. 2001. Hyperthermophilic Enzymes: Sources, Uses, and Molecular Mechanisms for
Thermostability. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 65(1): 1-43.
2.- Adams M. 1993. Enzymes and Proteins from Organisms that Grow Near and Above 100ºC. Annual Reviews
Microbiology. 47:627-58.
3.- Woose, C.R. Kandler, O. Wheliis, M.L. 1990. Towards a Natural System of Organisms: Proposal for the
Domains Archaea, Bacteria, and Eucarya Proceedings of the National Academy of Sciences. 87(12):4576-4579.
4.- Ladenstein, R. Antranikian, G. 1998. Proteins from Hyperthermophiles: Stability and Enzymatic Catalysis Close
to the Boiling Point of Water. Advances in Biochemical Engineering/ Biothecnology. 61:37-85
102
FRACCIONAMIENTO DE FÓSFORO EN CRIOSSUELOS ORNITOGENIGOS DE LA
BAHIA DE LO ALMIRANTAZGO, ISLA REI GEORGE
(Phosphorous Fractioning in Ornithogenic Cryosols from Admiralty bay, King George Island)
Michel R.F.Ma, Schaefer C.E.G.Rb, Simas F.N.Bc, Pissioni L.L.Mb, BARROS
K.Ob
a
FEAM-Rua Espírito Santo, 495 – Centro, Belo Horizonte, Minas Gerais,
Brazil, bDepartamento de Solos–Universidade Federal de Viçosa, Av. PH Rolfs
s/n, Viçosa, 36570-000, Minas Gerais, Brazil, cUNEC–Centro Universitário de
Caratinga, Av. Moacyr de Mattos, Caratinga, 35300-000, Minas Gerais, Brazil
INTRODUÇÃO
Criossolos Ornitogênicos na Antártica são formados a partir da acumulação de excrementos de aves
(em sua maioria pingüins) em áreas livres de gelo ao longo da costa. O termo ornitogênico foi
originalmente aplicado por Syroetchkovsky (1959) em referência a solos orgânicos do continente
Antártico. Sua gênese e morfologia peculiar foram descritas em inúmeras publicações clássicas (Campbell
& Claridge, 1966; Tedrov & Ugolini, 1966; Mccraw, 1967; Ugolini, 1972), sendo incluídos em todas as
propostas de classificação de solos para a região. Solos ornitogênicos são descritos como solos ricos em
material orgânico de fácil decomposição misturado a uma matriz mineral rica em fosfatos e seixos, sobre
manto rochoso. Na região da Antártica Marítima, o clima mais úmido promove a interação entre os
dejetos de aves e o substrato mineral, resultando na formação de diversos minerais de fosfato pouco
comuns em ambientes naturais (Tatur, 1997; Simas et al., 2006; Simas et al., 2007). A maior parte dos
estudos concentram-se em áreas afetadas por pingüins, onde o aporte de excrementos é extremamente
elevado. Contudo, são necessários mais estudos sobre as formas de P em solos afetados por pingüins e,
especialmente, em solos afetados por outras aves que nidificam na Antártica.
MATERIAL E MÉTODOS
Os solos estudados estão localizados na Baía do Almirantado, Ilha Rei George, , Antártica Marítima,
próximos a estação de campo Americana Pieter J. Lenie, (62º10’S-58º28’W), sendo classificados de
acordo com o IUSS Working Group WRB (2007). As amostras foram passadas em peneira de 0,0149-mm
e submetidas a extração seqüencial de P segundo metodologia descrita por Hedley et al. (1992),
modificada por Araújo et al. (2003). Esta metodologia fraciona o fósforo do solo em vários
compartimentos orgânicos e inorgânicos com disponibilidade decrescente para as plantas na seguinte
seqüência: Pi-resina e Pi-NaHCO3 e Po-NaHCO3 são consideradas as frações mais lábeis; as frações
(orgânica e inorgânica) extraídas com NaOH são pouco disponíveis e incluem P associado com óxidos de
Fe e Al; Pi-H2SO4 inclui apatita e outras formas recalcitrantes de P ligadas a Ca; o P residual representa a
mais recalcitrante das frações e provavelmente contem formas orgânicas e inorgânicas deste nutriente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os teores totais de P dos solos ornitogênicos foram sempre muito superiores em relação aos solos
não ornitogênicos, o que representa um excelente indicador da atividade de aves em ambientes terrrestres
antárticos (Simas et al., 2007). Grandes diferenças nas concentrações totais de P foram encontradas em
função da posição na paisagem. Essas diferenças, em horizontes profundos indicam não só a
103
heterogeneidade do material de origem, a crioturbação, como também a forte influência do aporte de
guano em toda a área. Solos localizados em posições mais estáveis na paisagem, como o perfil 10,
apresentaram elevados teores de P total, atingindo 4222,06 mg/dm3. De forma geral os teores obtidos no
presente estudo foram similares, porém sempre inferiores aos relatados por Tatur et al. (1997) para solos
ornitogênicos da Ponta Stranger, onde foi utilizada metodologia semelhante.
A fração de P prontamente disponível (Pi-resina + Pi- NaHCO3) foi responsável por pequena parte
do P total na maioria dos solos; variando de 8 a 18% em solos sob a influência ornitogênica. Os valores de
Pi-NaOH representaram 50 a 90% do P total nos perfis influenciados por pingüins, 48 a 60% naqueles
influenciados por Petréis (P5, P6 e P8) e 18 a 37% nos solos não ornitogênicos. Esta é uma fração
moderadamente lábil e representa a maior fonte de P para solos sob influência ornitogênica.
Os valores de P inorgânico extraído com H2SO4 foram elevados, sendo a segunda fração de maior
importância nos solos ornitogênicos,e no perfil 10, sendo a principal fração no perfil 1, localizado no
terraço marinho. Esta fração é de grande importância para o ambiente da ponta Llano, por representar uma
fonte de P de maior estabilidade, constituída principalmente por resíduos de ossos em colônias
abandonadas. A relação entre esta fração e o P total do solo pode ser utilizada para estimar o grau de
desenvolvimento dos solos. Na maioria das amostras esta relação foi maior para os perfis ornitogênicos
(perfis 3, 4, 5, 6), alcançando valores muito baixos para solos sob influência ocasional de guano (perfis 2 e
9). No caso específico de solos ornitogênicos, onde a fosfatização é o processo dominante (Simas et al,
2007), a presença de fosfatos de cálcio de origem biogênica é um indicador de sítios pouco desenvolvidos
do ponto de vista pedogenético. Com o avanço da pedogênese, os fosfatos de cálcio são gradativamente
dissolvidos, e o P dissolvido reage com Al e Fe presentes no substrato rochoso.
As frações orgânicas, compostas por Po-NaHCO3 e Po-NaOH tiveram uma contribuição relativa
média no P total (4-10% em colônias abandonadas, 6-21% em perfis fertilizados por Petreis e até 40% no
perfil-4). O compartimento orgânico foi sempre superior para solos localizados em áreas de colônias
abandonadas, sendo possível identificar influências distintas em superfície e sub-superfície, no perfil-5.
Em todos os perfis, concentrações variáveis foram encontradas em diferentes horizontes, sempre
acompanhando o comportamento do material orgânico. Elevados valores de Po-NaOH em horizontes
profundos representa um indicativo de elevada mobilidade de P-orgânico solúvel, mobilizado até a parte
superior do permafrost. Po-NaOH foi a fração de P extraída mais expressiva, sendo esta forma particular
de acumulação característica de solos com aporte limitado de P, em condições tropicais (Araujo et al.,
2003). A razão C/Po variou de 45 a 83, alcançando 684 apenas para o horizonte superficial do P1. Em
condições úmidas de frio extremo a matéria orgânica do solo tende a ser preservada, sendo assim
acompanhada do P orgânico, que aparenta ser estável, pois a baixa temperatura resulta em menor
decomposição do material orgânico e relações C/Po baixas.
104
Horiz.
Resina
Frações Inorgânicas
NaCO3-Pi
NaOH-Pi
H2SO4-Pi
Frações Orgânicas
NaCO3-Po
NaOH-Po
mg/dm3
Residual-P
Total-P
P-Lábil
P-Orgânico
2435,06
2124,37
1631,21
2809,72
261,61
450,68
143,16
396,28
32,74
99,90
12,53
28,69
9,69
63,00
105,11
18236,12
17248,08
19067,21
1758,84
1919,70
2555,31
243,00
268,97
483,00
123,93
73,68
56,34
118,22
109,08
15177,90
16134,11
14509,70
17142,77
19671,74
3194,98
2617,15
3494,51
3796,21
3364,70
1491,60
927,81
1553,67
1660,67
1531,09
110,21
117,35
160,19
110,34
100,71
19589,38
25423,53
24117,73
16690,32
15702,93
2776,24
3876,98
3912,98
2710,20
4007,94
947,26
953,24
1193,21
1055,69
1485,48
59,55
123,87
142,56
116,22
28,74
6687,87
17406,06
21961,40
22052,61
14540,58
1293,17
2515,25
3494,85
3740,44
3493,30
556,94
1105,13
1176,75
1229,43
1441,94
85,86
72,77
101,24
148,21
78,74
51,75
6010,20
5280,06
5723,81
7131,89
3096,00
1878,23
2099,76
1679,60
1938,75
1239,85
494,25
162,00
1315,49
966,54
1226,99
253,40
35,65
20,10
171,03
94,40
167,79
152,69
95,86
4779,87
6306,74
9400,16
10634,36
10124,48
1089,01
1544,07
1499,59
1607,30
1305,84
613,21
786,06
585,98
705,60
525,47
142,60
171,96
76,53
43,02
48,52
4269,10
4874,24
5693,57
3275,49
4091,78
1241,81
1416,79
1444,68
584,11
450,23
579,65
691,11
641,75
206,44
98,47
38,37
35,14
33,00
39,41
0,00
434,69
265,70
146,45
210,16
116,95
304,67
125,36
79,25
60,66
72,73
173,42
52,16
28,43
23,77
20,53
112,16
4222,06
1334,19
418,63
Copa 1- Haplic Cryosol (ornithic, reductaquic)
0-10
10-20
20-30
30-40
78,42
73,97
58,88
92,26
150,44
276,82
71,76
275,32
427,64
245,81
487,34
516,24
1684,70
1380,78
963,60
1843,94
10-20
20-30
30-40
656,22
670,23
946,10
859,62
980,49
1126,21
16430,93
15229,75
16366,28
36,67
35,64
40,52
0–10
10–20
20–30
30–40
40–50
593,77
636,57
823,86
877,10
1080,33
1109,62
1052,77
1116,98
1258,44
753,28
9793,91
11589,75
9682,09
9121,84
13426,48
2065,08
1853,54
1276,75
4106,49
2771,49
0–10
10-20
20-30
30–40
40–50
622,54
944,58
1040,27
1203,68
1201,73
1206,45
1979,16
1679,50
450,83
1320,74
13184,26
17905,76
17880,64
12874,72
9235,99
3518,67
3523,44
2163,91
995,05
2358,29
10-20
10–20
20–30
30–40
40–50
181,58
500,39
769,60
805,61
801,45
554,65
909,74
1548,50
1705,40
1249,91
4020,49
11598,96
15085,02
15265,68
9479,16
1314,66
3167,98
3238,97
2930,26
1539,38
0-10
10-30
30-55
55-80
80-100
100-120
242,87
211,17
222,01
351,09
151,22
65,87
541,40
501,88
489,75
635,36
307,38
76,02
2943,18
2747,79
3123,39
4019,76
858,50
68,06
881,40
779,90
560,43
1724,08
1664,52
1596,42
0-15
15-50
50-70
70-80
80-120
123,38
229,02
299,73
278,38
205,99
352,42
528,98
613,89
623,32
574,37
2186,10
3625,23
6426,14
6562,16
7453,93
1333,74
1043,05
1306,63
2312,22
1268,86
0–10
10–20
20–30
30–40
40–50
275,39
235,68
310,62
148,26
98,05
386,78
490,01
492,30
229,41
253,70
1678,43
2177,56
2971,21
2023,50
2027,97
1206,26
1107,92
1201,15
624,85
1565,07
0–10
10–20
20–30
30–40
40–50
49,99
34,49
26,15
19,49
23,98
81,26
38,71
24,67
17,40
28,22
75,13
88,44
17,00
92,97
27,35
16,52
16,76
17,20
17,12
16,87
0-10
286,95
628,61
1603,15
1172,56
13,42
85,23
4,82
16,24
19,32
14,67
7,71
12,45
61,11
47,10
37,11
53,26
Copa 2- Haplic Cryosol (ornithic, reductaquic)
84,56
145,56
342,76
158,44
123,41
140,24
Copa 3- Histic Cryosol (ornithic)
1014,21
315,33
372,64
452,53
253,73
477,39
612,48
1181,03
1208,14
1277,36
Copa 4- Turbic Cryosol (ornithic)
360,99
163,39
381,06
413,46
462,23
586,27
789,85
812,15
642,23
1023,25
Copa 5- Leptic Cryosol (ornithic)
278,97
142,06
221,52
279,64
234,09
277,97
963,07
955,23
949,79
1207,85
Copa 6- Histic Cryosol (ornithic)
151,68
242,84
247,80
89,96
17,16
12,77
1163,81
723,71
979,18
163,45
18,49
7,33
Copa 7- Turbic Cryosol (ornithic)
182,33
267,67
178,63
255,28
35,02
430,88
518,40
407,35
450,32
490,45
Copa 8- Histic Cryosol (ornithic)
179,35
186,90
202,70
108,32
88,16
400,30
504,21
439,06
98,12
10,32
Copa 9- Leptic Cryosol (eutric)
21,52
13,64
3,02
4,93
6,21
151,90
38,52
25,41
18,84
14,32
Copa 10- Leptic Cryiosol (eutric)
282,39
136,24
Table 1 Different fractions of P form collected profiles. Diferentes fracciones de P en los perfiles. Resina: Resin Aniônica;
NaCO3-Pi: sodium bicarbonate 0.5 mol / L fraction inorganic; NaOH-Pi: sodium hydroxide 0.1 mol / L fraction inorganic;
105
H2SO4-Pi: Hydrogen peroxide and Sulfuric acid; NaCO3 - Po: Sodium bicarbonate 0.5 mol / L-organic fraction; NaOH-Po:
Sodium hydroxide 0.1 mol / L organic fraction Residual-P: Hydrogen peroxide and Sulfuric acid (digestion); Total-Q: Sum of
Fractions.Resina: Resina Aniônica; NaCO3-Pi: bicarbonato de sodio 0,5 mol / L fracción inorgánica; Pi-NaOH: hidróxido de
sodio 0,1 mol / L fracción inorgánica; H2SO4-Pi: Peróxido de hidrógeno y de ácido sulfúrico; NaCO3 -- Po: bicarbonato de
sodio 0,5 mol / L-fracción orgánica; Po-NaOH: Hidróxido de sodio 0,1 mol / L fracción orgánica residual-P: Peróxido de
hidrógeno y de ácido sulfúrico (digestión); Total-Q: Suma de Fracciones.
CONCLUSÕES
A disponibilidade de P é fator importante no desenvolvimento da vegetação. A produção primária
nos solos ornitogênicos é mais elevada do que nos solos não ornitogênicos. A eutrofização de terraços
marinhos soerguidos deve-se à atividade de Pygoscelis adeliae e nidificação de predadores, como
Catharacta spp., expandindo a área com valores anômalos de P as elevações do entorno da colônia. O
desenvolvimento dos solos e o movimento vertical e lateral de nutrientes biodisponíveis são intensificados
pela ornitogênese, sendo clara a relação entre ornitogênese, diversidade vegetal, produção de biomassa e
incorporação expressiva de C nos solos. Os solos ornitogênicos controlam os fluxos de P entre os
ecossistemas marinho e terrestre da Antártica marítima. Em solos mais desenvolvidos, o P é
temporariamente imobilizado na forma de fosfatos de Al e Fe. As fases mais cristalinas destes minerais
persistem nos solos mesmo após anos de abandono pelos pingüins, atuando como reservas de P.
Agradecimentos: À Marinha do Brasil, ao Ministério do Meio Ambiente, a Universidade Federal de
Viçosa, Fundação Estadual do Meio Ambiente-MG, FAPEMIG e ao CNPq.
REFERÊNCIAS
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Antarctica. N.Z.J. Sci. 9: 361-72.
Hedley, M.J., Stewart, J.W.B. E Chauhan, B.S. 1982. Changes in organic soil phosphorus fractions induced by
cultivation practices and by laboratory incubations. Soil Sci. Soc. Am. J,; 46:970-976.
Mccraw. 1967. Soils of the Taylor Dry Valey. N.Z.J. Geol. Geophys. 10: 498-539.
Simas, F. N. B., Schaefer, C. E. G. R., Melo, V. F., Albuquerque Filho, M. R., Michel, R. F. M., Pereira, V. V.,
Gomes, M. R. M., Costa, L. M. Ornithogenic cryosols from Maritime Antarctica: Phosphatization as a soil forming
process. Geoderma (Amsterdam). , v.138, p.191 - 203, 2007.
Simas, F. N. B., Schaefer, C. E. R., Melo, V. F., Guerra, M. B. B., Saunders, M., Gilkes, R. J. Clay-sized minerals in
ornithogenic Cryosols from Admiralty Bay, King George Island, Antarctica. Clays and Clay Minerals. , v.54, p.721 736, 2006.
Syroetchkovsky, E. E. 1959. The role of animals in the fosfatization of primary soils under the condition of
circumpolar regions of earth (Antarctica). Zoolog. Zhur. 38: 1770-1775.
Tatur, A. 1997. Ornithogenic soils of the Maritime Antarctic: taxonomic position. Pol Polar Stu. 24th Polar
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Tedrov, J.C.F y Ugolini, F.C. Antarctic Soils. 1966. In J.C.F. Tedrov (Ed.) Antarctic Soils and soil forming process.
Am. Geophys. Union Antarct.Res. Ser 8: 161-177
Ugolini, F.C. Ornithogenic soils of Antactica. 1972. In: G.A. Llano (ed), Antarctic Terrestrial Biology. Am.
Geographies. Union Antact. Res. Ser. 20: 181-193
106
SUCESIÓN DE VEGETACIÓN EN CRIOSSUELOS ORNITOGENIGOS DE LA BAHIA DE LO
ALMIRANTAZGO, ISLA REI GEORGE, ANTÁRTICA
(Vegetation Sucession in Ornitogenic Cryossols from Admiralty bay, King George Island,
Antarticta)
Michel R.F.Ma, Schaefer C.E.G.Rb, Simas F.N.Bc, Fernades Filho E.Ib,
FARIA M.Mb
a
FEAM-Rua Espírito Santo, 495 – Centro, Belo Horizonte, Minas Gerais,
Brazil, bDepartamento de Solos–Universidade Federal de Viçosa, Av. PH
Rolfs s/n, Viçosa, 36570-000, Minas Gerais, Brazil, cUNEC–Centro
Universitário de Caratinga, Av. Moacyr de Mattos, Caratinga, 35300-000,
Minas Gerais, Brazil
INTRODUÇÃO
Ecossistemas terrestres ornitogênicos da Ponta Llano se desenvolvem graças ao aporte de biomassa
de origem marinha realizado principalmente pela avifauna. Nas áreas de nidificação atual por pingüins, o
intenso pisoteio e a concentração elevada de nutrientes liberados durante a decomposição da matéria
orgânica inibem a colonização pela vegetação nestas áreas. Apenas a alga Prasiola crispa consegue se
estabelecer em ambiente tão fértil e dinâmico. A angiosperma Deschampsia antarctica cresce apenas em
ninhais abandonados e áreas marginais afetadas pela zona de aporte atual. Entretanto, a influência das
colônias nos ecossistemas terrestres não se limita à área colonizada. Íons de amônia volatilizados para a
atmosfera durante a mineralização do guano podem ser carregados pelo vento, atingindo afloramentos
rochosos e possibilitando o desenvolvimento de liquens nitrofílicos e musgos crustosos (Tatur & Myrcha
1984).
O abandono dos locais de procriação em pelos pingüins é ponto de partida para o desenvolvimento
da vegetação nos ecossistemas ornitogênicos. O número de ninhais de predadores declina juntamente com
sua presa, e a exportação de amônia via atmosférica decresce. A microflora autóctone pode rapidamente
substituir a feição vegetacional específica da colônia quando o aporte de guano fresco cessa. Deste ponto
em diante, o impacto espacial da ornitogênese é restrito a ambientes diretamente fertilizados pela água de
degelo que atravessa as antigas colônias.
MATERIAL E MÉTODOS
Para este estudo foi estabelecido um sistema de classificação próprio embasado na identificação de
diferentes nichos pedológicos, observações de campo e interpretação das fotografias aéreas, para produção
de um mapa de cobertura vegetal da área. A classificação adotada se assemelha a outras propostas para a
Antártica Marítima (Longton, 1967), porém não se baseou na identificação taxonômica dos indivíduos
presentes na comunidade e sim na fisionomia das comunidades vegetais. A legenda do mapa é composta
de sete classes que englobam as comunidades Fanerogâmica, Criptogâmica e Cianobactérias.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Formação Tapete de Liquens e Musgos
Estas comunidades freqüentemente formam tapetes extensos, sendo formadas por densos talos
eretos, aparentemente evoluídos da coalescência de tufos discretos. A superfície dos bancos é ondulada,
sendo que a colonização por liquens é extensa nas partes mais elevadas e expostas. Esta formação ocupa
preferencialmente o sopé de escarpas e vertentes estáveis e bem
107
Figure 1. Aero photograph of the studied site and sample points. Aero fotografía del sitio estudiado y puntos de muestreo
drenadas especialmente em faces Norte e Oeste em áreas costeiras. Nesta formação existem evidências de
erosão, especialmente em superfícies desuniformes e no caminho de canais de degelo.
Formação Montículos de Musgo
A vegetação consiste de musgos pleurocárpicos formando extensos carpetes macios e esponjosos
cobrindo muitas vezes depósitos de solos turfosos. A forma de crescimento é finamente compactada,
ereta, com talos surgindo de uma massa fibrosa. Nichos ecológicos típicos englobam áreas abauladas,
canais de drenagem, margens de lagos, lagos de degelo e declives suaves irrigados com o degelo a
montante.
Formação Mista Tapetes de Musgos e Gramínea
Indivíduos esparsos das angiospermas Deschampsia antarctica e Colobantus quietensis ocorrem
entremeados a população criptogâmica da Antártica Marítima, sendo que em algumas áreas sua
abundância cresce a ponto destes se tornarem os vegetais dominantes em pequenos estandes de vegetação
fanerogâmica. As comunidades de plantas vasculares ocorrem principalmente em vertentes bem drenadas
com face noroeste e nordeste, entretanto um importante fator que controla sua ocorrência é a
disponibilidade de água. Em alguns casos estas plantas formam stands praticamente homogêneos, em
ambientes onde uma população abundante em briófitas não seria esperada; porém em localidades
tradicionalmente colonizadas por musgos estas podem se estabelecer com sucesso em micro-sítios
elevados.
Formação Algas Talosas
A formação Algas Talosas compreende uma comunidade dominada pela alga verde Prasiola crispa,
formando extensos tapetes compostos por talos no perímetro de colônias de aves e elefantes marinhos
(Mironga leonina). Os maiores stands deste tipo de vegetação se concentram na periferia de colônias de
pingüins de diversas espécies, com menores áreas ocorrendo ao redor de ninhais de aves como o Petrel
Gigante (Macronectes giganteus) e Skuas (Catharacta skua).
Formação Campo de Liquens
108
A formação campos de liquens ocorre sobre geoformas estáveis, com solos rasos, compostas por
rochas fragmentadas. Recebe alguma fertilização indireta da colônia de pingüins atual, seja pelo vento ou
pela nidificação de predadores. É composta de grande quantidade de liquens intercalados por raros
musgos.
Formação Musgos e Liquens Crustosos
A Formação Musgos e Liquens Crustosos consiste de uma delgada crosta de pequenos tufos de
musgos, intensamente colonizado por liquens crustosos, de forma que a vegetação como um todo assume
a cor do líquen mais abundante. Normalmente comunidades deste tipo colonizam vertentes suaves de
tufos vulcânicos e rochedos colonizados pela avefauna.
Cianobactérias
Engloba todos os lagos formados pela água ou canais de degelo durante o verão. Neste ambiente
grande quantidade de colônias de cianobactérias se desenvolve demonstrando intensa atividade através da
produção de bolhas.
Feições de Vegetação
Cianobactérias
Área
(m2)
6876,77
Contribuição Relativa
(%)
0,56
Sub-formação Algas Talosas
16168,63
1,32
Sub-formação Algas Talosas + Montículos de Musgo
20183,18
1,65
Sub-formação Campo de Liquens
39532,59
3,24
Sub-formação Mista Tapetes de Musgos e Graminea
131603,12
10,78
Sub-formação Montículos de Musgo
164050,59
13,44
7430,21
0,61
Sub-formação Musgos e Liquens Crustosos
Sub-formação Tapete de Liquens e Musgos
81004,74
6,63
Vegetação Incipiente
754211,97
61,77
Total geral
1221061,8
100,00
Table-1: Relative contribuiton of the diferent vegetation types. Contribuiton relativa de los diferentes tipos de vegetación
Sucessão
A sucessão da vegetação na seqüência de sítios abandonados começa com a invasão da alga Prasiola
Crispa (Formação Algas Talosas), em seguida os seixos são inicialmente colonizados por liquens
crustosos, com domínio da comunidade nitrofilica (Formação Musgos e Liquens Crustosos), e
posteriormente por associações mais diversas. Gradualmente os liquens cobrem a totalidade dos seixos nas
colônias abandonadas. Em seguida as depressões entre os seixos são colonizadas por extensas coberturas
de musgos (Formação tapete de Liquens e Musgos) cobrindo o solo entre os seixos. Finalmente um denso
tapete misto de Deschampsia antarctica e musgos cobre os solos ornitogênicos mais antigos e
desenvolvidos (Formação Mista Tapetes de Musgos e Gramínea).
109
Figure 2. Vegetation
types of the studied site
and sample points. Tipos
de vegetación del sitio
estudiado y puntos de
muestreo
Em áreas com maior impedimento de drenagem ou influenciadas por grandes quantidades de água de
degelo, feições compostas por musgos pleurocárpicos formando extensos carpetes esponjosos se
desenvolvem (Formação Montículos de Musgo) (tabela-1). Em áreas úmidas, abandonadas desde longa
data, comunidades freqüentemente extensas formadas por densos musgos de talos eretos, evoluídas da
coalescência de tufos discretos, também ocorrem. A superfície dos bancos é ondulada, sendo que a
colonização por liquens é extensa nas partes mais elevadas e expostas (Formação tapete de Liquens e
Musgos). Quando mal drenado este tipo de nicho de elevada estabilidade é partilhado pela Formação
Montículos de Musgo.
CONCLUSÃO
A ocorrência e as diferenciações das comunidades são principalmente afetadas pelas condições
climáticas, particularmente pela duração da cobertura de neve e exposição ao vento, além da quantidade
de água disponível, do tipo de substrato e da presença de atividade animal. As comunidades vegetais são
tão restritas a nichos específicos e o seu monitoramento consiste em um promissor indicador de mudanças
climáticas globais e de impactos ambientais locais.
Agradecimentos: À Marinha do Brasil, ao Ministério do Meio Ambiente, a Universidade Federal de
Viçosa, Fundação Estadual do Meio Ambiente-MG, FAPEMIG e ao CNPq.
110
REFERENCIAS
Tatur, A. & Myrcha. A. Ornithogenic soils of King George Island. Polish Polar Research 5:31-60. 1984.
Longton, R.E. A discussion on the terrestrial Antarctic Ecosystem. Philosophical transactions of the Royal Society of
London. Series B, Biological sciences, 213-235. 1967
111
PROPUESTA DE EQUIPAMIENTO DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL PARA EL APOYO DE
ACTIVIDADES TURISTICAS EN LA ISLA REY JORGE
(Low environmental impact equipment proposal for supporting
touristic activities in King George Island)
Veliz, A.1, 2 , Araos, J.2, 3
1
Escuela de Arquitectura Universidad de Magallanes. Av. Bulnes 01855,
Punta Arenas, Chile. e-mail: [email protected]
2
Programa de Diplomado en Gestión de Programas Antárticos, Universidad de Magallanes
3
Fundación Centro de Estudios del Cuaternario (CEQUA). Av. Bulnes 01855,
Punta Arenas, Chile. e-mail: [email protected]
La isla Rey Jorge (o King George Island, CGA 2008) es el punto que posee la mayor
concentración de actividad turística y de investigación en toda Antártica (SCAR 2008). Probablemente en
ningún otro punto del continente se requiera un mayor esfuerzo en gestión ambiental y colaboración
científica (KGIS 2008). Una gestión ambiental y pertinente a sus condiciones territoriales es primordial
para la protección de los ecosistemas que la conforman. La siguiente propuesta de investigación consiste
en el desarrollo de un prototipo de estación de apoyo a la actividad turística, a partir de una serie de
requerimientos y condiciones de impacto ambiental pertinentes a su emplazamiento. El prototipo se
evaluará teóricamente (con tecnologías de simulación y modelación) y empíricamente para determinar su
comportamiento en condiciones climáticas extremas. De manera secundaria, se espera que las propuestas
colaboren en el desarrollo de actividad científica.
Como casos de aplicación de la investigación, se utilizarán las rutas turísticas terrestres de la
Estación Brasileña Comandante Ferraz (62°05’07’’S-58°23’32’’W) en la Península Keller, y de la
Estación Polaca Henryk Arktowski (62°09’34’’S-58°28’15’’W) (fig. 01), ambas emplazadas en el Area
Especialmente Gestionada (ASMA, Antarctic Specially Management Area) n°1 “Admiralty Bay” (EIA
2006), de 360 km2 de superficie ubicada en la costa sur de la Isla Rey Jorge (fig. 02). Se debe considerar
que dentro de la ASMA n°1 existe una zona de Especial Interés Científico (n°8: Costa occidental de
Admiralty Bay), la cual según su plan de manejo debe “protegerse contra actividades humanas dañinas
potenciales o innecesarias”, considerando la existencia de ecosistemas frágiles en la zona (EIA 2000).
Fig. 01: Rutas turísticas actuales asociadas a la Base Comandante Ferraz, Península Keller (izq.) y a la Estación Henryk
Arktowski (der.). Fuente: EIA 2006.
112
Fig. 02: Mapa de la Isla Rey Jorge y la ubicación de la ASMA n°1: Admiralty Bay. Fuente: Measure 2, 2006.
Las condiciones climáticas de diseño se determinan a partir de información referenciada en los
siguientes sistemas de información geográfica (GIS) de libre acceso:
1. Registros de temperatura: Global Station Data, NASA 2008. Aplicación de visualización de
registros de temperatura en Google Earth.
2. Datos climáticos: NOAA Air Resources Laboratory.
3. Angulo de incidencia solar: Carta solar del Solar Radiation Monitoring Laboratory, Universidad
de Oregon.
Todos los recursos mencionados se encuentran on-line y son de acceso gratuito (fig. 03). Además de
ellos, se considera en el sistema de distribución territorial la proximidad a estaciones y bases establecidas,
proximidad a hitos turísticos y monumentos históricos existentes y disponibilidad de uso y desecho de
recursos. La proximidad a ciertos puntos y las áreas de distribución de ciertos recursos se traduce en
buffers de distancia implementados en el sistema SIG. Luego mediante una ponderación se evalúan los
puntos idóneos para el emplazamiento de la estación.
Fig. 03: Representaciones gráficas de los datos climáticos proveídos por las fuentes mencionadas. Fuentes: Global Station Data
(NASA), NOAA, SRML.
Una vez establecido el emplazamiento, se establece a priori una serie de sistemas que serán
desarrollados por separado: sistema de residuos orgánicos e inorgánicos, sistema de captación y
almacenaje de agua, sistema de energía, sistema de emergencia y primeros auxilios y sistema de
información (González et al, 2007). Finalmente, se diseña un prototipo de equipamiento turístico que
agrupa los sistemas mencionados y se evalúa teóricamente con respecto a las condiciones de su
emplazamiento. Se espera que el modelo cumpla con las condiciones mínimas de apoyo a una actividad
turística, como recarga de baterías, acceso a elementos de primeros auxilios, entre otros.
De aquí en adelante se entenderá como prototipo un “sistema que funciona, desarrollado con la
finalidad de probar ideas y suposiciones relacionadas con un sistema definitivo”.
Para el desarrollo del modelo se utiliza el Método de desarrollo de prototipos (Senn 1992), el cual consta
de las siguientes actividades, no necesariamente en orden secuencial:
113
a. Identificar los requerimientos del usuario turista junto con las características del sistema. Como el
primer resultado esperado de la investigación, se pretende conformar una línea base de
información del lugar orientada a evaluar con tecnología GIS las condiciones para instalación de
equipamiento e infraestructuras. En este punto se incluye una caracterización del lugar,
información climática, los requerimientos cuantitativos referidos a cada uno de los sistemas
asociados, entre otros.
b. Desarrollar un prototipo que funcione.
c. Utilizar el prototipo registrando cambios y mejoras posibles. Se evaluará teóricamente el modelo
recursivamente hasta llegar a una solución de diseño satisfactoria. Para ello se utilizarán
tecnologías de modelación y simulación.
d. Revisar el prototipo a partir de los resultados del punto c.
e. Repetir los pasos anteriores hasta llegar a una solución satisfactoria al problema de diseño. Una
vez obtenido un prototipo que funcione, se prevee construir un modelo a escala y evaluarlo
empíricamente en una zona accesible de condiciones similares, como los Campos de Hielo Sur.
El principal criterio de evaluación del prototipo será el ajuste de sus condiciones de diseño al
Protocolo de Protección Ambiental (o Protocolo de Madrid, 1991). Para ello, se utilizan como referencia
una serie de estudios de impacto ambiental para la construcción de equipamiento e infraestructura en
Antártica:
1. “Proposed construction and operation of Halley VI Research Station, and demolition and removal
of Halley V Research Station, Brunt Ice Shield, Antarctica”. British Antarctic Survey, Natural
Environment Research Council.
2. “Initial environmental evaluation of the proposal to construct a new operations building at
Australia’s Mawson Station”. Australian Antarctic Division.
3. “Construction and operation of the new belgian research station, Dronning Maud Land,
Antarctica”. Belgian Science Policy.
4. “Preliminary Environmental evaluation, Students on Ice Expeditions”. IATO, Students on Ice
Expeditions.
Las referencias dan pie a una base de datos de información específica para instalaciones en Antártica.
De modo preliminar, ya se ha realizado la recopilación de información pertinente a los componentes del
diseño, tanto datos climáticos como requerimientos cuantitativos del turista.
Para conceptualizar el prototipo sin caer en decisiones relativas a la forma, se realiza el ejercicio de
diagramar topológicamente bajo criterios de adyacencia y repelencia cada uno de los componentes de la
estación, según el protocolo de agrupamiento RCC8 (Randell et al, 2002) Region Connection Calculus, la
que considera 8 tipos de agrupamiento distintos entre elementos. A continuación se presenta una primera
propuesta de prototipo, la cual se encuentra actualmente en proceso de evaluación y refinamiento:
114
Fig 04. Diagrama de los sistemas, componentes y relaciones entre ellos. Elaboración propia.
115
REFERENCIAS
González, L.F. et al, 2007. Taller CadMonkeys, Maquina y Diseño: Desarrollo de estaciones de apoyo a
excursionistas en el Parque Quebrada Verde, Valparaíso.
Environmental Impact Assessment, Measure 1: Annex E, 2006. Management Plan for Site of Special Scientific
Interest n°8: Western Shore of Admiralty Bay, King George Island, South Shetland Islands.
Environmental Impact Assessment, Measure 2: Annex (2006). Management Plan for Antarctic Specially
Management Area n°1: Admiralty Bay, King George Island.
National Aeronautics and Spatial Administration, 2008. Global Station Data.
National Oceanic and Atmospheric Administration, 2008. NOAA-ARL Real-time Environmental applications and
display system.
rd
Randell et al, 2002. A spacial logic based on regions and connections. En: 3 International Conference on
Knowledge Representation and Reasoning. Morgan-Kaufmann, p165-176.
Scientific Committee of Antarctic Research, 2008. KGIS, The King George Island Geographic Information System
[online: http://www.kgis.scar.org].
Senn, J, 1992. Apunte: Introducción al diseño de sistemas de información. En: Análisis y diseño de sistemas de
información. 106 p.
Solar
Radiation
Monitoring
Laboratory,
http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.html]
University
of
Oregon,
2007.
[online:
116
EFECTO DE LA BAJA TEMPERATURA Y LUMINOSIDAD EN LA EXPRESON DEL GEN
SACAROSA: SACAROSA 1-FRUCTOSILTRANSFERASA (1-SST) INVOLUCRADO EN LA
SINTESIS DE FRUCTANOS EN DESCHAMPSIA ANTARCTICA IN VITRO.
(Effect of low temperature and luminosity in the expression of sucrose: sucrose 1fructosyltransferase (1-SST) involved in the synthesis of fructans in Deschampsia antarctica in vitro)
Pardo A1, Zamora P1, Prieto H2, Zúñiga G E1.
1
Lab. de Fisiología y Biotecnología Vegetal, Facultad de Química y Biología,
Universidad de Santiago de Chile. 2Lab. de Biotecnología INIA CRI-La Platina.
E-mail: [email protected]
INTRODUCCIÓN
Deschampsia antarctica (Poaceae) es la única gramínea que ha colonizado naturalmente el
territorio antártico marítimo. Zona donde se encuentra expuesta a una serie de condiciones ambientales
adversas como altos niveles de radiación UV, alta salinidad de los suelos y bajas temperaturas,
condiciones que inducen estrés1. Entre los mecanismos de respuesta a bajas temperaturas se encuentra la
acumulación de lípidos, osmolitos compatibles y azúcares como la trealosa y fructanos. Específicamente,
la acumulación de fructanos está asociada al desarrollo de tolerancia a condiciones de bajas temperaturas,
congelamiento y estrés hídrico2.
Los fructanos son polímeros constituidos a base de fructosa y su largo de cadena puede variar de
10 a 200 unidades. Los fructanos se clasifican según el tipo de enlace glicosídico que presentan en cinco
grandes grupos: (a) levan neoseries, (b) inulinas neoseries, (c) levanes (o fleínas), (d) inulinas y (e)
levanes mezclados3.
Algunas de las funciones descritas para los fructanos son: protección de la membrana celular; ya
que son capaces de insertarse e interactuar con monocapas y bicapas lipídicas y actuar como reservorio
energético alternativo. Por otro lado se ha descrito que la síntesis de fructanos podría prevenir la
inhibición por producto en la fotosíntesis, al estar controlando la concentración de sacarosa en la vacuola4.
Entre las aplicaciones medicinales de este tipo de azúcares con propiedades nutracéuiticas destaca
su participación en procesos como la resorción de calcio y magnesio intestinal, además, se ha descrito que
los fructanos tienen efecto prebiótico (favorecen el crecimiento de la flora intestinal beneficial). Las
aplicaciones industriales o alimenticias de este tipo de polímeros incluyen su utilización como
edulcorantes y reemplazo de grasas, ya que los fructanos de pequeño tamaño molecular tienen un sabor
dulce, mientras que los de mayor tamaño forman emulsiones con textura similar a las grasas y de sabor
neutro5.
Las enzimas encargadas de la formación de fructanos son las fructosiltransferasas, estas se
encuentran presentes en bacterias, hongos y plantas. En la biosíntesis de fructanos, la primera reacción es
catalizada por la enzima sacarosa: sacarosa 1-fructosiltransferasa (1-SST) que transfiere la mitad fructosil
de una sacarosa a otra formando el trisacárido 1-kestosa, liberando una molécula de glucosa (Figura 1).
Posteriormente este trisacárido puede ser elongado por diferentes fructosiltransferasas3.
117
Sacarosa
Glucosa
1-kestosa
Figura 1. Reacción catalizada por la 1-SST. Esta es la primera reacción no reversible en la generación de novo de fructanos.
En estudios anteriores se ha visto que las fructosiltransferasas podrían haber evolucionado a partir
de las invertasas a través de duplicaciones génicas y re-arreglos debido a su gran similitud a nivel
aminoacídico, destacando el sitio de unión a sacarosa, denominado motivo β-fructosidasa6.
En la familia Poaceae la formación de fructanos ramificados es catalizada por las enzimas 1-SST y
6-SFT, sin embargo, en D. antarctica las enzimas que participan en la biosíntesis de estas moléculas son
completamente desconocidas, así como la secuencia de los genes y el grado de activación específica de la
ruta de síntesis de fructanos.
MATERIALES Y METODOS
Se utilizaron plantas de D. antarctica cultivadas in vitro en cámaras de cultivo a 14 ºC y
fotoperíodo de 16/8 luz/oscuridad. La frecuencia de micropropagación previo al tratamiento fue de 21 d.
Para determinar el efecto de las bajas temperaturas y luminosidad, las plantas fueron sometidas a distintas
condiciones de tratamiento. Los tratamientos aplicados fueron 14 °C con fotoperíodo de 16/8
luz/oscuridad, 14 °C oscuridad, 4 °C con fotoperíodo 16/8 luz/oscuridad, 4 °C oscuridad y 0 °C oscuridad,
los tratamientos se aplicaron durante un periodo de 96 h.
Los parámetros fisiológicos considerados fueron: (a) Integridad de membrana, la cual se evaluó
según la metodología descrita por Pinhero7. (b) Lipoperoxidacion de membrana mediante la formación de
malondialdehído (MDA), utilizando el método del ácido tiobarbitúrico8. (c) Determinación de azúcares
solubles totales mediante el método de antrona modificado usando fructosa como estándar9. (d)
Determinación de fructanos, que se realizo según la metodología descrita en el kit Frucatn Assay
procedure de Megazyme.
Obtención del largo completo del cDNA: se extrajo RNA total de 0,1g tejido foliar con Invisorb Spin
Plant RNA Mini Kit de Invitek, posteriormente se sintetizo cDNA con M-MLV. Se diseñaron partidores
en zonas conservadas obtenidas a través de alineamientos múltiples de secuencias de fructosiltransferasas
e invertasas vacuolares utilizando el programa ClustalW2. Para la amplificación del gen se utilizaron
diferentes aproximaciones de PCR como RT-PCR y RACE-PCR.
La cuantificación de los mRNA fue llevado a cabo mediante un PCR cuantitativo con el sistema de
PCR en tiempo real de Light Cycler, usando SYBR Green para medir la amplificación de los productos de
DNA derivados de RNA.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos muestran que ninguno de los tratamientos aplicados afectó la integridad
de las membranas (Figura 2a, 2b). De igual modo el contenido de fructanos fue mayor en las plantas
tratadas (Figura 2d), mientras que los azucares solubles totales disminuyeron en estas (Figura 2c). Estos
118
resultados sugieren que la estabilidad de las membranas estaría siendo mantenida, posiblemente por una
acción directa de los fructanos.
Coincidentemente los niveles de transcritos de la 1-SST (Figura 3) fueron mayores a 0 °C
oscuridad, temperatura donde se encontró un menor nivel de azúcares totales y altos niveles de fructanos.
El factor de ausencia de luz estaría jugando un rol importante en el mecanismo de respuesta de la planta,
se podría sugerir que existe un efecto sinérgico entre ambas condiciones (bajas temperaturas y
luminosidad) lo que se vería reflejado en una mayor expresión de la 1-SST a 0 °C.
La secuencia obtenida presentó una alta identidad nucleótidica y aminoacídica con diferentes
fructosiltransferasas e invertasas vacuolares de plantas pertenecientes a los órdenes de las Poales,
Asterales y Asparagales. Presentando además, las secuencias de consenso conservadas involucradas en la
unión e hidrólisis de la sacarosa. La secuencia también presenta la señal de destinación vacuolar R-G-VX(2)-G-V-S-[EDQ]-K-[STA], altamente conservada en invertasas vacuolares10. Esta también está
conservada en las 1-SST pertenecientes al orden de las Poales (Figura 3).
Figura 2. Efecto de la luz y temperatura en plantas de D. antarctica. a) Integridad de membrana, b) lipoperoxidacion de
membranas, c) contenido de azucares solubles totales y d) acumulación de fructanos bajo distintas condiciones de crecimiento.
conservadas involucradas en la unión e hidrólisis de la sacarosa. La secuencia también presenta la señal de
destinación vacuolar R-G-V-X(2)-G-V-S-[EDQ]-K-[STA], altamente conservada en invertasas
vacuolares10. Esta también está conservada en las 1-SST pertenecientes al orden de las Poales (Figura 3).
Finalmente el aislamiento del cDNA de la 1-SST de D. antarctica es de gran interés ya que
presenta la posibilidad de generar futuras aplicaciones biotecnológicas, como la mejora de cultivos a
través de la expresión heterologa de este gen en plantas que normalmente no acumulan este tipo de
polímeros.
119
Figura 3. Expresión de gen 1-SST en tejido foliar de D.
antarctica bajo distintas condiciones. PCR en tiempo real de
Da_1-SST. Los experimentos de PCR cuantitativo se realizaron
por triplicado para cada muestra.
AST
AST
AST
AST
ASP
ASP
ASP
POA
POA
POA
POA
POA
D
D
D
D
M
M
M
M
M
M
M
M
Ci_1-SST
To_1-SST
Cs_1-SST
Ht_1-SST
Ac_1-SST
Ac_1-SST
At_1-SST
Fa_1-SST
Lp_1-SST
Da_1-SST
Hv_1-SST
Ta_1-SST
...VDLKRVPGK-------------LESNADVEWQRSAYHFQPDKNFISDPDGPMY...
...EELKQVLIK-------------LESNAGVEWERSAYHFQPDKNFISDPDGPMY...
...AGLKRFPIE-------------LKTNAEVEWQRSAYHFQPDKNYISDPDGPMY...
...IDLKRVPGK-------------LDSSAEVEWQRSTYHFQPDKNFISDPDGPMY...
...SDSEDYP----------------WTNEMLKWQRTGYHFQPPNHFMADPNAAMY...
...AAGDGYP----------------WTNDMFEWQRPGYHFQPPYHFMGDPNAAMY...
...LRENDYP----------------WTNDMLRWQRTGFHFQPEKNFQADPNAAMF...
...SRGKDFGVSEKASGAYSADGGFPWSNAMLQWQRTGFHFQPEKHYMNDPNGPVY...
...SRGKDFGVSEKSSGAYSTDGGFPWSNAMLQWQRTGFHFQPEQHYMNDPNGPVY...
...SRGKDFGVSEKAS---SADGGFPWSNAMLQWQRTGFHFQPDKHYMNDPNGPVY...
...SRGKEHGVSEKTSGAYSANGGFPWSNAMLQWQRTGFHFQPDKYYQNDPNGPVY...
...SRGKEHGVSEKTSGAYSAN-AFPWSNAMLQWQRTGYHFQPDKYYQNDPNGPVY...
.
:. ..*:*. :****
: **:..::
122
114
119
110
99
99
96
142
141
123
112
152
Id
54%
53%
50%
53%
58%
56%
55%
80%
79%
--74%
70%
Sim
72%
72%
65%
72%
71%
70%
70%
87%
86%
--83%
80%
AST
AST
AST
AST
ASP
ASP
ASP
POA
POA
POA
POA
POA
D
D
D
D
M
M
M
M
M
M
M
M
Ci_1-SST
To_1-SST
Cs_1-SST
Ht_1-SST
Ac_1-SST
Ac_1-SST
At_1-SST
Fa_1-SST
Lp_1-SST
Da_1-SST
Hv_1-SST
Ta_1-SST
...YKDFRDPSTL...
...YKDFRDPSTL...
...YKDFRDPSTL...
...YKDFRDPSTL...
...PHDFRDPFPV...
...PHDFRDPFPV...
...DHDFRDPFPV...
...LKDFRDPLTA...
...LKDFRDPLTA...
...LKDFRDPRTL...
...MKDFRDPTTA...
...MKDFRDPTTA...
:***** .
321
315
318
309
305
305
303
339
338
313
311
341
Id
54%
53%
50%
53%
58%
56%
55%
80%
79%
--74%
70%
Sim
72%
72%
65%
72%
71%
70%
70%
87%
86%
--83%
80%
248
240
245
236
226
226
223
264
263
245
235
265
...TGMWECVDLYPVSTTHT---NGLDMKDN--GP...
...TGMWECVDLYPVSTTHT---NGLDMMDN--GP...
...TGMWECVDLYPVSTTHT---NGLDMVDN--GP...
...TGMWECVDLYPVSTVHT---NGLDMVDN--GP...
...VGMLECVDLYPVATTGNQIGNGLEMKGG-SGK...
...VGMLECVDLYPVATTGNQIGNGLEMQVG-FGK...
...VGMLECVDLFPVATTDSRANQALDMTTMRPGP...
...TGMYECIDLYPVGGNS------SEMLGGDDSP...
...TGMYECIDLYPVGGNS------SEMLGGDDSP...
...TGMWECIDLYAVGGAT------NESE------...
...TGEYECIDLYAVGGGSR-----ASDMYNSTAE...
...TGEYECIDLYAVGGGRK-----ASDMYNSTAE...
* **:**:.*.
.
Figura 6. Comparación de secuencias de aminoácidos deducidas de 1-SSTs. Se muestra Da_1-SST con 1-SSTs
pertenecientes a los ordenes Poales (Poa), Asparagales (ASP) y Asterales (AST). Las columnas marcadas en colores
representan los dominios conservados de unión a sacarosa (amarillo) y de hidrólisis de sacarosa (verde y ploma). En azul se
muestra los miembros pertenecientes a las Poales, en rojo se muestra la señal de destinación vacuolar.
CONCLUSIÓN
A partir de estos resultados obtenidos se tiene una mejor comprensión acerca del gen Da_1-SST de
D. antarctica, su participación en la respuesta frente a las bajas temperaturas y luminosidad. Además y en
la respuesta a nivel fisiológico. La información obtenida podría ser utilizada en la transformación de
especie de interés a fin de mejorar su tolerancia a algunos tipos de estrés.
120
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combined action of cold induced invertase and water-channel protein gTIP. Planta 209, 346–354.
121
LÍQUENES DEL REFUGIO INACH COLLINS (BAHIA COLLINS, ISLA REY JORGE)
Lichens in the INACH Collins Shelter (Collins Bay, King George Island)
Vargas, R.1,2 & Casanova, A.2
1
Departamento de Biología, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad Metropolitana de
Ciencias de la Educación; 2Departamento de Botánica, Facultad de Ciencias Naturales y
Oceanográficas, Casilla 160-C, Universidad de Concepción.
INTRODUCCIÓN
El Refugio Collins del Instituto Antártico Chileno (INACH) se encuentra en Bahía Collins,
aproximadamente a los 62º 10’ 09’’S y 58º 51’ 08’’W. Esta zona esta caracterizada por la presencia de
distintas formaciones vegetacionales en las que participan tanto plantas vasculares, hongos, briófitos y
líquenes (Gimingham et al. 1970) en una zona de pocos cientos de metros cuadrados, delimitado por el
retroceso en esta zona del domo del Glaciar Collins. A pesar de existir trabajos comprensivos sobre la
flora liquénica de la Isla Rey Jorge (Dodge, 1973; Redón, 1985), no existen antecedentes sobre la
composición florística de esta zona en la literatura vigente.
MÉTODOS
Los líquenes fueron colectados siguiendo los métodos estandarizados para formas saxícolas,
terrícolas y muscícolas. El material colectado fue determinado en el Departamento de Botánica de la
Universidad de Concepción. Material seleccionado será depositado en el Herbario del Departamento de
Botánica de la Universidad de Concepción (CONC). Para la determinación de las especies se consideraron
caracteres morfológicos (vegetativos y reproductivos), anatómicos y químicos. Se realizaron cortes a
mano alzada de talos y ascocarpos. Para las observaciones se utilizaron un microscopio estereoscópico
Olympus SZ40 y un microscopio óptico compuesto Zeiss KF2. Se realizaron pruebas químicas en corteza,
médula y ascocarpos con soluciones de hidróxido de potasio (KOH) al 5% y 10%, una solución sin diluir
de hipoclorito de sodio comercial (NaClO) y ácido nítrico (HNO3) al 33%. Las muestras fueron montadas
en agua para las observaciones y mediciones cuando fue necesario. Para la identificación se utilizaron las
obras clásicas que presentan tratamientos de las especies de líquenes presentes en la zona (Dodge, 1973;
Redón, 1985; Kim et al 2006). Para géneros más complejos se utilizaron revisiones críticas de la región
(Osyczka & Olech 2005, Sliwa & Olech 2002).
RESULTADOS
En el listado preliminar se presentan 20 especies de líquenes de 16 géneros distintos. Se presentan
ordenados alfabéticamente en la siguiente lista. Los resultados preliminares se presentan resumidos en la
Tabla nº1.
Buellia augusta Vain.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. Saxícola. En colina sin hielo. Vargas
& Casanova 1660b. 10 m.s.n.m., 62° 10’S, 50° 51’W. Det. R. Vargas.
Buellia frigida Darb.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. Saxícola. En colina sin hielo. Vargas
& Casanova 1652. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
122
Caloplaca regalis (Vain.) Zahlbr.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo, en la parte alta de
la colina, expuesto al mar, saxícola. Vargas & Casanova 1697. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R.
Vargas.
Cladonia chlorophaea (Flörke ex Sommerf.) Spreng.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. Vargas &
Casanova 1662A, 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W; Vargas & Casanova 1665. 22 m.s.n.m., 62° 10’S, 58°
51’W. Det. R. Vargas.
Haematomma erythromma (Nyl.) Zahlbr.
En campamento INACH, Bahía Collins. Sobre rocas expuestas al mar. Vargas & Casanova 1653. 18
m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Vargas & Casanova 1660A. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R.
Vargas.
Himantormia lugubris (Hue) I.M. Lamb
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En zona protegida del viento, junto
con Usnea sp., saxícola. Vargas & Casanova 1702A. 38 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Lecanora polytropa (Hoffm.) Rabenh.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo, en rocas protegidas
del viento. Saxícola. Vargas & Casanova 1654. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Lecidea sciatropha Hue
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. Asociado a Buellia sp. En colina sin
hielo. Vargas & Casanova 1651. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Leptogium puberulum Hue
En campamento INACH, Bahía Collins. En zona protegida del deshielo, con acumulaciones de agua
producto del deshielo. Zona ampliamente cubierta por briófitas. Vargas & Casanova 1680. 18 m.s.n.m.,
62° 10’S, 58° 51’W; Vargas & Casanova 1698. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Massalongia carnosa (Dicks.) Körb.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. Vargas &
Casanova 1658. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Microglaena antarctica (I.M. Lamb) O.E. Erikss.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. Vargas &
Casanova 1667. 25 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Ochrolechia frigida (Sw.) Lynge
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. Vargas &
Casanova 1672. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
123
Parmelia saxatilis (L.) Ach.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. Vargas &
Casanova 1673. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Vargas & Casanova 1690. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58°
51’W. Det. R. Vargas.
Placopsis contortuplicata Lamb
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. Vargas &
Casanova 1803. 78 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Psoroma cinnamomeum Malme
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En montículos, creciendo sobre
musgos. Vargas & Casanova 1662B. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Psoroma hypnorum (Vahl) Gray
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En montículos, creciendo sobre
musgos. Vargas & Casanova 1674. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Vargas & Casanova 1691. R.
Vargas.
Rhizocarpon geographicum (L.) DC.
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. Vargas &
Casanova 1692. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Usnea antarctica Du Rietz
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. En pradera
protegida del viento con Himantormia lugubris. Vargas & Casanova 1650. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58°
51’W. Vargas & Casanova 1675. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Vargas & Casanova 1804. 78
m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Usnea aurantiaco-atra (Jacq.) Bory
En campamento INACH cercano al Glaciar Collins, Bahía Collins. En colina sin hielo. En pradera
protegida del viento marino, mezclado con Usnea antarctica e Himantormia lugubris. Vargas & Casanova
1676. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Vargas & Casanova 1678. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W.
Vargas & Casanova 1686. 18 m.s.n.m., 62° 10’S, 58° 51’W. Vargas & Casanova 1694. 18 m.s.n.m., 62°
10’S, 58° 51’W. Det. R. Vargas.
Este reporte es un primer paso del reconocimiento de la flora del lugar, paso inicial para la realización de
estudios de sucesión y análisis de comunidades liquénicas a consecuencia del retroceso de la línea de
hielos producto del derretimiento del Glaciar Collins en ese sector.
124
Tabla nº 1: Ordenamiento taxonómico de las especies de líquenes presentes en la zona de estudio.
FAMILIA
Cladoniaceae
Collemataceae
Haematommataceae
Lecanoraceae
Lecideaceae
Massalongiaceae
Ochrolechiaceae
Parmeliaceae
Pannariaceae
Physciaceae
Rhizocarpaceae
Teloschistaceae
Thelenellaceae
GÉNERO
Cladonia
Leptogium
Haematomma
Lecanora
Placopsis
Lecidea
Massalongia
Ochrolechia
Himantormia
Parmelia
Usnea
Usnea
Psoroma
Psoroma
Buellia
Buellia
Rhizocarpon
Caloplaca
Caloplaca
Microglaena
ESPECIE
chlorophaea (Flörke Ex Sommerf.) Spreng.
puberulum Hue
erythromma (Nyl.) Zahlbr.
polytropa (Hoffm.) Rabenh.
contortuplicata Lamb
sciatropha Hue
carnosa (Dicks.) Körb.
frigida (Sw.) Lynge
lugubris (Hue) I.M. Lamb
saxatilis (L.) Ach.
antarctica Du Rietz
aurantiaco-atra (Jacq.) Bory
cinnamomeum Malme
hypnorum (Vahl) Gray
augusta Vain.
frigida Darb.
geographicum (L.) Dc.
regalis (Vain.) Zahlbr.
sublobulata (Nyl.) Zahlbr.
antarctica (I.M. Lamb) O.E. Erikss.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo fue realizado con el apoyo del proyecto INACH T03-07 Respuestas Ecofisiológicas de
la Flora Antártica bajo un Escenario de Calentamiento Global.
BIBLIOGRAFÍA
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125
ESTUDIO COMPARATIVO DEL CONTENIDO DE CLOROFILAS ENTRE PLANTINES DE
LECHUGA (Lactuca sativa L.) CULTIVADAS EN INVERNADEROS EN LA ANTÁRTICA Y EN
SANTIAGO DE CHILE.
(A comparative study of chlorophyll contents between lettuce (Lactuca sativa L.) seedlings grown in
greenhouses at the Antartic and Santiago of Chile)
Tapia, M. L1.; Mella, R2.; Toro, G3.; Riquelme, A4.
Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile.
INTRODUCCIÓN
Con respecto a los distintos pigmentos presentes en los vegetales, el contenido de clorofila es un
buen parámetro bioquímico y fisiológico para indicar el estado de la planta, en especial de su capacidad de
realizar fotosíntesis. Existen una serie factores internos y externos que modulan el contenido de clorofila
en los tejidos de las plantas. Entre los factores externos, la calidad de la luz y la nutrición, son claves tanto
para el crecimiento como el desarrollo de las plantas (Boyd y Walter, 1974; Argenta et al., 2004). El
cultivo de vegetales bajo condiciones controladas en invernadero ha sido usado intensamente en distintos
y diversos lugares del mundo. En la actualidad existe poca información pública, sobre los efectos en
plantas vasculares domésticas establecidas en estos ambientes cerrados en condiciones extremas como la
antártica (McMurdo Greenhouse, 1997; Arctowski, 2003).
Durante el año 2005, en la base militar antártica General Bernardo O’Higgins Riquelme se instaló
un invernadero (Modulo Hidropónico Experimental) con fines científicos (Tapia et al., 2006). En el
presente trabajo se plantea comparar los cambios en el contenido de clorofilas entre plantines de lechuga
(Lactuca sativa L.) establecidos en sistemas hidropónicos en la Antártica y en Santiago de Chile.
MATERIALES Y MÉTODOS
El primer ensayo fue realizado entre Enero y Febrero del 2006, en el laboratorio Modulo
Hidropónico Experimental, ubicado en la Base Militar Antártica General Bernardo O’Higgins Riquelme,
Islote Isabel Riquelme, Rada Covadonga, Tierra de O’Higgins, Península Antártica. Cuyas coordenadas
geográficas son: 63º19’15” S, 57º53’55,4” W. Altitud: 10 m.s.n.m. El material vegetal correspondió a
plántines de lechuga (Lactuca sativa L.) cvs. Sanguine y Grand Rapids, los cuales fueron establecidos en
el “M.H.E.”.El fotoperiodo fue de 16/8 h (día/noche). La radiación PAR y UV-B en el invernadero en el
período de estudio fue de 600 μE·m-2s-1 y 16,5 μW·cm-2, respectivamente. La humedad relativa fue de
35% y la temperatura del aire fue de 20 ± 2 ºC (Tapia et al, 2006).
El segundo ensayo se realizó en una de las salas del invernadero de la Facultad de Ciencias
Agronómicas, Campus Antumapu. Universidad de Chile, Santiago. Se usaron plantines de lechuga
(Lactuca sativa L.) de los mismos cultivares anteriores, cultivados bajo sistema hidropónico. Se realizaron
dos tratamientos de radiación, uno con luz UV-B
(25 μW cm-2) y un testigo sin irradiación UV-B, empleando lámparas Q-Panel 313 y filtros de Mylar de
0,18 mm de espesor, respectivamente. La intensidad de luz PAR fue de 400 μE·m-2s-1, con un fotoperiodo
de 12 horas. La temperatura del aire fue de 20 ± 5 ºC y una humedad relativa fue de 65%. En ambos
ensayos se empleo la misma solución nutritiva (Hoagland II-modificada).
126
En ambos ensayos se midió la altura de los plantines, desde el cuello del plantín hasta su ápice,
usando una regla milimetrada. Además también se midió el peso seco de la parte aérea, para lo cual se
seco el material a 70ºC en una estufa con circulación forzada hasta obtener un peso constante en una
balanza de precisión.
El contenido de clorofilas a y b se determinó empleando un disco de 1 cm de diámetro. Este disco
fue molido en un mortero de porcelana con 2 mL de etanol al 96%, luego la muestra se centrifugó a 5000
rpm por 10 min. Con el sobrenadante resultante se midió la absorbancia a 649 nm y a 665 nm en un
espectrofotómetro Shimadzu, modelo UV-1601. La concentración de los pigmentos en base a la unidad de
área se calculó de acuerdo a las ecuaciones publicadas por Lichtenthaler y Wellburn (1983).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Altura de plantas (cm)
Los plantines de lechuga cultivadas en el invernadero de la base antártica B. O’Higgins,
presentaron un desarrollo foliar menor que las desarrolladas en Santiago, con una disminución cercana al
35% en altura de plantas (Figura 1). Sin embargo, los plantines en la Antártica desarrollaron en promedio
seis hojas y en cambio en Santiago solo alcanzaron a cuatro hojas en el mismo periodo de tiempo.
También los plantines de la antártica poseen un mayor peso seco, de alrededor del doble del peso
alcanzado por los plantines de Santiago. Los plantines en el invernadero ubicado en la Antártica mostraron
incrementos en el contenido de clorofilas que aquellas cultivadas en los invernaderos de Santiago (Figura
2). Este resultado daría respuesta al aumento de peso seco observado en las condiciones extremas de la
Antártica. Al parecer los cambios, tanto en fotoperiodo como la intensidad luminosa afectaron el
desarrollo de los plantines en la antártica, mejorando la producción de biomasa, pero afectando el área
foliar.
8
Sanguine
6
Grand Rapid
4
2
0
Antartica
Santiago s/UV Santiago +UV
Figura 1. Altura de plantines de lechuga cvs. Sanguine y Grand rapid, crecidas en invernaderos de la base militar antartica B.
O`Higgins y de la Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile, Santiago.
(Seedless height of lettuce grown in greenhouse of B. O’Higgins military base and the Faculty of Agronomy, University of
Chile, Santiago.)
127
Contenido de clorofila
(mg cm -2 )
25
sanguine
20
grand rapid
15
10
5
0
Antartica
Santiago
s/UV
Santiago
+UV
Figura 2. Contenido de clorofila total en platines de lechuga crecidas en invernaderos en la Antártica y en Santiago. (Total
Chlorophyll content of lettuce seedless grown in Antarctic and Santiago greenhouse)
AGRADECIMIENTOS
1. Ejército de Chile (CJE, CALE, DAE, CESIM, Dotaciones Antárticas del Ejército de Chile 20052006-2007)
2. INACH
3. Universidad de Chile: Vicerrectoría de Investigación, Programa Institucional Antártico (PIA),
Facultad de Ciencias Agronómicas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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predict nitrogen fertilization in maize. Ciencia Rural 34 (5): 1379-1387.
Arctowski Greenhouse. 2003. 27th Polish Antarctic Expedition to Arctowski Station (King George Island, Antarctica)
Report
2002/2003.
http://cep.ats.aq/cep/MediaItems/ml_381255244328704
_IP%
2027th%20Polish%20Antarctic%20Expedition%20to%20Arctowski%20Station1.doc.
Boyd, W. J. R. y Walker M. G. 1972.Variation in Boyd, W. J. R. y Walker chlorophyll a content and stability in
wheat flag leaves. Annals of Botany 36: 87-92.
1.1
Lichtenthaler, H.K. y Wellburn, A.R. 1983. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b leaf
extracts in different solvents. Biochem Soci Transact 11: 591–592.
Tapia, M.L.; Riquelme, A.; Mella, R. 2006. Primer laboratorio “Módulo Hidropónico Experimental” de Chile en la
Antártica: Programa de investigación en ecofisiología del estrés de plantas superiores domésticas. In: II Simposio
Latinoamericano sobre investigaciones antárticas y VI Reunión chilena de investigación antártica. Concepción, 16
al 18 agosto 2006. 313-317.
2
The McMurdo Greenhouse, 1997. http://www.geocities.com/Baja/1109/greenh.htm
128
INVASIÓN AGRESIVA DE MICROALGAS ANTÁRTICAS EN EL INVERNADERO DE LA
BASE MILITAR ANTÁRTICA BERNARDO O´HIGGINS RIQUELME.
(Aggressive invasion of Antartic microalgae in the greenhouse of Military Antartic Base General
Bernardo O’Higgins Riquelme)
Tapia, M. L.1 ; Riquelme, A.2; Cáceres, S.3
Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile.
INTRODUCCIÓN
Las comunidades de microorganismos en la zona Antártica son de gran interés científico por dos
motivos fundamentales. Primero estas comunidades ofrecen un sistema de estudio para evolución de
microorganismos y la diversidad de éstos en una región geográficamente aislada (Vincent 2000) y
segundo, hacen posible el estudio de adaptaciones a un ambiente extremo, tanto en bajas temperaturas
como en combinaciones de períodos largos, de poca o ninguna disponibilidad de luz (Rengefors et al.
2008).
En la Antártica se han descubierto microorganismos que prosperan en la nieve, lo que entrega una
nueva visión sobre la supervivencia en los estados líquido y sólido del agua (Torres et al. 2006). La mayor
parte de las microalgas son fotoautotróficas y su crecimiento depende estrictamente de la energía
proveniente de la fotosíntesis realizada (Zaslavskaia et al. 2001).
En la actualidad el ecosistema Antártico presenta un especial interés científico, ya que es
considerado un lugar clave para el estudio de los cambios climáticos y el efecto que tienen éstos sobre los
organismos que habitan en él. Durante el último estudio realizado en el invernadero de la base Bernardo
O’Higgins Riquelme, tanto el crecimiento como el desarrollo de los plantines de lechuga (Lactuca sativa
L) se vieron afectados por el rápido crecimiento de microalgas, causando una disminución en el
crecimiento y desarrollo limitando la condición de los plantines.
MATERIALES Y MÉTODOS
El ensayo fue realizado durante los meses de enero-febrero 2006, en el laboratorio “M.H.E.”
(Modulo Hidropónico Experimental), ubicado en la Base Militar Antártica General Bernardo O’Higgins
Riquelme, Islote Isabel Riquelme, Rada Covadonga, Tierra de O’Higgins, Península Antártica. Las
coordenadas geográficas son: 63º19’15” S, 57º53’55,4” W. Altitud: 10 m.s.n.m. Se usaron plantines de
lechuga (Lactuca sativa L.) cvs. Sanguine y Grand Rapids, los cuales fueron establecidos en el “M.H.E.”.
La condición promedio de radiación PAR y UV-B en el invernadero en el período de estudio fue de 750
μE·m-2s-1 y 16,5 μW·m-2, respectivamente (Tapia et al. 2006).
El sistema de cultivo hidropónico corresponde a un NFT (“Nutrient Film Technique”), constituido por 2
unidades independientes. Cada unidad está conformada por 7 canaletas de PVC de 3 m de largo. El
arreglo espacial es de tresbolillo. En cada unidad se cuenta con una capacidad instalada de 81 plantas.
Para la nutrición de los plantines se utilizó solución de Hogland II modificada con FeCl3 como
fuente de hierro ajustada a pH 5,8. Para contrarrestar la invasión de las microalgas, el sistema de cultivo
1
Ingeniero Agrónomo, M. Sc. Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile. [email protected]
Bioquímico. Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile. [email protected]
3
Licenciado en Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile. [email protected]
2
129
se limpió con una solución de cloro al 5%, se realizó un recambio de los plantines y se agregó a la
solución nutritiva Thymol a relación de 0,025 ppm.
RESULTADOS
Se ilustra con material fotográfico la invasión de microalgas en el sistema radical y parte aérea de
los plantines, como también la invasión en el sistema de cultivo destinado a la investigación.
AGRADECIMIENTOS
4. Ejército de Chile (CJE, CALE, DAE, CESIM, Dotaciones Antárticas del Ejército de Chile 2005 2006 - 2007)
5. INACH
6. Universidad de Chile: Vicerrectoría de Investigación, Programa Institucional Antártico (PIA),
Facultad de Ciencias Agronómicas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Rengefors, K.; Laybourn-Parry, J.; Logares, R.; Marshall, W.; Hansen,G. 2008. Marine-derived dinoflagellates in
Antartic saline lakes: Community composition and annual dynamics. J.Phycol Nº 44, 592-604
Tapia, M.L.; Riquelme, A.; Mella, R. 2006. Primer laboratorio “Módulo Hidropónico Experimental” de Chile en la
Antártica: Programa de investigación en ecofisiología del estrés de plantas superiores domésticas. In: II Simposio
Latinoamericano sobre investigaciones antárticas y VI Reunión chilena de investigación antártica. Concepción, 16
al 18 agosto 2006. 313-317.
Torres, G.;Palacios, G 2006. Nota preliminar sobre algas de la nieve “Show Algae” en punta Fort Williams (Isla
Greenwich-Antártica) enero 2004. Revista Tecnológica ESPOL, Vol 19 Nº 1, 181-184.
Vincent, W.2000. Evolutionary origins of Antártic microbiota: Invasión, selection and endemism. Antartic. Sci. Vol
12, 374-385.
Zaslavkaia, L,A.; Lippmeier, J,C.; Shih, D.; Ehrhardt, A,R.; Grossman,K.; Apt, E. 2001. Trophic conversion of
obligate protoautrophic organism through metabolic engineering. Science Vol 292 Nº 5524, 2073-2075.
130
STRESS ABIÓTICO DE HORTALIZAS EN LA ANTÁRTICA
DESAFÍOS Y DIFICULTADES
(Abiotic stress in vegetable crops grown in the antarctic: difficulties and challenges)
Tapia, M. L1.; Riquelme, A2.
Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile.
El continente antártico, reconocido mundialmente como el continente de la ciencia, ha cobrado
cada vez mas importancia debido al devenir de los acontecimientos que se han registrado durante las
últimas décadas, y dramáticamente durante los últimos años: cambio climático, escasez de alimentos,
crisis energética, entre otros. Es precisamente en el continente antártico, donde los científicos de todo el
mundo buscan encontrar respuesta a muchas interrogantes, como por ejemplo, detectar en las plantas
terrestres nativas, en las algas marinas, en los animales locales y en los microorganismos, los genes y/o
mecanismos de adaptación a tales extremas condiciones medioambientales: bajas temperaturas, sequía,
viento y altos niveles de radiación UV por todos conocidos. Es así, que la antártica, es el laboratorio
natural más grande del planeta. Bastante se ha avanzado en el conocimiento del comportamiento de las
dos especies de plantas vasculares fanerógamas nativas, clavelito antártico (Colobanthus quitensis) y
pasto antártico (Deschampsia antartica) en función de los cambios climáticos, sin embargo, es muy
escaso el conocimiento sobre los efectos en plantas vasculares domésticas establecidas en ambientes
cerrados en dicho continente. Esto en parte es explicable debido a que son muy escasas las Bases
permanentes que cuentan con infraestructuras apropiadas para tales estudios. Solamente poseen
invernaderos destinados al cultivo de hortalizas con fines científicos y/o recreacionales: McMurdo
(U.S.A), Terra Nova (Italia), Arctowski (Polonia), Mawson, Casey y Davis (Australia). Chile, en febrero
de 2005 estableció su primer invernadero-laboratorio:“Modulo Hidropónico Experimental” (M.H.E.) en la
Base Militar Antártica General Bernardo O’Higgins Riquelme, en el marco de un convenio de
colaboración entre la Universidad de Chile y el Ejército de Chile, sin embargo, en septiembre 2006 dejó
de funcionar.
GRAN DESAFÍO PAÍS
Activar el invernadero-laboratorio en la Base Militar Antártica General Bernardo O’Higgins
Riquelme.
Corresponde a una potente plataforma generadora de ciencia y tecnología, única en el área de la
fisiología vegetal del estrés, en particular, sobre el comportamiento de las plantas superiores domésticas
de importancia alimenticia. Investigar sobre los mecanismos de adaptación, resistencia o tolerancia al
estrés abiótico a objeto de sustentar programas de fitomejoramiento.
131
DIFICULTADES ECONÓMICAS - LOGÍSTICAS
1. Implementar en el invernadero-laboratorio, los equipos de control ambiental idóneos para
garantizar el adecuado funcionamiento de los parámetros temperatura ambiente y radical,
intensidad y calidad luminosa, humedad relativa y ventilación.
2. Contar con sistemas de cultivo que permitan la producción contínua, tanto con fines de
investigación como de producción, recreación y educación.
3. Contar con agua de óptima calidad. Planta de tratamiento del agua de mar (fuente hídrica), que
garantice la calidad química y biológica del agua. Evitar la contaminación con microalgas y
hongos antárticos.
4. Contar con sistemas automatizados para el suministro de soluciones nutritivas, adecuadas para
cada especie vegetal en las condiciones del invernadero-laboratorio antártico y recursos locales.
5. Contar con la plataforma tecnificada para la captura y transferencia de datos registrados por
sensores específicos.
6. Contar con el soporte tecnológico adecuado para efectuar video-conferencias desde y hacia el
invernadero-laboratorio antártico.
7. Contar con el personal de apoyo especializado en forma permanente.
DIFICULTADES ESTRATÉGICAS PAÍS
1. Desconocimiento y/o falta de visión para continuar con el proyecto.
2. Ausencia de experiencias similares documentadas, tanto a nivel nacional como extranjeras.
CONCLUSIONES
Durante el período 2005-2006 se obtuvo una gran cantidad de información y experiencia sobre el
desarrollo de cultivos comestibles en la antártica que no deben ser desperdiciados como país.
AGRADECIMIENTOS
7. Ejército de Chile (CJE, CALE, DAE, CESIM, Dotaciones Antárticas del Ejército de Chile 2005 2006 - 2007)
8. INACH
9. Universidad de Chile: Vicerrectoría de Investigación, Programa Institucional Antártico (PIA),
Facultad de Ciencias Agronómicas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Castillo, H. Tapia, M. L., Labrada, A. 2002. Nueva propuesta: Investigación antártica en ecofisiología de cultivos.
Boletín Antártico Chileno 21 (1): 5-7.
Tapia, M. L., Castillo, H. Labrada, A. 2001. Invernadero para investigaciones ecofisiológicas antárticas . Boletín
Antártico Chileno 20 (2): 7-12.
Tapia, M.L.; Riquelme, A.; Mella, R. 2006. Primer laboratorio “Módulo Hidropónico Experimental” de Chile en la
Antártica: Programa de investigación en ecofisiología del estrés de plantas superiores domésticas. In: II Simposio
Latinoamericano sobre investigaciones antárticas y VI Reunión chilena de investigación antártica. Concepción, 16
al 18 agosto 2006. 313-317.
132
PRESENCIA DE MACHOS JUVENILES EN HARENES DE ELEFANTE MARINO DEL SUR
(MIROUNGA LEONINA) EN LA COLONIA DE PUNTA STRANGER, ISLA 25 DE MAYO,
ISLAS SHETLAND DEL SUR, ANTARTIDA: OBSERVACIONES INCIDENTALES Y
PROPUESTA EXPLICATIVA
(Presence into harems of southern elephant seals male juveniles at Stranger Point rookery, 25 De
Mayo Island, South Shetland, Antarctic: incidentals observations and potentials explanations.)
Negrete, J.1, 2, Carlini, A.R. 2, Coria, N. R. 2 Márquez, M. E. 2 & Ferrari, R. H. 3
1
CONICET, Av. Rivadavia 1917 (C1033AAJ), Buenos Aires, Argentina
2
Depto. de Cs. Biológicas, Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248 (C1010
AAZ), Buenos Aires, Argentina.
3
Cátedra de Etología (FCNyM-UNLP), 122 y 60 s/n La Plata, Buenos Aires,
Argentina
INTRODUCCIÓN
El elefante marino del sur (Mirounga leonina) es una especie poligámica con un alto grado de
dimorfismo sexual. En comparación con las hembras, los machos adultos tienen caninos mas
desarrollados, son de mayor tamaño tanto en longitud como en peso, y presentan una probóscide. Las
unidades reproductivas están formadas por grupos de dos o más hembras adultas controladas por al menos
un macho adulto, y se los denomina harenes (Van Aarde 1980).
Los machos adultos compiten por el dominio de dichos grupos mediante interacciones agonísticas
a partir de las cuales se establece una jerarquía social entre ellos. Los de mayor rango copulan con las
hembras reproductivas restringiendo a su vez el acceso de los machos de menor rango a los harenes (Le
Boeuf, 1974, McCann 1981). La madurez sexual es alcanzada por los machos de la especie
aproximadamente a los 4 años de edad, pero usualmente no participan en las temporadas reproductivas
sino hasta los 7 años (Carrick et al. 1962). Para la especie del norte (Mirounga angustirostris) existen
registros de machos de 5 años de edad participando en temporadas reproductivas (Le Boeuf 1974). Se
trata de individuos de tamaño semejante a las hembras, con probóscides pequeñas y que no intervienen en
encuentros agonísticos. La presencia de estos juveniles también se cita para Mirounga leonina en la
colonia de las islas Malvinas (Galimberti & Boitani 1999) aunque sin precisar descripciones
comportamentales.
Reportamos aquí la observación de machos de elefante marino del sur de aproximadamente 4-5
años de edad intentando copular dentro de los harenes de una pequeña colonia ubicada en las islas
Shetland del Sur, y se describe el comportamiento de los mismos durante su permanencia en dichos
grupos.
MATERIALES Y MÉTODOS
El presente estudio se realizó en la colonia ubicada dentro de la ZAEP (Zona Antártica
Especialmente Protegida), n°132, situada en la Isla 25 de Mayo (62˚ 14’S, 58˚ 40’W), islas Shetland del
sur, Antártida.
Durante las temporadas reproductivas 2006 y 2007, se realizaron observaciones directas con la
metodología grupo focal (Altmann 1974) en el marco de una investigación sobre el comportamiento
reproductivo de los machos de la colonia. Las mismas se realizaron sobre los machos asociados a dos
harenes día por medio entre los meses de Octubre y Noviembre, con registros en 4 periodos de una hora
de duración (9, 13, 17 y 20 hs.) totalizando 130 horas de observación.
Para cada uno de los días en que fueron registrados los episodios de juveniles presentes en harenes, se
obtuvieron a partir de censos y de las observaciones los siguientes datos:
• cantidad de individuos de la misma clase de edad en la colonia
• número de cópulas de machos adultos en el harén en donde se encontraba el juvenil.
133
• cantidad de machos adultos en la periferia de los harenes y el número de interacciones entre estos.
La edad de los individuos observados se estimó a partir de la comparación directa del tamaño de estos
con el de las hembras del harén y a datos propios de longitud estándar de animales de edad conocida para
esta colonia. (A. Carlini datos inéditos). Asimismo se tomo en cuenta el hecho de que ninguno de los
animales tuviese desarrollado los caracteres sexuales secundarios.
RESULTADOS
Identificación de juveniles y registros
El primer registro donde se identificó un juvenil dentro de un harén fue el 2 de noviembre de 2006
a las 18 hs. Se observó a una hembra que abandonaba el harén y desde el centro del mismo era perseguida
por lo que por su tamaño y aspecto parecía ser otra hembra, pero dado que este tipo de comportamiento es
típico de machos que intentan copular se examinó al individuo perseguidor con más detalle, confirmando
que se trataba de un macho juvenil. En ese momento un macho adulto que se encontraba en la periferia del
harén se acerco a la hembra, y el juvenil se detuvo y volvió a incorporarse al harén, donde realizó un
intento de copula. Los siguientes registros se dieron durante los días 2 y 10 del mes de noviembre de 2006
y los días 8 y 15 del mismo mes para el año 2007, observándose en total 4 machos de aproximadamente 45 años de edad, uno de los cuales se vio en dos periodos consecutivos de observación dentro del mismo
harén, por lo que se estima que al menos permaneció dentro de este por 3 horas.
Figura 1/ Figure 1: Vista del pene protruido/ View of the protrude penis
Comportamiento dentro de los harenes
En 3 de los 5 episodios registrados, se pudo observar a los machos juveniles realizando las pautas
comportamentales características de la especie relacionadas con intento de copula (Negrete et al. 2007).
De estos, 2 fueron con hembras adultas de la especie y uno con un cachorro. En uno de los intentos con
hembras existió protrusión del pene (Figura 1), pero en ninguno de ellos se observó la intromisión del
mismo Así mismo se observo al juvenil mordiendo a la hembra en el cuello como usualmente lo hacen los
adultos durante los intentos de copula (Figura 2). En los casos en que el intento fue con hembras, estas
vocalizaron, alertando así al macho dominante que dirigía la vista en dirección a ellas, pero
134
inmediatamente volvía a la posición de descanso. Cuando las hembras protestaron por el acercamiento de
un macho adulto periférico, la respuesta del macho dominante fue la vocalizacion y/o persecución,
evitando así el contacto de los machos periféricos con las hembras.
En todos los episodios se observó que durante las interacciones macho-macho (vocalizaciones y
persecuciones), el individuo juvenil dirigía la cabeza en esa dirección (pauta de alerta) manteniendo la
vista fija en los machos adultos hasta el momento en que las interacciones concluían. Dos de estos machos
juveniles, protagonizaron encuentros agonísticos con hembras dentro del harén, donde las mismas los
mordieron y vocalizaron a los juveniles la respuesta de los mismos, fue el alejamiento en ambos casos sin
emitir vocalización.
La información del número de machos asociados, número de hembras en el harén y de individuos de la
misma clase etaria, así como las interacciones macho-macho y las copulas en la colonia para las fechas en
las cuales se registraron los juveniles se presentan en la Tabla 1.
Figura 2/Figure 2 Intento de copula/ Attempt to copulate
Edad de los individuos observados
La longitud promedio de las hembras en esa colonia: (media±DS) 2,67±0,18; N=109; rango (2,02 - 3,12
mts.) (A.Carlini datos inéditos). Si bien los machos juveniles observados no se inmovilizaron, a partir de
la comparación visual con las hembras circundantes se verificó que ninguno de ellos las superaba en
longitud. La longitud estándar promedio para los machos juveniles de 4-5 años para la colonia es
(media±DS) 2,73±0,38; N=10; rango (2,19 – 3,26 mts). Mientras la clase de edad siguiente (6 años)
presenta una (media±DS) 3,43±0,10; N=8; rango (3,22 – 3,62) (A.Carlini datos inéditos).
135
Fecha
02/11/06(18 hs.)
10/11/06 (21 hs.)
08/11/07 (19 hs.)
08/11/07 (21 hs.)
15/11/07 (15 hs.)
Harén
4
5
5
5
4
Cópulas
Macho
Nro. de
en el
dominante machos
periféricos harén
st44st
st40st
st61st
st61st
st40st
2
5
3
2
4
1
2
1
2
5
Nro. de
interacciones
macho-macho
2
4
6
10
4
Nro. de Nro. de
hembras juveniles
(4-5 años)
55
23
31
31
20
7
50
34
34
34
Tabla 1/ Table 1: Dinámica de los harenes durante los periodos de observación de machos juveniles/ Dynamics of the harems
during the observations of male juveniles.
DISCUSIÓN
El comportamiento observado en estos machos juveniles puede ser interpretado como una estrategia
reproductiva, dado que se registraron intentos de copula. Además realizaron pautas de alerta sólo en
respuesta a interacciones macho-macho, y en los casos en que hubo enfrentamientos agonísticos con las
hembras, los juveniles no realizaron ningún tipo de vocalización, lo que habría delatado su sexo. Otro
hecho que sustenta la idea de estrategia es que los individuos contaron con grupos de su misma clase
etaria en las cercanías a los cuales pudieron haberse incorporado para mudar, lo que reflejaría que la
presencia dentro de los harenes de estos animales no se debió a la inexistencia de grupos de pares.
La respuesta de machos dominantes a la protesta de la hembra ante el intento de cópula del juvenil,
distinta a la propia de la detección de un macho adulto, sugiere que los dominantes no tendrían una
distinción visual de estos como rivales, lo que impediría la interrupción del intento de copula. Esta
situación se vio evidenciada por la defensa activa de los harenes por parte de 3 distintos machos
dominantes, alejando a los adultos periféricos mediante vocalizaciones y otras interacciones registradas
durante el tiempo en que los juveniles se encontraban dentro del harén.
La falta de copulas en los casos registrados así como el intento de copular con un cachorro se
explicaría en la falta de experiencia de los juveniles para distinguir hembras adultas en estro. El bajo
número de casos observados no permite avanzar más allá en la interpretación.
CONCLUSIONES
.- La falta de reconocimiento de los juveniles por los machos adultos, les permitiría participar en la
temporada reproductiva sin involucrarse en la competencia por el establecimiento de jerarquías típica de
esta especie.
.- El registro de intento de copulas por parte de individuos de esta clase etaria arrojaría evidencia de
potenciales inseminaciones de machos distintos a los típicamente involucrados en las temporadas
reproductivas.
.- El comportamiento observado en los juveniles, permitiría la identificación de estos individuos,
fenotipicamente semejantes a las hembras presentes en los harenes.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a: W. Coppola, F. Galliari y H. Merlo Alvares, por el trabajo de campo.
136
REFERENCIAS
Altmann, J. 1974. Observational study of behaviour: sampling methods. Behaviour, 49: 227-67.
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elephant seals (Mirounga leonina). Marine Mammal Science, 15(1):159-178.
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137
BETA-LACTAMASAS TIPO TEM EN BACTERIAS AISLADAS EN MESETA NORTE,
PENÍNSULA FILDES, ISLA REY JORGE
(TEM beta-lactamases in bacteria isolated in North Meseta, Fildes Peninsula, King George Island)
Alegría, K. 1, Sepúlveda, J.I. 1, González-Rocha, G.1, Bello, H. 1, González, M.2 y
Domínguez, M.1
1
Departamento de Microbiología. Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad de
Concepción. Barrio Universitario s/n. Concepción. Chile. 2Departamento Científico.
Instituto Antártico Chileno. Punta Arenas. Chile. [email protected]
INTRODUCCIÓN
La Antártica se califica como un continente inhóspito, con condiciones climáticas restrictivas para
la mayoría de los seres vivos, pero microorganismos, como las bacterias, se han adaptado a este ambiente
y este continente alberga una gran gama de procariontes (Tindall, 2004).
Los microorganismos se distribuyen predominantemente en todos los suelos antárticos; se ha
informado un elevado número en suelos costeros y suelos de Dry Valley en McMurdo, con una gran
diversidad microbiana (Aislabie et al, 2006). También se han investigado en los sedimentos de la
plataforma continental antártica, sedimentos de lagos de congelamiento glacial y bentos marino antártico
(Shengkang et al; 2006). Precisamente el aislamiento y las duras condiciones ambientales de la Antártica
han permitido que muchos de los ecosistemas se hayan mantenido inalterados o tengan una escasa
intervención humana (Camacho et al; 2005).
En la actualidad poco se conoce sobre los mecanismos genéticos utilizados por las bacterias de
ambientes extremos, como Antártica, para resistir la acción de agentes antibacterianos. Se sabe que las
bacterias poseen una gran capacidad de adaptación a los diferentes ambientes y han desarrollado
mecanismos de resistencia a los antibióticos, siendo los mecanismos de resistencia adquirida y transferible
los más importantes por su potencial de diseminación (Thomas y Nielsen, 2005).
Durante la XLII Expedición Científica Antártica (ECA) del Instituto Antártico Chileno en febrero
de 2007, se colectó muestras de agua y sedimento de río, suelo y hielo en distintas locaciones geográficas
de Isla Rey Jorge, entre ellos, en sitios alejados de las bases, en los cuales no hay una presión selectiva
para los microorganismos por el uso antrópico de antibióticos y en este trabajo se estudió el
comportamiento frente a agentes antibacterianos y la presencia de beta-lactamasas en cepas bacterianas
aisladas en Meseta Norte de Península Fildes.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se trabajó con 29 cepas bacterianas aisladas desde muestras de agua, sedimento y suelo, obtenidas
en 5 puntos de muestreo, ubicados en la Meseta Norte de Península Fildes entre los rangos S62º10’51.5”
hasta S62º10’55.2’’ y W58º56’1.2” hasta W58º56’58.6’’.
Se determinó los patrones de resistencia a los agentes antibacterianos mediante el método de
difusión en agar (CLSI, 2006), utilizando antibióticos de diferentes grupos y se catalogó como resistente a
las cepas que presentaron un halo de inhibición igual o menor a 12 mm.
Se investigó la presencia del gen blaTEM por reacción en cadena de la polimerasa (PCR),
utilizando los partidores TEM(321)F-(5`TGGGTGCACGAGTGGGTTAC3`) y TEM(846)R(5`TTATCCGCCTCCATCCAGTC 3`) y el programa de amplificación descrito por Tenover y col.
(1994). La cepa Escherichia coli UC-168 se empleó como control positivo de gen blaTEM.
138
RESULTADOS
Las cepas fueron, principalmente, resistentes a ampicilina, cefalosporinas y trimetoprim (más del 75% de
las cepas) y todas las cepas fueron susceptibles a sulfonamida, ciprofloxacina y rifampicina (Tabla 1).
En la Figura 1 se observa que ninguna cepa fue susceptible a todos los antibióticos ensayados y que la
gran mayoría mostró resistencia a más de 4 antibióticos simultáneamente.
Antibiótico
Ampicilina
Cefalotina
Cefuroxima
Cefoxitina
Cefotaxima
Cloranfenicol
Gentamicina
Amikacina
Kanamicina
Estreptomicina
Tetraciclina
Trimetoprim
Sulfonamida
Ciprofloxacina
Acido nalidíxico
Rifampicina 5ug
Rifampicina 30 ug
Nº (%) cepas
resistentes
25 (86.2)
23 (79.3)
24 (82.7)
20 (68.9)
16 (55.2)
3 (10.3)
11 (37.9)
11 (37.9)
13 (44.8)
12 (41.4)
1 (3.4)
22 (75.9)
0
0
4 (13.8)
1 (3.4)
0
Nº De cepas resistentes.
Tabla 1. Resistencia a agentes antibacterianos de
bacterias aisladas en Meseta Norte, Península
Fildes
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
1a3
4a6
7a9
10
Nº De antibióticos.
Figura 1. Número de resistencias de bacterias aisladas
en Meseta Norte, Península Fildes.
La detección de genes de β-lactamasas de la familia TEM mediante PCR confirmó la presencia de
estas enzimas en 11 cepas, al obtener el producto de amplificación con el tamaño esperado de 526 pb
como se muestra en la Figura 2.
Figura 2. Detección de gen blaTEM en cepas bacterianas aisladas en Meseta Norte, Península Fildes.
1 y 13: marcador 100pb; 2 y 14: UC-168; 3:33.1; 4:33.2; 5:33.3; 6:33.4; 7:33.5; 8: 33.6; 9:34.4; 10:34.5;
11:34.6; 12:34.7; 15:35.1; 16:35.2; 17:35.3; 18:35.4; 19:35.5; 20:36.1; 21:36.6; 22:36.7; 23:37.8; 24:37.5
139
DISCUSIÓN Y CONCLUSIÓN
Los antibióticos generan una presión selectiva sobre los microorganismos seleccionando de esta
manera cepas bacterianas resistentes a una variedad de compuestos.
Los patrones de resistencia de las cepas en estudio indican que un alto porcentaje es resistente a
antibióticos de diferentes grupos, por ejemplo, β-lactámicos, aminoglicósidos y trimetoprim. Es
importante destacar la multirresistencia de las cepas, ya que 93% de ellas presentó resistencia a 4 o más
antibióticos simultáneamente. Estudios realizados por De Souza y col. (2006, 2007) en bacterias aisladas
en la Antártica, muestran diferentes grados de resistencia a antibióticos de amplio espectro y metales
pesados. Nuestros resultados concuerdan con los informados por estos autores; sin embargo, en su estudio
ensayaron un menor número de agentes antibacterianos.
La resistencia a antibióticos β-lactámicos como penicilinas y cefalosporinas se debe,
principalmente, a la síntesis de β-lactamasas, especialmente en bacilos Gram negativos. La detección
mediante PCR del gen bla de la familia TEM, característico en cepas productoras de β-lactamasas, nos
indicaría que las bacterias en estudio estarían en presencia de este tipo de antibióticos, ya sea porque ellas
sean productoras de estos compuestos u otras bacterias con las cuales comparten el mismo nicho
ecológico.
Se concluye que las bacterias aisladas en zonas de difícil acceso de Península Fildes, por lo que se
pueden considerar de baja intervención humana, presentan resistencia a agentes antibacterianos de
diferentes grupos, pero, principalmente, a compuestos de origen natural. Además, las cepas resistentes a
antibióticos β-lactámicos sintetizan una β-lactamasa de la familia TEM, siendo este es el primer informe
de mecanismos de resistencia a antibióticos en bacterias aisladas en Península Fildes.
AGRADECIMIENTOS
Al Instituto Antártico Chileno por el apoyo logístico en la LXII ECA y el financiamiento del
Proyecto INACH G-03-07.
140
REFERENCIAS
Aislabie J.M., Broady, P.A., Saul D.J. 2006. Culturable aerobic heterotrophic bacteria from high altitude, high
latitude soil of la Goece Mountains (86´30s, 147w), Antártica. Antartic science ltd printed in the UK. Antarctic
Science, 18(3): 313-321.
Camacho A., y Fernández-Valiente E. 2005. Un mundo dominado por los microorganismos. Ecología Microbiana
de los lagos antárticos. Ecosistemas Revista Científica y Técnica de Ecología y Medio Ambiente. 13pp.
Clinical Laboratory Standard Institute. 2006. M2-A9. Performance standards for antimicrobial disk susceptibility
tests; approved standard, 9th ed. Clinical and Laboratory Standards Institute, Wayne, PA.
De Souza M.J., Nair S., Bharathi P.A.L, Chandramohan D. 2006. Metal and antibiotic-resistance in psychrotrophic
bacteria from Antartic Marine waters. Ecotoxicology, 15: 379-384.
De Souza M.J., Bharathi P.A.L., Nair S., Chandramohan D. 2007. “Trade-off” in Antarctic bacteria: limnetic
psychrotrophs concede multiple enzyme expressions for multiple metal resistance. Biometals, 20: 821-828.
Shengkang L. Xiang X., Xuebin Yin, Fengping Wang. 2006. Bacterial community along a historic lake sediment core
of Ardley Island, west Antarctica. Extremophiles, 10: 461-467
Tenover, F.C., Huang, M.B., Rasheed, J. K., Persing, D. H. 1994. Development of PCR assays to detect ampicillin
resistance genes in cerebrospinal fluid in clinical isolates of Staphylococcus aureus and coagulase negative
Staphylococcus. Journal of Clinical Microbiology, 32: 2729-2737.
Tindall, B.J. 2004. Prokaryotic in the Antarctic: The Tip f the Iceberg. Microbial Ecology, 47: 271-283.
Thomas, C.M. and Nielsen, K.M. 2005. Mechanisms of, and barriers to, horizontal gene transfer between bacteria.
Nature Reviews Microbiology, 3: 711-721.
141
RESPUESTA A AGENTES ANTIBACTERIANOS DE BACTERIAS AISLADAS EN PENÍNSULA
FILDES, ISLA REY JORGE.
(Response to antibacterial agents of bacteria isolated in Fildes Peninsula, King George Island)
Sepúlveda, J.I. 1, González-Rocha, G.1, Bello, H. 1, González, M.2 y Domínguez, M.1
1
Departamento de Microbiología. Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad de
Concepción. Barrio Universitario s/n. Concepción. Chile. 2Departamento Científico.
Instituto Antártico Chileno. Punta Arenas. Chile. [email protected]
INTRODUCCIÓN
La resistencia a los antibióticos, en el campo de la medicina humana y veterinaria, se ha convertido
en un importante y complejo problema de salud pública y cada vez es más difícil el tratamiento frente a
una infección bacteriana, especialmente, las de origen hospitalario. Esto se debe a las diferentes
estrategias que las bacterias han adoptado para poder sobrevivir en un ambiente que ya no les está siendo
tan adecuado para su normal crecimiento (Alekshun y Levy, 2007). El fenómeno de resistencia no es
exclusivo de bacterias de origen clínico, sino que también se ha informado en bacterias aisladas de
ambientes naturales, por ejemplo ríos y lagos (Lima-Bittencourt y col., 2007).
No obstante del creciente interés de estudiar microorganismos de ambientes extremos, como el del
continente antártico, es escasa la información relacionada con la respuesta a antibióticos de bacterias
aisladas en este ambiente. Por esta razón, nos pareció de interés estudiar la resistencia a los antibióticos en
bacterias de origen antártico e investigar los mecanismos involucrados en este fenómeno. En este trabajo
preliminar se tuvo como objetivo conocer la respuesta de bacterias aisladas en Península Fildes frente a
diversos agentes antibacterianos.
MÉTODOS
Se trabajó con 103 cepas bacterianas aisladas en febrero de 2007 durante la XLII Expedición
Científica Antártica (ECA). Las bacterias fueron recuperadas en agar R2A desde muestras de hielo, agua y
suelo en cinco sitios de muestreo de la Península Fildes, Isla Rey Jorge (Figura 1). Para agrupar las cepas
bacterianas aisladas, se investigó por tinción de Gram la afinidad tintorial de las bacterias y, además, se
estudió la susceptibilidad a compuestos antibacterianos de diferentes grupos mediante el método de
difusión en agar, de acuerdo a las indicaciones del Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI, 2006).
Los discos de antibióticos empleados fueron ampicilina (AMP, 10μg), cefalotina (CE, 30μg), gentamicina
(CN, 10μg), estreptomicina (S10, 10μg), cloranfenicol (C, 30μg), tetraciclina (TE, 30μg), trimetoprim (W,
5μg), sulfonamida (S, 250μg), ciprofloxacina (CIP, 5μg) y kanamicina (K, 30μg). Además, para las cepas
Gram negativas se ensayó amikacina (AK, 30μg), ácido nalidíxico (NA, 30μg), cefotaxima (CTX, 30μg),
cefuroxima (CFX, 30μg), cefoxitina (FOX, 30μg) y rifampicina (RD, 30μg) y para las bacterias Gram
positivas se utilizó eritromicina (E, 15μg), levofloxacina (LEV, 5μg), moxifloxacina (MOX, 5μg),
penicilina G (P,10 U), rifampicina (RD, 5μg) y clindamicina (DA, 2μg). Se estableció como límite de
resistencia la producción de un halo de inhibición igual o inferior a 12 mm de diámetro.
142
Figura 1. Sitios de obtención de muestras para aislamiento
bacteriano
RESULTADOS
Se encontró que de las 103 cepas bacterianas incluidas en este estudio, 60 (58,3%) correspondieron
a bacterias Gram positivas y 43 (41,7%) a bacterias Gram negativas.
Como se muestra en las Figuras 2 y 3, para ambos grupos bacterianos la mayor frecuencia de cepas
resistentes se presentó frente a ampicilina, cefalotina y trimetoprim. Estos grupos tuvieron distinta
respuesta, principalmente, frente a cloranfenicol, con 41.8% de resistencia en bacterias Gram negativas y
25% en Gram positivas. Además, las bacterias Gram positivas mostraron resistencia a eritromicina,
rifampicina, penicilina y clindamicina (sobre 40%). Por su parte, en las bacterias Gram negativas se
observó una elevada frecuencia de resistencia a estreptomicina (46,5%), cefoxitina (51,1%) y cefuroxima
(53,5%).
Gram Positivo
70
% de Resistencia
60
50
40
30
20
10
0
AMP
CE
CN
K
C
TE
W
S3
CIP
S10
MXF
LEV
P
E
RD5
DA
Antibiótico
Figura 2. Frecuencia de cepas bacterianas Gram positivas resistentes a agentes antibacterianos
143
Gram Negativo
70
% de Resistencia
60
50
40
30
20
10
0
AMP
CE
CN
K
C
TE
W
S3
CIP
S10
AK
CXM
CTX
FOX
NA
RD30
Antibiótico
Figura 3. Frecuencia de cepas bacterianas Gram negativas resistentes a agentes antibacterianos
DISCUSIÓN
Debido al origen ambiental de las cepas, se estableció un límite para los halos de inhibición
distinto al recomendado por el CLSI, descrito para cepas de origen clínico. Además, al interesar la
pesquisa de resistencia en las cepas bacterianas, tampoco se optó por el criterio utilizado por Lo Giudice y
col. (2007), que consideraron cualquier halo de inhibición, independiente del diámetro, como
susceptibilidad. De acuerdo a esto se detectó resistencia a la mayoría de los grupos de antibióticos
ensayados, predominando la resistencia a antibióticos ȕ-lactámicos y trimetoprim.
Nuestros resultados son, en cierta forma, comparables con lo informado por De Souza y col. (2006;
2007) quienes encontraron resistencia a ȕ-lactámicos, cloranfenicol y tetraciclina; sin embargo, estos
autores ensayaron un número más reducido de antibióticos.
Se concluye que el fenómeno de resistencia a antibióticos también se da en muchas de las cepas aisladas
en la Península Fildes (Isla Rey Jorge) y que la presencia de estas bacterias resistentes en este ambiente
extremo podría deberse a su coexistencia con microorganismos productores de agentes antibacterianos.
AGRADECIMIENTOS
Al Instituto Antártico Chileno por el apoyo logístico en la LXII ECA y el financiamiento del
Proyecto INACH G-03-07.
144
REFERENCIAS
Alekshun, M.N. and Levy, S.B. 2007. Molecular Mechanisms of Antibacterial Multidrug Resistance. Cell 128: 10371050.
Clinical Laboratory Standard Institute. 2006. M2-A9. Performance standards for antimicrobial disk susceptibility
tests; approved standard, 9th ed. Clinical and Laboratory Standards Institute, Wayne, PA.
Lima-Bittencourt, C.I., Cursino, L., Gonçalves-Dornelas, H., Pontes, D.S., Nardi, R.M.D., Callisto, M., ChartoneSouza, E. and Nascimento, A.M.A. 2007. Multiple antimicrobial resistance in Enterobacteriaceae isolates from
pristine freshwater. Genetics and Molecular Research 6: 510-521.
Lo Giudice, A., Brilli, M., Bruni, V., de Domenico, M., Fani, R., Michaud, L. 2007. Bacterium-bacterium inhibitory
interactions among psychrotrophic bacteria isolated from Antarctic seawater. FEMS Microbiology Ecology, 60; 383396.
De Souza, M., Nair, S., Bharathi, P., Chandramohan, D. 2006. Metal and Antibiotic Resistance in psychrotrophic
bacteria from Antarctic Marine waters. Ecotoxicology, 15: 379-384.
De Souza, M., Nair, S., Bharathi, P., Chandramohan, D. 2007. Trade-off in Antarctic bacteria: limnetic
psichrotrophic concede multiple enzyme expressions for multiple metal resistance. Biometals, 22; 284-293.
145
VARIACIONES ESTACIONALES EN HORMONAS TIROIDEAS, TSH Y TBG
(Seasonal variation of Thyroid Hormones, THS, and TBG)
Hernández, I. (1), Leiva, J (1), Palestini, M (1), Keitel, C (2).
(1) ICBM, Facultad de Medicina, Universidad de Chile, (2) IEMA.
En los seres humanos, así como en otras especies, el ciclo luz-oscuridad actúa como un
sincronizador del ciclo circadiano. Estos cambios se manifiestan en variaciones funcionales, bioquímicas
y hormonales (ejemplo: melatonina, cortisol, hormonas tiroídeas, etc.). Sin embargo, existen pocos
estudios que describan variaciones anuales o estacionales en las concentraciones de hormonas en el
hombre, debidas a cambios en la relación del ciclo luz-oscuridad o fotoperíodo.
Las hormonas tiríodeas están implicadas en el crecimiento y desarrollo, y en la regulación del
metabolismo. Es posible que cambios en sus niveles puedan ser reflejo de condiciones externas, como es
el fotoperíodo. Este estudio nos permitió observar variaciones, en las mediciones de hormonas tiroídeas,
triyotironina (T3), tiroxina (T4), hormona estimulante del tiroides (TSH) y globulina fijadora de la
tiroxina (TBG), que ocurren en seres humanos, medidos en diferentes estaciones de un año, en un
ambiente de extrema variación en el fotoperíodo como lo es la estadía de las dotaciones antárticas.
MATERIAL Y MÉTODO
Hombres sanos, pertenecientes a la dotación de la Base O’Higgins del Ejercitó, de los años 2006 y
2007. Se les tomo, a las 8 de la mañana, muestras de sangre en un período denominado Verano (Enero),
otra muestra en un período denominado Invierno (Julio) y una tercera muestra en un último período
denominado Primavera (Octubre). Las muestras fueron centrifugadas y el suero extraído fue congelado a 20º Celsius, hasta su análisis. Las mediciones fueron hechas con un inmuensayo quimioluminiscente, en
un equipo Immulite 2000 .Los resultados son expresados como promedio ± desviación estandar. El
análisis estadístico fue realizado con ANOVA.
Resultados: Se muestran en las tablas 1, correspondiente al período 2006 y tabla 2
correspondiente al período 2007
Tabla 1: Período de 2006
T3 ng/dL
T4 total ug/dL
TBG ug/mL
TSH ulU/mL
Ver
Invier Prim Ver
Inv
Pri
Ver
Inv
Pri
Ver
Inv
Pri
93±19 81±10* 91±10 6,8±1,2 6,4±1,0 6,4±1,0 13,1±2,6 12,2±2,1* 17,9±3,6 2,4±1,0 3,3±1,7 2,9±1,1
Tabla 2: Período de 2007
T3 ng/dL
T4 total ug/dL
TBG ug/mL
TSH ulU/mL
Ver
Inv
Pri
Ver
Inv
Pri
Ver
Inv
Pri
Ver
Inv
Pri
135±20 112±17* 135±14 8,4±1,7 8,2±1,0 8,4±1,1 19,3±2,8 17,3±3,3* 17,0±2,4 1,9±0,7 2,3±1,3 1,9±1,1
En los dos años estudiados, 2006 y 2007, podemos observar una disminución significativa de la
hormona T3 así como de la TBG, durante los períodos de invierno. No observamos cambios en los valores
de la hormona T4 durante los períodos estudiados, y a pesar de observar un aumento en los niveles de la
hormona TSH durante el período de invierno estos no alcanzan a ser estadísticamente significativos.
AGRADECIMIENTOS
Proyecto Nº160 financiado por INACH y al Departamento Antártico del Ejército de Chile y a las
dotaciones antárticas que participaron de este estudio.
146
VARIACIONES DEL CORTISOL EN LA PERMANENCIA ANTARTICA
VARIATIONS OF CORTISOL IN THE ANTARTIC RESIDENCE.
Hernández, I. (1), Leiva, J (1), Palestini, M (1), Keitel, C (2).
(1) ICBM, Facultad de Medicina, Universidad de Chile, (2) IEMA.
En los seres humanos, el ciclo luz oscuridad actúa como sincronizador del ciclo circadiano, el que
se manifiesta en regulaciones de las funciones fisiológicas, pero también suponemos que estos cambios
estén influenciados por el fotoperiódo estacional. El exceso de luz en el verano y la ausencia de luz
durante el invierno permiten que la Base antártica Bernardo O`Higgins sea un lugar ideal para ver
cambios debido a influencias del fotoperíodo. Cambios que quisimos observar en la expresión del Cortisol
en la saliva y en el plasma, de voluntarios sanos.
MATERIAL Y MÉTODO
Durante el transcurso de un año, a miembros voluntarios sanos de la base O´Higgins del Ejercito,
se les tomaron muestras de saliva en Enero (período que llamamos Verano), en Julio (período que
llamamos Invierno) y en Octubre (período que llamamos Primavera). Estas muestras de saliva se tomaron
en la mañana (8 horas AM) y en la noche (24 horas) además después de la muestra de saliva de la mañana
se les tomo una muestra de sangre, de la cual se extrajo el suero, todas las muestras fueron congeladas a 20º Celsius hasta su análisis.
El cortisol en saliva se fue medido con técnica de ELISA kit marca SALIMETRICS y para el
cortisol en suero las mediciones fueron hechas con un inmuensayo quimioluminiscente, en un equipo
Immulite 2000 .Los resultados son expresados como promedio ± desviación estandar. El análisis
estadístico fue realizado con ANOVA.
RESULTADOS
Tabla 1: Cortisol en saliva (ug/dL)
Verano
Mañana
Noche
0,23±0,15*
0,03±0,03
Invierno
Mañana
Noche
0,30±0,09*
0,22±0,06
Primavera
Mañana
Noche
0,45±0,17*
0,10±0,11
Tabla 2: Cortisol en suero (ug/dL)
Verano
Mañana
16,16±3,08
Invierno
Mañana
15,53±3,38
Primavera
Mañana
19.93±2,77*
En el período (año) estudiado, podemos decir: a) todas las mediciones de cortisol en la mañana
fueron estadísticamente mas elevadas que las mediciones de cortisol nocturno, b) Hubo mayor diferencia
entre las valores mañana-noche en las mediciones de verano y de primavera comparado con invierno, y c)
en los valores de cortisol en suero hubo un aumento significativo en el período de primavera.
AGRADECIMIENTOS:
Proyecto Nº160 financiado por INACH y al Departamento Antártico del Ejército de Chile y a las
dotaciones antárticas que participaron de este estudio.
147
CARACTERIZACIÓN DE BACTERIAS CON PROPIEDADES ANTIMICROBIANAS
AISLADAS DESDE LA ANTÁRTICA
(Characterization of bacteria with antimicrobials properties
isolated from Antarctica.)
Gimpel, C.1; Alegría, K2; González-Rocha, G.2; Domínguez, M.2; González, M1.
Laboratorio de Bio-recursos Antárticos. Departamento Científico. Instituto Antártico
Chileno. Punta Arenas. Chile. [email protected]
2
Departamento de Microbiología. Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad de
Concepción. Barrio Universitario s/n. Concepción. Chile.
1
INTRODUCCIÓN
La antártica es un continente que presenta un ambiente muy particular, prístino y poco explorado
aún. El fuerte aislamiento de influencias externas que existe ha provocado una ventaja incalculable,
permitiendo desarrollar ecosistemas únicos en el mundo, producto de las condiciones únicas que facilitan
el desarrollo de microorganismos que poseen adaptaciones muy impresionantes e igual de únicas. Esto,
sumado a las extremas condiciones de temperatura, humedad, salinidad y viento, ha colaborado con que
allí se desarrollen infinidad de organismos y microorganismos no conocidos aún.
El estudio de la diversidad microbiológica de la Antártica es una actividad relativamente reciente
y representa un rango de actividades asociadas con la búsqueda de nuevos microorganismos que pueden
presentar moléculas o componentes desconocidos, que podrían ser utilizados en aplicaciones
biotecnológicas. De esta manera se ha logrado encontrar incluso nuevas e impresionantes formas de vida,
aprendiendo de ellas, ya que el pensamiento clásico apuntaba a lo imposible de la existencia de vida en
dichas condiciones.
El objetivo de la siguiente investigación es lograr aislar bacterias de distintos ambientes antárticos
para luego analizar la posibilidad de la existencia de compuestos bioactivos, que potencialmente pueden
ser antimicrobianos para bacterias patógenas conocidas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Recolección de muestras.
Se recolectaron muestras desde distintos puntos y suelos de la península Fildes (Isla Rey Jorge,
Antártica). Las muestras se tomaron desde suelo ortogénico, hielo, sedimento marino y suelo sin
vegetación, siempre a nivel superficial. Fueron colectadas en envases estériles, sellados y mantenidos a –
20ºC hasta su procesamiento.
Cultivos.
Se realizaron cultivos preliminares de las muestras, en medios sólidos, Luria Bertani (LB) y R2A
(Merck). Las muestras sólidas se diluyeron en agua destilada para luego ser sembradas en medio sólido.
Todas se crecieron sujetas a tres temperaturas distintas, 5ºC, 10ºC y 20ºC, para observar su crecimiento.
Se controló el crecimiento diario y se procedió a aislar y renovar cultivos de colonias diferenciables.
Finalmente se aislaron 35 cepas con características visuales diversas.
Ensayos de actividad antimicrobiana.
Una vez aisladas y crecidas las colonias se realizaron distintos ensayos para probar su actividad
antimicrobiana. Las cepas control utilizadas fueron , Escherichia coli, Salmonella typhimurium,
Staphylococcus aureus y Rhizobium. Se probaron tres ensayos, el primero de difusión en agar (Kékessy,
D.A., 1970) y los restantes de inhibición de crecimiento por contacto con el sobrenadante en medio
148
líquido y sólido. Éste último a través de discos difusores (Kimura et al., 1998). En el ensayo de difusión en
agar, se determinó la actividad antimicrobiana al ser observados halos de inhibición de crecimiento de las
cepas control. Las cepas control se crecieron a 37ºC hasta la fase exponencial tardía (OD600 ≅ 0.9), para
luego ser sembradas. Se mantuvieron a 20ºC por dos días y se observó el resultado. Para las cepas
antárticas que resultaron positivas en este ensayo, se realizaron los siguientes pasos.
Caracterización clásica.
A una de las cepas con resultados positivos en la inhibición de crecimiento de las cepas control (la
que alcanzó mejores niveles de inhibición) se le realizó una caracterización más completa que al resto.
Esta consistió en la práctica de los clásicos ensayos de tinción Gram, filancia y resistencia a antibióticos.
Además se realizaron curvas de crecimiento a distintas temperaturas (5, 10 y 20ºC) para todas las bacterias
con actividad antimicrobiana significativa.
Extracción de DNA, amplificación y secuenciación del gen rDNA 16S.
Se procedió a crecer colonias de las cepas seleccionadas en las mismas condiciones de medio y
temperatura, pero en medio líquido. Se utilizó el protocolo estándar de fenol para la extracción de DNA
total. Se procedió a realizar la amplificación del gen ribosomal 16S por PCR. Una vez obtenidas bandas
únicas, se aisló el material genético desde el producto de PCR (kit de extracción de DNA, Novagen).
Resultados y discusiones
Desde las distintas muestras recogidas durante la ECA (Expedición Científica Antártica) 2007 –
2008 se aislaron 35 cepas de distintas bacterias. Estas fueron sometidas a los ensayos de actividad
antimicrobiana. De éstas se seleccionaron 3 cepas que mostraron resultados positivos.
Finalmente el ensayo de difusión en agar fue el elegido para discriminar la actividad de las
bacterias, debido a que no se lograron resultados satisfactorios con los otros propuestos. En las pruebas
que involucraban el sobrenadante de las cepas, no se observaron los resultados esperados luego de que en
la difusión en agar sí se había inhibido el crecimiento. Se presume que esto tiene que ver con la
concentración de elementos antimicrobianos presentes en el sobrenadante. Para dilucidar este tema, se
espera en los próximos meses utilizar un protocolo de concentración por precipitación o
ultracentrifugación. La naturaleza proteica de la molécula activa se evaluará con la utilización de alguna
proteasa, y se pretende trabajar con una HPLC para lograr aislar el péptido involucrado en el proceso. Así
se buscará comprobar mediante más experimentos y la ayuda de bases de datos, la efectividad de la
actividad antimicrobiana de las cepas, junto con aislar y caracterizar las moléculas pertinentes.
De las cepas SMN 33-6, HMN-5 y HMN-6, se presenta un cuadro resumen con los resultados de
sus actividades antimicrobianas y los patógenos que inhiben, correspondiendo al ensayo de difusión en
agar.
Cepas
Escherichia coil
Salmonella
Staphylococcus
Rizobium
typhimurium
aureus
SMN 33-6
+
+
+
+
HMN-5
+/+
HMN-6
+
Tabla 1: “Resumen de actividad antimicrobiana detectada en test de difusión en agar. El símbolo + se asocia a la total inhibición del crecimiento del patógeno
analizado, generando un claro halo de aproximadamente 2 cm. de diámetro. El símbolo +/- indica una inhibición clara del patógeno, pero un halo menor. En el
caso del símbolo -, se indica que no hubo inhibición”
De la caracterización de la cepa SMN 33-6, aislada desde el sedimento de la Meseta Norte (S
62º11´03.3´´- WO 58º56´01.2´´), se desprende que es una bacteria Gram negativa, de forma bacilar y
pigmenta violeta oscuro al crecer en agar R2A sólido. El ensayo de filancia resultó positivo. Con respecto
a los antibióticos, presentó resistencia a ampicilina, cefalotina, cefuroxima, cefoxitina y trimetoprim. Las
149
curvas de crecimiento arrojaron que la cepa es capaz de crecer a 5, 10 y 20ºC. A los 5 y 10ºC la fase lag es
más larga, alcanzando las 24 hrs, mientras que a 20ºC es de sólo 10 hrs. Por otra parte a 20ºC alcanza una
OD600 de tan solo 1.2, no como a temperaturas más bajas, siendo el máximo 1.75.
La caracterización de las cepas HMN-5 y HMN-6 no fue tan exhaustiva. Se puede señalar que
ambas corresponden a bacterias Gram negativas y pigmentan tonalidades blanquecinas en medio sólido.
La cepa HMN-5 es capaz de crecer en R2A y LB, no así la HMN-6 ni la SMN 33-6, que sólo crecieron en
R2A. Las curvas de crecimiento arrojaron que crecen a 5, 10 y 20ºC. En el caso de la cepa HMN-5 se
observa nuevamente que la fase lag a 20ºC es la más corta pero así también lo es la fase exponencial, esta
vez alcanzando eso sí, las mismas OD600 que a 5ºC, siendo la más baja a 10ºC. Para la cepa HMN-6 se
tiene que las tres fases lag son distintas, siendo nuevamente la de 20ºC la más corta y la de 10ºC la más
larga. En este caso los tres cultivos alcanzan OD600 de 1.7. Cabe señalar que en todos los casos se hicieron
las curvas en duplicado.
Actualmente se está trabajando en la secuenciación de los segmentos de rDNA 16S. Esta actividad
se realizará en los laboratorios del Servicio Agrícola y Ganadero de Magallanes, mediante el uso de un
secuenciador de 16 capilares (ABI 3130xl, Applied Biosystems).
El objetivo de este estudio es lograr identificar nuevos compuestos antimicrobianos, potenciales
bacteriocinas, presentes en bacterias antárticas. Las bacteriocinas son péptidos heterogéneos sintetizados a
nivel ribosomal por las bacterias (Eijsink, 1998), y su principal atractivo son sus propiedades
antimicrobianas. El mecanismo de acción de las bacteriocinas es similar al de antibióticos ionóforos
(Stern, 2006). Son letales para cepas pertenecientes a la misma especie de bacteria o alguna relacionada
(Deepika, 1975). Se han descrito principalmente en bacterias ácido lácticas, y se clasifican en cuatro
clases dependiendo de sus características químicas específicas, y mecanismos de acción. Dichos péptidos
se excretan por lo cual actúan extracelularmente provocando la inhibición del crecimiento de los
patógenos. Las bacteriocinas podrían presentar, por lo tanto, un gran potencial para ser utilizadas en
distintos ámbitos de la biotecnología, por supuesto dependiendo de los patógenos que sean capaces de
inhibir y en qué concentraciones.
CONCLUSIONES
Se concluye que el estudio ha permitido encontrar tres cepas antárticas con actividad
antimicrobiana. Esto da las pautas para seguir en la investigación con el objetivo de determinar las
características físico-químicas de estos compuestos bioactivos en bacterias y definir la presencia o no de
bacteriocinas. Para ello se realizarán pruebas para comprobar la naturaleza peptídica de los compuestos y
se procederá a la purificación de estos por medios cromatográficos.
150
REFERENCIAS
Deepika, P. and Slade, H. Production and Properties of an Extracellular Bacteriocin from Streptococcus mutans
Bacteriocidal for Group A and Other Streptococci. Infection and Immunity, Dec. 1975, p. 1375-1385.
Eijsink, V., Skeie, M., Middelhoven, H., Brurberg, M. and Nes, I. Comparative Studies of Class IIa Bacteriocins of
Lactic Acid Bacteria. Applied and Environmental Microbiology, Sept. 1998, p. 3275–3281.
Kekessy, A. M. and Piguet, D. B. 1970. New method for detecting bacteriocin production. Applied Microbiology
20:282–283.
Kimura, H., Sashihara, T., Matsusaki, H., Sonomoto, K. and Ishizaki, A. (1998) Novel bacteriocin of Pediococcus
sp. ISK-1 isolated from well-aged bed of fermented rice bran. Annals of New York Academy of Sciences 864, 345–
348.
Stern, N. J., Svetoch, E. A. , Eruslanov, V. B., Perelygin, V. V., Mitsevich, E. V, Mitsevich, I. P.,. Pokhilenko, V. D.,
Levchuk, V. P., Svetoch, O. E. and Seal, B. S. Isolation of a Lactobacillus alivarius Strain and Purification of Its
Bacteriocin, Which Is Inhibitory to Campylobacter jejuni in the Chicken Gastrointestinal System. Antimicrobial
Agents and Chemotherapy, sept. 2006, p. 3111–3116 vol. 50, no. 9.
151
ESTRÉS TÉRMICO Y RESPUESTA INMUNE EN EL ERIZO ANTÁRTICO STERECHINUS
NEUMAYERI.
(Heat Stress and Immune Response in the Antarctic sea Urchin (sterechinus neumayeri).
Figueroa, T1-3; Ovando, F1-3.; Cardenas, C; NewCombe, E1-2; Gimpel, C. y González, M.
1
Laboratorio de Biorecursos Antárticos. Departamento Científico. Instituto Antártico
Chileno. 2 University of Auckland, Nueva Zelanda 3Estudiante pre-grado Carrera de
Biología Marina, Universidad de Magallanes. Punta Arenas. Chile.
INTRODUCCIÓN
La homeostasis de un organismo es asegurada por un delicado sistema que puede ser perturbado
cuando la integridad del organismos es puesta en peligro. Ejemplo de esta situación son los daños
titulares, infecciones por microorganismos, contaminantes, la temperatura, la osmolaridad, el pH, la
disponibilidad de nutrientes, o la presencia de intermediarios reactivos del oxígeno. La protección de esta
integridad necesita la puesta en marcha de un cierto número de reacciones de defensa tanto
comportamentales como fisiológicas. En el contexto global, muchos organismos están enfrentando
cambios drásticos a nivel del ambiente y los impactos ya están siendo percibidos a nivel de la diversidad
biológica en los diversos ecosistemas a través del planeta. En los equinodermos las células que podrían
percibir estos cambios externos son los celomocitos estas células podrían generar reacciones celulares ante
los cambios ambientales, y los mecanismos que desarrollan para protegerse contra el daño producido por
éstos es lo que se conoce, en general, como la respuesta celular al estrés.
En especies antárticas sólo se ha caracterizado el tipo de celomocitos principalmente en estrellas y
erizos de mar asociados a su capacidad de fagocitosis a 0°C frente a levaduras (Silva and Peck, 2000;
Shimada et al. 2002). Este trabajo pretende caracterizar por una parte la respuesta en el número y tipo de
celomocitos presentes en Sterechinus neumayeri frente a factores abióticos (temperatura) y factores
bióticos (bacterias) y por otra caracterizar y analizar la expresión de algunos genes que estarían
implicados en este proceso.
MATERIALES Y MÉTODOS
Como parte de la Expedición Científica Antártica de INACH en el verano de 2008 se realizaron
experimentos de estimulación in situ de la respuesta inmunitaria de erizos. Para esto se procedió a
disponer dos grupos de erizos uno experimental y otro control constituido por 20 individuos cada uno.
Ambos grupos se dispusieron en dos “jaulas” a 6 metros de profundidad en la Bahía Fildes en la Isla Rey
Jorge (Islas Shethland del Sur).
coli, Staphylococcus aureus y Salmonella typhi) injectando (200 μl) en la cavidad celómica de los
erizos a una concentración de 1x106 cfu/ml. Un segundo experimento se realizó con levaduras
autoclavadas (S. cereviside) con el mismo número de individuos y en las mismas condiciones del
experimento anterior a una concentración de 5x107 células/ml. Se obtuvieron los celomocitos de la cavidad
celómica a 24 y 48 hrs post estimulación, se contó el número de celomocitos por individuo y se
almacenaron en ARN later (Ambion) para la posterior extracción de ARN totales.
A partir de 20 individuos se realizaron los experimentos de estrés térmico sometiéndose a los
erizos a tres temperaturas diferentes de 1, 5 y 12 °C, realizándose la extracción de celomocitos desde la
cavidad celómica de los erizos a 1, 4, 24 y 48 horas conservado estos en ARN later.
152
Los ADNc fueron amplificados usando partidores diseñados a partir de regiones conservadas de
genes descritos en el erizo Strongylocentrotus purpuratus como son metalotioneína, factor inflamatorio
allogénico tipo 1, actina, thrombospondina 1, factor TNF alfa inducido por LPS y galectina 9. Para la
retrotranscripción de los ARN se utilizó 1μg de ARN total más 50 ng/μl de oligo-(dT)12-18 en un
volumen de 12 μl, conteniendo 1mM dNTPs, 1 unidad/μl de RnaseOUT (Invitrogen TM) y 200
unidades/μl de la transcriptasa inversa M-MLV en su tampón (Promega). El programa de amplificación
consistió en 10 min a 95 ºC, seguidos por 30 ciclos de 95 ºC por 1 min, 50 ºC por 1 min , 72 ºC por 1
min y finalmente una etapa de elongación de 72 ºC por 7 min. Los productos amplificados fueron
analizados en geles de agarosa al 1.5 % y purificados en columnas. Posteriormente estos productos de
PCR fueron secuenciados.
La búsqueda de homologías de secuencias fueron realizadas con el algoritmo de BLAST de la
página de NCBI (http://www.ncbi.gov./Blast). Las secuencias nucleotídicas obtenidas fueron traducidas
virtualmente por el programa “translate” del servidor ExPASy. Las secuencias aminoacídicas fueron
alineadas con ClustalX (http://www.ch.embnet.org/software/ClustalW.html). Por otra parte los análisis
filogenéticos fueron realizados usando el programa MEGA versión 3.0.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos indican que número de celomocitos totales aumentó significativamente
respecto del grupo control en los erizos que fueron estimulados con bacterias después de 24 horas
(p<0.05). Igual fenómeno se observó en el incremento de un tipo celular denominado como células
esferoidales rojas (Fig 1 A y B). Después de 48 horas los valores tenderían a una estabilización en el
número de celomocitos. Sin embargo, para levaduras no se observaron diferencias significativas respecto
del número de celomocitos totales y células de tipo células esferoidales rojas (p>0.05) (Fig. 1 C y D).
A
B
C
D
Fig. 1. Modificación en el número
de celomocitos de S. neumayeri
producto de la estimulación con
bacterias y levaduras. Las
bacterias aumentan la proporción
de la sub-población de células
rojas. Figure 1. Variation in the
coelomocytes number of S.
neumayeri product of stimulation
with bacteria and yeast. Bacterial
challenge increases the proportion
of a subpopulation of red spherule
cells.
153
De la misma forma la temperatura también elevó notoriamente el número de celomocitos totales y
de células rojas en los erizos estimulados a 1 y 4 horas a 12 °C. Sin embargo, el grupo control (1 °C)
también experimento un aumento después de 48 horas producto quizás del propio estrés del
confinamiento. En erizos presentes en aguas templadas del mediterráneo se ha observado este mismo
fenómeno en cuanto a la temperatura y la polución (Matranga et al., 2000), por lo que este tipo celular
puede ser un interesante marcador para evaluar ciertos parámetros ambientales en la antártica.
Este aumento en el número de celomocitos podría responder a la activación de procesos de
proliferación celular que produce la presencia de algunos patógenos o patrones moleculares de estos, por
otra parte es llamativo que las levaduras no generaran una modificación en el número de celomocitos y en
particular de las células esferoidales rojas. Sin embargo, no se descarta que otros tipos de mecanismos
moleculares se activen vía reconocimiento de patrones moleculares de levaduras.
Actualmente se trabaja en la realización de análisis de expresión de genes implicados en la
inmunidad (Smith et al., 2006; Hibino et al., 2006), se ha logrado amplificar tres genes como son la
metalotioneína (MT), factor inflamatorio allogénico tipo 1 (AIF1) y actina. Con otros genes como la
proteína de estrés térmico (HSP70), thrombospondina 1, factor TNF alfa inducido por LPS y galectina 9
no se ha logrado la amplificación, por lo cual se esta trabajando en el rediseño de nuevos partidores.
Aunque la MT de S. neumayeri ha sido descrita a partir de ovocitos (Scudiero et al., 1997), este trabajo
corresponde a la primera descripción de su expresión en células inmunitarias. Las secuencias parciales
obtenidas en celomocitos de AIF1 y actina corresponden también al primer registro en esta especie de
equinodermo antártico.
REFERENCIAS
Hibino, T., Loza-Coll, M., Messier, C., Majeske, A. J., Cohen, A. H., Terwilliger, D. P., Buckley, K. M., Brockton, V.,
Nair S. V., Berney, K., Fugmann, S.D., Anderson, M.K., Pancer, Z., Cameron, R. A., Smith, L.C. and Rast, J.
P.(2006).The immune gene repertoire encoded in the purple sea urchin genome. Dev. Biol. 300 (1): 349-365.
Shimada, J. C., Porto-Neto, L.R., Dauriz, M.B.B.C., Jensch-Junior, B. E. and Silva, J.R.M.C. (2002) Phagocytosis in
vitro and in vivo in the Antarctic sea urchin Sterechinus neumayeri at 0 °C. Polar Biol. 25: 891-897.
Silva, J.R.M.C. and Peck, L. (2000) Induced in vitro phagocytosis of the antarctic starfish Odontaster validus
(Koehler, 1906) at 0°C. Polar Biol. 23: 225-230.
Smith, L.C., Chang, L., Britten, R.J. and Davidson, E. H. (1996) Sea urchin genes expressed in activated
coelomocytes are identified by expressed sequence tags. Complement homologues and other putative immune
response genes suggest immune system homology within the deuterostomes. J. Immunol. 156: 593-602.
Smith, L.C., Rast, J.P., Brockton, V., Terwilliger, D.P., Nair, S.V., Buckley, K.M. and Majeske, A.J. (2006) The sea
urchin immune system. Invertebrate Survival Journal. 3: 25-39.
154
FERIA ANTÁRTICA ESCOLAR: CUANDO LA CIENCIA SE VUELVE ENTRETENIDA,
CERCANA Y SOCIAL
(Antarctic School Fair: When Science becomes entertaining, valued and social)
Barticevic, E. Instituto Antártico Chileno.
La Feria Antártica Escolar (FAE) es el principal programa de valoración y divulgación antártica
del país, dirigido a alumnos de enseñanza media, que incentiva la realización de proyectos científicos
estudiantiles. Comenzó el 2004 convocando sólo a estudiantes de la Comuna de Punta Arenas; hoy está
invitando a la mitad de la matrícula del país, abarcando desde la Región de Valparaíso hasta la de
Magallanes. En cada oportunidad, se hace un llamado a concurso con un tema elegido de acuerdo a su
importancia y actualidad. Los alumnos postulan con trabajos de investigación regidos por el uso del
método científico, en dos categorías: bibliográfica o experimental. Este evento es organizado por el
INACH y la Fuerza Aérea de Chile.
Este programa considera tres supuestos. 1. Es más fácil formar una conducta que transformarla,
por ello se trabajó con el sistema educacional para propiciar una cultura ciudadana más cercana a la
ciencia, a la aventura del conocimiento. 2. La forma clásica de divulgar la ciencia a través de los medios
de comunicación está, por decirlo menos, en crisis. Existen sólo dos secciones de divulgación científica en
medios de comunicación escritos del país y además no son muy leídas; es decir, no tienen audiencia. En
este contexto, la metodología de trabajo es desde lo que se denomina comunicación interpersonal, cara a
cara, donde el sujeto destinatario del mensaje es actor, vive la ciencia. Esto es relevante pues no hay otra
forma mejor de conocer la realidad que vivenciándola. No hay otra forma mejor de acercar la ciencia a los
jóvenes, que entregándoles la experiencia de ésta. 3. En la sociedad del conocimiento, el trabajo en red es
multiplicador, maximiza esfuerzos e intenciones, por lo cual se desarrolla la labor con una red de
profesores a lo largo del país, apoyados especialmente en la Red Explora de Conicyt en regiones.
Esta iniciativa ha sido posible gracias al apoyo de diversas instituciones comprometidas con la
valoración y divulgación de la ciencia en Chile, particularmente, las universidades y científicos antárticos.
Cabe destacar también el inapreciable apoyo que ha significado el Programa Explora para su
implementación, a través de los coordinadores regionales de Valparaíso, Talca, Concepción, Temuco,
Valdivia, Puerto Montt y Punta Arenas.
Este año el tema de la FAE es Antártica: ¿un continente isla? La V FAE se efectuará el 2008
entre el 7 y 9 de noviembre, en la capital de la Región de Magallanes y Antártica Chilena. El premio para
los 4 mejores trabajos es un viaje en enero a la Antártica, protagonizando la V Expedición Antártica
Escolar.
155
BOLETÍN ANTÁRTICO CHILENO: UNA OPORTUNIDAD PARA DIVULGAR LA CIENCIA
ANTÁRTICA
(Chilean Antarctic Bulletin: An opportunity to communicate Antarctic Science)
CANALES, R.
Instituto Antártico Chileno, Plaza Muñoz Gamero 1055, Punta
[email protected]
DESCRIPCIÓN
El Boletín Antártico Chileno es una publicación oficial del Instituto Antártico Chileno (Inach) que
tiene como objetivo divulgar la ciencia y actividad antártica nacional. Tiene una estructura flexible de
secciones con colaboraciones (algunas de ellas solicitadas), reportes de la actividad internacional, noticias
nacionales, entrevistas. Tiene una edición semestral.
Una de sus preocupaciones principales es dar a conocer el resultado de investigaciones en curso o
recientemente finalizadas. También nos interesa divulgar temas antárticos desconocidos o poco tratados;
en este mismo sentido, uno de los éxitos divulgativos del Año Polar Internacional ha sido dejar atrás la
generalización que relaciona al Polo Norte con los osos polares y al Polo Sur con los pingüinos. La ciencia
antártica es mucho más que eso.
En el último tiempo renovó su diseño y reorientó su línea editorial para acercarse a un público más
amplio. Hemos privilegiado artículos más breves y con un lenguaje técnico acotado. En cuanto al diseño,
ahora es una publicación a todo color, impresión de alta calidad y con una selección de imágenes que
busca un equilibrio entre la belleza y la calidad de la información que aporta la imagen. Uno de los
próximos pasos es el desarrollo de infografías.
Es una de las pocas revistas de divulgación científica gratuita, financiada con fondos fiscales y
orientada a un público no especializado.
ALCANCE NACIONAL E INTERNACIONAL
El Boletín, con un tiraje de 2000 ejemplares, es distribuido gratuitamente a autoridades regionales
y nacionales, instituciones antárticas internacionales, bibliotecas chilenas y extranjeras, universidades,
investigadores, etc.
Incluye un resumen en inglés de todas las colaboraciones. La traducción es responsabilidad del
Inach y es encargada a un hablante nativo de inglés.
COLABORACIONES
El Boletín recibe colaboraciones, pero también las solicita para tratar temas que considera
relevantes. Estamos tratando de incluir en cada número un conjunto de artículos que se ocupen, desde
distintas perspectivas, de un tema determinado; en este caso, las colaboraciones son igualmente
solicitadas.
Colaboraciones. Artículos de divulgación, ojalá sin referencias, dirigidos al público general.
Extensión aproximada: 1000 palabras. Imágenes: 3 ó 4 con la mejor resolución posible y con contenido
científico (o sea, no sólo “imágenes bonitas”).
156
Revisión. Las colaboraciones son revisadas primeramente por el Editor y luego por el Comité
Editor. Ellos pueden hacer las sugerencias que estimen pertinentes e incluso pueden rechazar una
colaboración si las objeciones afectan a la argumentación central del artículo. La colaboración, revisada y
aceptada, se publica en el boletín en preparación; en el caso de que el espacio destinado a colaboraciones
esté completo, el artículo se publicará en el boletín siguiente.
Fechas de recepción. El Boletín se publica en junio y diciembre. Se pueden presentar
colaboraciones en cualquier momento, pero el plazo de recepción de colaboraciones a considerar en el
boletín en curso se cierra tres meses antes de su publicación.
DIMENSIÓN CULTURAL
La portada del Boletín es encargada a artistas plásticos de la Región de Magallanes y Antártica
Chilena. El Boletín utiliza las tipografías TCL 355 (títulos) y Digna (texto), creadas por los diseñadores
chilenos Tono Rojas y Rodrigo Ramírez, respectivamente. El objetivo de estas elecciones es ser un aporte
no sólo en el ámbito científico sino también tender puentes con otras áreas de la cultura.
157
NIÑAS Y NIÑOS HACIENDO DEL MUNDO SU MEJOR LABORATORIO
(CHILDREN DOING OF THE WORLD THEIR BEST LABORATORY)
Junta Nacional de Jardines Infantiles.
Dirección Regional de Magallanes y Antártica Chilena
RESUMEN
A partir del año 2006 se dio inicio a un trabajo conjunto entre la Dirección Regional de la Junta
Nacional de Jardines Infantiles (JUNJI), Magallanes y Antártica Chilena y el Instituto Antártico Chileno
(INACH), que permitió incorporar diversos temas relacionados con el continente antártico al currículo de
la educación parvularia. Producto de esta coordinación en septiembre del 2007 se firmó un convenio
regional de colaboración entre ambas instituciones, en el cual se señala un especial interés por congregar
esfuerzos, capacidades y recursos para promover y facilitar el conocimiento histórico, científico,
tecnológico, ambiental y de desarrollo del territorio antártico chileno, así como el fomento de la educación
y difusión ambiental para la conservación de la diversidad biológica y cultural de este continente.
Ambas instituciones, conscientes de la relevancia y pertinencia que adquieren los conocimientos
que se incorporan desde la edad inicial, han desarrollado en el contexto del convenio regional, un
programa educativo cuyos hitos ponen de manifiesto el cumplimiento y avance en los objetivos
propuestos beneficiando a educadoras de párvulos, técnicos en atención de párvulos, niñas, niños y sus
familias.
™
En noviembre del 2006 se introduce el tema realizando un concurso de afiches en
conmemoración del Día Internacional de la Antártica que se celebra el 6 de noviembre de cada año.
™
En enero del 2007 se realiza el Primer seminario para educadoras y técnicos en atención de
párvulos, denominado: “LA ANTÁRTICA Y SU IMPORTANCIA PARA EL SER HUMANO”, al que
asistieron los equipos profesionales de jardines infantiles y programas no convencionales de la JUNJI en
la Región de Magallanes y Antártica Chilena, así como otros organismos e instituciones de Educación
Parvularia. El programa consideró temas tales como: El origen de la tierra y sus continentes, la biósfera, el
origen de la Antártica, el ser humano y la Antártica, antecedentes de los derechos de Chile sobre la
Antártica y aspectos internacionales sobre la Antártica.
™
En junio del mismo año se realizó un concurso de experiencias educativas exitosas,
orientado al conocimiento del lobo fino antártico (Arctocephalus Gazella) y la importancia de su
conservación, denominado: “36 AÑOS DE PROTECCIÓN DEL LOBO FINO ANTÁRTICO: LA
MIRADA DE NIÑOS Y NIÑAS”, el cual dio paso a la organización de un encuentro de experiencias
educativas, abierto a todas las educadoras y técnicos en educación parvularia de la región/jardines
infantiles y programas educativos no convencionales.
™
Durante el mes de octubre, logramos por primera vez la participación de dos
establecimientos JUNJI en la Feria Antártica Educativa (FAE). Actividad en la cual tuvo lucida
participación la exposición didáctica de dos párvulos, frente a un auditorio de adultos conformado por
autoridades regionales, académicos y estudiantes de la Universidad de Magallanes.
™
En julio de 2007 se realizó el Segundo seminario para educadoras y técnicos en atención
de párvulos, denominado: “DE LA CURIOSIDAD INFANTIL AL MÉTODO CIENTÍFICO”, orientado a
personal de los jardines infantiles de la JUNJI y de otras dependencias administrativas de la región, en el
cual se abordó el método científico y su aplicación en la educación parvularia, así como conocimientos
sobre las diferentes especies de cetáceos antárticos.
158
Producto de la implementación de este programa educativo, se ha propiciado mayor conciencia en
nuestra región y el país, sobre la pertenencia del territorio antártico chileno, y la importancia de la
conservación de las diversas especies que allí habitan.
A la fecha podemos señalar que las educadoras y técnicos en atención de párvulos han adquirido
nuevos conocimientos y herramientas didácticas que les son de gran utilidad en la labor educativa integral
que desarrollan con los párvulos, siendo los propios niños y niñas quienes han compartido con la
comunidad los conceptos y términos que han incorporado a su lenguaje habitual, con enfoques creativos
propios de su edad. De esta forma, se han abierto cada vez más las puertas de las aulas, propiciando en los
niños y niñas la interacción con su medio y los diversos actores que en él se desarrollan, para la búsqueda
de sus propias respuestas y explicaciones sobre los procesos que atañen a los recursos naturales y
culturales de la región austral.
Los resultados satisfactorios obtenidos a la fecha permiten proyectar un trabajo continuo a corto,
mediano y largo plazo que contemple:
Propiciar el compromiso de la comunidad en su conjunto con el valor del conocimiento científico y
tradicional acerca de territorio antártico.
Incorporar transversalmente el enfoque científico en los jardines infantiles mediante el énfasis en
una observación más activa de su entorno por parte de los párvulos; recopilación, análisis y contrastación
de información para la formulación de conclusiones, mediante recursos didácticos lúdicos apropiados a su
edad, y actualización constante del vocabulario sobre la temática antártica.
Mediante estas estrategias se alcanzarán aprendizajes significativos de mejor calidad en los niños y
niñas desde sus diversas inteligencias y creatividad. Finalmente, se espera que los alcances de este
programa trasciendan otros niveles de la educación nacional de manera de facilitar la formación continua
de los y las estudiantes.
159
COMPONENTES ANUAL Y SEMI ANUAL DE LA CONCENTRACION ELECTRONICA
MAXIMA DE LA IONOSFERA SOBRE ISLAS ARGENTINAS, ANTARTICA, Y
CONCEPCION, CHILE
(Annual and semi-annual components of the maximum electron concentration over Argentine
Islands, Antarctica, and Concepción, Chile)
Bravo, M.A.; Abarca del Río, R. y Foppiano, A.J.
Departamento de Geofísica, Universidad de Concepción, Chile
INTRODUCCIÓN
La atmósfera terrestre recibe energía del Sol a aquellas alturas en las cuales la radiación
ondulatoria interactúa mas eficientemente con los gases que la constituyen. Sobre unos 90 km de altura las
radiaciones ultravioleta extrema y X producen disociación e ionización de varios gases atmosféricos. El
pequeño porcentaje de los gases ionizados (del orden del 1%) constituye lo que se conoce como ionosfera.
Es decir, en esa parte de la atmósfera (termosfera) coexisten gases en estado neutro (mayoritarios) y gases
eléctricamente cargados. El gas cargado mas abundante a esas alturas está formado por iones positivos de
oxigeno atómico y electrones libres. La concentración máxima de este gas se encuentra aproximadamente
entre los 200 y 500 km de altura. La concentración electrónica máxima esta determinada
fundamentalmente por los procesos de producción de electrones libres, de la perdida de ellos en
reacciones químicas y por el movimiento de electrones libre a lugares diferentes de donde fueron
producidos (transporte). El comportamiento de la concentración electrónica máxima (ciclo diurno,
variaciones estacionales y con el ciclo solar para distintos lugares) depende fundamentalmente de las
importancias relativas que tengan estos procesos.
El objetivo del presente trabajo es identificar, básicamente, las componentes anual y semi-anual de
la concentración electrónica máxima de la ionosfera en el sector sudamericano longitudes (“lejos del polo”
geomagnético) y para latitudes medias (“altas” y “bajas”), como contribución a la identificación de sus
orígenes planteada por Zou et al. (2000) y Rishbeth et al. (2000). Para ello se usa valores observados de la
concentración electrónica máxima durante 31 años (1962-1992) en Islas Argentinas, Antártica, y 33 años
(1958-1990) en Concepción, Chile. En la Tabla se indica las coordenadas de ambos lugares así como tres
parámetros del campo geomagnético en ellos.
Coordenadas
Parámetro
Geomagnética
Inclinación Declinación
L
s*
Concepció
36.8°S;
22.70°S;
1.22
36.8°
8.85°
n
287.0°E
359.2°E
Argentine
65.2°S;
49.78°S;
2.49
59.0°
16.3°
Islands
295.7°E
8.70°E
* Coordenadas Geomagnéticas para una altura de 250 km en 1986
Coordenadas
Geográficas
MATERIALES Y MÉTODOS
Se dispone de los valores medianos mensuales de la concentración electrónica máxima para cada
hora del día, en unidades de frecuencia de plasma para cada lugar (foF2 en MHz). En el caso de
Concepción, se trata de valores representativos de condiciones de actividad geomagnética baja (Arriagada
y Foppiano, 1999). Para eliminar el evidente ciclo diario en la foF2 se analizó separadamente los valores
160
para cada hora del día. Es decir, se dispuso de 24 series de tiempo para cada lugar. Cada serie de tiempo se
analizó mediante la técnica de ondelettes. Se usó una base de ondelettes de tipo Morlet.
foF2 [MHz]
20
10
0
1958
1963
1968
1973
1978
1983
1988
1993
Periodo [año]
4
0.25
2
0
0.5
-2
1
1958
1963
1968
1973
1978
1983
1988
1993
1963
1968
1973
1978
1983
1988
1993
-4
foF2 [MHz]
20
10
0
1958
Periodo [año]
4
0.25
2
0
0.5
-2
1
1958
1963
1968
1973
1978
Tiempo [año]
1983
1988
1993
-4
Figura 1. Series de tiempo y espectrogramas respectivos de la concentración electrónica máxima de la ionosfera (en unidades
de frecuencia de plasma, foF2) para Concepción (36.8°S; 287.0°E) – arriba, e Islas Argentinas (65.2°S; 295.7°E) – abajo, a las
06:00 horas de Tiempo Local (75°W). En rojo se indica valores interpolados de la serie de tiempo por falta de observaciones.
161
foF2 [MHz]
20
10
0
1958
1963
1968
1973
1978
1983
1988
1993
Periodo [año]
4
0.25
2
0
0.5
-2
1
-4
1958
1963
1968
1973
1978
1983
1988
1993
1963
1968
1973
1978
1983
1988
1993
foF2 [MHz]
20
10
0
1958
Periodo [año]
4
0.25
2
0
0.5
-2
1
1958
1963
1968
1973
1978
Tiempo [año]
1983
1988
1993
-4
Figura 2. . Series de tiempo y espectrogramas respectivos de la concentración electrónica máxima de la ionosfera (en unidades
de frecuencia de plasma, foF2) para Concepción (36.8°S; 287.0°E) – arriba, e Islas Argentinas (65.2°S; 295.7°E) – abajo, a las
17:00 y 14:00 horas de Tiempo Local (75°W), respectivamente. En rojo se indica valores interpolados de la serie de tiempo por
falta de observaciones.
162
RESULTADOS
En las figuras 1 y 2 se muestran ejemplos tanto las series de tiempo como los espectrogramas
respectivos. Corresponden a las horas en que las amplitudes de las componentes semi-anuales son mínima
(figura 1) y máxima (figura 2). Las principales características de la componente anual y semi-anual son las
siguientes.
1. Para un mismo nivel de actividad solar las amplitudes de ambas componentes dependen
notablemente de la hora del día en ambos lugares. En general, la amplitud de la componente anual
es mayor durante la noche y madrugada que durante las horas del día. Por el contrario, la
componente semi-anual prácticamente desaparece durante la noche y su amplitud en mínima
simultáneamente en ambos lugares al inicio de la mañana (06:00 Tiempo Local 75°W) y máxima
después de medio día, pero casi tres horas mas temprano en el lugar de mayor latitud (14:00 y
17:00, respectivamente).
2. La amplitud de ambas componentes también cambian significativamente con el nivel de actividad
solar en ambos lugares. Para una buena parte del día (excepto unas horas después del medio día)
las amplitudes de ambas componentes son mayores durante épocas de nivel de actividad alto.
3. La componente semi-diurna es mucho más significativa en el lugar de mayor latitud.
Prácticamente es la única componente alrededor de las 16:00 durante los años de máxima actividad
solar del ciclo 21 (1979-82).
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
El análisis de las características de las componentes anual y semi-anual de las evoluciones anuales
de la concentración electrónica máxima de la ionosfera, en lugares diferentes y para diversos intervalos de
tiempo, permite dimensionar los roles de los procesos fotoquímicos y de transporte relevantes en la
formación de la ionosfera. Se espera que los resultados presentados en este trabajo en forma muy
preliminar contribuyan al análisis que actualmente se esta haciendo a nivel global, particularmente para
identificar el origen de la componente semi-anual, que está probablemente asociada a cambios en la
composición de la atmósfera neutra (razón entre las abundancias de oxigeno atómico y nitrógeno
molecular) debidos a efectos dinámicos de gran escala
AGRADECIMIENTOS:
Al UK Solar System Data Centre por los datos de Islas Argentinas.
REFERENCIAS
Arriagada, M.A. y Foppiano, A.J. 1999. Algoritmo para completar series de valores de la frecuencia critica de la
region F de la ionosfera sobre Concepción, Revista Brasileira de Geofisica, 17:13-20.
Rishbeth, H.; Muller-Wodarg, I.C.F.; Zou., L.; Fuller-Rowell, T.J.; Millward, G.H.; Moffett, R.J.; Idenden, D.W. and
Aylward, A.D. 2000. Annual and semiannual variations in the ionospheric F2-layer: II Physical discussion, Annales
Geophysicae, 18:945-956.
Zou, L.; Rishbeth, H.; Muller-Wodarg, I.C.F.; Aylward, A.D.; Millward, G.H.; Fuller-Rowell, T.J.; Idenden and D.W.
Moffett, R.J. 2000. Annual and semiannual variations in the ionospheric F2-layer: I Modelling, Annales
Geophysicae, 18:927-944
163
ULTRAVIOLETA Y OZONO EN LA PATAGONIA: UN PROYECTO DEL CONO SUR
AMERICANO
(Ultraviolet and Ozone at Patagonia: A Project of the South America Cone)
Casiccia, C1 ; Quel, E2 ; Zamorano, F1 ; Paes, N3 ; Wolfram, E2 ; Viana, R1
Laboratorio de Monitoreo de Ozono y RUV, Universidad de Magallanes, Casilla 113-D, Punta
Arenas, Chile
2
Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (CEILAP), Villa Martelli, Argentina
3
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São Jose dos Campos, São Paulo, Brazil.
1
INTRODUCCIÓN
El ozono estratosférico es un componente natural en la atmósfera terrestre, y su presencia es un
factor determinante para la formación de la vida como la conocemos en la actualidad. Como es sabido,
actúa como filtro de la radiación ultravioleta, de tal manera que las alteraciones en su contenido total
pueden generar daños en todo el ecosistema terrestre.
Después de los primeros documentos que mostraban y describían el Agujero de Ozono Antártico
(AOA) por Chubachi (1984) y Farman (1985), confirmados por un reanálisis de datos satelitales
(Stolarsky et. al. 1986), y a pesar que el fenómeno ya se presentaba a partir de la década de los setenta, se
implementaron iniciativas científicas con el objetivo de monitorear la evolución y cuantificación de la
destrucción del ozono. Las causas de esta anomalía provienen de la liberación hacia la atmósfera de
componentes que contienen cloro y bromo, denominadas Substancias Agotadoras del Ozono (SAO, ODS
en inglés), producidos por las actividades del hombre moderno. Los acuerdos internacionales al respecto
que se iniciaron con el Protocolo de Montreal en 1987 y sus enmiendas posteriores, han logrado la
estabilización y la disminución en el consumo y liberación de las SAO. La cercanía de la Patagonia con el
continente Antártico hace que cada primavera austral el AOA altere la estratósfera de esa región
generando importantes disminuciones locales de ozono (Casiccia et.al., 2003, 2008)
El Laboratorio de Ozono y Radiación Ultravioleta (LabO3RUV) de la Universidad de Magallanes
(UMAG), conjuntamente con el Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones, CEILAP de Villa
Martelli, Pcia. de Bs.As., propusieron el proyecto: “Fortalecimiento de la Capacidad de Medición de la
capa de ozono y la radiación UV en la Patagonia Austral Chileno-Argentina, y su proyección hacia
la comunidad” a la Agencia de Cooperación Internacional de Japón, la que después de un análisis decidió
financiar para el periodo 2007-2011. La UMAG y el CEILAP poseen laboratorios distantes a 200 Km
entre si: en Punta Arenas (Lat. 53oS; Lon. 70o54´W) y en Río Gallegos donde el CEILAP ha instalado un
laboratorio móvil (Lat.51o55´S; Lon.69o14’W). La intención de este proyecto es poder realizar sondeos de
ozono en forma permanente en la ciudad de Punta Arenas para así poder complementar y contrastar la
información obtenida en el laboratorio de Río Gallegos, con el instrumento LIDAR instalado en dicha
localidad, además de los análisis conjuntos de otros parámetros atmosféricos, tales como RUV y
aerosoles.
Este trabajo se propone presentar los principales objetivos del proyecto UVO3Patagonia, como
también mostrar los resultados preliminares de las actividades realizadas, como así también su conexión
con la Antártica. En este aspecto cabe resaltar la cooperación científica del proyecto con el INPE, quienes
desarrollan actividades de monitoreo en RUV, columna de ozono y campañas de ozono sondajes.
164
OBJETIVOS DEL PROYECTO UVO3PATAGONIA
1. Objetivo Superior
Fortalecer sitios experimentales sustentables, que generen información científica respecto de la capa de
ozono y la radiación ultravioleta, para contribuir a la implementación de políticas orientadas a la mejora
de la calidad de vida.
2. Objetivo del Proyecto
Fortalecer el sistema de medición de parámetros atmosféricos, de ozono, RUV y el de alerta de
fotoprotección para la población de la Patagonia Austral.
3. Resultados Esperados
a) Fortalecimiento de la capacidad de generación de información de ozono, RUV y parámetros
atmosféricos en forma conjunta entre Argentina y Chile
b) Reforzamiento del sistema de alerta para la población, a través de la difusión de índices de
radiación UV.
c) Contribución a la comunidad científica nacional e internacional, de la información producida por
el proyecto
RESULTADOS PRELIMINARES
El LabO3RUV ha realizado actividades de investigación en el área de ozono y su relación con la
radiación UV desde el año 1992, que comprenden mediciones continuas de la columna total de ozono,
perfiles con el método Umkher y radiación ultravioleta espectral mediante un instrumento Brewer.
Además en colaboración con el Instituto Nacional de Pesquisas Espaciales de Brasil se han realizado
campañas de lanzamiento de ozono sondas con la finalidad de determinar la variación de la concentración
de ozono con la altura en situaciones normales y también en presencia del AOA.
Por otra parte, y con el objeto de llevar adelante estudios similares, en el CEILAP (CITEFACONICET) se diseñó y construyó un laboratorio móvil que posee sistemas LIDAR para realizar
mediciones de perfiles de ozono, vapor de agua y aerosoles. El sistema LIDAR que permite medir ozono
estratosférico, es uno de los 12 de este tipo que se han desarrollado en el mundo. En el hemisferio sur,
además de este instrumento, hay uno en la Isla de la Reunión (Francia) y otro en Nueva Zelanda,
encontrándose los restantes en el hemisferio norte.
La Figura 1 muestra perfiles de ozono realizados con el instrumento LIDAR en Río Gallegos
comparados con perfiles medidos con ozono sondajes con ECC (Electrochemical Concentration Cell
Ozonesonde), durante la campaña del año 2005 realizada en forma conjunta entre la Universidad de
Magallanes y el Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Los perfiles de ozono muestran una buen
coincidencia excepto en la parte baja de la estratosfera, entre 15 y 17 km de altura, esto es algo normal ya
que la exactitud del perfil obtenido con LIDAR no es muy buena en esta región, sin embargo sobre los 17
km los valores no tienen desvío mayores que 10% (Wolfram et.al., 2008).
165
Fig. 1 Comparación de perfiles de ozono promedio de 5 sondajes ECC (guión-punto) casi coincidentes con medidas realizadas
con el LIDAR. La línea gris corresponde a +/- una desviación estándar.
Fig.1 Comparison of averaged ozone profiles obtained from 5 quasi coincident ECC sondes (dashed-dotted line) and DIAL
lidar ozone measurements (black line). The gray lines correspond to +/- one SD.
CONCLUSIONES
1. El proyecto UVO3Patagonia ha logrado complementar el esfuerzo de dos instituciones de países
afectados por un fenómeno de implicancia global.
2. Los primeros resultados preliminares muestran que los datos obtenidos con las diferentes técnicas
son muy cercanas, además de que se hace necesario la complementariedad de éstas.
3. En los próximos años se espera obtener registros de datos simultáneos en la Patagonia como así
también en la Antártica, los que serán de gran importancia para estudiar la evolución del ozono
estratosférico en altas latitudes.
REFERENCIAS
Casiccia, C.; Kirchhoff, V.W.J.H ; Torres, A C. 2003, “Simultaneous measurements of ozone and ultraviolet
radiation: spring 2000, Punta Arenas, Chile”, J. Atmos. Env. 37(3):383-389.
Casiccia, C; Zamorano, F; Hernandez, A. 2008. Erythemal irradiance at the Magellan’s region and Antarctic Ozone
Hole 1999-2005. Atmosfera, 21(19):1-12.
Chubachi, S. 1984. Preliminary result of ozone observations at Syowa Station from February, 1982 to January,
1983. Mem. Natl. Inst. Polar Res. Jap. Spec. 34:13-19.
Farman, J. C.; Gardiner, B. G.; Shanklin, J. D. 1985. Large Losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal
ClOx/NOx interaction. Nature, 315(6016): 207-210.
Wolfram, E. et.al. 2008. New differential absorption lidar for stratospheric ozone monitoring in Patagonia, South
Argentina, JOPA, (en prensa
166
ROLE OF THE COSMIC RAYS AND MAGNETOSPHERIC MEASUREMENTS INSIDE THE
CHILEAN NETWORK OF COSMIC RAY OBSERVATORY
Enrique G. Cordaro And Enrique F. Olivares
Cosmic Rays Laboratory. Physic Dept. Faculty of Physics and Mathematical
Sciences. University of Chile. Blanco Encalada Av. 2008. P.O. Box 487-3.
Santiago. Chile.
Correspondence to: [email protected] or E.F. Olivares
([email protected]).
ABSTRACT
The Chilean cosmic ray stations are installed in three main zones: Antarctica, Andes Mountain and
in the middle latitude in South America. The last event of Solar Cosmic Rays in cycle Nº 23 from
December 13th to 16th of 2006 and the normal period from September 1st to 30th was analysed using
cosmic rays and geomagnetic measurement of each cosmic rays station and the magnetospeheric station
of O´Higgins Base. We made a analysis on Fourbush decreased related with galactic and solar particles
access, and geomagnetic measurement.
For analysis the period from 1st to 30th of September 2007 in the new solar cycle Nº 24 the
Geomagnetic measurement of each cosmic rays station with a new Neutron monitors He 3, built during
the years 2005- 2007, which enabled to change the old proportional tubes of the BF3 for the 3He
proportional counter in standard neutron monitors and Neutron monitor type IGY, actually in use near
equators and Antarctica zones besides the measurement the magnetosphere station of O´Higgins Base we
made a first analysis galactic and solar particles access study to use them as reference parameters in the
new solar cycle.
INTRODUCTION
The Chilean cosmic rays stations are located in two different regions of South America and one in
Antarctica, with the high latitude one on King George Island (LARC: Spanish acronym for Antarctic
Laboratory for Cosmic Rays), the middle latitude in LOS CERRILLOS (Santiago of Chile) and the low
latitude one in PUTRE (Andes Mountain, part of the International Centre for Andean Studies – INCAS of University of Chile). They are covering more than six thousand kilometer of the South cone of America
and Antarctica. The main characteristics for the stations (location, altitude, atmospheric deep, type of
detectors, operation times and time variability of the vertical rigidity cut-off) are summarized in Table I.
Table I. – Main characteristic for Chilean Cosmic Rays Stations.
Station
Location
Geographical
Altitude
coordinate
[m.a.s.l.
]
PUTRE
Andes mountain, Chile
18.9° S – 290.44° E 3589
LOS
Santiago de Chile
33.49° S – 289.28° E 570
CERRILLOS
LARC
King George
Island, 62.20° S – 301.03° E 40
Antarctic
Atmosphe
ric deep
[g/cm2]
666
955
980
167
2.1 Station 2.1.1.1.1Detector
PUTRE
LOS
CERRILLOS
LARC
type
Muon Telescope, 3 channels. Neutron monitor IGY, 3 channels
Multi-directional Muon Telescope, 7 channels. Neutron monitor 6NM64,
3 channels
Neutron monitor 6NM64, 3 channels
Detector or Instrument. Operations time.
2.2 Station
PUTRE
LOS
CERRILLOS
LARC
From May 22, 2003 Muon Telescope, Neutron monitor IGY, 3 channels
From December 1980 Multi-directional Muons Telescope, 7 channels.
Neutron monitor 6NM64, 3 channels From 1980 to 1991. Neutron
monitor 6NM64, 3 channels From July 19, 2000.
From. January 19, 1991 Neutron monitor 6NM64, 3 channels
2.- Cosmic ray access to the Chilean detector Network
The main scientific goal for the Chilean cosmic rays network is the study of the cosmic radiation
from high, middle and low latitude in the Antarctic and South America sectors, in the oriental Pacific
Ocean and its natural projection and continuity in the Antarctic zone. These stations now give an in situ
powerful tool for the study in the different solar activity phases, the longitudinal a latitudinal cosmic rays
anisotropy and the relationship with magnetic field measured in ground level.
The values obtained testify a decreasing cut-off rigidity trend in zones between 18° and 63° of
latitude inside the Andes Mountain in the Pacific oriental sectors and Antarctic zones in South
Hemisphere. For low latitude values obtained for Putre station confirmed in situ a lower increase access of
cosmic rays particles due the altitude over the sea level and its high cut-off rigidity in the location. As we
expected from decreasing geomagnetic component and field intensity vectors have greater increment for
access particles in the Antarctic station linkage with low values of its cut-off and secular decreasing of
magnetic field. LARC, LOS CERRILLOS and PUTRE stations are reached by charged particles with
about 3.00 [GeV], 11.0 [GeV] and 14.00 [GeV] respectively (2007), how its variability it’s easily seen in
all stations for measure and theoretical calculus in the last time. Until now we have specially
observations of the particles data rigidities in the LARC station and it linked with LOS CERRILLOS
station because the geomagnetic shield effect minor in the Antarctic zone, in opposition now we add
PUTRE station related with a stronger geomagnetic shielding zone
We present the obtained intensity cosmic rays data of muon monitor (MU) and neutron monitor
(NM) for two period: The last event of Solar Cosmic Rays in cycle Nº 23 from December 13th to 16th of
2006 and the normal period from September 1st to 30th of 2007 was analysed in our stations, using for this
period the Geomagnetic measurement of each cosmic rays station and the magnetosphere station of
O´Higgins Base. We made a first galactic study, related with Forbush Decrease and solar relativistic
particles events with magnetosphere Earth measurement in South Hemisphere, sector Oriental Pacific sea.
For the quiet period or essentially steady-state conditions characterize the so- called quiet sun
from 1st to 30th September 2007 in the new solar cycle Nº 24 the Geomagnetic measurement of each
cosmic rays station with a new Neutron monitors He 3 and the magnetosphere station of O´Higgins Base
we made a galactic and solar particles access study as measurement references for the new solar cycle.
The cut-off rigidities are here obtained as solutions of the Lorentz Force Equations, by using the Störmer
integral, with the simple expression for the Störmer threshold rigidity of vertical incident particles
168
3.- Response of the Ground based Cosmic Rays detectors from zones: Antarctica to Tableland in Andes
Mountain and in the middle latitude in South America to the travelling interplanetary perturbation so
called Forbush Decreased and magnetospheric Earth measurements.
The response of the ground based cosmic rays detectors (Neutron Monitors BF3 and He3 in
LARC. Multi- directional Muon Telescope and Neutron monitor BF3 in LOS CERRILLOS, Omni
directional Muon telescope and Neutron Monitor He3. IGY in Putre) to the travelling interplanetary
perturbation so called Forbush decrease show evidently that the maximum intensity depression is
registered to Antarctic looking detectors LARC, where the geomagnetic shielding effect is decreasing and
opposite behaviour to LOS CERRILLOS and PUTRE Station in addition to a possible anisotropy
behaviour in the data recorded by the three stations.
Its for all accepted that Forbush decrease has a great variety in the observed morphological aspects,
we can observe in the present, we can see the significatives different FDs detected by neutron monitors in
LARC, LOS CERRILLOS and PUTRE stations. In general the start of galactic cosmic rays decrease
phase coincides with the shockwave arrival at Earth, its amplitude of particles intensity rate variations for
LARC in high latitude was 9.7 [%], in LOS CERRILLOS in middle latitude near 5.9 [%] , in PUTRE in
Tableland (Altiplano) Andes Mountain to 6.4 [%]. For Muon Telescope in LOS CERRILLOS 2.3 [%], in
PUTRE Station 3.7 [%], with hours values of Intensities for the initial level in PUTRE for 3 NM IGY of
118126 particles/hour, for MMU of 122359 particles/hour . In LOS CERRILLOS (Santiago) for 6 NM
64 of 236768 particles/ hour, for MMT 263182 particles/hour , in LARC with 6 NM 64 281196 particles
/hour. in this significative event.
The period with decreasing and lower intensities enhancement CR anisotropy, present the shock
enhancement of the total magnetic Earth measurements B in the place of observatories, with retard of one
hour for PUTRE and LOS CERRILLOS Stations and advance of one hour in LARC and O¨Higgins
Stations. The measurements of Cosmic Rays detectors and Magnetometers sensor aren’t correlated;
they’re completely independent to each other. The magnetospheric hour values obtained for the Stations
are: in Antarctica: O´Higgins Base 38332 nT (nano Tesla), LARC 41715 nT, in Santiago: Los Cerrillos
24918 nT and in Table Land, Andes Mountain 24326 nT, with respective decrease of Total Earth
magnetic field. of 0.9 %, and 0.3 % for Antarctic zones, for Los Cerrillos 0.6 % and for table land in
Andes Mountain with 1.7 % in zones of oriental Pacific sectors in Antarctic an South America continents.
The principal results obtains are summarized in Table II.
Table II.-Threshold Rigidity (Cut.off.) in GeV. Neutron and Muon Intensity in Particles/hour
Total B in situ , in nT. Forbush decreased in Neutron and Muon detector , Total B magnetometers in
Percent.
Station
PUTRE
SANTIAGO
LARC
2.2.1.1 OHI
GGI
NS
Geographical coordinates
High
Geomagnetic Latitude
Geomagnetic Cut off
Period. 6 to 26 December
2006.
Initial Level. Hours values.
18° 11' 47.8" S
69° 33' 10.9" W
3,589 [m]
10° 50'
14 [ GeV ]
33° 27' S
70° 36' W
570 [m]
21.95°
11 [ GeV]
62° 12' 9" S
58° 57' 42" W
40 [m]
46.57°
3 [ GeV]
3IGY: 118126
6NM64:
6NM64:
63° 19' 00" S
57° 54' 00" W
2 [m]
.
3 [ GeV ]
169
MMU: 122359
Total B: 24326
nT
Forbush Decreased. variatión
%
Retard. Total B, at minimun
Forbush Decreased
GLE #70 13 DEcember
Variation %.
Period 1 to 30 September
2007.
Initially Level.
3IGY: 6.4 %
MMU: 3.7 %
Total B: 1.7 %
-1hours
236768
SMUV:
263182
Total B: 24918
nT
6NM64: 5.9 %
SMUV: 2.3 %
Total B: 0.6 %
-1hours
281196
Total B: 41715
nT
Total B: 38332
nT
6NM64: 9.7 %
Total B: 0.3 %
1 hours.
Total B: 0.9 %
1 hours.
3IGY: not reg.
6NM64: not 6NM64: 10.3 %
MMU: not reg.
reg.
Total B: not SMUV: not reg.
Total B: trace.
reg.
Total B: not
reg.
Total B: trace
3IGYHe3:
6NM64:
215036
237676
MMU:121869 SMUV: 283010
TotalB:22326
TotalB:24628
nT
nT
6NM64:
279246
3NM64He3:15
2637
TotalB:43944
nT
TotalB:38158
nT
The data corresponding to a Forbush decrease during December 14th of 2006, in LARC, LOS
CERRILLOS and PUTRE was obtained with neutron monitor and multi directional muon telescope, The
three stations are reached by particles having energies larger than 3 [GeV], 10 [GeV], and 14 [GeV]
respectively. The detector located in Antarctica, where the geomagnetic shielding effect is lower, registers
the maximum intensity depression for Forbush events.
RESULTS AND DISCUSSION
In general a solar flares produce only low energy particles which are absorbed near the top of atmosphere,
this particles or low energy protons arrive in the polar regions in the so-called polar cap absorptions, also
called solar proton event, in general non-affecting ground based cosmic ray detectors. But exist an
energetic solar proton event with a capability of penetrating the atmosphere and materials; the energies
involved in it can be up to the relativistic ones. We show the relativistic proton event of the days
December 14, 2006 present only in Antarctic zones. Its importance is that represents a risk for the
terrestrial environment (for satelital and commercial flights), additional creating difficulties in radio
navigations techniques. In general this affects ground based cosmic ray detectors with particles energy up
to 5 GeV. Besides this, the News Characteristic of 3He Neutron Monitor for Cosmic Ray Observatories
from Tableland in Andes Mountain to Antarctic zone. (Chilean Network) are presented.
The events detected between in December 2006 and September 2007 were simultaneously detected
in the high latitude in LARC station - Antarctic, middle latitude in LOS CERRILLOS station - Santiago
de Chile and low latitude in PUTRE station - Andes Mountain. The scoop of this paper is to present an
analysis of different components of cosmic rays in different latitudes, and relation between the sketch of
Forbush decrease registration in the nucleonic Intensity in the three stations and Muon Intensity in two of
them, but related with the enhancements in total Earth magnetic field B detected for its in the tree
170
stations. These events were detected covering more than six thousand kilometres of South cone of
America and Antarctic.
ACKNOWLEDGEMENTS
Work performed inside the Chilean cosmic rays network program and partly supported by
Institutional Antarctic Program (PIA) of University of Chile and Chilean Antarctic Institute (INACH).
Authors are indebted with M. Storini (IFSI/CNR. Italy) and Antarctic Research Program of Italy
(PNRA/MURST) inside the Chile / Italy International Collaboration for LARC and OLC and M. Parisi
(University of Rome 3 – Italy). UCLA. Los Angeles. Magnetometers Putre. Los Cerrillos. LARC.
O´Higgins Base.
REFERENCES
(1) Cordaro, E.G. & Storini, M. 1992. The response of Los Cerrillos detectors to the 1989/1990 GLE Events.
Geofísica Internacional. Vol. 31. N° 1.
(2)Cordaro, E.G., Iucci, N., & Storiniñ, M. 1990. Cosmic-Rays intensity increase observed on September 29, 1989.
The Chilean Neutron Monitor Data. Il Nuovo Cimento. Vol. 13 C. N° 3.
(3)Cordaro, E.G., Olivares, E.F., Storini. M. & Granata. S. 2000. Another Ground level Enhancements During Solar
Cycle N°23. Report CNR/IFSI- 2000-17. Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario. Rome. Italy.
(4) Cordaro, E.G., Storini, M., Massetti, S. & Hofer, M.Y. 2000. 9th Workshop Italian Research on Antarctic
Atmosphere. Conference Proceedings. Vol. 68. Edited by S. Aiello and A. Blanco. Societa Italiana di Fisica.
Bologna. Italy.
(5) Nagashima, K and Fujimoto, K Interplanetary magnetic field collimated cosmic ray flux across magnetic shock
inside of Forbush Decrease, observed as local- time- dependent precursory decrease on the ground . Journal of
Geophysical research. Vol.99.Nª A 11. Pag 21, 419 –21,427. November 1, 1994.
(6) Leerungnavarat, L and Ruffolo, D, and Biever J. W. .Loss Cone Precursors to Forbush Decreases and Advance
Warming of Space Weather Effects. The Astrophysical Journal, 593:587 – 596, 2003 August 10.
171
ANÁLISIS DE PARÁMETROS IONOSFÉRICOS OBTENIDOS EN LA REGIÓN ANTÁRTICA
USANDO DIFERENTES TÉCNICAS.
(Analysis of ionospheric parameters obtained at the Antarctic region using different techniques)
Mosert, M.(1), Ezquer, R.(2,3), Brunini, C.(4), Gende, M.(4), Araujo, J.(5)
(1) CASLEO-CONICET, San Juan Argentina
(2) GASuR, Facultad Regional Tucumán, UTN, Tucumán, Argentina,
(3)Laboratorio de Ionósfera, Dto. de Física, UN T, CONICET, Tucumán, Argentina
(4) Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de La Plata, UNLP, La Plata,
Argentina
(5) Instituto Antártico Argentino, DNA, Buenos Aires, Argentina
RESUMEN
En este trabajo se presenta un análisis del comportamiento de dos parámetros ionosféricos: la
frecuencia crítica de la región F2 (foF2) derivada de ionogramas y el contenido electrónico total (TEC)
obtenido a partir de señales GPS. La base de datos incluye observaciones obtenidas en estaciones
antárticas: Great Wall (62.2°S, 301.0°E; geográfica 51.4°S magnética), San Martín (68.1°S, 293.0°E
geográfica, 53.0°S magnética), Belgrano II (77.9°S, 321.4°E geográfica; 67.0°S magnética) y O´Higgins
(63.3°S, 302.5°E geográfica; 49.0° S magnética), durante diferentes condiciones estacionales y de
actividad solar. Los resultados del trabajo muestran que el análisis combinado de datos derivados de
ionosondas y de señales GPS pueden ayudar a conocer mejor la ionosfera de la región antártica,
particularmente en el hemisferio sur y contribuir al mejoramiento del modelado ionosférico de la región.
INTRODUCCIÓN
Por más de cuatro décadas los sondadores ionosféricos o ionosondas han sido la más importante
técnica desarrollada para la investigación de la estructura global de la ionosfera. Las modernas técnicas de
mediciones ionosféricas y procesamiento de datos (Bibl and Reinisch, 1978; Huang and Reinisch, 1996)
constituyen actualmente poderosas herramientas para profundizar el conocimiento de la ionosfera.
En los últimos veinte años han sido desarrolladas técnicas geodésicas a ritmos impredecibles. El
GPS es, entre estas modernas técnicas, una de las de menor costo y que puede ser ampliamente usada para
diversos aspectos técnicos y científicos.
Una fuente de datos importante para investigar la ionosfera viene, precisamente, de estudiar sus
efectos sobre señales de radio transmitidas a la tierra desde los satélites del sistema de posicionamiento
global GPS, que orbitan en una altitud de 20.200 kilómetros. Esta posibilidad de estimar parámetros
ionosféricos usando observaciones GPS, ha abierto un importante campo en la investigación ionosférica.
Las características principales de la región de alta latitud han sido derivadas principalmente de
observaciones en el hemisferio norte. Sin embargo marcadas diferencias entre los hemisferios han sido
observadas (Mallis y Essex, 1993)
El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento de la frecuencia crítica de la región F2
(foF2) usando datos obtenidos en tres estaciones antárticas: Great Wall (62.2°S, 301.0°E; geográfica
51.4°S magnética), San Martín (68.1°S, 293.0°E geográfica, 53.0°S magnética) y Belgrano II (77.9°S,
321.4°E geográfica; 67.0°S magnética). La base de datos incluye ionogramas registrados durante los
meses representativos de verano (Enero), invierno (Julio), otoño (Abril) y primavera (Octubre) durante
años de baja y alta actividad solar: 1996 (Rz12= 9), 1997 (Rz12= 23), 2000 (RZ12= 117) y 2001 (Rz12=
111). Los datos de TEC han sido derivados de señales GPS oblicuas de la estación O´Higgins (63.3°S,
302.5°E geográfica; 49.0° S magnética) usando el modelo ionosférico de La Plata (Brunini, et al., 2001).
172
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
La Fig. 1 muestra, a modo de ejemplo, las variaciones diurnas y estacionales de foF2 en Great
Wall (a,b) y San Martín (c,d) en los años 1996 y 1997. Puede observarse el valor máximo de foF2
alrededor del mediodía local en invierno y en otoño. En verano y primavera un pico secundario aparece en
horas de la mañana.
Este comportamiento es observado tanto en alta como en baja actividad solar, aunque por
limitaciones de espacio, los gráficos no se incluyen aquí. Asimismo hay que destacar que, en general, el
comportamiento de foF2 en la estación Belgrano II es similar al observado en San Martín y Great Wall.
La Fig. 2 muestra las variaciones diarias y estacionales de GPSTEC en O´Higgins, durante los
años de alta actividad solar 2000 y 2001. El valor máximo de TEC es observado alrededor del mediodía
local en invierno, otoño y primavera. En verano el máximo es observado en horas de la mañana. La
anomalía de invierno no es observada en los valores de TEC.
COMENTARIOS FINALES
Aunque sondeos ionosféricos verticales han sido realizados por más de cuatro décadas en la región
antártica argentina, pocos trabajos pueden encontrarse en la literatura usando esta base de datos. Como se
sabe, la ionosfera de alta latitud es mucho más compleja y menos estudiada que la de latitudes medias. El
análisis combinado de datos derivados de ionosondas y de señales GPS, pueden ayudar a conocer mejor la
ionosfera de la región antártica, particularmente en el hemisferio sur y contribuir al mejoramiento del
modelado ionosférico de la región.
AGRADECIMIENTOS
Al Prof. W. Jian (LEME), Beijing, P.R. China, por su valiosa base de datos
173
(b) Great W all- 1997
8
7
7
6
6
foF2[Mhz]
foF2[Mhz]
(a) Great W all- 1996
8
5
4
5
4
3
3
2
2
1
1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
UT
14
16
18
20
22
(d) San M artin - 1997
(c) San M artín 1996
12
12
11
11
10
10
9
9
8
8
foF2[Mhz]
foF2[Mhz]
12
UT
7
6
5
Enero
Abril
Julio
Octu
7
6
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
2
4
6
8
10
12
UT
14
16
18
20
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
UT
Figura 1. Variaciones diarias y estacionales de las medianas mensuales de foF2 de:
(a) Great Wall 1996 (Rz12=9), (b) Great Wall 1997 (Rz12=23), (c) San Martín 1996,
(d) San Martín 1997.
Figure 1. Diurnal and seasonal variations of the foF2 medians for: (a) Great Wall 1996 (Rz12=9), (b) Great Wall 1997
(Rz12=23), (c) San Martín 1996, (d) San Martín 1997.
174
O ´H iggins - A bril2000 - 2001
60
55
55
50
50
45
45
40
40
35
35
GPSTEC
GPSTEC
O ´H iggins - Enero 2000 - 2001
60
30
25
20
30
25
20
15
15
10
10
5
5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
0
2
4
6
8
10
UT
12
14
16
18
20
22
UT
O ´H iggins - Julio 2001
60
O ´H iggins - O ctubre 2000 - 2001
60
55
55
50
50
45
45
40
GPSTEC
GPSTEC
40
35
30
25
20
35
30
25
20
15
15
10
10
5
2000
2001
5
0
0
2
4
6
8
10
12
UT
14
16
18
20
22
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
UT
Figura 2. Variaciones diurnas y estacionales de las medianas horarias mensuales de GPSTEC en O´Higgins durante dos años
de alta actividad solar: 2000 (Rz12= 117) y 2001 (Rz12= 111).
Figure 2. Diurnal and seasonal variations of the GPSTEC monthly median values at O´Higgins for two years of high solar
activity: 2000 (Rz12= 117) y 2001 (Rz12= 111).
REFERENCIAS
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The average representative profile. Annali di Geofisica, XXXIX (4), 751-756.
Mallis, M. y Essex, E.A. 1993. Diurnal and seasonal variability of the southern-hemisphere main ionospheric trough
from differential-phase measurements. J. Atmos. Terr. Phys. 55, 1021
175
ORÍGENES Y FUENTES DE ELEMENTOS PRESENTES EN AEROSOLES PM2,5 DE LA
PENÍNSULA ANTÁRTICA
(Origin and sources of the elements present in PM2.5 aerosols
of the Antarctic Peninsula
Préndez, M. (1), Wachter, J. (1), Cancino, S.(2), Vega, C. (1), Morales, J.R.(2), Flocchini,
R.(3) and P. Wakabayashi(3)
(1)
Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas
Laboratorio de Química de la Atmósfera, Olivos 1007, Santiago, Chile; (2)
Universidad de Chile, Facultad de Ciencias, Las Palmeras 3425, Santiago, Chile;
(3)
Crocker Nuclear Laboratory, Davis, University of California
INTRODUCCIÓN
La biósfera es muy sensible a modificaciones de los valores de los parámetros que definen su
estado en un cierto instante y lugar. Modificaciones de variables como la temperatura y las reacciones
químicas que en ella ocurren, dependiendo de su magnitud, pueden encontrarse vinculadas a otras
variables generando como consecuencia un cambio del ambiente a niveles globales. Por ello, la
preocupación por los efectos globales accionados por actividades antropogénicas se acrecienta día a día.
Los gases de efecto invernadero y los aerosoles atmosféricos ejercen un efecto contrario sobre el
balance energético de la atmósfera; además, los aerosoles desempeñan un papel fundamental en el cambio
regional del clima, especialmente con respecto al ciclo del agua (Meinrat, 2007).
Los aerosoles se comportan también como trazadores de las fuentes que los han producido y por lo
tanto permiten distinguir entre fuentes naturales y antropogénicas.
Debido al desplazamiento de las masas de aire, los aerosoles livianos y ultralivianos son
arrastrados a zonas lejanas de sus fuentes. Una de las mayores dificultades para el muestreo de aerosoles
atmosféricos de sitios remotos y bajo condiciones extremas, la constituye el suministro de energía
eléctrica mediante un sistema que no aporte ningún eventual “contaminante” a la muestra colectada. El
método más obvio pudiera ser el uso de la energía solar, la cual en la Antártica puede ver limitadas las
condiciones instrumentales por factores como la temperatura y la duración del período de luz solar.
La mayor parte de la información sobre los aerosoles antárticos se refiere a los aerosoles
estratosféricos y su impacto sobre las reacciones en fase heterogénea que dan cuenta de las disminuciones
violentas del ozono estratosférico antártico (Scientific Assessment of Ozone Depletion UNEP 1991, 1994,
1998). Los aerosoles troposféricos antárticos han sido menos estudiados y sólo en la última década se ha
intensificado su vinculación con las emisiones oceánicas y, en general, con el ciclo global del agua y la
circulación general de la atmósfera.
Investigadores de diferentes países han estudiado diversos aspectos del aerosol en distintos sitios
del Continente Antártico (Savoie et al., 1993; Mittner et al., 1997; Wagenbach et al., 1998, Mazzera et al.,
2001; Toscano et al., 2005) y los han vinculado a diversas actividades bio y antropogénicas, observando
diferencias y similitudes en puntos situados al E y O del continente antártico y de la península (Rojas et
al., 1992).
El interés en los aerosoles atmosféricos con fuerte impacto marino se ha intensificado debido a su
potencial contribución al forzamiento radiativo indirecto (Latham and Smith, 1990), así como por su rol
en una serie de reacciones químicas en fase heterogénea en la atmósfera como responsables de los grandes
flujos de HCl y HBr (McInnes et al., 1994; Mozurkevich, 1995), así como también de los halógenos
reactivos (Vogt et al., 1996). En la tropósfera antártica las sales marinas se producen en cantidades
importantes dentro de la celda polar.
176
El aerosol troposférico antártico costero está dominado por sales marinas: NaCl, MgSO4, entre
otras. El SO4-2 marino, (ssSO4-2), alcanza la antártica oeste casi exclusivamente a través de la tropósfera
baja y consecuentemente puede contribuir con mas del 25% del SO4-2 total en los sitios costeros y bajos
(Dixon et al., 2005). Sin embargo, el S cuantificado en muestras de aerosol puede tener diversas fuentes
además de las sales marinas, por ejemplo: la actividad biogénica del fitoplancton, la corteza terrestre y la
actividad antropogénica. Para estimar la contribución de las sales marinas al S total cuantificado se puede
utilizar una especie de referencia como Cl, Na o Mg, abundante en el agua de mar (Formenti et al., 1999).
En este trabajo demostramos la capacidad del equipo autónomo de monitoreo operado con energía
solar al interior de la península para colectar aerosoles atmosféricos PM2,5, en cantidad suficiente para
determinar su composición elemental y analizar primariamente el origen y/o fuentes de los elementos.
MATERIALES Y MÉTODO
El sitio de muestreo (63 19' 26” S y 57 51' 15” O) está situado a 2,5 km de la base militar chilena
Bernardo O'Higgins hacia el interior del continente. El muestreador es un Improve Sampler PM 2,5;
trabaja con régimen de aspiración de 23 L/min y es energizado por ocho baterías selladas de ciclo
profundo alimentadas por un sistema de adquisición de energía solar, constituído por tres paneles solares y
un circuito regulador de corriente. Los paneles tienen un área efectiva de 1,5m2 y proporcionan una
potencia eléctrica de 700 watt. Por logística el período de muestreo fue de 15 - 20 días, lo que coincide
con el tiempo máximo de operación combinando energía solar y baterías (Figura 1).
Las 6 muestras de aerosoles atmosféricos PM2,5
se colectaron sobre filtros
nucleopore durante las
Expediciones Chilenas Antárticas XLII y XLIII de 2006
(17 de enero al 31 de marzo) y 2007 (23 de enero al 7 de
marzo), respectivamente. Las variables meteorológicas
fueron medidas en Base O’Higgins.
Las concentraciones totales de aerosoles se
obtuvieron por gravimetría, usando una microbalanza
Cahn de 1 *10-6g con precisión de 2-3*10-6g. En el PM2,5
se cuantificaron 25 elementos (Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K,
Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Hg, As, Pb, Se, Br,
Rb, Sr) mediante la técnica física multielemental de
Figura 1. Improve Sampler PM 2,5
fluorescencia de rayos X (FRX) en la Universidad de
California (Davis).
Para la determinación de origen se usaron los factores de enriquecimiento (Préndez y Zolezzi,
1982; Lide, 2004-2005). Para el cálculo del sulfato no marino (nssS) se usó la ecuación: [nssS] = [S]total –
k [X] dada por Wagenbach et al., (1998), donde X es la especie de referencia y k corresponde a la razón
entre la concentración de azufre y la de la especie de referencia ([S]agua marina/[X]agua marina), en el seno del
agua marina.
RESULTADOS
La concentración promedio de los aerosoles PM2,5 para los veranos de 2006 y 2007 fue de 1,294 y
1,921 μg/m3, respectivamente. Estos valores para el PM2,5 están en acuerdo relativo con concentraciones
de aerosoles de diferentes rangos de tamaño obtenidos en diversos puntos del continente antártico y sus
islas adyacentes. Los elementos Cl, Na y S se encuentran siempre en las mayores concentraciones,
explicando el 62,1% y el 37,9% de la masa total en los veranos 2006 y 2007, respectivamente. Las
concentraciones de los 25 elementos analizados se pueden organizar en 5 rangos: los elementos mayores:
177
Cl, Na y S cuyas concentraciones se encuentran en el orden de centenas de ng/m3; los elementos: Mg, K,
Ca y Fe con concentraciones en el orden de decenas de ng/m3; los elementos: Si, Zn y Cu con
concentraciones en el orden de unidades de ng/m3; los elementos: Br, Sr, Pb y Ti con concentraciones en
el orden de décimas de ng/m3; los elementos V, Cr, Mn, Ni, Se y Rb con concentraciones en el orden de
centésimas de ng/m3. Además, Fe, Zn y Cu muestran fuertes diferencias en sus concentraciones entre los
dos veranos estudiados, siendo muy superiores en el verano de 2007.
También se observaron diferencias notables entre algunos de los parámetros meteorológicos que
podrían ayudar a explicar las diferencias observadas en los dos veranos estudiados. Por ejemplo, la
dirección preferencial de los vientos promedio mensual para los meses de enero a marzo es SE, SE, E para
el año 2006 y SW, SW y E para el 2007; las precipitaciones en el 2007 son entre 2 y 7 veces mayores a las
del 2006, aunque las horas de sol son también entre 1,5 y 3 veces mayores durante el verano del 2007 en
comparación al verano del 2006.
El cálculo de los factores de enriquecimiento respecto de Fe en corteza terrestre (Lide, 2004-2005)
mostró valores entre 0,1 (Si) y 7 (Sr) para los elementos K, Ca, Fe, Si, Sr, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Rb, y con
respecto a Mg en agua de mar (Lide, 2004-2005) valores entre para 0,3 (Na) y 1,7(Sr) para los
elementos Cl, Na, Mg, K, Ca, Br, Sr con lo cual podrían tener origen marino. Los elementos Zn, Cu, Pb y
Se tienen factores de enriquecimiento, tanto respecto de corteza como de agua de mar, que son siempre
mayores que 20 (Cu).
Con respecto a azufre nuestros cálculos muestran una buena correlación entre las concentraciones
de los elementos Cl y Mg cuantificados en las muestras, con un r=0,956, con un valor de 0,070 para la
razón entre sus concentraciones promedio valor cercano al 0,066 en el agua de mar. De esta forma, se
calculó el nssS correspondiente a las muestras de aerosoles, según la fórmula antes señalada. El valor de k
para la razón [S]/[Cl] (concentraciones en ng/m3) es de 0,046 y de 0,702 para la razón [S]/[Mg]
(http://www.ceab.csic.es) calculándose un valor de nssS igual a 127,801 ng/m3 utilizando Cl como especie
de referencia y de 122,587 ng/m3 empleando Mg.
CONCLUSIONES
Con respecto al origen de los elementos, Fe, Si, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Rb pueden tener origen
terrestre, en cambio, Cl, Na, Mg, Br pueden tener origen marino. Los elementos K, Ca, Sr y S tendrían un
origen mixto corteza, marino u otro y los elementos Zn, Cu, Pb y Se tendrían probablemente un origen
antrópico.
El sulfato marino alcanza no más del 18%, porcentaje menor al atribuído por Dixon a la
contribución a través de la tropósfera baja. A su vez, el nssS representa mínimo un 82% (calculado con
Mg y 85%, calculado con Cl) del azufre total cuantificado en las muestras, por lo que queda en evidencia
que existen otras fuentes además de las sales marinas, que estarían siendo las responsables de la mayor
parte del azufre presente en las muestras de aerosol. Dichas fuentes pueden ser la actividad biogénica del
fitoplancton, la actividad volcánica y la actividad antropogénica.
Dilucidar el aporte de la actividad biogénica del fitoplancton mediante la determinación de la
concentración de ácido metanosulfónico (MSA), el cual proviene de la oxidación del sulfuro de dimetilo
(DMS) producido por el fitoplancton marino, es de gran relevancia ya que ella se puede vincular a la
nubosidad y de ahí al balance térmico de la Tierra.
AGRADECIMIENTOS
al proyecto INACH 04/03, al proyecto Aerosoles, programa PIA, Universidad de Chile por el
financiamiento y al Comando Antártico, Ejército de Chile por el apoyo logístico in situ.
178
REFERENCIAS
Dixon D., Paul A. Mayewski, Susan Kaspari, Karl Kreutz, Gordon Hamilton, Kirk Maasch, Sharon B. Sneed, Michael
J. Handley, 2005. A 200-Year Sulfate Record from Sixteen Antarctic Ice Cores and Associations with Southern
Ocean Sea Ice Extent, Annals of Glaciology 41(1), 155-166.
Formenti, P., Piketh, S.J., Annegarn, H.J., 1999. Detection of non-sea salt sulphate aerosol at a remote coastal site
in South Africa: A PIXE study, Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B 150, 332-338
http://www.ceab.csic.es/~oceanlab/Web/Academic%20Activities/files/Composicion%20Quimica.pdf.
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McInnes, L. M., D.S. Covert, P.K. Quinn, and M.S. Germani, 1994. Measurement of chloride depletion and sulfur
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Mittner, P., Chiminello, F., Ceccato, D., Schiavuta, E., Buso, P., Mazza, M., Bombi, G.G., Macca, C., 1997.
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179
RESPUESTAS DE LA FLORA ANTÁRTICA AL CALENTAMIENTO GLOBAL:
EXPERIMENTOS IN SITU EN PENÍNSULA FILDES
(responses of antarctic flora to global warming: in situ experiment
on Peninsula Fildes)
1
Casanova-Katny MA, 2Larrain J & 2,3Vargas R
Centro de Biotecnología y Departamento de Botánica de la Universidad de Concepción,
Barrio Casilla 160-C, Concepción, Chile; 3Departamento de Biología, Facultad de
Ciencias Básicas, Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación.
1
2
RESÚMEN
Se reportan aspectos metodológicos del estudio in situ en la Península Fildes, Isla Rey Jorge. Se
instalaron 16 cámaras de calentamiento pasivo (OTC) en dos sitios, en la Meseta de la Cruz y en la Punta
Juan Carlos. Se hizo un listado preliminar de la composición florística de los sitios. En ambos sitios
fueron instalados sensores microclimáticos, cuyos primeros resultados son mostrados. Se discuten
aspectos relacionados con el calentamiento inducido por las cámaras y las proyecciones del estudio a largo
plazo.
INTRODUCCION
El calentamiento global está afectando todo el planeta con variada intensidad. Dado que la
Antártida representa uno de los ecosistemas más sensibles al cambio climático global, por las
características climáticas de este continente, donde los factores abióticos son los principales
determinantes de la estructura y dinámica de las comunidades vegetales. Cualquier modificación de
éstos, producto del cambio climático global, tendrá importantes consecuencias sobre diversos atributos y
procesos tanto a nivel específico como comunitario. Los cambios más documentados a nivel de los
ecosistemas vegetales del ártico y del hemisferio Norte son efectos positivos del calentamiento global
sobre variables de crecimiento, fenología y ampliación de los límites de distribución de plantas. Sin
embargo, la información que se encuentra disponible acerca del impacto del cambio climático sobre los
ambientes antárticos es reducida. En este sentido, el impacto más conocido se refiere al aumento en las
poblaciones de las dos únicas especies vasculares (Deschampsia antarctica y Colobanthus quitensis).
Sin embargo, poco o casi nada se conoce sobre las respuestas al calentamiento global en especies
criptogámicas (musgos y líquenes).
En este proyecto se propone evaluar las respuestas de la flora antarctica ante un escenario de
calentamiento global. La hipótesis de trabajo plantea: que la dirección e intensidad de las respuestas
ecofisiológicas frente al calentamiento global serán dependientes de los grupos funcionales vegetales
(plantas superiores, briófitos, líquenes) de la tundra antártica y de las características microclimáticas en
sitios contrastantes (islas Shetland del Sur y Península Antártica). El objetivo del proyecto es Evaluar en
estudios de largo plazo la acumulación de biomasa, la tasa de crecimiento, el esfuerzo reproductivo de
especies representantes de cada grupo funcional creciendo en condiciones ambientales y bajo
calentamiento pasivo in situ (OTC) en Islas Shetland del Sur (Rey Jorge).
MATERIAL Y MÉTODOS
Sitios de estudio:
El trabajo se realizó en isla Rey Jorge, Península Fildes durante el mes de febrero de 2008. Se
instalaron cámaras de calentamiento pasivo ("open top chamber" OTC) en dos sitios de estudio: 9 en
Meseta La Cruz (62º12’ S y 58º57’W) y 7 en Punta Juan Carlos (62º12’S, 58º59’W). Parte de la flora
presente en los sitios se muestra en la Tabla 1. Las cámaras de calentamiento pasivo consisten en 6
180
paneles de acrílico que se unen en sus costados y forman un pequeño invernadero hexagonal de 40 cm. de
alto. Se colocaron sobre el suelo y afirmaron con estacas de hierro de 100 cm. (Fig. 1)
Registros microclimático:
Se instalaron sensores de temperatura y de humedad del aire en los dos sitios en estudio y en la
Meseta de La Cruz una estación microclimática (HOBOS, Unisource) con sensores de radiación
fotosintéticamente activa, anemómetro y dos sensores de contenido de agua del suelo, uno adentro y otro
afuera de OTC. El sensor de radiación fue ubicado a nivel del suelo, donde crecen la mayoría de las
especies de la flora antártica. El anemómetro fue ubicado a 30 cm. de altura y los sensores de agua del
suelo fueron enterrados a 10-15 cm. de acuerdo a las especificaciones del fabricante.
Composición florística de los sitios
En esta primera etapa del proyecto se monitoreó la diversidad de la flora en los dos sitios de
estudio, considerando a la flora criptogámica y la única planta vascular encontrada. Las especies fueron
colectadas e identificadas y depositadas en el herbario de la Universidad de Concepción.
RESULTADOS & DISCUSIÓN
En la Tabla 1 se presenta el listado de especies de líquenes, musgos y plantas característicos de la
zona en estudio. En ésta se puede observar que dominan las especies liquénicas. La planta vascular
Deschampsia Antarctica se encontró representada en el sector de Punta Juan Carlos. Las especies de
líquenes y musgos que serán parte del estudio a largo plazo se presentan en la Tabla 2 (Tabla 2).
Para responder la hipótesis del proyecto se estudiaran las respuestas de los grupos funcionales –
líquenes y musgos- en los dos sitios antes señalados, sin embargo, los estudios sobre las respuestas de
Deschampsia antarctica se llevarán a cabo no sólo en Punta Juan Carlos, sino que se instalarán cámaras
de calentamiento pasivo en otro sitio, probablemente en Bahía Collins, donde se encuentra una población
de gran tamaño.
Respecto de la radiación fotosintéticamente activa, se puede observar que las máximas diarias son
altas, sobre 1000 μmol m-2 s-1 durante los días de marzo (Fig. 2A) Sin embargo, desde mediados de marzo
y hasta mediados de abril, la radiación se mantiene baja. Debido a problemas técnicos (probablemente
congelamiento de los sensores) en la Meseta de la Cruz no se registraron datos durante 10 días en marzo.
Fluctuaciones diarias de la velocidad del viento se registraron durante los meses de mediciones,
encontrándose que la velocidad del viento incrementa hacia fines de marzo y durante abril (Fig. 2B). El
contenido de agua del suelo sólo se midió en dos puntos, dentro y fuera de OTC y se puede observar que
baja dentro de la OTC (Fig. 2C). Dado que éstos resultados son preliminares, no se ha realizado análisis
estadísticos sobre ellos.
Considerando los registros microclimáticos se puede observar que las temperaturas máximas del
aire dentro de la OTC son mayores que las del exterior, fuera de la OTC, sólo en aquellos días en que la
temperatura está por sobre los 3ºC aproximadamente, tanto en los datos de la Meseta de la Cruz, como en
la Punta Juan Carlos (Fig. 3A,C). Cuando las temperaturas son bajas, las cámaras no calientan
pasivamente. Esto puede verse con mayor intensidad considerando las temperaturas mínimas que se
mantienen en el mismo rango dentro y fuera de OTC (Fig.3 B, D) tanto en el sector Meseta de la Cruz
como en Punta Juan Carlos. Aunque se instalron sensores de humedad relativa del aire, éstos no
registraron correctamente los valores durante el período de prueba.
181
CONCLUSIONES Y PROYECCIONES DEL ESTUDIO:
Las cámaras de calentamiento pasivo in situ permiten un incremento de la temperatura en su
interior entre 1º a 3ºC en aquellos días con temperaturas sobre 3ºC.
Las cámaras permitirán el seguimiento a largo plazo del efecto del calentamiento de las variables
morfométricas y ecofisiológicas sobre los tres grupos funcionales de la flora antártica.
AGRADECIMIENTOS
Los investigadores agradecen el apoyo logístico de terreno a todo el equipo INACH y
particularmente al Señor Patricio Barraza, jefe de la Base Profesor Julio Escudero en Península Fildes y al
Ingeniero residente encargado de la estación microclimática, Sr. Enrique escobar. Proyecto financiado por
INACH (T-03-07).
182
Tabla 1. Lista de algunas especies y familias encontradas en los sitios de estudio en la Península Fildes.
.
Grupo funcional
Familia
Especie
Líquenes
Acarosporaceae
Acarospora sp.
Agyriaceae
Placopsis contortuplicata
Bacidiaceae
Tephromela atra (Huds.) Hafellener
Catillariaceae
Catillaria corymbosa (Hue) I.M. Lamb
Cladoniaceae
Cladonia sp.
Cladoniaceae
Cladonia metacorallifera Asahina
Mastodiaceae
Mastodia tessellata (Hook. f. & Harv.) Hook. f. & Harv.
Lecideaceae
Lecidea sp.
Ochrolechiaceae
Ochrolechia frigida (Sw.) Lange
Pannariaceae
Psoroma cinnamomeum Malme
Pannariaceae
Psoroma hypnorum (Vahl) Gray
Parmeliaceae
Himantormia lugubris (Hue) I.M. Lamb
Parmeliaceae
Usnea aurantiaco-atra
Physciaceae
Buellia sp.
Physciaceae
Buellia granulosa (Darb.) C.W. Dodge
Rhizocarpaceae
Rhizocarpon geographicum (L.) DC.
Sphaerophoraceae
Sphaerophorus globosus (Huds.) Vain.
Stereocaulaceae
Sterocaulon alpinum Laurer
Teloschistaceae
Caloplaca sp.
Teloschistaceae
Huea austroshetlandica (Zahlbr.) C.W. Dodge
Thelenellaceae
Microglaena antarctica (I.M. Lamb) O.E. Erikss.
Verrucariaceae
Verrucaria sp.
Pottiaceae
Syntrichia saxicola (Card.) Zand.
Grimmiaceae
Schistidium sp.
Polytrichaceae
Polytrichum juniperinum Hedw.
Amblystegiaceae
Sanionia sp.
Bryaceae
Pohlia cruda (Hedw.) Lindb.
Anreaeaceae
Andreaea gainii Card.
Seligeriaceae
Dicranoweisia sp.
Poaceae
Deschampsia antarctica Desv.
Musgos
Plantas vasculares
183
Tabla 2. Especies más frecuentes de los tres grupos funcionales sobre los que se
desarrollara el estudio a largo plazo.
Sitio
Especie
Meseta De La Cruz
Andreae gainii
Catillaria corimbosa
Himantormia lugubris
Placopsis contortuplicata
Polytrichum juniperinum
Rhyzocarpon geographicum
Usnea aurantiac- atra
Punta Juan Carlos
Catillaria corimbosa
Deschampsia antarctica
Polytrichum juniperinum
Placopsis contortuplicata
Sanionia sp.
Schistidium sp.
Syntrichia saxicola
Usnea aurantiac- atra
Fig. 1. Vista general de las cámaras de calentamiento pasivo “OTC” en la Punta Juan Carlos, Península Fildes.
184
1600
-2 -1
PAR (μmol m s )
1400
A
máxima
promedio
1200
1000
800
600
400
200
0
-1
velocidad del viento (ms )
50
60
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
70
80
90
100
110
X Data
B
máxima
promedio
50
60
70
80
120
90
100
110
120
0.4
C
contenido
de agua del suelo
0.3
0.2
0.1
adentro
afuera
0.0
50
60
70
80
90
100
110
120
Días del año
Fig. 2. Condiciones microclimáticas en el sector de Meseta de la Cruz en la Península Fildes. A) Radiación fotosintéticamente
activa (PAR), B) velocidad del viento, C) contenido de agua (m3)adentro y afuera de las cámaras de calentamiento pasivo
(OTC).
185
Temperaturas máximas (ºC)
15
A
12
9
6
3
0
adentro de OTC
afuera de OTC
-3
-6
6
Temperaturas mímimas(ºC)
B
3
0
-3
-6
adentro de OTC
afuera de OTC
-9
-12
Temperaturas máximas (ºC)
15
C
12
9
6
3
0
adentro de OTC
afuera de OTC
-3
-6
6
Temperaturas mínimas (ºC)
D
3
0
-3
-6
adentro de OTC
afuera de OTC
-9
-12
50
60
70
80
90
100
110
120
Días del año
Fig. 3. Temperaturas del aire adentro y afuera de OTC en la Península de Fildes. Meseta de La Cruz (A y B) y Punta Juan
Carlos (C y D).
186
REFERENCIAS
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187
VARIACIÓN VERTICAL Y TEMPORAL DEL ZOOPLANCTON ANTÁRTICO (2000–2003) EN
BAHÍA CHILE, ISLA GREENWICH, ANTÁRTICA (62º 27,5’ S; 59º39’W)
Armando Mujica R. y Maria Luisa Nava S.
Universidad Católica del Norte, Facultad de Ciencias del Mar,
Casilla 117, Coquimbo - Chile
RESUMEN
En la entrada de la bahía Chile (isla Greenwich), entre diciembre de 2001 y noviembre del 2003;
durante el período en que el estrecho Inglés fue navegable, se tomaron muestras de zooplancton
semanalmente, con una red WP 2, en tres estratos de profundidad (150-100; 100-50; 50-0 m).
De las muestras obtenidas, se identificaron diecisiete grupos zooplanctónicos. La abundancia
relativa registrada durante el período de muestreo fue máxima en el año 2002 y mínima durante el 2003.
Las mayores concentraciones de zooplancton fueron registradas en las épocas de verano, en los estratos
medio y profundo.
Los copépodos fueron el grupo más abundante y de mayor frecuencia de ocurrencia en todo el
período estudiado, tanto en el análisis anual, mensual y por estratos de profundidad. Este grupo durante
los meses de verano, fue preferentemente capturado en los estratos medio y profundo y en los meses de
otoño y primavera, sus mayores concentraciones fueron registradas en los estratos medio y superficial.
La abundancia relativa de los grupos más frecuentes, sin considerar los copépodos, tales como
quetognatos, poliquetos, eufáusidos, nemertinos y sifonóforos, en general fueron más abundantes en los
meses de verano y otoño, para luego en invierno disminuir considerablemente. Estos grupos
zooplanctónicos fueron capturados preferentemente en los estratos medio y profundo, excepto los
nemertinos, que fueron encontrados en mayores abundancias en los estratos medio y superficial.
Los grupos zooplanctónicos menos frecuentes, como foraminíferos, anfípodos hypéridos, salpas,
moluscos gastrópodos y pterópodos, en general, fueron grupos oportunista capturados en periodos
limitados y definidos. Estos grupos, excepto los anfípodos hypéridos, de distribución preferentemente
profunda, fueron capturados principalmente en el estrato superficial y medio.
188
CRONOLOGIA Y ÉXITO REPRODUCTIVO DEL PETREL GIGANTE DEL SUR EN PUNTA
ARMONIA, ISLA NELSON, SHETLANDS DEL SUR
(Chronology and breeding success of Southern Giant Petrel at Harmony Point, Nelson Island, South
Shetland Islands)
Coria, N. 1, Archuby, D. 1, 2, Santos, M. 1, 2, Negrete, J. 1, 2, Juares, M. 1, 2 &
Rombola, E. 1, 2
1
Dpto. de Ciencias Biológicas, Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248
(C1010 AAZ), Buenos Aires, Argentina. ([email protected])
2
CONICET, Av. Rivadavia 1917 (C1033AAJ), Buenos Aires, Argentina
INTRODUCCIÓN
El Petrel Gigante del Sur es un ave marina de características pelágicas, con distribución
circumpolar en el Hemisferio Sur. Sus colonias reproductivas se extienden a lo largo de las costas de
Antártida y en las islas al sur de la Convergencia Antártica (Marchant & Higgins 1993) como así también
en localidades al norte de ésta (Croxall 1984; Quintana et al. 2005). Aunque la distribución reproductiva
es bastante amplia, la información disponible sobre su biología reproductiva es escasa y restringida a unas
pocas localidades subantárticas (Voisin 1976; Hunter 1984) y antárticas (Conroy 1972, Mougin 1975). El
conocimiento de su biología reproductiva, entre otros aspectos generales de su biología, resulta
fundamental cuando se deban tomar medidas de conservación y manejo en un ecosistema tan cambiante y
poco resiliente como el antártico. De tal modo, en el presente estudio se presenta información relevante
sobre la biología reproductiva del Petrel Gigante del Sur procedente de una de las colonias más importante
de las Islas Shetland del Sur.
MATERIALES Y MÉTODOS:
El área de estudio fue Punta Armonía (62°18´ S y 59°14’ W) en la Isla Nelson (Shetlands del Sur).
Las tareas de campo comenzaron el 28 de Octubre de 2000 y finalizaron el 28 de Febrero de 2001. En esta
extensa colonia (828 pares reproductivos en 2000) y a efectos de conocer la cronología reproductiva,
fueron seleccionados 5 sitios reproductivos, los cuales fueron controlados diariamente. Durante las fechas
cercanas a la puesta y la eclosión los muestreos diarios se intensificaron para conocer la fecha exacta de
estos eventos. Inmediatamente ocurrida la puesta, los huevos fueron medidos (largo y el diámetro) y
pesados. Posteriormente se calculó el volumen utilizando la ecuación definida por Coulson (1963): V =
0,5 * L * D2; en donde V es el volumen del huevo (cm3), L es el largo y D es el diámetro (cm).
Todos los nidos de estos 5 sitios fueron seguidos diariamente con el fin de conocer los turnos de
incubación de la pareja. El criterio para diferenciar los sexos fue utilizando las medidas de culmen
expuesto. Cada adulto identificado fue anillado, los machos en la pata derecha y las hembras en la
izquierda. El éxito reproductivo de M. giganteus fue estimado para todos los nidos de la colonia,
incluyendo aquellos donde se realizaron los controles de turnos de incubación.
RESULTADOS
En líneas generales, la puesta de huevos ocurrió fundamentalmente durante la primera quincena de
Noviembre y la eclosión durante la primera quincena de Enero.
Los huevos promediaron una longitud de 103,9 ± 3,4 cm (rango: 99,0-112,5 cm.), un diámetro de
65,6 ± 1,4 (rango. 63,0-68,7 cm) y una peso de 230,9 ± 11,41 g (rango: 210-259 g).
El periodo de puesta en Punta Armonía durante la temporada 2000/01 se extendió entre los días 2 y 26 de
Noviembre (24 días). La fecha promedio de la puesta fue el 11 de Noviembre (11,1 ± 4,0). El período
promedio de incubación observado en la colonia de Punta Armonía fue de 60 días (60,3 ± 1,3; rango= 5562, n= 41). Como sucede en todos los petreles fulmarinos, los dos sexos del Petrel Gigante del Sur van
189
alternando la incubación del huevo. Así, ambos padres promediaron 13 turnos de incubación. El turno
inicial de la hembra fue bastante corto. El segundo turno llevado a cabo por el macho fue el más extenso
de todos los observados para ambas localidades. Seguidamente las hembras y los machos incubaron por
períodos largos hasta el noveno y el décimo turno respectivamente, para luego continuar con una serie de
turnos menos extensos. Los machos, en promedio, incubaron significativamente más días (53%) que las
hembras. El número de turnos de incubación no se correlacionó significativamente con el tiempo total de
incubación durante la temporada 2000 (Spearman, r= 0,31, n= 37, n.s.). De los sitios seleccionados,
eclosionaron 42 huevos (70%) de 60 observados. De los 18 huevos que no eclosionaron 10 desaparecieron
de los nidos sin conocerse las causas que lo determinaron, 2 fueron abandonados en los nidos, 1 fue
abandonado sobre la nieve, 2 infértiles, 1 huevo aplastado durante el cambio de turno de incubación y 2
fueron predados por skuas pardos.
El primer huevo eclosionó el 3 de Enero de 2001. Los nacimientos continuaron durante Enero y
finalizaron hacia fines de la tercera semana. El período promedio de nacimientos fue el 9 de Enero (9 ±
3,8; n= 41). El rango de los mismos fluctuó entre el 3 y el 18 de Enero.
En los Procellariformes, el período de cuidados paternales puede ser dividido en dos etapas: etapa
de empolle, donde ambos padres, alternadamente, empollan permanentemente al pichón y etapa sin
empolle, donde los padres están siempre presentes aunque posados al lado del pichón. Los cuidados
paternales promediaron 11 turnos (ȝ= 10,9, d.e.= 2,3; rango 7-16). El tiempo medio de cuidados
paternales de los pichones de M. giganteus registrado fue de 22 días (μ= 21,9; d.e.= 2,7; rango 17-27), de
los cuales 17,5 días constituyeron como término medio la etapa de empolle.
De los 42 pichones nacidos durante la temporada se emanciparon el 95% (40); comparado con el
total de huevos puestos (60), el porcentaje de pichones exitosos decae al 67%. Finalmente, para los 522
pichones nacidos para el resto de la colonia se emanciparon 465 (89%) y confrontado con los 768 huevos
puestos el éxito reproductivo decae al 61%.
DISCUSIÓN
En líneas generales, la cronología reproductiva de M giganteus en Punta Armonía fue similar a la
encontrada en otras localidades (Conroy 1972 en Isla Signy, Coria 2006 en Isla 25 de Mayo, Hunter 1984
en Islas Georgias del Sur).
No hubo grandes diferencias en el tamaño medio de los huevos medidos en este estudio con
respecto a otras colonias. El inicio del período de puesta fue similar a la informada para otras localidades
antárticas como subantárticas. En coincidencia con lo indicado por Conroy (1972) en la Isla Signy, Coria
(2006) en la isla 25 de Mayo y por Hunter en Georgias del Sur (1984), la extensión del período de puesta
en la colonia de M. giganteus Punta Armonía tuvo guarismos similares. En las Georgias del Sur se
extendió por 21 días mientras que en las Shetland y Orcadas del Sur fluctuó entre los 22 y 24 días.
Contrariamente a lo señalado para todas estas localidades, en la Isla Marion (Cooper et al. 2001) el
período de puesta se extendió por un lapso de tiempo mucho más extenso (38 días). Es probable que las
condiciones climáticas de esta isla mucho más benignas con respecto a otras localidades, la estructura de
esta población reproductiva o la disponibilidad de alimentos durante el éxodo prepuesta, entre otros
posibles factores, interactúen en la duración del período de postura. El período de incubación (60 días)
observado en Punta Armonía fue coincidente al reportado en otras localidades antárticas (Conroy 1972,
Coria 2006) como subantárticas (Hunter 1984, Cooper et al. 2001). Al igual que lo observado en petreles
fulmarinos (Weidinger 1998, Hunter 1984, entre otros) los machos de este estudio incubaron más tiempo
que las hembras.
Al igual que lo observado por otros trabajos el período promedio de nacimientos reportados en Punta
Armonía fueron también bastantes coincidentes. En los Procellariformes, el período de cuidados
190
paternales comienza cuando el pichón se libera de la cáscara del huevo y finaliza cuando es encontrado
por primera vez solo en el nido sin la atención de los padres (Warham 1990). No obstante, en Punta
Armonía en algunos días con condiciones climatológicas adversas fueron observados algunos adultos
empollando a sus pichones.
En coincidencia con lo observado en otras regiones (Cooper et al. 2001; Conroy 1972, Coria 2005;
Hunter 1984, la duración de la etapa de empolle de M. giganteus en este estudio, promedió los 18 días. La
duración de la etapa sin empolle fue mucho más extensa (4,5 días) que la observada los estudios
anteriormente citados (2,4 días en Signy y en las Georgias y 1,7 días en Marion). Aunque parece
insinuarse una relación entre la duración del período sin empolle y la latitud, es demasiado aventurado
esgrimir alguna especulación teniendo en cuenta el exiguo número de períodos de cuidados paternales
analizados en este estudio y en otras zonas reproductivas.
El análisis de la pérdida de huevos reveló que una gran proporción de éstos se perdieron durante la
primera mitad del período de incubación, particularmente, durante las dos primeras semanas promediaron
un 69%. En cuanto a las causas identificadas en relación con la pérdida de huevos en M. giganteus, se
observó que la depredación indirecta por acción de la interferencia humana, la depredación directa y las
condiciones meteorológicas fueron las más relevantes.
De los pichones nacidos en Punta Armonía sobrevivió el 95% respectivamente. Si se los compara
con petreles gigantes de otras localidades reproductivas antárticas se advierte que la tasa de sobrevida fue
superior, lo que denotaría que las condiciones ambientales en esta localidad fueron más favorables.
Desafortunadamente no se posee una base de datos previa como para establecer si los elevados valores de
supervivencia de pichones observados en este estudio, son un suceso habitual o si se trató de una
temporada extraordinariamente buena. Aunque la depredación fue la única causa de mortalidad de
pichones reconocida en este estudio, siendo el depredador excluyente el Skua pardo C. antarctica, ésta
pareció ser de escasa importancia durante la temporada estudiada. Posiblemente esto estaría ocasionado,
entre otros factores, por la cuantiosa oferta de alimentos que posee C. antarctica en esta localidad donde
se asientan importantes colonias de pingüinos (Silva et al. 1998). La presión de depredación fue bastante
diferente en la vecina colonia de M. giganteus de Potter (Coria 2006) y donde las colonias de pingüinos
son significativamente menos numerosa que en Armonía. Así fue como la muerte de pichones por la
acción predadora de los skuas en Península Potter fue la principal causa de desaparición durante las
primeras tres semanas de vida.
El éxito reproductivo observado en Punta Armonía fue similar a la vecina colonia de Península
Potter y es alto cuando se lo compara con otras colonias antárticas (Conroy 1972, Mougin 1975). Estos
resultados probablemente reflejen mejores condiciones ambientales en ambas colonias de las Shetlands
del Sur. Considerando que el éxito en la reproducción en los petreles gigantes está estrechamente
vinculado con la disponibilidad de alimentos en las áreas cercanas a la colonia (González-Solís et al.
2002) y con las estrategias de forrajeo (González-Solís et al. 2000) se puede pensar en una mayor
disponibilidad de alimentos o bien un fácil acceso a las presas durante las temporadas consideradas en el
área de las Islas Shetland del Sur.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al apoyo logístico y económico brindado por el Instituto Antártico Argentino.
REFERENCIAS
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(Ocurrencia de aves marinas Antárticas y Sub-Antárticas en los países de la “Red Sur Americana
en Biodiversidade Marina Antártica – BioMAntar: Argentina, Brasil, Chile, Ecuador, Perú,
Uruguay y Venezuela)
Costa, E.S. 1; Alves, M.A.S. 2; Ayala, L.3; Coria, N.R. 4; Petry, M.V. 5; Piedrahita, P.6 &
Sánchez-Scaglioni, R.E.3
1. Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Caixa Postal: 68.020, CEP 21941-540 – Ilha do Fundão, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Supported by a fellowship of CNPq. ([email protected]).
2. Depto de Ecologia, Instituto de Biologia, UERJ. Rua São Francisco Xavier, 524,
Maracanã, CEP 20550-011, Rio de Janeiro, RJ, Brazil. ([email protected]).
3. Asociación Peruana para la Conservación de la Naturaleza, Parque Jose de Acosta 187,
Magdalena, Lima, Perú. ([email protected] and [email protected]).
4. Instituto Antártico Argentino, Depto. Ciencias Biológicas - Proyecto Aves, Cerrito
1248 (C1010AAZ) Buenos Aires, Argentina. ([email protected]).
5. Lab. Ornitologia e Animais Marinhos, Universidade do Vale do Rio dos Sinos, Av.
Unisinos, 950. CEP 93022-000, São Leopoldo, RS, Brazil. ([email protected]).
6. Escuela de Ciencias Biológicas, Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Casilla:
17-01-2184, Quito, Ecuador. ([email protected]).
INTRODUCTION
The South American Network on Antarctic Marine Biodiversity (BioMAntar) is a multinational
project that was created inspired by the activities of the Latin American Census of Antarctic Marine Life
(LA CAML). The aim of BioMAntar is to foster the interaction between scientists and administrators in
order to structure a thematic network on Antarctic marine biodiversity based on information obtained by
CAML on marine diversity. The BioMAntar counts with the scientific cooperation of researchers from
Argentina, Brazil, Chile, Ecuador, Peru, Uruguay, and Venezuela. The BioMAntar consists of three
thematic sub-projects: Pelagic Realm (dealing with plankton and oceanography), Benthic Realm (ranging
from microorganisms to megafauna) and Top Predators (of cetaceans, pinnipeds and seabirds).
Herein is presented a summary of Antarctic and sub-Antarctic seabirds found to occur over the
coastline of countries enrolled in the BioMAntar. This kind of information is helpful for the design of
species management and conservation plans, since the temporary migration feeding areas are as important
as the breeding sites to the biology of seabirds. In fact, negative alterations in areas other than the
breeding sites can be even more dangerous to some species; e.g. the accidental capture of seabirds by
longline fisheries can cause considerable mortality and reduce populations (Tuck et al. 2001).
MATERIAL AND METHODS
The present list is the result of the cooperation between different researchers of
Antarctic/Subantarctic seabirds from the countries enrolled in BioMAntar. The seabirds species herein
listed that were found to breed in both Antarctic and Subantarctic regions, and those species found
breeding only in Subantarctic regions are in accordance with Shirihai 1992 and Woehler 2006. In
organising the data from Argentina (compiled by N. Coria), all seabird species breeding in Argentinean
193
islands (such as Malvinas and Georgias) were included in the list; the references used were Schiavini
1998, Yorio 1999, Orgeira 2001, and Favero & Silva Rodriguez 2005. In acquiring data from other
countries, all the seabirds found in the surrounding South American areas were included in their lists. E.S.
Costa, M.A.S. Alves and M.V. Petry compiled data from Brazil (Vooren & Fernandes 1989, Sick 1997,
Bencke 2001, Souza 2004), while P. Piedrahita was responsible for Ecuador (Harris 1973, Harris 1974,
Harris 1975, Castro & Philips 1996, Ridgely & Greenfield 2001, Wiedenfeld 2006), and R.E. SanchezScaglioni and L. Ayala worked with Peru (Hughes 1982, Clements & Shany 2001, Plengue 2005,
Schulenberg et al. 2007). E.S. Costa was also responsible for compiling the data from Chile (Schlatter &
Simenone 1999, Narosky & Yzurieta 2003), Uruguay (Aspiroz 2003, Narosky & Yzurieta 2003, Domingo
et al. 2007), and Venezuela (Ascanio 2007). All species listed had their Threatened Category status
defined based on IUCN (2007).
RESULTS
The seabird species found are listed in Table 1. Forty-eight species were found, and they were
observed to occur over oceanic and/or coastal areas of the countries surveyed. Chile was found to present
the greatest number of seabird species (39), followed by Brazil (38). Species that were less frequently
found were Pygoscelis adeliae, Thalassoica antarctica, Pagodroma nivea, Pachyptila salvini and
Pterodroma inexpectata, and these were observed only in a single country each (Table 1). Diomedea
exulans, D. epomophora, Thalassarche melanophris, Macronectes giganteus, Fulmarus glacialoides,
Pachyptila desolota and Oceanites oceanicus were the seabird species most frequently observed, and
were found in six out of the seven countries analysed. Of all species found, three are considered
endangered species, eight are considered vulnerable, another eight are considered near threatened, and the
remaining 29 are regarded of least concern (see Table 1).
DISCUSSION AND CONCLUSIONS
Our results illustrate how South American countries house areas that are important to Antarctic and
Subantarctic seabirds, as they feed on local oceanic and/or coastal resources during their migration. Adult
seabirds are very frequent in the winter and young individuals are common throughout the year (Vooren &
Fernandes 1989).
More information and further international collaboration are necessary to precisely determine the
population structure and dynamic patterns of these seabird species along their coastal migratory flyways.
Moreover, we think an evaluation of the effects of human influence and climatic changes over those
seabird populations would be of paramount importance, since that would be of great utility for the
elaboration of management and conservation plans.
ACKNOWLEDGMENTS:
We would like to thank Dr. Lucia S. Campos (coordinator of the LA CAML) and
Dr Yocie Yoneshigue-Valentin (coordinator of the BioMAntar) for all the support provided. We also
thank Dr Eric Woehler for providing us with Shirihai´s list of Antarctic and Subantarctic Birds; Manuel
Plengue for valuable suggestions and comments on birds from Peru, and Eduardo P. Fox for the English
review. Thanks are due to CAML, CoML and CNPq for the financial support provided.
Table 1. Antarctic and Sub-Antarctic seabirds recorded in the countries enrolled in the “South American
Network on Antarctic Marine Biodiversity (BioMAntar)”. (¹-Seabirds that breed in Antarctic and
Subantarctic regions; ²- Seabirds that breed in Subantarctic regions; Shirihai 1992; Woehler 2006). (X =
confirmed species; ? = species needs confirmation; * = species that breeds inside the continental lands of
that country; ! = species that concentrate in that country but not for breeding). (EN = Endangered, VU =
Vulnerable, NT = Near Threatened, LC = Least Concern).
194
Scientific name
Common name
Countries
IUCN Red
List Category Argentina Brazil Chile Ecuador Peru Uruguay Venezuela
SPHENISCIFORMES / SPHENISCIDAE
Aptenodytes patagonicus²
King Penguin
LC
Aptenodytes forsteri¹
Emperor Penguin
LC
Pygoscelis papua¹
Gentoo Penguin
NT
Pygoscelis antarctica¹
Chinstrap Penguin
LC
Pygoscelis adeliae¹
Adélie Penguin
LC
Eudyptes chrysolophus¹
Macaroni Penguin
VU
Eudyptes chrysocome²
Rockhopper Penguin
VU
X
X
*
X
X
X
X
X
X
X
X
X
*
*
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
*
X
X
X
X
X
X
X
X
X
?
X
X
PROCELARIFORMES / DIOMEDEIDAE
Diomedea exulans²
Wandering Albatross
VU
Diomedea epomophora²
Southern Royal Albatross
VU
Thalassarche melanophris²
Black-Browed Albatross
Thalassarche cauta²
Shy Albatross
Thalassarche chlororhynchos²
Yellow-nosed Albatross
DEND
Thalassarche chrysostoma²
Grey-headed Albatross
VU
Phoebetria fusca²
Sooty Albatross
Phoebetria palpebrata²
Light-mantled Sooty Albatross
DEND
NT
DEND
NT
X
X
X
X
X
X
X
?
X
X
X
X
X
X
X
X
X
PROCELARIFORMES / PROCELARIIDAE
Macronectes halli²
Northern Giant Petrel
NT
Macronectes giganteus¹
Southern Giant Petrel
NT
Thalassoica antarctica¹
Antarctic Petrel
LC
Daption capense¹
Cape (Pintado) Petrel
LC
Fulmarus glacialoides¹
Antarctic (Southern) Fulmar
LC
Pagodroma nivea¹
Snow Petrel
LC
Halobaena caerulea²
Blue Petrel
LC
Pachyptila vittata²
Broad-billed Prion
LC
Pachyptila turtur²
Fairy Prion
LC
Pachyptila desolata¹
Dove Prion
LC
Pachyptila salvini²
Salvin´s Prion
LC
Pachyptila belcheri²
Thin-billed Prion
LC
Pterodroma macroptera²
Great-winged Petrel
LC
Pterodroma brevirostris²
Kerguelen Petrel
LC
Pterodroma mollis²
Soft-plumaged Petrel
LC
Pterodroma incerta²
Hooded Petrel
VU
Pterodroma lessoni²
White-headed Petrel
LC
Pterodroma inexpectata²
Mottled Petrel
NT
Procelaria aequinoctialis²
White-chinned petrel
VU
Procelaria cinerea²
Grey Petrel
NT
Procelaria conspicillata²
Spectacled Petrel
VU
Puffinus gravis²
Great Shearwater
LC
Puffinus griseus²
Sooty Shearwater
NT
Puffinus assimilis²
Litle Shearwater
LC
Oceanites oceanicus¹
Wilson's Storm-petrel
LC
Fregetta tropica¹
White-bellied Storm-petrel
LC
Fregetta grallaria²
Black-bellied Storm-petrel
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
LC
X
X
X
Blue-eyed Shag
LC
X
X
Snowy (Greater) Sheathbill
LC
X
X
X
X
X
X
X
X
*
*
X
*
X
X
X
X
X
X
X
X
X
?
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
PROCELARIFORMES / HYDROBATIDAE
X
X
X
X
X
X
PELECANIFORMES / PHALACROCORACIDAE
Phalacrocorax bransfieldensis¹
CHARADRIIFORMES / CHIONIDAE
Chionis alba¹
!
X
CHARADRIIFORMES / STERCORARIIDAE
Catharacta antarctica¹
Antarctic Skua
LC
Catharacta maccormicki¹
South Polar Skua
LC
Kelp Gull
LC
Antarctic Tern
LC
X
X
CHARADRIIFORMES / LARIDAE
Larus dominicanus¹
*
*
CHARADRIIFORMES / STERNIDAE
Sterna vittata¹
X
195
REFERENCES
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197
URUGUAY EN EL CENSO DE VIDA MARINA ANTÁRTICA: RESULTADOS PRELIMINARES
DEL RELEVAMIENTO DE CETÁCEOS EN AGUAS AUSTRALES Y DEL ATLÁNTICO
SUDOCCIDENTAL EN EL VERANO 2007-2008
(Uruguay in the Census of Antarctic Marine Life: preliminary results of the cetacean survey in
Southern waters and the Southwestern Atlantic during summer 2007-2008)
Passadore, M.C., Szephegyi, M. y Trimble, M.
Cetáceos Uruguay. Sección Etología. Facultad de Ciencias. Universidad de la
República. Iguá 4225 Piso 6, Montevideo, CP 11400, Uruguay.
[email protected]
El Océano Atlántico Sudoccidental (ASO) y el Océano Austral son sistemas altamente productivos y
diversos. La dinámica oceanográfica del Océano Austral hace que presente una alta productividad en los
meses de verano, permitiendo la concentración de una gran diversidad de organismos marinos, incluyendo
peces, calamares, aves, pinnípedos y cetáceos (Smith et al., 2001; Tomczac, 2002; Palomares et al., 2005).
Los cetáceos, al igual que otros depredadores tope, juegan un papel clave en la productividad de los
ecosistemas ya que actúan como estructuradores de las comunidades (Merrick, 1997), por lo que conocer
su distribución en áreas altamente productivas puede ser de gran utilidad.
El Censo de Vida Marina Antártica (CAML) y específicamente su Consorcio Latinoamericano,
intentan coordinar y promover la investigación sobre biodiversidad antártica, fundamentalmente en el
marco del Año Polar Internacional 2007-2009. En este contexto es que investigadores de Cetáceos
Uruguay, con el apoyo del Instituto Antártico Uruguayo, están realizando relevamientos de cetáceos a
bordo de buques de la Armada Nacional Uruguaya en aguas del ASO y el Océano Austral. El objetivo de
este trabajo es presentar los resultados del relevamiento realizado en la temporada de verano 2007-2008.
El muestreo fue llevado a cabo entre el 3 y el 27 de enero de 2008, a bordo del B/ROU 26
Vanguardia. Se navegó en aguas de la plataforma continental del Océano Atlántico Sudoccidental, en el
Pasaje de Drake, Océano Austral y Estrecho de Magallanes, siguiendo el derrotero de navegación
establecido por el buque (Figura 1).
Las observaciones de cetáceos se realizaron siguiendo el método de muestreo de transecta lineal
desde el puente alto (h=8m) durante las horas de luz, siempre que el buque se encontró en navegación. Se
trabajó con cuatro observadores siguiendo un régimen rotativo de turnos de media hora (observador,
planilla, descanso). En cada turno dos observadores, cada uno en una banda del barco, escanearon un arco
de 100° del horizonte (cubriendo 10º de la banda contraria) a ojo descubierto y utilizando binoculares
(7x10 con retículas). El registro de datos incluyó la posición geográfica, velocidad y rumbo del barco,
condiciones ambientales (estado del mar, nubosidad, visibilidad), características del grupo avistado
(especie, número de individuos) y toma de fotografías.
Se consideró “muestreo efectivo” cuando la visibilidad fue mayor a 2mn y el estado del mar menor a
6 en la escala Beaufort. Se consideró como avistaje “fuera de esfuerzo” todos los casos en que no se
cumplieron dichas condiciones y/o cuando los cetáceos fueron observados a un ángulo mayor de 90°
desde la proa en cualquiera de las bandas.
En un total de 96 horas de muestreo efectivo, se registraron 120 avistajes dentro de los cuales, se
identificaron 8 especies (Tabla 1). Los mismos correspondieron tanto a individuos solitarios como a
grupos, con un tamaño medio de entre 2 y 3 individuos, habiéndose observado grupos de hasta
aproximadamente 100 individuos.
Los avistajes de ballenas ocurrieron principalmente en aguas del Océano Austral, mientras que los
de delfines ocurrieron en aguas del Océano Atlántico Sudoccidental (Figura 2). La mayoría de los
avistajes correspondieron a la tonina overa y se registraron en el Estrecho de Magallanes (Figura 2a).
198
Las especies avistadas durante la campaña 2007-2008 coincidieron con las observadas en campañas
anteriores, a pesar de haber realizado un derrotero levemente diferente; aunque debe destacarse que en
este muestreo varias especies altamente frecuentes en la región no fueron avistadas (ej. Orcinus orca).
Los resultados de esta campaña, conjuntamente con resultados de campañas pasadas y futuras, serán
analizados para estudiar la posible relación entre la distribución de las especies y características
ambientales, tales como temperatura del agua, biomasa fitoplanctónica y profundidad. Se pretende que
estos resultados aporten, al Censo de Vida Marina Antártica, conocimientos generales del ecosistema
antártico y particularmente sobre la distribución de cetáceos.
Figura 1. Derrotero de navegación del ROU 26 Vanguardia durante enero de 2008. Los puntos negros indican los puntos donde
se realizó relevamiento de cetáceos.
Figure 1.Ship course during January 2008. Black dots show the positions where cetacean survey was carried out.
199
Tabla 1. Especies de cetáceos registradas durante el relevamiento realizado en enero de 2008. Se muestra
el número de avistajes de cada especie y el número de individuos registrados durante el muestreo efectivo.
Table 1. Cetacean species recorded and the number of sightings registered during the sampling carried out
in January 2008.
Ballena jorobada (M egaptera novaeangliae)
Ballena m inke (Balaenoptera sp.)
Ballena fin (B.physalus)
Ballena Sei(B.boreales)
C achalote (Physeterm acrocephalus)
D elfín austral(Lagenorhynchus australis)
D elfín oscuro (Lagenorhynchus obscurus)
Lagenorhynchus sp.
D elfín de C om m erson (C ephalorhynchus
com m ersonii)
C etáceos no identificados
Ballenas no identificadas
D elfines no identificados
TO TA L
a)
N º avistajes
20
1
1
5
1
12
1
8
47
4
12
5
120
b)
Figura 2. Ubicación de los avistajes realizados durante enero de 2008. En a) se muestran los puntos donde se registraron
delfines y en b) donde se observaron ballenas.
Figure 2. Position of the sightings,during January 2008. In a) are shown dolphin sightings and in b) whale sightings.
200
AGRADECIMIENTOS
Karina Sans, C/F Albert Lluberas, Mariana Ríos y C/N Gustavo P. Luciani.
REFERENCIAS
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Northwest Atlantic Fishery Science 22:343-356.
Palomares, M.L.D., Pruvost, P., Pitcher, T.J. y Pauly, D. 2005. Modeling Antarctic Marine Ecosystems. Fisheries
Centre research Reports, Vol. 13 (7):101pág.
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Antarctic Marine Ecosystem as Estimated Using a Multi-Scale Sampling Strategy. Amer. Zool., 41:40-56.
Tomzac, M. 2002. Physical Oceanography. Version 4.0 CD rom. Finders University of South Australia in Adelaide.
201
DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LAS BALLENAS JOROBADAS, MEGAPTERA
NOVAEANGLIAE, EN LAS AGUAS OCCIDENTALES DEL EXTREMO DE LA PENÍNSULA
ANTÁRTICA, DURANTE EL VERANO
(Spatial distribution of humpback whales, Megaptera novaeangliae, in the eastern water of the
northern end of Antarctic Peninsula, during the austral summer)
Anelio Aguayo Lobo 1, Daniela Cortés Núñez 2 & Jorge Acevedo Ramírez 3
Departamento Científico, Instituto Antártico Chileno. Punta Arenas, Chile.
2
Escuela de Biología Marina, Universidad de Valparaíso. Valparaíso, Chile.
3
Centro de Estudios del Cuaternario Fuego-Patagonia y Antártica. Punta Arenas, Chile.
1
INTRODUCCIÓN
La ballena jorobada tiene una distribución amplia, en todos los océanos del planeta, siendo por
tanto una especie cosmopolita (Mackintosh 1965, Tomilin 1967). Además, es una especie altamente
migratoria, ocurriendo los apareamientos y partos en las regiones de baja latitudes durante el invierno,
para luego iniciar su migración en primavera hacia regiones de latitudes medias y altas para alimentarse
(Mathews 1937).
Los destinos migratorios de esta especie se han estudiado por medio de la marcación de ballenas,
utilizando marcas subcutáneas en los ejemplares vivos que luego eran cazados por la industria ballenera
(Nishiwaki 1966) y por los reavistamientos de los individuos foto-identificados (Katona et al. 1979). Sin
embargo, la ruta que siguen las ballenas durante su migración no se conocen y últimamente se han
empezando a estudiar con nuevas metodologías, como las marcas satelitales que son transmisores que se
pueden monitorear desde tierra (Mate et al. 1998).
La ballena jorobada habita generalmente aguas sobre la plataforma continental o a lo largo de sus
bordes y alrededor de islas (Dawbin 1966); sin embargo, el uso del hábitat costero varía en diferentes
zonas dependiendo de la estacionalidad. Así, las hembras preñadas y aquellas con crías prefieren aguas
someras o cercanos a la costa, tanto para la reproducción como para la alimentación, fenómeno que ha
sido atribuido a las aguas más calmas para la crianza, buscando disminuir las amenazas de los
depredadores y para evitar el acoso de los machos en busca de apareamiento (Whitehead & Moore 1982).
Con el propósito de conocer si en las aguas occidentales de la Península Antártica, la distribución
de las madres con crías sigue este patrón general del uso de hábitat, se planteó como objetivo general del
presente trabajo analizar la distribución espacial en función de la profundidad y distancia de la costa de los
ejemplares de ballena jorobada, especialmente de las madres con crías, que se alimentan en las aguas de
los estrechos Bransfield y de Gerlache, durante los meses del verano austral.
MATERIAL Y MÉTODO
Área de estudio
El área de estudio comprende las aguas occidentales adyacentes al extremo de la Península
Antártica que forman los estrechos Bransfield y de Gerlache. El estrecho Bransfield comprende las aguas
entre las islas Shetland del Sur y la Península Antártica, siendo su límite noreste una línea imaginaria que
une las islas Clarence y Joinville y su límite suroeste otra línea imaginaria que une las islas Hoseason y
Trinidad. Su longitud es de unas 240 millas de largo por unas 60 millas de ancho, entre los paralelos 61°S
202
y 63°40´S y los meridianos 54°W y 61°30´W. El estrecho de Gerlache comprende las aguas entre el
archipiélago de Palmer y la Península Antártica. Su largo se extiende desde su entrada norte, entre las islas
Trinidad y Hoseason, hasta su boca sur entre las islas Anvers y Wienke y la Península Antártica, por unas
100 millas desde los 63°40´S hasta los 65°S y longitudinalmente desde los 61°30W hasta los 63°30´W.
Observaciones
Durante los veranos australes 1994/95 hasta 1998/99 y los veranos de 2006 y 2007 se visitó el área
de estudio como parte de las Expediciones Científicas del INACH (ECAs 32 al 36, 42 y 43), desarrollando
el trabajo de terreno de los proyectos INACH 08-93 e INACH 163 (Aguayo-Lobo et al. 1993, Aguayo et
al. 1998). Durante las navegaciones a bordo de las unidades de la Armada de Chile se realizó el esfuerzo
de observación y seguimiento de cetáceos por un número de observadores que varió de 1 a 4 personas,
registrando en cada avistamiento la fecha, hora, posición geográfica (GPS), especie, número de animales,
presencia de crías, y otros datos como dirección del movimiento, conducta y observación de especies
asociadas. A diferentes intervalos de tiempo se registró la posición del buque, condiciones de mar y fuerza
y dirección del viento. Las observaciones se realizaron desde el puente de mando o de los alerones
laterales contiguos, cuando las condiciones atmosféricas lo permitían con ayuda de binoculares 7x50,
anotando la información de cada avistamiento en libretas especiales, que luego eran traspasados a formato
digital. Para la obtención de las profundidades y distancia de la costa se utilizaron cartas de navegación
digitalizadas del Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada (N° 3.560, 3.566 y 14.000), junto
con el programa Oziexplorer.
Análisis de datos
Se definirá como “unidad grupal” a cada avistamiento de ballenas jorobadas que representa a un
“grupo” formado por ejemplares que se mantienen relativamente juntas (menos de 5 veces la longitud
corporal total) y que realizan un comportamiento similar en superficie o en actividad de buceo o
inmersiones. Los avistamientos de animales solitarios se denominarán “grupos simples”. El análisis de la
distribución de las “unidades grupales” en el área de estudio, se consideraron los tamaños de los “grupos”
registrados, considerando el área en general así como parcializado en los dos estrechos, Bransfield y de
Gerlache. Para conocer posibles tendencias en la distribución espacial de las diferentes “unidades
grupales”, especialmente de aquellas con presencia de crías, la profundidad y la distancia de la costa más
cercana de cada avistamiento de todos los tamaños grupales, fueron analizados mediante la prueba
paramétrica de test-t para la comparación entre dos medias, y prueba no paramétrica de Kruskal Wallis a
través del programa Statistica 6.0
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Durante las siete expediciones antárticas se lograron registrar 718 avistamientos con 1.394
ejemplares de ballenas jorobadas; de los cuales 435 con 844 individuos fueron registrados en la zona del
estrecho Bransfield y 283 avistamientos con 550 ejemplares en las aguas del estrecho de Gerlache. Sin
embargo, el esfuerzo de búsqueda de ballenas, expresado en días con buenas condiciones para observar
ballenas, fue mayor en el estrecho Bransfield (115 días) comparado con el esfuerzo desplegado en el
estrecho de Gerlache (42 días). La abundancia relativa de ballenas para cada estrecho explorado fue de 2,4
avistamientos/día y de 7,3 ejemplares/día en el estrecho Bransfield, comparado con los 10,4
avistamientos/día y 13,1 ejemplares/día para las aguas del estrecho de Gerlache, permitiendo concluir que
su presencia en la estación de verano es más frecuente en las aguas de este último estrecho.
Entre los 718 avistamientos totales de ballenas jorobadas registradas en el área de estudio, se
encontraron 119 grupos de madres con crías, variando el tamaño grupal de 2 a 4 individuos, siendo más
203
numerosos los avistamientos con dos individuos (87 avistamientos) seguidos por los de tres ejemplares
(28 avistamientos). Este resultado permite inferir que en los lugares de alimentación del área de estudio,
las madres con crías se segregarían de los otros grupos de ballenas y sólo serían acompañadas por escoltas
en un 23,5%. Por otra parte, el tamaño o composición de los 599 avistamientos sin presencia de crías
pequeñas fluctuó entre 1 y 9 ejemplares de ballenas, siendo los grupos de dos ejemplares (332
avistamientos) los más numerosos, seguidos por los grupos solitarios (188 avistamientos), constituyendo
ambos tamaños grupales el 86,8% de todos los avistamientos sin presencia de crías.
Para conocer si la distribución de los grupos de ballenas jorobadas con crías era diferente de los
grupos sin presencia de crías, los parámetros de profundidad del mar y distancia a la costa en los lugares
de los avistamientos fueron comparados mediante la prueba test-t, considerando ambos estrechos juntos y
por separados. Además, comparaciones de la distribución entre grupos con crías y entre grupos sin crías
para cada estrecho fueron realizados utilizando la prueba de Kruskal-Wallis. Ninguna diferencia
significativa en la profundidad y distancia de la costa fue obtenida entre grupos con crías y sin crías, ya
sea incluyendo ambos estrechos en su conjunto (p prof. = 0.94; p dist. = 0.23) como comparándolas
independientemente para el estrecho Bransfield (p prof. = 0.84; p dist. = 0.06) y de Gerlache (p prof. = 0.23; p
dist. = 0.92). Así mismo, ninguna diferencia fue obtenida al comparar la profundidad media y distancia de
la costa de los grupos con crías (p prof. = 0.12; p dist. = 0.42) entre los dos estrechos; mientras que al
comparar los grupos sin crías entre los dos estrechos, sólo la distancia a la costa obtuvieron valores
significativos (p = 0.0001) (Cortes Núñez 2008).
En consecuencia, se puede concluir que los grupos de madres con crías no presentarían un patrón
diferencial de distribución con respecto a la profundidad y distancia de la costa con aquellos grupos sin
presencia de crías pequeñas; por tanto, su distribución espacial en el área de estudio estaría principalmente
relacionada con la distribución espacial de su alimento durante el verano austral. Por otra parte, se conoce
que la presencia de mayor o menor alimento en un área determinada depende, entre otros factores
ecológicos, de las corrientes marinas y de sus características físicas (temperatura) y químicas (nutrientes y
oxígeno) y biológicos (plancton), así como de la latitud y longitud donde esta situada.
REFERENCIAS
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Comportamiento alimentario de las ballenas Megaptera novaeangliae y Eubalaena australis en el estrecho de
Gerlache y aguas adyacentes antárticas. Proyecto INACH 08-93. No publicado. Santiago, Chile.
Aguayo-Lobo, A., Torres, D., Olavaria, C., Bernal, R., Larrea, A., Pérez, MJ, Lippi, C., Flores, M., Vallejos, V. y
Acevedo, J. 1998. Ecología de cetáceos en las aguas del Océano Austral y de sus ecosistemas asociados.
Proyecto INACH 163. No publicado. Santiago, Chile.
Cortés-Núñez, D. 2008. Registros de ballenas jorobadas, Megaptera novaeangliae, en diferentes navegaciones
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York.
204
Mackintosh, NA. 1965. The stocks of whales. Buckland Foundation, Fishing New Books ltd. London.
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Whitehead, HP y Moore, MJ. 1982. Distribution and movements of West Indian humpback whales. Canadian
Journal of Zoology 60: 2203-2211.
205
ESTIMACIONES INDIRECTAS DEL CONSUMO DE ALIMENTO EN LAS HEMBRAS DEL
LOBO FINO ANTÁRTICO (ARCTOCEPHALUS GAZELLA) DURANTE EL PERIODO DE
CRIANZA
(Indirect estimates of food consumption in female Antarctic fur seals (Arctocephalus gazella) during
the rearing period)
Vargas, R1 & Osman, LP2
Calle Montemar 18, Población Villa Monte, Viña del Mar, Chile
2
Instituto de Ecología y Evolución/Centro Ballena Azul, Universidad Austral
de Chile, Casilla 567, Valdivia.
1
INTRODUCCIÓN
Conocer el consumo de alimento de los organismos en su ambiente natural es una información
fundamental para entender las relaciones tróficas dentro de los ecosistemas y evaluar los flujos de materiaenergía que se desarrollan durante estos procesos. El lobo fino antártico (Arctocephalus gazella) es un
importante depredador de alto nivel trófico en el Océano Austral, que depende principalmente de recursos
de gran importancia como el krill (Euphausia superba) y peces mictófidos (Osman et al. 2004). Durante el
período de reproducción, las hembras con cría de A. gazella transportan parte de la energía obtenida en el
mar a través de sus presas hasta la costa, en donde la transfieren a sus cachorros mediante la leche materna
durante el proceso de lactancia. Para esto, ellas realizan a lo largo del período de crianza, una serie de
viajes de alimentación en el mar seguidos de respectivos turnos de atención y amamantamiento del
cachorro en tierra. Esta estrategia de crianza es conocida como ciclos tróficos y, en lo otáridos, puede ser
una fuente de información acerca de las condiciones ambientales (disponibilidad de presas) que
experimentan estas especies durante sus períodos de reproducción. Esto es especialmente importante si se
considera además, que varias de estas especies-presas de los otáridos son recursos pesqueros en plena
explotación, tal como ocurre con el krill antártico. El presente estudio desarrolla estimaciones indirectas
del consumo de alimento (en energía y en masa) realizado por las hembras con cría de A. gazella durante
sus viajes al mar.
MATERIAL Y MÉTODO
Las estimaciones corresponden a hembras y cachorros estudiados longitudinalmente en la colonia
de A. gazella de Cabo Shirreff (isla Livingston, Shetland del Sur, Antártica, 62º 28´S, 60º 48´W), durante
el trabajo de campo del Proyecto 018 del Instituto Antártico Chileno: Estudios ecológicos sobre el lobo
fino antártico, en las temporadas estivales 2002/2003, 2003/2004, 2004/2005 y 2005/2006. Los datos
analizados, fueron aquellos correspondientes a los ciclos tróficos realizados por las hembras durante los
primeros 30 días de edad de sus crías (primer mes de crianza).
El primer supuesto de este estudio es que, toda la energía neta consumida (= energía bruta
consumida – energía no asimilada) por las madres en sus viajes de alimentación, es usada por ellas para
sostener la realización del correspondiente ciclo trófico (gasto actividad en el mar y en tierra, gasto
digestión, generación de materia orgánica corporal o crecimiento y síntesis láctea). El segundo supuesto es
que, toda la energía (o proporción de energía) que pueda ser usada potencialmente por la hembra para su
crecimiento (producción), termina siendo desviada desde sus reservas corporales de lípidos y proteínas
(principalmente) para seguir sintetizando leche en el turno de atención y para mantenerse ayunando
durante este mismo período. En relación con esto último, un tercer supuesto es que, la duración de los
turnos de atención de las madres está determinado significativamente tanto, por el gasto de toda la energía
que la madre pueda movilizar potencialmente a producción como por la tasa de amamantamiento de la
cría (eg. kgleche/día). Basado en lo anterior, el consumo energético neto (en KJ o MJ) de las madres
durante su estadía en el mar fue:
206
(1)
CNEvi = (2) TMDMvi*Vi + (4) CETLai + (3) TMDMai*Ai
CNEvi = Consumo neto de energía por parte de la madre durante el viaje de alimentación i del ciclo
trófico i (KJ o MJ)
TMDMvi = Tasa metabólica diaria de la madre durante el viaje de alimentación i del ciclo trófico i
(KJ*día-1)
Vi = Duración del viaje de alimentación i del ciclo trófico i (días)
TMDMai = Tasa metabólica diaria de la madre durante el turno de atención i del ciclo trófico i (KJ*día-1)
Ai = Duración del turno de atención i del ciclo trófico i (días)
CETLai = Contenido energético transferido en leche en el turno de atención i del ciclo trófico i (KJ o MJ)
i = número o turno de ciclo trófico (i =1, 2, 3,...)
Para la estimación de cada uno de los factores de esta ecuación se consideraron, las duraciones de
los viajes de alimentación y turno de atención de las madres, las ganancias de masa de los cachorros, las
tasas metabólicas en actividad y basal de las madres obtenidas a partir de las ecuaciones propuestas por
Nagy (1994) y Lavigne et al. (1986), respectivamente; las ecuaciones de transferencia de masa madrecachorro de A. gazella propuesta por Golsdworthy et al. (2004); el contenido energético y composición de
la leche materna en A. gazella (Goldsworthy y Crowley, 1999); el contenido energético (ej. Doidge et al.
1984) y composición corporal de las madres (Arnould 1995); y el contenido energético (Doidge y Croxall,
1985) y eficiencia para su asimilación del krill antártico (Martensson et al. 1994), principal presa de A.
gazella de Cabo Shirreff (Osman et al. 2004) y considerada como presa única para las estimaciones y
análisis de alimento consumido.
Se realizaron estimaciones de consumo (en kg y MJ) por cada hembra con cría estudiada y para
todas las madres de la colonia en estudio. Además, se estimaron las tasas de consumo y pérdida energética
de las madres y las tasas de consumo de sus cachorros (tasas diarias y peso específicas). Mediante Análisis
de Varianza se evaluaron las fluctuaciones intersexuales, inter e intra-anuales de las duraciones de los
viajes de alimentación y turnos de atención, de las pérdidas absolutas de masa de los cachorros durante el
ayuno, de las ganancias absolutas de masa de la crías durante la atención, de las estimaciones de
cantidades de energía invertida por la hembra para realizar el ciclo trófico y de los consumos de alimento
estimado para las madres. Paralelamente, a través de análisis de Regresión Múltiple se evaluó el grado de
relación lineal entre las variables estudiadas. Todos estos análisis se realizaron considerando las
diferencias significativas con P < 0.05 y las relaciones lineales evaluadas con un 95% de confianza.
RESULTADOS, DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Las estimaciones indican que las hembras con cría comieron, en promedio 20.8 kg de krill (DE =
6.9 kg; n= 532) en cada viaje de alimentación realizado en el primer mes de crianza durante las cuatro
temporadas en estudio. Este consumo de krill (absoluto por viaje al mar) presentó diferencias interanuales
significativas (rango= 5.7 – 58.1 kg; F3, 524 = 59.8; P << 0,0001) debido, principalmente, a las diferencias
interanuales en las duraciones de los viajes de alimentación (rango = 1.0 – 16.5 días; F3, 524 = 135.1; P <<
0.0001). Esto podría reflejar un consumo “extra” de energía de las madres para mantenerse en busca y
adquisición de presas cuando estas son más escasas y/o de menor calidad y/o están más lejanas al sitio de
crianza (indicado por una mayor duración de los viajes tróficos). En relación con esto, las tasas diarias de
consumo de krill (kg/día) de las madres (media = 5.6 kg*día-1; DE = 13; rango = 3.2 – 13.2 kg*día-1; n =
532) fueron mayores en aquellas temporadas cuando los viajes al mar fueron de menor duración,
207
reflejando un consumo más rápido e intensivo de presas cuando estas fueron, aparentemente, más
abundantes o de más calidad o se encontraron más cerca al sitio de crianza (indicado por viajes al mar de
menor duración). El consumo (absoluto) de masa de krill presentó diferencias significativas entre los
sucesivos viajes de alimentación maternos (en el primer mes de crianza), sólo durante la temporada 2004
(F3, 144 = 3.8; P = 0.012), cuando el consumo de alimento disminuyó desde el ciclo trófico Nº 1 al Nº 4
(número promedio de ciclos hechos en 30 días de crianza en esa temporada), y 2005/2006 (F5, 170 = 3.2; P
= 0.008), cuando el consumo de krill aumentó desde el ciclo trófico Nº 1 al Nº 3 y disminuyó desde N° 4
al N° 6 (número promedio de ciclos tróficos hechos por las madres durante los primeros 30 días de
crianza de esa temporada).
Las ganancias absolutas de masa de los cachorros (GAMCpromedio = 1.38 kg; DE = 0.495; rango =
0.3 – 2.8 kg; n = 532) por turno de atención y, por tanto, las estimaciones de consumo de leche en masa
(media = 1.62 kg; DE = 0.575; rango = 0.348 – 3.252 kg; n = 532) y en energía (media = 27.3 MJ; DE =
9.8; rango = 5.6 – 56.7 MJ; n = 532), fueron mayores a medida que los viajes de alimentación maternos
tuvieron una mayor duración (GAMC vs V: R = 0.42; F1, 530 = 112.7; P << 0.0001). De manera similar, las
tasas diarias y masa especifica de GAMC y sus equivalentes en masa y energía de leche, también fueron
mayores a medida que los períodos de ayuno previos a la atención fueron más prolongados, lo cual
reflejaría una mayor necesidad de los cachorros en recuperar las más altas pérdidas de masa (y contenido
energético) que se producen durante ayunos más extensos. Esta mayor intensidad de amamantamiento
agotaría más rápidamente las reservas maternas destinadas para la síntesis láctea y su mantención en
tierra, lo que lleva a las madres a disminuir las duraciones de sus turnos de atención.
A pesar de las mayores ganancias de masa (y consumo lácteo) de los cachorros después de los
viajes de alimentación maternos más prolongados, esta condición de los ciclos tróficos mostró ser menos
efectiva en la transferencia energética total hacia las cría durante el mes de seguimiento. Así tenemos que
en una temporada con baja duración de los viajes al mar de las madres (eg. V2006 = 2.5 días), una de ellas
puede realizar unos 6 ciclos tróficos en el primer mes de crianza, logrando un consumo total promedio de
102 kg de krill (DE = 10.1; rango = 78.1 – 123.1 kg; n = 170). Esto equivale al consumo energético total
(durante el mes) de unos 441.7 MJ (DE = 172.1; rango = 339.8 – 535.5 MJ; n = 170), siendo alrededor
del 34% de esta energía, transferida a la cría a través de la leche. En contraste, durante un año con viajes
de alimentación maternos de más larga duración (eg. V2003 = 7.1 días), las hembras realizaron un menor
número de ciclos tróficos durante la temporada (por el aumento que se produce en la duración de los
respectivos ciclos tróficos). Así tenemos que una madre en esta temporada (2003) realizó unos 3 ciclos
tróficos durante el primer mes de crianza, alcanzando un consumo total promedio de 93 kg de krill (DE =
8.3; 73.8 – 116.9 kg; n = 100) durante el período, lo que equivale a una ingestión energética de unos 404
MJ (DE = 36; rango = 321.1 – 508.7 MJ; n = 100) de la cual, alrededor del 21% fue transferida a la cría a
través de leche.
Una proyección de consumo para todas las hembras con cría de la colonia de A. gazella de Cabo
Shirreff (un promedio de 5500 hembras por temporada de estudio) nos indica que, durante el primer ciclo
trófico ellas ingirieron (en conjunto pero desfasadas en el tiempo, en función de las fechas de sus partos)
unas 121 toneladas de krill antártico, en 30 días unas 618 toneladas y en 110 días (duración media de la
crianza), unas 2.427 toneladas de E. superba. Esta última estimación (para toda la temporada) puede estar
sobrestimada debido a que alrededor del 30% de los cachorros de A. gazella nacidos en Cabo Shirreff
durante las años de estudio, terminaron siendo depredados por focas leopardos (Hydrurga leptonyx)
durante los últimos dos meses de la crianza, lo que disminuiría el consumo de alimento de las respectivas
hembras que sufrieron la muerte de su cría.
208
Las estimaciones de consumo y gasto energético realizadas, se encuentran dentro de los rangos
informados o proyectados desde estudios previos de A. gazella. Sin embargo, resulta apropiado validar el
procedimiento con otras metodologías para la estimación del consumo y gasto energético de las hembras y
cachorros de la colonia en estudio, tal como el uso de isótopos radiactivos y estudios metabólicos
sanguíneos. También resulta imprescindible complementar estas estimaciones con el estudio de la dieta de
la hembras lactantes, de manera de evaluar los consumos correspondientes a cada una de las presas (o
tipos de presas) consumidas por ellas, aspecto que puede variar, tanto entre años como intranualmente.
En conclusión, la metodología desarrollada parece entregar estimaciones apropiadas sobre el
consumo de presas por parte de las hembras con cachorro de A. gazella, de lo contrario, el mismo
procedimiento permite su calibración a través del ajuste de las magnitudes de las variables que se usan en
la estimación, especialmente aquellas que tienen que ver con: tasas metabólicas, eficiencia de asimilación,
composición y contenidos energéticos del depredador y de las presas, composición y contenido de la leche
materna, y con la frecuencia de las distintas presas en la dieta. Las estimaciones realizadas indican que a
medida que las hembras demoran más tiempo en ir al mar y reunir la energía necesaria para volver a tierra
a lactar a su cachorro, mayor será el consumo absoluto de presas en ese período debido a que las madres
deben sustentar el gasto metabólico que se suma durante cada día de actividad en el mar (ej. en busca de
presas). En ese escenario, las tasas diarias de consumo de alimento son menores porque a las hembras les
toma más tiempo conseguir las presas necesarias para sustentar sus requerimientos energéticos para la
crianza. Aunque los cachorros en estas condiciones (mayor duración de viajes de alimentación maternos),
tendieron a presentar mayores ganancias absolutas de masa dentro de cada ciclo trófico (y, por lo tanto,
mayores consumos de leche en masa y energía), a lo largo del tiempo, este tipo de desempeño materno
resultaría ser menos efectivo para el crecimiento de los cachorros debido a las mayores pérdidas de masa
(o de contenido energético) que sufren en ayunos más prolongados y por el menor número de ciclos
tróficos que terminan desarrollando sus madres en la temporada de crianza (por lo tanto, menos turnos de
atención), lo que significa una baja en la tasa de transferencia diaria de energía hacia el cachorro durante
este período.
AGRADECIMIENTOS
Al Instituto Antártico Chileno por llevar a cabo o apoyar investigaciones en la Antártica.
209
REFERENCIAS
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Cape Shirreff, South Shetlands, Antarctica. Polar Biology, 27(2): 92-98
210
ACTIVIDADES DEL CENSO DE VIDA MARINA ANTÁRTICA (CAML) EN AMERICA DEL
SUR: LA CAML Y BIOMANTAR
(Activities of the Census of Antarctic Marine Life (CAML) in South America: LA CAML and
BioMAntar)
Campos, L.S.1; Nakayama, C.R.2; Costa, E.3; Rodriguez, D.4
Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Departamento de Zoologia, Rio
de Janeiro, Brazil. [email protected];
2
Universidade de São Paulo, Instituto de Ciências Biomédicas, Departamento de
Microbiologia, Sao Paulo, Brazil. [email protected];
3
Programa de Pós-Graduação em Ecologia, UFRJ. Caixa Postal: 68.020, CEP
21941-540 Brazil. CNPq fellowship. [email protected];
4
Universidad Nacional de Mar del Plata, Departamento de Ciencias Marinas,
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Mar del Plata, Argentina.
[email protected].
1
The Census of Antarctic Marine Life (CAML) was proposed by the Scientific Committee on
Antarctic Research (SCAR) as a major activity during the International Polar Year (IPY) under its main
Life Sciences programme “Evolution and Biodiversity in Antarctica” (EBA). CAML is funded by the
Alfred P Sloan Foundation of New York for coordination activities, and is one of 14 field programs being
conducted under the ten-year international umbrella program “Census of Marine Life” (CoML), which
aims to describe the state of the world’s oceans in terms of their past, present, and future biodiversity.
Information generated by projects linked to CoML and CAML are being reunited in the databases Ocean
Biodiversity Information System (OBIS), and SCAR-Marine Biodiversity Information Network
(SCARMarBIN), respectively.
In South America, the CAML was introduced during the “XVI Reunión de Administradores de
Programas Antárticos Latinoamericanos” (RAPAL) in Peru, September 2005. A South American
Consortium was proposed to the CAML Steering Committee in order to provide the dissemination of the
Census of the Antarctic Marine Life and promote its activities, stimulating the South American integration
in the Antarctic Marine Biodiversity projects, especially during the IPY.
A first workshop (“I Oficina Latinoamericana del CAML – I OLA CAML”) consolidated the
“South American Consortium on Antarctic Marine Biodiversity” (LA CAML) and promoted the meeting
of administrators and scientists to identify common South American Antarctic interests and research
interfaces promote CAML’s sampling protocols, collaborative work, data exchange, and assist in the
South American Antarctic dissemination, education and outreach activities. This workshop was held in
Concepción, Chile, on 15th August 2006, in conjunction with the “II Simposio Latinoamericano sobre
Investigaciónes Antárticas”. The outcomes of the I OLA CAML included: (1) a logistical and scientific
“Matrix” containing information completed by scientists and logistics coordinators from South American
Projects supported by ICSU/WMO, which also signalled their contribution to the CAML through this
work. Ecuador has been fully involved in the building of this matrix together with Brazil; (2) a list of
Latin American taxonomists; (3) reports to the wider scientific community, CAML, CoML,
SCARMarBIN, RAPAL and SCAR; (4) the planning of the II OLA CAML; (5) the consolidation of the
LA CAML consortium for optimizing efforts in Antarctica, and strengthening South American Antarctic
Programmes. Also, as a result from negotiations started during the I OLA CAML, Peru and Brazil
interacted scientifically and logistically in the Antarctic region in February 2007, when the deepest
portions of Admiralty Bay, King George Island, were sampled using a box corer.
Themes and areas for cooperation to CAML have been identified from LA CAML activities and
its matrix. The IPY projects leaders were aggregated into three main theme areas and brought together as
working groups during the II OLA CAML (Brasília, September 2007): (1) Pelagic realm (plankton /
211
oceanography); (2) Benthic realm (from microbes to megafauna); (3) Top predators (mammals and birds).
A series of discussions resulted in the establishment of strategies for integrating South American Antarctic
field, laboratory, and academic activities. In order to consolidate this effort, a multinational project
proposal - “South American network on Antarctic Marine Biodiversity - BioMAntar” - was submitted to
and approved by the Brazilian Council for Research and Technological Development (CNPq) in October
2007. This proposal was submitted under the PROSUL framework, which is an initiative to promote
multi-lateral cooperation in science and technology amongst South American countries.
The III OLA CAML was held in May 14-15, 2008, Rio de Janeiro, Brazil in order to facilitate the
planning of the South American field work integration during the 2008/09 austral summer, and to detail
the “South American network on Antarctic Marine Biodiversity” activities for 2008/10. This workshop
was a joint effort between CAML, BioMAntar/PROSUL and the Brazilian Ministry of Science and
Technology, but was also supported by the ICSU-LAC regional office, Ministry of Environment and the
Brazilian Interministerial Secretary for the Sea Resources. In the III OLA CAML the working groups
were once more put together to: (1) detail the activities and expenditure within the BioMAntar; (2)
provide an opportunity for gathering available past and current South American Antarctic marine
biodiversity data into SCARMarBIN and OBIS; (3) facilitate the LA CAML fieldwork integration during
the 2008/09 austral summer; and (4) to agree on the LA CAML synthesis documents for 2009/10.
Each working group generated a document containing information on strategies and actions for LA
CAML and BioMAntar work, proposals of collaborative work during field activities of austral summer
2008/2009, list of potential integration between research areas, suggested publications and Education and
Outreach (E&O) activities. The results of the work were presented in joint sessions and a final document
with tasks and deadlines was elaborated. Next steps in the LA CAML work include the implementation of
an intranet dedicated to South American activities and the insertion of gathered data into the
SCARMarBIN system, the elaboration of scientific publications and E&O material, such as folders, video
and press releases, interaction with other CoML programmes, such as COMARGE (Continental Margin
Ecosystem) and OBIS, and the effective planning and execution of integrated field activities and scientific
interchange between South American Antarctic Programmes and researchers.
Acknowledgements: We would like to thank CAML, CoML and CNPq for financial support. We also
thank the support of the Brazilian Ministry of Science and Technology, Ministry of Environment and
Interministerial Secretary for the Sea Resources, and the International Council for Science – Latin
American Regional Office (ICSU-LAC).
212
DISTRIBUCIÓN Y ABUNDANCIA DE EQUINODERMOS EN LOCALIDADES
CONTRASTANTES DE LA PENÍNSULA ANTÁRTICA
(Distribution and abundance of echinoderms in contrasting localities of the Antarctic Peninsula)
1
Palma, AT. 1Henríquez, LA. 2Pantoja, S.
(1) Departamento de Ecología, P. Universidad Católica de Chile y Centro de
Estudios Avanzados en Ecología y Biodiversidad (CASEB). (2) Departamento de
Oceanografía, Universidad de Concepción.
El bentos Antártico somero se caracteriza por una gran diversidad de invertebrados entre los cuales
destacan ciertos grupos como los equinodermos. Además de abundantes, los equinodermos se caracterizan
por presentar tipos de desarrollo contrastantes (directo e indirecto), siendo mayor la diversidad, pero
menor la abundancia, de especies con desarrollo directo y menor la diversidad, pero mayor la abundancia
(por especie), para las especies con desarrollo indirecto. Este patrón ha sido documentado (Poulin et al.
2002) sugiriéndose un éxito evolutivo versus un éxito ecológico, respectivamente. Estos patrones ocurren
en un tipo de ambiente que se caracteriza por : (i) la común ocurrencia de perturbaciones físicas asociadas
con el hielo (Smale et al. 2007) capaz de producir importantes efectos sobre las comunidades bentónicas
(Barnes & Conlan 2007) y (ii) una marcada estacionalidad de los pulsos de producción primaria
fitoplanctónica (Clarke & Leakey 1996). Estos aspectos caracterizan a la Antártica, donde cambios
ambientales que han ocurrido a lo largo de miles y cientos de miles de años (e.g. períodos glaciales e
interglaciales) han sido parte de la evolución del sistema. Hoy, la Antártica, y particularmente la Península
Antártica, corresponde a uno de los ambientes sobre la Tierra que más rápidamente se ha calentado
(Barnes & Conlan 2007). En consecuencia, es muy probable que el incremento en magnitud, frecuencia y
duración de las perturbaciones derivadas del calentamiento global afecten el mantenimiento de la
biodiversidad, la estructura y funcionamiento ecosistémico y su resiliencia (Nyström et al. 2000).
A partir de estos antecedentes, nuestra investigación plantea como hipótesis general que factores
ambientales relevantes (i.e. perturbación por hielo, tasas de producción primaria, disponibilidad de materia
orgánica lábil) susceptibles de ser afectados por cambios ambientales [globales], son capaces de afectar, a
su vez, los patrones de distribución y abundancia de equinodermos que habitan el submareal somero
Antártico.
El objetivo general de esta investigación, y que nos permite abordar esta hipótesis general, es
relacionar la distribución y abundancia de invertebrados, particularmente equinodermos, en el ambiente
submareal somero Antártico en dos localidades contrastantes, con variables que directamente afectan su
ecología. Las localidades seleccionadas corresponden a aquellas visitadas con anterioridad (proyecto
INACH 2004-06) por lo que se cuenta con cierta información previa que permite realizar algunas
comparaciones (Palma et al. 2007). Las localidades corresponden a Bahía Fildes (en la Isla Rey Jorge) y
140 km hacia el sur, en la porción continental de la Península y a orillas de un glaciar, la zona submareal
cercana a la Base O´Higgins.
Los resultados preliminares del presente trabajo corresponden a los obtenidos durante la campaña
realizada durante el mes de febrero de 2008. En dicha ocasión se visitó cada localidad por
aproximadamente una semana. En cada localidad se seleccionó un sitio donde se cuantificaron todos los
equinodermos presentes a lo largo de un transecto batimétrico que se extendió desde los 2 a los 10 m.
Cada 2 metros de profundidad se cuantificaron (número y tamaño) todos los invertebrados que
aparecieron al interior de una serie de cuadrantes (réplicas) de 1 m2 ubicados al azar. En los mismos
puntos se obtuvieron muestras de sedimento con el objeto de cuantificar la granulometría y el porcentaje
de materia orgánica total (MOT). En la columna de agua de ambas localidades se cuantificaron también
213
una serie de variables asociadas con la productividad fitoplanctónica (i.e nutrientes, clorofila a) y con su
eventual subsidio hacia el fondo. En cada localidad también se cuantificó la tasa de producción primaria
incubando muestras de agua (botellas claras y oscuras) in vitro mediante el método de Winkler.
Los equinodermos presentes en cada cuadrante fueron extraidos en bolsas de malla individuales y
posteriormente (en el laboratorio de campaña) fueron identificados y medidos para luego ser devueltos a
su hábitat natural. Las muestras de sedimento se obtuvieron con un corer manual (aprox. 1 kg) y
posteriormente traspasadas a frascos plásticos y congeladas hasta su análisis en el laboratorio en Santiago.
En tres puntos por localidad separados 100 m entre si se obtuvieron muestras de agua a 4
profundidades (0, 5, 10 y 18 m) mediante una botella Niskin de 5 l. El agua obtenida fue dispensada en
frascos plásticos de alta densidad de 100 ml o un volumen conocido de agua fue pasado por filtros GF/F
de 47 mm, según la naturaleza del análisis. Ambos tipos de muestras fueron congelados hasta su posterior
análisis en los laboratorios de la Universidad de Concepción.
Los resultados del presente trabajo corresponden a los que han sido analizados hasta la fecha.
Variables como contenido de proteínas lábiles e isótopos elementales presentes en muestras de sedimento
fueron enviadas a laboratorios en USA y aun no se dispone de sus resultados.
Distribución y abundancia batimétrica de equinodermos
Los equinodermos más recurrentes en este sistema corresponden a 4 especies. El erizo irregular
incubante (Abatus agassizii), el erizo regular con desarrollo indirecto (Sterechinus neumayeri) y las
estrellas Odontaster validus y Diplasterias spp. Estas 4 especies solo fueron detectadas en el sitio de
Fildes (no aparecieron en los muestreos de O’Higgins). En Fildes, su distribución y abundancia fue similar
a la detectada en los muestreos realizados en el mismo sitio durante el verano de 2004 (Fig. 1). En ambas
oportunidades, A. agassizii fue más abundante en las profundidades más someras (2-4 m), mientras que S.
neumayeri fue más abundante entre los 6-10 m, particularmente en 2004. Aunque menos abundantes que
las especies anteriores, las estrellas fueron más abundantes hacia la porción más profunda del transecto.
Fildes 2 0 0 4 /0 8
N º In dividu os m
-
25
20
15
10
O dontaster validus 2008
O dontaster validus 2004
D iplasterias spp 2008
D iplasterias spp 2004
Sterechinus neum ayeri2008
5
Sterechinus neum ayeri2004
0
Abatus agassizii2008
2-4
Abatus agassizii2004
4-6
6-8
8-10
P rofu n didad
Fig. 1. Abundancia de las principales especies de equinodermos presentes a lo largo del transecto batimétrico
realizado en Bahía Fildes durante campañas de 2004 y 2008.
Variables cuantificadas en sedimentos
214
El análisis granulométrico de los sedimentos obtenidos a las mismas profundidades donde se cuantificaron
los organismos muestra una clara diferencia entre los sedimentos de ambas localidades (Fig. 2).
O´Higgins
Fildes
Arena
gruesa
media
Limo
fina
Frecuencia acumulada(%) del peso seco
Frecuencia acumulada(%) del peso seco
Arena
Grava
100
90
80
70
2-4 m
60
4-6 m
50
6-8 m
40
30
8-10 m
20
10
Grava
gruesa
fina
media
Limo
100
90
80
70
2-4 m
60
4-6 m
50
40
6-8 m
30
8-10 m
20
10
0
0
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
-3
6
-2
-1
0
Escala Phi
1
2
3
4
5
6
Escala Phi
Fig. 2. Composición granulométrica (ecala Phi) del sedimento obtenido a diferentes profundidades en ambas
localidades (Fildes y O’Higgins) durante campaña de 2008.
%
0,35
Fildes
O ´H iggins
0,3
% M OT
M ateria O rgánica T o tal2008
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
2-4
4-6
6-8
8-10
P rofu ndidad (m )
Fig. 3. Porcentaje de materia orgánica total (%MOT) presente en muestras de sedimento en ambas localidades (Fildes y O´Higgins)
visitadas durante campaña de 2008.
El sedimento de Fildes, sobre todo en la porción más somera, es de un grano más fino que el
sedimento encontrado en O’Higgins (a cualquier profundidad). Este último corresponde en >90% a arena
gruesa. Por otro lado, la cantidad de materia orgánica total (%MOT) presente en las muestras de
sedimento en este mismo rango de profundidades mostró valores en promedio más altos en O’Higgins
(Fig. 3).
Variables cuantificadas en la columna de agua
De las variables cuantificadas a diferentes profundidades en cada localidad (nitrito, nitrato, fosfato,
silicato, amonio, clorofila a y feopigmentos) algunas muestran un patrón de concentración y segregación
vertical que se asocia con el patrón de abundancia de clorofila. En O’Higgins la cantidad de clorofila a
promedio fue de un orden de magnitud mayor que la registrada en promedio en Fildes. Este patrón se
relaciona con una menor concentración de nitrito y fosfato en O’Higgins. Sin embargo, la producción
primaria neta resultante de la fotosíntesis fitoplanctónica fue en general baja y muy similar en ambas
localidades (ca. 0.6 mg C m-3 h-1).
215
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos hasta ahora no permiten resolver la hipótesis propuesta pero si discutir
acerca de los factores que pueden resultar relevantes para determinar los patrones ecológicos de las
especies (equinodermos) consideradas. La notoria diferencia entre los sedimentos presentes en ambas
localidades junto a la presencia de Abatus agassizii solo en la porción somera de Fildes sugiere que este
podría ser un factor importante para esta especie. Por otro lado, las diferencias detectadas en los patrones
de abundancia de elementos asociados con una mayor concentración de fitoplancton en O’Higgins son
congruentes con el mayor % de MOT detectado en esta localidad. Aunque esto también podría estar
asociado a la muy escasa presencia de equinodermos en el submareal somero de esta misma localidad. Sin
duda que las siguientes dos campañas asociadas a este proyecto permitirán resolver las preguntas
originalmente planteadas, junto a la posibilidad de ser testigos en estos 3 años de cambios ambientales
(mayor temperatura, mayor cantidad de hielo a la deriva, etc) y de poder evaluar su efecto sobre la
comunidad de equinodermos del submareal somero.
Agradecimientos: Proyecto INACH T-01-07, CASEB Programa 2.
REFERENCIAS
Barnes D K A & Conlan K E (2007). Disturbance, colonization and development Antarctic benthic communities. Phil.
Trans. R. Soc. B. 362: 11–38.
Clarke A & Leakey RJ (1996) The seasonal cycle of phytoplankton, macronutrients, and the microbial community in
a nearshore Antarctic marine ecosystem. Limnol Oceanogr 41:1281–1294.
Nyström M, Folke C. & Moberg F. 2000. Coral reef disturbance and resilience in a human-dominated environment.
Trends Ecol Evol 15: 413–7.
Palma A T, Poulin E, Silva M G, San Martín R B, Muñoz C A & Díaz A D (2007). Antarctic shallow subtidal
echinoderms: is the ecological success of broadcasters related to ice disturbance? Polar Biol. 30: 343-350.
Poulin E, Palma A T, Féral J-P (2002). Evolutionary versus ecological success in Antarctic benthic invertebrates.
Trends. Ecol. Evol. 17: 218-222.
Smale D A, Barnes D K A & Fraser K P P (2007). The influence of depth, site exposure and season on the intensity
of iceberg scouring in nearshore Antarctic waters. Polar Biol. 30: 769–779.
216
EVOLUCION DEL CRECIMIENTO DE DIATOMEAS SOBRE DIFERENTES SUBSTRATOS
EN EL RIO CULEBRA, ISLA GREENWICH, ISLAS SHETLAND DEL SUR, ANTARTICA
(Diatom Development in different substrates in Rio Culebra, Greenwich Island, South Shetland
Island, Antarctica)
Guerra C., M.de L.
Durante la XII expedición a la Antártida entre los meses de Enero y Febrero del 2008 se estudió el
crecimiento de la comunidad de diatomeas en piedras (epiliton), en sedimento (epipelon) y sobre un
substrato artificial. Las diatomeas es uno de los grupos de algas más abundantes, presentes en los
ecosistemas de agua dulce en la región antártica. A pesar de ser una de las comunidades con mayor
densidad poblacional, ha sido muy poco estudiada. Las diatomeas son de gran importancia para evaluar
los ecosistemas, por lo que el conocer la biodiversidad presente y sus preferencias ecológicas ayudaría a
caracterizar mejor el medioambiente de Punta Fort William (Isla Greenwich).
El sitio del muestreo fue el Río Culebra desde su nacimiento, hasta su desembocadura en el mar.
El Río se origina en la base del Glaciar Quito, como producto del acelerado deshielo; tiene una longitud
aproximada de 1050 m en línea recta desde su origen hasta su drenaje.
Para el estudio en el río, se lo dividió en tres zonas: a. alta, sitio de nacimiento del río (80m.
s.n.m.); b. Media, área del remanso (20m. s.n.m.) y c. Baja, desembocadura (nivel del mar). Se colocaron
estaciones cada 30 m. Se realizaron visitas al río durante tres semanas. Durante la primera semana se
visitó el sitio diariamente, para observar como evolucionaba la colonización de las microalgas en los
diferentes substratos. A lo largo de la segunda semana en cada estación, de ser posible, se realizó la
colecta de epiliton y epipelon; al finalizar la tercera semana se recuperó en cada estación el substrato
artificial con la microalgas colonizadas. El uso de un substrato artificial fue importante para conocer el
lapso de tiempo en el que las diatomeas pueden colonizar diferentes substratos.
Para el análisis de diatomeas epilíticas se colectaron piedras un de tamaño similar, el número de las
mismas fue de 4 en cada estación. En el laboratorio se extrajo el epiliton a través del método del cepillado
y lavado (Peterson et al. 1993). Posteriormente se colectaron 3 submuestras de epiliton. A las
submuestras se las fijó con lugol, para su posterior identificación.
En el caso de las diatomeas epipelicas, se colectó alrededor de 20 mg de sedimento. La muestras
fueron colocadas en un sitio frio para luego ser transportadas al continente. Una vez en el laboratorio se
realizó la extracción y limpieza de las diatomeas a través del método del peróxido de hidrogeno y acido
nítrico (Renberg, I. 1990).
Los substratos artificiales colonizados por las microalgas fueron transportados cuidadosamente al
laboratorio, donde se procedió a tratar las muestras con peróxido de hidrogeno (Renberg, I. 1990), una vez
limpias se las sello, para luego ser analizadas al microscopio.
En el Rio, en cada zona: alta, media y baja se tomaron datos sobre parámetros físicos: pH,
temperatura, conductividad y luz.
217
RESULTADOS PRELIMINARES
De las observaciones in situ sobre la evolución en el desarrollo de la microalgas, sobre los diferentes
substratos, se evidenció que:
1. Al comenzar la segunda mitad del verano austral, los tres substratos en estudio registraron
crecimiento de microalgas
2. En la zona de nacimiento del río Culebra el desarrollo de microalgas en los dos tipos de substrato,
sedimentos y rocas, fue menor que en la zona media; ello también se evidenció sobre el substrato
artificial.
3. El mayor crecimiento epipelon se observó en la parte media del río,
4. En el caso del epiliton se registró un mayor desarrollo tanto en la zona media como en la zona baja
del Río.
5. El desarrollo de microalgas sobre el substrato artificial fue mayor en la zona media, sin embargo
tanto en zona alta como en la baja se evidenció colonización del mismo.
De las muestras identificadas hasta el momento, los grupos predominantes de diatomeas corresponden
a las familias: Achnanthaceae, Fragilariaceae; entre la Familia Cymbellaceae predominó el género
Gomphonema, y entre el orden Naviculales se encontró predominio del género Pinnularia y Luticola.
El promedio de la temperatura del agua fue de 1.1oC al nacimiento del río y de 4.5oC en la
desembocadura. La cantidad de luz en las horas de muestreo fue de 2978 μmol.
AGRADECIMIENTOS
INAE; CTFG Julio Cabrera, Henán Moreano M.Sc., Sara Spauldin PhD, Ma.Sol Bejarano M.Sc.
M.Steiniz-Kannan PhD,
REFERENCIAS
Lshikawal, Akira, Washiyama N., et al.. 2001. Variation in the diatom community under fast ice near Syowa Station,
Antarctica, during the austral summer of 1997/98. Polar Biosci., 14, 10-23.
Ogunia nd, Akinobu, Taka has hi e..1989. Floristic studies on algae from inland waters of Antarctica: 11. Lake 6-ike,
West Ongul Island. Polar Biol., 2, 154-166.
Procopiak, L. K.; Fernandes, L. F. Valve morphology of the benthic diatom Fallacia marnieri (Manguin) Witkowski
(Sellaphoraceae - Bacillariophyta) Braz. J. Biol.vol.63 no.1 São Carlos Feb. 2003
Remberg, I.. 1990. A procedure for preparing large sets of diatom slides from sediment cores. Journal of
Paleolimnology, pag. 87-90.
Roberts, D., Andrew McMinn. 1999. Diatoms of the saline lakes of the Vestfold Hills, Antarctica. Biblioteca
Diatomologica, Band 44
Sabbe, K., E. Verleyen, D.A. Hodgson, K. Vanhoutte and W. Vyverman. 2003. Benthic diatom flora of freshwater
and saline lakes in the Larsemann Hills and Rauer islands, East Antarctica. Antarctic Science 15 (2) 227-248.
Vinocur, A.et al. 2007. Diatomeas asociadas a musgos (Península Potter, Shetland del Sur, Antártida) VI Simposio
Argentino y III latinoamericano sobre investigaciones Antárticas.
218
RELACIONES ENTRE EL BENTOS ANTARTICO SOMERO Y PROFUNDO: ¿DESDE EL
OCEANO PROFUNDO HACIA LA ZONA SOMERA, DESDE LA ZONA SOMERA HACIA LAS
GRANDES PROFUNDIDADES O NINGUNA DE LAS ANTERIORES?
(Relationship between antarctic shallow and deep sea benthos : from deep sea to shallow Antarctic,
from shallow Antarctic to deep sea, or neither?)
1
Díaz, A.1, Féral, J.-P.2 David B3., Saucède T.3 & Poulin E.1
Instituto de Ecología y Biodiversidad, Departamento de Ciencias Ecológicas, Facultad
de Ciencias, Universidad de Chile.
2
UMR 6540 DIMAR, Centre d’Océanographie de Marseille, Marseille, France.
3
Laboratoire Biogéosciences, CNRS, Centre des Sciences de la Terre, Université de
Bourgogne, Dijon, Francia
Antártica se reconoce como uno de los ecosistemas más particulares de nuestro planeta con una
fauna de singulares características y, en general, desconocida. Su plataforma continental se encuentra muy
estrecha y es inusualmente profunda (aprox. 450 m. y en ciertos lugares 1000 m.), albergando a un
número de especies que puede exceder las 15000 (Gutt et al. 2004). Entre esta elevada riqueza de
especies, se encuentran representados importantes grupos taxonómicos como poliquetos, briozoos,
picnogónidos, anfípodos y equinodermos. En cuanto a las relaciones existentes entre la fauna marina que
habita la plataforma continental y la que habita en las grandes profundidades que rodean al continente
antártico, la mayoría de los trabajos concuerdan con su alta similitud. En este sentido se torna relevante
determinar la conexión evolutiva entre ambas faunas, para lo cual la literatura plantea dos hipótesis: (1)
Taxa someros que se mueven hacia aguas profundas (Submergencia evolutiva polar) y, (2) Taxa que
colonizan la plataforma continental desde las aguas profundas (emergencia evolutiva polar) (Aronson et
al. 2007, Brand et al. 2007).
Entre los equinodermos que son parte importante de la fauna bentónica marina de Antártica,
encontramos a los erizos regulares del género Sterechinus. Este género esta representado por cinco
especies con distribución antártica o subantártica, con rangos batimétricos variables: en la zona antártica
se encuentran S. neumayeri (1 – 810 m), S. antarcticus (32 – 2012 m) y S. dentifer (1500 – 2012 m) y en
las regiones subantárticas: S. diadema (15 – 750 m) y S. agassizi (10 – 800 m) (David et al. 2005). Estas
características hacen de este género un buen modelo de estudio para determinar las relaciones evolutivas
entre la fauna profunda y somera del Océano Austral. Para esto se determinó la relaciones filogenéticas
entre las especies del género mediante la amplificación del gen mitocondrial COI.
A partir de las muestras de erizos obtenidas en distintas expediciones al continente antártico (junto
con la colaboración de investigadores Franceses y Argentinos), se extrajo el ADN total de un número
aproximado de 150 muestras de las especies de Sterechinus (Tabla 1). Los partidores utilizados para
amplificar el gen Citocromo Oxidasa I (COI mtADN) fueron los descritos por Lee et al. (2004). Sin
embargo, debido a la baja calidad de las muestras de la especie subantártica S. agassizi (ADN degradado),
fue necesario diseñar partidores intermedios a partir de las secuencias obtenidas de S. neumayeri.
Finalmente se secuenció para cada muestra un fragmento de 945 bp del gen COI.
219
Tabla 1: Número de secuencias obtenidas y analizadas para las especies de Sterechinus.
Especie
Origen geográfico
Sterechinus agassizi
a Plataforma continental Argentina
Sterechinus neumayeri
Oeste Península Antártica (Fildes)
Este Península Antártica
Terre Adelie
Sterechinus diadema
Archipiélago Kerguelen
Sterechinus antarcticus Este Península Antártica
Sterechinus dentifer
Este Península Antártica
n° de secuencias
obtenidas
n° de secuencias
analizadas
40
110
6
15
13
3
4
40
48
6
15
13
3
4
Las secuencias obtenidas fueron analizadas con los programas Proseq v. 2.91 (Filatov 2002) y
ClustalX 1.8 (Thompson et al. 1997). Se determinaron las relaciones genealógicas entre haplotipos
graficadas por median-joining network (Bandelt el al. 1999) utilizando el programa Network 4.5 (Röhl
2002). La reconstrucción del árbol filogenético por Máxima Verosimilitud (MV) se hizo mediante el
programa PAUP* (Swofford 1999), utilizando bootstrap de 1000 réplicas para la robustez de las ramas,
con el método de búsqueda heurística. Para el análisis de MV, se seleccionó el modelo de evolución de
secuencias HKY85, con el programa Modeltest 3.5 (Felsenstein 1981, Posada & Crandall 1998).
Finalmente para la estimación del tiempo de divergencia entre las faunas marinas bentónicas de Antártica
y Subantártica, se utilizó la hipótesis del reloj molecular, utilizando las tasas de mutacion para el género
Sterechinus obtenida por Lee et al. 2004.
El análisis de máxima verosimilitud (MV) para las secuencias de Sterechinus, contempló como
outgroup a tres especies de distintos géneros emparentados (Paracentrotus, Strongylocentrotus y
Loxechinus). El árbol obtenido distingue dos mayores clados dentro del género Sterechinus (1) uno que
consiste exclusivamente en la especie S. neumayeri (muestras proveniente de la Península Antártica y de
Tierra Adelia en la parte Este del Continente) y, (2) otro clado que agrupa al resto de las especies del género
(Fig. 1). Estos dos clados están fuertemente soportados por valores de bootstrap de 100%, aunque las
relaciones dentro de cada uno no.
Figura 1: Árbol de Máxima Verosimilitud (MV) para las secuencias de COI de las muestras obtenidas de Sterechinus (-ln L
3135.26856).
220
La red de haplotipos (Figura 2) muestra claramente dos haplogrupos diferenciados por 56 pasos
mutacionales, lo que no se correlaciona con la distribución de las especies. El primer grupo contiene todos los
haplotipos de la especie antártica somera S. neumayeri, mientras que el segundo agrupa estrechamente a las
especies someras subantárticas (S. diadema y S. agassizii) con las especies que alcanzan mayores
profundidades en el Océano Austral (S. dentifer y S. antarcticus). Dentro de este último grupo, sólo los
haplotipos correspondientes a la especie S. dentifer forman un haplogrupo levemente separado del resto. Las
otras especies no se distinguen entre ellas y comparten el haplotipo central.
56 substuciones
S. agassizi
S. diadema
S. antarcticus
S. dentifer
S. neumayeri PE
S. neumayeri PE-E
S. neumayeri TA
Figura 2: Network para las especies pertenecientes al género Sterechinus. Se observa una marcada separación entre la especie S.
neumayeri del resto de sus congéneres.
Estos resultados indican que las especies profundas del género Sterechinus se relacionan
estrechamente con las someras de la región subantártica y no con la especie somera antártica S. neumayeri.
Por lo tanto, nuestros estudio no apoya ninguna de las hipótesis planteadas anteriormente acerca de las
relaciones biogeográficas entre el bentos antártico somero y profundo. Según lo descrito anteriormente, el
escenario biogeográfico más probable incluye una separación inicial de las faunas someras antárticas y
subantárticas, y mucho más recientemente una colonización de las grandes profundidades a partir de la región
subantártica, promovida probablemente por la geomorfología del arco de escocia (Thompson 2004). En
cuanto a la separación de las faunas someras antárticas y subantárticas, las estimaciones basadas en la
hipótesis del reloj molecular nos indican que el inició de este proceso ocurrió alrededor de 5 millones de años
atrás, entre el final del mioceno y principio del plioceno, coincidiendo con una aceleración en la disminución
de las temperaturas oceánicas. Esto indica que los procesos vicariantes fueron muy posteriores a la separación
física del continente antártico con el sudamericano, y probablemente ligados a la instalación de una barrera
221
oceánica efectiva a la dispersión larval a través de la Corriente Circumpolar, durante la transición MiocenoPlioceno.
Las relaciones filogenéticas establecidas en este estudio no son congruentes con la clasificación
taxonómica establecida. De las 5 especies clasificadas (en base a criterios morfológicos) sólo podemos
distinguir a una especie bien diferenciada y que corresponde a S. neumayeri. El resto se encuentra en un
grupo donde no se pueden establecer relaciones filogenéticas claras y que además, como se observa en el
network, comparten haplotipos. Estos resultados son consistentes con el planteamiento de Mortensen (1936)
y David et al. (2005) quienes consideran en base a la morfología, que S. antarcticus, S. agassizi y S. diadema
están cercanamente relacionadas y sólo representan un fenotipo local de una especie.
AGRADECIMIENTOS:
Proyectos INACH (02-02 y 13-05), ICM cod P05-002, Beca CONICYT.
REFERENCIAS
Aronson R.B., S. Thatje, A. Clarke, L.S. Peck, D.B. Blake, C.D. Wilga and B.A. Seibel (2007) Climate change and
Invasibility of the Antarctic Benthos. Annual Review of Ecology and Evolutionary System 38: 129 – 154.
Brandt A., A.J. Gooday, S.N. Brandao, S.Brix, W. Brokeland, T. Cedhan, M. Choudhury, Nils Cornelius, B. Danis,
Ilse De Mesel, R.J. Diaz, D.C. Gillan, B. Ebbe, J.A. Howe, D. Janussen, S. Kaiser, K. Linse, M. Malyutina, J.
Pawlowski, M. Raupach and A. Vanreusel (2007) First insights into the biodiversity and biogeography of the
southern ocean deep sea. Nature 447: 307 – 311.
David B., T. Chone, R. Mooi and C. De Ridder (2005) Antarctic Echinoidea. Theses Zoologicae volume 35.
Lee Y., M. Song, S. Lee, R. Leon, S. Godoy and I. Canete 2004. Molecular phylogeny and divergence time of the
Antarctic sea urchin (Sterechinus neumayeri) in relation to the south American sea urchins. Antarctic Science 1: 29
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Thompson M. R. A. (2004) Geological and palaeoenvironmental history of the Scotia Sea region as a basis for
biological interpretation. Deep-Sea Research II 51: 1467–1487.
222
FILOGENIA MOLECULAR Y ESTIMACIÓN DE LOS TIEMPOS DE DIVERGENCIA ENTRE
LAS ESPECIES DEL GÉNERO Nacella (NACELLIDAE: PATELLOGASTROPODA) EN EL
OCÉANO AUSTRAL
(Molecular phylogeny and divergence times among species of the genus Nacella (Nacellidae:
Patellogastropoda) in the Southern Ocean)
González Wevar, C.A.1; Nakano, T.2, Cañete, J.I.3; Poulin, E.1
Instituto de Ecología y Biodiversidad, Departamento de Ciencias Ecológicas,
Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Chile.
2
Department of Geology and Palaeontology, National Museum of Nature and
Science, Tokyo, Japón.
3
Departamento de Recursos Naturales, Facultad de Ciencias, Universidad de
Magallanes, Chile
email: [email protected]
1
INTRODUCCIÓN
El continente antártico es considerado como uno de los más aislados del planeta debido a tres barreras
(geográfica, batimétrica y oceanográfica) instaladas hace millones de años. No obstante, no se tiene claro
en que momento y cuál(es) de estas barreras es(son) la(s) que definitivamente genera(n) la separación de
la fauna marina bentónica en el océano austral (Donald y col., 2005; Waters y col., 2007). Varios estudios
indican que el origen y la radiación de la fauna bentónica antártica están estrechamente relacionadas al
último contacto con Sudamérica y a los ciclos de historia de vida de las especies (Poulin y col., 2002).
Estudios moleculares recientes indican que el establecimiento de la Corriente Circumpolar Antártica
(CCA) sería uno de los fenómenos claves en el proceso de especiación por vicarianza entre la fauna
Antártica y Sudamericana (Page y Linse, 2002). Al respecto, un aspecto importante a considerar es la
capacidad de dispersión de los organismos, la que se encuentra ligada a la ecología, la reproducción y al
modo de desarrollo, sobre todo en especies con escasa vagilidad (Poulin y col., 2002). Pocos grupos
bentónicos muestran una distribución dentro y fuera del frente polar por lo que las relaciones más
comunes entre la fauna Antártica y Sudamericana son a nivel de familia y de género (Clake y col., 2005).
El género Nacella esta compuesto por varias especies con distribución en aguas antárticas y
subantárticas, habitando distintas regiones biogeográficas como Antártica, Sudamérica, Nueva Zelanda y
el Archipiélago de Kerguelén.
El género esta actualmente compuesto por 15 especies donde sólo una de ellas, Nacella concinna, se
distribuye en el continente Antártico, a lo largo de la Península Antártica, el Arco de Escocia y sus
aledañas. Para la región magallánica se han descrito ocho especies (N. chiloensis, N. deaurata, N.
delicatissima, N. flammea, N. fueguensis, N. magellanica, N. mytilina y N. venosa), por lo que es
considerada como la posible zona de diversificación del género (Powell, 1973; Valdovinos y Rüth, 2005).
Para Chile Centro-Norte esta descrita la especie Nacella clypeater. Junto con las especies de Antártica
y Sudamérica se han descrito tres especies para el archipiélago de Kerguelén (N. delesserti, N. edgari, N.
kerguelenensis) y dos para Nueva Zelanda (N. macquariensis y N. terroris; Fig.1).
En base a su distribución actual Nacella constituye un buen modelo para el estudio de la biogeográfica
histórica y de los tiempos de divergencia de la fauna marina bentónica en el Océano Austral. Los avances
en genética y en los métodos de análisis asociados a este tipo de datos hacen de los marcadores
moleculares, excelentes candidatos para la estimación de tiempos de origen y diversificación en distintos
taxa de invertebrados, especialmente en moluscos (Colgan y col., 2000; Nakano y Osawa, 2007).
223
MATERIALES Y MÉTODOS
Se obtuvieron ejemplares de Nacella provenientes de distintas regiones biogeográficas (Antártica = N.
concinna; Magallanes = N. deaurata, N. magellanica, N. mytilina,); Chile Centro-Norte = N. clypeater;
Nueva Zelanda = N. macquariensis; Kerguelén = N. kerguelenensis). A partir de trozos del músculo pedal
y manto se preparó ADN utilizando los protocolos convencionales de extracción salina y fenolcloroformo. A partir de los ADN se procedió a amplificar por PCR fragmentos de los genes
mitocondriales Citocromo Oxidasa 1 (COI) y Citocromo b (Cytb) en todas las especies analizadas. Las
secuencias de los marcadores fueron editadas y alineadas de manera independiente por especie. Las
reconstrucciones filogenéticas se realizaron utilizando distintos métodos como Máxima Parsimonia (MP)
e Inferencia Bayesiana (MCMC) con los programas PAUP v 4.0b (Swofford, 1999) y MrBayes (Ronquist
y Huelsenbeck, 2003). Para todos los análisis se utilizaron como grupo externo distintas especies de
Patellogastropodos estrechamente relacionados a Nacella como Cellana, Cymbula, Helcyon, Scutellastra
y Patella.
La estimación de los tiempos de divergencia se realizaron utilizando dos aproximaciones, i) asumiendo
la hipótesis del reloj molecular; ii) un método bayesiano relajado para datos multilocus implementado en
el programa Multidistribute (Thorne y Kishino, 2002).
RESULTADOS
La longitud de los alineamientos para los fragmentos de los genes Cytb y COI fueron de 410 y 644
pares de bases, respectivamente. No hubo ambigüedades en los alineamientos por lo que las secuencias
completas fueron utilizadas en las reconstrucciones. La prueba de partición de homogeneidad mostró que
no existen diferencias significativas en la topología entregada por ambos marcadores (P=0.65), por lo que
se realizaron análisis de evidencia total con ambos genes combinados. Para el gen COI, 292 posiciones
fueron variables y 289 de éstas fueron parsimoniosamente informativas. Para Cytb, 208 posiciones fueron
variables y de éstas 195 parsimoniosamente informativas. Para ambos marcadores, tanto MP como
MCMC reprodujeron prácticamente las mismas topologías.
Los marcadores seleccionados discriminan entre los mayores linajes de Patellogastropodos incluidos en
los análisis. La estrecha relación entre los géneros Nacella y Cellana y su monofilia son fuertemente
apoyadas (PP = 1.00; BS = 100%; Fig. 2). Ambos marcadores muestran importantes diferencias entre las
especies de Nacella provenientes de distintas regiones biogeográficas. Por otro lado, las especies
magallánicas muestran elevados niveles de similitud genética, llegando a compartir haplotipos entre ellas,
por lo que los marcadores no discriminan entre ellas.
Los resultados asumiendo la hipótesis del reloj molecular indican que los tiempos de divergencia entre
los linajes de Nacella serían más recientes que lo esperado bajo la hipótesis de especiación por vicarianza
(tabla 1). Similarmente los resultados utilizando el método bayesiano también indican una separación más
reciente de los distintos linajes de Nacella (Fig 2).
DISCUSIÓN
Los análisis filogenéticos confirman que el género Nacella corresponde a un grupo monofilético,
estrechamente relacionado al género Cellana, corroborando estudios morfológicos previos (Powell, 1973).
La relación entre los distintos linajes de Nacella aportan nueva información sobre los tiempos de origen,
diversificación y de separación de las especies en el Océano Austral. Los tiempos de separación
registrados en ambas aproximaciones no apoyan la hipótesis de especiación por vicarianza. Claramente,
los tiempos registrados en nuestros análisis son más recientes y no se relacionan a los tiempos estimados
para la separación de las masas continentales. La separación entre las especies de Nacella de Antártica y
Sudamérica sería de aprox. 5-6MYA, mucho más reciente que lo estimado para la separación de ambos
continentes (~25MYA). Al respecto, es posible que durante este periodo de tiempo haya ocurrido un
224
cambio drástico en la circulación oceánica asociados a la disminución de las temperaturas en Antártica
(Zachos y col., 2001). Tales cambios podrían haber generado una intensificación de la CCA
transformándola en una barrera efectiva para el intercambio de fauna entre Antártica y Subantártica. Al
mismo tiempo, da la impresión que la separación de los linajes de Nacella de las regiones biogeográficas
Antártica, Nueva Zelanda y Kerguelen habría ocurrido casi al unísono (~ 4-5MYA). Resultados similares
a los obtenidos en esta investigación han sido registrados en otros grupos de organismos como en bivalvos
(Limatula: Page y Linse, 2002), gastrópodos (Diloma, Austrocochlea; Donald y col., 2005), crustáceos
(Euphausia; Bargelloni y col. 2000) y peces (Chamsocephalus, Patagonotothen, Lepidonotothen;
Stankovich y col., 2002).
Los altos niveles de similitud genética entre las especies de Nacella de Magallanes son de gran interés
ya que corresponden a unidades taxonómicas completamente distintas en términos morfológicos y
ecológicos. Esto indicaría que el origen de estas especies sería muy reciente por lo que los marcadores
seleccionados no han logrado acumular el suficiente número de mutaciones como para discriminar entre
las especies analizadas. Dichos resultados podrían ser evidencia del fenómeno de la Radiación Adaptativa
en Nacella dentro de la región de Magallanes.
Estudios en curso buscan incluir a las restantes especies de Nacella y analizar otros marcadores
mitocondriales (16S y 12S) y nucleares como los genes 28S, Actina e H3. Además, los resultados
moleculares serán complementados con análisis de Morfometría Geométrica utilizando conchas y rádulas
de distintas especies, especialmente de aquellas provenientes de la región magallánica.
AGRADECIMIENTOS: Proyecto de tesis INACH B_01_07, Beca de doctorado Conicyt D21060218; IDEAWILD; Instituto de Ecología y Biodiversidad ICM P05-002. Proyectos INACH 0202 y 13-05 de E.P.
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FIGURAS Y TABLAS
Fig. 1. Distribución de las especies del género Nacella en las
regiones biogeográficas en el Océano Austral.
Celeste = Chile Central; Rojo = Magallanes; Azul =
Antártica; Amarillo = Archipiélago de Kerguelén; Verde =
Nueva Zelanda
226
Fig. 2. Filogenia molecular en
Patellogastropodos producida por
MCMC (secuencias concatenadas
COI + CytbB). Valores en las
ramas corresponden a
probabilidades posteriores (pp) y
soportes de bootstrap (bs). Los
árboles fueron enraizados
utilizando como grupo externo
especies de la familia Patellidae.
TABLAS
Tabla 1.Tiempos de separación (en millones de años) entre linajes de Nacella de distintas regiones
biogeográficas asumiendo la hipótesis del reloj molecular (COI, tasa de sustitución de 0.7% cada millón
de años; Marko, 2002).
Mag Chile Ker NZ Ant
2.3 RB
---
2.4 Magallanes
Chile Central
Kerguelen
New Zealand
Antarctica
4.44
---
5.57 5.54
5.60
6.32
5.63 4.99
--4.76
---
4.10 4.55
---
227
APLICACIONES Y LIMITACIONES DE LAS DATACIONES CON LÍQUENOMETRÍA DE
MORFOLOGÍAS COSTERAS EN ISLA GREENWICH (PENÍNSULA ANTÁRTICA)
(Practical conditions and limits of lichenometric dating of coastal morphology in Greenwich Island
(Antarctic Peninsula)
Dumont, J.F. INAE-UNINAV-ESPOL, Guayaquil, Ecuador
<[email protected]>
Santana, E.M. INAE-UNINAV-ESPOL, Guayaquil, Ecuador
Azhar, H. Universidad de Malaya, Departamento de Geología, Kuala-Lumpur,
Malasya
Jomelli, V. CNRS-IRD Great Ice, Maison des Science de l'Eau, 34000
Montpellier, France
INTRODUCCIÓN
Desde el trabajo pionero de Beschel (1961) la líquenometría es un método clásico de datación de
las superficies de rocas, usado en Geomorfología y Arqueología. Su rango de aplicación puede
potencialmente alcanzar varios miles de años (Denton and Karlen, 1973), convirtiéndose en una
herramienta útil para fechar los eventos dentro del holoceno reciente. En Geomorfología este método ha
sido usado en particular para fechar formas relacionadas con variaciones climáticas, como las morrenas
abandonadas desde el ultimo deshielo post glaciar (Naveau et al., in press 2007; Rabatel et al., 2005). Las
condiciones geográficas (altura, duración de las exposiciones al sol, cobertura de nieve de invierno)
influyen sobre el crecimiento de los líquenes, y se debe establecer para cada zona la tasa de crecimiento
para la especie de liquen que se va a usar para fechar. En la practica (Beschel, 1961) se hace la medición
de los líquenes más grandes observados sobre superficies de rocas o concreto de edades conocidas
(generalmente monumentos históricos). En base a esta tasa de crecimiento se puede establecer la edad de
líquenes en superficies de edades desconocidas. Para la especie Rhizocarpon geographicum que es el
liquen mas utilizado en liquenometria, esta tasa de crecimiento es hasta 5 veces mas alta durante los
primeros siglos (~250-300 años) que después (Denton and Karlen, 1973; Miller and Andrews, 1972),
incluido en la zona antártica (Lindsay, 1973). Adicionalmente, como se observa de manera general para la
vegetación, las condiciones locales tienen un efecto importante, ya sean las condiciones climáticas
(Benedict, 1991), la litología (Rodbell, 1992), y la exposición (Pentecost, 1979). Con la finalidad de
estudiar variaciones climáticas durante el Holoceno tardío, y en particular la ocurrencia del Pequeño Edad
Glaciar en la zona de estudio, se hizo durante la XII campaña antártica ecuatoriana en enero de 2008 un
reconocimiento de las ocurrencias de líquenes en la zona de Punta Fort Williams (Isla Greenwich) que
será presentada a continuación.
Marco geológico y geomorfológico
El margen costero al noreste de Isla Greenwich presenta un acantilado alto de andesitas y basalto
andesítico tabular del Cretácico superior (Dumont et al., 2003; Smellie et al., 1984), salvo en algunos
sectores como Punta Fort Williams y en las cercanías de la Base Chilena Arturo Prat (Fig. 1), en donde
intrusiones en forma de sill andesíticos sensibles a la meteorización y crio-fracturación permiten la
formación de planicies costeras de varias centenas de metros de anchura, cubiertas por cordones litorales
hasta una altura de 14m (Araya and Hervé, 1966; Santana and Dumont, 2007). Los depósitos marinos más
antiguos en relación con la transgresión post glaciar son de aproximadamente 6500 años BP por C14, a
alturas de 20m como máximo (Bentley et al., 2005; Pallas et al., 1997). El levantamiento tectónico de la
Península Antártica contribuye solo con el 16% del levantamiento total (Pallas et al., 1997). La mayor
parte de este levantamiento corresponde al ajuste glacio-eustático post glaciar; por esto se considera que la
228
formación de cordones litorales esta mayormente relacionada con fenómenos de ajuste hidrostático post
glaciar y variaciones del nivel del mar (Bentley et al., 2005).
MATERIALES Y MÉTODO
A fin de evaluar el potencial de la zona de Punta Fort Williams para realizar dataciones de
morfologías Holocenas con liquenometria, se realizó un recorrido de la zona para identificar las especies
de líquenes existentes, en base a un inventario botánico anterior de Valverde y Arcos (1990). Las
ocurrencias fueron reportadas y analizadas en base al mapa geomorfológico de la zona (Azhar and
Santana, 2007; Santana and Dumont, 2007), y a condiciones locales como la distancia al suelo, el tipo de
suelo y la cercanía de la capa de nieve permanente. En liquenometría se usa generalmente el liquen
Rhizocarpon geographicum, por su color amarillo-verdoso de fácil identificación y su forma circular en
las etapas iniciales de su desarrollo. Sin embargo, la ausencia de este tipo de liquen sobre las superficies
de rocas de edades conocidas fue resuelta con el uso de otro tipo de liquen para establecer la tasa de
crecimiento de referencia. El inventario anterior en la zona (Valverde y Arcos, 1990) apuntaba la
existencia de Coloplaca cinericola, un liquen conocido por su presencia en las zonas litorales (SøChting
and Ölech, 1995), y también de fácil identificación por su color anaranjado. Coloplaca cinericola es un
liquen pionero en las rocas costeras (acantilados y cordones litorales de cantos rodados), apareciendo
apenas por encima de la zona de olas (splash zone). Se observó sobre construcciones de 20 años en la
Base Chilena Arturo Prat, y sus formas juveniles hasta 1 siglo son sub-circulares. Las ocurrencias en
varios lugares de los dos tipos de líquenes permitió, después de establecer la tasa de crecimiento de
Coloplaca cinericola, estimar mediante comparación la tasa de crecimiento de Rhizocarpon
geographicum (Dumont et al., 2008) .
RESULTADOS
Las ocurrencias de Rhizocarpon geographicum son localmente abundante, pero presentan una
variabilidad muy alta. No se encuentran en la cercanía del cordón litoral actual, presentándose de manera
muy escasa y en grupos pequeños sobre los bloques de rocas ubicados entre el cordón actual y el cordón 2
(Fig.2), cuya edad esta estimada en menos de 1000 años BP por C14 (Santana and Dumont, 2007). Solo en
aquellas zonas donde el cordón activo es transgresivo se puede observar Rhizocarpon geographicum
inmediatamente atrás de este cordón. En acantilados rocosos aparece solo en la parte alta, fuera de la
influencia de las olas. A lo largo de los cordones 2 y 3 los líquenes Rhizocarpon geographicum son
frecuentes, en algunas ocasiones muy abundantes. Desaparecen completamente hacia el sur en la cercanía
de la extremidad de la capa de nieve que se extiende de los bordes del Glaciar Quito, y cerca de las capas
de nieve que permanecen mas tiempo en verano. En el cordón 2 los líquenes Rhizocarpon geographicum
pueden alcanzar 15-20cm de diámetro, con formas lobulares que llegan a cubrir la totalidad de los cantos.
Estos líquenes están ausentes en los cordones más altos, probablemente por la cercanía de la cobertura
permanente de nieve.
Las ocurrencias de Caloplaca cinericola son muy frecuentes en la franja litoral, llegando a pintar de
color anaranjado las rocas del acantilado. Sin embargo, son mucho menos frecuentes hacia adentro, donde
la competencia con otras especies es fuerte. Líquenes Caloplaca cinericola fueron observados sobre
construcciones de 20 y 30 años respectivamente en de la Base Prat; así como, en las antiguas estaciones de
cazadores de ballenas de aproximadamente 100 años, localizadas al sur de Punta Fort Williams. Varios
bloques ubicados en el espacio entre los cordones activos y el cordón 2 presentan ocurrencias simultáneas
de los dos tipos de líquenes, Rhizocarpon geographicum y Caloplaca cinericola, lo que permite estimar la
tasa de crecimiento de Rhizocarpon geographicum en comparación con la tasa de Caloplaca cinericola
(Dumont et al., 2008)
229
En relación con la litología se observa que la presencia de fracturas y porosidad favorecen el desarrollo
inicial de Caloplaca cinericola, pero la crio-facturación puede disgregar la roca antes que se desarrolle
completamente el liquen. De manera general, los líquenes Rhizocarpon geographicum y Caloplaca
cinericola se observaron de preferencia sobre las andesitas, mientras son muy raros sobre la granodiorita y
el gneiss, facies que no presentan ni alteración ni crió-facturación.
DISCUSIONES Y CONCLUSIONES
El uso de la liquenometría en la Península Antártica es posible considerando ciertas precauciones
al respecto de la ubicación de las zonas consideradas, rocas que se crio-fracturan y cercanía de la
cobertura de nieve en particular. También puede ser difícil encontrar lugares históricos para calibrar la
tasa de crecimiento de los líquenes; por eso se intento usar Caloplaca cinericola como intermedio para
calibrar la tasa de crecimiento de Rhizocarpon geographicum. La tasa de crecimiento obtenida por
Caloplaca cinericola es de 0.2mm/año, y alcanza 1mm/año al inicio (0-20 años), en comparación con la
tasa de crecimiento de Rhizocarpon geographicum de 0,13mm/año. Estos valores son del mismo orden
que los publicados para Rhizocarpon geographicum en la Península Antártica (Lindsay, 1973), así como
en las regiones árticas (Denton and Karlen, 1973).
AGRADECIMIENTOS: Al CPNV-OM Carlos Fernández, Comandante de la Base Chilena Arturo Prat.
Fig. 1. Ubicación de la zona de estudio
(C) en la Península Antártica (A y B)
Fig. 1. Location of the study area (C) in
the Antarctic Peninsula (A and B)
Fig. 2. Mapa geomorfológico simplificado de Punta
Fort Williams
Fig. 2. Geomorphologic sketch of the Fort Williams
Point
230
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PENÍNSULA ANTÁRTICA
(First glaciochemistry measurement at Joinville Island, Antarctic Peninsula)
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M. , Vimeux, F.5, Wainer, I.1, Reis, L.F.M.3, Felzenszwalb, I.1
4
1
Laboratório de Oceanografia Física, Clima e Criosfera Universidade de São Paulo
2
Laboratório de Radioecologia e Mudanças Globais Universidade do Estado do Rio de Janeiro
3
Núcleo de Pesquisas Antárticas e Climáticas- Universidade
Federal do Rio Grande do Sul
4
Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de
l’Environnement - Université Joseph Fourier
5
Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Centre National de la Recherche Scientifique.
INTRODUÇÃO
A Península Antártica é a região do Continente Antártico que apresentou o maior
aumento de temperatura do ar médio nos últimos 50 anos (IPCC, 2007). O aquecimento
climático desta região, que causa uma série de alterações nos sistemas físicos e biológicos
locais tem sido relatado por diversos autores (ex. Ferron et al., 2004, Cook et al, 2005). A
análise da composição química e isotópica em amostras de neve e gelo recente podem
prover importantes informações a respeito das condições climáticas e do padrão de
transporte atmosférico de uma determinada região. Neste contexto, o objetivo do presente
trabalho foi investigar o registro atmosférico depositado na Ilha Joinville localizada na
Península Antártica (Fig. 1A). Foram interpretadas as informaçãoes químicas e isótopicas
de um testemunho raso de neve/firn estabelecido nesta ilha. Com cerca de 1.480 km2 de
área a Ilha Joinville faz parte de um arquipélago composto por mais duas ilhas (Fig. 1B).
Apesar de sua proximidade com outras ilhas relativamente bem estudadas do ponto de vista
glaciológico, como a Ilha James Ross (ex. Aristarain and Delmas, 2002; Aristarain et al.,
2004) e a Ilha Rei George (ex. Wen et al. 1998, Simões et al., 2004c), são escassos os
trabalhos de cunho glaciológico nesta ilha. Dados provenientes de uma AWS instalada na
Ilha Joinville mostram que esta ilha apresenta uma tempertura média anual de -6oC. Beck
et al. (2004) analisaram a morfologia e a dinâmica glacial da ilha através de imagens
LANDSAT, entre 1990 e 2000, identificando 39 bacias de drenagem glacial e foi
observado que diversas áreas sofreram significativa retração, durante o período analisado.
233
Fig. 1 - A: Mapa mostrando a localização geográfica da Península Antártica; B: Imagem de satélite
da Ilha Joinville e localização do testemunho de neve/firn (S1). Adaptado de Beck et al. (2004).
METODOLOGIA
Um testemunho raso de neve/firn, S1 (8m) foi coletado à 565m de altitude, durante o verão
austral de 2006, na calota de gelo da Ilha Joinville. Foi estabelecida uma trincheira de 2m
de profundidade e dentro desta trincheira foi utilizado um testemunhador eletromecânico
SIPRE. Após a análise estratigráfica, as secções de 1m foram cortadas em pedaços de
10cm, e estes medidos e pesados. Estes tiveram sua camada externa removida utilizando
uma serra de aço cirúrgico descontaminada em laboratório e finalmente as amostras foram
acondicionadas em potes de polietileno. A temperatura no final do testemunho foi medida
com um termômetro de mercúrio (precisão de ±0.1 oC). As amostras foram transportadas
em estado sólido e derretidas em sala limpa. A análise de cromatografia iônica foi realizada
pelos sistemas Dionex DX300 (cátions) e DX600 (ânios) com erro ± 10%. Para análise
isotópica de į18O foi utilizado um espectrômetro de massa Finnigan MAT 252 com
precisão de 0.05 ‰. O banco de dados meteorológicos da ilha (1997- 2003) foi obtido a
partir de medições realizadas pela AWS WMO-ID 89253, instalada na baía Ambush
(63º18’S-54º40’W), a 75 m de altitude.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A análise estratigráfica do testemunho S1 mostrou várias camadas de gelo de
diferentes espessuras sendo a maior parte destas identificadas em 7 zonas distribuídas
descontinuamente no testemunho (Fig. 2). A presença destas zonas de grande
concentração de camadas de gelo está, quase sempre, associada às variações bruscas na
densidade do testemunho. Durante a análise estratigráfica foi identificada uma camada de
depth hoar (DH), localizada a 155 cm de profundidade (70 cm em eq. H2O).
234
Fig. 2 - Densidade (g cm-3), estratigrafia e variação do į18O no testemunho S1 da Ilha Joinville. Zonas com
concentrações de camadas de gelo são indicadas pelos números 1-7 ao lado do perfil estratigráfico. A
datação estimada é apresentada ao lado da variação de į18O.
As diversas concentrações de camadas de gelo verificadas no testemunho S1 (Fig. 2) estão associadas à
processos de intenso derretimento causados por altas temperaturas observadas na Ilha Joinville durante o
período proposto pela datação. Apesar de ter sido encontrado um valor de densidade de 0,82 g cm-3 (650
cm), sendo este muito próximo ao valor de densidade no qual ocorre a transição firn-gelo (0,83 g cm-3), este
evento não se trata de uma transição firn-gelo propriamente dita, pois não foram verificados valores de
densidade superiores, ou mesmo, iguais ao encontrado abaixo dos 650 cm de profundidade. A temperatura
média medida no fundo do testemunho S1 foi de -3,3°C, este valor foi superior aos -12,9°C apresentados por
Aristarain (2002) para os 10m de profundidade de um testemunho da Ilha James Ross, entretanto, foi inferior
aos -0,2°C (Wen et al., 1998) e -0,3°C (Simões et al., 2004c) medidos respectivamente à 15 m e 11 m de
profundidade na Ilha Rei George. A taxa de acumulação calculada para o testemunho S1, a partir da análise
combinada da datação e da estratigrafia foi de 0,4 m a-1 em eq. H2O. Analisando um testemunho de gelo
coletado na geleira Collins à 702m de altitude, Wen et al. (1998) mostraram uma taxa de acumulação de 2,48
m a-1 eq. H2O para esta ilha, enquanto, Simões et al. (2004) analisando um testemunho coletado a 690m de
altitude na geleira Lange na mesma ilha apresentaram um valor de 0,59 m a-1 eq. H2O. Aristarain et al.
(2004), a partir de dados de um testemunho coletado a 1640 m de altitude, mostraram um valor de 40 g cm-2
ano-1 para a taxa de acumulação na IJR. As taxas de acumulação verificadas nestas três ilhas refletem as
diferentes condições climáticas de cada localidade. Após análise cromatográfica das 66 amostras
provenientes do testemunho S1 da Ilha Joinville, a concentração média para cada íon analisado foi: Na+: 73,9
± 49,4; NH4+: 1,6 ± 1,9; Ca2+: 5,8 ± 2,8; Mg2+: 6,5 ± 5,3; K+: 2,7: ± 2,1; Cl-: 127,4 ± 93,5; MSA: 0,7 + 0,6;
SO42-: 18,1 ± 13,5; NO3-: 3,1 ± 2,2; F-: 0,1 ± 0,1. A variação deste íons em profundidade é apresentada na
Fig. 3.
235
Fig. 3 - Concentração dos íons analisados (ȝEq L-1) do testemunho da Ilha Joinville, sendo: A (Na+), B
(NH4+), C (Ca2+), D (Mg2+), E (K+), F (Cl-), G (MSA, ácido metanosulfônico), H (SO42-), I (NO3-) e J (F-).
Na+ e Cl- apresentaram os maiores valores médios de concentração, representando 88% dos íons medidos na
Ilha Joinville. O sal marinho contribui com cerca de 85% das impurezas encontradas em regiões Antárticas
costeiras (Legrand & Mayewski, 1997). Aristarain & Delmas (2002), estudando a composição química de
um testemunho coletado a 1640 m de altitude na Ilha James Ross, mostrou também que os íons Cl- e Na+ são
os principais representantes da composição iônica nesta ilha. A análise dos dados de į18O mostrou um valor
médio de -11,53 ± 1,96 ‰, com mínimo de -19,4 ‰ e máximo de -7,3 ‰. O valor médio de į18O encontrado
na Ilha Joinville encontra-se bem próximo aos valores reportados por outros autores para a região da
Península Antártica. Yan (1997) apresentou o valor de -10,78 ‰ para os primeiros 8 metros de um
testemunho de 35 m coletado em Collins Ice Cap a 702 m de altitude na Ilha Rei George, enquanto na
mesma ilha, Simões et al. (2004c), estudando um testemunho de 49,9 m coletado na geleira Lange,
encontraram para os primeiros 2,7 m, um valor médio de -9,7 ‰. Para a datação do testemunho da Ilha
Joinville foram analisadas as variações sazonais do į18O, Na+ e SO42- e esta correspondeu a um período de
13 anos (1993 a 2005), com um erro médio associado de 1 ano.
CONCLUSIONS
As impurezas encontradas no testemunho da Ilha Joinville são constituídas principalmente
de elementos do sal marinho, e em menores concentrações de origem terrígena e alguns
provenientes de atividade biogênicas. As camadas de gelo observadas indicam que o
mesmo sofreu derretimento e recongelamento, sendo estes responsáveis pela perda do
registro atmosférico inicial neste testemunho. Estes resultados apresentados neste trabalho,
podem contribuir para o debate científico relativo ao aquecimento climático regional.
AGRADECIMENTOS
PROANTAR, CNPq (Proj. 55.0353/02-0), CAPES (Proj. BEX1205/06-4), FAPESP.
236
REFERENCES
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aerosol, sea-ice cover and climate in the Antarctic Peninsula area. Climatic Change, 67(1): 63-86.
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des Andes et d'Antarctique - Contribution à la compréhension du cycle du soufre dans
l'hémisphère sud. Thèse de l'Université Joseph-Fourier, Grenoble I, France: 357 p.
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Legrand, M. & Mayewski, P. 1997. Glaciochemistry of polar ice cores: a review. Reviews of
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237
EXPEDICION CIENTIFICA DESDE PATRIOT HILLS AL INTERIOR DE
ANTARTICA ORIENTAL 2007-2008
(2007-2008 scientific expedition from Patriot Hills to the interior of East Antarctica)
Bown, F.1,2, Rivera, A.1,2,3, Casassa, G.1, Wendt, J.1, Gacitúa, G.1, Zamora, R.1, Uribe, J.A.1,
Ordenes, F.1, Bunster, C.1,2, Hermosilla, A.4 & Paiva, J.5
1
Centro de Estudios Científicos (CECS), Av. Prat 514, Valdivia, Chile.
2
Centro de Ingeniería de la Innovación del CECS (CIN), Av. Prat 514, Valdivia, Chile.
3
Departamento de Geografía, Universidad de Chile, Marcoleta 250, Santiago, Chile.
4
Instituto Geográfico Militar, Nueva Santa Isabel 1640, Santiago, Chile.
5
Escuela de Alta Montaña, Ejército de Chile, Camino Internacional s/n, Río Blanco, Chile.
INTRODUCCIÓN
El interior de Antártica está cubierto por una capa de hielo, cuyo espesor máximo
tiene más de cuatro kilómetros. Tradicionalmente se pensó que el flujo de hielo era
controlado principalmente por la pendiente, sin embargo en años recientes se han
descubierto nuevas evidencias que apuntan a una dinámica mucho más compleja,
caracterizada por a) glaciares fluyendo lentamente y por corrientes de hielo o ice streams,
que fluyen más aceleradamente, y b) una red hidrológica subglacial y numerosos lagos
subglaciales (se han descubierto más de 150), los que no solamente pueden albergar formas
de vida muy extremas, sino que además tienen un rol importante en la dinámica del hielo
(Vaughan et al., 2007). Luego de varias expediciones exitosas incluyendo la primera
travesía científica terrestre al Polo Sur (Casassa et al., 2005), la primera exploración in situ
del lago subglacial Ellsworth (Rivera et al., 2006) y mediciones aerotransportadas sobre la
Antártica Occidental y la Península Antártica (Bown et al., 2005), el Centro de Estudios
Científicos (CECS) de Valdivia junto al Ejército de Chile y la compañía privada ALE
realizó en el verano 2007-2008 una nueva expedición al interior de Antártica, empleando
diversos métodos geofísicos de prospección, para lo cual se emplearon distintos medios
logísticos. El objetivo principal de la campaña fue analizar las características del casquete
de hielo, su dinámica y estabilidad. Una primera etapa (Misión 1) consistió en repetir la
travesía entre Patriot Hills (80°19’S/81°16’W) y el Polo Sur Geográfico (90°S) con el
propósito de monitorear los cambios recientes ocurridos en esa región. Para ello, se volvió a
medir una red de balizas instaladas en el año 2004, la estratigrafía superficial (primeros 50
m) de nieve y la topografía superficial a lo largo de los 1081 km de la ruta. La Misión 2
consistió en una travesía iniciada en el plateau de Antártica Oriental a los 87º52’S/54º26’E,
que conectó con la ruta Patriot Hills-Polo Sur a los 88º34’S/82º23’W, para continuar en
dirección al norte hasta terminar en Patriot Hills luego de cubrir una distancia total de 1400
km. En este tramo se realizaron diversas mediciones glaciológicas y se obtuvieron muestras
de nieve y neviza para futuros análisis, con el propósito de caracterizar la variabilidad
climática y ambiental en la región durante los últimos siglos. La Misión 3 contempló la
exploración del Lago Recovery D (85ºS/21ºE), uno de los cuatro lagos subglaciales
descubiertos en las nacientes del glaciar Recovery en Antártica oriental (Bell et al., 2007),
donde se instaló una estación CGPS y una red de balizas asociadas, con el objetivo de
evaluar la dinámica del hielo. Las exploraciones en el plateau oriental (al este del Polo Sur)
y en el lago subglacial Recovery D son inéditas (Figura 1), constituyendo una contribución
chilena al programa ITASE y al Año Polar Internacional 2007-2008. Asimismo se realizó
una misión preliminar para probar y validar el uso de un nuevo radar VHF (más detalles en
238
Zamora et al., en este volumen). A continuación, se presenta una síntesis metodológica y
algunos resultados de carácter preliminar.
Medios logísticos y métodos empleados La expedición se inauguró el 18 de Noviembre de
2007 con el traslado del primer grupo de investigadores a Patriot Hills, a bordo de un avión
Ilushyin 76 de la empresa ALE, para realizar las pruebas de los sensores a emplear. Esta
finalizó el 30 de Enero de 2008 con el retorno a Punta Arenas de los últimos investigadores.
En las misiones 1 y 2 (Figura 1) se empleó un convoy compuesto de tres trineos con 1
módulo cocina/dormitorio, 1 módulo científico y carga, todo lo cual fue remolcado por un
tractor Camoplast de ALE. Entre Patriot Hills y el Polo Sur, el convoy se desplazó a una
velocidad máxima de 10 km/hr debido a la presencia de megadunas y sastrugis, lo que
además permitió evitar el tránsito por posibles campos de grietas no advertidos
previamente, tanto en las imágenes de satélite como en las anteriores expediciones. Salvo
un campo de grietas ya detectado en la ruta al Polo Sur (alrededores de B40 y B41, ver
Figura 1), donde hubo que desviar el convoy 5 km hacia el oeste para retomar la travesía
original en B42, no hubo mayores incidentes de este tipo que reportar. Luego de arribar a
los 90°S, los científicos fueron evacuados mientras el convoy, sólo con personal logístico a
bordo, se dirigió a través del meridiano 20°W hasta el punto P88°39’S/20°W, límite de la
zona de aire limpio (Figura 1) comprendida en el ASMA N°5 de la estación AmundsenScott (más detalles en http://davey.nettas.net/apa/index.html), y de ahí hacia el punto de
inicio de la Misión 2 (87º52’S/54º26’E). Un nuevo equipo científico fue trasladado en
aviones Twin Otter desde Patriot Hills hasta este sitio, iniciándose la misión 2, que
empalmó con la ruta recorrida en la misión 1 en el punto B46 luego de 425 km (Figura 1),
para luego continuar hasta Patriot Hills tras cubrir una distancia total de aproximadamente
1400 km. La Misión 3 y todos los desplazamientos de personal e instrumentos desde y
hacia Patriot Hills, vía Polo Sur, requirieron el soporte de aviones Twin Otter de la empresa
ALE. Los métodos empleados en las diferentes etapas de la expedición son los siguientes:
- Misión 1. Mediciones GPS en modo cinemático con un receptor geodésico conectado a
una antena ubicada en el techo del módulo para obtener la topografía de la ruta; y
remedición en modo estático (15-30 minutos) de una red de 53 balizas desplegada el año
2004 (1 cada 20 km, Figura 2) con el fin de comparar el posicionamiento y la altura sobre
la superficie para determinar velocidades de hielo y balance de masa durante los últimos
años. Perfilaje con un sistema de radar de penetración terrestre (GPR) operado a 400 MHz
para determinar la acumulación de nieve (primeros 50 m).
- Misión 2. Además de las ya mencionadas y la instalación de 20 nuevas balizas cada 20
km, se realizaron otras mediciones utilizando diferentes técnicas y sensores: radar VHF de
compresión de pulsos para determinación de espesores de hielo y estratigrafía interna
profunda, mediciones gravimétricas cada 40 km para caracterizar la corteza y las
condiciones isostáticas, y estudio de morfología de megadunas y su relación con patrones
locales de acumulación. Además se extrajeron mediante un taladro electromecánico dos
testigos de neviza (14 y 20 m de profundidad) y muestras de nieve superficial cada 40 km
para análisis químico/isotópicos y biológicos relacionados con variabilidad climática de
corta y larga data.
- Misión 3. Se instaló una estación GPS permanente (CGPS) y 5 balizas abarcando el área
del lago subglacial Recovery D con el objetivo de crear un Modelo Digital de Elevaciones
(DEM) de esta región, medir velocidades de flujo de hielo y monitorear variaciones de cota
relacionadas con cambios de volumen de lagos subglaciales.
239
Resultados preliminares Hasta los ~84ºS no se encontró ninguna de las balizas instaladas
por la primera expedición, por lo que se estima que la acumulación en el transcurso de estos
tres años es superior a los 100 cm. Más al sur se localizaron 19 de 34 coligües, resultando
un promedio de acumulación de 0.17±0.1 m/año. Entre las balizas encontradas, se constató
que en un primer tramo, 84-88ºS, donde las pendientes superficiales son mayores, la
acumulación superficial de nieve fue más variable, con algunos valores muy por debajo del
promedio de todo el perfil, presumiblemente por la erosión eólica, mientras que en un
segundo tramo, entre los 88º y los 90ºS, en lo que se conoce como el plateau interior, la
acumulación de nieve fue menos variable, con una media de 0.23±0.03 m/año (Figura 3).
Por su parte las estimaciones preliminares de velocidades de hielo indican una alta
variabilidad, con valores desde los 3 m/año hasta un máximo de 70 m/año, éste último
medido en una baliza localizada en el glaciar Foundation (B29, ver Figura 1). Los testigos
de neviza que están siendo procesados en la Universidad de Maine, USA, podrán indicar
los cambios en el balance de masa más en el mediano plazo (varias décadas).
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Los primeros análisis en la ruta al Polo Sur sugieren mayores niveles de acumulación en la
mitad norte de la travesía, donde la mayor parte de las balizas instaladas en el 2004
desaparecieron bajo la nieve. Más al sur se observa una acumulación menor aunque
variable, donde la conversión a equivalente en agua en base a mediciones de densidad
realizadas en el año 2004 contribuirá a estimar los balances de de masa en esta sección de
Antártica. Por otra parte, las mayores velocidades de hielo se concentrarían en los
alrededores de una de las corrientes de hielo más importantes de Antártica Occidental, las
que tienen un flujo de hasta un orden de magnitud superior al hielo del entorno. En el
futuro, el análisis de todos estos datos permitirá evaluar la dinámica del hielo en décadas
recientes.
AGRADECIMIENTOS
El Centro de Estudios Científicos cuenta con el financiamiento de la Iniciativa Científica
Milenio y el Programa de Financiamiento Basal para Centros de Excelencia de Conicyt.
CECS está apoyado por un grupo de compañías privadas que incluyen en el momento a
Minerales Antofagasta, Arauco, Empresas CMPC, Indura, Naviera Ultragas y Telefónica
del Sur. CIN es financiado por CONICYT y el Gobierno Regional de Los Ríos. La
expedición se realizó en directa colaboración con la empresa Antarctic Logistics and
Expeditions (ALE) y se agradece muy especialmente a sus directores, Mike Mc Dowell,
Mike Sharp y Peter McDowell, así como también al Dr. Frederik Paulsen.
240
REFERENCIAS
Bell, R. E., Studinger, M., Shuman, C. A., Fahnestock, M. A. y Joughin, I. 2007. Large subglacial
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R., Yungel, J., Frederick, E., Krabill, W., Abdalati, W., Gogineni, S., Kanagaratnam, P. y Sinclair, R.
2005. Segunda exploración aérea de la Península Antártica y Antártica Occidental. Boletín Antártico
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Casassa, G., Urrutia, L., Antivil, M., Carrasco, P., Collao, G., Hernández, J., Iturrieta, C., Quinteros,
J., Rivera, A., Simoes, J., Teitelboim, C., Traub, R., Zamora, R. y Grupo Expedicionario Patriot
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hydrological controls on Subglacial Lake Ellsworth, West Antarctica. Geophysical Research Letters,
34, L18501, doi:10.1029/2007GL030769.
241
Figura 1. Mosaico
RADARSAT de
Antártica, indicando las
tres etapas de la
expedición realizada en
el verano 2007-2008. La
travesía nueva desde el
plateau de Antártica
oriental es destacada en
color blanco.
Figure 1. RADARSAT
mosaic of Antarctica,
showing the three stages
(“Missions”) of the
expedition carried out in
summer 2007-2008. The
new traverse from the
plateau of East
Antarctica is shown in
white.
Figura 2. Baliza medida con GPS en modo estático en la ruta al
Polo sur (B43). Al fondo el tractor empleado en la travesía. (En la
foto Francisca Bown).
Figure 2. Measured stake with static GPS in the route to the South
Pole (B43). On the background the tractor employed in the
traverse. (On the image Francisca Bown).
Figura 3. Topografía
superficial en base a
datos GPS 2004
(negro) versus
acumulación neta (m)
en balizas del año
2004 re-medidas
durante esta
expedición (gris).
Figure 3. Surface
topography based on
GPS data from 2004
(black) versus net
accumulation (m) on
stakes from 2004 remeasured during this
expedition (grey).
242
THE EVOLVING LANDSCAPE OF NORTH PART OF GREENWICH ISLAND IN
THE ANTARCTIC PENINSULA: AN INTERPLAY BETWEEN TECTONICS,
GLACIATON, SEALEVEL CHANGES
AND CLIMATE CHANGE
3
Azhar Hussin
Malaysian Antarctatic Research Program (MARP)
And
4
Essy Santana
Jean Francois Dumont
Instituto Antartico Ecuatoriano (INAE)
Detailed of sedimentological and geomorphological mapping in the headlands of northern
Greenwich Island namely the Fort Williams Point, Ambato Point and the headland where
Pratt Station is located suggest that the landscape is the resu;t is an interesting interplay
between tectonics, claciation, sealevel changes and climate change. Additional field study
was also made in the Dee and Barrientos Islands. In addition the
Geological and Climatic settings
Greenwich Island forms part of the South Shetland group of islands, which form the
volcanic island arc closest to the West Antarctic trench system that demarcate the
convergence of the Pacific Plate and Antarctic Peninsula. This region is also the
northernmost part of terrestrial Antarctica and hence the warmest. Tectonic uplift due to the
subduction in the western Antarctic trench system renders the South Shetland Islands as a
rapidly rising island arc and hence provides a good opportunity to study the rocks of this
compressional/transpressional setting, the effects on their structural geology, the changes in
sedimentary landscapes on these islands in response to the tectono-climatic and sea-level
changes. These bear several important controls on the evolving ecosystem, which impacted
on the distribution of floral and faunal communities.
Geology of the North Greenwich and adjacent areas
Basic volcanic rocks and their sedimentary derivatives form the country rock underlying
this area. Stratigraphically, they are divided into a lower layered basaltic/andesitic sequence
cut by syn-volcanic dykes and domes, which is named as the Fort William Unit. It is
overlain by the widespread upper unit composed of columnar basalts - agglomerates which
in many places contain silicified fossil woods. These two units are correlated with the
Upper Cretaceous Coppermine formation. Several major faults are interpreted from the
presence of slickensides, fault gauge and fault scarp surface. Detailed structural analysis of
this area in relation to the regional tectonics had been studied by Santana and Dumont (1).
Past glaciations and coastal sedimentation
243
Moraine deposits are found strewn in this area, but there are two important loci for these
deposits. In the Fort William headland, an older moraine (moraine A) deposits are found
concentrated on the close to the northeastern part of the headland and its margin trend NWSE and forms a positive high. More recent moraine deposits are smaller in size and are
found closer to the present glacial front (Moraine B). Raised beaches in the form of linear
and broadly actuate bodies of well-rounded cobbles are found well developed in the Fort
William areas. The geometry of these raised beaches are generally conform to the present
day coastline, and 5 groups of raised ridges were be mapped with great certainty. The
oldest group of raised beach is less continuous. These raised beaches may represent
relatively stable sea levels in the past. A dated whale bone in one of the ridge suggest that
the age of that raised beach which is 4.86 meters above the present sea level is not older
that 1570 years (2, 3). Our present work to refine the dating of these raised beaches based
on the study of lichens is presented by Francois Dumont. A conservative estimate of the
relative fall in sea level is then 3 mm per year. The raised beaches and the moraines form
the more positive features in the coastal area and hence influence the location of
sedimentary environments especially the fluvial-lacustrine ecosystems.
Changes in the glacial front and summer snow cover in Fort Williams Point
Field study supported by the study of the maps produced by the Chilean and the Ecuadorian
scientists have shown that the glacial front and snow cover over this area have markedly
changed. In addition detailed study and comparison of dated photographs, aerial
photographs and satellite imagery of this area shows significant changes since 1986.
The study suggests that this area show features of a periglacial environment where moraine
B was first deposited as a terminal moraine. Local basement rocks contribute to the
majority of clasts but the presence blocks of granite, gabbros and gneisses testify to the
transport of these blocks by highly competent agent, in this case is interpreted as glacier.
This deposit were then reworked by coastal processes and in part incorporated as raised
beaches 4. Several lines of evidence such as vertically arranged angular clasts, polygonal
cracks with the orientation of these clasts, broken block with the fragmented blocks almost
insitu suggest that the environment was a periglacial environment with possible
development of a permafrost layer. Comparison with a summer 1986 aerial photograph
shows that the snow/ice cover was far more extensive. Since then, the summer snow/ice
cover had retreated and exposed the valley where the Rio Culebra now flows, but the
snow/ice cover to the east has remained until recently.
Geomorphic and sedimentary responses.
The retreat of the summer glacial front as well as the thinning of the glacier has resulted in
a larger exposed summer land surface and an evolving landscape in response to the cut-offs
of glacial melt from the previous frontal areas and the locus for deposition of new moraine,
formation of glacial outwash apron culminating into glacial fluvial and lacustrine systems.
It is these detail responses principally in the Fort William headland, which are studied, in
greater details and the sequence of geomorphologic and sedimentary events, which are
being unravelled and modelled.
244
REFERENCES
1 ANTARCTICA, Contributions to global Earth Sciences, Futterer DK, Damaske D,
Kleinschmidt G, Miller H, Tessensohn F. (Editors), 2006, Springer Verlag, Berlin
Heidelberg New York; Chapter 5.6, pp 255-260, ´´Regional Structures and Geodynamic
Evolution of North Greenwich (Fort Williams Point) and Dee Islands, South Shetland
Islands”, Dumont JF, Santana E, Hervé F, Zapata C.
2 Santana, E., y Dumont, JF., 2002. Geología de los alrededores de la Estación Ecuatoriana
Pedro Vicente Maldonado (Isla Greenwich) e Isla Dee, Península Antártica. Acta Antártica
Ecuatoriana, INOCAR-PROANTEC, Ecuador, 1(1), 1-12
3 Santana, E., Dumont, JF., 2005. ´´Características granulométricas de los cordones
litorales en Punta Fort Williams, Isla Greenwich, Península Antártica´´, 2006, Revista
Tecnológica de la ESPOL, Vol. 19, No. 1, pp 161-17
245
ESTABILIDAD DEL SISTEMA PLATAFORMA DE HIELO FLOTANTE DE
WORDIE Y GLACIAR FLEMING, PENINSULA ANTARTICA
(Stability of the system Wordie ice shelf and Fleming glacier, Antarctic Peninsula)
Wendt, A., Rivera, A., Bown, F., Casassa, G., Zamora, R., Mella, R., Wendt, J.
Centro de Estudios Científicos Valdivia, Chile
&
Carrasco, J.
Dirección Meteorológica de Chile, Santiago, Chile
INTRODUCCIÓN
El retroceso experimentado por las plataformas de hielo flotante antárticas en las
últimas décadas, particularmente durante los últimos eventos de colapsos, está asociado al
calentamiento atmosférico que experimenta la Península Antártica (Vaughan et al., 2001).
A los eventos de colapso acaecidos en las plataformas de Wordie antes de 1989 (Doake &
Vaughan, 1991), Larsen A en 1995 (Rott et al., 1996) y Larsen B en 2002 (Scambos et al.,
2004), se suma ahora el desprendimiento que sufrió Wilkins, una de las más australes
plataformas flotantes de la Península Antártica. Entre el 28 de febrero y el 9 de marzo de
2008, una porción superior a 600 km2 de esta plataforma, ubicada en la Isla Alexander al
oeste de la Península Antártica, que probablemente tenía una edad de varios milenios,
colapsó en cientos de témpanos que derivaron al mar de Bellingshausen, confirmando una
vez más las graves consecuencias que el cambio climático tiene sobre los glaciares del
planeta.
Considerando la importancia de entender estos fenómenos en la parte sur de la
Península Antártica, el proyecto Anillo PBCT CONICYT-INACH del Centro de Estudios
Científicos (CECS) y de la Dirección Meteorológica de Chile (DMC) se ha centrado en
estudiar el glaciar Fleming (Fig. 1) y comparar su comportamiento con otros glaciares de la
zona. Este glaciar fluye hacia los remanentes de la plataforma Wordie, que colapsó casi en
su totalidad antes del año 1989 (Doake and Vaughan, 1991). El glaciar se suponía poco
afectado por la pérdida de la plataforma (Vaughan, 1993), sin embargo datos satelitales y
aéreos recientes, muestran un indicio de lo contrario, al observarse aceleración y
adelgazamiento del hielo (Rignot et al., 2005).
Entre noviembre y diciembre de 2007, el CECS efectuó la primera de tres
expediciones planificadas en el marco del proyecto Anillo, la que tuvo como destino
principal el glaciar Fleming. Los equipos científicos desplegados de manera permanente,
permitirán generar datos hasta ahora inéditos para esta zona.
La expedición
Itinerario y sitio de estudio
El 12 de Noviembre del 2007, el grupo expedicionario zarpó a bordo del rompehielos de la
Armada de Chile “Almirante Viel” rumbo a la base “Profesor Julio Escudero” ubicada en la
246
Isla Rey Jorge. A continuación, dos aviones Twin Otter de la Fuerza Aérea de Chile
(FACH) llevaron al grupo y los equipos a la base británica “Rothera” (67°34’S, 68°07’W,
isla Adelaida, frente a las costas de la Península Antártica). Desde esta base británica, el
grupo expedicionario se trasladó al glaciar Fleming con uno de los dos aviones Twin Otter
de FACH, el cual permaneció en Rothera por dos semanas para prestar apoyo exclusivo a
las actividades de terreno (Fig. 1).
Se estableció un campamento en la superficie del glaciar (69º32'S, 66º01'W, 1386 m
s.n.m.), desde donde se instalaron los instrumentos permanentes y se realizaron mediciones
para determinar parámetros de la geometría del glaciar.
Instrumentación y mediciones
Para estudiar el comportamiento dinámico del glaciar y la relación con el clima local, se
instalaron instrumentos meteorológicos y geodésicos que operaran durante los tres años que
dura el proyecto. Estos instrumentos debieron ser programados para operar en un modo
automático, a lo que se sumó el diseño de una instalación especialmente robusta, que
permitiera resistir las condiciones meteorológicas adversas, con vientos fuertes y alta
acumulación de nieve. En consecuencia se empleó una torre de un total de 6.1 m de altura,
la que fue enterrada 2 metros en la nieve de la superficie del glaciar. En esta torre se instaló
una estación meteorológica automática (automatic weather station: AWS), marca Campbell
Scientific, con diversos sensores incluyendo dos niveles para medir componentes del
balance energético tales como albedo, radiación de onda corta, velocidad y dirección del
viento, temperatura atmosférica, presión y humedad (Fig. 2) así como profundidad de
nieve. Todos los datos son almacenados in situ en un datalogger. En el tope de la torre, se
instaló una estación del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) que opera en modo
continuo (continuous GPS: CGPS) para monitorear el desplazamiento de la torre debido al
flujo del hielo. El receptor GPS, marca Javad, modelo Lexon GD y la AWS, son
alimentados por paneles solares y baterías.
Junto a esta base continua, se desplegó una red de balizas con el objetivo de observar la
velocidad de flujo de hielo, parámetros de deformación y la acumulación de nieve. Algunas
de las balizas se instalaron en sitios donde se habían medido velocidades del hielo en el año
1974 (Doake, 1975), lo que permitirá analizar los cambios en el flujo del glaciar en los
últimos 34 años. En las cercanías de las balizas se realizaron mediciones de densidad de la
nieve mediante un muestreador Mount Rose, Federal. Las capas someras de acumulación
de nieve fueron medidas gracias a un equipo de radar de acumulación fabricado por
Geophysical Survey Systems Inc. modelo GSSI-SIR 3000 que opera con una frecuencia
central de 400 MHz.
Resultados preliminares
Los datos del radar GSSI permiten apreciar la estructura interna del manto de nieve hasta
una profundidad de algunas decenas de metros bajo la superficie del glaciar, lo que junto a
las mediciones de densidad de nieve, permiten estimar la acumulación de nieve en los
últimos años (Fig. 3). Los valores resultantes fluctuaron desde los 0,8 m equivalente en
agua para el último período de acumulación (2007) hasta un máximo de 1,9 m equivalente
en agua en el año 2004.
247
Cabe mencionar que el glaciar Fleming presenta un gran número de grietas, pliegues y
desniveles superficiales, que fueron observados durante los sobrevuelos entre Rothera y el
campamento base. Esto se puede interpretar como indicadores de un flujo de hielo muy
dinámico y en proceso de aceleración. Los resultados que se obtengan de las mediciones
geodésicas y meteorológicas permitirán determinar, cómo el glaciar está respondiendo a las
condiciones climáticas de esta zona de la Península Antártica, así como a la desaparición de
la plataforma de Wordie ocurrida a fines de la década de 1980.
AGRADECIMIENTOS
El proyecto Anillo está patrocinado por el Programa Bicentenario en Ciencia y Tecnología
de CONICYT y por el Instituto Antártico Chileno (INACH). Queremos agradecer el apoyo
logístico que brindó la Fuerza Aérea de Chile y el British Antarctic Survey a la expedición.
El Centro de Estudios Científicos cuenta con el financiamiento de la Iniciativa Científica
Milenio y el Programa de Financiamiento Basal para Centros de Excelencia de CONICYT.
CECS está apoyado por un grupo de compañías privadas que incluyen a Minerales
Antofagasta, Arauco, Empresas CMPC, Indura, Naviera Ultragas y Telefónica del Sur. El
Centro de Ingeniería de la Innovación del CECS (CIN) es financiado por CONICYT y el
Gobierno Regional de Los Ríos.
REFERENCIAS
Doake, C. S. M. 1975. Bottom sliding of a glacier measured from the surface. Nature, 257, 780-782.
Doake, C. S. M. & D. G. Vaughan. 1991. Rapid disintegration of the Wordie Ice Shelf in response to
atmospheric warming. Nature, 350, 328-330.
Rignot, E., G. Casassa, S. Gogineni, P. Kanagaratnam, W. Krabill, H. Pritchard, A. Rivera, R.H.
Thomas, J. Turner & D. Vaughan. 2005. Recent ice loss from the Fleming and other glaciers,
Wordie Bay, West Antarctic Peninsula. Geophysical Research Letters, 32(L07502).
Rott, H., P. Skvarca & T. Nagler. 1996. Rapid Collapse of Northern Larsen Ice Shelf, Antarctica.
Science, 271(5250), 788-792.
Scambos, T. A., J. A. Bohlander, C. A. Shuman & P. Skvarca. 2004. Glacier acceleration and
thinning after ice shelf collapse in the Larsen B embayment, Antarctica. Geophysical Research
Letters, 31(L18402).
Vaughan, D. G. 1993. Implications of the break-up of Wordie Ice Shelf, Antarctica for sea level.
Antarctic Science, 5, 403-408.
Vaughan, D. G. & C. S. M Doake. 1996. Recent atmospheric warming and retreat of ice shelves on
the Antarctic Peninsula. Nature, 379, 328–331.
Vaughan, D. G., G. J. Marshall, W. M. Connolley, J. C. King & R. Mulvaney. 2001. The devils in the
details. Science 293, 1777.
Vaughan, D. G., G. J. Marshall, W. M. Connolley, C. Parkinson, R. Mulvaney, D. A. Hodgson, J. C.
King, C. J. Pudsey, & J. Turner. 2003. Recent rapid regional climate warming on the Antarctic
Peninsula. Climatic Change, 60, 243–274.
248
Figuras
Figura 1. Mapa del área de estudio, la locación de la estación permanente está marcado por un triángulo, las
balizas por círculos. En la esquina inferior, mapa general de ubicación, indicando el glaciar Fleming
(rectángulo), la base chilena Profesor Julio Escudero y la base británica Rothera.
Figure 1. Map of the study area, the permanent station is marked by a triangle, the stakes by circles. In the
lower corner, overview map showing Fleming Glacier (box) and the Chilean and British bases.
Figura 2. Torre con estación AWS y CGPS en el glaciar Fleming. Notar paneles solares y antena GPS en la
249
parte superior de la torre (foto izquierda). Una de las balizas de la red geodésica medida en el glaciar (foto
derecha).
Figure 2. Tower of AWS and CGPS at Fleming Glacier. Note the solar panels and the GPS antenna on top of
the tower (left). A stake of the geodetic network measured on the glacier (right).
Figura 3. Radargrama del glaciar Fleming obtenido de las mediciones con el sistema de radar GSSI.
Figure 3. Radargram of Fleming Glacier acquired with the GSSI radar system.
250
ESTIMACIÓN DE LA DINÁMICA GLACIAR EN UN SECTOR DEL EXTREMO
NORTE DE LA PENÍNSULA ANTÁRTICA
(Estimation of the glacier dynamic in a sector of the
northern extreme Antarctica peninsula)
Carlos Cárdenas (1,3), Rubén Carvallo (2), José Araos (3)
Dirección de Programas Antárticos, Universidad de
Magallanes, Casilla 113-D, Punta Arenas, Chile
(2)
Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de
Magallanes, Casilla 113-D ,Punta Arenas,Chile
(3)
Centro de estudios del cuaternario, Casilla 113-D, Punta
Arenas, Chile
(1)
RESUMEN
Este trabajo presenta resultados preliminares obtenidos durante la campaña de
terreno realizada entre los meses de Enero y Febrero de 2008 en las cercanías de la Base
Chilena Bernardo O´Higgins, ubicada en el sector norte de la península Antártica. La
información fue recopilada en el contexto de un proyecto cuyo objetivo es la generación de
cartografía que identifique zonas de riesgo asociadas a la presencia de grietas.
La campaña de terreno involucró un levantamiento de la topografía superficial e
instalación de balizas de ablación con el objetivo de estimar la tasa de adelgazamiento y la
velocidad superficial del flujo sobre un sector determinado del área glaciar, estimando
además la topografía subglaciar mediante el uso de sistemas de radar y georeferenciando la
totalidad de la información a través de receptores GPS (Global Positioning System). Se
contempla que estos parámetros sean nuevamente medidos en futuras campañas,
permitiendo obtener información inédita de esta zona y que representará el primer
monitoreo sistemático de la dinámica superficial sobre este sector glaciar del continente
Antártico.
INTRODUCCIÓN
El aumento de la temperatura atmosférica en el sector Antártico peninsular ha
afectado en forma general a las masas glaciares del área, generando una aceleración del
flujo y un incremento en el proceso de fracturación glaciar (Skvarca et al., 1999). Este
proceso sumado a la precipitación sólida de nieve en el sector, genera a toda persona que
transite sobre el, un riesgo asociados debido a la presencia de grietas ocultas bajo puentes
de nieve. Por esta razón investigadores de la Universidad de Magallanes (Dirección de
Programas Antárticos y Departamento de Ingeniería Eléctrica), Centro de Estudios del
Cuaternario, CEQUA (Área Paleoecología y Glaciología) y el apoyo logístico del
Departamento Antártico del Ejército de Chile (DAE) están desarrollando un proyecto de
investigación aplicada orientado a la generación de cartografías que represente áreas de
riesgo asociadas a la presencia de grietas
El área de estudio se ha concentrado en las inmediaciones de la base Chilena Bernardo
O´Higgins, en el sector denominado “Meseta de la Infantería ” (ver figura 1(63° 19ƍ 49Ǝ
S, 57° 52ƍ 28Ǝ O) ubicada en el extremo norte del sector Antártico peninsular en la costa
del estrecho de Bransfield.
251
MATERIALES Y MÉTODOS
Las mediciones efectuadas contemplaron la instalación de un sistema de radar de
Frecuencia Modulada de Onda Continua (FMCW) [Cárdenas, 2006] sobre un helicóptero
modelo Bolkow BO-105 perteneciente a la Aviación Naval de Chile. Este sistema de radar
transmite una señal de frecuencia continua entre los 200 y 400 MHz y captura datos a una
tasa de muestreo de 50 KHz. Adicionalmente se utilizó un sistema de radar del tipo “ Marx
Generator”, el que genera una señal de impulso de 1600 volt peak-to-peak, utilizando
antenas de 20 metros, del tipo dipolos y cargadas resistivamente, las que permiten
transmitir una frecuencia central de 5 MHz [Huffman, 1993]. Para estimar la dinámica
superficial del sector se instalaron balizas de ablación sobre un área que actualmente es
utilizada como pista de anevizaje, esto permitirá a futuro estimar la velocidad de
desplazamiento del flujo glaciar como así también su tasa de ablación. Para la
georeferenciación de la información recolectada se utilizaron receptores GPS de frecuencia
simple marca NOVATEL, modelo Smart Antenna con interfaz RS422 para el GPS
instalado en posición base e interfaz RS232 para GPS móvil, ambos receptores capturaron
posiciones en forma conjunta a intervalos de 1 segundo, mientras se desarrollaron los
trabajos de terreno.
ACTIVIDADES DE TERRENO
El sistema de radar aerotransportado realizó un vuelo de aproximadamente 20
minutos sobre el sector denominado “Meseta de la Infantería” (ver figura 1). En esta
oportunidad se instaló en la antena receptora un amplificador, con la finalidad de mejorar la
amplitud de la señal de retorno, sin embargo el análisis de los datos muestra un
oscurecimiento de la señal, sin dejar ver la información deseada.
Meseta de la Infantería
Figura 1. Área de trabajo en terreno: Imagen IKONOS (modo baja resolución) disponible en
Google Earth, el Datum de referencia corresponde al WGS84, zona 21S, coordenadas UTM en
metros. (Field work area: Image IKONOS (low resolution mode) taked from Google Earth, the WGS84 Datum
reference, zone 21S, UTM coordinate in meter)
El sistema de radar de impulso fue implementado para desplazarse sobre la
superficie glaciar mediante el uso de un skidoo y dos trineos de arrastre. Las mediciones
obtenidas corresponden a perfiles de la zona de estudio efectuados sobre transectas que
252
cubren un trayecto aproximado de 3 Km desde la Base O`Higgins hasta el punto
denominado Torre (ver Figura 1). De igual forma se realizaron mediciones de velocidad de
la onda electromagnética propagándose en el interior del hielo, con el objetivo de
calibrar el modelo de procesamiento de datos [Carvallo, 2004]. En forma paralela a las
mediciones de radar se realizaron prospecciones cuyo desplazamiento se realizó a pie y
utilizando sondas manuales para monitorear e identificar las zonas de grietas. Para estimar
la dinámica superficial del hielo y la tasa de ablación del sector, se instaló una red de 14
balizas de ablación dispuestas en patrón radial en las inmediaciones del sector denominado
pista de anevisaje [Kaser, 2003]. Las balizas fueron georeferenciadas mediante el uso de
GPS y se espera aumentar la precisión de la información capturada en terreno mediante
corrección diferencial en post-proceso. Todas las posiciones obtenidas en terreno están
georeferenciadas utilizando en DATUM WGS58 y las coordenadas se expresan en sistema
UTM.
RESULTADOS PRELIMINARES
La figura 2a muestra la topografía superficial representadas mediante curvas de nivel, estas
fueron obtenidas mediante software utilizando el algoritmo de interpolación Krigging.
(a)
(b)
Figura 2. (a) Topografía superficial del sector en estudio. (Surface topography of study sector)
(b) vectores de desplazamiento expresadas en coordenadas del sistema UTM
(Displacement vectors in UTM system coordinates)
La figura 2b muestra la estimación de los vectores de desplazamiento obtenidos mediante
software. La figura 3 muestra el resultado obtenido mediante el uso del radar superficial en
las transectas comprendida entre las balizas denominadas Cruz, Torre y Torre, Pista. El eje
vertical derecho del radargrama de la figura 3 muestra el espesor del glaciar en metros,
donde la referencia 0 metros determina la superficie glaciar. El fondo subglaciar es
reconocido en las zonas comprendidas entre los puntos A y B, C y D como así también
entre E y F. En la zona comprendida entre los puntos B y C se reconoce un sector con
múltiples reflexiones ocasionadas por cavidades internas (grietas) de la estructura glaciar.
Estas reflexiones son generadas por los continuos retornos provenientes de las paredes
253
irregulares de estas grietas [Taurisano, 2006] y su validación fue confirmada por medio de
exploración directa realizada con sondas manuales. Este sector se extiende
aproximadamente por 600 metros. La máxima profundidad alcanzada es cercana a los 300
metros de profundidad junto al punto D y para los cálculos se asumió una velocidad de
propagación de 168 (m/μs) [Casassa, 1992]
Torre
Cruz
.
Pista
.
A
B
Fondo roca
.
C
Zona de grietas
Fondo de roca
..
D E
.
F
Figura 3. Diagrama raster de la transecta entre los puntos de referencia denominados Cruz,
Torre y Pista (Ver fig.1) (Raster diagram of the transect between referent points Cruz, Torre and Torre, Pista
(see fig.1))
CONCLUSIONES
La información obtenida mediante el sistema de radar superficial como así también
los equipos de georeferenciación, resultaron satisfactorios, permitiendo determinar que la
ruta utilizada normalmente entre la Base O´Higgins y la baliza denominada Torre presenta
una zona de grietas en una extensión aproximada de 600 metros, lo cual fue confirmado
mediante exploración directa sobre la misma zona. El sector comprendido entre las balizas
denominadas Torre y Pista que normalmente es utilizado como pista de anevizaje no se
detectaron irregularidades intraglaciares atribuibles a la presencia de grietas y la
profundidad máxima detectada fue de aproximadamente 280 metros. Los espesores de
hielo en los sectores monitoreados no superan los 350 metros presentándose las máximas
profundidades al norte del punto denominado Torre. En referencia a la información
recolectada por el sistema de radar aerotransportado, se puede concluir que la causa del
oscurecimiento de la señal puede ser atribuible a la gran amplitud de la señal superficial de
retorno, debido a la incorporación del amplificador en la antena receptora. De lo anterior se
puede establecer que la utilización de los instrumentos y técnicas aplicadas permitirán en
complemento con futuras mediciones estimar la dinámica glaciar del sector estudiado
sobre la Meseta de la Infantería y cuya información inédita aportará al entendimiento
general de los procesos climáticos que ocurren en ese sector de la península Antártica.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece al Ejército de Chile por el apoyo logístico, campañas 2007/2008.
254
REFERENCIAS
Cárdenas, C. A.
2006. Hochauflösende Radargeräte zur Untersuchung oberflächenaher
Bodenschichten für geophysikalische und glaziologische Anwendung .
Carvallo R. 2004. Estudios Glaciológicos en la zona de ablación del glaciar Tyndall, Parque
Nacional Torres del Paine, Informe preliminar de terreno.
Casassa G. 1992, Radio Echo Sounding of Tyndall glacier, Southern Patagonia. Bulletin of Glacier
Research 10, Japanese Society of Snow and Ice: 30-44.
Huffman, F. E. 1993. Marx Generator for Ice Frequency Ice Radar System. Geological Sciences
Dept. Ohio State University Columbus OH USA.
Kaser G. and Other. 2003. A manual for monitoring the mass balance of mountain glaciers,
Technical Document in Hydrology, Nº 59 UNESCO, Paris.
Skvarca. P; Rack W & R. Helmut (1999):34 year satellite time series to monitor characteristics,
extent and dynamics of Larsen B Ice Shelf, Antarctic Peninsula. Annals of Glaciology. 29.255-250.
Taurisano P; Tronstad S; Brand O & Kohler J. (2006): On the use of ground penetrating radar for
detecting and reducing crevasses-hazard in Dronning Maud Land, Antarctica. Elsevier B.V.
copyright 2006
255
CONCENTRACIONES DE MSA EN TESTIGOS DE HIELO DE LA
ISLA JAMES ROSS, PENÍNSULA ANTÁRTICA, EXTENSIÓN DE HIELO
MARINO Y TEMPERATURA SUPERFICIAL
(MSA concentrations in ice-core samples from James Ross Island,
Antarctic Peninsula, sea ice extent and surface temperature)
Vega, C.1, Préndez, M.1, Aristarain, A.2
Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Químicas y
Farmacéuticas, Laboratorio de Química de la Atmósfera,
Olivos 1007, Independencia, Santiago, Chile. 2Instituto
Antártico Argentino, Laboratorio de Estratigrafía Glaciar y
Geoquímica del Agua y de la Nieve, CRICYT, Av. Ruiz Leal
s/n, Parque General San Martín, Mendoza, Argentina.
1
INTRODUCCIÓN
El análisis químico de testigos de hielo genera gran cantidad de información asociable a
la composición atmosférica del pasado de una determinada región. Con estos registros
paleoambientales es posible conocer las variaciones temporales de la atmósfera y con ello
reconstruir las condiciones climáticas que probablemente existieron en el pasado (Dixon et
al., 2005; Delmonte et al., 2005; Thompson et al., 2000). La extensión de hielo marino
(SIE) está estrechamente ligada a la regulación del clima global, la circulación oceánica y
la productividad biológica marina (Foster et al., 2006). Los registros de SIE comienzan en
la década de los 70 y por ello es necesario obtener un proxie o indicador químico de éste,
cuantificable en testigos de hielo, para así contar con registros prolongados de las
tendencias de SIE que se pudieran asociar a cambios climáticos abarcando una mayor
extensión temporal.
En las regiones polares, el desarrollo del fitoplancton se genera bajo el hielo marino o
en cavidades que quedan en él, siendo particularmente abundante en el borde, donde el
menor grosor del hielo marino permite una mayor penetración de la radiación solar (Pasteur
et al., 1995). La productividad biológica que se genera en el hielo marino antártico
comienza cuando éste alcanza su máxima extensión durante la primavera austral, lo que
coincide con el período en que la irradiación solar sobre la región comienza a aumentar,
alcanzando su máxima productividad durante el período en que el hielo marino comienza a
decaer, correspondiente al verano austral (diciembre-enero), disminuyendo luego al
iniciarse el otoño (Arrigo et al., 1997).
El ácido metano sulfónico o MSA, por su sigla en inglés, proviene de la oxidación del
sulfuro de dimetilo (DMS) en atmósferas marinas, el cual a su vez, es producto exclusivo
de la actividad biológica del fitoplancton marino. El MSA es poco reactivo en la atmósfera,
por lo cual su acumulación en ella y la posterior depositación en la nieve, harían factible
establecer una relación entre el MSA medido en muestras provenientes de testigos de hielo
y la actividad biogénica del fitoplancton y posiblemente las variaciones en la SIE (Curran et
al., 2003).
En este trabajo se cuantificaron las concentraciones de MSA en muestras de hielo del
testigo JRI98 extraído en la Isla James Ross ubicada al norte de la Península Antártica,
utilizando cromatografía iónica. Dichas concentraciones se correlacionaron con la
extensión de hielo marino (SIE) en el Mar de Bellingshausen y en el Mar de Weddell, y con
las temperaturas atmosféricas superficiales registradas en las bases Marambio, Eduardo
Frei y Bellingshausen.
256
METODOLOGÍA
Desde el Domo Dalinger (64,22° S 57,68° O, 1640 msnm), ubicado en la Isla James
Ross, Península Antártica, se extrajo el testigo JRI98 (121 m de profundidad) durante la
Campaña Glaciológica Internacional (Argentina-Brasil-Francia) del verano austral 19971998. Se obtuvieron 76 muestras de la parte interna del testigo utilizando una sonda de
fusión, y se colectaron en frascos de HDPE Nalgene, en el Desert Research Institute, Reno,
EEUU (McConnell et al., 2002). El trabajo de análisis y tratamiento de muestras se realizó
en el interior de una cámara limpia ISO clase 7 ubicada en el Laboratorio de Estratigrafía
Glaciar y Geoquímica del Agua y de la Nieve (LEGAN), en el Centro de Investigaciones
Científicas y Tecnológicas (CRICYT), en la ciudad de Mendoza, Argentina. La
manipulación de las muestras y la preparación de los estándares se realizaron bajo la
campana de flujo laminar clase 100. El ingreso a la sala limpia se hizo utilizando un traje
Tyvek Dupont, adecuado para evitar la contaminación del interior de la cámara. El MSA
(CH3SO3-) se cuantificó en las 76 muestras utilizando un cromatógrafo iónico Dionex
DX500 y un método cromatográfico con gradiente de elución. La extensión de hielo marino
se obtuvo de la base de datos de Jacka y Budd, Antarctic CRC and Australian Antarctic
Division Climate Data Sets [en línea].
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La datación del testigo JRI98 se encuentra descrita por McConnell et al. (2007) y
abarca una extensión temporal entre 1832 y 1992 con una precisión estimada de ±1 año.
La figura 1 muestra las medias móviles de las concentraciones de MSA calculadas para
3 y para 10 años, obtenidas desde el testigo. Se aprecia una variación cíclica de las
concentraciones, con períodos de aproximadamente 11 y 60 años, con tendencia a la
disminución a partir de 1960 aproximadamente, llegándose a un mínimo, menor que los
previamente alcanzados alrededor de los años 1890 y 1930. Dicha tendencia negativa
observada en las concentraciones de MSA se podría asociar con el aumento en el contenido
de Cl- en las precipitaciones de la isla James Ross, lo que se ha relacionado con la
disminución de la extensión del hielo marino ocurrida en el mar de Weddell (Aristarain et
al., 2004). Diferentes autores (Curran et al., 2003; O’Dowyer et al., 2000; Pasteur et al.,
1995; Welch et al., 1993 citado por Curran et al., 2003) han correlacionado la variabilidad
de las concentraciones de MSA con la extensión del hielo marino antártico, obteniendo
correlaciones tanto positivas como negativas, según sea la región de estudio.
Las figuras 2 (a, b, c y d)
muestran la media móvil de las
concentraciones de MSA para 3 y para
10 años y los promedios anuales de
SIE en grados de latitud sur (60°- 64°
S para el Mar de Weddell y 64°- 67° S
para el Mar de Bellingshausen), para
el período de 1973 a 1992. Para
evaluar la extensión de hielo del Mar
de Weddell se consideró la SIE entre
los 310° y 330° de longitud este y para
el Mar de Bellinshausen entre los 280°
y 300° longitud este, de acuerdo con
Figura 1. Concentraciones de MSA anuales (línea
negra), media móvil de 3 años (puntos) y media móvil
de 10 años (línea gris), obtenidas para el testigo JRI98.
257
Aristarain et al. (2004). Se utilizó una media móvil de 10 años para las series de datos, a fin
de suavizar las oscilaciones de corto plazo, evitando así la influencia de eventos localizados
que ocurren en una escala temporal de unos pocos años, los cuales pueden inducir a un
error en la estimación de las tendencias sostenidas en el largo plazo. En todos los casos se
hizo un ajuste lineal.
La figura 2 (a, b, c y d) muestran una correlación positiva entre los datos satelitales para
el alcance de la extensión del hielo marino y las concentraciones de MSA medidas para el
período 1973 a 1992. Las pendientes obtenidas para el Mar de Weddell para las medias
móviles de tres años (b = -0,55) y para las medias móviles de 10 años (b = -4,3) y para el
Mar de Bellingshausen (b = -2,12 y b = -4,1), respectivamente, indican que ha habido un
retroceso de la extensión de hielo, el cual es más acentuado en el caso del mar de
Bellingshausen.
La figura 3 (a y b) muestran las tendencias observadas en SIE en los mares de Weddell
y Bellingshausen, en relación al promedio anual de temperatura superficial medido en las
bases Eduardo Frei (1970-1991), Bellingshausen (1968-1991) y Marambio (1971-1991).
Puede apreciarse que existe una tendencia al aumento de las temperaturas para las tres
bases ubicadas en la zona de la Península, lo que concuerda con lo informado por Jacka y
Budd (1998) para la región. Además, existe una anticorrelación entre la SIE, de los mares
de Weddell y Bellingshausen, y las temperaturas medidas en las tres bases. La misma
anticorrelación es posible de observar en la figura 4, para la media móvil de 1 década de las
concentraciones de MSA y de la temperatura.
258
Figura 2. Media móvil de 3 años (a) y (c) y media móvil de 1 década (b) y (d) para las concentraciones de
CH3SO3- del testigo JRI98 y de los promedios anuales de extensión de hielo marino en el Mar de Weddell
(310°- 330° E) y el Mar de Bellingshausen (280°- 300° E) respectivamente, para el período entre 1973 y
1992.
Figura 3. Media móvil de 1 década para los promedios anuales de extensión de hielo marino en el Mar de
Weddell (a) y en el Mar de Bellingshausen (b) en relación a la media móvil de 1 década para el promedio
anual de temperatura superficial medido en las bases Eduardo Frei (FREI), Bellingshausen (BELL) y
Marambio (MAR).
CONCLUSIONES
Las
concentraciones
de
MSA
determinadas en el testigo JRI98 permiten
evaluar de forma preliminar la enorme
potencialidad de dicho compuesto como
un indicador de extensión de hielo marino
para la región del norte de la Península
Antártica y la implicancia que ello podría
tener
para
las
interpretaciones
paleoclimáticas y el desarrollo de modelos
climáticos. La anticorrelación observada
entre las tendencias de MSA y como de
SIE, y de MSA y la temperatura
superficial, nos permite vislumbrar la
interconexión existente entre temperatura,
Figura 4. Media móvil de 1 década para
SIE y productividad biológica marina. El
concentraciones de CH3SO3 del testigo JRI98 en
MSA por lo tanto, además de ser un
relación a la media móvil de 1 década para el
potencial indicador de SIE, permitiría
promedio anual de temperatura superficial medido
en las bases Eduardo Frei (FREI), Bellingshausen
eventualmente reconstruir la evolución de
(BELL) y Marambio (MAR).
la actividad biogénica del fitoplancton, lo
cual es muy importante desde el punto de vista climático, por la influencia que tendría el
DMS, precursor del MSA, sobre la formación de nubes y, por ende, el albedo.
AGRADECIMIENTOS
259
Al Dr. Joseph McConnell; al programa Alfa II Gestión y Protección del Medio Ambiente,
Proyecto FCD-0216, Comunidad Europea-Universidad de Chile y al LEGAN del Instituto
Antártico Argentino.
REFERENCIAS
Aristarain, A. J., Delmas, R. J., Stievenard M., 2004. Ice-core study of the link between sea-salt
aerosol, sea-ice cover and climate in the Antarctic Peninsula area, Climatic Change, 67: 63-86
Arrigo, K. R., Worthen, D., Lizotte, M. P., Dixon, P., Dieckmann, G., 1997, Primary production in
Antarctic sea ice, Science, 276: 394-397
Curran, M., van Ommen, T., Morgan, V., Phillips, K., Palmer, A., 2003. Ice core evidence for
antarctic sea ice decline since the 1950s, Science 302: 1203-1205
Delmonte, B., Petit, J., Krinner, G., Maggi, V., Jouzel, J., Udisti, R., 2005. Ice core evidence for
secular variability and 200-year dipolar oscillations in atmospheric circulation over East Antarctica
during the Holocene Climate Dynamics, 24 (6): 641-654
Dixon, D., Mayewski, P., Kaspari, S., Kreutz, K., Hamilton, G., Maasch, K., Sneed, S., Handley, M.,
2005. A 200 year sulfate record from 16 Antarctic ice cores and associations with Southern Ocean
sea-ice extent, Annals of Glaciology, 41 (1): 155-166
Foster, A., Curran, M., Smith, B., Van Ommen, T., Morgan, V., 2006. Covariationof sea ice and
methanesulfonic acid in Wilhelm II Land, East Antarctica, Annals of Glaciology, 44: 429-432
Jacka, T. H., Budd, W. F, 1998. Detection of temperature and sea-ice-extent changes in the
Antarctic and Southern Ocean, 1949-96, Annals of Glaciology, 27: 553-559
Jacka, T. H., Budd, W. F., Antarctic CRC and Australian Antarctic Division
Climate Data Sets [en línea] http://staff.acecrc.org.au/~jacka/climate.html [consulta: 31 octubre
2007]
McConnell, J., Aristarain, A., Banta, R., Edwards, R., Simoes, J., 2007. 20th-Century doubling in
dust archived in an Antarctic Peninsula ice core parallels climate change and desertification in
South America, PNAS, vol. 104(14): 5743-5748
McConnell, J., Lamorey, G., Lambert, S., Taylor, K., 2002. Continous ice-core chemical analysis
using inductively coupled plasma mass spectrometry, Environ. Sci. Tech. 36: 7-11
O'Dwyer, J., Isaksson, E., Vinje, T., Jauhiainen, T., Moore., J., Pohjola, V., Vaikmäe, R., van de
Wal, R., 2000. Methanesulfonic acid in a Svalbard ice core as an indicator of ocean climate,
Geophysical Research Letters, 27 (8): 1159-1162
Pasteur, E. C., Mulvaney, R., Peel, D. A., 1995. A 340 year record of biological sulphur from the
Weddell Sea area, Antartica, Annals of Glaciology, 21: 169-174
260
INTERPRETACIÓN DE LA EVOLUCIÓN DEL AMBIENTE DE DEGLACIACIÓN
DEL GLACIAR WANDA, ISLA REY GEORGE, ANTÁRTICA
Interpretation of the evolution of Wanda glacier deglaciation environment,
Wanda Glacier, King George island, Antarctica
Rosa, K. K.1, Vieira, R.1,
Ferrando, F. J. A.2, Simões, J. C.1
1
Núcleo de Pesquisas Antárticas e Climáticas – Instituto de Geociências
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
2
Depto. de Geografía – Universidad de Chile
INTRODUCCIÓN
Ese trabajo presenta recientes datos sedimentológicos y geomorfológicos del glaciar
Wanda, ubicado en la bahía del Almirantazgo, isla Rey George, Antártica. El glaciar es
caracterizado por ser actualmente, de base terrestre.
Estudios recientes han revelado que cambios climáticos en la península Antártica y
en las islas sub antárticas. En el período 1947-95 hubo ascenso de 1,08°C en el la
temperatura del aire en la isla Rey George, cuyo promedio es de -2,8°C (Ferron et al.,
2001). Debido a su ubicación geográfica y al poco espesor relativo de su cobertura glacial,
las masas de hielo de las islas del archipiélago de las Shetlands del Sur pueden responder
rápidamente a los cambios climáticos (Simões et al., 1999). En la década pasada se produjo
una aceleración de la retracción en algunos de los glaciares de la bahía del Almirantazgo,
incluyendo el glaciar Wanda (Birkenmajer, 2002).
La retracción del frente del hielo del glaciar Wanda ha generado un ambiente de
deglaciación, con la exposición de varias geoformas en la zona proglacial, tales como
eskers, flutes, terrazos de kames, cordones morrénicos, rocas aborregadas y rocas estriadas.
Ese trabajo tiene como objetivo, mediante los estudios de la geomorfología y de la
sedimentología glacial, la reconstrucción de la evolución del ambiente de deglaciación de
los glaciares Wanda. Dicho objetivo se sustenta en el importante papel de los procesos de
erosión y de sedimentación glacial producto de la variabilidad climática, hecho que se
expresa en las características de las geoformas y los sedimentos.
MATERIALES Y MÉTODOS
Durante las actividades de campo realizadas en la OPERANTAR XXVI, verano de
2007/2008, han sido colectadas muestras de sedimentos de depósitos y geoformas del
glaciar Wanda (Figura 1). Ese material fue analizado granulométrica y morfoscópicamente
en laboratorio.
La distribución del tamaño de los granos fue obtenida mediante la combinación de la
separación húmeda y seca (mecánica) de las fracciones gravas y arenas. El análisis de los
sedimentos de fracción fina (<0.062) fue alcanzado por el uso del método de pipetaje.
Con los resultados de laboratorio y de la interpretación de fotos aéreas (2003) en escala de
1:50.000 (SHOA/SAF - Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile/
Servicio Aéreo Fotogramétrico), y de la Universidade Federal de Viçosa (2004) fueron
261
elaborados mapas geomorfológicos de los depósitos originados durante las fases de
retracción del glaciar. De esta forma fue posible, junto con el análisis de imágenes de
satélites SPOT de diferentes años, proponer un modelo explicativo para el origen y
evolución del ambiente subaéreo y proglacial, dentro de un proceso de deglaciación del
glaciar Wanda.
Figura 1 – Área de estudio – glaciar Wanda.
Figure 2 – Area of study – Wanda glacier.
RESULTADOS Y DISCUSIONES
El registro sedimentar indica que hubo una retracción del glaciar en el espesor y
extensión, siendo que la deglaciación se dio en fases distintas de flujo del glaciar (Figura
1). Durante la primera fase el glaciar ocupaba una gran área estando limitado por una
morrena lateral a Oeste, la que lo separaba del glaciar Krak y al Eeste por el glaciar
Dragón. En esa fase, el glaciar poseía gran espesor y largo caracterizándose por ser un
tidewater glacier, es decir, llegando directamente a la bahía del Almirantazgo.
En la segunda fase se produjo la reducción de su volumen de hielo y el glaciar se ha
dividido en 3 flujos principales y dos menores, los cuales estaban separados por rocas más
resistentes, hoy expuestas y cubiertas por depósitos subglaciales y morrénicos. Dichas rocas
presentan estriaciones que registran la primera fase en el cual el glaciar cubría esa área
erosionando activamente el basamento rocoso. Según la orientación de las estrías los flujos
de hielo seguían hacia la dirección Norte 40° Leste.
262
En la tercera fase los dos flujos de hielo más orientales sofrieron retracción, dejando
esculpidos cordones morrénicos laterales de recesión. En el momento actual, El glaciar
Wanda posee solamente un flujo principal el cual presenta evidencias de disminución de
espesor y extensión, debido a la presencia de cordones morrénicos laterales y frontales. El
glaciar actualmente se conecta con la bahía del Almirantazgo a través de una laguna. De
acuerdo con la reducida altura que presenta el cordón morrénico frontal recesivo, el glaciar
tuvo una rápida retracción de su zona frontal.
Figura 2 – Evolución del ambiente de deglaciación del glaciar Wanda.
Figure 2 – Evolution of deglaciation environment of Wanda glacier.
263
Los depósitos subglaciales dominan el ambiente de deglaciación. De acuerdo la gran
cantidad de sedimentos finos, rocas estriadas, bloques del tipo stoss and lee y depósitos
subglaciales, se puede establecer que el glaciar posee posiblemente, un régimen termal
basal húmedo.
CONCLUSIÓN
Investigaciones preliminares de terreno y los resultados de laboratorio han revelado
distintas fases de deglaciación del glaciar Wanda. El análisis de los depósitos y de los
sedimentos muestran que el glaciar ha disminuido tanto en su extensión como en su espesor
en las últimas cinco décadas, lo que ha dejado expuestas geoformas que indican actividad
subglacial y régimen termal basal húmedo.
AGRADECIMIENTOS
Al Programa Antártico Brasileiro y al Laboratorio de Sedimentología del Centro de
Estudos Costeiros e Oceânicos (CECO), del Instituto de Geociências, de la Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
REFERENCIAS
Birkenmajer, K. 2002. Retreat of Ecology Glacier, Admiralty Bay, King George Island (South
Shetland Islands, West Antarctica), 1956-2001. Bulletin of Polish Academy of Sciences: Earth
Sciences, 50 (1): 5–19,
Ferron, F.A., Simões, J.C., Aquino, F.E. 2001. Série temporal de temperatura atmosférica para a
ilha Rei George, Antártica. Revista do Departamento de Geografia. São Paulo: USP, 14: 25–32.
Simoes, J.C., Bremer, U.F., Aquino, F.E., Ferron, F.A. 1999. Morphology and variations of glacial
drainage basins in King George Island icefield, Antarctica. Annals of Glaciology, 29: 220-224.
264
DEM PUNTA FORT WILLIAMS: PASADO, PRESENTE Y FUTURO
(DEM Fort Williams Point: past, present and future)
Burbano, L.1; Salazar, D.2; Icaza, P.3; Kadzim, R.4, Fauzi, R.5,
Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR); ECUADOR
2
Centro de Estudios Integrales y Defensa del Ambiente (CEIDA) –
Universidad Península de Santa Elena (UPSE), Prov. Santa Elena, ECUADOR
3
Instituto Antártico Ecuatoriano (INAE), ECUADOR
4
MARA University of Technology (UiTM), Selangor, MALASIA
5
University of Malaya, Kuala Lumpur, MALASIA
1
Palabras clave: Modelo de Elevación Digital (MED), Sistemas de Información Geográfica (SIG),
topografía, shape, Antártida y Ecuador
Keywords: Digital Elevation Model (DEM), Geographic Information System (GIS), topography,
Antarctica, Ecuador
INTRODUCCIÓN
La Punta Fort Williams esta ubicada en el sector Norte de la Isla Greenwich, perteneciente
al conjunto de Islas Shetland del Sur, las mismas que se ubican en la parte septentrional de
la Península Antártica. El nombre de esta punta fue otorgado en la Expedición Antártica
Inglesa de 1935, Discovery II [8] y utilizada como identificador referencial dentro de los
estudios de investigación científica desarrollados en las diferentes expediciones ecuatoriana
a la Antártida, además fue el sitio pre-seleccionado en la 1era Expedición ecuatoriana [5] y
confirmada durante la siguiente expedición [3] estableciendo la Estación Científica
Ecuatoriana Pedro Vicente Maldonado, llamada así, en honor al célebre geodésico
riobambeño, que participó en la Segunda Misión Geodésica Francesa que estableció a
Quito como el lugar donde se encuentra el arco de mayor dimensión del planeta Tierra o
línea ecuatorial [9].
Una vez que Ecuador se estableció en la Antártida, comenzaron los trabajos tantos
científicos como logísticos, entre ellos la geodesia que, durante la segunda expedición, fue
desarrollada por investigadores del Instituto Geográfico Militar ecuatoriano, que
construyeron un modelo de elevación de terreno [8], generado por medio del método
aerofotogramétrico con el uso de tomas realizadas en 1986, adquiridas en el Instituto
Aerofotogramétrico de la Fuerza Aérea Chilena. Esto dio inicio al desarrollo de los trabajos
geodésicos ecuatorianos en el continente blanco. Mediante la metodología mencionada,
resaltamos la visualización del mapa inicial (bidimensional) de la Punta Fort Williams y los
parámetros geodésicos, que se utilizan hasta la actualidad, entre ellos el DATUM WGS-84,
Proyección Universal Transversa de Mercator (UTM), Zona 21S.
En las expediciones subsiguientes se recolectó datos geodésicos y topográficos que
sirvieron para ajustar y/o verificar los parámetros geodésicos anteriormente establecidos.
Entre los resultados obtenidos en la VIII expedición, se destacan: el levantamiento de la
línea de costa de la Punta Fort Williams, la delimitación de los Glaciares Quito y Traub y el
contorno base de los cerros adyacentes a los glaciares.
265
En la XI Expedición Ecuatoriana a la Antártica se realizó un monitoreo de los límites de los
glaciares Quito y Traub, además de mediciones iniciales de topografía de la Punta Fort
Williams, como contornos de rocas, límites de lagunas de agua dulce, cordones litorales y
línea de costa en la ensenada Guayaquil.
Debido al retroceso significativo de los glaciares, particularmente del Glaciar Quito,
encontrado en el análisis comparativo de las mediciones realizadas entre la XI Expedición
con respecto a las campañas anteriores [3], el grupo de Geodesia y Glaciología preparó una
planificación para la XII Expedición. Uno de los objetivos principales fue construir un
Modelo de Elevación Digital (DEM, siglas en inglés) de la Punta Fort Williams, por medio
de equipos geodésicos de alta precisión y paquetes computacionales de modelamiento de
terreno, que permitan el análisis e interpretación espacial del comportamiento dinámico en
el retroceso de los glaciares y sus efectos e impactos en la topografía de la punta [1].
MATERIALES Y MÉTODOS
a) Fase Geodésica
Los equipos geodésicos utilizados para el levantamiento topográfico de la Punta Fort
Williams son lo siguientes:
ƒ
ƒ
Equipo Trimble GPS serie 4700, doble frecuencia, con libreta electrónica TSC2 y
antena de mochila, con una antena estación base receptora.
Equipo Trimble GPS Pistola Láser, con antena estación integrada.
Los paquetes computacionales utilizados: Trimble Geomatics Office, Terramodel,
Terramodel Visualiser, MicroStation, Hypack.
METODOLOGÍA
En la XI y XII expedición se utilizó la metodología de medición kinemática,
realizando caminamientos para medir la topografía del terreno, línea de costa y límite de los
glaciares, con la finalidad de realizar análisis del retroceso de los mismos.
El área topográfica medida corresponde aproximadamente a 80 Ha de la Punta Fort
Williams, recorriendo perfiles cada 10 metros, registrando puntos cada 5 metros,
totalizando de 200 km. de caminata y 64000 puntos (tridimensionales) de alta precisión.
Luego, los datos fueron extraídos por medio del software Trimble Geomatics Office,
obteniendo las coordenadas de los puntos en UTM y su respectiva elevación en formato
ASCII. Posteriormente, se los exportó al software de tipo CAD, llamado Terramodel, para
su edición y acoplamiento de otros puntos levantados en la VIII y IX Expedición. Cabe
resaltar que los puntos geodésicos recolectados en las anteriores expediciones fueron
procesados en el software MicroStation. Una vez pasado el proceso de edición, los puntos
fueron visualizados tridimensionalmente en el Terramodel Visualiser, y modelados usando
Nearest Neighbor Surface. Además se realizó cortes topográficos con ayuda del programa
Hypack.
b) Fase Sistema de Información Geográfica (GIS)
Los paquetes computacionales utilizados fueron: MS Excel, ArcGIS 9.2.
266
Metodología
Una vez modelados los datos espaciales por medio de herramientas CAD, se los exportó a
formato de hoja de cálculo para ser procesados en un GIS. Luego, utilizando la herramienta
ArcCatalog, se trasformaron los datos espaciales a formato shape permitiendo iniciar el
modelamiento tridimensional en ArcScene. Se seleccionó el modelamiento por el método
de TIN (Triangulated Irregular Network) cuyo fundamento teórico se basa en los
Triángulos de Delaunay [7], método matemático que une los puntos espaciales en
triángulos. Posteriormente se convirtió el modelo TIN en Raster para la suavización del
terreno, agregándoles el proceso de Hillshade para darle un aspecto, aproximadamente, real
a la topografía modelada [2] [6].
RESULTADOS
Luego de editar y modelar en los puntos espaciales con el procesamiento de herramientas
CAD y GIS se obtuvo como resultado lo siguiente:
ƒ DEM de la Punta Fort Williams: en 3D y en 2D.
ƒ Mapas de contorno con intervalos cada 5 m de altura.
ƒ Cortes (perfiles) topográfico críticos.
ƒ Delimitación de la superficie vertical NW del Glaciar Quito mediante la aplicación
de tecnología láser GPS.
DISCUSIÓN
Hemos notado una evolución significativa del DEM en la Punta Fort Williams, en sus
inicios con la generación de un mapa bidimensional por medio de métodos
aerofotogramétrico hasta llegar a un mapa tridimensional generado por GPS de alta
precisión. La alta resolución del producto que se obtuvo, permite ser considerado como
mapa base de la zona. Este DEM servirá no sólo para la visualización de los objetos de
estudio sino que contribuirá como herramienta computacional generadora de capas de
información que permitirá a los investigadores ecuatorianos y colegas internacionales
analizar e interpretar la información espacial en los diferentes estudios de investigación y
de logística antártica, ejecutados por los en el pasado, presente y futuro, en la zona
conocida como Punta Fort Williams.
Las exitosas mediciones realizadas al Glaciar Quito con tecnología láser, permitirán su
utilización en un plan de monitoreo que se ejecutará en las posteriores expediciones
ecuatorianas, como un insumo para la interpretación de la dinámica del retroceso de este
glaciar y sus posibles vinculaciones con el cambio climático, el calentamiento global y la
variación climática natural.
El DEM será retroalimentado con nuevos puntos espaciales obtenidos por el monitoreo de
la superficie vertical y horizontal de los glaciares, fotos aéreas e imágenes satelitales más
recientes y por puntos georeferenciados de la topografía faltante de la punta.
Cabe resaltar la colaboración de los investigadores de Malasia en estudios antárticos
ecuatorianos, fortaleciendo los lazos investigativos y culturales entre estos países,
reconociendo firmemente que la Antártida es un continente de investigación y de paz.
267
Figura 1 DEM Punta Fort Williams 3D
Figura 2 DEM Punta Fort Williams 2D
CONCLUSIONES
Los equipos geodésicos funcionaron exitosamente considerando el ambiente hostil
de la zona Antártica. La metodología de recolección de puntos espaciales por medio de
caminamientos funciona zonas donde el terreno es fácil acceso. La pistola láser dió
excelentes resultados para georreferenciar estructuras rocosas de alto riesgo para el método
de caminamiento y en la medición de la superficie vertical del glaciar. El DEM se modeló
satisfactoriamente tanto en los paquetes computacionales tipo CAD como el de tipo GIS. El
DEM Punta Fort Williams es considerado el mapa base que será utilizado para las
investigaciones antárticas ecuatorianas.
AGRADECIMIENTOS
Instituto Antártico Ecuatoriano (INAE), a la Universidad Estatal Península de Santa
Elena (UPSE), al Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR), MARA University of
Technology (UiTM), University of Malaya por el respaldo científico y logístico a tan
importante investigación científica para el Ecuador y el mundo.
268
REFERENCIAS
[1] Burbano, L.; Icaza, P.; Salazar, D. Estudio de la Evolución Multitemporal de los glaciares de la
Isla Greenwich – Islas Shetland del Sur - Península Antártica. No publicado. 2008.
[2] Chang, K. T. Introduction to Geographic Information Systems. McGraw-Hill International Edition,
Fourth Edition. 2008
[3] Horn, N; Arellano, H., El Sitio de instalación de la Estación Científica Ecuatoriana en la
Antártida. Acta Antártica Ecuatoriana, (2) 91-98. 1990
[4] Icaza, P. y Burbano, L. Monitoreo de glaciares, Isla Greenwich – Antártida. Ecuador Antártico,
año 2 N° 3, 14-15. 2007.
[5] Moreano, H. Alternativas de Ubicación de la Primera Estación Científica Ecuatoriana en la
Antártida. Acta Antártica Ecuatoriana, (1) 131-136. 1989.
[6] Olea, R. GEOSTATISTICS FOR ENGINEERS AND EARTH SCIENTISTS, Library of Congress
Cataloging-in-Publication Data. 1999.
[7] Ripley, B.D. Spatial Statistics; Y Series in Probability Mathematical Statistics. 1970
[8] Urbina, G.; Arciniegas, S.; Ruano M. Trabajos Geodésicos realizados durante la II Expedición
Ecuatoriana hacia la Antártida en Punta Fort Williams – Isla Greenwich. Acta Antártica Ecuatoriana,
(2) 79 – 8. 1990
[9] Wolfang, V. Sudamérica los llamaba. Editorial Nuevo Mundo, 5 R. L., de México D. 1946.
269
DISTRIBUCIÓN Y ABUNDANCIA DE AVES MARINAS EN EL SUR DE CHILE
(38°-57° S): INFLUENCIA DE ACTIVIDADES PESQUERAS Y MOVIMIENTOS
DE DISPERSIÓN Y MIGRACIÓN DE LAS ESPECIES DE ORIGEN ANTÁRTICO
Y SUBANTÁRTICO.
(Distribution and abundance of seabirds in southern Chile (38°-57°S): influence of
fishing activities and movements of dispersal and migration of antarctic's and subantarctic marine birds)
Cabezas, L.A. Centro de Investigación Eutropia, Viña del Mar, Chile;
[email protected]
Moreno, C.A. Instituto de Ecología y Evolución, Universidad Austral de Chile,
Casilla 567, Valdivia, Chile.
Arata, J.; [email protected]
La distribución y abundancia de las aves marinas está
directamente influida por las características físicas
(oceanográficas, meteorológicas y geomorfológicas) y
biológicas del medioambiente marino (Ainley 1980, Hunt
1990). A lo anterior se suman las interacciones entre aves
marinas y las actividades pesqueras, donde estas últimas
pueden provocar cambios positivos en la distribución y
dinámica poblacional de las especies (e.g. expansión en el
rango reproductivo) (Camphuysen y Garthe 2000) o
negativos (e.g. mortalidad incidental) (Tasker et al. 2000,
Furness 2003).
En Chile, la literatura ornitológica referente a
presencia y rangos de distribución de especies pelágicas al
sur de los 42ºS es particularmente reducida. La mayoría de
estos estudios han estado circunscritos a periodos
restringidos de tiempo, generalmente limitándose a
proporcionar sólo información de tipo cualitativa y
obtenida principalmente en fiordos y canales interiores,
quedando las áreas oceánicas sin ser evaluadas. En orden
de revertir esta situación, se analizó la presencia-ausencia,
abundancia relativa y distribución temporal y espacial de
las especies de aves marinas pelágicas en el sur de Chile
durante un año. Esto se llevó a cabo durante las
operaciones de pesca en embarcaciones artesanales e
industriales de bacalao de profundidad entre los 38°-57°S
(Fig. 1), desde abril de 2002 a marzo de 2003 (N= 262
censos), y como parte del proyecto FIP 2001-31
“Interacción de la pesquería del bacalao de profundidad con
mamíferos y aves marinas” (ver agradecimientos).
Los conteos se llevaron a cabo en tres periodos
establecidos durante las faenas de virado: una hora después
de recuperado el primer anzuelo, en la mitad de la línea y
Figura 1. Área de estudio (territorio
marítimo chileno; X, XI y XII
regiones). Se muestra la isobata de los
1000 m.
Figure 1. Areas of study (Chilean
maritime territory; X, XI and XII
southern regions). The 1000 m isobath
is shown.
270
una hora antes de finalizar el virado de la línea con anzuelos, registrándose la composición
y abundancia de las aves presentes alrededor de la embarcación. El área de cobertura del
censo abarcó 300 m desde cada banda y extremo de la embarcación (600x600 m) (Moreno
et al. 2003). Debido a que los datos de detección e identificación de aves marinas se
tomaron de alturas de plataforma (tipos de embarcación) y equipos de observadores
distintos, pudiendo esto introducir variabilidad (Van der Meer y Camphuysen 1996), la
información recopilada desde la zona operativa artesanal (38º55’S-46º59’S) y la zona
operativa industrial (47º00’S-57º14’S) fue tratada de forma independiente para los análisis
exploratorios temporales y de variabilidad numérica estacional. Adicionalmente, las
abundancias máximas registradas por especie y lance (virado) fueron transformadas y
estandarizadas previo a los análisis estadísticos. Posteriormente, se realizaron análisis
exploratorios a través de análisis de clasificación jerárquica aglomerativa y de K-medias, lo
que permitió visualizar patrones de agrupación temporal y espacial en las abundancias. Para
identificar grupos objetivos de especies frecuentes (ensambles), se ejecutaron análisis de
grupos recurrentes a partir de los datos de presencia-ausencia de las diferentes especies
observadas. Por último, para el análisis de la variabilidad temporal y espacial en las
abundancias, se realizaron cálculos univariados (ANDEVA de un factor y Kruskal-Wallis)
para detectar variabilidad numérica intraespecífica (P<0,05), y multivariados (Análisis de
similitud-ANOSIM, y el procedimiento de porcentajes de similitud-SIMPER, Clarke 1993),
para probar la existencia o no de diferencias en los patrones espaciales (grupos
latitudinales) y temporales (periodos estacionales) en la estructura del “ensamble principal”
y general de aves marinas observado.
Se identificó un total de 25 especies de aves marinas de las que 10 exhibieron una
constancia (presencia conjunta) espacio-temporal a lo largo de toda o gran parte del área
prospectada durante el periodo de estudio, constituyendo un grupo multiespecífico
persistente (ensamble principal) asociado a las actividades pesqueras de ambas flotas.
Dentro del ensamble general destaca la dominancia, en términos de abundancia y
frecuencia de ocurrencia, de tres especies: el petrel moteado Daption capense, el albatros
de ceja negra Thalassarche melanophrys y la categoría específica Macronectes spp.
(especies de petrel gigante) (Fig. 2). Tres tendencias en la variación estacional de la
abundancia fueron encontradas: i) especies que presentaron un máximo de abundancia en
otoño-invierno y mínimos en verano (Fulmarus glacialoides y Procellaria aequinoctialis);
ii) con mínimos de abundancia durante otoño-invierno y máximos en verano (Macronectes
spp., Diomedea epomophora y Diomedea exulans); iii) y especies que presentaron patrones
de abundancia estacional opuestos simultáneamente en el área operativa de la flota
artesanal (38º-47ºS) y en el área de pesca industrial (47º-57ºS) (T. melanophrys, D. capense
y Oceanites oceanicus). Factor fundamental que subyace a los patrones temporales
identificados, son los movimientos de dispersión y migración durante las épocas
reproductiva y no reproductiva.
En el análisis espacial de las abundancias, los resultados del ANDEVA (abundancia
de siete especies del “ensamble principal” mostraron diferencias significativas) y la prueba
global del ANOSIM (R=0,269; P<0,001) indicarían que existen diferencias en los patrones
de distribución espacial de las aves. No obstante, esto no vuelve a ser revalidado por la
prueba ANOSIM basada en la presencia-ausencia del conjunto total de aves (R=0,036;
P>0,05), es decir, los grupos latitudinales “38º-47ºS” y “47º-57ºS” no son distintos entre sí
al evaluar sólo la composición específica observada. Por lo tanto, la variabilidad latitudinal
observada en la abundancia de algunas especies comunes a ambas áreas operativas de
271
pesca, sería principalmente un efecto del tipo de embarcación (mayor atracción y
concentración de aves en la flota industrial) y no necesariamente un efecto de la
variabilidad espacial asociada a la distribución natural de las especies y, adicionalmente,
reflejaría el desplazamiento estacional masivo de especies de origen subantártico y
antártico hacia y desde sus lugares de reproducción. Esto es particularmente notorio, y
como también ocurre en otras pesquerías que operan en aguas subantárticas, en aquellas
especies “seguidoras de barcos” como las dos especies del género Macronectes, T.
melanophrys, D. capense y D. exulans (Ashford et al. 1995, Cherel et al. 1996,
Weimerskirch et al. 2000).
Figura 2. Abundancia media, por época estacional, de las especies del ensamble principal observado durante los
virados a bordo de lanchas artesanales (A) y barcos industriales (B) de la pesquería de bacalao de profundidad.
Figure 2. Mean abundance for season of the assemblage's species principal observed during hauling operations
aboard artisanal boats (A) and industrial vessels (B) of the toothfish fishery.
La avifauna marina observada constituiría parte importante de la riqueza de especies
pelágicas presentes frente al litoral austral de Chile durante todo o gran parte del año y con
una marcada presencia de especies de distribución circumpolar. Si bien sólo 11 de las
especies observadas presentan colonias reproductivas en el extremo sur del país (dentro del
rango latitudinal abarcado por este estudio), la mayoría de las especies registradas (23 de un
total de 25) son consideradas residentes o visitantes regulares antárticas y/o subantárticas,
ubicándose sus lugares de reproducción al sur de los 40ºS, principalmente en el continente
antártico e islas oceánicas subantárticas (Harrison 1985, Woehler y Croxall 1997, Woehler
et al. 2001). Schlatter y Simeone (1999) ya han reparado en el origen y distribución
subantártica de muchas de las especies presentes en el área al sur de los 42ºS. Se
recomienda que en el futuro se inicien estudios de mediano-largo plazo, nacionales y/o con
colaboración internacional, basados en métodos estandarizados para censar en el mar (i.e.
transectos de franja, Tasker et al. 1984) y poder monitorear los cambios temporales y
espaciales en las abundancias de aves marinas antárticas y subantárticas en el
medioambiente pelágico de las áreas adyacentes a las regiones australes de Chile y
272
territorio Antártico (e.g. Paso Drake). De esta forma se podrán evaluar los efectos de las
actividades antrópicas (e.g. Industria pesquera), el cambio climático global e investigar la
correlación entre las variables físicas-biológicas y la abundancia de las aves marinas
pelágicas, complementando de forma más sistematizada la información parcial ya existente
de estudios de presencia y distribución anteriormente realizados en el área (Cooke y Mills
1972, Brown et al. 1975, Linkowski y Rembiszewski 1978, Aguayo et al. 1998).
AGRADECIMIENTOS
Este estudio ha sido posible gracias al financiamiento del proyecto FIP 2001-31
ejecutado por el Instituto de Ecología y Evolución, Universidad Austral de Chile (UACH),
y todos los observadores científicos que participaron en la recolección de los datos.
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274
PATRÓN DE TURNOS DE INCUBACIÓN DEL PETREL DE WILSON Oceanites
oceanicus EN PENÍNSULA POTTER, ISLA 25 DE MAYO, ISLAS SHETLAND
DEL SUR, ANTÁRTIDA.
(Pattern of incubation shifts of Wilson´s Storm Petrel, Oceanites oceanicus, at Potter
Peninsula, 25 de Mayo Island, South Shetland Islands, Antarctica).
Archuby, D 1,2.; Coria, N 1.; Montalti, D 1 y Favero, M 2,3
1 - Instituto Antártico Argentino, Departamento de Biología,
Aves. Cerrito 1248, C1010AAZ, Buenos Aires, Argentina.
2 - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y
Tecnológicas (CONICET). Rivadavia 1917, C1033AAJ,
Buenos Aires, Argentina; [email protected]
3 - Vertebrados, FCEyN, Universidad Nacional de Mar del
Plata. Funes 3250 (7600) Mar del Plata, Argentina.
INTRODUCCIÓN
El Petrel de Wilson o de las tormentas común Oceanites oceanicus es una de las
aves pelágicas más características y ampliamente distribuidas no solo en Antártida sino en
el océano Atlántico Sur y otras regiones marinas, comprendiendo su área de nidificación las
islas subantárticas, costas de Antártida e islas de los océanos Atlántico e Índico Sur,
migrando en el invierno austral hacia el Pacífico y Atlántico norte (Warham 1990).
Nidifica en cuevas formadas entre rocas; en la mayoría de los casos los nidos no son
visibles; constan de una o más entradas y pueden estar ubicados hasta 1 metro de
profundidad. Estas características, sumadas al hecho de que presentan intensa actividad
crepuscular y nocturna, han supuesto diferentes problemas metodológicos al momento de
su estudio, por lo que los conocimientos adquiridos acerca de esta especie son escasos
(Carboneras 1992). Algunos de ellos realizados en el continente antártico (Roberts 1940,
Lacan 1971), otros llevados a cabo durante los años 1979-1980 en las Islas Shetland
(Wasilewski 1986, Quillfeldt 2002) y en Isla Signy, Islas Orcadas del Sur (Beck & Brown
1972).
Los adultos llevan alimento a su único pichón en horarios crepusculares y nocturnos
luego de retornar de alimentarse en el mar (Croxall et al. 1988).
Nuestro objetivo fue estudiar el patrón de turnos de incubación de huevos del Petrel
de Wilson en la Isla 25 de Mayo, Islas Shetland del Sur, Antártida.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de Estudio:
Los estudios fueron llevados a cabo en una colonia ubicada sobre las laderas del Cerro Tres
Hermanos (Fig. 1), Península Potter (62° 14'S, 58° 40'W), Isla 25 de Mayo, Islas Shetland
del Sur, Antártida, durante los meses de Enero y Febrero de 2006.
En la Península Potter, Zona Antártica Especialmente Protegida (ZAEP 132) nidifican
diversas especies de aves tales como Pingüinos Adelia y Papúa (Pygoscelis adelia y P.
papua), Petrel Gigante del Sur (Macronectes giganteus), Petrel de Wilson (Oceanites
ocenaicus), Petrel de las Tormentas de Vientre Blanco (Fregetta tropica), Skua Pardo y
Polar del Sur (Stercorarius antacticus y S. maccormicki), Gaviotín Antártico (Sterna
275
vittata), Gaviota cocinera (Larus dominicanus) y Paloma Antártica (Chionis alba) (Aguirre
1995, Hahn et al 1998).
METODOLOGÍA:
Se seleccionaron treinta nidos (n = 29), según el grado de accesibilidad a los mismos con el
objetivo de minimizar al máximo el grado de disturbio. Una pequeña estaca de madera
numerada fue ubicada en las inmediaciones de cada nido para su fácil ubicación durante los
muestreos. Uno de los miembros de cada pareja fue capturado del interior del nido y
marcado con colorantes no tóxicos. La frente y extremo de las plumas timoneras fue
marcado con colorante blanco mientras que la rabadilla fue marcada con colorante amarillo.
Se optó por la colocación de manchas de colorantes para identificar los individuos sin
necesidad de manipular las aves durante el estudio.
Se realizaron visitas cada 4 ó 5 horas durante 5 días consecutivos, registrando en cada una
que individuo se hallaba incubando independientemente de las condiciones climáticas.
El muestreo en los nidos fue iniciado luego de pasadas 48 horas de la colocación de las
marcas de colorante sobre los individuos.
RESULTADOS
De los nidos seleccionados se estudiaron 23 de ellos debido al abandono en 6 de los
nidos de al menos uno de los miembros de la pareja. Se obtuvieron un total de 34 turnos de
incubación distribuidos de manera equitativa y alternada entre ambos sexos (Fig. 2).
El análisis de los turnos de incubación mostró que Oceanites oceanicus invierte en
promedio 48,7 horas (n = 34, DS = 13,8) en cada turno (mínimo 24 hs, máximo 72 hs.).
El 100% de los cambios de turnos de incubación entre los miembros de cada pareja ocurrió
entre las 23:00 y las 03:00 horas.
En los nidos abandonados (n = 6) uno de los miembros de la pareja permaneció
hasta un máximo de cinco días incubando el huevo, mientras aguardaba el relevo de su
pareja.
Dicho individuo comenzó a dejar el huevo a partir del tercer día de incubación para
ir al mar a alimentarse, luego de lo cual retornaba a incubar. Debido a que su pareja no
regresó nunca a retomar su turno de incubación, el nido fue abandonado finalmente por
ambos miembros.
En 5 de los nidos estudiados se observó la presencia del huevo solo luego de la
visita nocturna a los mismos.
El resultado de la distribución de frecuencias de cada uno de los turnos (24 hs, 48 hs
y 72 hs) no parece mostrar diferencias entre ambos sexos (Fig. 2). Es importante destacar
que por momentos (entre 3 hs y 44 hs) las aves dejan el huevo solo en el nido y luego
retornan a continuar con su turno de incubación. Esto fue notado también al inicio del
estudio durante la búsqueda de los nidos, algunos de los cuales solo contenían el huevo sin
ningún adulto que lo incubara.
DISCUSIÓN
La información existente respecto a la duración de los turnos de incubación para
áreas antárticas y subantárticas, es variada y registra valores de 1,8 días en promedio (0,5 –
4,0) en Islas Crozet (Jouventin et al 1985), 2,5 días (1,5 – 4,0) en Islas Orcadas del Sur
(Beck & Brown 1972), 2,0 días (1,0 – 3,0) en Isla Argentina y 1,6 días en Tierra Adelia
276
(Lacan 1971). Los resultados de nuestro estudio respecto a la duración de los turnos de
incubación coinciden con la información aportada por otros autores mencionada
anteriormente.
Ambos miembros de la pareja participan en la incubación (Marchant & Higgins
1998). Con respecto al tiempo que invierten tanto machos como hembras para esto, no
habría diferencias según puede evidenciarse en la figura 2.
Vale la pena destacar que los cambios de turnos de incubación por parte de las
parejas ocurren en el momento de mayor oscuridad del día, coincidiendo con la mayor
actividad de las aves sobre la colonia reproductora.
Las visitas en los horarios con menor intensidad de luz (23:00 a 03:00 hs.) serían las
causas de la interrupción momentánea del turno, debido a la utilización de linterna de mano
para la identificación del individuo marcado. En algunos casos los huevos permanecieron
solos en el nido hasta el regreso de la pareja a tomar el siguiente turno de incubación.
Debido a este tipo de situaciones los huevos pueden permanecer hasta 48 horas solos.
Figura 1: Área de estudio.
Península Potter, Isla 25 de Mayo.
Figure 1: Study Area. Potter
Peninsula, 25 de Mayo Island.
25
Figura 2: Turnos de incubación del
Petrel de Wilson en Península Potter,
Antártida.
Figure 2: Incubation shifts of Wilson´s
Storm Petrel at Potter Peninsula,
Antarctica.
23
Frecuencia
20
15
10
5
7
4
0
24 Hs.
48 Hs.
72 Hs.
277
REFERENCIAS
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Res. 7:173-216.
278
DISTRIBUICIÓN ESPACIO TEMPORAL DE LOS POLIQUETOS DE LA ZONA
COSTERA DE LA BAÍA DEL ALMIRANTE, ISLA REY GEORGE, ANTÁRTICA.
(Polychaete Spatio-temporal Distribution at Coastal Zone from Admiralty Bay, King
George Island, Antarctica)
Barbosa, L. S.(1); Soares-Gomes, A.(1); Paiva, P. C.(2).
(1) Universidade Federal Fluminense, Instituto de Biologia,
Departamento de Biología Marinha, Laboratório de Ecologia de
Sedimentos, CP: 100.644, Niterói; (2) Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Instituto de Biología, Departamento de Zoología, Laboratório
de Polychaeta, correo eletrónico: [email protected]
INTRODUCCIÓN
El bentos antártico es caracterizado por presentar alto grado de endemismo y
diversidad. Algunos de los factores que influencian la distribución de la comunidad
bentónica son la profundidad, hábitat, geomorfología del fondo e hidrodinamismo (Clarke,
1996). Mientras tanto, el agente estructurador más importante en las comunidades de
fondos rasos es el hielo. Disturbios creados por el hielo pueden tomar variadas formas
(anchor-ice, ice-scour, ice-foot o fast ice) y causar daños a la comunidad bentónica
(Barnes, 1999).
Entre las comunidades de fondos no consolidados de la Antártica, los poliquetos
constituyen un grupo diverso, dominando tanto en términos de riqueza, como abundancia
específica (Sicinski, 1986; Arnaud et al., 1986) y el estudio de este grupo es importante
para un entendimiento de la ecología de las comunidades locales. La importancia de este
grupo fue constatada en prácticamente todos los ecosistemas bentónicos, en áreas tropicales
y templadas. Estos organismos desempeñan un papel fundamental en las cadenas tróficas
debido al amplio espectro de estrategias alimenticias que exhiben y pueden ser
considerados eficientes descriptores de las comunidades bentónicas (Bianchi & Morri,
1985). El presente trabajo integra el Grupo de Estudios Ambientales en Bentos (GEAMB),
cuya propuesta es la implementación de una estrategia de monitoreo del posible impacto
ambiental causado por las actividades brasileñas en la zona costera rasa del área próxima a
la Estación Antártica Comandante Ferraz (EACF), en la Bahía del Almirante, Isla Rey
George, Península Antártica.
El objetivo de este trabajo fue analizar la distribución espacial de las especies de
Polychaeta, de fondos no consolidados, a tres profundidades de la zona costera, de la Bahía
del Almirante, en el inicio e final del verano austral.
MATERIALES Y MÉTODOS
La Bahía del Almirante es la mayor bahía de la isla Rey George. Ubicada en la
región sudeste, presenta un área aproximada de 122 Km2 y una profundidad máxima de
600m (Jazdzewski & Sicinski, 1993). Las playas están formadas por rocas, guijarros o
arena y se encuentran, principalmente, en la región oeste de la bahía. (Rakusa-Suszczewski,
1980). Fueron establecidos siete transectos, dentro del área de estudio: Estación Antártica
Comandante Ferraz (CFA, CFB e CFC), Botany Point (BP), Hennequin Point (HE), Machu
Picchu (MP) y Thomas Point (AR), durante el inicio y final del verano de 2003/2004. Las
coletas fueron realizadas con una draga tipo van Veen, a profundidades de 20, 30 y 60 m,
con tres réplicas cada una.
279
Los datos de densidad y biomasa fueron expresados en ind.0,1m-2 y g.0,1 m-2 y
utilizados para realizar matrices de similitud de Bray-Curtis. El Análisis de similitud a una
vía (ANOSIM) fue realizado para comprobar las diferencias de las comunidades de
poliquetos entre los períodos del verano y para comprobar las diferencias entre las
profundidades al inicio e al final del verano (Clarke & Warwick, 1994).
Para comprobar diferencias significativas entre las densidades de poliquetos al
inicio y final del verano, fue realizado el Análisis de Variancia bifactorial (ANOVA).
El Análisis de Componentes Principales (ACP) fue realizado con una matriz de 10
variables abióticas (cascajo, arena gruesa, arena media, arena fina, limo, arcilla, carbonato,
C total, C orgánico y N total), dos variables bióticas (densidad y biomasa promedio de
Polychaeta) y 20 observaciones, para cada período del verano.
RESULTADOS
Fueron identificados 8.668 individuos pertenecientes a 67 especies y 23 familias de
Polychaeta. Las familias Terebellidae, Syllidae y Maldanidae presentaron los mayores
números de especies (siete, siete e seis, respectivamente).
La densidad promedio varió entre 45,2 y 388,1 ind.0,1 m-2 al inicio del verano y
entre 29 y 183 ind.0,1 m-2 al final del verano. Las especies Aphelochaeta cincinnata,
Levinsenia gracilis y Rhodine antarctica fueron las más frecuentes y presentaron las
mayores densidades promedio durante todo el estudio. Sin embargo, los individuos de la
especie Scalibregma inflatum (Scalibregmatidae) fueron observados sólo a 60 m de
profundidad en todos los transectos.
Los valores de biomasa húmeda promedio variaron entre 0,11 y 5,27 g.0,1 m-2, al
inicio y entre 0,35 y 5,86 g.0,1 m-2, al final del verano. Los poliquetos Aglaophamus
ornatus, Eupolymnia sp. y Barrukia cristata presentaron las mayores biomasas.
El Análisis de variancia bifactorial para el inicio del verano indicó una diferencia
significativa entre las profundidades (p < 0,01). El análisis de Tukey, evidenció que las
densidades a 30 m fueron diferentes de aquellas a 20 y 60 m. Al final del verano, el
ANOVA comprobó diferencias entre los transectos (p < 0,01). Sin embargo, no hubo
diferencia entre las profundidades. El análisis de Tukey, señaló diferencias entre los
transectos MP y AR que presentaron las mayores densidades y entre CFA y CFC, que
presentaron las menores.
Según el Análisis de Similitud (ANOSIM), la comunidad de poliquetos permaneció
constante durante todo el verano (R global = 0,031; p = 20,5%). En el inicio del verano, la
ANOSIM mostró diferencias entre las profundidades (la comunidad a 30 m fue diferente de
aquellas encontradas en 20 y 60 m). Al final del verano, esta diferencia ocurrió de manera
discreta. Los datos de biomasa también mostraron diferencias entre las isóbatas.
El Análisis de Componentes Principales (ACP) evidenció que la densidad y biomasa
de Polychaeta aparecen ligadas a las variables abióticas arena media y fina, en el inicio del
verano. Al final del verano, las dos variables bióticas aparecen ligadas al transecto MP,
donde fueron encontradas altas densidades de R. antarctica y valores de biomasa promedio
relativamente altos (arriba de 3 g.0,1 m-2).
280
DISCUSIÓN
Los valores de densidad promedio en este estudio están entre aquellos encontrados
por Sicinski & Janowska (1993). Sin embargo, ellos son menores que los observados por
Gambi et al. (1997), Bromberg (1999), San Martín et al. (2000) y Hilbig et al. (2006) y
mayores que la densidad observada por Saíz-Salinas et al. (1997). Las diferencias
encontradas entre los valores de densidad del presente estudio y los demás puede reflectar
diferencias en la metodología de colecta, las profundidades, los sitios y estacionalidad.
Algunos autores (Sicinski, 1986, 2000, 2004; Gambi et al., 1997 y Bromberg, 1999)
ya habían constatado la dominancia de Aphelochaeta cincinnata, Rhodine antarctica y
Levinsenia gracilis, que fueron las más frecuentes y abundantes durante el verano de
2003/04.
Los valores de biomasa promedio del presente estudio fueron compatibles con los
encontrados en la Bahía Del Almirante por Sicinski & Janowska (1993), y están dentro de
la amplitud relatada por Gambi et al. (1997).
La estructura de la comunidad de poliquetos permaneció la misma durante todo el
verano, sin embargo, en el inicio de este período los valores de densidad y biomasa
declinaron en la profundidad intermediaria (30 m), aumentando en 60 m. Este aumento de
la densidad, conforme la profundidad fue relatado por Sicinski & Janowska (1993) en la
Ensenada Ezcurra. Ya al final del verano, las diferencias fueron encontradas entre los
transectos, principalmente entre CFA y CFC, cuyos valores fueron los menores y AR y MP,
que presentaron los mayores valores.
Jazdzewski & Sicinski (1993), también encontraron altas densidades de Polychaeta
asociadas a arena fina. Sin embargo, Bromberg (1999) y Bessa et al. (2007) observaron
densidades mayores relacionadas a las fracciones de arena gruesa y limo.
CONCLUSIONES
Aphelochaeta cincinnata, Rhodine antarctica y Levinsenia gracilis fueron las
especies más frecuentes y abundantes durante el verano de 2003/04.
Los poliquetos Aglaophamus ornatus, Eupolymnia sp. y Barrukia cristata
presentaron las mayores biomasas.
La estructura de la comunidad de poliquetos permaneció la misma durante todo el
verano. Sin embargo, en el inicio del verano la densidad y la biomasa declinaron en la
profundidad intermediaria (30 m), aumentando en 60 m.
AGRADECIMIENTOS
MMA, SECIRM, MCT/ CNPq.
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282
INMOVILIZACIÓN DE MACHOS ADULTOS DE ELEFANTE MARINO DEL
SUR, A PARTIR DEL USO DE ZOLETILMR (TILETAMINA/ZOLAZEPAM) Y
KETAMINA. (Immobilization of adult male southern elephant seals using ZoletilTM
(Tiletamina/Zolazepam) and Ketamina.)
Carlini, A.R. (1), Negrete, J. (1,2), Daneri, G.A (3),
Rogers, T. (4), Márquez, M.E.I, (1) & Ciaglia, M. (4).
(1) Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248
(C1010 AAZ), Buenos Aires Argentina
(2) Comisión de Investigaciones Científicas y
Tecnológicas (CONICET), Av. Rivadavia 1917
(C1033 AAJ), Buenos Aires, Argentina
(3) Museo Argentino de Cs. Naturales “B.
Rivadavia”, Av. Angel Gallardo, 470 (C1405 DJR).
Buenos Aires, Argentina.
(4) Evolution and Ecology Research Centre, BEES,
Faculty of Science, University of New South Wales,
NSW, Australia.
INTRODUCCIÓN
Los machos adultos de elefante marino del sur (Mirounga leonina) se encuentran en
el mar durante la mayor parte de su ciclo anual de vida, saliendo a tierra en dos períodos, la
reproducción y la muda. La reproducción tiene lugar entre fines de Septiembre a
Noviembre mientras la muda entre Enero y Marzo. En ambos períodos en tierra, los machos
de la especie ayunan, sustentando sus costos metabólicos a partir de sus reservas.
La longitud de un macho adulto, de alrededor de 4,5 metros, y su peso, de 1.500 a
4.000 kilogramos, lo convierte en un animal potencialmente peligroso para la obtención de
muestras biológicas o para colocar en ellos registradores de posición o profundidad de
buceo sin una apropiada inmovilización. La Ketamina combinada con Diazepam o Xilazina
ha sido utilizada con éxito para sedar a hembras de la especie (Gales 1989, Mitchell &
Burton 1991, Woods et al. 1994) y más recientemente se utilizó Etorphina en machos
adultos (Ramdohr et al. 2001)
En el presente trabajo examinamos las dosis necesarias y la respuesta de machos de
la especie al uso de Zoletil y Ketamina durante la reproducción y la muda.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se realizaron un total de 77 inmovilizaciones en machos adultos de elefante marino
del sur en Punta Stranger, isla 25 de Mayo (62°14´S, 58°40´O), utilizando Zoletil (250 mg
Zolazepam y 250 mg de Tiletamina) y Ketamina (50 mg/ml).
Durante el 2006/07, 22 machos se inmovilizaron al principio del período
reproductivo (PR) de los cuales 19 se tomaron al final de la reproducción (FR), 4 se
tomaron sólo en una oportunidad durante la reproducción en una etapa desconocida (DR) y
17 machos se inmovilizaron al inicio de la muda (IM). Durante el 2007/08 se inmovilizaron
14 machos adultos durante una etapa de la reproducción desconocida (DR).
Todos los animales sedados durante la reproducción participaron en ella como
machos dominantes o periféricos de los harenes. Se consideró principio de la reproducción
283
(PR) cuando la sedación del animal se realizó dentro de los 14 días después de haberlo
observado por primera vez en el período reproductivo. El tiempo medio entre la primera y
segunda inmovilización para los machos tomados en dos oportunidades durante la
reproducción fue de 26±4 días.
El Zoletil se inyectó manualmente con un dispositivo de descarga automática,
mientras la Ketamina (50 mg/ml) se inyectó (en los casos que fuese necesario) después de
la sedación inicial en forma directa mediante jeringas. Antes de la inmovilización, se
estimaron los pesos iniciales de los animales, utilizándose dosis de Zoletil algo menores a
las utilizadas en hembras de la especie (0,7-1,0 mg/kg) (A. Carlini datos inéditos). Luego
de inmovilizados, los animales se midieron (longitud estándar y perímetro axilar) y el peso
se recalculó para obtener estimaciones de las dosis inyectadas en relación al peso corporal.
La estimación del peso de los machos se realizó a partir de la siguiente ecuación de
regresión, obtenida a partir de hembras de la especie pesadas y medidas:
Peso (kg)=26,4+44,8*(LS*PA2), (A. Carlini datos inéditos) donde:
LS: es la longitud estándar tomada desde el extremo de la nariz al extremo de la cola
PA: es el perímetro axilar.
Se definió como período de inducción al tiempo desde la inyección inicial de la
droga (en todos los casos Zoletil) hasta el momento en el cual el animal no levantó la
cabeza cuando el investigador se acercó a él. Desde este momento, hasta que el animal
levanta la cabeza cuando un investigador se aproxima, se lo denominó período de
inmovilización.
Los datos se expresan como media ± 1 desviación estándar.
RESULTADOS
La dosis de los anestésicos utilizada, el tiempo de inducción, la duración de la
inmovilización y los casos en los cuales se observó apnea se resumen por etapas en la Tabla
1.
Para el conjunto de las inmovilizaciones la dosis inicial de Zoletil fue 1387±304
mg, lo que representó una dosis estimada de 0,60 ±0,14 mg/kg, (rango 0,36-1,05 mg/kg,
n=77) (Tabla 1). En 47 de las tomas, se adicionó ketamina para obtener una mejor sedación,
inyectando una dosis promedio de 1,04±0,66 mg/kg (rango 0,22-2,60 mg/kg). Las dosis de
Zoletil en aquellos casos en los cuales no fue necesario inyectar ketamina, fue
significativamente mayor que la utilizada en los machos para los cuales la inyección de
Ketamina fue necesaria para lograr una buena sedación (0,66±0,13 mg/kg, n=30 vs.
0,56±0,12 mg/kg, n=47; t-test P<0,01).
En los machos anestesiados en dos oportunidades durante el período reproductivo,
las dosis de Zoletil empleadas al principio de la reproducción (PR) fueron
significativamente mayores que aquellas utilizadas al final de la reproducción (FR) (t-test
pareado, P<0,01). Asimismo, al inicio de la reproducción, una mayor cantidad de machos
(11 vs. 8) debió ser inyectado con Ketamina, empleándose en promedio dosis mayores que
al final de la reproducción (1,19 ± 0,83, n=11 vs. 0,61 ± 0,29, n=8; t-test de 1 cola,
P<0,05).
Las dosis de Zoletil empleadas durante la muda fueron menores que aquellas
empleadas durante la reproducción (datos combinados de PR, FR, DR) (0,49±0,07, n=18
vs. 0,63±0,14, n=59, respectivamente, t-test P<0,0001).
El tiempo de inducción en aquellos animales sedados sólo con Zoletil fue 14±6 minutos,
mientras el tiempo de inducción fue de 34±21 minutos en los machos que se adicionó
284
Ketamina (Tabla 1). En 25 de los 77 procedimientos los machos presentaron apnea, la cual
duró en promedio 8 ± 4 min (rango 2-15 min) (Tabla 1).
Tabla 1
Dosis empleadas en las diferentes etapas descriptas
Dosages used for the different stages
Zoletil
(mg/kg)
Ketamina
(mg/kg)
Tiempo de
inducción (1)
(minutos)
Tiempo de
inducción (2)
(minutos)
Tiempo de
Inmovilización
(minutos)
Apnea
(minutos)
PRINCIPIO
REPROD.
(PR)
0,65±0,13
N=22
1,02±0,70
N=14
12±4
N=8
FIN
REPROD.
(FR)
0,58±0,10
N=19
0,58±0,27
N=8
15±4
N=11
ETAPA
DESCONOCIDA
REPROD. (DR)
0,67±0,16
N=18
1,14±0,80
N=9
15±13
N=9
INICIO
MUDA
(IR)
0,49±0,07
N=18
1,20±0,55
N=16
17
N=2
TODOS
LOS
GRUPOS
0,60±0,14
N=77
1,04±0,66
N=47
14±6
N=30
29±19
N=14
26±7
N=7
42±31
N=9
42±16
N=10
34±21
N=40
35±14
N=22
34±12
N=18
38±16
N=18
29±11
N=12
34±14
N=70
9±5
N=10
8±4
N=9
8±2
N=5
9
N=1
8±4
N=25
(1) En aquellos animales en los cuales sólo se inyectó Zoletil/ Those animals in which only Zoletil was
used
(2) Aquellos animales en los cuales se debió adicionar Ketamina. En estos casos el tiempo de inducción
se tomó desde la inyección inicial de Zoletil hasta que la Ketamina adicionada hizo efecto/ Those
animals in which Ketamine was added. In these cases induction time was taken from the initial
Zoletil injection until the added Ketamine made effect.
Nota: en un animal al final de la reproducción (FR) y en 6 animales durante el inicio de la
muda (IM), el tiempo de inducción y el de inmovilización no se registró.
DISCUSIÓN
Muchas de las investigaciones que se realizan en machos adultos de elefante marino
del sur requieren de un método de inmovilización segura. Debido al tamaño de los machos
adultos, el anestésico elegido debe ser concentrado para permitir su fácil aplicación.
Además, dado lo difícil que es estimar el peso del animal previo a la anestesia, el anestésico
debe ser seguro dentro de un rango más o menos amplio de dosificación. En el presente
estudio, la utilización de Zoletil y Ketamina cumplieron con ambas cualidades. A lo largo
de las 77 inmovilizaciones sólo en 10 oportunidades se emplearon dosis iniciales superiores
a 15 ml de Zoletil (y en todos los casos menores a 20 ml) lo que facilita su inyección
remota. A su vez el rango de Zoletil utilizado varió casi 3 veces (0,36 a 1,02 mg/kg), y si
bien ésto tuvo una obvia influencia en la sedación inicial lograda (ver resultados), aún dosis
tan pequeñas como 0,36 mg/kg, permitieron la exitosa dosificación manual posterior con
Ketamina para lograr la sedación necesaria.
285
Existió diferencia en las dosis necesarias al principio y final de la reproducción para
los machos tomados en dos oportunidades. La cantidad de Zoletil (mg/kg), la cantidad de
animales en los que se debió utilizar Ketamina y las dosis de Ketamina utilizadas fueron
mayores al inicio de la reproducción (Tabla 1). Dado que los animales ayunan durante este
período mientras pelean activamente por el acceso a las hembras, es posible que las
menores dosis necesarias sean producto del gran gasto de energía resultante de este
esfuerzo reproductivo.
Las dosis de Zoletil utilizadas durante la muda fueron menores que aquellas
utilizadas durante la reproducción. Sin embargo, en 16 de los 18 individuos tomados al
inicio de la muda se debió inyectar Ketamina para lograr una sedación adecuada (Tabla 1).
Durante la muda, las hembras de la especie presentan apnea con más frecuencia que
durante la reproducción (A. Carlini datos inéditos), es por ello que se prefirió utilizar
menores dosis iniciales de Zoletil, inyectando luego Ketamina para obtener sedaciones
adecuadas. Este procedimiento, si bien incrementó los tiempos de inducción en los
animales (Tabla 1), permitió que sólo 1 de los 18 animales presentara apnea por un corto
lapso de tiempo.
CONCLUSIONES
.- El uso de Zoletil aplicado intramuscularmente es un método práctico, efectivo y seguro
para inmovilizar machos de elefante marino del sur en varias etapas de su ciclo anual de
vida.
.- Si bien en este trabajo los pesos se estimaron, dosis iniciales de Zoletil de 0,6 mg/kg son
muy seguras, pudiéndose adicionar manualmente Ketamina en los casos que la sedación no
fuese suficiente para finalizar los procedimientos programados.
AGRADECIMIENTOS
Queremos agradecer a JA Mennucci, W. Coppola, M Gasco, I Gould, F Galliari, H Merlo
Alvarez, M Santos por su asistencia en el campo.
RESEÑAS
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286
VARIACION TEMPORAL EN LA DIETA DE CEFALÓPODOS DE LA FOCA DE
WEDDELL, LEPTONYCHOTES WEDDELLI, EN CALETA CHOZA, PENÍNSULA
ANTÁRTICA.
(Temporal variation in the cephalopod diet of the Weddell seal, Leptonychotes
weddellii, at Hut Bay, Antarctic Peninsula).
Daneri, G. A. 1, Negri, A. 1, Carlini A. R. 2 , Allcock, L. 3 y Corbalán, A. 2
1.Museo de Cs. Nat. “B. Rivadavia”, Div. Mastozoología. Av. A.
Gallardo 470 (C1405DJR) Bs. As. email:[email protected]
2. Instituto Antártico Argentino. Dep. Biología. Cerrito 1248
(C1010AAZ). Bs. As.
3. Ecology and Evolutionary Biology, School of Biological Sciences,
Queen's University Belfast, 97 Lisburn Road, Belfast BT9 7BL, UK.
La foca de Weddell, Leptonychotes weddellii es una especie de distribución
circumpolar y costera alrededor del continente Antártico, hallándose también poblaciones
asociadas a islas adyacentes tales como Orcadas del Sur, Shetland del Sur y Georgias del
Sur (Reeves et al. 1992). Este fócido es un importante predador tope en la trama trófica del
ecosistema marino antártico. Estudios dietarios previos han reportado que, en general, se
alimenta de especies ícticas tanto bentónicas como pelágicas como así también de
cefalópodos y ocasionalmente crustáceos, variando sus proporciones relativas a nivel
geográfico y temporal (Green et al. 1987, Burns et al. 1998, Lake et al. 2003). El objetivo
del presente estudio fue analizar durante 3 veranos consecutivos (2003, 2004 y 2005) el
componente cefalópodos de la dieta de ejemplares adultos de L. weddellii en Caleta Choza
(63º 24´S, 57º 00´W) Península Antártica, próxima a la Base Argentina Esperanza.
Con tal fin durante los meses de febrero de 2003, 2004 y 2005 se colectaron 217
muestras de materia fecal (51, 87 y 79 respectivamente). Las mismas fueron frigorizadas a 20°C y posteriormente procesadas en laboratorio mediante tamices de distinto tamaño de
malla (rango 2,5 – 0,5 mm.). Los remanentes presa fueron analizados bajo lupa binocular.
Las mandíbulas (picos) de cefalópodos se identificaron por comparación con colecciones
de referencia y mediante guías apropiadas (Clarke 1986, Lipinski y Woyciechoski 1981).
Posteriormente se midieron con calibre digital (precisión 0,01 mm) para el posterior
retrocálculo de talla y biomasa mediante ecuaciones de regresión. En el caso de octópodos
se midió la longitud del capuchón inferior (LCI) mientras que en los teuthoideos se midió la
longitud rostral inferior (LRI) (Clarke 1986). A efectos de establecer la existencia o no de
diferencias interanuales significativas en las tallas medias de las especies de cefalópodos
presa dominantes (Pareledone spp) se realizó un test de Anova anidado.
Cabe aclarar que, para el periodo total de estudio, los dos taxa presa dominantes
fueron los peces y los cefalópodos, con una frecuencia media de ocurrencia de 92,0 y 46,2
% respectivamente. La presencia de crustáceos fue de poca relevancia (7,1 %).
El análisis detallado del componente cefalópodos indicó que los mismos estuvieron
representados por un total de 1065 picos (761 superiores y 304 inferiores). De ellos, el 98,9
% correspondió a Octópodos y el 1,1 % restante a Teuthoideos. Dentro de los Octópodos se
identificaron tres especies presa, de las cuales Pareledone turqueti fue la más frecuente (F:
69 %) y dominante, representando el 58,9 % en número y el 70,5 % en masa del total de
cefalópodos predados. Pareledone charcoti tuvo una frecuencia del 51,5 % y junto con
287
Adelieledone polimorpha constituyeron aproximadamente el 30 % de la biomasa restante
de los octópodos identificados. El Orden Teuthoidea presentó una frecuencia de ocurrencia
de 5,5 % siendo el calamar Psychroteuthis glacialis su único representante. La tabla 1
indica la composición taxonómica del componente cefalópodos de la dieta de L. weddellii
discriminado por año de muestreo. Se hallaron diferencias interanuales significativas en las
tallas de P. turqueti predado por las focas (Anova anidado P<0,01). Un análisis post hoc
indicó que las temporadas 2004 y 2005 fueron las que difirieron entre sí en forma
significativa (Test de Tukey P<0,01). Para la especie P. charcoti en cambio, no se
encontraron diferencias significativas a través del tiempo en las tallas predadas. (Anova
anidado n/s). (Tabla 2)
Los resultados obtenidos en el presente estudio coinciden en términos generales con
reportes dietarios previos de esta especie en Península Antártica e islas de Arco Scotia
(Lipinski y Woyciechoski 1981, Clarke y Macleodd 1982, Casaux et al. 2006).
Se concluye que los cefalópodos constituyeron un ítem presa de relevancia en la dieta de L.
weddellii. con una clara y constante dominancia a través del tiempo de Octópodos. Esto
indicaría que L. weddellii desarrolló una actividad de alimentación centrada principalmente
en recursos bentónicos y secundariamente pelágicos, dada la escasez de teuthoideos
presentes en su dieta.
AGRADECIMIENTOS
al Dr.E. Marschoff por su asesoramiento en el análisis estadístico de datos.
2003
2004
Especies
%f
Octopodos
P. turqueti
P. charcoti
A. polymorpha
46.7
60
26.7
29.4
44.1
11.8
41.3
37.5
7.8
Teuthoideos
P. glacialis
13.3
14.7
13.4
%n
%m
%f
%n
66.7
42.9
47.6
47.8
30.1
22.1
2005
%m
58.3
30.8
10.9
%f
%n
%m
74.2
48.4
32.3
71.3
16.6
11.5
81.7
12.6
5.3
3.2
0.6
0.4
Tabla 1: Composición taxonómica del componente cefalópodos en la dieta de L. weddellii expresada en
términos de ocurrencia (%F), número (%n) y masa (%m).
288
Especie presa
Temporada
N
Media ± SD Rango
P.turqueti
2003
10
48,1 ± 10,4
36,6- 64,6
2004
54
45,3 ± 12,2
26,8 - 66,4
2005
112
51,1 ± 10,2
27,4 - 74,8
P. charcoti
2003
15
38,0 ± 9,15
29,4 - 55,6
2004
34
41,4 ± 12,5
24,7 - 68,8
2005
26
41,9 ± 9,5
22,8 - 68,0
A. polymorpha
2003
4
39,2 ± 6,32
21,7 - 65,1
2004
25
35,7 ± 5,6
26,7 - 51,2
2005
18
38,6 ± 6,3
28,3 - 51,9
P. glacialis
2003
5
141,1 ± 40,5 85,9 - 84,2
2004
0
2005
1
Tabla 2. Longitud del manto estimada (mm.) de los principales taxa presa de L. weddellii
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Sierra Club Books. San Francisco
289
REGISTROS DE DEFORMACIONES FÍSICAS EN POLLUELOS DE PINGÜINO
PAPÚA (PYGOSCELIS PAPUA).
Phisical Deformations In Gentoo Penguin(Pygoscelis Papua) Chicks
1
Godoy, C. 1
Escuela de Medicina Veterinaria, Universidad de Las
Américas. [email protected]
Sólo algunos reportes se han hecho de anormalidades físicas en animales de vida
silvestre y corresponde a registros ocasionales durante el desarrollo de otras
investigaciones. Las alteraciones observadas corresponden a deformaciones en alas, patas,
picos y presentación de quistes oculares.
En aves marinas se han descrito deformaciones en pelícanos (Canell y col. 2006),
cormorán antártico (Casaux, 2004) y en pingüinos en Australia, islas subantárticas y
antártica. Las especies de pingüinos que han presentado alteración en la conformación o
desarrollo del pico han sido Pingüino Rey (Aptenodytes patagonicus) (Voisin y col, 2002),
Pingüino emperador (A. forsteri) (Pütz y Pötz, 1991; Splettstoesser y Todd, 1998), Pingüino
papúa (Pygoscelis papua) (Casaux, 2004) y Pingüino enano (Eudyptula minor) (Reilly,
1975; Canell, 2006).
Las anormalidades en alas, como braquimelia y la ausencia de ellas se han descrito
en juveniles de Pingüino enano en Australia (Reilly y Balmford, 1975; Canell y col.,
2006). En Pingüino Rey se ha observado un quiste ubicado sobre un ojo (Voisin y col.,
2002).
Durante los años 1995 al 2005 se pudieron observar algunas alteraciones físicas en
polluelos de pingüinos papúa durante el desarrollo del proyecto N° 040 de INACH
“Ecología y Monitoreo de tres especies de pingüinos en Islas Shetland del Sur”
En Isla Ardley en Isla Ardley (62° 13’ S, 58° 16’ O), Isla Rey Jorge, Islas Shetland
del Sur, Antártica se observaron dos polluelos en etapa de guardería que presentaban una
desviación en el pico. Uno en el año 1995 que presentaba desviación mandibular y el otro
en el año 2004 que tenía desviación maxilar.
En el año 2000 se observó en Península Munita, Bahía paraíso, península Antártica
(62°49’S, 62°51’O) un polluelo que tenía una desviación mandibular y su hermano un
quiste en el ojo izquierdo.
En este misma expedición a Península Munita se observó el mismo año un polluelo
en un nido con la extremidad posterior derecha desviada, con un aumento del tamaño en la
articulación tibio-femoral. En el año 2005 se observó un polluelo de similares
características en Isla Ardley.
DISCUSION
290
Estos casos representan probablemente eventos ocasionales y no tienen
consecuencias en la sobrevivencia de las especies si son el resultado de defectos genéticos
no heredables que ocurren durante el desarrollo de los miembros. Otra causa primaria de
estas lesiones es la exposición a toxinas teratogénicas (Cannell, 2006). Al igual que lo
observado en Cormorán antártico los polluelos observados fueron alimentados
normalmente por sus padres (Casaux, 2004). Al no tener datos de su fecha de eclosión no se
pudo establecer si es que su crecimiento fue diferente al de los otros polluelos, pero ningún
polluelo sobrevivió al período de muda.
Las observaciones en este trabajo correspondieron a desviaciones del pico en la
mandíbula y la maxila, pero también se han registrado desviaciones de ambas mandíbulas
(Splettstoesser y Todd, 1998) y desarrollo incompleto de éste, con una ranfoteca más corta
(Reilly, 1975).
En el caso de los polluelos que presentaron deformaciones de sus miembros
posteriores, las lesiones no correspondían clínicamente a fractura, ya que por la corta edad
de los polluelos, la zona no debería haber presentado estructuras duras como la formación
del callo óseo. Estas lesiones eran de similares características, por lo que lo más probable es
que hayan correspondido a alguna malformación o presencia de tumor en la zona. Los dos
individuos fallecieron y no se pudo obtener muestra para un estudio histopatológico debido
a la predación de sus partes. Voisin y col. (2002) registraron un individuo muerto con
anormalidades en una pata, pero ésta además presentaba sólo dos dígitos.
Frente a un caso de tumor o neoplasia se debiera extraer una muestra para realizar
un estudio citológico e histopatológico, esto conlleva, en el caso de animales silvestres a un
cuestionamiento ético, ya que la molestia y dolor que produce este procedimiento no es
necesariamente justificable. Esto conlleva a no poder determinar en muchos casos la
etiología de la alteración encontrada, lo que sería un aporte para determinar la causa de
estas deformaciones.
Es interesante que dos hermanos hayan presentado alteraciones diferentes,
desviación de mandíbula y quiste en el ojo, siendo este último una anormalidad registrada
sólo una vez en Pingüino Rey (Voisin y col., 2002), también sin antecedentes del tipo de
quiste (al igual que en este trabajo), ya que no se pudo obtener una muestra del individuo.
En todos los casos las deformaciones en pico produce una disminución de la sobrevivencia
del individuo (Casaux, 2004) debido a la dependencia de sus padres, puesto que después lo
más probable es que los polluelos con deformación en su pico y un quiste en el ojo sean
incapaces de forrajear, (Pütz y Plotz, 1991) o pueden tener detrimentos en su alimentación
cuando deben consumir más alimento como en la muda. En el caso de los polluelos que
presentan deformaciones en sus extremidades son más vulnerables a la predación, ya que
no pueden movilizarse.
Frente a un caso de tumor o neoplasia se debiera extraer una muestra para realizar
un estudio citológico e histopatológico, esto conlleva, según el autor, a un cuestionamiento
ético, ya que la molestia y dolor que produce este procedimiento no es necesariamente
justificable. Esto conlleva a no poder determinar en muchos casos la etiología de la
alteración encontrada, lo que sería un aporte para determinar la causa de estas
deformaciones.
291
CONCLUSIÓN
En diferentes expediciones, se registraron las mismas alteraciones en distintos
sectores en el pingüino Papúa .
Se reconoce que estas alteraciones tienen un origen hasta ahora desconocido debido
a que no se pueden realizar exámenes concluyentes y la depredación favorece su
desaparición del medio.
Para determinar causas no genéticas de estas alteraciones se podría hacer un
seguimiento de sustancias teratogénicas como presencia de metales pesados en el alimento
y agua de los pingüinos
AGRADECIMIENTOS
A Maicha Bassin, M.V. por su observación en terreno y entrega de material fotográfico.
A José Valencia, Ph. D. y al Instituto Antártico Chileno.
RESEÑAS
Cannell, B., Norman, R., Raidal, S., Shearer, P. 2006. Micromelia in little penguins (Eudyptula
minor). Journalof Avian Medicine and surgery. 20 (4): 258-262.
Casaux, R. 2004. Beak deformation in an Antarctic cormorant Phalacrcorax (atriceps)
bransfieldensis chick. Marine Ornithology 32:109-110.
Reilly PN, Balmford P. A breeding study of the little penguin Eudyptula minor in Australia. In: B.
Stonehouse, ed. The Biology of Penguins. London: The Macmillan Press Ltda; 1975:161-187.
Splettstoesser, J., Todd, F. 1998. Further observations of beak deformations in Emperor penguin
Aptenodytes forsteri chicks. Marine Ornithology 26: 79.
Voisin, J., Mougin, J., Segonzac, M., Ropert-Coudert, Y. 2002. Colour aberrations and physical
deformities in the king penguin Aprenodytes patagonicus at the Crozet Islands. Marine Ornithology
30:1-4.
292
CONTRIBUCIÓN DEL PROYECTO INACH N°040 “ECOLOGÍA DE PINGÜINOS
PYGOSCÉLIDOS EN LAS SHETLAND DEL SUR” AL CONOCIMIENTO DEL
ESTATUS SANITARIO DE PINGÜINOS EN LA ANTÁRTICA
Contribution Of Penguin Project Inach 040 To Health Status In Antarctic Penguins
1
Godoy, C.1 y Valencia J. 2
Escuela de Medicina Veterinaria Universidad de Las
Américas [email protected]
2
Jefe de Proyecto Nº 040 Instituto Antártico Chileno
1982-2005 [email protected]
INTRODUCCION
El estudio de enfermedades en pingüinos silvestres es importante para la
identificación de enfermedades endémicas y en la detección de enfermedades exóticas que
podrían ocurrir. Existen poco estudios y ninguno con un adecuado diseño epidemiológico
que permita estimar la incidencia de enfermedades infecciosas en poblaciones de pingüinos
silvestres, a diferencia de los estudios biológicos de todas las especies de pingüinos (Clarke
y Kerry, 2000).
En general no existen estudios sistemáticos de enfermedades en la Antártica y los
que hay no dan una conclusión clara de la responsabilidad involucrada en eventos de
enfermedades que esté disponible. (CEP 2005).
Muchas evidencias se basan en las reacciones de anticuerpos y en la mayoría de los
casos había alguna señal clínica de enfermedades. La evidencia serológica, tal como
reacciones de anticuerpo, no es una prueba conclusiva de exposiciones de los agentes
causantes pasados de las enfermedades infecciosas. Para confirmar la presencia de un
agente causante éste debe ser aislado, sin embargo, el aislamiento del agente no demuestra
que ha sido causada la enfermedad (Report on the Open-Ended Intersessional Contact
Group on Diseases of Antartic Wildlife, 2000). Generalmente las enfermedades son
diagnosticadas post-mortem (Clarke y Kerry, 2000). Se han reportado muertes de aves
antárticas y en pocos estudios se ha logrado aislar e identificar un agente, como el caso de
mortalidad de skúas en Bahía Esperanza (Leotta y col., 1998). Sin embargo, otros autores
no han logrado asociar las muertes de polluelos de pingüinos a algún agente patógeno.
La posibilidad de introducir enfermedades a la fauna silvestre antártica ha sido
reconocida desde el inicio del Tratado Antártico y se ha identificado como una situacón
importante ya en el primer encuentro del Grupo de Trabajo de Biología del Comité
Científico paraa la Investigación Antártica (SCAR) en 1962 (Murria, 1964) (Kerry, 1998).
El riesgo existente ha sido considerado en el Protocolo de Protección del Medio Ambiente
y se han propuesto algunas medidas para prevenir la introducción de microorganismos.
(Kerry)
Aunque los pingüinos antárticos están relativamente libres de infecciones, se han
encontrado evidencias serológicas de éstas. Tal es el caso de la detección de anticuerpos en
Pingüinos Adelia para Enfermedad de Newcastle, Influenza, Paramyxovirus y Enfermedad
293
de la Bursa de Fabricio (IBVD), (Morgan y Westbury, 1981; Austin y Webster, 1993;
Gardner y col., 1997).
Frente a este escenario a partir del año 1998 se comenzó a obtener muestras para
realizar estudios de parámetros sanguíneos y enfermedades, como parte de actividades
adicionales del Proyecto Nº 040 de INACH “Monitoreo de tres especies de pingüinos
pygoscélidos en las Islas Shetland del Sur, Antártica”. Estos estudios se enfocaron en Isla
Ardley (62° 13’ S, 58° 16’ O), Isla Rey Jorge, Islas Shetland del Sur, Antártida, que es un
Area Antártica Protegida (AAP), Nº 150 (Ex Sitio de Especial Interés Científico SIEC, Nº
33) y en Península Munita, (62°49’S, 62°51’O), Bahía paraíso, península Antártica
En este trabajo se presenta una revisión de los aportes en el conocimiento de las
enfermedades que afectan a dos especies de pingüinos por el proyecto Nº 040 del INACH.
MATERIAL Y METODOS
Para los estudios realizados se tomaron muestras específicas para cada estudio en
Isla Ardley y Península Munita. Los estudios realizados correspondieron a análisis de
parámetros de bioquímica sanguínea, estudios microbiológicos, estudios parasitológicos y
estudios virológicos en Isla Ardley y Península Munita.
Los análisis se realizaron en el Laboratorio de Hematología de la Escuela de
Medicina Veterinaria de la Universidad Santo Tomás, laboratorio de Microbiología de la
Escuela de Medicina Veterinaria de la Universidad Santo Tomás y para el estudio de
enterobacterias en el laboratorio de la Facultad de Medicina de Universidad de Chile,
Laboratorio de Virología de la Estación Cuarentenaria y protección pecuaria del Servicio
Agrícola Ganadero, Laboratorio de Parasitología de la Escuela de Medicina Veterinaria de
la Universidad de Chile,
Cada uno de los análisis se realizaron con técnicas específicas para el organismo
estudiado, las que pueden ser consultadas en las referencias bibliográficas.
RESULTADOS Y DISCUSION
Se obtuvieron datos de parámetros de bioquímica sanguínea y enfermedades de
pingüinos que sirvieron para realizar tesis de pregrado para obtener el título de Médico
veterinario en la Universidad Santo Tomás, Universidad de Las Américas y Universidad de
Chile. El estudio acerca de bioquímica sanguínea es un aporte para la utilización de estas
aves como marcadores biológicos, ya que incorpora, a diferencia de otros estudios los
análisis en edades diferentes de polluelos de P. papua. Junto con esto, los datos podrían
utilizarse en la medicina de individuos en cautiverio o que en medio silvestre presenten
alguna alteración como podría suceder con algún derrame de petróleo.
Dentro de los estudios virológicos y bacteriológicos no se diagnosticaron los
microorganismos que se buscaron. Es importante considerar que la conservación y
transporte de muestras desde la Antártica es compleja ya que para ciertas enfermedades
como New castle e Influenza se han establecido actualmente protocolos que hacen difícil la
mantención de la muestra para realizar un diagnóstico certero. Es por esto, que es necesario
294
buscar técnicas indirectas que puedan indicar la presencia de los virus en las especies
estudiadas.
Los estudios parasitarios conforman los hallazgos más importantes al estudio de
enfermedades, ya que se demuestra la presencia de diferentes géneros y especies que no
han sido descritas antes para las especies de pingüinos. De la misma manera se puede
concluir que habría diferencia en la tasa de parasitismo de las zonas estudiadas, siendo Isla
Ardley donde se describieron mayor número de individuos con parásitos. Los resultados de
enfermedades parasitarias se han publicado en tres revistas ISI. Además se está trabajando
con datos obtenidos desde las necropsias realizadas para la obtención de muestras de
estómagos para estudiar parásitos.
Estos datos se han presentado en congresos y seminarios sobre antártica y medicina
veterinaria y se han hecho algunas publicaciones.
AGRADECIMIENTOS
A quienes ayudaron a tomar muestras en terreno durante las temporadas señaladas,
investigadores chilenos, Hernán Díaz, Marcela Herrera, Carlos Rozas y Marcelo Flores y
desinteresados investigadores alemanes Hans Ullrich Peter, Simone Pfeiffer, Christina
Buesser. Y a Mario Briones y Carlos Muñoz.
Al Instituto Antártico Chileno, Dotación de Fuerza Aérea de Base Gabriel González
Videla y Armada de Chile.
295
BIODIVERSIDAD DEL PLANCTON Y BENTOS EN LAS BAHÍAS COLLINS,
MAXWELL Y ESPERANZA EN EL CONTINENTE ANTÁRTICO. PROYECTO
VENEZOLANO-URUGUAYO ENMARCADO EN EL CAML.
(Plankton and Benthos biodiversity in Collin, Maxwell Bay and Esperanza Bays at the
Antarctic Continent. Venezuela-Uruguay project within CAML)
Huck, E.(1); Miloslavich, P. (1); Martin, A. (1); Muniz, P. (2); Sans, K. (2)
(1)
Departamento de Estudios Ambientales, División de Ciencias
Biológicas, Instituto de Tecnología y Ciencias Marinas, INTECMAR,
Universidad Simón Bolívar, Caracas Venezuela, e-mails:
[email protected]; [email protected]; [email protected].
(2) Sección Oceanología, Departamento de Ecología Facultad de
Ciencias, Montevideo, Uruguay, e-mails: [email protected];
[email protected].
Como parte de los proyectos científicos que actualmente se desarrollan en la región
Antártica ligados al proyecto del Año Polar Internacional se encuentra el Censo de la Vida
Marina Antártica (CAML), el cual tiene como meta focalizar la investigación biológica
alrededor de la Antártica uniendo esfuerzos internacionales para la caracterización y
estudio de los hábitats antárticos tanto en aguas superficiales y aguas pelágicas como en
zonas bentónicas).
El CAML es un subproyecto del programa internacional Censo de la Vida Marina
(Census of Marine Life, http://www.coml.org), el cual tiene como objetivo conocer la
diversidad, abundancia y distribución de la biodiversidad marina en los océanos, en el
pasado, presente y futuro. El programa como tal constituye una red global de
investigadores y promueve el esfuerzo cooperativo para inventariar y monitorear la
biodiversidad, examinando patrones de biodiversidad a escalas local y global, así como
promueve la cooperación internacional y la formación de recursos humanos.
Venezuela, desde el año de 2002 se encuentra vinculada al CoML, siendo sede de la
coordinación de los proyectos para el área del Caribe y de uno de sus proyectos de
monitoreo de la zona costera para la región de Sudamérica. Desde Diciembre de 2006,
Venezuela se vincula al CAML a fin de proyectar y apoyar el naciente programa antártico
venezolano dentro de los lineamientos del CAML.
La biodiversidad es una medida de la salud de un ecosistema así como de las
interacciones biológicas tales como competencia, disturbios, depredación, reclutamiento y
productividad que lo caracterizan (Loreau et al., 2001; Pachepsky et al., 2001). A gran
escala, el estudio de la biodiversidad puede servir como indicador del balance entre la
especiación y la extinción (Petraitis et al., 1989), así como de cambios en una escala
global.
Para identificar los procesos y las actividades que causan impactos sobre los
ecosistemas y que producen cambios en el tiempo, es necesario inventariar y monitorear los
patrones globales de la biodiversidad, siendo este el primer paso hacia la comprensión de la
complejidad de los ecosistemas a gran escala. Este monitoreo comprende la composición
taxonómica, la diversidad de comunidades y la abundancia de cada taxón a lo largo de un
amplio rango de la escala espacial así como el establecimiento de un monitoreo sustentable
a largo plazo.
296
La inserción de este proyecto dentro del CAML proveerá de una línea base para el
monitoreo de la Bahía Collins adyacente a la Base Científica Antártica Artigas (Uruguay),
así como de las Bahías Maxwell y Esperanza, produciendo información para responder
preguntas fundamentales como lo son los cambios de la biodiversidad en función de la
longitud y la latitud en las zonas antárticas, al mismo tiempo que se va creando una matriz
de datos en formato estandarizado y adecuado para probar teorías ecológicas y resolver
problemas prácticos.
Uno de los objetivos del presente proyecto conjunto entre Venezuela y Uruguay, se
encuentra el establecimiento de un plan de monitoreo de la biodiversidad marino-costera en
estas zonas que pueda mantenerse en el tiempo gracias a la colaboración y logística de las
armadas de ambos países, al mismo tiempo que se estimula la cooperación internacional y
la capacitación de recursos humanos.
Los objetivos específicos de este proyecto fueron:
1. Inventariar y monitorear la biodiversidad de organismos bentónicos asociados a
macroalgas en la zona intermareal de la Bahía Collins (inmediaciones de la Base
Científica Antártica Artigas, Uruguay). Esto se realizó en: a) Comunidades de
macroalgas Adenocystis sp., mediante la colección de los organismos dentro de áreas
delimitadas por cuadriculas de 25 x 25 cm, determinándose la biomasa del alga y
porcentaje de cobertura de las mismas (cinco muestras). b) Algas arrastradas por la
corriente y colectadas en las orilla, colectándose los organismos mediante el lavado de
las mismas sobre un tamiz de 500 μm de apertura de malla, determinándose el volumen
de las algas muestreadas como medida de heterogeneidad ambiental (seis muestras). c)
Algas en descomposición arrastradas por las mareas y depositadas en el supralitoral. Se
colectaron todos los organismos presentes dentro de áreas delimitadas por cuadriculas
de 25 x 25 cm hasta 5 cm de profundidad (cinco muestras) (Tabla 1).
2. Inventariar y monitorear la biodiversidad de organismos zooplanctónicos en el área de
la Bahía Collins (inmediaciones de la Base Científica Antártica Artigas, Uruguay),
mediante arrastres horizontales (10 minutos c/u) sobre transectas perpendiculares a la
costa y en forma circular en las dos pequeñas bahías anexas a la Bahía Collins (tres
arrastres por estación/transecta) (Tabla 1). Los arrastres fueron realizados con una red
de plancton de 250 μm de apertura de malla y un diámetro de boca de 30 cm.
3. Inventariar y monitorear la biodiversidad de organismos zooplanctónicos en el área de
la Bahía de Maxwell y Bahía Esperanza en los puntos especificados en la (Tabla 2). Se
realizaron tres arrastres verticales con una red de plancton de 250 μm de apertura de
malla y un diámetro de boca de 1m.
Sobre las transectas donde se colectaron muestras de plancton, se determinaron
parámetros físico-químicos (salinidad, conductividad, temperatura, oxígeno disuelto) y se
tomaron muestras de agua para determinación de carbono, nitrógeno y clorofila. Las
muestras biológicas fueron fijadas en formol al 10% y trasladadas al Laboratorio de
Biología Marina de la Universidad Simón Bolívar en Venezuela para su separación y
posterior identificación por especialistas de ambos países. Una vez realizada la
identificación taxonómica de los grupos de invertebrados presentes, se realizarán estimados
de densidad, biomasa, riqueza de especies, índices de diversidad y equidad por estación y
para cada ambiente muestreado (Bone et al., 2005; Gómez et al., 2005; Gómez et al.,
297
2005b; Zoppi et al., 2006). Se utilizaran técnicas multivariadas de ordenación y
clasificación, y análisis de varianza entre los valores abundancia/riqueza.
Tabla 1: Coordenadas de los puntos y transectas de toma de muestras dentro de la bahía
Collins, adyacente a la Base Científica Antártica Artigas (Uruguay). a) muestras de
Macroalgas b) arrastres de zooplancton
a)
Macroalgas
Cuadratas de Adenocystis sp.
Macroalgas arrastradas por marea
Macroalgas en descomposición
W
-58,9043
-58,9048
-58,9043
S
-62,1880
-62,1886
-62,1874
b) Zooplancton
Bahía del
mareógrafo
Bahía de La
Catedral
Transecta 1
Transecta 2
Transecta 3
Transecta 4
W
S
-58,90509
-62,18880
-58,87730
-62,18680
Desde
Hasta
W
-58,90266
-58,90230
-58,89830
-58,88710
S
-62,18810
-62,18700
-62,18620
-62,18380
W
-58,89500
-58,89700
-58,89480
-58,88560
S
-62,19122
-62,18940
-62,18840
-62,18880
Tabla 2: Coordenadas de los puntos de toma de muestras de zooplancton en las Bahías
Maxwell y Esperanza.
Bahía Maxwell, frente a la BCAA - Uruguay
Bahía Collins, frente al Glaciar
Caleta Potter, frente a la Base Jubany - Argentina
Caleta Potter, frente al Glaciar
Caleta Marian, frente a la Base King C Jong - Corea
Caleta Bermeja, frente al Mareógrafo BCAA- Uruguay
Bahía Esperanza, en la Caleta Choza
Bahía Esperanza, frente a Base Esperanza - Argentina
Bahía Esperanza, al Sur de la Base Esperanza - Argentina
Isla Decepción, frente a la Bahía Balleneros
Caleta Ardley, frente a la Base Eduardo Frei - Chile
Bahía Maxwell, frente a la BCAA - Uruguay
W
-58,8925
-58,8364
-58,6838
-58,6652
-58,7880
-58,9071
-57,0294
-56,9948
-56,9664
-60,5001
-58,9442
-58,8975
S
-62,1881
-62,1756
-62,2295
-62,2312
-62,2230
-62,1928
-63,4114
-63,3922
-63,3941
-62,9829
-62,2016
-62,1896
298
A fin de determinar estadísticamente la presencia de diferencias en estructura y
composición de las comunidades, se llevará a cabo el análisis ANOSIM y el cálculo del
estadístico R y su valor de probabilidad asociado, en base al índice similitud de Bray-Curtis
calculado a partir de los valores de abundancia transformados.
Como producto de este trabajo se espera mejorar e implementar técnicas para
muestreos biológicos en el medio marino antártico, obtener conocimiento de la
biodiversidad bentónica y planctónica asociada a cada uno de los lugares de muestreo,
incorporar especies y sus hábitats de manera georeferenciada en un marco digital para su
visualización y análisis en futuros programas de monitoreo a largo plazo, comenzar a
generar series de tiempo de biodiversidad marina bentónica de la costa antártica en las áreas
muestreadas, así como la inclusión de los mismos en las páginas web del CAML, OBIS y
SCARmarBIN,
Por otra parte, se busca informar e involucrar al público sobre el potencial científico
de la zona y las especies presentes y sentar las bases de un programa de participación entre
científicos uruguayos y venezolanos para al monitoreo de la Península Antártica.
Esta investigación es parte del Programa Científico Antártico Venezolano y fue
financiada por el Ministerio del Poder Popular para Ciencia y Tecnología, contándose con
la colaboración del Instituto Antártico Uruguayo.
RESEÑAS
Bone, D., I. Chollet y C. Rodríguez. 2005. Diversidad biológica de la comunidad bentónica de
aguas profundas, Venezuela. p: 54-65. En: Gómez M. G., M. Capaldo, C. Yánes y A. Martín. (Eds).
Frente Atlántico Venezolano. Investigaciones Geoambientales: Ciencias Ambientales. Tomo I.
Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA) – Fondo Editorial Fundambiente. Caracas, Venezuela. 176p
Gómez, M., M. Capaldo, C. Yánes y A. Martín (Eds). 2005. Frente Atlántico venezolano.
Investigaciones geoambientales. Ciencias Ambientales. Tomo I. PDVSA-Fondo Editorial
Fundambiente, Caracas. ISBN 980-6840-03-8 If36020045533387. 176 p.
Gómez, M., M. Capaldo, C. Yánes y A. Martín (Eds). 2005b. Frente Atlántico venezolano.
Investigaciones geoambientales. Ciencias de la Tierra. Tomo II. PDVSA-Fondo Editorial
Fundambiente, Caracas. ISBN 980-6840-03-8 If36020045533388. 159 p.
Loreau M., S. Naeem, P. Inchausti, J. Bengtsson, J. Grime, A. Hector, D. Hooper, M. Huston, D.
Raffaelli, B. Schmid, D. Tilman y D. Wardle 2001. Biodiversity and ecosystem functioning: Current
knowledge and future challenges. Science, 294 (5543), 804-808.
Pachepsky E., J. Crawford, J. Bown y G. Squire 2001. Towards a general theory of biodiversity.
Nature, 410 (6831), 923-926.
Petraitis P., R. Latham y R. Niesenbaum. 1989. The maintenance of species diversity by
disturbance. The Quarterly Review of Biology, 64, 393-418.
Zoppi, E., Y. Diaz, B. Marín y B. Márquez. 2006. Caracterización y análisis espacio-temporal de la
comunidad zooplanctónica en la Línea base Plataforma deltana. p: 372-439. En: Martin, A. y A.
Riera (Eds.) Estudio de Línea base Ambiental en la plataforma Deltana: Informe Técnico Final.
PDVSA/USB/FUNINDES/INTECMAR. Caracas. INTECMAR. xlviii + 813 p.
299
UBICACIÓN DE LOS GRUPOS REPRODUCTIVOS DE PYGOSCELIS PAPUA EN
PUNTA STRANGER: INCREMENTAN SUS ÁREAS DE NIDIFICACIÓN A
EXPENSAS DE PYGOSCELIS ADELIAE?
(Breeding groups location of Pygoscelis papua in Stranger Point: are they increasing
their nesting sites at the expense of Pygoscelis adeliae?)
Juares, M.A.1, 2, Santos, M.M 1,2, Moreira, M.E. 1, Smit, K. 1,
Negrete, J. 1,2, Carlini, A.1 y Coria N.R 1.
1
Dep. Biología, Aves, Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248,
C1010AAZ-Buenos Aires, Argentina. E-mail:
[email protected]
2
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
(CONICET), Argentina.
INTRODUCCIÓN
En la Península Antártica se pueden observar algunas de las señales más claras de
calentamiento climático regional (Smith et al., 1999; Vaughan et al., 2001). La reducción
de la extensión del hielo marino, su formación más tardía y su desaparición más temprana,
afectarían la abundancia y/o distribución del krill y con ello la de sus predadores (Fraser et
al., 1992; Fraser and Trivelpiece, 1996; Loeb et al., 1997; Fraser and Hofmann, 2003;
Sander et al., 2007a; Sander et al., 2007b). Los pingüinos del género Pygoscelis, que
constituyen la avifauna dominante de la región, son los que han sufrido los mayores
cambios poblacionales asociados al actual cambio climático. Las hipótesis actuales
sugieren que, en general, la reducción del hielo marino ha producido condiciones en el
hábitat más apropiadas para las especies menos dependientes del hielo, las cuales han
incrementado sus poblaciones, mientras que las especies más dependientes del hielo han
disminuido (Forcada et al., 2006).
En la isla 25 de Mayo, ubicada al noreste de la Península Antártica, reproducen
simpátricamente 2 especies de pingüinos con afinidades diferentes al hielo marino:
Pingüino Papua (Pygoscelis papua) y Pingüino Adelia (Pygoscelis adeliae). Estudios
previos en el área demostraron que existen notables divergencias en sus tendencias
poblaciones, con un notorio descenso del P. adeliae y un importante ascenso en el número
de parejas de P. papua (Santos et al., 2004; Negrete et al., 2005).
En el presente trabajo se analizó la distribución espacial de ambas especies en la
colonia de Punta Stranger, Isla 25 de Mayo y se evaluó la competencia por los territorios de
nidificación.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio:
El estudio se realizó en la colonia situada en Punta Stranger, Isla 25 de Mayo (62º 16' S, 58º
37' W), Islas Shetland del Sur, Antártida, durante la temporada reproductiva 2007/2008.
Ubicación geográfica de los grupos reproductivos:
300
Los grupos reproductivos de ambas especies se posicionaron por medio de
georeferenciación (Sistema de información geográfica, SIG).
Monitoreo de grupos reproductivos de la colonia de P. adeliae:
Se eligieron al azar 7 grupos reproductivos de pingüino Adelia en los que se marcaron un
total de 100 nidos que fueron monitoreados cada 5 días desde el inicio de la puesta hasta
que los pichones tuvieran 14 días de vida, aumentando luego la frecuencia de observación a
día por medio hasta llegar al período de guardería. En dichos nidos se registró la presencia
de P. papua en cada observación.
RESULTADOS:
La Fig.1 muestra la distribución espacial de los grupos reproductivos de cada especie que
integran la pingüinera de Punta Stranger. En total se registraron 27 grupos reproductivos de
P. adeliae y 86 de P. papua, además se observaron nidos aislados de esta última especie los
cuales no fueron posicionados por no encontrarse formando grupos reproductivos. De los
27 grupos de Adelia, en 16 se observaron Papuas anidando en forma contigua y 4 de dichos
grupos están rodeados completamente por Papuas.
Fig. 1: Mapa de distribución de los grupos reproductivos de P. papua y P. adeliae en Punta Stranger.
Distribution of breeding groups of P. papua and P. adeliae in Stranger Point.
301
Del total de nidos de P. adeliae marcados y monitoreados el 4% se observó ocupado por P.
papua. Las fechas en las cuales se observaron Papuas utilizando el territorio de nidificación
de sus congéneres, fueron aquellas en las cuales la mayoría de los nidos de Adelia aún
tenían huevo.
DISCUSIÓN
El relevamiento realizado en el presente trabajo muestra la distribución actual de
ambas especies de pingüinos en el área de estudio y es el primero que se obtiene en dicha
colonia utilizando el SIG (Sistema de información geográfica). A partir de la comparación
con mapas previos (Aguirre, 1995) se evidencia que la ubicación geográfica de los grupos
reproductivos de pingüinos Adelia se mantuvo invariable aunque, debido a la declinación
de dicha población (Santos et al., 2004; Negrete et al., 2005), se produjeron pérdidas de
grupos reproductivos completos. Por el contrario, sí se observa un cambio en la distribución
espacial de los sitios reproductivos de pingüinos Papua, el cual parece ligado a su aumento
poblacional (Negrete et al., 2005). Anteriormente las áreas de nidificación se encontraban
más dispersas y alejadas de las de Adelia, mientras que en la actualidad se hallan más
asociadas a los grupos reproductivos de sus congéneres llegando, en algunos casos, a
rodearlos completamente (Fig.1).
Competencia directa por sitios de nidificación ha sido observada entre P. adeliae y
P. antarctica en la isla 25 de Mayo (Trivelpiece et al., 1990) y en muchos casos, la misma
se origina con los nidos periféricos de P. adeliae luego de que el grupo reproductivo de la
especie es rodeado por P. antarctica (Carlini et al., 2005). En el presente trabajo, de los 100
nidos de P. adeliae seguidos, solo un 4% fue ocupado por Papua, sin embargo, dichos nidos
habían sido previamente abandonados por los pingüinos Adelia, y no se observaron
enfrentamientos directos entre ambas especies.
CONCLUSIONES
- El aumento del área ocupada por P. papua y la aparición de numerosos sitios comunes en
los cuales los grupos reproductivos de ambas especies reproducen, es un fenómeno nuevo
que sería la resultante de las divergentes tendencias poblacionales de P. adeliae y P. papua
observadas en Punta Stranger.
- Si bien no se observaron peleas entre las especies por los sitios de nidificación, dado que
en muchos casos P. papua reprodujo en las mismas áreas que P. adeliae, dicho fenómeno
podría verificarse en el futuro próximo de continuar las actuales tendencias poblacionales.
AGRADECIMIENTOS
Al Instituto Antártico Argentino por el apoyo logístico brindado.
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303
POTENCIAL USO DEL PERFIL ELECTROFORETICO EN TRES ESPECIES DE
PINGUINOS ANTARTICOS, COMO MARCADORES BIOLOGICOS DE
CONTAMINACION.
(Potencial use as biological markers of contamination of electrophoretic profiles in
three species of antarctic penguins)
Larsen, K. (1); Montalti, D. (2); Vacarezza G. (1),
Gonzalez Borda, E. (1) y Najle, R. (1)
(1) Laboratorio de Biología Celular y
Ecotoxicología. Facultad de Cs.Veterinarias.
UNCPBA Tandil. Argentina.
(2) Dept. Biología, Aves. Instituto Antártico
Argentino, Cerrito 1248. C1010AAZ-Buenos
Aires. Argentina.
INTRODUCCIÓN
Las aves marinas son un grupo vulnerable a la contaminación por hidrocarburos.
(Dunnet, 1987; Piatt et al., 1990). Siendo los pingüinos particularmente vulnerables a los
derrames de hidrocarburos ya que les resulta difícil detectar y evitar el petróleo como lo
hacen otras aves marinas (García-Borboroglu, 2006).
Trabajos previos (Najle, 1994, 1996 y 2006; Fernández, 1994) mostraron cambios
en los niveles de las globulinas en los perfiles electroforéticos de muestras de sueros
provenientes de pingüinos dosificados con combustibles ampliamente utilizados en
Antartida (JP1 o Polar Diesel), a pesar de esto no mostraban síntomas clínicos de
intoxicación.
Este trabajo tiene como objetivo establecer los perfiles electroforéticos promedios
de sueros de pingüinos adultos y pichones de tres especies antárticas como indicativos del
buen estado de salud para poder ser utilizados como biomarcadores de contaminación.
MATERIALES Y MÉTODOS
Durante la campaña antártica de verano realizada en febrero de 2002, se tomaron
muestras de sangre de tres especies de pingüinos: Barbijo (Pygoscelis antarctica), Papua
(P. papua), y Adelia (P. adeliae) en las pingüineras cercanas a la Base Jubany (62 º 14’ S
58º 38’ W) en la isla 25 de Mayo, Islas Shetland del Sur. La sangre fue obtenida por
punción de la vena cubito dorsal con jeringa sin heparinizar. El muestreo fue realizado
mediante condiciones éticas, siendo los animales liberados inmediatamente terminado el
proceso.
Todas las muestras de sangre coaguladas fueron centrifugadas por diez minutos a
400 g, obteniéndose los sueros correspondientes. Diferentes muestras de suero de adultos y
pichones de las tres especies, mas una mezcla de proteínas estándar de pesos moleculares
conocidos (272, 132, 45, 29 y 14 kDa), fueron sometidas a electroforesis en gel de
poliacrilamida al 10 % en condiciones nativas según Laemmli (1970), utilizando una cuba
de electroforesis vertical (Hofer, USA). En las corridas también fueron utilizados sueros de
gallina (Gallus gallus) y de gaviota de Olrog (Larus atlanticus) como referencia. Después
de la electroforesis, los geles fueron teñidos en 0,25 % Coomassie Brillant Blue R250.
Utilizando los software Image pro plus y Origin 6.0 se obtuvieron los perfiles
electroforeticos de cada una de las muestras y las respectivas proporciones de las diferentes
fracciones proteicas. Los últimos resultados fueron analizados con el análisis estadístico
304
ANOVA y comprobación con el test de Tuckey con grado de exactitud de 5% para
determinar la presencia o no de diferencias significativas entre adultos y pichones de cada
una de las especies. Luego de calcular los distintos Rf y de graficar el logaritmo de los PM
de los estándar en función del Rf, se obtuvieron los pesos moleculares aproximados de cada
una de las fracciones proteicas.
RESULTADOS
En los sueros analizados se encontraron 6 bandas proteicas similares en cada una de
las muestras pertenecientes a las tres especies de pingüinos, tanto adultos como pichones
(Fig.1). Las fracciones proteicas probables son coincidentes a las encontradas por
Deguirmendjian Rosa, et al (1992) y por Castrelos, et al (1974). También se puede
observar en la Figura 1 que el perfil electroforetico de los pingüinos difiere de otras
especies de aves como gallina y gaviota.
Banda proteica Peso molecular Fracción proteica probable
Primera
281 kDa
Ȗ globulinas
Segunda
177 kDa
ȕ globulinas
Tercera
125 kDa
Į1 globulinas
Cuarta
70 kDa
Į2 globulinas
Quinta
40 kDa
albumina
Sexta
15 kDa
prealbumina
272.kDa
132.kDa
45 kDa
29 kDa
14 kDa
Ap
Aa
Bp
Ba
Pa
Pp
Ga
L
St
Figura 1: Electroforesis en gel de poliacrilamida nativo 10% .Ap: P.adeliae pichón; Aa: P.adeliae adulto; Bp:
P. antarctica pichón; Ba: P.antarctica adulto; Pa: P. papua adulto; Pp: P. papua pichón; Ga: G. gallus; L: L
atlanticus; St: mezcla proteica estándar de pesos moleculares conocidos (272, 132, 45, 29 y 14 kDa).
Figure 1: Native polyacrylamide gel electrophoresis 10%. Ap: P.adeliae chick; Aa: P.adeliae adult; Bp: P.
antarctica chick; Ba: P. antarctica adult; Pa: P. papua adult; Pp: P. papua chick; GA: G. gallus; L: L.
atanticus; St: standard proteic mixture of known molecular weights (27, 132, 45, 29 and 14 kDa).
305
Luego de realizado el análisis de varianza de las proporciones de las fracciones proteicas de
adultos y pichones de las tres especies de pingüinos, se determinó la ausencia de diferencias
significativas con un grado de exactitud del 5%, lo cual se ve reflejado en la figura 2.
1.0
P.adelia adult o
P.adel ia pichon
Y Axis Title
Densidad óptica
0.8
0.6
a
0.4
0.2
0.0
0
100
200
300
400
500
600
X AxisalTitle
Distancia
origen
P.antarti ca pichon
P.antartica adulto
1.8
1.6
1.4
Y Axis Title
Densidad óptica
1.2
b
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
100
200
300
400
500
600
X Axis Title
Distancia al origen
1.4
P.papua pichon
P.papua adulto
1.2
Densidad óptica
Y Axis Title
1.0
0.8
0.6
c
0.4
0.2
0.0
0
100
200
300
400
500
600
X Axis Title
Distancia al origen
306
Figura 2: a) perfil electroforetico promedio de adultos y pichones de P. adeliae; b) perfil electroforetico
promedio de adultos y pichones de P.antarctica; c) perfil electroforetico promedio de adultos y pichones de
P.papua.
Figure 2: a) mean electrophoretic profile of adults and chicks of P. adeliae; b) mean electrophoretic profile of
adults and chicks of P.antarctica; c) mean electrophoretic profile of adults and chicks of P.papua
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
El impacto biológico que desencadenan los derrames de petróleo en las colonias de
pingüinos es muy difícil de predecir, debido a la escasa información que se cuenta acerca
de los parámetros bioquímicos y fisiológicos de esta especie expuesta a la contaminación.
Por esta razón resulta de gran importancia el conocimiento de los perfiles electroforeticos
promedio de sueros de tres especies de pingüinos (adelia, barbijo y papua) para determinar
precozmente y con facilidad cambios producidos por contaminantes o agentes estresantes,
actuando así como biomarcadores. Variaciones en el patrón normal de proteínas sericas,
son indicativas de alteraciones provocadas por tóxicos (Najle, 2006).
Se ha determinado la presencia de seis fracciones proteicas (Į1, Į2, ȕ, Ȗ globulinas,
albúminas y prealbuminas) con sus respectivos pesos moleculares, lo cual concuerda con lo
hallado por estudios previos (Deguirmendjian Rosa, 1993; Najle, 2006; Fernández, 1994;
Castrelos, 1975).
Los perfiles electroforeticos y pesos moleculares de las distintas fracciones proteicas
resultan característicos de los pingüinos estudiados, difiriendo notablemente de otras aves
como la gallina y la gaviota, resultando así una herramienta mas para la determinación de
las especies y su estado de salud.
AGRADECIMIENTOS
Este estudio contó con el apoyo del Instituto Antártico Argentino.
307
REFERENCIAS
Castrelos, O., Romero Mercado, M., Abatángelo, C., y Margni, R.A. 1975. Plasma proteins and
immunoglobulins in penguins (Pygoscelis adeliae). Biochimica et Biophysica Acta, 400: 137-142
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308
CONCENTRACION DE IgM SERICA EN MACHOS DE ELEFANTE MARINO
DEL SUR DURANTE LOS PERIODOS DE REPRODUCCION Y MUDA EN LAS
ISLAS SHETLAND DEL SUR.
(Serum Igm concentrations in the Southern elephant seal males during the breeding
and molting periods at the South Shetland Islands)
Márquez, M.E.I. (1); Carlini, A.R. (1); Baroni, A.V. (2); Ronayne de Ferrer, P.A.
(2)
; Slobodianik, N.H. (2)
(1)
Depto. de Ciencias Biológicas, Instituto Antártico Argentino (D.N.A.)Cerrito 1248- (1010) Buenos Aires, Argentina. E-mail: [email protected]
(2)
Cátedras de Bromatología y Nutrición, Fac. de Farmacia y Bioquímica
(U.B.A.)- Junín 956- (1113) Buenos Aires, Argentina. E-mail:
[email protected]
INTRODUCCIÓN
Los valores de las Inmunoglobulinas (Igs) séricas constituyen datos valiosos para evaluar el
estado fisiológico y sanitario de las especies de mamíferos marinos, sin embargo, los
estudios en poblaciones de pinnípedos antárticos son escasos, aún en la actualidad (Hall et
al. 2003; Ferreira et al. 2005; Márquez et al. 1998; 1999; 2000; 2005; 2006). La
Inmunoglobulina M (IgM) representa la clase mayoritaria de Igs producida durante la
respuesta inmune primaria (Tizard 1996) a los antígenos particulados, tales como las
bacterias. Estudios previos en el elefante marino del sur mostraron cambios significativos
en los valores séricos de la IgM, tanto en las hembras como en las crías durante el período
de lactancia (Márquez et al. 1998; 2000). Estos resultados sugieren que las tendencias
longitudinales observadas responden a cambios naturales relacionados a las etapas del
período de lactancia, debido a una estimulación antigénica producida durante la
permanencia en tierra y a los cambios correspondientes al desarrollo del sistema inmune en
los neonatos.
Los niveles de estas fracciones proteicas específicas, durante el ciclo anual, pueden
servir como datos basales para aplicación en medicina veterinaria, y como referencia en
posteriores estudios del metabolismo de pinnípedos. El objetivo de este trabajo es
contribuir a un mayor conocimiento de la bioquímica clínica comparada del elefante marino
del sur perteneciente a la colonia reproductiva de Stranger Point, Islas Shetland del Sur,
mediante el análisis de la IgM sérica para estudiar el estado inmunológico de los machos
adultos durante los dos períodos de ayuno en tierra, reproducción y muda.
MATERIALES Y MÉTODOS
TÉCNICAS DE CAMPO
Las muestras de suero se obtuvieron de machos adultos de elefante marino del sur
(Mirounga leonina) con un aparente buen estado de salud (sin indicaciones externas de
enfermedad), pertenecientes a la población que reproduce anualmente en Stranger Point,
Isla 25 de Mayo (62 ° 14’ S - 58 ° 40’ W), Islas Shetland del Sur, durante las temporadas de
1999/2000 y 2000/2001. Recorridas diarias permitieron registrar las fechas de llegada de
los ejemplares a la playa, para reproducir y mudar. Durante el período reproductivo, un
total de 23 ejemplares fueron capturados, identificados con marcas plásticas y muestreados.
Durante la muda se capturaron y muestrearon 7 ejemplares, de los cuales 5 fueron
recapturados del período anterior. Los ejemplares fueron muestreados longitudinalmente en
1-2 oportunidades en cada período.
309
PROTOCOLO DE MUESTREO
Los machos adultos fueron inmovilizados con una dosis intramuscular de clorhidrato de
ketamina (Lab. Fort-Dodge, 100 mg/mL, según Carlini et al., 1997). El muestreo de sangre
de la zona intravertebral se realizó utilizando jeringas descartables (sin aditivos) con agujas
de punción lumbar (Mc Mahon et al. 2000). La sangre se dejó coagular durante 4 hs., fue
centrifugada y el suero fue removido y fraccionado para almacenar congelados a -20 °C
hasta su análisis.
ANÁLISIS BIOQUÍMICOS
Se determinó la IgM por la técnica de inmunodifusión radial (Mancini et al. 1965) sobre
placas de gel de agarosa (Diffu-Plate, kit comercial de diagnóstico de Biocientífica), usando
suero anti-IgM humana, ya que no se dispone de un antisuero específico para este mamífero
marino. Esto puede realizarse por la reactividad cruzada que existe entre las proteínas
séricas de los pinnípedos y las proteínas séricas humanas, demostrada con anterioridad por
Margni et al. (1971) y Cavagnolo y Vedros (1978). También fue testeada por nosotros en
estudios previos sobre inmunoglobulinas séricas en el elefante marino del sur (Márquez et
al. 1998, 2000). Se siguió el protocolo de los fabricantes del kit comercial de diagnóstico
(Diffu-Plate, Biocientífica). Los resultados se leyeron a las 72 hs. de incubación y se
evaluaron utilizando una curva estándar realizada con suero control.
ANÁLISIS ESTADÍSTICOS
Con un propósito comparativo, se dividieron en etapas a los períodos reproductivo y postreproductivo, de acuerdo a la fecha de arribo a la colonia para reproducir o mudar, y el
proceso de muda observado en los ejemplares. Por lo tanto, los datos de IgM sérica para el
período reproductivo se agruparon en 2 etapas: principio (1-36 días) y final (46-72 días). El
período de muda se dividió en 2 etapas: temprana (1-5 días) y tardía (10-24 días).
Los valores se expresan como medias y la diferencia significativa fue fijada al valor
de P<0.05. El test de Kolmogorov-Smirnov se utilizó para determinar si los datos estaban
distribuidos normalmente, y el test de Levene se empleó para confirmar la homogeneidad
de las varianzas. El t-test de Student se utilizó para analizar la diferencia en las
concentraciones de la IgM sérica durante ambos períodos estudiados.
Nuestros procedimientos cumplen con el Código de Etica para la Experimentación
Animal en Antártida. El permiso para realizar este trabajo fue otorgado por la Dirección
Nacional del Antártico (Oficina de Gestión Ambiental), Argentina.
RESULTADOS
El rango de valores durante el período reproductivo fue de 210-626 mg/dL, y durante la
muda, 121-542. Los valores de IgM sérica mostraron una tendencia ascendente durante
ambos períodos relacionados al aumento de permanencia en tierra (Tabla 1), siendo
significativamente mas altos al final de cada período: reproductivo, P=0.024 y muda, P=
0.038.
Tabla 1: Valores de IgM sérica en machos adultos de elefante marino del sur en Antártida. (Serum IgM
values in adult males of Southern elephant seals in Antarctica).
310
Período Reproductivo
Etapas
Principio
N
8
Final
15
Período de Muda
Etapas
Temprana
IgM (mg/dL)
210 - 368
314 ± 54
210 - 626
420 ± 117 (*)
N
5
IgM (mg/dL)
121 - 257
157 ± 58
3
210 - 542
Tardía
364 ± 167 (**)
- Los datos están expresados como rango de valores y como media ± desviación estándar.
(*) Diferencia significativa (t-test de Student, P= 0.024). (**) Diferencia significativa (t-test
de Student, P= 0.038).
DISCUSIÓN
La IgM es un componente importante entre las Igs séricas de los mamíferos, aunque
usualmente está presente en relativamente baja concentración. En el estudio presente, las
concentraciones de la IgM sérica se encuentran entre los valores más altos encontrados en
mamíferos (Usategui-Gómez et al. 1966, Mc Ghee et al. 1975, Cavagnolo y Vedros 1979,
Tizard 1996, Márquez et al. 1998, 2005, 2006). Los resultados informados en el presente
trabajo nos permiten sugerir que la IgM circulante tiene un rol importante en la inmunidad
humoral de los machos adultos del elefante marino del sur, del mismo modo que
informamos en trabajos previos para las hembras y cachorros de esta misma especie
durante el período de lactancia (Márquez et al. 1998, 2000) y para otros pinnípedos
antárticos (Márquez et al. 2005, 2006). Los niveles de IgM sérica en los machos muestra un
patrón similar al que informáramos en trabajos anteriores (Márquez et al. 1998; 2000),
referidos a pares madre-cachorro de elefante marino del sur. Los valores de IgM sérica
mostraron una tendencia creciente significativa durante ambos períodos, reproducción y
muda, al progresar el tiempo de permanencia en tierra. Estos hallazgos sugieren un
aumento en la síntesis de IgM debida a una estimulación antigénica en tierra, en donde los
machos de elefante marino del sur estarían expuestos a una mayor cantidad y a diferentes
antígenos que aquellos presentes en el mar. La carga bacteriana encontrada en el agua de
mar de la Caleta Potter (Mac Cormack et al. 1990), cercana a Stranger Point, resultó mas
baja que la determinada en los lechos de arena y algas presentes en el área de reproducción
del elefante marino del sur (Mac Cormack, comunicación personal).
CONCLUSIONES
Nuestros resultados nos permiten concluir que los cambios en los valores de IgM sérica
están asociados con las diferentes etapas del ciclo anual, y estas variaciones pueden ser el
resultado del tiempo de permanencia en tierra, impuesto por la duración de los períodos de
reproducción y muda.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo se realizó en el marco del Convenio de cooperación científica existente entre la
Dirección Nacional del Antártico (Instituto Antártico Argentino) y la Universidad de
Buenos Aires (Facultad de Farmacia y Bioquímica). Los autores agradecen a todo el
311
personal que brindó asistencia técnica en el campo en la Base Científica Antártica Jubany:
M. Alcalde, L. Balboni, M. Ciancio, R. Conde, G. Daneri, M. Gasco, R. Lini, R. Montiel y
S. Poljak.
Este trabajo fue subsidiado por la Dirección Nacional del Antártico y la Secretaría
de Ciencia y Técnica (PICTO: 11559).
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Márquez, M.E.I., Carlini, A.R., Slobodianik, N.H., Ronayne de Ferrer, P.A. y Godoy, M.F. 1999.
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313
ESTRUCTURA ESPACIO-TEMPORAL DEL PRINCIPAL ‘BLOOM’
PHYTOPLANKTONICO EN EL OCEANO SUBANTARTICO: UN ANALISIS
MEDIANTE SENSORAMIENTO REMOTO Y MODELACION BIOGEOQUIMICA
(Seasonality and scale of a major Subantarctic phytoplankton bloom, a remote
sensing and biogeochemical modelling analysis)
Molina, E. 1, 2
1
Antarctic Climate and Ecosystems CRC, Hobart, 7001,
Australia
2
Institute of Antarctic and Southern Ocean Studies,
University of Tasmania, Hobart, 7001, Australia
INTRODUCTION
The Southern Ocean has been shown to be an important global sink for atmospheric CO2
(Sarmiento et al., 1998), the algal production being responsible for large seasonal variations
(Blain et al., 2001). During the multi-national Kerguelen Ocean and Plateau compared
Study (KEOPS), which took place from 19 January to the 13 February 2005, a survey was
carried out inside and outside the largest phytoplankton bloom in the Indian sector of the
Southern Ocean (Fig. 1). This bloom event is fuelled by iron inputs from deep waters
(Blain et al., 2007), and therefore this region represents an area of natural persistent iron
fertilization that can inform debate about the role of iron in ocean productivity, carbon
cycling, and climate.
a
QuickTime™ and a
TIFF (LZW) decompressor
are needed to see this picture.
From Blain et al., 2007
Figure 1. a. Map of the Kerguelen plateau area, showing major topography and Chlorophyll-a climatology
(1997-2007) from the AQUA MODIS sensor. b. Iron profile measured during the KEOPS survey above
(dark) and outside (light) the Kerguelen plateau.
314
METHODS
In this study we examine the regional scale and seasonal evolution of the phytoplankton
bloom based on satellite images. We then combine this perspective to build a simple model
and investigate its response to the observed enhanced iron input. The model consists of four
coupled interacting components, describing changes in the concentrations of nutrients (N),
phytoplankton (P), zooplankton (Z) and detritus (D). The model is formulated as a bi-layer
system with an upper, actively-mixed layer (down to the seasonal thermocline) containing
N, P, Z and D, and a lower layer containing no P, Z or D but an excess of nutrients, N0. The
model is forced by annual cycles of the mixed layer depth, solar radiation and sea surface
temperature (SST). Daily mixed layer depths are taken from a turbulent kinetic energy onedimensional (80 vertical levels) model [Mongin et al., 2006]. For the solar irradiation and
SST, meteorological forcing are obtained from the European Center for Medium-Range
Weather Forecasting (ECMWF) for the 1° x 1° grid square that includes the KEOPS study
site. In order to simulate the iron natural fertilization above the plateau, the deep (below the
mixed layer) iron concentration is increase by a factor 3 in the infusion zone (Blain et al.,
2007). The data for the SCHL time series was extracted from the full resolution (1 km)
mapped data of individual passes and the arithmetic mean taken within the 7x7 blocks of
pixels centred on each station. Bathymetric data of the Kerguelen plateau region was
produced by Geoscience Australia and supplied by the Australian Antarctic Data Centre.
Advection field derived from the TPAC (MOM 3) high-resolution model. In order to
validate the model with observations, Chla simulated by the model and MODIS Chla
measurements are compared (see Fig. 3).
RESULTS
In 2004-2005, the bloom began in early November and collapsed in late February. The
maximum SCHL concentration (4.5 mg m-3) was observed over the plateau in December
2004. The shape of the bloom above the plateau is remarkably constrained by bathymetry
and the maximum surface area of the latter is around 65,000 km2. Mean vertical
distributions of dissolved iron (DFe) inside and outside the plateau (Fig. 1) revealed that the
concentrations (0.09 nM mean) in the surface mixed layer (SML) were low and typical of
surface waters of the open Southern Ocean. Fig. 2 shows an example of the spatial
agreement between the SCHL distribution and the bathymetry of the plateau. The carbon
sequestration efficiency (C exported in excess / iron input in excess) simulated by the
model is 150,778 (mol/mol) when diffusion is considered and 266,030 when diffusion is set
to zero, those are in the same range as the values obtained by Blain et al. (2007) (290,000410,000). Both the model and the field data analysis confirm that natural iron enrichment
yield to carbon sequestration efficiency higher by an order of magnitude than the
deliberated iron fertilization.
DISCUSSION AND CONCLUSIONS
The phytoplankton bloom shape over the Kerguelen plateau clearly shows a relation with
bathymetry and surface advection field, but one that is much more complex than simply an
increase of biomass in shallow waters. Further statistical analysis and the development of a
hydrodynamic model are required to estimate the degree of this relation and especially the
possible effect of the topography feature and mixing characteristic in bringing Iron into the
surface layer. Using a simple model, we showed that the phytoplankton bloom over the
plateau could be simulated using a model tailored to HNLC conditions in response to a 3315
fold increase in subsurface iron concentrations. These simulations were not perfect,
especially in terms of the seasonal timing of the maximal biomass, which was
approximately one month too late in comparison to the remote-sensing SCHL observations
over the plateau. However, with simple techniques and tools we were able to highlight the
main problems that hamper the assessment of the impact of iron fertilization on ocean
carbon sequestration. The complexity of iron cycling, the hydrography of the Kerguelen
plateau, and the heterogeneity of the SCHL distribution point to the need for new and
specific tools to be developed to make further progress.
Figure 2: Modis aqua SCHL images during the bloom period (chosen upon clouds coverage conditions).
Overlay is the bathymetry field (300 m 500 m and 1000 m isobath) and KEOPS cruise transect (white lines).
316
Figure 3: SCHL time series above (B) and outside (A) the plateau/infusion zone in the model (plain line), and
from MODIS-AQUA meridional transect (dots).
(A)
(B)
Figure 4: Seasonal evolution of the model iron variables (Phytoplankton iron , Detritus iron and dissolved
bioavailable Iron); A) inside and B) outside the infusion zone (i.e., plateau).
Acknowledgments
We thank the Australian Commonwealth Cooperative Research Centres Program support.
317
REFERENCES
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the iron hypothesis: Kerguelen Islands, Southern Ocean. Deep Sea Res. I, 48: 163-187.
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Southern Ocean. Nature, 446: 1070-1074.
Mongin, M., Nelson, D., Pondaven, P. & Treguer, P. 2006. Simulation of upper-ocean
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ocean carbon cycle to anthropogenic climate warming. Nature, 393: 245-249.
318
MONITOREO DE COLONIAS DEL PETREL GIGANTE DEL SUR Macronectes
giganteus EN LA ISLA GREENWICH E ISLAS AITCHO,
SHETLAND DEL SUR, ANTÁRTIDA
(Monitoring of Southern Giant Petrel Macronectes giganteus colonies at Point Fort
Williams-Greenwich Island and Aitcho Islands, South Shetland Islands, Antarctica)
Piedrahita, P. 1, 3 y Köster, F. 2, 3
1
Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Escuela de Ciencias
Biológicas,
Sección de Ornitología y Ecología, Quito, Ecuador. Casilla: 17-01-2184.
Correo electrónico: [email protected]
2
Condominios Chambalá / Tumbaco, Quito, Ecuador
Casilla: 17-22-20248.
3
Instituto Antártico Ecuatoriano, Guayaquil, Ecuador.
INTRODUCCION
El Petrel Gigante del Sur (Macronectes giganteus) es una de las especies de aves
marinas que se reproduce durante el verano austral, entre sus sitios de anidación se
encuentran las Islas Shetland del Sur de la Antártida (Harrison, 1987).
Con el avance de la industria pesquera, especialmente el uso del palangre, el número
de especies de aves marinas y sobre todo el número de sus individuos, atrapados en los
anzuelos de estas artes de pesca está en aumento (Woehler et al., 2001). Por lo tanto, la
pesca industrial es la principal causa para la declinación poblacional de especialmente el
Petrel Gigante del Sur (Woehler et al., 2001). Además, y como peligro adicional para las
poblaciones de esta especie, en todo el rango de su distribución antártica se ha detectado el
incremento de la presencia y actividad humana en sus sitios de anidación (Creuwels, 2005).
En este sentido se hace importante el continuo monitoreo de las colonias de esta especie en
lo posible a lo largo de su rango de distribución, y de esta manera conocer la tendencia
poblacional a largo plazo, información necesaria para la conservación y planes de acción
para el Petrel Gigante del Sur Macronectes giganteus (Woehler et al., 2001).
El principal objetivo de nuestro trabajo es realizar el monitoreo poblacional y
reproductivo de las colonias del Macronectes giganteus en la Isla Torre, Isla Barrientos y
en la Punta Fort Williams de la Isla Greenwich. El presente estudio fue realizado durante
las campañas antárticas del Ecuador de los años 2007 y 2008, además se utilizó datos de
censos anteriores realizados en la Pta. Fort Williams de la Isla Greenwich como un
parámetro a comparar.
MATERIALES Y METODOS
Mediante caminatas sobre toda la superficie de la Punta Fort Williams de la Isla
Greenwich, la Isla Torre, la Isla Barrientos y la Isla Dee, y utilizando un receptor para el
Posicionamiento Global (GPS), se registró la posición geográfica de cada uno de los sitios
de anidación del Petrel Gigante del Sur en estas áreas. Se contabilizó el número de
polluelos presentes en cada sitio, y se anotó si los polluelos estuvieron acompañados por
sus padres o no. Esto proyectó datos confiables acerca del número real de nidos activos y se
evitó de esta manera una inflación de los cálculos, al incluir nidos vacíos o aparentemente
ocupados. Considerando que la nidada de una pareja del Petrel Gigante del Sur suele
consistir de un solo polluelo (Warham, 1962), y al registrar únicamente nidos con polluelos,
319
se pudo calcular el total mínimo de individuos entre adultos y polluelos presentes en estas
áreas. Para un mayor detalle de la metodología, refiérase a Köster y Piedrahita (2007).
RESULTADOS
En el año 2007 se registró un total de 109 polluelos de Macronectes giganteus en
Pta. Fort Williams, lo que equivale a un total mínimo de 327 individuos de ésta especie en
ésta área. Mientras que en el año 2008 en las mismas colonias de la Pta. Fort Williams se
registró únicamente 9 polluelos, un marcado contraste en referencia al año 2007 y años
anteriores (Tabla 1).
En la Isla Barrientos en el año 2007 se registró un total de 78 polluelos, de lo cual se
infiere un tamaño poblacional mínimo de 232 individuos, mientras que en el año 2008
registramos apenas 5 polluelos del Petrel Gigante del Sur en esta isla; de igual manera con
el caso anterior un marcado contraste poblacional.
En la Isla Torre se registró 10 polluelos que equivalieron a 20 individuos reproductores.
Sorprendentemente en la Isla Dee no se encontró ningún sitio de anidación de los Petreles
Gigantes del Sur.
Tabla 1. Número de polluelos del Petrel Gigante del Sur registrados en la Pta. Fort Williams Isla Greenwich.
Los datos de los censos de los años 1991 y 2001 corresponden a conteos de nidos. (Number of Southern Giant
Petrel chicks at Point Fort Williams-Greenwich Island).
Año Número
del
de
Censo polluelos
1991
80
1992
87
2001
154
2004
105
2007
109
2008
9
Referencias
Haase, 1993
Haase, 1993
Socola, 2001
Torres, 2004
Este estudio
En el año 2007 entre los Macronectes giganteus de la Pta. Fort Williams, se
encontró a dos individuos adultos anillados. El primero se halló cuidando a su polluelo en
el nido, su anillo tenía la siguiente inscripción: AVISE BIRD BAND/WRITE
WASHINGTON DC USA/818-06256. Gracias a la colaboración de Susan Trivelpiece
(com. pers.) se pudo saber que este individuo fue marcado en febrero de 1992 en el
“Copacabana Research Site in Admiralty Bay, King George Island”, por lo tanto al
momento de nuestro censo tenía una edad de 15 años. El segundo Petrel Gigante
encontrado marcado en el año 2007, incubó un huevo en la Pta. Fort Williams, y llevaba un
anillo con el código: 01218 01218. Lamentablemente, y a pesar de las indagaciones
respectivas, no hemos podido averiguar la procedencia de este anillo, por lo tanto no se
logró obtener información alguna acerca de la fecha de captura del individuo y del sitio de
su marcación.
En la Isla Barrientos, también en el año 2007 se observó a dos individuos con
anillos metálicos. Debido a que tierra y excrementos de las aves cubrían parcialmente sus
códigos, sólo se pudo descifrar una parte del código de uno de ellos: 848-42820. Según
Susan Trivelpiece (com. pers.) habríamos incurrido en un error de lectura, al tratarse muy
320
posiblemente del individuo número 848-48220, marcado en febrero de 1997 en el
“Copacabana Research Site in Admiralty Bay, King George Island”; consecuentemente de
10 años de edad.
DISCUSION
Entre las formas de levantar los datos en censos anteriores del Petrel Gigante en Pta.
Fort Williams y otras áreas, está la de también tomar en cuenta los nidos aparentemente
ocupados (Creuwels et al., 2005). Esto, sin embargo, conlleva el peligro de que estos
censos se sobredimensionen indeterminablemente, debido a que muchos de los “nidos
aparentemente ocupados”, según nuestras observaciones son utilizados por individuos
flotantes en situación no reproductiva, o por individuos de parejas, de los que un padre
cuida al polluelo en el nido de la pareja y el otro descansa en su cercanía en uno de estos
nidos vacíos, pero “aparentemente ocupados”. El porcentaje de los individuos flotantes en
el total de la población de su especie es casi imposible de determinar en la práctica.
A cambio los datos que se registraron para realizar el presente censo, reflejan el
total mínimo real de la población, basándose en el conteo de polluelos presentes sumado al
número de sus padres lo que constituye una base sólida para efectuar futuros censos con la
más alta confiabilidad posible.
Siendo la Estación Científica Pedro Vicente Maldonado de funcionamiento solo en
el verano austral, durante los meses de diciembre a febrero, al llegar el personal de la
misma a finales de diciembre, las aves ya están en sus sitios de anidación y la gran mayoría
ya tiene cría.
Bajo estas circunstancias, y dada la necesidad imperiosa de llevar a cabo su ciclo
reproductivo a buen término en nada más que estos pocos meses del año de clima
favorable, resultaría fácil suponer una fuerte resistencia de estas aves contra el abandono
del nido y/o su cría antes de tiempo, aunque sus nidos estén ubicados a tan poca distancia
de la Estación Ecuatoriana Pedro Vicente Maldonado y las actividades, si bien muy
respetuosas para con estas aves, de su personal.
Según recientes estudios (Patterson et al., en prensa; Woehler et al., 2001), la
construcción o readecuación de por ejemplo estaciones científicas en áreas de anidación del
Petrel Gigante del Sur pueden ser causa para la disminución del número de sus parejas
reproductivas. Sin embargo, de acuerdo a nuestras observaciones, la cercanía de la Estación
Ecuatoriana Pedro Vicente Maldonado, a menos de 100 m de varios sitios de anidación de
Macronectes giganteus en las formaciones rocosas adyacentes, no habría tenido éstas
consecuencias negativas.
Como explicación para esta situación podría ofrecerse el hecho de que estas aves,
luego de pasar años o meses en alta mar y lejos de sus lugares de anidación, suelen regresar
a tierra firme para escoger los sitios para sus nidos, o rehacer los mismos, y reproducirse a
principios de la primavera antártica, esto es en los meses de septiembre a octubre (Warham,
1962).
El cambio poblacional observado en el monitoreo del año 2008 en relación a años
anteriores, con una reducción importante de los polluelos del Petrel Gigante del Sur, podría
deberse en gran medida a un aparente retraso en el inicio del verano austral. El 18 de enero
de 2008, cuando llegamos a la Pta. Fort Williams la cantidad de nieve por descongelarse
era importante y considerable, lo que posiblemente afectó o no gatilló fisiológicamente la
reproducción de los Macronectes giganteus; además, hubo dos casos donde encontramos
321
cascarones de huevos pero no pichones, lo que nos induce a pensar que algunas aves
perdieron su puesta por acción del clima.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al Instituto Antártico Ecuatoriano, y a la Escuela de Ciencias Biológicas de la
Pontificia Universidad Católica del Ecuador.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Creuwels, J., Stark, J., Woehler, E., Van Franeker, J. y Ribic, C. 2005. Monitoring of a Southern
Giant Petrel Macronectes giganteus population on the Frazier Islands, Wilkes Land, Antarctica.
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Sur), durante enero y febrero 1991-1992. Acta Antártica Ecuatoriana, PROANTEC-Ecuador, 1(3):
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Köster, F. y Piedrahita, P. 2007. Censos del Petrel Gigante del Sur Macronectes giganteus y las
Skúas Catharacta spp. en la Punta Fort Williams-Isla Greenwich y la Isla Barrientos, Shetland del
Sur, Antártida. Revista Tecnológica ESPOL, 20 (1): 89 – 95.
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Fort Williams (2004), en la Isla Greenwich-Shetland del Sur-Antártica. Reporte Técnico, Instituto
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Woehler, E., Cooper, J., Croxall, J., Fraser, W., Kooyman, G., Miller, G., Nel, D., Patterson, D.,
Peter, H-U., Ribic, C., Salwicka, K., Trivelpiece, W. y Wiemerskirch, H. 2001. A statistical
assessment of the status and trends of Antarctic and Sub-antarctic seabirds. Report on SCAR BBS
Workshop on Southern Ocean seabird populations.
Warham, J. 1962. The biology of the Giant Petrel Macronectes giganteus. Auk, 79: 139 – 160.
322
COMPARACIÓN INTERANUAL DE LA BIOLOGÍA REPRODUCTIVA DEL
PINGÜINO BARBIJO (PYGOSCELIS ANTARCTICA ) EN COLONIAS DE LAS
ISLAS SHETLANDS Y ORCADAS DEL SUR.
(Interanual comparison of the Reproductive Biology of the Chinstrap penguin
(Pygoscelis antarctica) in colonies of the South Orkneys and Shetlands Islands).
Rombolá Emilce1-2, Marschoff
Enrique , Scolaro Alejandro1-3 y Coria Néstor2.
2
1-Conicet (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas 2Instituto Antártico Argentino 3- CENPAT (Centro Nacional Patagónico)
INTRODUCCIÓN
El Programa de Monitoreo del Ecosistema (CEMP), de la CCRVMA tiene como
objetivo detectar y registrar cambios significativos en los componentes críticos del
ecosistema que sirvan como base para la conservación de los recursos vivos marinos
antárticos.
El éxito reproductivo es considerado por el programa CEMP como un parámetro
integrador durante el período de reproducción. El mismo es un indicador de la
disponibilidad de presas que a su vez depende, no sólo de la abundancia de las mismas, sino
también de su accesibilidad que resulta de la interacción entre la biología de las especies
involucradas y factores ambientales.
Los pingüinos que nidifican en Antártida tienen un ciclo reproductivo corto, de alrededor
de tres meses hasta la emancipación de los pichones, debiendo enfrentar diversas
condiciones que varían entre temporadas reproductivas, ya sea en cuanto a la obtención de
alimento, factores ambientales o de los mismos individuos reproductores.
El objetivo del presente trabajo es investigar la biología reproductiva del pingüino
barbijo (Pygoscelis antarctica) durante dos estaciones reproductivas y entre dos áreas de
estudio insulares: Isla Nelson, (Shetlands del Sur) e isla Laurie (Orcadas del Sur),
analizando las variaciones entre períodos reproductivos dentro y entre áreas; así como
también comparar e interpretar la variación interanual en el éxito reproductivo a la luz de
los parámetros ambientales.
MATERIALES Y MÉTODOS
Las colonias estudiadas se ubican en Punta Martín (60°45' S y 44°43' W) Isla
Laurie, donde se encuentra la Base Orcadas, (Islas Orcadas del Sur), sitio en el que
Argentina desarrolla el Programa CEMP, en este trabajo se presentan los datos
provenientes de las campañas 2004/05 y 2005/06, referidas como 2005y 2006; y Punta
Armonía (62°18'S y 59°14' W), isla Nelson, Shetlands del Sur, los datos fueron tomados en
las campañas 2002/2003 y 2003/04 (2003 y 2004 para referencias).
Siguiendo el protocolo del CEMP (2000) para el éxito reproductivo, desde la puesta
de los huevos hasta que los pichones entran en la etapa de guardería y cada 5 días, se
controlaron 100 nidos contiguos marcados a lo largo de una transecta que atraviesa varios
323
sitios reproductivos (en Punta Armonía se seleccionaron 50 nidos). En cada fecha de
muestreo se determinaron: número de nidos abandonados, numero de nidos activos, número
de huevos y/o pichones presentes en los nidos, ejemplares adultos y cantidad de pichones
que entran en la etapa de guardería.
El éxito reproductivo se determinó como el número total de pichones que
comienzan la guardería a la última fecha de muestreo, por nido.
De esta manera se puede establecer una comparación entre temporadas, aunque exista un
desfasaje en el comienzo de las mismas, entre años y localidades, debido a que se
consideran para cada muestra la fecha de inicio hasta que los pichones entran en guardería.
Para la duración de los turnos de incubación se controlaron transectas de 50 nidos en ambas
localidades, anillando a los adultos de la pareja y contabilizando la totalidad de los cambios
producidos por los miembros de la pareja en cada nido y el tiempo total de incubación para
la temporadas de Punta Martín y 2003 de Armonía.
RESULTADOS
En la tabla 1 y 2 se presentan para las colonias de Punta Martín (isla Laurie) y de
Punta Armonía (isla Nelson), los parámetros de la biología reproductiva para las
temporadas reproductivas analizadas.
Para la temporada 2005, el pico de puesta de huevos fue el 2 de diciembre, y el de
nacimientos el 4 de enero. El 81,88% de los pichones nacidos arribaron a la etapa de
guarderías. El éxito en la eclosión fue alto (fueron abandonados 23nidos). El éxito
reproductivo fue mayor en 2005 en Punta Martín, encontrándose diferencias significativas,
(chi= 14.24, p<0,001), en el número de nidos con 1 o 2 pichones o abandonados respecto
de la temporada siguiente. El pico de puesta de huevos en 2006 también fue el 2 de
diciembre. El éxito en la eclosión fue bastante bajo, algo menor al 50%, (fueron
abandonados 42 nidos). El pico de nacimientos fue el 6 de enero y sólo murieron 14
pichones; al haber nacido un número bajo de pichones el éxito reproductivo resultó pobre
para la temporada, aunque el 83,91% de los pichones nacidos emanciparon (tabla 1).
Año N de huevos N de pichones % de huevos
puestos
nacidos
eclosionados
2005
2006
192
175
138
87
71,88
49,71
% de pichones
en guardería
81,88
83,91
Éxito
reproductivo
1,13
0,73
Tabla 1. Parámetros reproductivos (en base a 100 nidos) de Pygoscelis antarctica en Punta Martín, Isla Laurie,
Orcadas del Sur.
Table 1. Reproductive parameters (N=100 nests) of Pygoscelis antarctica at Punta Martín, Laurie Island,
South Orkneys.
Para Punta Armonía, durante 2003 el pico de puesta fue el 29 de noviembre, y de
nacimientos el 29 de diciembre; el éxito reproductivo calculado fue de 1,04 pichón por nido
(tomado el 18 de enero), prácticamente el mismo valor que para el año siguiente hacia fines
del mismo mes (chi=3,45, p= 0,169). Tampoco se encontraron diferencias significativas al
comparar la temporada 2004 contra una colonia de bajo impacto de ese año cuyo éxito
reproductivo fue de 1,13 (chi=1,08 p= 0,583). Los parámetros reproductivos fueron muy
similares en ambas temporadas (tabla 2). El pico de puesta fue alrededor de 1 de diciembre
y el 4 de enero los nacimientos.
324
Año N de huevos N de pichones % de huevos
puestos
nacidos
eclosionados
2003
2004
87
91
53
56
% de pichones
en guardería
60,92
61,54
98,11
87,50
Éxito
reproductivo
1,04
0,98
Tabla 2. Parámetros reproductivos analizados (en base a 50 nidos) en Punta Armonía, Isla Nelson, Shetlands
del Sur.
Table 2. Reproductive parameters (N=50 nests) of Pygoscelis antarctica at Punta Armonía, Nelson Island,
South Shetlands.
La media del número de huevos puestos por fecha fue de 48±39,47 para la primer
temporada, y de 43,75±33,01 en la Isla Laurie (figura 1).
isla Laurie
0,6
2005
0,5
h
% u 0,4
e
0,3
d v
e o 0,2
s
0,1
2006
0
25-11
27-11
29-11
1-12
3-12
5-12
7-12
9-12
11-12
fecha de puesta
Figura 1. Porcentaje de huevos puestos de P. antarctica en Punta Martín, isla Laurie en las
temporadas reproductivas analizadas. (N=100 nidos).
Figure 1. Percentaje of laid eggs of P. Antarctica at Punta Martín, Laurie Island, in the
breeding seasons analyzed.
La duración media del periodo de cuidados intensivos, registrado en Punta Martín
hasta que los pichones de cada nido comienzan a agruparse en guarderías fue de 26±4,41
días para 2005 y de 33,91±3,94 días para 2006, difiriendo significativamente ambas
temporadas (Mann-Whitney U-test, U=391,5, p<0.001). (Para las dos temporadas
reproductivas de Punta Armonía no se realizó la misma comparación debido a que no se
dispone de datos comparativos).
Durante 2006 en Punta Martin, la duración media de los turnos de incubación
(relevando los nidos día por medio para ver la duración de cada turno) fue de 33,02±11,51
días. Tomando solamente los nidos activos en todo el período (N=26) fue de 38,15±5,26
(rango= 31-54 días). Para 2003 en Armonía, fue de 28,81±11,07, considerando solamente
los nidos activos (N= 28), de 35,46± 4,08 (rango=25-47 días), difiriendo estadísticamente
ambas temporadas (Kruskall-Wallis median test H=4,92, p=0,0265).
325
DISCUSIÓN
Varias teorías han sido expuestas para explicar las variaciones y declinaciones entre
temporadas reproductivas en el éxito reproductivo de las aves marinas, tanto en término de
la experiencia (tardíos vs tempranos) de los reproductores, la asincronía en la puesta de
huevos (León et al 2001), experiencia de forrajeo en términos de la cantidad de alimento
traído a los pichones y viajes de forrajeo (Rombolá et al 2006), y factores ambientales que
determinan la disponibilidad y/o accesibilidad al alimento como ser la ruptura del pack de
hielo en verano en zonas insulares (Rombolá et al 2003).
Para las temporadas reproductivas analizadas, durante 2006 la ruptura del pack se
produjo alrededor del 13 de enero, cuando usualmente ocurre entre octubre y noviembre
(datos proporcionados por la Base Orcadas). De manera que todo el período de incubación
se desarrolló bajo condiciones de permanencia del pack en las costas. Ello pudo ser uno de
los factores que contribuyeron al bajo número de pichones nacidos y emancipados (éxito
reproductivo), ya que la cantidad de alimento proporcionado por los padres a los pichones
no fue escaso y en promedio similar en ambas temporadas (datos no publicados).
Para las colonias de Punta Armonía, no hubo variaciones entre temporadas en el éxito
reproductivo ni en ningún parámetro estudiado. En esta zona el pack se retira antes, la
distribución comprende a la zona de la península antártica con condiciones más benignas.
Las colonias de Punta Martín, isla Laurie, Orcadas del Sur presentan una cronología
reproductiva algo mas tardía que las colonias de Punta Armonía, isla Nelson, Shetlands del
Sur. Las características oceanográficas que rodean a las islas son diferentes, y esto se refleja
en la disponibilidad del alimento que los padres ofrecen a sus pichones (Rombolá et al
2007). En ambas temporadas en Armonía, la cantidad de alimento ofrecido fue mayor
(datos no publicados).
AGRADECIMIENTOS
A los guardaparques (Orcadas) y personal que participó en las tareas de campo durante las
campañas
BIBLIOGRAFÍA
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CCAMLR Ecosystem Monitoring Program. Hobart, Australia.
2-León A, Soave G y Ferretti, V.2001 Factors that affect hatching asynchrony in the chinstrap
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of pack ice on Chinstrap and Adelia penguin´s diet and reproductive success at Laurie Island, South
Orkneys Island, Antarctica. Polar Biology Vol 26: 41-48.
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reproductive success at Laurie Island, South Orkney Islands, Antarctica. Polar Biology 29:502-509.
5-Rombolá, Emilce, Marschoff Enrique, Coria N. 2007. Variabilidad interanual en las tallas del krill
Euphausia superba en la dieta del pingüino barbijo Pygoscelis antarctica. Actas del VI Simposio
Argentino III Latinoamericano sobre Investigaciones Antárticas. Resumen CVCO315.
326
ESTUDIO COMPARATIVO DEL TAMAÑO RELATIVO DEL RIÑÓN EN AVES
MARINAS Y TERRESTRES.
(Relative comparative size study of sea and terrestrial birds kidney)
Tartara, M.A.1, M. Graña Grilli2, D.I. Archuby2,3, A.M. Gutiérrez4, L.J. Marti1,
L.M. Ferman1,3 & D. Montalti1,2,4
1 Sección Ornitología, División Zoología Vertebrados, Museo de La Plata, Paseo
del Bosque, B1900FWA-La Plata, Argentina.
2 Dept. Biología, Aves, Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248,
C1010Buenos Aires.
3 CONICET, Rivadavia 1917, C1033AAJ-Buenos Aires, Argentina.
4 Cátedra de Fisiología Animal, Facultad de Ciencias Naturales y Museo, Paseo
del Bosque, B1900FWA-La Plata, Argentina.
Debido al intenso metabolismo que poseen las aves producen cantidades
importantes de sustancias de desecho que deben ser rápidamente eliminadas. Para ello
poseen riñones de gran tamaño respecto a su masa corporal; son más voluminosos que en
los reptiles y mamíferos representando aproximadamente entre 1 y 2,6 % de su masa
corporal.
Las aves marinas tienen un problema particular a resolver, el de la excreción de
cantidades considerables de sales que absorven con sus alimentos. Son capaces, además, de
beber agua de mar, lo que ningún mamífero puede hacer en forma regular. Este exceso de
sal no es eliminado por los riñones, sino por unas glándulas especializadas en la excreción
salina situadas en la parte superior del cráneo, por encima de la órbita del ojo, en
depresiones poco profundas del hueso.
Pueden de esta manera eliminar el exceso de sales que les sería perjudicial. Su medio
interno contiene alrededor del 1% de sales, mientras que su alimento y bebida contienen
cerca del 3%.
Los riñones en las aves marinas producen una orina mucho más concentrada que el
agua de mar, por lo que parte de la sal ingerida es eliminada por la glándula de la sal y parte
por el riñón.
El peso relativo del riñón respecto al peso corporal fue analizado en 6 especies de
aves marinas antárticas que poseen glándulas de la sal funcionales y comparado con
especies de aves terrestres que no poseen excreción de sales extrarenal.
Se determinó el peso de los riñones relativo al peso corporal expresando los resultados
como porcentajes (Tabla 1).
Las especies estudiadas de aves antárticas se indican en la Tabla 1. Los ejemplares
utilizados en este estudio fueron pesados a campo con balanza de resorte y los riñones
obtenidos en laboratorio por disección y luego pesados con balanza analítica.
La información del peso de los riñones de las especies de aves terrestres se tomó de datos
publicados.
327
Especie
Pingüino papua Pygoscelis papua
Pingüino Adelia Pygoscelis adeliae
Petrel de Wilson Oceanites oceanicus
Petrel de Wilson de vientre blanco
Fregetta tropica
Skua pardo Catharacta antarctica
lonnbergi
Skua polar del sur Catharacta
maccormicki
Media
0,79498558
0,97707656
1,25990694
1,28440531
S.D.
0,4349222
0,19904257
0,25559999
0,15412392
N
3
5
6
9
1,0367817
0,3521674
13
1,05738258
0,33223819
10
Tabla 1: Peso relativo del riñón de varias especies de aves marinas.
Table 1: Kidney´s mass relative to body weight in several sea birds.
El promedio de la masa relativa del riñón de las aves estudiadas fue 1,07 ± 0,18 %.
Los valores mayores fueron registrados en las dos especies de petreles de Wilson mientras
que los más bajos en los pingüinos.
En cuanto a las aves terrestres, poseen un riñón de menor masa relativa (0,80 ± 0,2
%), destacándose entre los Galliformes Phasianus colchicus y Gallus gallus y entre los
Columbidae Zenaida asiatica, todos con valores de 0,6 %.
Las aves marinas, resuelven el problema de la excreción de grandes cantidades de sales con
la ayuda de la glándula de la sal pero además, el riñón cumple un rol muy importante en
este proceso evidenciado con el alto porcentaje de su masa respecto al peso corporal.
Por lo tanto, la presencia de la glándula de la sal funcional está asociada con el aumento de
la masa del riñón.
328
LAS AVES MARINAS COMO INDICADORAS DE LOS PATRONES DE
DISTRIBUCIÓN Y ABUNDANCIA DEL KRILL Euphausia superba, Y SUS
RELACIONES CON LAS CONDICIONES OCEANOGRÁFICAS EN LOS
ALREDEDORES DE LA ISLA ELEFANTE, ANTÁRTICA
(Seabirds as indicators of krill abundance and distribution, their relation with
oceanographic conditions around Elephant Island, Antarctica)
Ayala L.1
Asociación Peruana para la Conservación de la Naturaleza (APECO)
1
INTRODUCCIÓN
En el Océano Austral, el krill antártico (Euphausia superba) tiene un papel clave en
el ecosistema marino siendo una presa importante para peces, aves y mamíferos marinos;
muchas de las aves se alimentan exclusivamente del krill como es el caso de algunas
especies de petreles y pingüinos (Croxall et al., 1997), de esta forma la Antártida nos ofrece
un medio donde evaluar el grado y forma de la correlación entre la distribución de aves
marinas y la abundancia de su presa.
Este trabajo contiene los resultados del análisis de los avistamientos de aves marinas
a bordo del Crucero BIC Humboldt durante la 12da Expedición Científica Peruana a la
Antártida ANTAR XII, como parte del proyecto de investigación desarrollado por el
Instituto del Mar del Perú (IMARPE: Unidad de Investigación en Depredadores):
Evaluación del krill y su relación con el ecosistema marino. El objetivo del estudio fue
evaluar la abundancia relativa y distribución de las poblaciones de aves marinas antárticas
en los alrededores de la isla Elefante, relacionándolas con la distribución y abundancia de
su presa principal, el krill; con características oceanográficas como la temperatura del mar,
salinidad y el oxígeno disuelto.
MATERIALES Y METODOS
El presente estudio se llevó a cabo en los alrededores de la Isla Elefante entre el 24
y 27 de enero del 2001. Se contaron aves marinas durante las horas de luz, siguiendo los
transectos descritos por el crucero. Las observaciones se realizaron entre las 03:30 h. y las
22:00 h., utilizando binoculares 10x50, guías de campo para identificar aves marinas
(Harrison 1988), reloj, cronómetro de regresión y libretas de campo. Solo se contaron a las
aves en un lado de la embarcación en un ángulo de 90° medido a partir de la proa del buque
y hasta una distancia de 300 metros. Las unidades de conteo fueron segmentos de una
milla de recorrido, durante los cuales se realizaban en forma simultánea la eco-integración
del krill.
RESULTADOS
Durante el recorrido se observaron un total de 2 849 aves marinas. Se identificaron
22 especies pertenecientes a 7 familias (Tabla 1). Las especies más observadas fueron
Pygoscelis antarctica (pingüino de barbijo), Daption capense (paloma del cabo) y
Oceanites oceanicus (golondrina de la tempestad de Wilson) con una frecuencia de
30,26%; 27,41% y 12,04% y una ocurrencia de 34,56%; 53,92% y 40,78 %
respectivamente.
329
El número de aves y la abundancia de krill
El alimento disponible en la capa superficial del mar es el más importante para las
especies de aves marinas no buceadoras. Los coeficientes de correlación entre la
abundancia de krill en esta capa y el promedio de aves por milla para las cinco especies en
estudio fueron no significativos. Sin embargo, al considerarse los valores totales de krill
integrados entre los 3 m y 150 m de profundidad como indicadores de la disponibilidad de
krill en superficie, solo se encontraron tendencias positivas con Fulmarus glacialoides y
Oceanites oceanicus (rspearman ; GL= 4; P>0,05).
Al hallar las correlaciones entre aves por milla y la abundancia de krill entre los 3m
y 150m por eventos se encuentran correlaciones positivas y significativas para el total de
aves (rs= 0,468; GL= 14; P<0,05) y para Oceanites oceanicus (rs= 0,468; GL= 14; P<0,05),
Fulmarus glacialoides (rs= 0,585; GL= 14; P<0,05) y Fregetta tropica (rs= 0,479; GL= 14;
P<0,05).
En el caso de los bloques en los que se consideraron latitud y longitud
correlacionándolos con los valores promedio de aves por milla en la capa 3-150m, fueron
significativos sólo para Oceanites oceanicus (rs= 0,531; GL=18; P<0,05) y con tendencias
positivas no significativas para el total de aves (rs; GL= 18; P>0,05).
El número de aves marinas y las condiciones oceanográficas
Se encontraron entre 0-10m correlaciones altamente significativas entre el total de
las aves y la temperatura y salinidad (rs= - 0,789 y rs= 0,871 respectivamente, GL=13;
P<0,01) y significativas con el oxígeno (rs= -0,539 GL=13; P<0,05). Para Fulmarus
glacialoides se hallaron correlaciones altamente significativas con la temperatura y
salinidad (rs= -0,781 y rs= 0,744 respectivamente, GL=13; P<0,01) y significativas con el
oxígeno (rs= -0,599 GL=13; P<0,05). Con Oceanites oceanicus se encontraron
correlaciones significativas sólo con la temperatura (rs= - 0,557 GL=13; P<0,05).
DISCUSIÓN
Considerando el total de krill disponible en la capa entre 3 y 150 m el total de aves
marinas mostró correlación con la abundancia de su presa principal, sin embargo Daption
capense no mostró correlación alguna, por lo que no sería una buena indicadora de la
abundancia de krill, sin embargo es una buena indicadora de la presencia de esta presa
(Obst, 1985). Además se debe considerar el riesgo de sobreestimar el número de estas
aves, por su comportamiento de seguir a las embarcaciones.
Al igual que D. capense, los pingüinos agrupados en Pygoscelis spp. no mostraron
correlación con la abundancia de krill a pesar de que P. antarctica y P. adeliae tienen una
dieta compuesta en un 99% por krill mientras que P. papua en un 85% (Volkman et al.,
1980). La gran abundancia de krill en los alrededores de la isla Elefante que posee una
importante colonia de P. antarctica, haría innecesaria la búsqueda de grandes parches de
alimento; si existen abundantes micro parches en las cercanías de la isla, las aves serían
capaces de tomar suficiente presa en agregados poco densos de krill (Hunt, 1990). Este
hecho se expresa en algunos estudios en que, aparentemente las correlaciones significativas
fueron intermitentes (Woodby, 1984 en Hunt; 1990) por lo que fueron necesarias repetidas
330
investigaciones para detectar correlaciones de aves marinas en relación a la abundancia de
su presa.
Fulmarus glacialoides (fulmar antártico), Oceanites oceanicus (golondrina de la
tempestad de Wilson ) y Fregetta tropica (golondrina de la tempestad de vientre gris)
fueron las especies que mejor se relacionaron con la abundancia de krill en la escala evento.
La presencia de estas aves no sólo se restringe a las cercanías de la isla, por lo que su
distribución espacial incluye toda la zona de muestreo, concordando con la abundancia de
krill. El fulmar antártico y la golondrina de la tempestad de vientre gris están entre las
mejores indicadoras de presencia de krill por ser altamente pelágicas y por permanecer en
el mar por varios días buscando y explotando los parches de krill disponibles, mientras que
O. oceanicus consume krill en un alto porcentaje (85%) (Obst, 1985).
Durante las últimas expediciones peruanas a la Antártida las mayores tendencias de
concentración del krill se apreciaron asociadas con altos valores de salinidad y de oxígeno y
relativamente bajas temperaturas (Gutierrez et al., 1998, Escudero y Marín, 2000). Las
correlaciones observadas para el total de aves, Fulmarus glacialoides y Oceanites
oceanicus con relación a la temperatura del mar y a la salinidad, corresponderían a las
tendencias de concentración del krill que se han venido observando durante los últimos
años. En el caso del oxígeno se observa que a mayor concentración de oxígeno la
abundancia de aves es menor. En el mar Austral, el oxígeno se obtiene principalmente por
acción de los vientos. En la capa más externa la acción directa de los vientos reduciría la
concentración de la presa (Lasker, 1979 en Hunt 1990), de modo que la relación oxígenopresa sería inversa para este estrato.
Los resultados obtenidos indican la relación directa existente entre las aves marinas
y su presa, el krill, en los alrededores de la isla Elefante, entre las especies estudiadas
Fulmarus glacialoides, Fregetta tropica y Oceanites oceanicus serían indicadores de la
abundancia de krill mientras que Pygoscelis sp debido a la existencia de grandes colonias
en la isla no haría evidente su relación con la presa.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a Elisa Goya de la Unidad de investigación en Depredadores del
IMARPE y a la Dirección de Hidrografía y Navegación de la Marina.
331
Tabla 1. Especies de aves marinas observadas durante el ANTAR XII. Se presenta el número total de aves y
el número de aves en comportamiento de alimentación.
Familia y Especie
Total aves observado
Aves comiendo o buscando alimento
Número Frecuencia (%) Millas Ocurrencia (%)Número Frecuencia (%) Millas Ocurrencia (%)
FAM.
Pigoscelys antarctica
Pigoscelys adeliae
Pygoscelis papua
Pygoscelissp
FAM.
Diomedea exulans
Diomedea epomophora
Thalassarche melanophris
Thalassarche crhrysostoma
Diomedeasp
Phoebetria palpebrata
FAM. PROCELLARIDAE
Macronectes giganteus
Procellaria aequinoctialis
Thalasoica antarctica
Daption capense
Fulmarus glacialoides
Pachyptila (vittata) desolata
Pachyptilasp
FAM. OCEANITIDAE
Oceanites oceanicus
Fregetta tropica
Garrodia nereis
Golondrina
FAM. STERCORARIIDAE
Catharactasp
FAM. LARIDAE
Larus dominicanus
Sterna vittata
Sterna paradisea
Sterna sp
FAM. CHIONIDAE
Chionis alba
TOTAL
862
4
16
45
30.26
0.14
0.56
1.58
150
2
5
18
34.56
0.46
1.15
4.15
121
0
3
6
34.38
0
0.85
1.70
29
0
1
3
21.80
0
0.75
2.26
5
4
34
4
2
4
0.18
0.14
1.19
0.14
0.07
0.14
5
4
32
4
2
4
1.15
0.92
7.37
0.92
0.46
0.92
0
0
2
1
0
0
0
0
0.57
0.28
0
0
0
0
2
1
0
0
0
0
1.50
0.75
0
0
68
5
8
781
298
28
3
2.39
0.18
0.28
27.41
10.46
0.98
0.11
53
5
3
234
141
21
3
12.21
1.15
0.69
53.92
32.49
4.84
0.69
4
0
0
33
13
1
0
1.14
0
0
9.38
3.69
0.28
0
3
0
0
14
8
1
0
2.26
0
0
10.53
6.02
0.75
0
343
300
3
15
12.04
10.53
0.11
0.53
177
168
3
11
40.78
38.71
0.69
2.53
93
74
1
0
26.42
21.02
0.28
0
55
43
1
0
41.35
32.33
0.75
0
6
0.21
5
1.15
0
0
0
0
2
2
3
3
0.07
0.07
0.11
0.11
2
2
1
3
0.46
0.46
0.23
0.69
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0.04
1
0.23
0
0
0
0
352
100
2849
100
332
REFERENCIAS
Croxall J.P., P.A. Prince and K. Reid. 1997. Dietary segregation of krill-eating South Georgia
Seabirds. J. Zool. Lond 242: 531-536.
Escudero, L. y D. Marín, 2000. Correlación de las variables oceanográficas en función de la
distribución vertical del krill (Euphausia superba) a lo largo del Estrecho de Bransfield. Verano
Austral 1999. Informe sobre las actividades científicas de la Décima Expedición Peruana a la
Antártida. CONCYTEC-CONAAN pp. 145-157.
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superba) en función de los parámetros oceanográficos a lo largo del estrecho Bransfield. Verano
Austral 1998. Perú ANTAR IX. Inf. Inst. Mar Perú N° 144: 41-52pp.
Harrison, P. 1988. Seabirds, An identification guide. Re-printed rev ed. Christopher Helm (Ed.).
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Hunt, G.L.Jr., 1990. The pelagic distribution of marine birds in heterogeneous enviroment. Polar
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Obst, B.S., 1985. Densities of Antarctic seabirds at sea and the presence of the krill Euphausia
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Volkman, N.J., Presler, P. and W. Trivelpiece. 1980. Diets of Pygoscelid penguin at King George
Island, Antarctica. Condor 82: 373-378.
333
CONDICIONES MICROCLIMÁTICAS EN LUGARES DE ANIDACIÓN DEL
GAVIOTIN ANTÁRTICO Sterna vittata Gmelin 1789 Y DE LA SKUA ANTÁRTICA
Catharacta spp EN LA ISLA REY JORGE
(Microclimatic conditions in nesting sites of Antarctic Tern and skua,
King George Island)
Felipe L.1, Sanchez-Scaglioni R.2* y Ayala L.2
1 Dirección de Hidrografía y Navegación de la Marina de Guerra del
Perú, Av. Gamarra 500, Chucuito, Callao, Perú (mailto:[email protected]); 2
Asociación Peruana para la Conservación de la Naturaleza, Pque. Jose de
Acosta 187, Magdalena, Lima, Perú (*[email protected] y
[email protected])
La selección de los sitios de anidación por las aves, componente crítico de la
reproducción, implica varios factores, como: disponibilidad de alimento, microclima,
topografía, sustrato, presencia de ectoparásitos, protección contra predadores y el clima
(Cody 1985, Walsberg 1981, 1985). Los regímenes termales del microhábitat animal
pueden tener un fuerte efecto en los costos energéticos, de forma que, la energía ahorrada
producto de una adecuada elección del lugar de anidación puede ser canalizada a otras
actividades tales como la reproducción (Gabrielsen et al 1991; Gloutney & Clark. 1997).
En este trabajo se presenta el avance de un estudio de caracterización microclimática de las
zonas de anidación del gaviotín antártico Sterna vittata en la isla Rey Jorge durante enero
del 2008. El gaviotín antártico es una especie de distribución circumpolar que anida en la
región antártica y en la subantártica (Jablonski, 1995). El objetivo es investigar si los
gaviotines antárticos eligen sitios de anidación con condiciones termalmente similares.
El trabajo se realizó en Punta Crepín, Isla Rey Jorge, en las inmediaciones de la
Estación Científica Antártica Machu Picchu ECAMP (62º 05’ 30” S, 58º 30º 16” W). Se
realizaron mediciones simultáneas de temperatura del suelo, temperatura del aire y
humedad relativa durante dos semanas. En la primera semana (3 al 7 de enero del 2008) se
tomó información en dos sitios de anidación del gaviotín antártico (S1 y S2) y uno de la
skua antártica Catharacta spp (Sk) como comparación. Durante la segunda semana (7 al 14
de enero del 2008) se realizaron mediciones en tres sitios diferentes de anidación del
gaviotín antártico (S1, S2 y S3). La información se registró cada 4 minutos. Las mediciones
de temperatura y humedad se realizaron con dataloggers H8 de ONSET protegidos de la
radiación directa del sol y colocados a 1.5 m. de altura en un soporte de aluminio; una
sonda se conectó a este equipo para medir la temperatura del suelo a 0.5 cm. de
profundidad. La comparación de las diferentes variables meteorológicas se realizó a través
de un análisis de varianza y una prueba de comparación de Tukey, (Į=0.5%)
Los sitios de anidación del gaviotín antártico correspondieron a una playa de cantos
rodados y arena (S1, 4 nidos), playa de rocas (S2, 11 nidos) y una zona rocosa ligeramente
cubierta con Usnea sp sobre terrazas elevadas y pendientes rocosas (S3, 4 nidos). Las skuas
anidaron en una zona con pequeñas rocas cubiertas del liquen Usnea sp.(Sk, 2 nidos)
Bajo un periodo sin la ocurrencia de fenómenos extremos (fuertes precipitaciones)
el comportamiento de la temperatura del aire siguió el mismo patrón en las zonas S1, S2 y
Sk. Similar a lo observado en la temperatura del aire, la temperatura de rocío mostró que S2
y Sk, eran muy similares. En cuanto a la temperatura del suelo, las diferencias más notables
se observaron en la amplitud de los valores alcanzados en ellas (S1: mínimo 1.6°C máximo
334
14.85; S2 mín.=-1.97 máx.=22.09; Sk mín.=-0.61 máx.=26.34). En el caso de la zona S1, se
tuvo problemas por ingreso de agua al sensor por lo que no se obtuvieron mas registros
(sólo 96 de 1363 registros). S1 y Sk tuvieron medias similares (6.47 y 6.63 ºC) y la
varibilidad fue similar entre S2 y Sk; la variabilidad observada para S1 (pero con sólo 96
observaciones) mostró un comportamiento similar a S2 y Sk en el primer día.
En la semana siguiente, bajo un escenario de fuertes nevadas durante el día 8 y 9 de
enero, la temperatura del aire en las áreas S1, S2 y S3 presentó un comportamiento similar.
La variabilidad se diferenció en pocas décimas de unidades (desviación estandar S1: 2.03,
S2: 2.49, S3: 2.63 ºC), pero la temperatura media, fue muy diferente para las tres zonas
(d.e. S1: 1.51, S2: 2.38 y S3: 4.99 ºC). La temperatura de rocío se caracterizó por ser en su
mayor parte negativa. El cambio producido por la acumulación de nieve los días 8 y 9
llevaron a esta al límite de 0ºC. La variabilidad fue muy disímil entre las tres zonas (d.e.
S1: 1.67, S2: 1.96 y S3: 2.07 ºC) y la temperatura media se destacó por ser inferior a 0ºC
(S1: -2.47, S2: -1.69 y S3: -2.98 ºC). La temperatura de suelo mostró los efectos de los
primeros días de nevadas y el posterior derretimiento de esta; los cambios fueron abruptos
en las tres zonas (S1, S2 y S3) hasta la completa coincidencia en el comportamiento de las
curvas. Las temperatura más altas se alcanzaron antes de la nevada (día 7, S1: 31.9 y
S2:25.56 ºC) después de este día las temperaturas no sobrepasaron los 20 ºC. La
variabilidad durante todo el periodo fué muy diferente en las tres zonas (d.e. S1: 6.47, S2:
4.93 y S3: 3.95 ºC). A pesar de la nevada el promedio de temperatura de suelo fue mayor a
0 ºC (S1: 2.63, S2: 3.21 y S3: 2.52 ºC).
Durante la primera semana de medición, a través de la prueba de ANVA se hallaron
diferencias significativas en la temperatura del aire, la temperatura de rocío y la
temperatura del suelo. Los resultados de la prueba de Tukey mostraron diferencias
significativas entre los valores de temperatura del aire de las zonas de anidacion S1 , S2 y
Sk, más entre las zonas S2 y Sk no se observaron diferencias. Respecto a la humedad del
aire expresado en el comportamiento de la temperatura de rocío sigue el mismo patrón, no
se observaron diferencias entre las zonas S2 y Sk, pero estas si mostraron diferencias con la
zona S1. La temperatura del suelo, también presenta características similares, es decir S1
es diferente de S2 y de Sk y estas últimas son similares entre si. Durante la segunda
semana, en lo que respecta a la temperatura del aire, se observó que las zonas S1, S2 y S3
presentan diferencias significativas. En la temperatura de rocío es menos evidente , pues
solo se observan diferencias significativas entre las zonas S1, S2 y S1,S3 más entre las
zonas S2 y S3 no se observaron diferencias. La temperatura del suelo, al igual que la
temperatura del aire presentó diferencias significativas en todas las áreas (S1, S2 y S3).
El análisis estadístico es claro, en el sentido que se puede hallar diferencias entre las
distintas zonas, estén estas cercanas entre si (unos 300 m) o muy alejadas (3Km). Las
variaciones de la temperatura del aire y la humedad están regidas por la generación de
ondas de calor en la superficie, a lo que hay que agregar los procesos de transporte como la
advección de calor desde o hacia otros lugares. La topografía y la naturaleza de la
superficie deben influir de gran manera. La exposición cobra también importancia como se
observa entre S1, S3 y S2, siendo este último el menos expuesto a los vientos más fríos del
sur.
Para las condiciones en que se realizaron las mediciones, es posible considerar que
las zonas de anidación no serían escogidas por sus características térmicas respecto al aire,
humedad y suelo.
335
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al Instituto Antártico Peruano, al Ministerio de Relaciones Exteriores
del Perú, a la Dirección de Hidrografía y Navegación y a la Asociación Peruana para la
Conservación de la Naturaleza. Asimismo, a la Compañía de Operaciones Antárticas por el
apoyo logístico en la Estación Científica Antártica Machu Picchu.
REFERENCIAS
Cody, M.L. 1985. An introduction to habitat selection in birds. In: Cody, M.L. (Ed.). Habitat selection
in birds. Florida: Academic Press. pp. 3–56.
Gabrielsen G. W.; F. Mehlum; H. E. Karlsen; Ø. Andresen; H. Parker. 1991. Energy cost during
incubation and thermoregulation in the female Common Eider Somateria mollissima. Skrifter Norsk Polarinstitutt 195: 51– 62.
Gloutney, M.L. and R. G. Clark. 1997. Nest-Site Selection by Mallards and Blue-Winged Teal in
Relation to Microclimate The Auk, Vol. 114, No. 3 (Jul., 1997), pp. 381-395
Jablonski B (1995) Distribution, abundance and biology of the Antarctic Tern Sterna vittata Gmelin,
1789 on King George Island (South Shetland Islands). Acta Zool Cracoviensia 29:117–186
Walsberg G. E. 1981. Nest-site selection and the radiative environment of the Warbling Vireo. Condor 83: 86-66.
Walsberg, G.E. 1985. Physiological consequences of microhabitat selection. In: Cody, M.L. (Ed.).
Habitat selection in birds. Florida: Academic Press. pp. 389–413.
Figura 1. Variación de la temperatura del aire, rocio y suelo en los sitios de anidación de
gaviotín antártico (S1, S2 y S3) y de skua (Sk) en Punta Crepin y alrededores, Isla rey Jorge
(25 de Mayo), enero del 2008
336
337
RECONSTRUCCIÓN DEL TRANPORTE DE LOS SEDIMENTOS
GLACIGÉNICOS - GLACIAR WANDA, ISLA REY GEORGE, ANTÁRTICA
Transport reconstruction of glacial sediments
Wanda glacier, King George Island, Antarctic
Vieira, R.1*, Rosa, K.K.1
Ferrando, F.J.A.2, Simões, J.C.1
1
Núcleo de Pesquisas Antárticas e Climáticas – Instituto de
Geociências
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Av. Bento Gonçalves, 9500 Prédio 43136, salas 208 e 210,
91501-970 – Porto Alegre, RS – Brasil
2
Depto. de Geografía – Universidad de Chile
INTRODUCCIÓN
Las características morfológicas de los clastos transportados por los glaciares son
importantes fuentes de informaciones de antiguos ambientes y procesos glaciales. El
estudio sistemático de las características de los clastos dentro de depósitos glacigénicos
provee medios de reconstrucción de padrones de transporte y de deposición por los
glaciares (Benn y Ballantyne, 1994; Benn y Evans, 1998). Boulton (1978) introdujo los
términos transporte activo, para el transporte de detritos en la zona basal del glaciar en
contraste con el transporte pasivo, que se refiere al transporte de detritos con poca o
ninguna modificación dentro o en la superficie del glaciar.
Ese estudio tiene como objetivo examinar las características geomorfológicas y
sedimentológicas en la reconstrucción de la historia del transporte de sedimentos, en
depósitos glacigénicos de las zonas deglaciarizadas del glaciar Wanda, isla Rey George,
Antártica (Figura 1).
MATERIALES Y MÉTODOS
Trabajos en terreno fueron efectuados en la zona proglacial y a lo largo del glaciar
Wanda, durante la Operación Antártica XXVI, noviembre-diciembre/2007.
Transectas paralelas y transversales fueron trazadas en las zonas libres de nieve y
hielo de las zonas proglacial e marginales del glaciar, con 36 muestras colectadas en
distintos sitios de este. Las muestras fueron colectadas en profundidades someras para
minimizar los efectos de la meteorización en la superficie.
338
Figura 1. Área de estudio – glaciar Wanda.
Figure 2. Area of study – Wanda glacier.
La morfología de los clastos incluye la forma y el redondeamiento de las partículas.
La forma de los clastos es definida por las dimensiones relativas de los tres ejes
ortogonales, llamados ejes a-, b- y c- (Hubbard y Glasser, 2005). Cada muestra consiste de
50 clastos. Los ejes mayor (eje a-), intermedio (eje b-) y menor (eje c-) de las fracciones
gravas (>2mm) fueron medidos en laboratorio usando calliper square. Los clastos fueron
elegidos con eje a- > 15mm. La forma de los clastos fue representada mediante el diagrama
ternario STATISTICA. El redondeamiento fue obtenido por comparación visual con la
escala de Krumbein (1941), incluyendo la clasificación en cinco categorías. Estos
resultados se presentan en forma de histogramas.
Los datos fueron analizados utilizando la aproximación de Benn y Ballantyne
(1994), la cual fue basada en la covariancia de la forma de los clastos y en el índice de
redondeamiento. El índice RA (% de clastos angulares y muy angulares) está presentado en
el gráfico con relación al índice C40 (% de clastos con rayo axial c/a ”0.4), en la forma de
gráficos de dispersión.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El índice C40 indica el porcentaje de clastos con eje c/a ”0.4. Cuanto más elevado es
el índice C40 mayor la tendencia de los clastos con pequeño eje c/a, lo que apunta a
sedimentos transportados pasivamente. Cuanto menores son los índices C40, habrá mayores
rayos c/a, caracterizando así el transporte activo de los sedimentos.
La mayoría de las muestras posee bajos índices C40, lo que indica características de
alteraciones de los granos durante el transporte, típico del transporte activo, con la
excepción de los sitios ubicados en las partes más elevadas de las morrenas laterales, por
ejemplo, que presentan altos valores de C40 y RA. La morrena de recesión, ubicada en la
parte inferior del glaciar, próxima a la línea de costa, presenta una condición de mayor
trabajo de los clastos, lo que puede ser explicado por: (1) el aumento de la modificación de
los detritos con la distancia en el glaciar; (2) el aumento proporcional del transporte activo
glaciar abajo; o (3) las características de los clastos reflejan el (re) trabajo del material pre
339
existente, que tiende a variar a lo largo del glaciar. Los próximos análisis de los resultados
que están siendo realizados podrán aclarar más el mecanismo causal (Figura 2).
(a)
Grau de arre dondame nto
25
Quantidade
20
15
10
5
bem
arredondado
arredondado
Subarredondado
subangular
angular
0
Grau de arre dondame nto
(b)
30
25
Quantidade
20
15
10
5
bem
arredondado
arredondado
Subarredondado
subangular
angular
0
Figura 2. Forma de los clastos y redondeamiento de un sitio subglacial (a) y de un depósito morrénico (b).
Figure 2. Clast shape and roundness data for selected subglacial site (a) and morainic deposit (b).
CONCLUSIÓN
El análisis de covariancia de la forma de los clastos y las características de
redondeamiento pueden ser empleados en la identificación y en la cuantificación de clastos
transportados de forma actica y pasiva y, por lo tanto, aclarar la naturaleza del génesis de
los depósitos.
De la misma forma se puede proporcionar la discriminación de till basal y de otros
depósitos, lo que puede ayudar en la determinación de la construcción de geoformas
poligenéticas, como en el caso del glaciar Wanda, que ha pasado por varias etapas de
deglaciación y de modificación del transporte y de la depositación de los sedimentos.
AGRADECIMIENTOS
Al Programa Antártico Brasileiro y al Laboratorio de Sedimentología del Centro de
Estudos Costeiros e Oceânicos (CECO), del Instituto de Geociências, de la Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
340
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
Benn, D.I., Ballantyne, C.K. 1993. The description and representation of particle shape. Earth
Surface Processes and Landforms, 18: 655-672.
Benn, D.I., Ballantyne, C.K. 1994. Reconstructing the transport history of glacigenic sediments: a
new approach based on the co-variance of clast form indices. Sedimentary Research, 91: 215–227.
Benn, D.I., Evans, D.J.A. 1998. Glaciers and glaciations. Arnold, London. 734pp.
Hubberd, B., Glasser, N. 2005. Field techniques in glaciology and glacial geomorphology. John
Wiley & Sons Ltd, West Sussex, 400 pp.
Krumbein, W.C. 1941. Measurements and geological significance of shape and roundness of
sedimentary particles. Journal of Sedimentary Petrology, 11: 64-72.
341
ANÁLISIS MULTI-TEMPORAL DE IMÁGENES SPOT EN EL GLACIAR
“BUENOS AIRES” BAHÍA ESPERANZA - PENÍNSULA ANTÁRTICA
(Multi-temporal analysis of SPOT images in the “Buenos Aires” Glacier
Hope Bay - Antarctica Peninsula)
Yépez, S., Torres, W. & Espínola, E.
Fundación Instituto de Ingeniería - Centro de Procesamiento Digital
de Imágenes. Caracas- Venezuela. Email: [email protected]
Palabras claves: sensor SPOT, detección espectral, modelo multi-temporal, Bahía
Esperanza, SIG 3D.
Keywords: SPOT sensor, spectral detection, multi-temporal model, Hope Bay, 3D GIS.
ABSTRACT - Within the framework of the First Venezuelan Expedition to the Antarctic
Continent that took place in the beginning of March 2008, monitoring of the “Buenos
Aires” Glacier, located at the austral coast of the Hope Bay – Antarctica Peninsula was
initiated. By using satellite data from sensors SPOT-5 and 1, a multi-temporal model was
developed to assess its effectiveness in identifying different processes responsible for the
backward movement of the glacier. Additionally, techniques of spectral detection were
implemented with the purpose of generating a methodology to digitally map this glacier in
several moments, integrating it to a 3D GIS model, which will become an important tool to
quantify changes that are taking place in the glacier.
RESUMEN - En el marco de la Primera Expedición Venezolana al Continente Antártico
realizada en los primeros días del mes de marzo del 2008, se inició el monitoreo del
Glaciar “Buenos Aires” ubicado en la costa austral de Bahía Esperanza - Península
Antártica. Mediante el uso de imágenes satelitales de los sensores SPOT-5 y 1. Se
desarrolló un modelo multi-temporal para identificar los procesos que están originando el
retroceso del glaciar. Adicionalmente, se proponen técnicas para la detección espectral con
el fin de generar una metodología para cartografiar de manera automática el glaciar en el
transcurso del tiempo, e integrarlo en un modelo SIG 3D, para cuantificar los cambios que
se están produciendo en el glaciar.
INTRODUCCIÓN
Los glaciares son excelentes indicadores de las fluctuaciones del clima, ya que
revelan variaciones en los parámetros de temperatura y precipitación en regiones donde
mediciones meteorológicas son escasas o desiguales, como ocurre en la Antártida.
El aumento de la temperatura en el aire y el descenso de las precipitaciones es una
de las causas del derretimiento de los glaciares, por eso hemos visto como a nivel mundial
ha surgido la necesidad de monitorear estas masas de hielo, ya que son parte esencial en la
interpretación de los efectos del cambio climático como el calentamiento global.
En marzo del 2008, en el marco de la Primera Expedición Venezolana al Continente
Antártico, se inició el monitoreo del Glaciar Buenos Aires ubicado en la costa austral de la
342
Bahía Esperanza, al norte de la Península Tabarin, en el extremo noreste de la Península
Antártica en un área de aproximadamente de 29 km2, comprendiendo el Glaciar Buenos
Aires, el Glaciar Pirámide y una porción del Glaciar Kenney, los cuales se encuentran
interconectados entre sí (ver Fig.1).
Fig.1: Ubicación geográfica del área de estudio en Bahía Esperanza- Península Antártica:
los Glaciares Buenos Aires, Pirámide y una porción del Glaciar Kenney.
cubriendo
MATERIALES Y MÉTODOS
Los datos utilizados en la investigación corresponden al programa SPOT (por sus
siglas en francés: Systeme Polivalentent D’ Observation de la Terre) el cual ha tenido cinco
generaciones en su haber, SPOT-1, 2, 3, 4 y 5, los cuales fueron lanzados respectivamente
el 22 de febrero del 1986, el 22 de enero de 1990, el 26 de septiembre de 1993, 24 de marzo
de 1998 y 4 de Mayo de 2002. SPOT-1 y SPOT-3 ya se encuentran fuera de servicio en
1990 y 1996 respectivamente.
En el caso particular de esta investigación se utilizaron 8 imágenes con datos
asociados a los sensores SPOT 5 y 1 en modo pancromático y multiespectral, únicas
escenas hasta ahora tomadas sobre Bahía Esperanza con una baja cobertura de nubes desde
los años ochenta hasta la actualidad.
N°
Código de Imágenes
Sensor
Fecha adquisición
resolución
1
2
3
4
5
6
7
8
Scene ID : 57304810602231303291A
Scene ID : 57294800601071306481A
Scene ID : 57304810601021302571A
Scene ID : 17294819003151310241X
Scene ID : 17294809003151310161X
Scene ID : 17304818903231235081X
Scene ID : 17294818902031258421X
Scene ID : 17304818803171309402X
Spot5
Spot5
Spot5
Spot1
Spot1
Spot1
Spot1
Spot1
23/02/2006
07/01/2006
02/01/2006
15/03/1990
15/03/1990
23/03/1989
03/02/1989
17/03/1988
5 m PAN
5 m PAN
5 m PAN
20 m XS
20 m XS
20 m XS
20 m XS
20 m XS
343
A continuación se muestran las principales características de los sensores SPOT- 1
y 5, tanto en su modo multiespectral como en el modo pancromático:
Características de los sensores SPOT 1:
Banda
Pancromática
Banda 1
Banda 2
Banda 3
Resolución espacial (m)
10 * 10
20 * 20
Resolución espectral
0.57 – 0.73 μm
0.50 -0.59 μm (verde)
0.61 - 0.68 μm (rojo)
0.78 - 0.89 μm (IR cercano)
Características de sensor SPOT 5:
Banda
Pancromática
Banda 1
Banda 2
Banda 3
Banda 4
Resolución espacial (m)
2.5 *2.5 m ó 5 * 5 m
10 *10
Resolución espectral
0.48 -0.73 μm
0.50 -0.59 μm (verde)
0.61 - 0.68 μm (rojo)
0.78 - 0.89 μm (IR cercano)
1.58 - 1.75 μm (IR Medio)
Tomado de SPOT Image
La investigación se enfoca en el análisis de patrones de cambios en la cobertura del
glaciar Buenos Aires, así como la predicción de tendencias en el retroceso utilizando
modelos cuantitativos espaciales.
Los fundamentos básicos en la extracción de manera automática de las superficies
cubiertas por nieve y hielo están relacionados a la respuesta espectral de estos materiales.
En el caso particular del hielo y la nieve, la reflectancia aumenta a medida que disminuye la
longitud de onda, en especial por debajo del rango entre 0,8-1,2 ȝm. Mientras que al
aumentar la longitud de onda, sobre todo después de 1,5 ȝm, la reflectancia se hace baja.
Es esta característica espectral, lo que permite resaltar las superficies cubiertas por nieve y
hielo de aquellas que no lo están. En el caso de este estudio se trató en lo posible de
trabajar con imágenes tomadas en el verano austral, ya que se puede apreciar la nieve
perpetua asociada realmente a los glaciares.
Para la extracción de la cobertura del glaciar se utilizaron los programas ENVI 4.3
y ArcGIS 9.x de ESRI. Con el primero se realizó la clasificación espectral del glaciar
usando datos en modo pancromático y modo multiespectral (principalmente usando
cocientes de bandas y clasificaciones de los niveles digitales). Finalmente, una vez
obtenida las imágenes clasificadas de los glaciares, se procedió a exportar los polígonos
raster extraídos del análisis espectral a coberturas en formato “shapefile” de ESRI.
Con los polígonos ya en modo vectorial se procedió en segundo lugar con el
programa ArcGIS 9.x, al calculo de área a través de las herramientas ArcInfo. Esta
operación se realiza y se guarda como un atributo dentro de la cobertura, solo es necesario
realizar una consulta sobre la superficie vector y se obtendrá la información en unidades de
area, siendo imprescindible la definición del sistema de proyección a la cobertura antes de
ejecutar la operación.
344
DESARROLLO DEL MODELO MULTI-TEMPORAL Y PROXIMAS ACTIVIDADES A REALIZARSE
El desarrollo del modelo multi-temporal se realizó principalmente en las
plataformas de ArcMap y ArcScene de ESRI, donde mapas y visualizaciones en 3D
mostraron la distribución de las capas de hielo sobre los Glaciares Buenos Aires, Pirámide
y una pequeña porción del Kenney. La incorporación de un Sistema de información
Geográfica permitirá estudiar los efectos del cambio climático, al cuantificar espacialmente
el retroceso de estas masas de hielo.
Las visualizaciones multicapas de información referenciada geográficamente son
usadas para analizar las relaciones en las distribuciones de capas de hielo en distintos
periodos de tiempo, incorporando a su vez animaciones que muestran esos cambios en un
modelo virtual 3D, ó quizás en 4D al incorporarse la dimensión del tiempo (ver Fig. 2).
1
25.17 km2
02/01/2006
2
24,84 km2
07/01/2006
Fig.2: Ejemplo del modelo multi-temporal en Bahía Esperanza- Península Antártica: las figuras 1 y 2 se
hace alusión a la detección espectral de las coberturas de hielo para dos imágenes de distintas fechas. La
comparación de las dos coberturas se hace con respecto a la imagen base, es decir, no es acumulativa.
Próximas actividades a realizarse:
- Generación de un modelo de elevación del terreno (DEM: Digital Elevation Model)
de mayor resolución espacial usando datos del sensor óptico ASTER, con el cual se
podrá ortorectificar mejor las imágenes SPOT, ya que coberturas de datos de 3 arco
segundos (~90 m) como el SRTM (The Shuttle Radar Topography Mission) se
limitan a áreas entre los paralelos +/-60°, y los DEM de libre acceso que existen son
de muy baja resolución espacial (lo mejores alcanzan 200 m).
-
Generación de un algoritmo para detectar cambios de velocidad del hielo al poder
medir vectores de desplazamiento sobre el glaciar.
AGRADECIMIENTO
"Esta
investigación
es
parte
venezolano y fue financiada por
Ciencia y Tecnología".
del
programa
el Ministerio del
científico
antártico
Poder Popular para
345
“A la empresa SPOT Image por el suministro de las imágenes SPOT en el marco de la
iniciativa Planet Action”
REFERENCIAS
Kääb, A. et al. Glacier monitoring from ASTER imagery: accuracy and applications. Proceedings of
E ARSeL-LISSIG-Workshop Observing our Cryosphere from Space, Bern, March 11 – 13, 2002
ENVI User's Guide. Spectral Analysis with ENVI. 1993 -1999
346
MEDICIONES DE ESPESOR DE HIELO DURANTE LA TRAVESIA DE
PATRIOT HILLS AL PLATEAU POLAR, 2007 -2008
(Ice thickness measurements during a tractor oversnow traverse from
Patriot Hills to the polar plateau in 2007 - 2008)
Zamora, R.1, Ulloa, D.1, Uribe, J.1, García, G.1,2, Casassa, G.1,
Rivera, A.1,3,4, Wendt, J.1, Gacitúa, G.1, Ordenes, F.1
1
2
Centro de Estudios Científicos, Av. Prat 514, Valdivia,
Chile.
Dirección de Proyectos Investigación y Desarrollo de la
Armada de Chile, Valparaíso, Chile.
3
Departamento de Geografía, Universidad de Chile,
Chile.
4
Centro de la Ingeniería de la Innovación del CECS
(CIN), Av. Prat 514, Valdivia, Chile.
RESUMEN
En noviembre de 2007 se realizó una nueva expedición en el interior del casquete
antártico, que tuvo como meta principal medir la ruta entre Patriot Hills en Antártica
Occidental (80° 18' S / 81° 22' W) y el punto “Radar1” ubicado a 228 km al este del Polo
de Inaccesibilidad (87º52’3.68’’S / 54º26’53.09’’E), en Antártica Oriental. Esta expedición
fue organizada por el Centro de Estudios Científicos (CECS) de Valdivia y la empresa
Antarctic Logistics and Expeditions (ALE), contando con la colaboración del Ejército de
Chile. La travesía se llevó a cabo con un tractor Camoplast BR350, el cual remolcó trineos
con carga, combustible y un módulo Berco AB especialmente diseñados para campañas
antárticas de largo alcance. En este módulo se instaló un radar VHF de compresión de
pulsos de 150 MHz para medir la topografía subglacial, desarrollado por el CECS,
denominado ULUR-01. Se realizaron pruebas iniciales en el valle de la Herradura, Patriot
Hills, donde se midió un espesor máximo de 2300 m. En la travesía se midieron espesores
superiores a 3200 m, con muchos sectores con topografía subglacial rugosa, y presencia de
reflectores en la estructura interna del hielo. El radar VHF ULUR-01 demostró ser un
instrumento adecuado para la medición de topografía subglacial en hielo frío, permitiendo
detectar además reflectores internos intermedios.
INTRODUCCIÓN
Durante diciembre de 2007 y enero de 2008 el Centro de Estudios Científicos
realizó una nueva travesía mecanizada sobre nieve en Antártica, la cual aprovechó las
experiencias obtenidas en las travesías anteriores al Polo Sur 2004 (Casassa et al., 2005) y
Lago Subglacial Ellsworth 2005-2006 (Rivera et al., 2006). Los objetivos de la nueva
travesía Antártica incluyeron estudios glaciológicos, geofísicos y geodésicos en el sector
comprendido entre Patriot Hills, el Polo Sur Geográfico y el punto Radar1 (coordenadas).
Mediante el uso de radares fue posible caracterizar la acumulación de nieve, estructura
interna y topografía subglacial en aproximadamente 2500 km de travesía.
La medición con radar consiste en un transmisor que envía pulsos de energía
electromagnética hacia el interior del hielo y, a continuación, un receptor recibe la energía
electromagnética reflejada desde el fondo subglacial, que puede estar en la interfase hielosedimentos o hielo-roca y a partir del tiempo de retardo de la onda electromagnética, es
posible determinar la profundidad en metros. Otras interfases capaces de reflejar energía
347
electromagnética, están ubicadas en la estructura interna del hielo y pueden relacionarse
con zonas con cambios de densidad de la nieve/neviza, capas de cenizas volcánicas,
material morrénico intraglacial, bolsas de agua o grietas. Estas anomalías pueden
representarse como capas internas con continuidad espacial o cuerpos internos en el hielo,
muchas veces asociadas a “isocronas”, puesto que su generación representa un periodo de
tiempo similar.
DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS
En agosto de 2007 el CECS inició el diseño y construcción de un radar de
compresión de pulsos para mediciones de espesor de hielo frío (radar VHF ULUR-01). El
radar opera a una frecuencia central de 155 MHz, un ancho de banda de 20 MHz y 200 W
de potencia máxima. Además posee un generador de onda digital y un receptor de 80 dB de
ganancia variable. Se utilizaron antenas Se utilizaron antenas Yagi de 8 elementos para el
transmisor y receptor (Tabla 1). Los datos de radar fueron procesados con el software
Reflex V4.5 desarrollado por K.J. Sandmeier (www.sandmeier-geo.de). Para la
georeferenciación de las mediciones de radar, se utilizo un receptor GPS de doble
frecuencia, modelo Topcon GB500 de calidad geodésica. Los datos se procesaron con el
software GrafNav en modo de posicionamiento punto preciso (precise point positioning,
PPP). Se utilizaron efemérides precisas y parámetros de los relojes satélites de los GPS del
Servicio Internacional de GNSS (International GNSS Service, IGS) para obtener la
posición absoluta con una exactitud mejor de medio metro y la topografía superficial a lo
largo de la ruta.
RESULTADOS
Mediciones en el Valle de la Heradura
En noviembre de 2007 el radar de compresión de pulsos fue montado en un
módulo, cuyo trineo era tirado por un tractor, lo que permitió medir un perfil de
aproximadamente 20 kilómetros en el sector del valle de la Herradura, ubicado
inmediatamente al norte de Patriot Hills. El perfil seleccionado para la prueba del radar se
había medido anteriormente el año 1997, cuando se utilizó un radar de impulso de baja
frecuencia (Casassa et al., 2004), obteniéndose un espesor máximo de 1300 m, no
pudiéndose medir el espesor en el centro del valle, debido a que su espesor excedió el rango
del radar, estimándose en aquella época para dicho lugar, un espesor máximo de 1600 m.
En 2007 el radar VHF permitió medir el espesor total de hielo, alcanzándose un máximo
2300 m en el centro del valle de la Herradura (Figura 1), con un error menor a 20 m al
compararse los espesores obtenidos en los cruces. La resolución horizontal de las medición
sobre el glaciar fue de 13 m considerando una velocidad del tractor promedio de 10 km/h.
Asimismo el radar VHF permitió detectar reflectores internos intermedios, ubicados desde
varios cientos de metros debajo de la superficie hasta más de 2000 m de profundidad.
Mediciones de topografía subglacial
Habiendo validado la operación del radar VHF en la zona de Patriot Hills, en enero
del 2008 se procedió a realizar mediciones de espesor de hielo desde el punto Radar1 hasta
Patriot Hills, que representa un trayecto total de unos 1400 km. En la ruta se midieron
espesores mayores a 3200 m (Figura 2), con muchos sectores que evidenciaban una
topografía subglacial rugosa, y asimismo reflectores internos intermedios (Figura 3).
348
CONCLUSIONES
Las pruebas iníciales en el valle de la Herradura y las mediciones registradas
durante la travesía demostraron que el radar VHF ULUR-01 es un instrumento adecuado
tanto para la medición de topografía subglacial en hielo frío, como para detectar reflectores
internos intermedios.
Los desafíos futuros son el desarrollo de un receptor digital para el radar VHF y el
desarrollo de hardware y software que sincronice un radar para mediciones de estratigrafía
(400 MHz) y el ULUR-01 con el objetivo de medir simultáneamente la estratigrafía interna
de las primeras decenas de metros, reflectores intermedios y el fondo subglacial.
AGRADECIMIENTOS.
El Centro de Estudios Científicos cuenta con el financiamiento de la Iniciativa Científica Milenio y
el Programa de Financiamiento Basal para Centros de Excelencia de CONICYT. CECS está apoyado por un
grupo de compañías privadas que incluyen a Minerales Antofagasta, Arauco, Empresas CMPC, Indura,
Naviera Ultragas y Telefónica del Sur. El Centro de Ingeniería de la Innovación del CECS (CIN) es
financiado por CONICYT y el Gobierno Regional de Los Ríos. La expedición se realizó en colaboración con
la empresa Antarctic Logistics and Expeditions (ALE). y se agradece muy especialmente a sus directores,
Mike McDowell, Mike Sharp y Peter McDowell. Este proyecto no habría sido posible sin el apoyo del
Ejército de Chile. El Sr. Frederik Paulsen auspició la expedición al Polo Sur de Inaccesibilidad.
REFERENCIAS
Casassa, G., Rivera, A., Acuña, C., Brecher, H. y Lange, H. 2004. Elevation change and ice flow at
Horseshoe Valley, Patriot Hills, West Antarctica. Annals of Glaciology, 39: 20–28.
Casassa, G., Urrutia, L., Antivil, M., Carrasco, P., Collao, G., Hernández, J., Iturrieta, C., Quinteros,
J., Rivera, A., Simoes, J., Teitelboim, C., Traub, R., Zamora, R. y Grupo Expedicionario Patriot
Hills. 2005. Primera expedición científica chilena al Polo Sur. Boletín Antártico Chileno, 24(1): 3034.
Rivera, A., Bunster, C., Sharp, M., Zamora, R., Neira, G., Wendt, J., Wendt, A., Araya, L., Ulloa, D.,
Rodriguez, M., Acuña, C., Casassa, G., Ordenes, F., y Bown, F. 2006. Expedición Científica
terrestre al Lago Subglacial Ellsworth, Antártica Occidental. Boletín Antártico Chileno, 25, 7-10.
349
Figura 1. Perfil registrado en noviembre de 2007 de aproximadamente 20 kilómetros de largo total en el valle
de la Herradura, Patriot Hills (80 º S), Antártica occidental. En el centro del valle se observan los máximos
espesores de ~2300 m (imagen Aster de enero de 2003).
(Profile recorded in November 2007 of approximately 20 kilometres in total length of Horseshoe Valley,
Patriot Hills (80 º S), West Antarctica. The maximum thicknesses of ~ 2300 m were detected at the center of
the valley).
Figura 2. Radargrama registrado en Antártica oriental durante la travesía 2007-2008 (distancia horizontal de
~17 km). Se distingue un reflector correspondiente al fondo subglacial a una profundidad de 3700 m.
(Radargram recorded in East Antarctica during the 2007-2008 traverse (horizontal distance of ~ 17 km). A
reflector of the subglacial bottom is detected at a depth of 3700 m)
350
Figura 3. Radargrama registrado en el tramo Polo Sur – Patriot Hills (distancia horizontal ~25 km). Se
observa una señal de fondo subglacial más rugosa que la mostrada en la figura 3.
(Radargram recorded from South Pole to Patriot Hills (horizontal distance of ~ 25 km). The signal shows a
much rougher bed than that of Figure 3)
Tabla 1. Parámetros principales del radar VHF ULUR-01.
(Basic parameters of the VHF ULUR-01 radar)
Descripción
Tipo de radar
Frecuencia central
Ancho de banda
Ancho del pulso transmitido
Ancho de pulso comprimido
PRF
Rango dinámico del receptor
Potencia máxima
Frecuencia de muestreo
Promedio
Antenas
Característica
Compresión de pulsos
155
200
5,12
50
1
80
20
100
512
Yagi de 8 elementos
Unidades
MHz
MHz
μs
ηs
kHz
dB
Watt
MHz
traza
351
CLIMATOLOGÍA DE LA PENINSULA ANTARTICA Y DE LA BASE
PRESIDENTE EDUARDO FREI MONTALVA
(Climate of the Antarctic Peninsula and Base Presidente Eduardo Frei Montalva)
Carrasco, J.F.1,2 y González, M.1
Dirección Meteorológica de Chile, Casilla 140, Sucursal
Matucana, Estación Central. 2Centro de Estudios Científicos, Av
Prat 540, Valdivia.
1
Desde sus inicios, la antártica ha estado ligada a Chile. Ya Alonso Ercilla y Zúñiga
la nombraba en su famoso poema La Araucana y siglos más tarde nuestro premio novel
Pablo Neruda describía su grandeza en versos en el poema llamado Antártica. Territorio
lejano, inhóspito y aún prácticamente inalterado por la intervención directa del hombre.
Tierra internacional y protegida por Tratados y Protocolos medioambientales de las cuales
Chile forma parte activa. ¿Desconocida? … Ya no del todo. Desde la segunda mitad del
siglo XX, después del Año Geofísico Internacional en 1957-1958, la Antártica ha recibido a
cientos de científicos de todas las disciplinas que han escudriñado en busca del
conocimiento de su fauna, su flora, sus mares y océanos, su geografía, su geofísica y
geología, de su clima y meteorología, y tantas otras cada vez más especializadas disciplinas
del saber. Chile no ha estado ajeno a este esfuerzo y con mayor y menor grado, ha
contribuido con sus investigaciones al conocimiento universal. Por su cercanía al territorio
continental sudamericano, la Península Antártica ha sido la región de mayor interés para
Chile. Es así como ya en el verano de 1947, se inaugura la primera estación meteorológica
y radiotelegráfica por la Armada de Chile en Puerto Soberanía, que luego recibió el nombre
de Base Arturo Prat. Más tarde en diciembre de 1969 se estableció la base Eduardo Frei
Montalva como Centro de Comunicaciones Antártica y Centro Meteorológico Antártico
con la responsabilidad de la colección de datos meteorológicos de las estaciones localizadas
en la península, y del pronóstico del tiempo para la región oceánica y de la Península
Antártica desde la latitud 55º S al sur.
En el último cuarto del siglo XX, la Antártica comenzó a tener cada vez mayor
importancia y relevancia en las ciencias atmosféricas, y otras disciplinas, debido a los
impactos del cambio climático asociado al calentamiento global ocasionado por el
incremento de los gases tipo invernadero, y por el agujero de ozono estratosférico que tiene
lugar cada primavera en la Antártica. Así las estaciones de observación de variables
atmosféricas pasaron a ser contenedoras de valiosa información para monitoreo y estudios
de cambio climático en la región. Las estaciones chilenas localizadas en la Península
Antártica no escapan a este hecho y es por eso que, en base a esta información
meteorológica que día tras día es obtenida por personal especializado, se realiza la
publicación (tapa y contenido se muestran más adelante):
352
CLIMATOLOGÍA DE LA PENINSULA ANTARTICA
Y DE LA BASE
PRESIDENTE EDUARDO FREI MONTALVA
para dejar a disposición de los estudiantes y toda persona interesada en la Antártica,
antecedentes sobre la meteorología, el clima y la variabilidad climática que está teniendo
lugar en la Península Antártica. Su contenido está divido en Parte 1: El clima y su
variabilidad en la Península Antártica y Base Presidente Frei; y Parte 2: Estadísticas
mensuales del Centro Meteorológico Antártico Presidente Eduardo Frei Montalva.
Adicionalmente como material de consulta se incluyen el Tratado Antártico, el Protocolo
de Madrid sobre la Protección del Medio Ambiente Antártico y la Política Antártica
Chilena. Esta publicación se ha realizado con el apoyo de la Dirección Meteorológica de
Chile y el aporte del Proyecto Bicentenario Anillo Variabilidad Climática en Chile:
diagnóstico, mecanismos y proyecciones (ACT-19), y es un aporte al Año Polar
Internacional 2007-2008 por parte de Chile.
353
354
CONTENIDO
Parte 1
El clima y su variabilidad en la Península Antártica y Base Presidente Frei
1. El Continente Antártico
1.1 Origen
1.2 Orografía
1.3 Circulación General del Hemisferio Sur
1.4 Temperatura del aire
1.5 El viento
1.6 Precipitación
1.7 Presión y circulación atmosférica
1
1
2
3
5
7
8
9
2. El Centro Meteorológico Eduardo Frei Montalva
2.1 Generalidades
2.2 Temperatura del aire
2.3 Presión atmosférica
2.4 Dirección y velocidad del Viento
2.5 Nubosidad
2.6 Visibilidad
2.7 Precipitación
12
12
14
16
17
20
22
23
3. Señal de El Niño Oscilación de Sur en la Península Antártica
3.1 Introducción
3.2 Análisis atmosférico alrededor de la Península Antártica
3.3 Comportamiento meteorológico en las bases chilenas
3.4 Conclusiones y discusión
_______26
4. Señal de Cambio climático en la Base Antártica Eduardo Frei Montalva
4.1 Temperatura superficial del aire
4.2 Temperatura de la troposfera
4.3 Precipitación
4.4 Presión atmosférica
_______35
35
39
40
44
Bibliografía
26
27
32
34
47
Parte 2
Estadísticas mensuales del Centro Meteorológico Antártico
Presidente Eduardo Frei Montalva:
Promedios mensuales: Periodo 1990 – 2000
53
Temperatura
Presión nivel medio del mar
Humedad relativa
54
55
55
Precipitación
Cobertura nubosa
56
57
5
355
Horas de sol
Visibilidad
Viento predominante
Viento máximo
Distribución porcentual mensual: Periodo 1990 – 2000
6
58
58
59
60
_______
61
Hidrometeoros
Visibilidad
Viento de superficie
62
68
7
Cobertura nubosa
74
Promedio mensual de número de días con: Periodo 1990 – 2000
77
Cobertura nubosa
78
Visibilidad
78
Hidrometeoros
82
_________________________________________________________________________
Apéndice
Tratado Antártico
Protocolo de Protección Ambiental
Política Antártica Nacional
88
92
101
356
ARQUITECTURA SUSTENTABLE PARA LA PRESENCIA ANTÁRTICA.
(Sustainable Architecture for the Antarctica Presence)
Serrano P.
Departamento de Arquitectura UTFSM
I INTRODUCCIÓN
La Antártica con sus 14.000.000 de kilómetros cuadrados, representa un enorme
desafío para la presencia humana, una presencia regulada por el Tratado Antártico y las
consideraciones ambientales que se suscriben en el Protocolo de Madrid. La vocación del
enorme territorio dedicado a la paz y a la ciencia define además un marco de referencia
donde, evidentemente, la actividad científica, la exploración y el conocimiento son los
objetivos fundamentales de cualquier asentamiento humano, temporal o permanente que se
programe en dicho territorio.
Desde 1998, cuando la profesora arquitecto Angela Schweitzer Lopetegui (QEPD),
plantea en la Escuela de Arquitectura de la Universidad Santa María el desafío de
desarrollar arquitectura antártica, se inician los estudios, prospecciones, propuestas estudio
de obras y proyectos construidos, que al año 2008 constituyen una unidad de Arquitectura
de Zonas Extremas en el Departamento de Arquitectura USM, con varias experiencias
exitosas acumuladas de proyectos construcción y habitabilidad real en el ambiente
antártico.
En primer lugar y contra todas las recomendaciones de la época, acerca que la
ciencia antártica se daba en la costa, el primer equipo de zonas extremas conformado por
los académicos Pol Taylor y Pedro Serrano, iniciaron sus prospecciones a 3600 kilómetros
de Punta Arenas, en el macizo de hielo azul formado en la base sur de los montes Elsworth,
en la zona conocida como Patriot Hills, a 1000 kilómetros del Polo Sur y lejos de cualquier
costa accesible.
Esto fue posible gracias al estratégico convenio de la División Antártica de la
Fuerza Aérea de Chile y la Universidad Santa María. Esto ha permitido en los últimos años
participar en cuatro expediciones a Patriot Hills y una a la Isla Rey Jorge, más un proyecto
de señalética en Isla Decepción, todas estas actividades en el contexto de encontrar y
desarrollar arquitectura antártica pensada en Chile con un riguroso planteamiento de
sutentabilidad ambiental.
Arquitectura y sustentabilidad ambiental han sido las que se reflejan en el diseño y
construcción de la Estación Polar Arturo Parodi Alister de la FACH (1999- 2000), La sala
Sastruggui (2000) acoplada a la misma estación, un propuesta de refundación de la Base
Frei y el hito conmemorativo colocado en Isla Decepción. A esto se agregan viajes de
mantención y reparación como en el caso de la expedición del CECS y la propuesta
aprobada en CONAMA, pero nunca realizada, de “Blue Ice City” o Catabatic Cell que
plantean las cavidades habitables sub-superficiales en el hielo azul.
Son estas experiencias con proyectos de Arquitectura construidos y probados en
una de las zonas más difíciles del planeta, las que hacen de la Unidad de zonas extremas de
357
la USM, una de las unidades académicas con mayor investigación y experiencia concreta
en la arquitectura antártica.
II ESTACIÓN POLAR TENIENTE ARTURO PARODI ALISTER EN PATRIOT
HILLS.
Hasta el año 1998 la FACH mantenía en Patriot Hills un campamento temporal que
cubría los meses de luz diurna, con posibilidades de Septiembre a Marzo, con personal
propio y apoyando actividades de prospección e investigación tales como la glaciología en
el campo de hielo. La situación del campamento en el clima extremo del lugar, ameritaba la
propuesta de una estación más estable que pudiese ser transportada en los aviones Hércules
C130 de la FACH y motada en pocos días por personal no entrenado.
En noviembre de 1998 Taylor y Serrano viajaron al lugar y levantaron toda la
información que les fue posible, para luego desarrollar una propuesta de Arquitectura. Se
transportó equipo fotovoltaico, medidores de temperatura, experimentos para el uso del
viento y facilidades para un registro fotográfico preciso del lugar.
La información concreta sobre el lugar y la experiencia de habitarlo en condiciones
precarias, permitieron realizar en 1999 el encargo de la División Antártica de diseñar,
construir, prefabricar en el continente, transportar y construir en Patriot Hills la primera
Estación Polar chilena de gran envergadura.
El desafío fue abordado por el taller de tercer año de arquitectura de 1999. Se utilizó
toda la información disponible sobre construcciones polares y se aprovechó la
infraestructura de laboratorios y experiencia profesional de la Universidad Santa María,
Tunel de viento, Ciencia de materiales, modelación digital en la plataforma Silicon
Graphics.
Criterios básicos de diseño empleados:
• La estación estará diseñada para ser cargada en Aviones C-130
• El diseño sería de rápido despliegue
• Construcción nacional con materiales accesibles en el mercado local
• La estación se puede replegar y transportar de vuelta dejando un mínimo impacto
ambiental en el territorio.
• Los sistemas de operación, ya sea de agua, alimentación, sanitarios y energía
estarán pensados para la máxima sustentabilidad y mínimo impacto en el lugar.
• Aprovechara la oferta solar disponible, la oferta eólica (vientos catabáticos) y la
biomasa corporal de los tripulantes, a modo de reducir el uso de combustibles
carbonados.
Para establecer la estación se reacondicionaron módulos de poliéster de origen
neocelandés y se diseñó un túnel de conexión de estructura en acero y cubierta de
membrana que soportara los vientos catabáticos que se registraban con velocidades de
Entre 10 y 200 Km/hora, La temperatura del hielo superficial fue medida entre 17 y 23 º C
bajo cero y el ambiente del período de uso registraba entre 10 y 40º Cbajo cero, con
sensaciones térmicas inferiores a los 60 ºC.
358
Las estrategias de asentamiento consideraron las cualidades de la neviza superficial en
la zona de mínima acumulación, la posibilidad de quedar semi enterrados en la neviza, usar
la neviza como aislante y contención, el uso del efecto invernadero en el túnel y la
utilización de los vientos catabáticos para mantener despejados los extremos y el uso de los
mismos vientos para desarrollar una ventilación controlada de los espacios de habitación.
III RESULTADOS
En noviembre de 1999 en un largo viaje desde Santiago a Punta Arenas y luego de Punta
Arenas a Patriot Hills, éste último con 6 horas de vuelo) la estación embalada en partes y
piezas es descargada en Patriot Hills con vientos de 60 km/h, durante los primeros días se
trazó el contorno y se excavó los 50 metros de zanja en la neviza donde se asentaría el túnel
principal (fig 1). La primera semana en jornadas de hasta 12 horas, facilitadas por la
presencia permanente de luz solar, se logró levantar la estructura central del túnel (fig2) y la
cubierta de membrana (fig 3), diseñada en doble curvatura en los computadores de silicon
graphics. La siguiente semana se conectaron las copillas de conexión (Fig 4), y finalmente,
los módulos de habitación para la tripulación (fig 5).
Fig. 1 Zanja
Fig 4. Conexiones
Fig. 2 Estructura
Fig. 3 colocación membrana
Fig 5 Módulos conectados
Sistemas: En el módulo sanitario se instaló un prototipo de fundidor solar de hielo para la
obtención de agua sanitaria (fig 6). Se instaló un sistema sanitario seco congelado (fig 7),
reguladores en spray para higiene y ducha y dispositivos para recuperar las aguas utilizadas.
Se desarrolló un programa de uso de comida pre cosida calentable en golpes de microonda
lo que redujo notablemente las basuras y el consumo de energía.
359
IV DISCUSIÓN:
La idea principal en todos los sistemas diseñados para la estación fue lograr el
mínimo impacto ambiental, la menor producción de residuos y la posibilidad de transportar
de retorno a Punta Arenas todos los orgánicos tanto de comida como corporales para su
reproceso en el continente.
La puesta en marcha de estos sistemas configuró una cultura de uso altamente
sustentable y
De respeto ecológico en la estación, de hecho efectivamente tanto en energía como en agua
y desechos sanitarios, la estación se transformó en la propuesta más sustentable construida
en la plataforma antártica
Por otra parte, se logró que el edificio hiciera un buen uso de las energías
disponibles aplicando la energía eólica en la ventilación controlada, y probando propuestas
para la generación de energías, uso pasivo de la energía solar, aplicaciones fotovoltaicas y
un cálculo preciso de los aportes de energía corporal, metabolismo, al confort térmico de
los habitáculos de estar.
V CONCLUSIONES
La Estación Polar Parodi se constituye aun en el edificio más austral de Chile y del
hemisferio sur del planeta, es la primera que establece aplica y prueba tecnologías para la
sustentabilidad ambiental en un territorio extremo tan remoto como Patriot Hills.
La idea principal de la Estación es sacar partido del campo de hielo azul que permite el
aterrizaje (sobre hielo) de aviones de gran tonelaje con ruedas, desde los C130 hasta los
soviéticos Antonov. Esto refuerza la presencia de Chile en el Tratado Antártico,
permitiendo dos cosas fundamentales: la primera es que desde Patriot Hills es posible
abastecer vía aérea desde Chile toda la aventura antártica de la Humanidad con medicina,
arquitectura, transporte, soporte para la ciencia, tecnología, etc. Y la Segunda,
estableciendo patrones de sustentabilidad ambiental con tecnología y ciencia nacional para
la arquitectura que debiera desarrollarse en el continente helado. Esto, más allá de las
pretensiones de soberanía, establece una presencia concreta y evidente de Chile en el
concierto del tratado.
VI AGRADECIMIENTOS:
A la División Antártica de la FACH que hizo posible esta investigación en terreno. A
Angela Shweitzr L. que fue la impulsora de esta aventura del conocimiento.
360
VII REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Tratado Antártico, 1959, Suscrito en Washington el 1º de diciembre de 1959, entró en vigencia el
23 de junio de 1961 (Publicado en el Diario Oficial del 14 de julio de 1961 y
Rectificado en el Diario Oficial del 2 de diciembre de 1961)
Protocolo de Madrid, 1961,Protocolo al Tratado Antártico sobre Protección del Medio Ambiente.
Serrano P. 2007, Arquitectura Solar en la Antartica, ECOARQ, 2007, Simposio Colegio de
Arquitectos de Chile
Serrano P. 2003, Sistemas para la arquitectura sustentable en la Antártica, PLEA 2003,
International Pasive low Energy Architecture, UC.
361
VARIABILIDAD INTERANUAL DE LA CONCENTRACIÓN DE HIELO MARINO
EN EL OCEANO AUSTRAL.
(interannual variability of sea ice concentration in the southern ocean)
Henríquez, C.1,2, Hormazábal, S.2, Silva, N.3
Programa de Doctorado en Ciencias Físicas, Facultad de
Física y Matemáticas, _Universidad de Concepción, Chile
2
Departamento de Geofísica, Universidad de Concepción,
Chile
3
Escuela de Ciencias del Mar, Pontificia Universidad Católica
de Valparaíso, Chile
1
Se describe la variabilidad espaciotemporal de la concentración del hielo marino
alrededor de la Antártica, entre el mar de Ross y el mar de Weddell, durante el periodo
1978-2006. Dicha variabilidad fue analizada mediante el método Multi Taper Method –
Singular Value Descomposition (MTM-SVD, Mann & Park 1999). Fluctuaciones
interanuales de la concentración de hielo marino se encuentran asociadas en forma
significativa con la variabilidad vinculada al Niño Oscilación del Sur. Estas fluctuaciones
tienen una extensión cercana a 45 grados de longitud, y se propagan desde el mar de Ross
hacia el mar de Weddell, a lo largo del límite invernal del hielo marino (~60°S),
modificando a su paso la concentración de hielo marino y las características de los frentes
polares. Desde que se originan en el mar de Ross, estas perturbaciones demoran alrededor
de dos años en arribar a la zona de la península Antártica, modificando en forma
significativa la temperatura y salinidad de la región.
Promedios mensuales de la concentración del hielo marino alrededor de la zona
Antártica, con una resolución espacial de 25x25 km2, fueron obtenidos del sensor Nimbus7 Scanning Multichannel Microwave Radiometer (SMMR) y Special Sensor
Microwave/Imager (SSM/I) cuyo procesamiento fue realizado por el National Snow and
Ice Data Center (NSIDC, Cavalieri et al 1996, Comiso et al 2003). Anomalías de la
concentración de hielo marino (SIC), fueron obtenidas extrayendo el ciclo estacional de las
series y luego analizadas con el MTM-SVD, siguiendo a Mann & Park (1999).
Se realizó un análisis de funciones ortogonales empíricas (no discutido aquí) a los datos de
cruceros oceanográficos obtenidos durante el verano austral en el marco del programa U.S.
Antarctic Marine Living Resources (AMLR) durante el periodo 1990-2004, en este análisis
se consideraron los datos de la capa superficial (0 – 200 m) en una zona centrada en la Isla
Elefantes. De este análisis se utilizo la componente principal del primer modo de
temperatura y comparó con el índice de Oscilación de Sur y la señal reconstruida de la
concentración de hielo.
El MTM-SVD permite obtener el espectro de varianza fraccional local (LFV), con
el cual se definen las frecuencias que dominan la variabilidad de las series analizadas. En el
espectro LFV del SIC (figura 1) se observan varias bandas de frecuencia sobre el 99% de
significancia, donde la mayor concentración de energía espectral se encuentra centrada en
~0.25 ciclos/año (4 años), Las otras bandas de frecuencia con niveles de significancia altos
corresponden a la secular, cuasidecadal (8.5 años), interanual (3 años) y cuasi bianual (1.6
362
años). En este trabajo se pone énfasis en el análisis del patrón de variabilidad espacial y
temporal del SIC en la banda interanual (2.5 – 5 años).
En la figura 2 se presenta la señal del SIC reconstruida para el periodo de 3.87 años,
distinguiéndose un patrón de propagación zonal hacia el este el cual cruza el Océano
Austral desde el mar de Ross hasta el mar de Weddell. La anomalía de la concentración de
hielo que proviene del noroeste del mar de Ross se desplaza por el límite invernal de la
extensión de hielo en dirección de la península Antártica con una velocidad de propagación
del orden de 8 cm/s. Este valor es similar a lo encontrado por White & Peterson (1996) para
la Onda Circumpolar Antártica (ACW). Durante el recorrido hacia la península Antártica la
anomalía aumenta su amplitud y extensión con valores > 0.1 al noroeste del mar de Ross a
valores > 0.2 al oeste de la península Antártica, mientras que su extensión longitudinal va
desde 30° a valores sobre 45°. Al cruzar el paso Drake y llegar al noreste del mar de
Weddell disminuye la amplitud (< 0.15) conservando su extensión longitudinal y velocidad
de propagación. En la zona costera del mar de Weddell se observa una anomalía de menor
amplitud (> 0.1), la cual realiza un giro ciclónico tal como describe Venegas & Drinkwater
(2001). Este giro es similar al de la circulación regional en el Weddell siendo por los
vientos katabáticos predominantes en la tierra de Coats los cuales descienden desde el
continente hacia el WS impulsando una circulación costera hacia el Oeste (Parish 1988,
Renfrew & Anderson 2002, Van Lipzig et al 2004). En Venegas & Drinkwater (2001) se
plantea un modelo de retroalimentación entre los vientos, la temperatura y la concentración
de hielo. Ambas anomalías convergen en el límite norte de la península Antártica (zona de
los cruceros AMLR) influyendo de manera significativa en la variabilidad de la
temperatura, salinidad y concentración de hielo, modificando las características de los
frentes polares de la zona.
En la figura 3 se presenta la señal reconstruida de la anomalía del hielo en
57°W/63°S (panel superior) para las tres bandas mas energéticas del espectro LVF (bandas
cuasidecadal e interanual 1 y 2). Esta muestra varios máximos y mínimos los cuales tiene
una periodicidad de ~4 años. En el panel inferior se observa una buena correlación entre la
señal reconstruida del SIC, índice de Oscilación del Sur y la componente principal del
primer modo de la temperatura de los cruceros AMLR.
363
Figura 1: Espectro de Varianza Fraccional Local (LVF) para la concentración de hielo marino (SIC) durante
el período 1978–2006. Los niveles de significancia estadística al 50%, 90% ,95% y 99% (líneas horizontales)
se calculan mediante un test de montecarlo como lo descrito en Mann & Park (1999), este remuestrea la
estructura espacial conservando la variabilidad temporal de las series. La discontinuidad cercana a los 0.1
ciclos/año corresponde a la frecuencia de corte, señales con valores en frecuencia menores que la frecuencia
de corte no pueden ser distinguidas de una tendencia lineal.
Figura 2: Medio ciclo del patrón espacial reconstruido para la anomalía de hielo en 0.258 ciclos/año (3.87
años). Contornos positivos (negro) y negativos (gris) se encuentran separados cada 0.05 y el nivel de
anomalía nula no se grafica. El cuadro al norte de la península Antártica representa la zona donde se
realizaron los cruceros AMLR.
364
Figura 3: Panel superior. Se presentan las series de tiempo para la anomalía de hielo marino, la serie original*
y la serie reconstruida con el método MTM-SVD en -53°W/-63°. El recuadro gris corresponde al periodo
1990-2004 del cual se tiene información de cruceros oceanográficos. El panel inferior muestra las series
temporales para la señal reconstruida de la anomalía de concentración de hielo marino, el Índice de la
Oscilación del Sur (SOI)* y la componente principal del primer modo de temperatura para el periodo 19902004, obtenida del análisis de funciones ortogonales empíricas para los cruceros AMRL.
* series filtradas con un filtro coseno-lanczos pasa baja de 2 años.
AGRADECIMIENTOS
Esta investigación ha sido financiada por el Proyecto PBCT – CONICYT ACT-19, el
proyecto INACH 10-05. Se agradece al National Snow and Ice Data Center (NSIDC) por
proveer de los datos de concentración de hielo marino.
C.H. agradece el financiamiento otorgado por la beca CONYCIT.
365
REFERENCIAS
Cavalieri, D. J., Parkinson, C. L. Vinnikov, K. Y. 2003. 30-Year satellite record reveals contrasting
Arctic and Antarctic decadal sea ice variability. Geophysical Research Letter. Vol 30 N°18.
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Renfrew I. A.; Anderson P. S. 2002. The surface climatology of an ordinary katabatic wind regime in
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Venegas, S. A., and M. R. Drinkwater. 2001, Sea ice, atmosphere and upper ocean variability in the
Weddell Sea, Antarctica, J. Geophys. Res.
White, W. B. & Peterson R. G., 1996. An antarctic circumpolar wave in surface, wind temperature
and sea-ice extent, Nature, 380, 699-702
366
INTERANNUAL-INTERDECADAL TIME SCALES OF THE GLOBAL OCEANIC
ANGULAR MOMENTUM AND THE ROLE OF THE ANTARCTIC AND ENSO
MODES.
Abarca del Rio, R. 1
Departamento de Geofísica (DGEO), Universidad de
concepción, concepción, Chile
Calculation of the oceanic angular momentum (OAM) – particularly its axial
(AOAM) component - requires detailed knowledge of the large-scale circulation and mass
fields over the global ocean. Studies of OAM thus concern all aspects of the oceanic
momentum and mass (i.e., salt and freshwater) budgets, which are crucial to a
comprehensive approach to the study of Earth system dynamics and climate. Results
indicate that the oceans, to different extents, account for a significant part of the nonatmospheric angular momentum budget for the Earth and its fluid envelopes on interannual
to sub-monthly timescales. Therefore, the comparison with Earth rotation measurements
provides an independent consistency check on the estimated ocean state and underlines the
importance of ocean state estimation for quantitative studies of the variable large-scale
oceanic mass and circulation fields.
Changes in the total angular momentum of the ocean can occur through the action of
external torques such as surface wind stresses and continental torques (i.e., body forces
acting on lateral boundaries), which represent momentum exchange with the atmosphere
and the solid Earth respectively. Analysis of this external torques suggests that in general,
the related angular momentum exchanges are mostly associated with barotropic variability
in the ocean.
Here we will show results of OAM (both mass and motion) from an investigation of
the global angular momentum from the Simple Ocean Data Assimilation (SODA)
developed at University of Maryland, which simulated and reanalysed the oceanic
circulation over 1958 to 2006 thanks to an assimilation scheme. In addition, we will
compare the mass part at interannual time scales with ocean bottom pressure as investigated
using GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) (2002-2007).
The main objective of this research is to expand our knowledge in the interannualinterdecadal oceanic variability that circles the globe along the Antarctic, and the role it
may have on Earth system dynamics and climate. Particularly we will show and illustrate
the role of the Antarctic Circumpolar Wave (ACW) on the interannual time scales oceanic
angular momentum budget of the Southern Pacific Ocean circulation.
We acknowledge Conicyt-Fondecyt program. This work was in great part funded by
Chilean national Fondecyt grant 1040583 “Earth Rotation variability from interannual to
interdecadal time scales”.
367
REGISTROS OCEANOGRÁFICOS EN LA PRIMERA EXPEDICIÓN
CIENTÍFICA VENEZOLANA AL CONTINENTE ANTÁRTICO.
(oceangraphic records on the first venezuelan scientific expedition to the anctarctic
continent)
Abreu, E (PDVSA Intevep)
RESUMEN
La primera Expedición Científica Venezolana al Continente Antártico se realizó
entre los meses de febrero y marzo de 2008. Como parte de la misión, se incluyó la
instalación de un correntímetro doppler acústico que registró datos oceanográficos durante
los ocho (08) días de presencia en aguas Antárticas. El reporte incluye información sobre el
comportamiento de las corrientes marinas, mareas y olas. Estos registros pueden ser de
utilidad para las diversas actividades técnicas realizadas por el equipo de profesionales que
conformó la misión.
INTRODUCCIÓN
Una de las actividades realizadas durante la Primera Expedición Científica
Venezolana al Continente Antártico incluyó la participación de personal de la gerencia de
Ambiente e Higiene Ocupacional (AHO) de PDVSA-Intevep, con experiencia en campañas
oceanográficas y estudios ambientales en diversos escenarios del territorio venezolano.
Considerando que Intevep posee además reconocida trayectoria en el empleo de tecnología
de punta en sus investigaciones científicas, se realizó la instalación de un correntímetro
perfilador doppler acústico diseñado para registrar datos oceanográficos en la columna de
agua. Se seleccionó una estación ubicada en la Bahía Maxwell de la Isla Rey Jorge/25 de
Mayo, frente a la Base Científica Antártica Artigas (BCAA) de la República del Uruguay,
en las coordenadas 62° 11’ 22.45‘‘S – 58° 53’ 51.00’’W. El aporte de esta actividad a la
expedición se basó en registrar las condiciones del mar entre los días 03 al 10 de Marzo de
2008, tiempo que permaneció el equipo venezolano realizando diversos estudios científicos
en la región. Considerando que uno de los principales objetivos de esta primera visita fue la
de recopilar información para futuras propuestas de investigación, los datos registrados son
una valiosa referencia de las características del mar en esa época del año.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizó un correntímetro perfilador doppler acústico marca Aanderaa modelo
RDCP-600 de rango medio de 600 KHz., Este instrumento posee sensores para registrar la
velocidad horizontal y vertical y dirección de la corriente, altura y período de olas,
profundidad, salinidad, temperatura, conductividad, velocidad del sonido y turbidez. El
equipo viene equipado con un computador integrado en ambiente Windows, que registra la
información en una tarjeta MMC de 256 MB.
El equipo fue instalado en el fondo del mar mediante un arreglo sumergido con el
equipo fijado a un soporte metálico especial, y atado a un par de boyas de 50 Kg. de
flotabilidad cada una. Para fijar el equipo en el fondo del mar, se utilizó un peso muerto de
concreto de 350 Kg. de peso aproximadamente.
Se estructuró una configuración para la instalación del equipo en una zona cercana a
la BCAA en la coordenadas (62°11’22.45‘‘S – 58°53’51.00’’W) a una profundidad de
aproximada 27 metros de la siguiente manera:
1. Celda de superficie:
368
•
•
•
2.
•
•
•
•
Distancia a la celda: -1 metro
Tamaño: 2 metros
Referido a superficie: Si
Columna 1
Referido a superficie: No
Distancia a la columna: 3 metros
Tamaño de la celda: 4 metros
Número de celdas: 6
La maniobra de instalación y recuperación del equipo se realizó con apoyo de la
tripulación del Buque Hidrográfico ROU-22 Oyarvide, perteneciente a la Armada de la
República Oriental del Uruguay, el cual está equipado con una grúa de 8 toneladas de
capacidad.
Una vez que finalizaron las actividades planificadas, y previo al zarpe de retorno, se
realizó la faena de recuperación del equipo del fondo del mar con el apoyo de la tripulación
del Barco. Una vez que estuvo en cubierta se limpió y lavó con abundante agua dulce, y se
detuvo el proceso de registro. Sin embargo, y debido a que el diferencial de temperatura
produce condensación de los sistemas electrónicos, se debió esperar hasta igualar
temperaturas para poder retirar la tarjeta de memoria MMC y procesar los datos con el
programa RDCP Studio, versión 1.1, para generar los diferentes gráficos resultantes.
RESULTADOS
El procesamiento de los datos en este equipo, se realiza mediante la conexión de la
tarjeta MMC directamente a la computadora, la cual, utilizando el programa RDCP-Studio,
Versión 1.1, se encarga de procesar la información en el periodo de tiempo programado.
Sin embargo, se requiere de una revisión de la información para eliminar aquellos registros
que no concuerden con el comportamiento esperado o referencias de perturbaciones
provocadas debido al transito de embarcaciones cardúmenes de peces o cualquier otro
evento reconocible. En este caso especial, y debido al poco tráfico de embarcaciones en
esta zona de la Antártida, no se registraron cambios significativos en los datos a excepción
de aquellos registros durante la recuperación del mismo.
El correntímetro registró datos desde el 03 de Marzo de 2008, a las 20:11 horas
hasta el 10 de Marzo de 2008, a las 13:31 horas. Estos valores no constituyen una serie de
tiempo representativa, por lo que los resultados que se presentan deben ser analizados con
cautela, evitando su extrapolación.
En la figura 3, se observa el comportamiento del oleaje (altura significativa y altura
máxima). Durante este período no se detectó una variación importante, siendo el rango de
oleaje máximo de 0,10 a 0,38 cm., mientras que la altura significativa (empleada en los
parámetros de diseño) osciló entre 0,08 y 0,30 cm. Una vez que se disponga de los
parámetros de viento en el período, se podrá obtener un análisis mas profundo de este
registro.
369
Figura 3. Altura del oleaje entre el 03 y el 10 de Marzo de 2008.
La figura 4, muestra los registros de la corriente superficial de la Celda de
Superficie, con valores máximos alcanzados en el orden de los 60 cm./seg. (1,1 nudos). Se
observan variaciones importantes, alcanzando un ΔV de 40 cm./seg., aproximadamente. En
cuento a la altura de la marea, los registros rondan los 2 metros. Es importante hacer notar
que estos valores no están referidos al nivel medio del mar.
Figura 4. Velocidad de la corriente superficial vs. Marea
La figura 5 por su parte, muestra la Rosa de Corrientes Superficiales. Como se
observa, prácticamente la totalidad del registro fue en dirección Este - Noreste (ENE), Este
- Sudeste (ESE), con mas del 11% en dirección Este (E). Esta información pudiese formar
parte de escenarios de simulación de derrames de contaminantes y las consiguientes
medidas para su contención, recolección y protección de áreas sensibles desde el punto de
vista ambiental.
370
Figura 5. Rosa de la corriente superficial
En la figura 6, se presenta el Vector Progresivo de las corrientes marinas, para las
profundidades de registro. El vector superficial (de mayor longitud en el gráfico, color
violeta) muestra una deriva hacia el Este – Sudeste (ESE) con un recorrido de unos 40 Km.
Por el contrario, los registros en la capas mas profundas, indican corrientes de menor
magnitud, con dirección Noreste – Este – Noreste (NE-ENE) con un recorrido aproximado
de 20 Km. Esta información resulta de particular interés para estudios de transporte de
sedimentos y movimiento de las diferentes masas de aguas y búsqueda y salvamento
(SAR), que conforman los alrededores de la estación oceanográfica.
Figura 6. Vector progresivo la corriente en la columna de agua.
CONCLUSIONES / RECOMENDACIONES
• Los registros mostrados corresponden solamente a las mediciones puntuales realizadas
en una estación cercana a la Base Artigas y en este caso se pueden interpretar como
información de referencia de las condiciones del mar durante la expedición. Para
establecer patrones de comportamiento de las masas de agua de la zona, es necesario
tener al menos registros de una serie de tiempo que estadísticamente pueda representar
un ciclo anual de los procesos físicos que ocurren en el medio.
371
•
•
Considerando que en los meses de invierno los procesos litorales se minimizan debido a
la congelación superficial y además se incrementan los riesgos operacionales, se
recomienda realizar registros de por lo menos los 6 meses del ciclo de verano, con la
intención de procesar datos basados en referencias reales.
Los datos, muestras y observaciones registrados durante esta misión, pudieran
integrarse a series de tiempo mas extensas a objeto de contribuir con los estudios que se
desarrollan actualmente en el área sobre el cambio climático a nivel mundial. La
integración de un equipo con diversas especialidades en el área ambiental reforzaría el
aporte de Venezuela en este sentido, y además daría empuje al desarrollo de proyectos
de interés nacional enfocados en el resguardo y preservación del medio ambiente.
AGRADECIMIENTOS
Esta investigación es parte del Programa Científico Antártico Venezolano y fue financiada
por el Ministerio del Poder Popular para Ciencia y Tecnología. Adicionalmente debo
agradecer a PDVSA Intevep, por la participación, apoyo y promoción de este proyecto.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Aanderaa Instruments AS. 2003. TD 220 Manual – Recording Doppler Current Profiler, RDCP-600.
http://www.aanderaa.com
372
PROPIEDADES BIO-ÓPTICAS DE AGUAS SOMERAS EN LA ISLA DEL REY
JORGE Y BAHÍA ESPERANZA
(Bio-optical properties of shallow-water coves of King George Island and Hope Bay)
Klein, E.
Departamento de Estudios Ambientales e INTECMAR.
Universidad Simón Bolívar, Caracas, Venezuela.
[email protected]
INTRODUCCIÓN
La caracterización de las propiedades bio-ópticas de las aguas superficiales son de
vital importancia para la calibración de productos satelitales y el entendimiento de la
dinámica que determina el color del océano. A través de éstas se pueden estimar las
concentraciones de clorofila a a partir de imágenes de satélite, haciendo uso de las ventajas
de una observación sinóptica, de alta área de cobertura y alta frecuencia de repetición.
Gregg y Casey (2007) han demostrado que las estimaciones globales de la
concentración de clorofila a presentan una tendencia estacional sesgada debido a la falta de
registros in situ en el océano austral. De la misma forma, en esta región, el coeficiente de
absorción por el fitoplancton polar es particular, quedando en evidencias las deficiencias de
los algoritmos estándar para la estimación de la concentración del pigmento fotosintético
mediante sensores remotos en altas latitudes australes (Karder, et al, 2004). Sin embargo,
Marrari y col (2006) han demostrado que las estimaciones de la concentración de clorofila a
mediante imágenes SeaWIFS se corresponden adecuadamente con las determinaciones in
situ estimadas mediante HPLC.
Este trabajo tiene como objetivo caracterizar la radianza emergente de la superficie
del mar en zonas cercanas a la costa en la isla del Rey Jorge y Bahía Esperanza, y
determinar la contribución de la concentración de pigmentos fotosintéticos y la estructura
de la comunidad de fitoplancton en la señal registrada in situ. Los datos permitirán calibrar
las respuestas de llos algoritmos de color del océano para esta región del océano austral.
Materiales y Métodos
Se establecieron once estaciones de muestreo, correspondientes a los principales
fondeaderos seguros establecidos en las caletas del sur oeste de la isla del Rey Jorge y en la
caleta Choza, Bahía Esperanza (Península Antártica). Se colectaron muestras de
fitoplancton en cuatro estratos de profundidad y registros de la radiancia emergente de la
superficie de mar mediante un espectroradiómetro SpectraScan 670P. Las muestras de
fitoplancton se identificaron mediante el conteo directo de las especies sedimentadas en
cámaras de Üttermohl. La concentración de los pigmentos fotosintéticos fue realizada por
cromatografía líquida de alta precisión (HPLC)
Los espectros correspondientes a la respuesta espectral de la superficie del mar
fueron corregidos en función de la irradianza disponible al momento del registro y se
373
analizaron las relaciones que caracterizan la concentración de clorofila a 412, 443, 490 y
555 nm.
Tabla 1. Ubicación de las estaciones de muestreo y profundidad máxima en cada una de ellas.
RESULTADOS
Los espectros característicos de la superficie del mar en las estaciones de muestreo
mostraron las formas típicas de aguas oligotróficas (Figura 1). Las estaciones mas cercanas
a los bordes de los glaciares presentan un pico que refleja principalmente sedimentos
particulados en suspensión. Las estaciones de las caletas cerradas (Marian, Potter y Choza)
mostraron una mayor reflectancia que aquellas con una circulación de agua mas abierta.
La estimación de los coeficientes que definen las relaciones para la estimación de la
concentración de clorofila no mostraron un patrón similar al anterior, encontrándose que las
estaciones de la Bahía Maxwell y Bahía Esperanza (CHOZA1 yCHOZA2) presentaron
índices mayores (Tabla 2).
Tabla 2. Relaciones que definen la concentración de clorofila en las estaciones de muestreo
374
Figura 1. Reflectancia de la superficie del mar en cada una de las estaciones de muestreo.
DISCUSIÓN
La caracterización de las propiedades bio-ópticas superficiales permiten diferenciar
las estaciones de muestreo en base a sus respuestas espectrales. Sin bien los resultados de la
comunidad de fitoplancton no están disponibles, esperamos que la calibración con la
estimación de clorofila mediante HPLC resulte adecuada, tal y como ha sido encontrada por
otros autores. En los registros se evidencia la contribución de los sedimentos suspendidos,
sobre todo en las caletas semi cerradas en las cercanías de los bordes glaciares, no
descartándose la posibilidad de que el efecto de la materia orgánica pueda igualmente
contribuir a la señal detectada, sobre todo en el verano tardío, cuando se realizó el
muestreo.
Es necesario ampliar la red de muestreo en otras caletas, evaluar la concentración de
sedimentos suspendidos y nutrientes esenciales y obtener registros costa afuera a fin de
convalidar el efecto de las zonas costeras contra las aguas menos productivas y menos
turbias.
CONCLUSIONES
La influencia de los bordes glaciares en caletas semi cerradas se hace evidente en el
espectro de radianza emergente del agua, registrada in situ. La bahía de Maxwell y la Bahía
375
Esperanza presentan potencialmente una mayor concentración de clorofila, determinado por
los radios de reflectancia. Esperamos que estas relaciones se confirmen una vez se
encuentren disponibles los resultados del HPLC para la determinación de los pigmentos
fotosintéticos.
AGRADECIMIENTO
Este proyecto es parte del Programa Científico Antártico Venezolano y fue financiado
parcialmente por el Ministerio del Poder Popular para Ciencia y Tecnología de la República
Bolivariana de Venezuela.
REFERENCIAS
Gregg W.W. y Casey N.W. 2007. Sampling biases in MODIS and SeaWiFS ocean chlorophyll data.
Remote Sensinf of the Environment 111: 25-35
Karder KL, Chen FR, Canizzaro JP, Campbell JW y Mitchell BG. 2004. Performance of the MODIS
semi-analytical ocean color algorithm for chlorophyll-a. Advances in Space Research 33: 1152–
1159.
Marrari M, Hu C, Daly K. 2006. Validation of SeaWiFS chlorophyll a concentrations
in the Southern Ocean: A revisit. Remote Sensing of Environment 105: 367–375.
376
CONTRIBUCIÓN DE LA EXPEDICIÓN ANT XXIII/8 AL CONOCIMIENTO DE
LA DIVERSIDAD DE LAS COMUNIDADES BENTÓNICAS DEL MAR DE
WEDDELL (ANTÁRTICA).
(Expedition ANT XXIII/8 contribution to the knowledge of Weddell Sea benthic
communities diversity)
Montiel, A.1,2, J. Gutt,3 O. Heilmayer 3 & D. Gerdes3
1 Instituto de la Patagonia, Universidad de Magallanes.
Casilla 113 – D, Punta Arenas, Chile
([email protected])
2 Centro de Estudios del Cuaternario Fuego-Patagonia y
Antártica (CEQUA), Punta Arenas, Chile.
3 Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research,
Bremerhaven, Alemania.
El Mar de Weddell es un área conspicua en el continente Antártico, el cual esta
ubicado en el sector atlántico del océano austral, delimitado entre la costa este de la
Península Antártica, la banquiza de hielo de Filchner-Ronne y la costa del continente
antártico. A lo largo de la costa noroeste presenta una estrecha plataforma continental que
llega a medir 100 km. Al sur, frente a la banquiza de hielo de Filchner – Ronner, se
enancha hasta 500 km. La plataforma se ve interrumpida por la trinchera de Filchner, la
cual llega a una profundidad de 1.000 m (Gutt, 1988).
Los primeros antecedentes sobre diversidad de la fauna bentónica del Mar de
Weddell se reportaron hace 40 años atrás, a partir de 11 muestras cualitativas obtenidas por
la expedición estadounidense a bordo del USCGC “Glacier” frente a la banquiza de
Filchner – Ronner y en la costa del continente antártico (Dale, 1968; Rankin et al., 1968).
En ellas se encontraron un total de 36 taxones de invertebrados pertenecientes a la
denominada zona somera (400-1000 m) y siete taxones fueron colectados solo en la zona
profunda (1.000 a 4.000 m). Los ejemplares pertenecientes a la clase de esponjas
Hexactinellida fueron comunes en todas las profundidades y fueron dominantes espaciales
en las dos zonas. Otros taxones dominantes en la zona somera fueron los corales blandos
Octocorales, Ophiuroideos y Echinoideos. Mientras que Amfipodos, Ophiuroideos y
Poliquetos dominaron en la zona profunda (Rankin et al., 1968). Posteriores
investigaciones en la misma área se realizaron a bordo del R/V “Polarstern” durante 1983 y
1984. A partir de 37 muestras se determino un total de 430 taxones y como resultado de un
análisis de conglomerados se pudo discriminar tres comunidades bentónicas en el mar de
Weddell, en donde la riqueza de especies promedio varió entre 28±4, 55±19 y 75±19,
respectivamente (Voss, 1988). En recientes investigaciones sobre diversidad de las
comunidades bentónicas del Mar de Weddell se han reportado un total de 1.059 especies de
invertebrados basadas en 48 muestras (Gutt et al., 2000) y, según estimaciones, este numero
podría aproximarse a las 17.000 especies (Gutt et al., 2004).
Por otro lado, una de los fondos marinos que ha permanecido históricamente
inaccesible ha sido la costa este de la Península Antártica. Sin embargo, el reciente
desprendimiento 3.275 km2 de hielo dio terminó al colapso de la segunda banquizas de
hielo en la costa oste de la Península Antártica, en las áreas de Larsen B. Este colapso ha
proveído una inigualable oportunidad de examinar en profundidad las comunidades
bentónicas que permanecían bajo el hielo.
377
Este trabajo reporta los resultados obtenidos durante la expedición alemana ANT
XXIII/8 a las áreas de Larsen A y B. Además indica su contribución a la investigación
sobre la diversidad de la fauna bentónica del Mar de Weddell.
MATERIAL Y MÉTODO
Las muestras fueron obtenidas durante la expedición ANT XXIII/8 a bordo del R/V
Polarster (Gutt, 2008). En su última etapa de esta expedición, se investigo la fauna
bentónica de las áreas marinas dejadas expuestas después del colapso de las banquizas de
Larsen A y B.
Para determinar la riqueza de especies de invertebrados, se obtuvieron ocho
muestras a través de una red Agassiz modificada (AGT). El tiempo efectivo de arrastre
sobre el fondo fue de 15 minutos y la profundidad de las muestras vario entre 184 a 844
metros de profundidad. A partir de la captura inicial, se tomaron dos sub-muestra de 40
litros cada una. Seguidamente, la submuestra fue cernida a través de tamices de 1.000 y 500
μm mesh. Una vez separando todo el material biológico, todos los ejemplares fueron
determinados a nivel de especie.
Para discriminar eventuales patrones de distribución espacial en el área de estudio se
empleo métodos multivariados de ordenación y clasificación. Para ello, los datos de
presencia / ausencia de especies y fueron analizados con el índice de similitud de Sørensen y
la estrategia de agrupación “Group Average Linkage”. Basado en esto se realizo un análisis
el análisis de escalamiento multidimensional (MDS). Los análisis y cálculos
correspondientes fueron efectuados con los paquetes computacionales PRIMER versión
5.2.1.
RESULTADOS
En las ocho estaciones de muestreo se determino un total 265 especies. En términos
de riqueza de especies el filo Echinodermata domino con un 20% seguido por Crustáceos,
Moluscos y Porifera con 19, 17 y 13% del total de especies, respectivamente. El resto de
los taxones presentaron porcentajes inferior a 12% (Fig 1). En general, el porcentaje de
frecuencia de las especies en las muestras fue bajo, la cual vario entre 12,5 y 75 %. En el
caso de los Echinodermata la especies Sterechinus neumayeri presento una frecuencia de 75
%, seguido por la especies pertenecientes al filo crustácea Notocrangon antarcticus, (63%),
la especie de molusco Iothia (Leptea) coppingeri (50%) y la especie de porifera Bathydorus
sp. alcanzo una frecuencia de 63 %.
La riqueza de especies por estación vario entre 113 y 14 especies por captura de
AGT. Se encontró la mayor riqueza de especies en las estaciones Larsen B Sur, frente las
islas Snow Hill y Dundee, mientras que en el área que quedo libre la banquiza de hielo de
Larsen presento la riqueza de especie más baja (Fig 2).
El análisis de MDS mostró que la bentofauna presento una baja similitud entre las
estaciones de Larsen A y B mientras que la estaciones en frente a las Islas Snow Hill y
Dundee presentan una alta similitud (Valor del Sterss 0,007).
DISCUSIÓN
Esta investigación bentónica muestra los primeros datos obtenidos de la costa Este
de la Península Antártica después de 5 – 12 años de que una gran parte de la banquiza de
hielos de Larsen colapsara (Domark, 2005; Gutt, 2008). Los primeros resultados indican
378
existencia una fauna bentónica antártica previa a al colapso de la banquiza. Otra
característica de esta fauna es la presencia de especies típicas del mar profundo.
La macrofauna presente en Larsen áreas A & B presenta típica pero empobrecida
composición de especies antártica en comparación con las registradas para otras áreas del
Mar de Weddell. Los taxones pertenecientes al mar profundo se vieron favorecidos por la
similitud de condiciones oligotróficas del mar profundo, las cuales existían previas al
colapso de la banquiza de hielo. Mientras el reclutamiento de pequeños ejemplares de
esponjas hexactenilidas muestras un inusual existo en la colonización. Primeros pioneros se
han beneficiado del cambio de condiciones de hielo a un completo régimen trófico
logrando cambiar levemente la diversidad en el fondo marino.
El reciente colapso de la banquiza de hielo de Wilkens en la costa este de la
Peninsula Antártica muestra un interesante proyecto para compara si los resultados
obtenidos en Larsen son producto de procesos organizadores similares o son debido a
condiciones independientes de cada sector de la península Antártica.
AGRADECIMIENTO
Nuestro agradecimientos a los 21 científicos participantes de la expedición y
contribuyeron a la separación a bordo y determinación del material biológico en sus
respectivos laboratorios. Además, agradecemos a la tripulación del R/V Polarstern que
apoyo en el trabajo de cubierta durante la expedición.
REFERENCIA
Dale, R. 1968. International Weddell Sea Oceanographic Expedition – 1968. Antarctic Journal of
the . United .States. 3 (4): 80-84
Domark E., S. Ishman, A. Leventer, S. Silva, V. Willmontt, B. Huber (2005) A chemotrofic
Ecosystem found beneath Antarctic ice self. EOS Trans. Ame. Geo. Union 86 (29): 269-276.
Gutt J.1988. On the distribution and ecology of Sea Cucumbers (Holothuroidea, Echinodermata) in
Weddell Sea (Antarctic). Ber. Polarforsch. Meeresforsch.41:1-87
Gutt, J. 2008. The Expedition ANTARKTIS-XXIII/8 of the Research Vessel "Polarstern" in
2006/2007. Ber. Polarforsch. Meeresforsch. 569, http://epic.awi.de/Publications/Gut2008b.pdf
Gutt, J., Sirenko, B. I., Smirnov, I.S. & Arntz, W. E. 2000. Biodiversity of the Weddell Sea.
Macrobenthic species (demersal fish included) sampled during the espedition ANT XIII/3 (EASIZ I)
with RV “Polarstern”. Ber. Polarforsch. Meeresforsch. 372: 1-103
Gutt, J., Sirenko, B. I., Smirnov, I.S. & Arntz, W. E. 2004. How many macrozoobenthic species
might inhabit the Antarctic shelf? Antarctic Science. 16 (1), 11-16
Rankin, J., Clarke K. B. y. Found B. W. 1968. Zonation of the Weddell Sea Benthos. Antarctic
Journal of the United .States. 3 (4):85-86
Voss J. 1988. Zoogeography and community analyis of macrozoobenthos of the Weddell Sea
(Antarctica). Ber. Polarforsch. Meeresforsch 45: 1-145
379
Figura 1. Porcentaje del numero de especies por taxones en las 8 estaciones de muestreo
obtenidas durante la expedición ANT XXIII/8 (n = 265).
Figura 2. Riqueza de especies por estación de muestreo obtenidas durante la expedición
ANT XXIII/8. En barras negro Larsen A & B y en gris la estación fuera del margen de la
banquiza de hielo antes del colapso.
380
Figura 3. Análisis de escalamiento Multidimensional (MDS:) para las estación de muestreo
obtenidas durante la expedición ANT XXIII/8. Basados en el datos de presencia-ausencia de las
especies utilizando el índice de similitud de Sørensen y la estrategia de agrupación “Group Average
Linkage”.
381
SEGUIMIENTO GEODÉSICO Y TERMOMÉTRICO DE LA ACTIVIDAD
VOLCÁNICA DE LA ISLA DECEPCIÓN (ANTÁRTICA): EL PROYECTO
VOLTEDEC (2005-2008)
(Geodetic and thermometric monitoring of the volcanic activity at Deception Island
(Antarctica): VOLTEDEC Project (2005-2008))
Berrocoso, M., Arias, M. R., Serrano, A., Fernández-Ros, A., de
Gil, A., Torrecillas, C., García, J. A.
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografía. Facultad de
Ciencias. Universidad de Cádiz. 11510 Puerto Real (Cádiz). España.
Departamentos de Física y de Matemáticas, Universidad de
Extremadura, 06071 Badajoz. España
El objetivo principal del proyecto VOLTEDEC consiste en estudiar la actividad
volcano-tectónica que tiene lugar en la isla Decepción y su entorno a partir de
observaciones geodésicas clásicas y espaciales, geomagnéticas, gravimétricas,
geoquímicas, sísmicas e imágenes espaciales de teledetección; que permitan vigilar y
controlar la actividad volcánica y conocer con mayor detalle y precisión el complejo marco
tectónico de la región definida por las islas Shetland del Sur, el Mar de Bransfield y la
Península Antártica.
El seguimiento continuo, desde 1987, ha permitido un amplio conocimiento de la
actividad volcánica presente en la isla, obviando en muchos aspectos las manifestaciones
tectónicas consecuencias de la expansión existente en el Mar de Bransfield, que también
afectan a la geodinámica de la isla y que se solapan a la mencionada actividad volcánica.
En este sentido este proyecto propone una serie de investigaciones geodésicas y
geofísicas que posibiliten obtener un conocimiento más profundo de la actividad
geodinámica existente en la isla Decepción y en su entorno tratando de discernir entre la
actividad volcánica y la actividad tectónica que en dicha isla se produce.
Supone, pues, la continuación científica de los proyectos desarrollados hasta la
actualidad encaminados al estudio de la vigilancia y control de la actividad volcánica y al
conocimiento de la estructura superficial y de profundidad media de la isla; pudiéndose
obtener, además de resultados y conclusiones específicas para el área definida,
metodologías, diseños instrumentales y validación de nuevas tecnologías perfectamente
aplicables a otras zonas volcánicas o tectónicas activas de la Tierra, manifestándose una vez
más el carácter de “Laboratorio Natural” de la Antártida para las Ciencias de la Tierra.
Así, para la vigilancia y el control de la actividad volcánica se han utilizado las
técnicas geodésicas y geofísicas que se han aplicado habitualmente en este volcán como
observaciones geodésicas clásicas y espaciales en los vértices y marcas geodésicas de las
redes REGID y RENID; análisis de registros sísmicos procedentes de antenas sísmicas y
estaciones telemétricas; medidas gravimétricas en la red REGRID; medidas de temperatura
en puntos anómalos; y análisis de gases fumarólicos.
382
La reobservación de la red geodésica REGID en la isla Decepción por un lado y de
la Red Antártica Española con vértices en las Islas Shetland del Sur, en la Península
Antártica y en la propia isla Decepción por otro permitirán obtener los correspondientes
modelos de deformación horizontal volcánico y tectónico para Decepción y su entorno.
Las medidas de temperaturas en el suelo a distintas profundidades y del flujo
térmico y la toma de datos meteorológicos como temperatura y humedad del aire,
irradancia global ascendente y descendente y velocidad y dirección del viento permitirán
realizar un modelo sobre la evolución temporal de la capa activa del permafrost. El modelo
así obtenido vendrá a completar la termometría que se obtendrá mediante el análisis y
tratamiento de datos procedentes de sensores remotos, de medidas de temperatura de puntos
calientes y fumarolas.
Se realizarán medidas GPS, de nivelación y gravimétricas para la ampliación del
geoide experimental y se fondearán mareógrafos en la isla Decepción y en la isla
Livingston para establecer el datum geodésico vertical y para determinar la variabilidad del
nivel del mar. Se utilizarán sensores remotos para la obtención de un modelo digital de
elevaciones de alta precisión, satélite Quickbird. Al igual que en proyectos anteriores, todos
los datos observados y los resultados obtenidos se integrarán en el Sistema de Información
Multidisciplinar de Apoyo Científico (SIMAC).
En este trabajo se presentan los resultados obtenidos, algunos de ellos preliminares, en
los siguientes aspectos:
ƒ
Modelos de deformación tectónica de la región definida por las islas Shetland del
Sur, Mar de Bransfield y Península Antártica a partir de observaciones GPS en los
vértices de la red RGAE.
ƒ
Modelo de deformación horizontal para la isla Decepción a partir de observaciones
GPS en las marcas geodinámicas de la red geodinámica REGID.
ƒ
Modelo de deformación vertical para la isla Decepción a partir de nivelaciones
geodésicas con respecto al marco de referencia establecido en la campaña 20012002.
ƒ
Primeras medidas del nivel del mar y análisis comparativo entre los registros
obtenidos a partir de los mareógrafos instalados en las Colatinas y en Caleta Jonson,
en las islas Decepción y Livingston, respectivamente.
ƒ
Medidas gravimétricas efectuadas y enlace gravimétrico Punta Arenas-LivingstonDecepción.
ƒ
Actualización del modelo de geoide experimental.
ƒ
Actualización cartográfica del mapa topográfico 1:25.000 a partir de una imagen del
satélite Quickbird.
383
ƒ
Análisis preliminares de secuencia temporal de imágenes ASTER.
ƒ
Continuidad en el desarrollo del Sistema de Información Multidisciplinar de Apoyo
Científico para la isla Decepción.
ƒ
Diseño y desarrollo de la red de seguimiento de la actividad volcánica mediante la
instalación de estaciones termométricas.
ƒ
Primeros registros anuales de datos de temperatura a distintas profundidades y flujo
térmico de la capa activa de permafrost a distintas profundidades.
ƒ
Estudio de la evolución de la capa activa del permafrost a partir de las medidas
anteriores de temperatura y flujo térmico y variables meteorológicas (temperatura,
humedad del aire, velocidad y dirección del viento, irradancia solar y terrestre).
Finalmente, se detallarán las principales conclusiones y aspectos futuros sobre el
seguimiento de la actividad volcánica.
AGRADECIMIENTOS
Este proyecto coordinado VOLTEDEC ha sido financiado en su totalidad por el Ministerio
de Educación y Ciencia a través de las concesiones CGL2005-07589-C03-01 y CGL200507589-C03-03.
384
IMPACTO DO AQUECIMENTO GLOBAL SOBRE A MINERALIZAÇÃO DE C E
N DE SOLOS DA ANTÁRTICA
(Impact of global warming on the C and N mineralization of Antarctic’s soil)
Carvalho, J. V. S.1; Barbosa, R. T.1; Mendonça, E. S.2; Schaefer, C.
E. G. R2
1
Departamento de Química, Universidade Federal de Viçosa, Av.
P. H. Rolfs, s/n, CEP 36570-000, Viçosa, MG., Brasil;
2
Departamento de Solos, Universidade Federal de Viçosa, Av. P.
H. Rolfs, s/n, CEP 36570-000, Viçosa, MG., Brasil;
INTRODUÇÃO
A Antártica constitui um dos mais importantes reservatórios de carbono do planeta. O
estoque de carbono no solo é resultado da fixação primária de carbono por organismos
autótrofos e da ação decompositora dos microrganismos (Stevenson, 1994). Por esta razão,
o monitoramento do estoque de carbono destes solos em um contexto de mudança climática
global, onde se testemunha o aumento da temperatura, pode indicar eventuais efeitos de
alterações climáticas sobre o ambiente terrestre. Se, por um lado, temperaturas mais altas
favorecem a decomposição da matéria orgânica podendo causar a redução do carbono
seqüestrado no solo, por outro, aumenta a área de criosfera exposta através do recuo das
geleiras. De qualquer forma, há um aumento da liberação de carbono para a atmosfera. O
processo de mineralização da matéria orgânica consiste na rápida decomposição de formas
menos persistentes existentes nos solos, que são volatilizadas ou lixiviadas, acompanhada
pela gradual concentração de materiais orgânicos mais resistentes como quitina, ácido úrico
e minerais de fosfato (hidroxi-apatita e struvita) (Myrcha et al., 1983). Este processo
equivale a uma das etapas do ciclo do carbono e promove, simultaneamente, o
enriquecimento de carbono na atmosfera e a diminuição do teor do mesmo nos solos. Para
se avaliar os impactos ambientais gerados na Antártica, inclusive os efeitos causados por
mudanças climáticas globais, é necessário o entendimento dos processos de alteração da
matéria orgânica, da ciclagem biogeoquímica, assim como a determinação do conteúdo de
carbono total (CT) incorporado ao solo e a taxa de mineralização da matéria orgânica.
Assim, o objetivo geral desse trabalho foi estudar a fragilidade dos solos antárticos quanto à
mineralização da matéria orgânica frente ao aquecimento global.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram utilizados cinco solos representativos da Ilha Rei George, Baía do Almirantado,
coletados na expedição de estudo de 2006. Os solos foram caracterizados quanto ao teor
total de carbono determinado conforme Yeomans & Bremner (1988); frações de carbono
orgânico oxidável (lábel e recalcitrante) foram determinadas utilizando como agente
oxidante dicromato de potássio em diferentes concentrações de ácido sulfúrico com
objetivo de determinar as frações menos ou mais facilmente oxidáveis (Chan et al., 2001); o
teor de nitrogênio total foi determinado pelo método de Kjeldahl (Embrapa, 1997).
O experimento de mineralização da matéria orgânica do solo foi montado em blocos
casualizados com 3 repetições, em 3 temperaturas (5, 8 e 14oC), simulando a média da
385
temperatura do solo durante o verão Antártico e sua elevação, em câmara fria. A captura do
C-CO2 foi realizada, em solução de NaOH 0,5 mol.L-1, nos períodos de 1, 3, 6, 12, 24, 36,
48, 60 e 72 dias após o início da incubação. O teor de carbono mineralizável foi
determinado por titulação com HCl, segundo a adaptação da metodologia de Curl &
Rodriguez-Kabana (1972) e Stotzky (1965). O N mineralizável foi estimado nos mesmos
períodos de incubação, onde amostras de solo incubadas nas mesmas condições acima
foram desmontadas para análise do N total, N-NH4+ e o N-NO3-, conforme descrito por
Kempers & Zweers (1986) e Yang et al (1998), respectivamente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores de carbono total (CT) encontrados nos solos Antárticos foram relativamente
elevados quando comparados a outros solos minerais tropicais (Cunha et al, 2007),
caracterizando uma região de acúmulo de matéria orgânica no solo, devido a elevada
preservação do material em condições de frio intenso.
Tabela 1 - Teores das frações de carbono oxidável, razão da fração de carbono lábil por recalcitrante, teor de
carbono total e nitrogênio total das amostras de solo da antártica.
Amostra
Localização
92
93
D5
P2
Arc7
Península Keller
Península Keller
Demay
Patelnia
Arctowisk
Fração (g/Kg)
Lábil Recalcitrante
20,9
17,9
21,2
9,5
25,4
71,7
29,2
32,3
63,7
103,4
Amostra D5
C Lábil/Recalc.
CT (g/kg)
NT (g/Kg)
1,169
2,224
0,355
0,905
0,616
38,8
30,7
97,1
61,5
167,1
1,8
1,5
3,6
10,9
9,3
Amostra Arc 7
Figura 1 - Gráficos das curvas ajustadas de mineralização (mg C-CO2/Kg solo) em relação ao tempo de
incubação, para os solos antárticos D5 (amostra representativa) e Arc 7.
A Figura 1 apresenta as curvas ajustadas da mineralização de carbono em função do
tempo de incubação para o solo antártico D5 (amostra mais representativa) e Arc7 (solo sob
pinguineira). O solo D5 apresentou alta taxa de mineralização de carbono no início da
incubação, e taxas menores ao final da mesma (estabilização). A alta taxa de mineralização
se deve a intensa atividade microbiana neste período, com posterior decréscimo. Esse
comportamento pode ser atribuído à mineralização inicial do carbono orgânico prontamente
386
oxidável, cuja exaustão conduz à redução do fluxo de C-CO2 (Martines, 2006). Os teores de
C-CO2 liberados em relação ao tempo de incubação foram maiores de acordo com o
aumento da temperatura do experimento. O solo Arc7 apresentou comportamento distinto
dos demais, mantendo durante todo o tempo de incubação, alta taxa de mineralização de
carbono, indicando que com a exposição do solo e que com aumento da temperatura
ambiente, grandes quantidades de C serão mineralizadas e liberadas para a atmosfera.
A Tabela 2 apresenta a dinâmica de mineralização em função do teor de carbono do
solo. O solo P2 foi o que apresentou maior quantidade de carbono mineralizável em relação
à quantidade de solo, enquanto que os solos 92, 93 e P2 apresentaram maiores relações
carbono mineralizável por quantidade de carbono nos solos. A relação de mineralização
(mg C-CO2/g carbono) para o solo Arc7 é menor em comparação com as dos demais solos.
Esses dados indicam que a seqüência de fragilidade dos solos é 93>92>P2> D5 > Arc7, que
se correlaciona com os teores de C recalcitrante (R = 0,92, n= 42, p< 0,001).
Tabela 2 – Teores totais de carbono mineralizado em relação a quantidade de solo (mg C-CO2 /Kg solo) e em
relação a quantidade de carbono (mg C-CO2 /g de carbono) para aos solos antárticos.
Amostra
92
93
D5
P2
Arc7
Temp. 5ºC
Temp. 8ºC
Temp. 14ºC Temp. 5ºC Temp. 8ºC Temp. 14ºC
--------- mg C-CO2 /kg Solo ---------
1436,72
807,82
1393,35
2143,62
-
2379,3
877,95
1406,38
3006,77
1150,82
2126,02
1920,22
2031,37
3263,13
1366,33
-------- mg C-CO2 /g Carbono --------
37,03
26,31
14,35
34,86
-
61,32
28,6
14,48
48,89
6,89
54,79
62,55
20,92
53,06
8,18
Durante o tempo de incubação, os teores de nitrogênio total dos solos permaneceram
constantes. Todos os solos em todas as temperaturas de incubação apresentaram teores de
amônio superiores aos de nitrato, e este variou pouco e aleatoriamente durante o tempo de
incubação (Tabela 1), indicando que pode haver algum fator ambiental inibindo o processo
de nitrificação. Os teores de amônio para o solo 92, 93, Arc7 e D5 diminuíram com o
aumento da temperatura de incubação e apresentaram pequeno aumento nos teores de
nitrato, esse resultado está relacionado com os baixos teores de N total desses solos. No
solo P2, os teores de amônio aumentaram ao longo do tempo de incubação e com a
elevação da temperatura.
Tabela 3 - Teores de nitrato e amônio dos solos antárticos ao final do período de incubação para as três
temperaturas.
Temp.5ºC
Temp.8ºC
Temp.14ºC
Amostra Nitrato Amônio Nitrato Amônio Nitrato Amônio
--------------------------- mg/Kg ---------------------------92
3,48
295,52
20,53
157,92
17,16
267,20
93
4,03
151,80
0,09
177,15
22,86
112,75
D5
5,29
189,99
6,86
130,19 11,40 111,31
P2
41,37 2203,24 55,97 2058,39 16,32 2263,60
Arc7
12,26 283,56 13,96 209,85
387
CONCLUSÃO
Os teores de carbono total (CT) e nitrogênio total (NT) encontrados nos solos antárticos
foram relativamente elevados quando comparados a outros solos minerais tropicais.
O aumento da temperatura de incubação acarretou aumento significativo da taxa de
mineralização de todos os solos antárticos trabalhados, revelando assim a fragilidade desses
solos mediante o aumento da temperatura e sua exposição à ação dos agentes ambientais.
A seqüência de fragilidade dos solos é 93>92>P2> D5> Arc7, que se correlaciona com
o teor de carbono recalcitrante (R = 0,92, n= 42, p< 0,001).
REFERÊNCIA
Chan, K.Y.; Bowman, A.; Oates, A. 2001. Oxidizible organic carbon fractions and soil quality
changes in a oxic paleustalf under different pasture leys. Soil Sci., 166: 61-67.
Cunha, T.J.F. et al. 2007. Fracionamento químico da matéria orgânica e características de ácidos
húmicos de solos com horizonte a antrópico da amazônia (Terra Preta). Acta Amazônica, 37:91-98.
Curl, E. A. & Rodriguez-Kabana, R. 1972. Microbial interactions. In: Wilkinson, R. E. ed. Research
methods in weed science. Southern Weed Science Society, Atlanta, 162-194.
EMBRAPA - Empresa Brasileira de pesquisa Agropecuária. 1997. Manual de métodos de análise
de solo. Centro Nacional de Pesquisa de Solos, Rio de Janeiro, 2.ed. 212p.
Kempers, A.J. & Zweers, A. 1986. Ammonium determination in soil extracts by the salicylate
method. Commun. Soil Sci. Plant. Anal., 715-723.
Martines, A. M.; Andrade, C. A.; Cardoso, E. J. B. 2006. Mineralização do carbono orgânico em
solos tratados com lodo de curtume. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 41(7):1149-1155.
Myrcha, A; Pietr, S.J.; Tatur, A. 1983. The role of Pygoscelid Penguin Rockeries in Nutrient Cycles
at Admiralty Bay, King George Island. In: W.R. Siegfried, P.R. Condy, R.M. Laws (eds). Antarctic
Nutrient Cycles and Food Webs. Springer-Verlag, Berlin. 700 p.
Stevenson, F.J. 1994. Humus chemistry. Wiley, New York. 443p
Stotzky, G. Microbial respiration. 1965. In: Black, C. A., ed. Methods of soil analysis. Amer. Soc.
Agron., Madison, 1550-1572.
Yang, J. E. et al. 1998. A simple spectrometric determination of nitrate in water, resin, and soil
extracts. Soil Sci. Soc. Am. J., 62: 1108-1115.
Yeomans, J. C. E & Bremner, J. M. 1988. A rapid and precise method for routine determination of
organic carbon in soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 19: 1467-1476.
388
PROVENIENCIA SEDIMENTARIA DEL GRUPO PENÍNSULA TRINIDAD,
PENÍNSULA ANTÁRTICA. SIMILITUDES CON EL COMPLEJO DUQUE DE
YORK, PATAGONIA
(Sedimentary provenance of Trinity Peninsula Group, Antarctic Peninsula.
Similarities with Duque de York Complex, Patagonia)
Castillo, P, Departamento de Geología, Universidad de Chile.
Proyecto Anillo Antártico ART04.
Lacassie, J.P, Departamento de Geología Económica, Sernageomin.
Proyecto Anillo Antártico ART04.
Este trabajo presenta nuevos resultados sobre la petrografía y geoquímica de las
rocas terrígeno-clásticas del Grupo Península Trinidad (TPG), ubicado en la Península
Antártica, con el fin de identificar las características de su fuente y del régimen tectónico de
su cuenca de depósito y compararlas con las características de la fuente y del régimen
tectónico de depósito de las rocas terrígeno-clásticas del Complejo Duque de York (DYC),
ubicado en el margen occidental del extremo sur de Sudamérica (Patagonia).
El Grupo Península Trinidad es una secuencia metasedimentaria que aflora en el
norte de Graham Land, norte de la Península Antártica, a lo largo de 500 km. Se le estima
una potencia de 5 a 10 km y un ancho máximo de 80 km (Willan, 2003). Está dominada por
lutitas y areniscas de origen predominantemente turbidítico y algunas intercalaciones de
limolitas y rocas volcánicas (Hyden y Tanner, 1981; Smellie 1991), las cuales corresponden
a pillow lavas, hyaloclastitas, posibles tobas y algunos diques básicos (Smellie et al., 1996).
Por otra parte, el complejo Duque de York, que aflora en el archipiélago Madre de Dios
(50º-50º50’S), también consiste en metaturbiditas con un bajo grado metamórfico (Lacassie
et al., 2006) y proveniencia sedimentaria comparable con el TPG. La edad de depósito
ambas unidades está pobremente constreñida, entre Pérmico Temprano y Jurásico
Temprano (Hervé et al., 2006).
Se recolectaron 14 areniscas y 8 lutitas de cuatro localidades donde aflora el TPG,
en la costa norte y oeste de la Península Antártica. Con estas muestras se realizaron
estudios clásicos de proveniencia sedimentaria, tanto petrográficos (en areniscas) como
geoquímicos (en areniscas y lutitas). Adicionalmente, los datos geoquímicos de estas rocas
fueron analizados mediante redes neuronales artificiales (Lacassie, 2004) para compararlos
mutuamente y contrastarlos geoquímicamente con rocas sedimentarias asociadas a otros
tipos de proveniencias sedimentarias y regimenes tectónicos. Para esto se utilizaron los
datos geoquímicos de la compilación de Lacassie et al. (2004).
Las características geoquímicas de las rocas del TPG sugieren que ellas se habrían
originado a partir de la erosión de una fuente ígnea común, de composición intermedia a
ácida, lo que concuerda con un depósito en una cuenta desarrollada en un margen
continental activo. Por otra parte, la composición modal de las areniscas indica una
proveniencia de un arco continental disectado, lo que sería compatible con la erosión de las
raíces plutónicas de un arco magmático ubicado en un margen continental.
389
Las características geoquímicas de la fuente y régimen tectónico de la cuenca de
depósito de las rocas del TPG coinciden con las del DYC, lo que sumado a similitudes
geocronológicas, sugieren un marco geodinámico común. Un posible escenario es que
ambas unidades presenten una fuente común correspondiente a un arco magmático,
posiblemente ubicado en un margen continental activo, entre Pérmico Temprano y el
Jurásico Temprano. En este contexto, las diferencias petrográficas entre el TPG y el DYC
indican que estas unidades corresponderían a distintas petrofacies originadas en una misma
fuente pero separadas geográficamente dadas las características móviles del terreno
alóctono sobre el cual se depositó el DYC (Isla Madre de Dios).
AGRADECIMIENTOS
Al Proyecto Anillo de Investigación “Conexiones Geológicas entre Antártica y Patagonia”.
REFERENCIAS
Hervé, F.; Miller, H.; y Pimpirev, C. 2006. Patagonia–Antarctica connections before Gondwana
break-up. En Antarctica: Contribution to global earth sciences (Fütterer D.K.; Damaske D.;
Kleinschmidt G.; Miller H.; Tessensohn F.; editores.). Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York,
217-228.
Hyden, G.; Tanner, P.W.G. 1981. Late Paleozoic-Early Mesozoic fore-arc basin sedimentary rocks
at the Pacific margin in Western Antarctica. Geologische Rundschau, 70: 529-541.
Lacassie, J. P., Roser, B.P., Ruiz del Solar, J., Hervé, F., 2004. Visualization of geochemical
datasets by using neural networks: a novel perspective for sedimentary provenance analysis.
Sedimentary Geology, 165, p. 175-191.
Lacassie, J.P.; Roser, B.; Hervé, F. 2006. Sedimentary provenance study of the post-Early Permian
to pre-Early Cretaceous metasedimentary Duque de York Colmes, Chile. Revista Geológica de
Chile, 33(2): 199-219.
Smellie., J.L. 1991. Stratigraphy, provenance and tectonic setting of (?)Late Palaeozoic-Triassic
sedimentary sequences in northern Graham Land and South Scotia Ridge. En Geological Evolution
of Antarctica (Thomson, M.R.A.; Crame, J.A.; Thomson, J.W.; editores). Cambridge University
Press. 411-417.
Smellie, J.L.; Roberts, B.; Hirons, S.R. 1996. Very low- an low-grade metamorphism in the Trinity
Peninsula Group (Permo-Triassic) of northern Graham Land, Antarctic Peninsula. Geological
Magazine, 133(5): 583-594.
Willan, R.C.R. 2003. Provenance of triassic-cretaceous sandstones in the Antarctic Peninsula:
Implications for terrane models during Gondwana breakup. Journal of Sedimentary Research,
73(6): 1062-1077.
390
DEFORMACIÓN TECTÓNICA DE LAS ISLAS SHETLAND DEL SUR Y DE LA
PENINSULA ANTÁRTICA A PARTIR DE OBSERVACIONES GPS DE LA RED
GEODINÁMICA RGAE
(Tectonic deformation for South Shetland Islands and the Antarctic Peninsula by
means of GPS observations in Geodynamic Network RGAE)
Berrocoso, M., A. Fernández-Ros, Pérez-Peña, A.
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografía. Departamento
de Matemáticas. Facultad de Ciencias. Campus de Puerto Real.
Universidad de Cádiz. 11510 Puerto Real (Cádiz-Andalucía).
España.
La región definida por la Península Antártica, el Mar de Bransfield y el
Archipiélago de las Islas Shetland del Sur es una zona tectónicamente muy compleja. En
ella confluyen dos placas tectónicas principales: la placa Sudamericana y la placa Antártica;
y tres microplacas: la de Scotia, la de Phoenix y la de las Shetland del Sur (Baraldo et al.,
2000). La microplaca de Scotia se caracteriza por la presencia en sus límites norte y sur de
límites transformantes, que la separan del área de subducción generada en la costa oeste
Sudamericana. El límite este está definido por la presencia de una dorsal trasarco, que la
separa de la microplaca de las islas Sandwich del Sur, que a su vez subducciona por debajo
de la placa Sudamericana hacia el este. El límite norte del Arco de Scotia presenta un
movimiento relativo hacia el este con respecto a la placa Sudamericana de carácter
compresivo. El límite sur tiene una configuración transformante, pero a diferencia del
límite norte, presenta una componente extensional que se relaciona con la existencia de
cuencas expansivas, tipo pull-apart, como las cuencas Protector, Dove o Scan (GalindoZaldívar et al., 2006). Al suroeste, el límite de la microplaca lo conforma la Zona de
Fractura Shackleton que es una falla transformante y que la separa de las microplacas
Phoenix y Shetland del Sur. En esta zona se distinguen una serie de accidentes tectónicos:
la dorsal de Drake, la fosa de subducción de las Shetland del Sur, el arco de las islas
Shetland del Sur y la cuenca trasarco del estrecho del Bransfield. La microplaca de Phoenix
está limitada al oeste por la dorsal de Drake; al este por la fosa de subducción de las
Shetland del Sur; al norte por la Zona de Fractura Shackleton y al sur por la Zona de
Fractura Hero. Esta microplaca presenta un proceso activo de subducción por debajo de la
fosa de las Shetland del Sur y del Estrecho de Bransfield. A partir de la Zona de Fractura de
Hero el proceso de subducción ha dejado de ser activo, convirtiéndola en parte de la Placa
Antártica, aunque en un principio formara parte de la microplaca de Phoenix (Kraus, 2005;
Muñoz-Martín et al., 2005).
La Cuenca Central del Bransfield presenta una configuración tectónica asociada con
la subducción activa y un centro expansivo trasarco conformándose como un rift de
expansión con su eje en la dirección NE-SW. La zona central y más activa de esta cuenca
se halla delimitada por las islas Decepción al oeste y la isla Bridgeman al este y por dos
márgenes asimétricos: el de las Islas Shetland del Sur al norte y la Península Antártica al
sur (Canals et al., 1997). La interpretación de datos aeromagnéticos sugiere un valor
promedio de 2.5-7.5 mm/año para la expansión del Rift de Bransfield durante los últimos 2
Ma. (González-Ferrán (1991).
391
El centro de expansión del rift del Bransfield está caracterizado por la presencia de
un volcanismo activo, manifestado por los volcanes emergidos Decepción, Penguin y
Bridgeman y numerosos edificios volcánicos submarinos (Gracia, 1996). El conjunto de
estos edificios está alineado según la dirección principal de la propia cuenca.
En este trabajo se realiza un estudio sobre la deformación tectónica de la región a
partir de la observación de satélites GPS desde determinados puntos de las islas Shetland
del Sur y de la Península Antártica.
En la campaña antártica española 1987-88 se inicia el desarrollo de una red
geodésica regional, red RGAE, con un objetivo principal: disponer de un marco de
referencia geodésico basado en observaciones GPS. Así, se construyen los dos primeros
vértices de la red: BEJC y BARG en las inmediaciones de la Base Española Juan Carlos I
en la isla Livingston y en la Base Argentina en la isla Decepción, respectivamente. Desde
entonces y hasta la actualidad la red RGAE ha experimentado grandes cambios tanto en su
estructura como en sus aplicaciones. Así, se han ido sustituyendo y añadiendo nuevas
estaciones y sobre todo se ha conformado como una red geodinámica gracias a las
precisiones alcanzadas y a las reobservaciones sucesivas realizadas (Berrocoso, 1997).
La red RGAE está finalmente conformada por las siguientes marcas geodinámicas:
BEJC y BYER (isla Livingston), BEGC (isla Decepción), ILOW (isla Low), SNOW (isla
Snow), LUNA (Isla Media Luna), PRAT y YANK (isla Greenwich), CPER (isla Robert),
ARMO (isla Nelson), PING (isla Pinguin), CACI (Caleta Cierva, Península Antártica),
ALBR (Península Antártica) (Berrocoso, 2007).
Todas las estaciones están dotadas de tornillo estándar geodésico para garantizar la
reinstalación exacta de la antena GPS. Todas las observaciones se realizan con receptores
GPS bifrecuencia. El procesado de las observaciones GPS se ha realizado con el software
científico Bernese v5.0 obteniéndose las coordenadas calculadas y ajustadas para cada
estación (Beutler et a.l, 2001). Para ello se han considerado las opciones recomendadas por
IGS como por ejemplo: ángulo de elevación 10º, efemérides precisas, parámetros de
orientación de la Tierra, parámetros troposféricos horarios, carga oceánica y otros. Para el
ajuste final de las coordenadas de las estaciones se han fijado las coordenadas ITRF2000.0
de las estaciones OHIG y PALM situadas en la Base Chilena O'Higgins en la Península
Antártica y Base N. Palmer en la isla Anvers.
La reobservación GPS en las marcas geodinámicas proporcionan los modelos de
deformación horizontal para la zona de estudio. En la figura 1 se muestran algunos de los
resultados obtenidos a partir de las observaciones realizadas y de los análisis efectuados.
Concretamente los correspondientes a las islas Livingston y Decepción, apreciándose la
apertura del rift del Bransfield y las anomalías existentes en la geodinámica de la isla
Decepción como consecuencia de su volcanismo.
392
Figura 1. De izquierda a derecha y de arriba abajo: modelos de deformación horizontal para las islas
Livington y Decepción entre 1999 y 2001; entre 2001 y 2002; entre 2002 y 2003 y entre 2003 y 2004.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo se ha realizado gracias a los proyectos de investigación: ANT95-0270,
ANT1999-1430-E (DECVOL), REN 2000-0551-C03-01 (GEODEC), REN2000-2690-E,
CGL2004-21547-E/ANT y CGL2005-07589-C03/ANT (VOLTEDEC) financiados por el
Ministerio de Ciencia e Innovación y a través del Programa Nacional de Investigación
Antártica Español.
393
REFERENCIAS
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394
ESTUDIO Y CONSERVACIÓN DE UN TRINEO DE MADERA DEL SIGLO XIX
PROCEDENTE DE PENINSULA BYERS
(Studie and conservation of an Historical Wooden Sledge of the XIX Century from
Byers Peninsula)
Stehberg, R. Sección de Arqueología. Museo Nacional de Historia
Natural, Chile [email protected]; Bracchitta, D. Laboratorio de
Arqueología. Centro Nacional de Conservación y Restauración.
[email protected]
INTRODUCCIÓN.
Este artículo da cuenta de los resultados obtenidos en los trabajos de recuperación
en terreno, análisis de laboratorio y actividades de conservación de un trineo histórico de
madera encontrado durante el verano de 2007 en el sitio Punta Diablo 2, en península
Byers, en el extremo oriente de la isla Livingston, del grupo de las Shetland del Sur. El
estudio forma parte del proyecto 02-97 INACH-MNHN “Arqueología histórica del
extremo SW de las islas islas Shetland del Sur”. En los trabajos de terreno se contó con la
participación del Dr. Michael Pearson (Australia), Dr. Andrés Zarankín (Argentina) y de la
Sra. Carolina Gatica (Chile).
El lugar del hallazgo se localiza adyacente a un afloramiento rocoso de pared
vertical a medio camino entre Punta Smellie y Punta Diablo (Coordenadas UTM 20E
0594310 3050542; Figura 1). El afloramiento se sitúa en una pendiente pronunciada
inmediatamente por encima de una playa donde existe una elefantera y en el extremo oeste
de la principal pingüinera de la península.
El contexto histórico en el cual se inserta este hallazgo se relaciona con la actividad
desarrollada por los foqueros procedentes del hemisferio norte en su búsqueda y
explotación con fines comerciales de pieles y aceite de mamíferos marinos, actividad
desarrollada principalmente en las décadas veinte y setenta del siglo XIX (Lewis Smith,
1987; Pearson and Stehberg 2006; Zarankin & Senatore 2007).
Para los estudios de conservación y la definición técnica de procedimientos que
permitan el resguardo de los artefactos, se recurrió a la asesoría del Centro Nacional de
Conservación y Restauración (CNCR) que, a través del Laboratorio de Arqueología,
propuso los prototipos pertinentes para el embalaje del trineo y de la lanza asociada. A su
vez, y dado el modelo teórico y metodológico que sustenta la disciplina de la Conservación
vinculada al patrimonio arqueológico que, basado en el enfoque contextual del registro
arqueológico (Butzer 1982, Schiffer 1972, Dincauze 2000), donde la salvaguarda de los
aspectos materiales de las piezas es tan importante como la conservación e investigación de
sus elementos asociados y/o agregados, se aplicaron técnicas arqueométricas para la
recuperación y precisión de antecedentes culturales así como para la identificación de
agentes potenciales de alteración, que permitieran desarrollar propuestas de intervención
coherentes a las condiciones contextuales de los artefactos.
MATERIAL Y MÉTODOS.
En terreno se efectuó un pozo de sondeo y se procedió a despejar y excavar los
materiales culturales existentes en el sitio histórico, consistentes en restos de maderas,
395
cerámica y cordel. Se documentaron los hallazgos mediante dibujos a escala, imágenes
digitales y anotaciones en el cuaderno de campo. Los sedimentos fueron tamizados en un
harnero con malla de 4 mm. Los materiales fueron embalados y enviados para su estudio a
Punta Arenas y Santiago. Los componentes del trineo fueron estudiados en el Museo
Nacional de Historia Natural; las maderas fueron identificadas por la Dra. Teresa Torres,
paleobotánica de la Universidad de Chile, los restos de soga fueron analizados por la Sra.
Inés Meza, botánica del museo.
El análisis de los elementos asociados y/o agregados a los artefactos se realizó
mediante técnicas de microquímica y microscopía óptica, los cuales estuvieron a cargo de
la bióloga Srta. Fernanda Espinosa y del químico Sr. Álvaro Villagrán, ambos del
Laboratorio de Análisis del CNCR.
La propuesta del sistema de embalaje se basó en criterios generales relacionados con
las condiciones de traslado y almacenamiento, para el diseño de la estructura externa
(vibraciones, aceleraciones, cambios de temperatura y humedad relativa, etc.) y en criterios
específicos, relativos a los fenómenos de interacción entre los materiales, para la propuesta
de protección interna (acidez / alcalinidad, composición química, fragilidad, etc.).
RESULTADOS
El vehículo estaba constituido por: a) dos patines de Pinus (pino) con un extremo
recto y el otro redondeado, sus respectivos esquíes constituidos por una tabla lisa clavada,
cinco pares de perforaciones en su costado superior donde pasaban las cuerdas y un orificio
cerca del extremo curvo para amarrar la cuerda que tiraba el trineo; b) cinco travesaños
(tres de Quercus sp (roble) con cortes biselados cerca de sus extremos y, c) dos tablones
largos, anchos y delgados, con cuatro pares de orificios cerca de sus borde, para permitir la
amarra a los travesaños, que constituyeron el piso del trineo. Asociados aparecieron
fragmentos de un recipiente de gres (caneco para guardar Gin) y los trozos de soga vegetal
ya mencionados. Las maderas identificadas procedían del hemisferio norte. Por otra parte,
los análisis de los elementos asociados al trineo permitieron identificar hongos y líquenes
como agentes de deterioro activos, y residuos de origen proteico en la punta de la lanza
vinculada a éste, lo que entrega un primer acercamiento sobre el uso efectivo de este
artefacto.
El estilo del trineo es del tipo Inuit del Ártico Este de Canadá y Groenlandia,
usualmente denominado “komatic”, por los esquimales. Este tipo de trineo fue adoptado y
utilizado por viajeros americanos y británicos durante el siglo XIX. De acuerdo a Pearson
(1995), la Armada Real Británica empezó a utilizar este tipo de trineo en la expedición de
William Edward Parry al Ártico profundo entre 1822 y 1823. Las expediciones
norteamericanas al Ártico profundo son posteriores a 1850. Es poco probable que este
conocimiento militar haya difundido rápidamente hacia el mundo civil, por lo cual
hipotetizamos que este vehículo no estuvo disponible en el primer ciclo lobero, entre 1820
y 1824 (Berguño, 1993). Asimismo, la documentación de esa época no menciona el empleo
de trineos ni de perros de arrastre.
Por otra parte, el noruego Fridtjof Nansen, en su primera expedición a Groenlandia
(1888) introdujo modificaciones tecnológicas importantes que dieron origen al trineo que
lleva su nombre y que sirvió de base al que se utilizaría universalmente en todas las
expediciones polares posteriores a ese año. De acuerdo a este breve resumen, el trineo de
Punta Diablo 2 debe ser posterior a 1824 y anterior a 1888, siendo lo más probable que
396
correspondiera al “segundo ciclo lobero” acaecido entre 1871 y 1892, cuando 14 barcos
loberos operaron en la zona.
Existen otros rasgos que apoyan esta posible antigüedad del trineo. En primer lugar,
la presencia de fragmentos de cerámica esmaltada del siglo XIX entre los restos de
maderas. En segundo lugar, los clavos utilizados en los esquíes tienen sección
cuadrangular y han sido acuñados mediante trabajo de forja, característicos de ese siglo.
Otro antecedente importante es que la totalidad de los sitios históricos de península Byers
corresponden a instalaciones foqueras del siglo XIX y no existe evidencia material de la
presencia de exploradores pertenecientes a la “era heroica” (entre los años 1900 y 1956).
Asimismo, la buena condición en que se encontró la madera al momento de su hallazgo
sugiere una utilización más bien reciente.
CONCLUSIÓN
Por los antecedentes expuestos, se plantea que el trineo tiene un origen anglosajón y
se adscribe a la segunda mitad del siglo XIX, posiblemente al breve período de
resurgimiento de la actividad foquera en las islas Shetland del Sur, de 1871 a 1892.
El estudio de conservación sugiere que el embalaje realizado está actuando como barrera
primaria contra los agentes de alteración externos, y que las condiciones del depósito
potencian un ambiente inmediato controlado, manteniendo a dichos agentes en un estado
pasivo. Los tratamientos de conservación que se propongan, deberán entonces enfocarse
principalmente a inactivar la acción de los agentes biológicos, y a tomar las medidas de
conservación preventiva necesarias, considerando la relevancia de una nueva extracción de
muestras para completar la información obtenida de los análisis, antes de llevar a cabo los
tratamientos, sobre todo en lo referente a los residuos provenientes de la lanza.
AGRADECIMIENTOS
Nuestra gratitud al Instituto Antártico Chileno, al Museo Nacional de Historia
Natural, a la Armada Nacional y al Centro Nacional de Conservación y Restauración.
Asimismo, a las autoridades y profesionales que nos ayudaron.
397
REFERENCIAS
Berguño, J. 1993. Las Shetland del Sur: El ciclo lobero. Primera Parte. Boletín Antártico Chileno.
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Zarankin, A. Y Senatore, X 2007. Historias de un pasado en blanco. Arqueología Histórica
Antártica. Argumentum. Bello Horizonte, 189 p.
398
ANALISIS PALINOLOGICO DE SEDIMENTOS GLACIARES AFECTOS A
MAREAS EN PATAGONIA OCCIDENTAL Y MAGALLANES, CHILE.
(pollen analysis of tidewater glacier sediments in West Patagonia and Magallanes,
Chile).
Rondanelli, M. J., Navarrete-Moreno, S., Contreras, M., y Troncoso, J. M.
Laboratorio de Palinología, Departamento Forestal, Universidad de
Concepción, Campus Los Angeles. Casilla 317 Los Angeles, Chile.
[email protected].
Palinológicamente, la región chilena comprendida entre los 45°S y los 55°S es
todavía una región con escasa información de su tipo, no obstante ser una extraordinaria
extensión territorial (incluyendo líneas de costa y de plataforma marina) que involucra
además, un significativo rango latitudinal desde una zona más templada por el norte, hasta
una zona de categórica influencia polar hacia el sur, en donde gravitan aún calotas de hielo
permanente que son la reminiscencia de una extensión glacial mayor que afectó a todo este
territorio, de cordillera a mar, durante el Ultimo Máximo Glacial (UMG), hace
aproximadamente entre 23000 y 20000 años C14 antes del Presente (A. P.). Este extenso
laboratorio natural se constituye en un inmejorable escenario de ambientes depositacionales
aptos para la preservación de organismos y estructuras biológicas tales como los granos de
polen. Estos microgametos, preservados a través del tiempo, guardan estrecha relación con
los cambios en los patrones de precipitación asociados al aumento o disminución de
temperaturas que operan sobre los ecosistemas y que generan cambios en la configuración
de la comunidad vegetal, lo que puede determinarse entre otras cosas, por la depositación
polínica in situ. La zona del extremo austral de nuestro territorio, con la presencia de
glaciares, ha experimentado fuertes variaciones climáticas recientes que indican la
existencia de un proceso de desglaciación en curso. Los terrenos sedimentarios que van
quedando expuestos producto de esta acción se transforman en sitios adecuados para la
prospección polínica. Con la obtención de la data polínica que representa la vegetación, o
bien, la probable fuente originaria de vegetación que aporta este material a los procesos de
sedimentación y la ayuda del carbono 14 que permite datar estos sedimentos, se rescata un
pequeño trozo de historia que revela el comportamiento de la vegetación para dicho período
en ese ecosistema, y con ello, se puede inferir sobre el comportamiento de las variables
climáticas operantes en ese tiempo (Rondanelli 2007). Considerando la disponibilidad de
muestras de sedimento provenientes de glaciares afectados por mareas, recolectadas en el
crucero científico del R/V Palmer (USA), en 2005, se realiza un estudio palinológico de los
sedimentos colectados en los glaciares Europa y Pingüino (Campos de Hielo
Sudpatagónico, 51ºS) y glaciar Marinelli (Cordillera Darwin, Tierra del Fuego, 54,5ºS). Se
busca interpretar una historia vegetacional asociada a la dinámica glacial de los ambientes
referidos, a través del estudio de esporas, de granos de polen y de otros palinomorfos
(Rondanelli 2005). Las muestras para análisis de polen fueron procesadas en el laboratorio
de Palinología del Departamento Forestal de la Universidad de Concepción, Campus Los
Ángeles. El tratamiento de las muestras sigue la metodología clásica para análisis de polen
(Faegri & Iversen 1975), optimizado para el tratamiento de muestras marinas (Rondanelli y
Navarrete-Moreno 2006). Los resultados se representan a través de los diagramas polínicos
correspondientes a cada sector; fiordo Marinelli (Fig. 1), glaciar Pingüinos (Fig. 2) y glaciar
Europa (Fig. 3). La primera consideración que debe remarcarse en la discusión de nuestros
resultados es la escala diferida de tiempo en que se representan los resultados, siendo el
399
diagrama polínico fiordo Marinelli quien abarca el mayor período de tiempo histórico en la
descripción de la vegetación a través del polen, aproximadamente los últimos 3000 años A.
P. Ambos ecosistemas sudpatagónicos, Europa y Pingüinos, solo cubren los últimos 1000
años A. P. La segunda consideración es reconocer en los diagramas la suma polínica de los
taxa, expresada en concentración absoluta, que muestra la existencia de un ecosistema con
mucho mayor aporte continental en relación a los otros dos ecosistemas; así, el perfil fiordo
Marinelli, prospectado en la Cordillera Darwin, en la región de Magallanes, muestra un
comportamiento histórico más longevo en el tiempo y con una dinámica vegetal más
categórica (en función de la cantidad del aporte polínico al sedimento) que en lo que
respecta a Europa y Pingüinos, ambos ecosistemas con un aporte menguado de polen,
probablemente depositado por transporte a distancia y que, entre si, presentan además, una
clara diferenciación a nivel de diversidad específica, probablemente debido a la condición
geomorfológica del enclave glaciar. El ecosistema de Marinelli revela una historia de
transición milenial con aportes polínicos de coigües y cipreses, característicos de un
ambiente frío y húmedo, de hace más de 1500 años A. P., y a partir de esa edad, un influjo
de polen caracterizado mayoritariamente por la presencia de ciprés enano (Lepidothamnus
fonkii), hierbas y gramíneas, propios de un ambiente frío, más seco y abierto; sin embargo,
es interesante destacar la presencia del indicador polínico de podocarpácea, del tipo
Podocarpus nubigena, para esta zona superior del diagrama, la que junto con Nothofagus y
Cupressaceae indicarían que hubo pulsos de mayor humedad operando continuamente en el
ecosistema. La topografía de montaña de la Cordillera Darwin, así como su ubicación
geográfica en una zona de confluencia climática entre los vientos del oeste y su proximidad
con la latitud 60ºS, zona en la que se ubica el cinturón de bajas presiones o ciclones
subpolares, en donde confluyen masas de aire subtropical y polar, propician el
establecimiento de una zona de alta formación de sistemas frontales (Dirección
Meteorológica de Chile 2007), que favorecerían el desarrollo de al menos dos unidades
vegetacionales características para la región (Gajardo 1993), el bosque siempreverde y de
turberas, caracterizado en el perfil polínico a partir de los 3000 años A. P., y el bosque
andino patagónico, a partir de los últimos 1500 años. Los ecosistemas sudpatagónicos de
Europa y Pingüinos, nos revelan una historia polínica más breve y más exigua que la
descrita para la región magallánica; sin embargo, es interesante constatar que a pesar de ser
ecosistemas geográficamente contiguos, cuyas prospecciones sedimentarias para el análisis
palinológico alcanzaron la misma datación carbono 14 (edad basal aproximada de 1000 años
A. P.), el contenido polínico de ambos, representado en cada diagrama de polen, difiere
marcadamente en diversidad específica. ¿Cómo podemos explicar esto? Nuestra hipótesis
apunta hacia la geomorfología de enclave de los fiordos prospectados y su relación con la
capacidad real de depositación efectiva de palinomorfos en los sedimentos (Heusser 1995,
Glasser et al. 2005). Mientras en el glaciar Europa, el fiordo forma una bahía estrecha que
se introduce tierra adentro entre paredes rocosas y abruptas que se continúan por debajo de
la superficie del agua, generando profundidades diferenciales que avanzan desde la
desembocadura hacia aguas interiores, el glaciar Pingüinos es una topografía plana asociada
a terrenos interiores igualmente sin pendientes significativas. En este último caso, se
favorecería la recepción y depositación efectiva del material polínico que llega a estos
ecosistemas principalmente vía eólica (vientos del oeste) y secundariamente, a través de las
mareas. El diagrama polínico del glaciar Pingüinos revela un aporte milenial que
caracteriza un componente arbóreo asociado a las unidades vegetacionales características
del bosque siempreverde, tales como fagáceas, podocarpáceas y cupresáceas, propio de la
400
fitogeografía actual de influencia oceánica en la región, asociado a un componente
herbáceo del tipo matorral y estepa patagónica, característico de ambientes continentales
más secos, con dominancia de gramíneas y rosáceas del tipo Acaena a través de todo el
perfil y el aporte continuo de compuestas, que refuerzan los pulsos de humedad oceánicoaustrales. El diagrama polínico del glaciar Europa evidencia una situación de tipo “control”
respecto de Pingüinos, en donde no varía el tipo del contenido palinológico encontrado,
sino la cantidad de palinomorfos efectivamente determinados en los sedimentos, lo que se
relaciona directamente con las características geomorfológicos de ambos ecosistemas
glaciares. Los resultados de esta investigación están en proceso de discusión final; sin
embargo, nos es posible adelantar, a la luz del antecedente palinológico, que el estudio de
los tres ecosistemas mencionados tiende a apoyar la tesis del predominio de la variable
humedad por sobre el de la variable temperatura en el modelado vegetal histórico de la
región.
AGRADECIMIENTOS:
Investigación financiada por el proyecto INACH 06-05.
REFERENCIA
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Leído el 27 de diciembre de 2007.
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401
Figura 1. Diagrama polínico Fiordo Marinelli
Figure 1. Pollen diagram of Marinelli Fiord
Figura 2. Diagrama polínico glaciar Pingüinos
Figure 2. Pollen diagram of Pingüinos glaciar
402
Figura 3. Diagrama polínico glaciar Europa
Figure 3. Pollen diagram of Europa glacier
403
ESTUDIO XILOTÓMICO COMPARATIVO ENTRE ARAUCARIA ARAUCANA
(MOL.) K. KOCH Y MADERAS FOSILES TERCIARIAS DE PATAGONIA Y
ANTÁRTICA.
(Comparative xylotomical study between Araucaria araucana (Mol)K.Koch and
tertiary fossil woods from Patagonia and Antarctica)
Barría M.A1 y Torres, T.2
Departamento de Ciencias Biológicas. UMCE. José Pedro Alessandri,
6711. Santiago (Egresada) y Proyecto ART-04 PBCT
2
Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile. Santa Rosa
11315, Santiago y Proyecto ART-04 PBCT
1
INTRODUCCIÓN
La historia de la familia de las Araucariaceae se remonta al Triásico, época en que
tenia una distribución que incluía ambos hemisferios. Fig.1. Esta situación perduró hasta
fines de la era Mesozoica (65 millones de años), donde hay registros fósiles que indican que
este grupo de Gimnospermas migro hacia el hemisferio sur. Posteriormente, durante el
Terciario los registros fósiles se restringen a zonas gondwánicas. Actualmente la familia
Araucariaceae esta compuesta por 3 géneros, Agathis (13 sp.), Wollemia (1 sp.) y Araucaria
(19 sp.). Las especies del género Araucaria Jussieu, se distribuyen (Fig.1) en Nueva
Caledonia, Nueva Guinea, Islas del Pacifico y Sudamérica. En el sur de Brasil y norte de
Argentina existe la especie Araucaria angustifolia Kuntze. En Argentina y Chile se
encuentra Araucaria araucana (Mol.) K. Koch. (pehuén), que se distribuye en Chile desde la
VIII a la X región. Ambas especies han sido señalas como relictos de bosques que en épocas
pretéritas, tenían una amplia distribución en Sudamérica, como lo evidencia los registros
fósiles de Chile y Argentina (Nishida et al. 1990, 2006; Torres y Rallo, 1981; Torres y Biro,
1986; Zamuner y Falachi, 2005, entre otros.)
Fig.1. Paleogeografía y distribución de Araucariaceae fósil en el
Mesozoico. En negro, la distribución actual del género Araucaria.
(Paleography and distribution of fossil Araucariaceae in the
Mesozoic age. Present distribution of Araucaria genus, in black)
En Antártica, existen registros de Araucariaceae
a partir del Jurásico, pero es en el Cretácico Superior y
Terciario cuando se encuentran maderas fósiles que
presentan la anatomía de la madera muy similar a las
especies actuales. Existen registros de impresiones de
hojas, escamas de conos y maderas, afines a la especie
Araucaria araucana y también a otras Araucariaceae,
indicando con ello, que diferentes especies existían en
Antártica. Torres (1990), Torres y Lemoigne (1988,1989), Torres et al. (1982), Cantril y
Falcon-Lang (2001), Stephens et.al., (2004), entre otros. Se considero de interés abordar un
estudio comparativo entre maderas fósiles terciarias afines con Araucaria y la madera de A.
araucana tomado en cuenta la importancia etnográfica, cultural e histórica de esta
emblemática especie. El tema en su contexto más amplio, es objeto de una memoria de grado
en Biología, que busca relaciones entre las coníferas fósiles terciarias halladas en Patagonia y
Antártica y las nueve especies de coníferas existentes en los bosque del Sur de Chile,
404
señaladas como relictos de floras del pasado. La mayoría de las coníferas de Chile son
endémicas y monotípicas y están sufriendo una reducción de su área de distribución, siendo
consideradas en estado vulnerable en el Libro Rojo de la CONAMA-1988.
El propósito de este estudio es presentar un avance de los resultados de los análisis
xilotómicos comparativos entre la especie Araucaria araucana (Mol) Koch y maderas
fósiles terciarias afines a la familia Araucariaceae, que tienen registros en Patagonia y
Antártica. El estudio se enmarca en el Anillo Antártico ART-04, Programa Bicentenario de
Ciencia y Tecnología, PBCT, de la Comisión Nacional de Investigación Científica y
Tecnológica (CONICYT) y el Instituto Antártico Chileno (INACH).
MATERIALES Y MÉTODOS
El material actual de A.araucana proviene de la Xilotéca del departamento de
Tecnología de la Madera de la Facultad de Ciencias Forestales de la U. de Chile y del
Laboratorio de Paleobotánica de la Facultad de Ciencias Agronómicas. Para el estudio
anatómico la madera fue tratada por las técnicas usuales utilizadas en los estudios
histológicos y microscópicos. Para la descripción del material se uso la terminología del
IAWA Comité 2004. El material fósil de Antártica fue colectado en la isla Rey Jorge en las
Expediciones Científicas organizadas por INACH en los veranos de 1987, 2000 y 2007. Las
preparaciones transparentes para el estudio anatómico de las maderas fósiles se realizaron en
el Taller de corte del Departamento de Geología de la U. de Chile. El material esta
depositado en el Laboratorio de Paleobotánica. Los datos presentados son consignados en la
Base de datos Paleoxilológico del GIS ART-04.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
La revisión bibliográfica sobre la anatomía de la madera de A. araucana, y la revisión
microscópica permite señalar que existen leves discrepancias cualitativas y cuantitativas en
la descripción dada por diferentes autores: Wageman (1949), Tortorelli (1956), Greguss
(1955). Para el estudio comparativo se consideraron relevantes los caracteres anatómicos
siguientes: a) Anillos anuales poco visibles; b) Traqueidas poligonales de lumen redondeado
con diámetro promedio de 24 μm; c) Punteaduras radiales areoladas, con una a dos series
alternas ocasionales, diámetro promedio 16 μm; d) Radios leñosos uniseriados con 1 a 16
células de altura; e) Campos de cruce con punteaduras araucarioides, que varian entre 2 a 10
por campo; f) Parénquima longitudinal ausente; g) traqueidas resinosas presentes.
Comparaciones: se tomo en cuenta solo las maderas fósiles del Terciario, halladas en
Patagonia y Antártica por su similitud con la especie actual. Se utilizo el apelativo
Araucarioxylon Kraus considerado superfluo por Bamford y Philippe (2001) y no
Agathoxylon Hartig, para no confundir el objetivo del estudio, puesto que todas las especies
descritas en el hemisferio Sur han sido determinadas en el género Araucarioxylon. Las
especies encontradas tanto en la bibliografía, como en el material estudiado y utilizado en la
comparación, se consignan en el Cuadro 1. De los análisis comparativos se tiene que, las
maderas fósiles de Patagonia mas relacionadas con A. araucana resulta ser la morfo-especie
A. pichasquense señalada profusamente en Patagonia, Nishida et al. (1990), Nishida et al.
(2006). La especie tipo fue encontrada por Torres y Rallo (1981), en Pichasca, IV región, en
405
la Formación Viñita (Maastrichtiano), lo cual evidencia un origen más antiguo y una amplia
distribución. La madera A. kellerense Lucas y Lacey, de Sierra Dorotea, descrita por Terada
et. al. (2006), presenta caracteres diferentes. Punteaduras en las caras radiales de las
traquéidas con 1-2 y 3 series y marcados anillos de crecimiento, la alejan de la descripción
de A. araucana.
Cuadro 1. Procedencia geográfica y estratigráfica de maderas terciarias asignadas al
órgano-género Araucarioxylon Kraus, provenientes de Patagonia y Antártica.
MADERAS DE
PATAGONIA
LOCALIDAD
COORDENADAS
PROCEDENCIA
ESTRATIGRÁFICA
EDAD
A. pichasquense
Sierra Dorotea
51° 35'S; 72° 21' W.
Formación Dorotea?
Paleógeno
Sierra Dorotea
51° 35'S; 72° 21' W.
Formación Dorotea?
Paleógeno
Río las Minas
53°08'21"S;71°03'70"W.
Formación Loreto
EocenoOligoceno
Chile Chico Aisen
46° 45,8'S; 71° 46' 5W.
Formación Ligorio
Márquez
Isla Riesco
53° 01,8'S;71°55,6' W.
Formación Chorrillo
Chico
Paleógeno
EDAD
(Torres y Rallo)
Terada et.al. 2006
A. kellerense
(Lucas et Lacey)
Terada et.al. 2006
A. pichasquense
(Torres y Rallo)
Terada et.al. 2006a
A.pichasquense
(Torres y Rallo)
Terada et.al. 2006b
A.pichasquense
(Torres y Rallo)
Nishida et.al. 2006
MADERAS DE LA
ANTÁRTICA
LOCALIDAD
COORDENADAS
PROCEDENCIA
ESTRATIGRÁFICA
A. kellerense
Isla Rey Jorge.
62°4'48 42"S;58°24' 28
77"W.
Morrenas bahía
Almirantazgo
Peninsula Keller
Eoceno
medio
Paléogeno
Lucas y Lacey (1981)
A. seymurense Torres et
Isla Seymour
67º17´S; 56º 45´W.
Formación. la Meseta
EocenoOligoceno
Formación. la Meseta
EocenoOligoceno
Formación. la Meseta
EocenoOligoceno
al. (1994)
A. novaezelandae Stopes
Isla Seymour
67º17´S; 56º 45´W.
Torres et al. (1994)
A.speudoparenchymatosum
Gothan emend.
Torres et al. (1994)
Isla Seymour
67º17´S; 56º 45´W
406
A. fildense
Torres(1990)
Araucarioxylon sp
En estudio
A. kerguelense
(Sewards) Edwars Torres(1990)
Torres y Lemoigne (1988)
Isla Rey Jorge,
Punta Sufield
Isla Rey Jorge,
Collins
Isla Rey Jorge
62°11'3147"S;58°55'
9,97"W.
62°10'4 33"S;58°55'
11,10"W.
62° 30'S;58°29' W.
Bosque Petrificado
Formación Fildes
Eoceno
Formación Fildes
EocenoOligoceno
Formación Caleta
Arctowsky
EocenoOligoceno
La especie tipo fue descrita por Lucas y Lacey, (1981), para el Terciario inferior de la
Península Keller, isla Rey Jorge, Antártica. Se observó que A.kellerense, de Patagonia
presenta anillos de crecimiento anuales en los mismos rangos que las maderas de
Araucarioxylon de la islas Seymour y Rey Jorge. En efecto, al margen de su relación con A.
araucana se constató que A. speudoparenchymatosum, A novaezelandae y A. seymourense
Torres et al. (1994) del Eoceno-Oligoceno de la Formación La Meseta, en isla Seymour y 4
maderas atribuibles a Araucarioxylon sp., recolectadas en los alrededores del Glaciar Collins
en Formación Fildes, isla Rey Jorge, tienen anillos de crecimiento similares que fluctúan de
0,8 a 2,5 mm, evidenciando árboles de lento crecimiento e iguales condiciones ambientales.
Este dato es de interés en los modelos de reconstrucción paleogeográfica de Patagonia y
Antártica, que están en curso.
CONCLUSIÓN
Los análisis y revisiones permiten concluir que es dificultoso buscar similitudes con un
grado de certitud fiable, en su totalidad. Se requiere conocer la variabilidad en la anatomía
de la especie actual; tema que escapa a los objetivos de este estudio. Sin embargo teniendo
en cuenta los parámetros iniciales considerados en la comparación, se infiere que ancestros
de A.araucana ocupaban durante el Eoceno Oligoceno una zona geográfica que incluía
Patagonia y Antártica extendiéndose probablemente hasta la zona central del país.
Agradecimientos: proyecto ART-04, PBCT e INACH
REFERENCIAS
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nomenclatural revision of the genera with taxonomic notes Review of Paleobotany and Palynology
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407
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Magallanes Región, Chile. P 11-27. In Post-Cretaceous Floristic Changes. In: Southern Patagonia,
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Petrificado del cerro Madre e Hija, Formación La Matilde (Jurásico medio), provincia de Santa Cruz,
Argentina Ameghiniana v.42 n.2 Buenos Aires.
408
UN ASTRAPOTHERIA (MAMMALIA) DEL EOCENO DE LA FORMACIÓN LA
MESETA, ISLA MARAMBIO (SEYMOUR), PENÍNSULA ANTÁRTICA
Bond 1, M., Reguero 1, M.A., Kramarz 2, A., Moly 1, J.J.,
Santillana 3, S.N. y Marenssi 3, S.A.
Durante la reciente campaña de verano antártica del 2008 en la Isla Marambio
(Seymour), se hallaron varios restos dentarios de mamíferos en capas de la Formación La
Meseta (Eoceno). Los restos mencionados provienen del alomiembro Cucullaea 1. Entre
los materiales recogidos se encuentran varios molariformes inferiores del
Sparnotheriodontidae (Litopterna) antártico Notolophus arquinotiensis y un molariforme
inferior perteneciente al orden Astrapotheria. Restos fragmentarios de Astrapotheria ya
habían sido registrados con anterioridad (Bond et al., 1989; Hooker, 1991) en la misma
unidad. Los mismos fueron considerados más afines al género Trigonostylops
(Astrapotheria Trigonostylopidae) del Riochiquense a Mustersense (Paleoceno superior a
Eoceno medio o superior) de Patagonia, aunque debido a lo fragmentario de los mismos no
se pudieron hacer mayores precisiones en cuanto a su afinidad taxonómica. El nuevo
material encontrado, si bien corresponde a un sólo molariforme inferior aislado nos permite
hacer una serie de consideraciones importantes en cuanto a su posición y afinidades
sistemáticas. El diente, (m1?, m2? o p4?, pero definitivamente no un m3) corresponde a un
animal de un tamaño comparable al de Trigonostylops wortmani, morfológicamente sin
embargo presenta rasgos únicos que lo permiten diferenciar de los otros astrapoterios
conocidos. Efectivamente, este astrapoterio antártico presenta un trigónido semejante al de
Trigonostylops y al de otros astrapoterios como Tetragonostylops (Paleoceno de Brasil y
Casamayorense de Patagonia), pero presenta un talónido más corto y un entocónido en
forma de cresta, formando una especie de lófido semejante al observado en formas como
Astraponotus (Mustersense, Eoceno, de Patagonia) pero que por otra parte presentan un
mayor tamaño y otras diferencias morfológicas en el trigónido y talónido. Estas
características morfológicas permiten considerar al astrapoterio antártico como un nuevo
taxón propio o endémico y distinto de aquellos de las faunas continentales de América del
Sur. Tales características muy probablemente estén en relación al habitat o las
características de la vegetación presente en ese momento en el área de hallazgo. Por otra
parte, los ungulados nativos hasta ahora registrados en la Formación La Meseta siguen
siendo astrapoterios y litopternos Sparnotheriodontidae, la ausencia de otros taxones de
ungulados nativos puede explicarse como el resultado de ser una fauna empobrecida relicto
de un evento inmigratorio (en el caso de los ungulados nativos) durante el paleoceno
superior o Eoceno temprano o bien el producto de una serie de eventos de dispersión a
través de filtros y en distintos tiempos. Por el momento, la evidencia no es concluyente al
respecto, aunque la presencia de estos taxones endémicos en el caso de los ungulados
apunta a un aislamiento o separación respecto de las faunas continentales y probablemente
reaccionando a las peculiares condiciones (insulares?) imperantes en el área de Marambio
(Seymour) durante el Eoceno. La presencia de estos mamíferos de tamaño mediano a
grande plantea una serie de interrogantes en cuanto a su dieta en tales circunstancias.
409
REFERENCIA:
1
División Paleontología de Vertebrados, Museo de La Plata, Paseo del Bosque s/n,
B1900FWA, La Plata, Argentina. [email protected]
2
Sección Paleontología de Vertebrados. Museo Argentino de Ciencias Naturales
Bernardino Rivadavia. Av. Angel Gallardo 470 (C1405DJR) Buenos Aires, Argentina.
3
Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248, 1010 Ciudad Autónoma de Buenos Aires,
Argentina.
410
TAFONOMÍA DE LAS ACUMULACIONES FOSILÍFERAS DOMINADAS POR
NATICIDOS EN EL EOCENO DE LA CUENCA JAMES ROSS, PENÍNSULA
ANTÁRTICA
(Taphonomy of the shell beds dominated by naticids in the Eocene of the James Ross
Basin, Antarctic Peninsula)
Santillana, S.1, Casadío, S.2, Martin Serralta, D.2 y Marenssi, S.1
Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1246, 1010 Buenos Aires,
Argentina.
2
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Uruguay 151, 6300 Santa
Rosa, La Pampa, Argentina.
1
La Formación La Meseta (Eoceno), expuesta en la isla Marambio (Seymour), norte de
la Península Antártica, representa un sistema de valle inciso, donde la sedimentación tuvo
lugar en ambientes de estuario y de plataforma mareal (Marenssi et al., 1998a, 1998b). Esta
unidad es conocida mundialmente por sus acumulaciones fosilíferas dominadas por
conchillas de moluscos que contienen restos de mamíferos terrestres. Estos últimos
constituyen una pieza clave para conocer la evolución de diferentes grupos en el
Hemisferio Sur con anterioridad a la separación de la Patagonia y la Península Antártica.
El contenido fosilífero de la Formación La Meseta fue objeto de numerosos estudios
sistemáticos sin embargo son escasos los trabajos sobre la naturaleza y origen de las
concentraciones desde una perspectiva tafonómica y paleoecológica.
En este trabajo se dan a conocer los resultados preliminares de estudios tafonómicos
realizados sobre los moluscos presentes en los niveles que aportaron la mayoría de los
restos de mamíferos. Los mismos se ubican en el tramo superior del Alomiembro Cucullaea
I (sensu Marenssi et al. 1998), y corresponden a facies que representan el relleno de
pequeños canales de mareas con base y techo irregulares, ancho menor a 2 m y 0,50 m de
espesor promedio que cortan facies de heterolitas que incluyen la intercalación de areniscas
muy finas y pelitas con típicas estructuras de mareas y predominio de corrientes de reflujo
(Marenssi y Tripaldi, 2002).
El relleno de los canales es clasto soportado y esta compuesto, fundamentalmente, por
intraclastos y moluscos. La mayoría de los intraclastos corresponden a fragmentos de
Thalassinoides, algunos de los cuales presentan colonias de briozoos incrustantes al igual
que los escasos fragmentos de valvas de Cucullaea spp. y Lahillia wilckensi Zinsmeister,
1984. En el relleno de los canales son dominantes las conchillas del naticido Polinices
(Polinices) cf. P. (P.) subtenuis (Ihering, 1897) que a diferencia de las de los otros
moluscos, se encuentran muy bien preservadas.
Entre los atributos tafonómicos más importantes que se observan en las conchillas de
los gasterópodos se encuentran marcas de predación asignadas al icnogénero Oichnus. Un
muestreo al azar realizado en las localidades IAA-1/90, IAA-2/95 y RV 8200 (ver Bargo y
Reguero, 1998) indica que el 50% (n = 2.615) de los especimenes de Polinices (Polinices)
cf. P. (P.) subtenuis corresponde a individuos juveniles de los cuales el 18% presenta al
menos una perforación incompleta, mientras que entre los adultos este valor es del 15%.
Entre estos últimos se observa un 6% de perforaciones incompletas, mientras que en los
juveniles este valor disminuye al 4% indicando un éxito mayor del depredador sobre este
411
grupo. Las perforaciones se concentran en un área particular de la conchilla que coincide
con los sectores 2 a 4 definidos por Kelley (1991).
La preservación de las conchillas indica que el área que habitaban los gasterópodos se
hallaba próxima a los canales donde se acumularon y concentraron. La ausencia en el
registro de otros taxones que pudieran haber actuado como depredadores sugeriría que, al
igual que otros representantes de Naticidae fósiles (Kitchell et al., 1986; Kelley, 1991) y
actuales (Kitchell et al., 1981), Polinices (Polinices) cf. P. (P.) subtenuis pudo ser caníbal.
REFERENCIAS
Bargo, M.S. y Reguero, M.A. 1998. Annotated catalogue of the fossil vertebrates from Antarctica
housed in the Museo de La Plata, Argentina. I. Birds and land mammals from La Meseta Formation
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Península Antártica. Asociación
Paleontológica Argentina, Publicación Especial 5: 211-221.
Ihering, H. von. 1897. Os molluscos dos terrenos terciarios de Patagonia. Revista do Museu
Paulista, 2:217-382
Kelley, P.H. 1991. Apparent cannibalism by Chesapeake Group naticid gastropods: a predictable
result of selective predation. Journal of Paleontology, 65:75-79.
Kitchell, J.A., Boggs, C.H., Kitchell, J.F. y Rice, J.A. 1981. Prey selection by naticid gastropods:
experimental tests and application to the fossil record. Paleobiology, 7:533-552.
Kitchell, J.A., Boggs, C.H., Rice, J.A., Kitchell, J.F., Hoffman, A. y Martinell, J. 1986. Anomalies in
naticid predatory behavior: a critique and experimental observations. Malacologia, 27:291-298.
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Sedimentología. Resúmenes, p. 32.
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Instituto Antártico Argentino, number 464, 51 p.
Marenssi, S.A., Santillana, S.N. y Rinaldi, C.A. 1998b. Stratigraphy of La Meseta Formation
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Península Antártica. Asociación Paleontológica Argentina, Publicación Especial 5:137-146.
Zinsmeister, W.J. 1984. Late Eocene bivalves (Mollusca) from the La Meseta Formation, collected
during the 1974-75 joint Argentine-American expedition to Seymour Island, Antarctic Peninsula.
Journal of Paleontology, 56:1497-1527.
412
PRESENTE, CHAVE DO PASSADO NO ESTABELECIMENTO DAS
AFINIDADES DE UMA PINULA FÉRTIL EM CAMADAS DO EOCENO DA ILHA
KING GEORGE (25 DE MAYO)
(Present, key to the past in the establishment of the affinity of a fertile pinnule from
the Eocene of King George Island)
Dutra, T. L. 1 , Cunha, M. B.1, Cardoso, N.2, Iannuzzi, R.2
1
Programa de Pós-Graduação em Geologia, UNISINOS. Av. Unisinos,
950-93022-000, São Leopoldo, RS. Email: [email protected]; 2Curso
de Pós-Graduação em Geociências, UFRGS, Av. Bento Gonçalves,
9500, Cx. P. 15.001, CEP 91.501-970, Porto Alegre, RS. Email:
[email protected]
ABSTRACT
The first record of a fertile pinnule is communicated to the King George Island
succession, South Shetland Islands, and is for the first time registered to the Cenozoic of
Antarctic Peninsula. It is characterized by an asymmetric form, and falcate segments that
bear sori, tridimensionally preserved, with apparent marginal disposition when looked in
the adaxial preservation. The incongruence between the form of the segments, part
preserved and sori position only could be resolved with the comparison with many extant
groups of ferns and the accurate observation of their sori disposition. The sample comes
from restricted levels compound by reworked volcanic grains deposited in shallow lakes at
the base of Viéville Glacier Formation, Point Hennequin Group, considered as Eocene in
age.
Key words: fertile pinnule, Dicksoniaceae, Eocene, King George Island, Antarctic
Peninsula.
INTRODUÇÃO
Restos de pteridófitas são conhecidos para a Antártica desde o Permiano, e tornamse abundantes a partir do Triássico (Cantrill, 1995, entre outros). Em áreas da Península
tipos estéreis e férteis são registrados em níveis do Juro-Cretáceo de Hope Bay
(Birkenmajer e Ociepa, 2008) e das ilhas Alexander, Snow e Livingston (Torres et al.,
1997; Cantrill, 1997; Cantrill e Nagalingum, 2005; Césari, 2006; Leppe et al. 2007).
Na sucessão vulcânica e vulcanoclástica da ilha King George o grupo está presente
em ambos os setores conhecidos pela ocorrência de fósseis de plantas, a Península Fildes e
a Baía Admiralty (Fig. 1), tanto para o final do Cretáceo, como para o Eoceno (Dutra,
2004). Aí foram identificados tanto na microflora, como por partes de frondes estéreis
(Troncoso, 1986; Torres e Méon, 1990 e 2006; Zhou Zhian & Li Haomin, 1994; Hunt e
Poole, 2003).
O material aqui estudado se destaca pelo caráter fértil e a excelente preservação dos
soros, que mantiveram sua tridimensionalidade original. Foi coletado durante as expedições
do Programa Antártico Brasileiro (PROANTAR) e provém do local conhecido como Monte
Wawel, na Baía Admiralty (Fig.1). Sua associação aos níveis dominantemente vulcânicos
da Formação Viéville Glacier, Grupo Point Hennequin de Birkenmajer (1981) só foi
possível graças ao intenso degelo que caracterizou o verão 2006-2007. Os restos de plantas
413
estão concentrados em pequenas intercalações de material vulcânico retrabalhado,
caracterizadas por pequenas ondulações simétricas, fendas de ressecamento e icnofósseis de
invertebrados, que sugerem uma deposição sub-aquosa em lagos restritos e efêmeros. Idades K-Ar,
obtidas nas lavas desta unidade, forneceram valores entre 44-47 Ma (Birkenmajer et al.,
1986).
Figura 1 – Arcabouço geológico
(modificado de Birkenmajer, 1981)
para a sucessão do Monte Wawel e a
localização das camadas com
plantas (Geological framework,
modified from Birkenmajer (1981)
to the Mont Wawel succession and
the location of the fossil beds.
MATERIAL E MÉTODOS
O material estudado
refere-se a impressão de uma
pina fértil (Fig. 2), com soros
preservados em três dimensões, depositado no Museu de Paleontologia da Universidade do
Vale do Rio dos Sinos e proveniente de níveis do Monte Wawel. Para o estabelecimento
das afinidades foram utilizados os critérios de Tryon & Tryon (1982), Collinson (2001) e
Smith et al. (2006).
Figura 2 – Amostra ANTF 26-014 e o fragmento de
pínula estudado. A seta indica a posição e localização de
um dos sori (escala 0,5 cm).
(Sample ANTF 26-014 showing the fertile pinnule. The
arrow indicates the position of one of the sori, inserted
on the upper and marginal part of the pinnule. Scale
bar = 0.5 cm).
RESULTADOS
A amostra contém a impressão da face adaxial de uma pínula apical levemente
assimétrica e com ráquis reta e destacada. Os segmentos são alternos, inseridos em ângulos
414
quase retos e com base fundida à ráquis. Possuem forma falcada, ápice agudo e margem
inteira. A venação é pouco visível, mas permite avaliar a presença de uma veia central,
com uma única ramificação superior, que chega à base do sori. Estes são globosos a
ovóides (Fig. 2). A aparente posição marginal dos sori e sua visualização na face adaxial
(dorsal) da pínula conduziu a grandes dificuldades no estabelecimento das afinidades.
Os fetos costumam conter soros na porção abaxial (ventral) dos segmentos, uma
exceção sendo os gêneros modernos Culcita (sensu Tryon e Tryon, 1982), Lophosoria e
Calochlaena (sensu Smith et al., 2006), onde são de posição marginal. Contudo, as
características morfológicas dos segmentos não se coadunavam com aquelas presentes
nestes táxons. Apenas após a análise de um grande número de pínulas férteis em formas
modernas de pteridófitas foi possível aproximar a taxonomia dos restos. Os segmentos
falcados e lisos se mostraram compatíveis com os presentes nas Dicksoniaceae e, neste
grupo, o grande número de sori na face abaxial faz com que se tornem visíveis sobre a
margem superior das pínulas em vista adaxial (Fig. 3). Entre os elementos desta família, o
material herborizado evidenciou uma mais provável associação com representantes do
gênero Dicksonia, sem que o pouco material disponível tenha permitido aprofundar além
disto esta atribuição.
Figura 3 – Foto da extremidade
apical de uma pinula fértil de
Dicksonia sellowina Hook. A. face
adaxial e a vista de um único soro de
inserção marginal (seta); B. face
abaxial com os vários soros, alguns
deles ultrapassando a margem da
pínula (seta). (Apical part of modern
Dicksonia sellowina Hook fertile
pinnule. A. adaxial surface showing
only one sorus positioned in the
upper margin (arrow); B. abaxial
view showing the great number of
sori, some of them passing over the
upper margin of the segment( arrow).
CONCLUSÔES
Em que pese o caráter fértil da pínula descrita e seu bom estado de preservação, este
estudo atesta a dificuldade que o caráter fragmentário dos restos de plantas no registro
fóssil pode trazer na proposição de suas afinidades. Apenas o detalhado exame de formas
modernas comparativas (um procedimento “uniformitarista”), possível pela idade pósMesozóica dos restos e “estabilidade evolutiva” dos fetos arborescentes (Soltis et al. 2002),
pode constituir muitas vezes, a alternativa para aproximar as afinidades taxonômicas. Com
isto foi possível identificar um primeiro registro de formas férteis associadas ao gênero
Dicksonia para a ilha King George e para o Cenozóico da Península Antártica.
Ao CNPq/PROANTAR pelo apoio logístico às coletas e suporte financeiro.
415
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417
NUEVOS HALLAZGOS DE ARAUCARIACEAE EN EL CRETÁCICO SUPERIOR
DE PUNTA WILLIAMS, ISLA LIVINGSTON, ANTÁRTICA MARÍTIMA.
(New findings of Araucariaceae in the Upper Cretaceous of Williams Point,
Livingston Island, Maritime Antarctic)
Leppe, M.1, Rendoll, J.2, Fernandoy, F.3, Henríquez, G.4, Muñoz,
C.4 y S. Palma-Heldt4
1.- Departamento Científico, Instituto Antártico Chileno,
[email protected].
2.- Universidad de Magallanes, Chile.
3.- Alfred Wegener Institut, Alemania.
4.- Universidad de Concepción, Chile
Se describe el hallazgo de conos de gimnospermas asignables a la familia
Araucariaceae, en tufitas y arcillolitas en la zona basal de Punta Williams (62º 28’ S – 60º
80’ W), situada en el extremo NW de la isla Livingston. Se trata una localidad de dos
kilómetros de rocas expuestas, ampliamente conocida por su abundante material xilológico
y de improntas. Concentra un importante esfuerzo de muestreo, dado su reducida
superficie, e igual número de interpretaciones, no siempre concordantes.
Figura 1: Ubicación de punta Williams al NW de isla Livingston, islas Shetland del Sur.
Figure 1: Location of Williams Point, Livingston Island, South Shetland Islands.
El Cretácico fue un tiempo de dramáticos cambios ambientales, geográficos y
bióticos, estos últimos, debidos en gran medida a la expansión y radiación de las
angiospermas (Magnoliophyta). Para el Albiano (112-99 ma) las angiospermas habían
poblado de polo a polo, pero dominaban solo en algunas localidades. Durante el Cretácico
superior, las angiospermas infiltran gradualmente la vegetación preexistente, pero, hasta el
advenimiento del Cenozoico, la mayor parte de la biomasa vegetal aún estará dominada por
gimnospermas (Coniferophyta), helechos (Pteridophyta) y equisetos (Sphenophyta). Es
también durante el Cretácico superior cuando Antártica alcanza una posición
418
aproximadamente similar a la actual (Lawver et al. 1992), pero sin la formación del hielo
que caracteriza a la Antártica del Neógeno.
Los estratos de punta Williams han sido definidos como una sucesión de
conglomerados, areniscas y limolitas con intercalaciones de horizontes tufáceos
acumulados en un ambiente eminentemente fluvial (Chapman and Smellie 1992). Una parte
de la paleoflora descrita para punta Williams fue inicialmente asignada al Triásico Orlando
(1967, 1968), determinación de edad que fué posteriormente apoyada por diversos autores
(Lacey and Lucas 1981; Lemoigne 1987; Barale et al. 1995).
Según colectas posteriores en los puntos reseñados como del Triásico (Rees and
Smellie 1989; Torres and Lemoigne 1989; Chapman and Smellie 1992) es inequívoca la
presencia de angiospermas, por lo que se sostiene una más probable edad Cretácico
superior para los estratos, basados además en relaciones de campo y estratigráficas (Rees
and Smellie 1989; Chapman and Smellie 1992).
Sobre la base de determinaciones palinológicas, Chapman y Smellie (1992) han
asignado una edad mínima campaniana a las secuencias de punta Williams, ya que la
ausencia de Nothofagidites, que expandió su distribución rápidamente durante el
Campaniano de la Península Antártica (Dettmann and Thomson 1987; Askin 1988; Dutra
and Batten 2000), indica una edad más antigua. Recientes análisis de zircones detríticos han
arrojado una edad máxima de formación de la roca entre el Cenomiano y el Turoniano, lo
que limita a las rocas fosilíferas del presente reporte a un lapso comprendido entre los 83 y
93 Ma aproximadamente. Estos resultados son concordantes con estudios previos de los
autores (Leppe et al. 2006, 2007; Palma-Heldt 2007), basados en biocrones de improntas
foliares y palinomorfos.
Los restos descritos aquí pertenecen a la localidad WD-I (Figura 2), en una matriz
rocosa de composición tobácea, que fue hallado junto a bloques y rodados de la morrena de
la zona Sur-Este de Punta Williams. Este sector se encuentra cubierto por los depósitos del
avance del glaciar que cubre esta isla. La composición de los fragmentos y bloques que
conforman esta morrena, se caracteriza principalmente por su origen volcánico y
piroclástico. Los bloques corresponden a brechas volcánicas que contienen fragmentos
angulares volcánicos polimícticos de tamaño centimétrico, así como restos vegetales
carbonizados. Los bloques pueden alcanzar hasta 1 metro. Los fragmentos de toba
corresponde a tobas vítreas y cristalinas, estas últimas presentan en algunas casos cristales
fragmentados de olivino de hasta dos centímetros de diámetro. Lo que refleja las
condiciones máficas del volcanismo de la zona.
Se describe los fragmentos de conos femeninos, dentro de los cuales destaca uno
casi completo, erosionado longitudimnalmente, pero que sin embargo ha permitido
observar su estructura interna. El cono es pequeño, subesférico, midiendo de 1,5 – 2,1 cm
de ancho y 1,5 – 1,8 cm de largo. Los escudos de las brácteas ovulíferas son romboidales,
poseyendo las marcas de los óvulos y alas finas y delgadas. La presencia de una semilla por
escama ovulífera determina relación directa con la familia Araucareaceae. El espacio que
resulta de la fusión de la bráctea con la escama ovulífera (lígulo) sugiere afinidad con el
género Araucaria. En este género, la escama ovulífera permanece fusionada a la bráctea
hasta que madura, carácter considerado como derivado de la familia. El cono es análogo a
los principales caracteres de las Araucarias de la sección Eutacta, debido a los conos
pequeños y la forma de las alas de las brácteas. Presenta una gran afinidad con Araucarites
citadelbastonensis del Crétacico de Alexander Island (Cantrill y Falcon-Lang 2001), en
419
cuanto al tamaño, forma y sus caracteres representativos. El cono descrito, se asigna
tentativamente al género Araucaria por sus caracteres diagnósticos, y porque el
morfogénero Araucarites se ha reservado para conos araucariaceos que carecen de una
buena preservación de los detalles estructurales (Stockey 1975).
Figura 2: Mapa geológico
preliminar de punta Williams,
mostrando
los
puntos
muestreados. El punto WD-I
corresponde a el sitio donde
fueron hallados los fósiles
descritos.
Figure 2: Preliminary geologic
map of Williams Point, showing
the studied points. The point
WD-I corresponds to the site
where the described fossils were
found.
Figura 3: Conos femeninos de
WD-I, vista de la morfología
externa (izq.) e interna (der.).
Figure 3: Female cones from
WD-I, external (left) and
internal morphology (right).
420
La presencia de Araucariaceae en Antártica ha sido documentada por numerosos
autores, dado su amplia distribución durante el Cretácico, donde conformaban, durante el
Cretácico inferior, cerca del 90% de la vegetación arbórea de dosel (Falcon-Lang & Cantrill
2001). A pesar de la radiación de las angiospermas, los bosques antárticos dominados por
Araucaria persistieron, al menos, hasta el Eoceno medio, pero alcanzaron su acmé durante
el Cretácico templado-frío. No se sabe aún si la desaparición de la sección Eutacta de
Sudamérica coincide con la desaparición del grupo en Antártica.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece al proyecto Proyecto INACH 04-01, "Estudio de la evolución del borde
suroccidental del Gondwana, sobre la base de antecedentes paleontológicos y
estratigráficos en Antártica Insular (islas Seymour, James Ross y Livingston)”.
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422
NUEVOS REGISTROS DE TAFOFLORA Y VERTEBRADOS MARINOS EN LA
FORMACIÓN LORETO, RÍO DE LAS MINAS, PUNTA ARENAS, CHILE.
(New records of the tafoflora and the marine vertebrates from Loreto Formation, Río
de las Minas, Punta Arenas, Chile )
Torres, T.1; Otero, R. A.2 Palma-Heldt, S. 3
1.- Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile. Santa
Rosa 11315, Santiago, y Proyecto ARTG-04 PBCT.
2.- Museo Paleontológico de Caldera. Av. Wheelwright nº 001,
Caldera, Chile, y Proyecto ARTG-04 PBCT
3.- Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción.
Casilla 160-C, Concepción.
INTRODUCCIÓN
La Región de Magallanes se caracteriza por la abundancia de registros biológicos
fundamentales para el entendimiento de la paleogeografía y evolución de la fauna y flora en
la región. La temporalidad de estos registros abarca desde el Mesozoico representando en
el caso de los vegetales, un período crucial para la comprensión de la diversidad y su
distribución. Investigadores de la talla de Darwin, Copeland, Florin entre otros, dieron
cuenta tempranamente de esta realidad, abriendo un campo de gran interés para
investigaciones extranjeras, destacando como referente el trabajo pionero de Dusen (1899).
Posteriormente han contribuido al conocimiento paleobotánico del área Tanai (1986),
Nishida y Nishida (1988) y Terada et al. (2006). En palinología Cookson y Cranwell
(1965), Fasola (1969), y Hidalgo et al. (2003).
El propósito de este estudio es mostrar los avances realizados en un sector cercano a Punta
Arenas, y que corresponde a la parte alta del curso del Río de Las Minas. Se entregan
resultados paleobotánicos (macro y microflora) y paleozoológicos, en el marco del
Proyecto PBCT-ART-04, que está realizando estudios multidisciplinarios conducentes a
buscar relaciones geológicas y paleontológicas, entre la Región de Magallanes la Península
Antártica, considerando la proximidad geográfica entre ambas.
MATERIALES Y MÉTODO
Los materiales de este estudio provienen de secuencias que afloran al interior de la
Reserva Magallanes de Conaf, los que se exponen en la parte alta del curso del Río de Las
Minas (53º80’18”S; 71º03’32”W), ubicado 10 Km al W de Punta Arenas. La metodología
empleada en el estudio de la macroflora es la tradicional: cortes petrográficos para las
maderas fósiles, limpieza y fotografías para el estudio comparativo de las impresiones
foliares. Para el análisis palinológico se utilizaron las técnicas físico/químicas usuales en el
Laboratorio de Paleobotánica del Departamento Ciencias de la Tierra, Universidad de
Concepción. Las preparaciones están depositadas en la Palinoteca de dicha institución y los
datos obtenidos se registran en la Base de Datos Palinológicos, GIS del ART-04, PBCT.
CONTEXTO GEOLÓGICO
Estratigrafía— Los niveles portadores del registro fosilífero pertenecen a la
Formación Loreto (Hofstetter et al.,1957). Sobre la base de un estudio palinológico, Fasola
(1969) postula una edad del Eoceno-Oligoceno y probable Mioceno. Martínez et al. (1965)
asignan la formación al Mioceno. Charrier y Lahsen (1969) al Eoceno Tardío-Oligoceno.
La Formación Loreto se apoya en contacto concordante sobre la Formación Leña Dura
423
(Natland et al., 1974). Esta última consta de lutitas bien compactadas, con niveles que
incluyen abundantes concreciones fosilíferas, siendo asignada al Eoceno basado en
palinomorfos y fauna de invertebrados marinos (Fasola, op. cit.; Cookson y Cranwell,
1967). El techo de la Formación Loreto se encuentra ausente en el área de estudio,
impidiendo constatar el contacto con unidades más jóvenes.
Si bien el afloramiento estudiado se encuentra próximo a la zona estudiada por Fasola,
resulta poco claro a qué parte de la columna corresponde la sección expuesta en el área
estudiada, debido a la profusa vegetación del lugar y a la ausencia de niveles guía.
Litología— La Formación Loreto corresponde principalmente a areniscas de grano
variable, en general de color claro, con buena selección de clastos, y con intercalaciones
frecuentes de niveles de conglomerado y carbón. Esto permite diferenciarla en forma clara
de las lutitas bien compactadas de la Formación Leña Dura. En el lugar de este estudio se
reconoció, de base a techo, la siguiente columna
:
Fig. 1- Columna estratigráfica de la localidad estudiada, indicando los niveles
fosilíferos. 1) 4,2 m de carbón. 2) 0,3 m de limolitas de color gris oscuro,
pobremente consolidadas, con abundantes improntas vegetales. 3) 1,1 m de
ceniza color gris claro, no consolidada, con abundantes improntas vegetales. 4)
0,1 m de carbón. 5) 1,2 m de limolitas color gris a amarillo. Incluye
fragmentos de madera carbonizada y algunos niveles de conglomerado fino
hacia el techo. 6) 1,6 m de arensica de grano fino a medio, consolidada, de
color amarillo y poco visible. Hacia el techo algunos fragmentos de madera
carbonizada. 7) 8,5 m de arenisca color amarillo oscuro y grano medio.
Muestra variaciones laterales de manteo e incluye intercalaciones de
conglomerados y paleocanales hacia la base. El contenido fósil incluye restos
de madera carbonizada y abundantes piezas dentales de elasmobranquios. 8)
0,5 m de arenisca de grano medio, con clastos redondeados, dispersos y bien
seleccionados. 9) 0,15 m de arenisca conglomerádica con clastos de cuarzo
redondeados y bien seleccionados. Sin contenido fosilífero. 10) 9,1 m de
arenisca de grano fino y color gris a amarillo, con estratificación fina y regular.
11) 2,4 m de limolita oscura, parcialmente consolidada, con algunas improntas
vegetales incompletas y abundante contenido de carbón. 12) 0,5 m de carbón.
13) 1,4 m depósitos morrénicos recientes.
424
RESULTADOS PALEONTOLÓGICOS
Paleobotánica: Palinologíaʊ Se estudiaron seis muestras provenientes de los niveles 2, 3 y 7 de
la columna indicada en la columna, obteniéndose los resultados siguientes: las muestra 1516 y 1517
(nivel 7 en Fig. 1) no contienen palinomorfos y sólo incluyen algunas esporas de algas. De este estrato
provienen las piezas dentales de elasmobranquios. La muestra 1515 (nivel 2 en la Fig. 1) presenta
abundantes palinomorfos y cutículas, estromas de Callimothallus, esporas de los hongos Dicellaesporites
sp., Multicellaesporites sp. y Granatisporites sp. y las Pteridophytas, Cyathidites minor, C. australis y
Laevigatosporites ovatus. Las Gymnospermas están representadas por Podocarpidites otagoensis y las
Angiospermas por Nothofagidites cincta, N. cranwellae y Tricolpites psilados. Las muestras 1483, 1489
y 1493. (nivel 3 de la Fig. 1) corresponden a los niveles con macro flora. Contienen esporas de hongos
Dicellaesporites sp., Multicellaesporites sp., esporas triletes de Pteridophyta, principalmente Cyathidites
spp. y Laevigatosporites ovatus. Las Gymnospermas están representadas por Podocarpidites otagoensis
y las Angiospermas por Retitricolpites, Tricolpites y Liliacidites. Las Caryophylaceae están
representadas por el género Polyporina. Los resultados cuantitativos de las cuatro muestras expresados
en porcentajes se comentan en las conclusiones.
Paleobotánica: Megafloraʊ La megaflora contiene maderas fósiles e impresiones foliares. Siete
fragmentos de maderas in situ provenientes de los estratos carbonosos indicados en la columna fueron
analizadas. Solo en dos de ellas se observaron estructuras preservadas de una conífera afín a
Araucarioxylon Kraus. Dos maderas petrificadas bien conservadas, recolectadas en el área presentan
marcados anillos de crecimiento y corresponden a Nothofagoxylon scalariforme Gothan. Las
impresiones foliares un total de 30 muestras, determinadas son atribuibles a Pteridophyta (Asplenium sp.
y Pteris sp.) Pinophyta (Podocarpus sp. ) y Angiospermas entre las que se destaca el género Nothofagus
con las especies N. lanceolata Dusen, N. simplicidens Dusen, N. variabilis Dusen, N. cf. alessandri
Espinosa (=Betuliphyllum patagonica Dusen), N. subgferruginea Dusen. Otras especies determinadas
son Hydrangea sp. y Phyllites sp. de al menos tres tipos diferentes.
Paleozoologíaʊ Estudios previos en la Formación Loreto, sin especificar en qué miembro,
señalan la presencia de elasmobranquios holocéfalos, myliobatoideos y lamniformes (Suárez y
Marquardt, 2003), estos últimos representados por el género Carcharias sp. y la especie Striatolamia
macrota Agassiz. También han sido reportadas las especies Carcharoides catticus (Philippi),
Macrorhizodus praecursor (Leriche), Ischyodus dolloi Leriche y los géneros Odontaspis sp. y
Myliobatis sp. (Otero et al., 2007). Recientes hallazgos han permitido reconocer por primera vez en el
Miembro Lynch de la Formación Loreto la presencia de otras tres familias de elasmobranquios (Otero y
Suárez, este Simposio), aumentando la diversidad conocida de estos peces en la formación a un total de
ocho familias. Estas representan un conjunto faunístico propio de un ambiente templado-frío, similar al
reconocido en Isla Seymour, Antártica, durante el Eoceno (Kriwet, 2005). La presencia de esporas de
algas y la ausencia de palinomorfos continentales en el mismo nivel, más la buena preservación de
estructuras dentarias frágiles como son las cúspides laterales, avalan que las piezas dentales no han
sufrido retrabajo y no se encuentran en este nivel como resultado de transporte o como parte de
xenolitos.
CONCLUSIONES
-La palinoflora incluye Fungi, Pteridophytas, Gymnospermae (o Pinophytas), y Angiospermae
(o Magnoliophytas). De los palinomorfos registrados, el 20% corresponde a Fungi, 37% a
Angiospermae, con un 35% de Dicotyledoneae y un 2% de Monocotyledoneae; las Pteridophytas
425
representan el 33% y las Gymnospermae el 10%. Este conjunto polínico contiene las clásicas
asociaciones microflorísticas halladas en el cenozoico de Península Fildes (isla Rey Jorge) y Seymour.
-La asociación vegetacional indica un clima templado-frío y húmedo, más cálido que el actual.
La macroflora, con cinco especies del género Nothofagus y los granos de polen de Nothofagidites sp.,
corroboran esta afirmación. La alta frecuencia de esporas de hongos epífitos y de Pteridophyta (33%)
evidencian también un ambiente de alta humedad.
-La presencia de dientes de elasmobranquios en niveles que incluyen solo esporas de algas,
indican un ambiente de depositación netamente marino. Los restos fósiles de aves nadadoras de la
familia Spheniscidae (Otero et al., 2007) también avalan esta inferencia. La secuencia estratigráfica
estudiada mostraría así un evento transgresivo, con intermitencia de ambientes continentales
interrumpidos por una ingresión de carácter nerítico.
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426
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(ed.), Chuo University, Tokyo.
Fig. 2: Algunos ejemplos de impresiones foliares y palinomorfos de Río de Las Minas. (Some leaves printing plants and
palynomorphs from Río de Las Minas) A) Hydrangea sp., B) Nothofagus lanceolata Dusen., C) Nothofagus cf. alessandrii
Espinoza., D) fronda estéril cf. Pteris sp., E) Nothofagidites cranwellae F) Tricolpites sp. Barra de escala = 1 cm.
Palinomorfos X 1250.
427
ÚLTIMOS HALLAZGOS DE VERTEBRADOS FÓSILES EN LA CUENCA DE JAMES ROSS,
PENÍNSULA ANTÁRTICA
Reguero 1, M.A., Coria 2, R., MacPhee 3, R., Moly 1, J.J., Santillana 4, S. y Marenssi 4, S.
1
División Paleontología de Vertebrados, Museo de La Plata, Paseo del Bosque s/n,
B1900FWA, La Plata, Argentina. [email protected]
2
Museo Carmen Funes, Ruta Nac. 22 y Ruta 17 (8322/8318) Cutral-Có Plaza Huincul,
Neuquén, Argentina.
3
American Museum of Natural History, Central Park West and 79 St, New York, NY
10024-5192, USA.
4
Instituto Antártico Argentino, Cerrito 1248, 1010 Ciudad Autónoma de Buenos Aires,
Argentina.
El objetivo de esta comunicación es dar a conocer los resultados paleontológicos de la última
campaña antártica en la Península Antártica. Durante enero y febrero de 2008 se realizaron trabajos de
campo de paleontología de vertebrados en la Cuenca James Ross. Estos trabajos consistieron en la
prospección de vertebrados en las islas Marambio (Seymour) y James Ross. En la isla Marambio se
prospectaron los alomiembros Cucullaea I y Submeseta de la Formación La Meseta (Eoceno Temprano
– Oligoceno Temprano). En el alomiembro Cucullaea I se realizó tamizado de sedimentos en los
horizontes con Cucullaea y natícidos colectándose numerosos vertebrados marinos (dientes de
tiburones, peces óseos) y dientes de ungulados Astrapotheria (un taxón nuevo) y Litopterna. Una nueva
localidad con natícidos proporcionó un cráneo incompleto de un monotrema. En los niveles superiores
de esta unidad (Alomiembro Submeseta) se recuperaron numerosos huesos de pingüinos y aves
voladoras, peces óseos y cetáceos. También se recuperó un esqueleto parcial de un pez de gran tamaño
en los niveles medio de la formación. En la isla James Ross se realizaron tareas de prospección en el área
de la Caleta Santa Marta, particularmente se recorrieron los afloramientos del Miembro Gamma de la
Formación Santa Marta. Un hecho significativo fue el hallazgo de un esqueleto parcial de un dinosaurio
ornitópodo. También se han recuperado esqueletos de peces y dientes de tiburones. El conjunto de estos
hallazgos abre nuevas expectativas en los aspectos sistemáticos y paleobiogeográficos de los vertebrados
fósiles de ese continente.
428
DATACIÓN POR U-Pb EN EL COMPLEJO OFIOLÍTICO TORTUGA, CUENCA DE ROCAS
VERDES: EVIDENCIAS DE UN METAMORFISMO CRETÁCICO INFERIOR
U-Pb Geochronology of the Tortuga Ophiolitic Complex, Rocas Verdes Basin: Evidences of a
Lower Cretaceous Metamorphism)
Avendaño V. Departamento de Geología, Universidad de Chile
Calderón M. Servicio Nacional de Geología y Minería
Hervé F. Departamento de Geología, Universidad de Chile
Simonetti A. University of
Alberta, Department of Earth and Atmospheric Sciences, Edmonton,
Canada
El Complejo Ofiolítico Tortuga (COT) es interpretado como un remanente de piso oceánico,
asociado a la formación de una cuenca marginal, desarrollada durante el Jurásico Superior al Cretácico
Inferior (Cuenca de Rocas Verdes, CRV) a lo largo del margen suroeste de Gondwana (Katz 1964;
Dalziel, 1981). El COT está ubicado en los Andes Fueguinos (55 – 56°S) y actualmente forma parte de
la Placa Scotia (Figura 1).
Figura 1: Mapa de ubicación de complejos ofiolíticos (color negro) en los Andes Australes.
Modificado de Stern y de Wit, 2003 (después de Dalziel et al., 1974)
El COT preserva una pseudoestratigrafía de una ofiolita incompleta, el cual carece de sus
componentes ultramáficos (cf. Stern & de Wit, 2003). Consiste de gabros de clinopiroxeno, olivino
(troctolitas), bandeados o masivos y sobreyacidos por cuerpos diabásicos masivos los cuales gradan
hacia arriba a un complejo de diques (Godoy, 1978). Estos componentes están sobreyacidos por la
unidad extrusiva del complejo, constituida por basaltos masivos y almohadillados, brechas volcánicas e
intercalaciones de niveles de chert y lutitas. El relleno sedimentario de esta parte de la cuenca
corresponde a sucesiones volcanoclásticas y turbidíticas, correspondientes la Formación Yahgán (Suárez
et al. 1985). La cuenca habría estado delimitada hacia el oeste por un arco volcánico representado por las
sucesiones de rocas volcánicas y volcanoclásticas de la Formación Hardy (Suárez et al. 1985). Una edad
Titoniana-Valanginiana (150-136 Ma) del COT ha sido acotada indirectamente por asociaciones de
biofacies en el miembro inferior de la Formación Yahgán. Granitoides del Cretácico Tardío (98-82 Ma;
429
Suárez et al. 1985), que ocurren en las sucesiones volcánicas del COT, acotan la edad mínima de la
ofiolita.
La asociación de minerales secundarios más común en las rocas del COT es: clorita + epidota +
titanita + actinolita. Evidencias texturales y mineralógicas indican que estuvo sometido a un
metamorfismo hidrotermal de fondo oceánico (de Wit, & Stern, 1976). Sin embargo, el COT pudo estar
sometido a otros tipos de metamorfismos como de enterramiento y/o termal asociado al cierre de la
cuenca marginal y orogénesis andina. Las rocas del COT se metamorfizaron bajo presiones y
temperaturas definidas por la facies Esquistos Verdes (P < 3 kbar y T entre 200 y 300°C).
En las sucesiones volcánicas del COT en el Seno Grandi se obtuvieron muestras de basaltos
almohadillados y de su material intersticial cuya paragénesis metamórfica de facies Esquistos Verdes
esta definida por la presencia de albita, clorita, actinolita, titanita, cuarzo y epidota. En el borde de la
estructura almohadillada (Figura 2) se observaron texturas de formas esféricas (tipo granular) y
tubulares. Observaciones por TEM (transmission electron microscopy) muestran que estos cuerpos
esféricos corresponden a agregados policristalinos compuestos principalmente por titanita
criptocristalina (0,5 um) como fue determinado por análisis de SAED (selected area electron diffraction).
Estas texturas son comparables en forma y tamaño a las de microorganismos que se encuentran en
sistemas hidrotermales de la corteza oceánica actual y en ofiolitas.
Dieciséis agregados policristalinos de titanita fueron datados por análisis de U-Pb in-situ
mediante el método LA-MC-ICP-MS (Figura 3), entregando una edad de metamorfismo de 118.3 ± 3.5
Ma (Aptiano; Cretácico Inferior). Esta es la primera datación directa realizada en rocas del COT y su
resultado es entre 20 y 30 Ma más joven que las edades de cristalización de plagiogranitos de los
complejos ofiolíticos Sarmiento y Larsen Harbour (ca. 150 Ma; Mukasa & Dalziel, 1996; Calderón et al.,
2007) y que la edad de cristalización Valanginiana obtenida en circones magmáticos de una riolita de la
Formación Hardy (M. Fanning comunicación personal). La edad de metamorfismo obtenida en el basalto
del COT, traslapa con el comienzo de la orogenia Andina entre 119-97 Ma (Aptiano-Albiano; Dott et al.
1977; Dalziel, 1981). Considerando que la edad de U-Pb en titanita esta asociada a los procesos de
metamorfismo hidrotermal de fondo oceánico se determina que las ofiolitas de la cuenca de Rocas
Verdes se habrían generado durante un ciclo de extensión que duró al menos 30 Ma. Si tomamos en
cuenta que a los 130 Ma se produce un alza de las tasas de expansión y generación de corteza oceánica
en el segmento meridional del Océano Atlántico (e.g. Jokat et al. 2003), las etapas tardías de generación
de corteza oceánica posiblemente habría sido contemporánea con el inicio del cierre de la cuenca y
subducción hacia el oeste, evolución geodinámica que se postula en la región.
430
b)
a)
d)
c)
c
b
d
Figura 2: a) Afloramiento de basaltos almohadillados del COT; b) Microfotografía no polarizada de la muestra TN0715A
correspondiente al borde del basalto almohadillado (escala 500 μm); c) Microfotografía no polarizada de la muestra
TN0715A2, estructuras granulares tipo microbiana (escala 25 μm); d) Imagen de TEM de campo claro, agregado
policristalino de titanita (escala 2 μm)
145
Mean = 118.3 ± 3.5 Ma (2s)
n= 16 analyses
(does not include uncertainty in composition
of common Pb component)
data-point error symbols are 2σ
125
115
206
Pb/238U Age (Ma)
135
105
TN0715A2
Titanite, 40um
95
Figura 3: Gráfico de promedio en peso de 206Pb/238U en titanita, método LA-MC-ICP-MS
AGRADECIMIENTOS
A Martin Reich y Christian Nievas por su ayuda en el TEM. Al Proyecto ARTG – 04 de CONICYT
431
REFERENCIAS
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432
PALEOMAGNETIC RESULTS FROM THE ANTARCTIC PENINSULA AND ITS RELATION
WITH PATAGONIAN ANDES
Fernando Poblete And Cesar Arriagada, Department Of
Geology, University Of Chile
Keywords: Gondwana, Antarctic Peninsula, South Shetland Island, Patagonia, Permian-Triassic To
Cretaceous.
INTRODUCTION
In the Paleozoic, South America, South Africa and Antarctica were part of Gondwana. By the
mid-Cretaceous South Atlantic opening was under way, and East Antarctica and the Antarctic Peninsula
acted as a single plate (König et al., 2006). The Weddell Sea began to form at about 146 Ma, after rifting
between the Antarctic Peninsula and southernmost South America (Ghidella et al., 2002). Much
uncertainty still exists about the geometrical fit and subsequent drift history between Patagonia and
Antarctica. Geophysical and geological data which describe the tectonic history are sparsely distributed
and often of poor quality. During the last two years we have collected more than 1000 samples (70 sites)
for paleomagnetic studies. Here we present the preliminary results obtained in seven localities (King
George Island, Robert Island, Yankee Bay, Half Moon Island, Byers Peninsula and Snow Island) from
the South Shetland Islands and Anderson Island in the northern tip of Antarctic Peninsula (Fig. 1&2).
Our main objective is to provide first-order constraints on latitudinal displacements and the amount of
tectonic rotations as an essential test of published tectonic models.
Fig. 1: Main structural features of the region.
433
PALEOMAGNETIC SAMPLING
Within Anderson Island four sites were drilled in Neogene volcanic rocks (Fig. 2). In King
George Island samples are from andesitic dikes and andesitic-basaltic lava flows from the PaleoceneEocene Fildes Formation (Smellie et al., 1984) and Upper Cretaceous-Lower Paleocene Martel Inlet
Group (Birkenmajer, 2001). Within Robert Island we sampled several andesitic-basaltic lava flows from
Late Cretaceous Coppermine Formation (Smellie et al., 1984). In Yankee Bay and Snow Island
Localities samples were drilled from Late Cretaceous-Early Tertiary basaltic to andesitic rocks. In Half
Moon Island Locality samples were drilled from the Jurassic Antarctic Peninsula Volcanic Group and
from a Late Cretaceous gabbro while in Byers Peninsula samples are from Anchorage Formation (163
±16 Ma) and Cerro Negro formation (~119 Ma) (Smellie et al., 1984; Hathway 1997; Hathway and
Lomas, 1998). Usually, magnetite is the main magnetic carrier of the magnetization. During thermal
demagnetization, most samples showed univectorial magnetizations going through the origin with
characteristic vectors defined in the range of unblocking temperatures between 310–610º C. A large
dispersion of the paleomagnetic directions is observed in the volcanic rocks of the King George Island
locality, however, both polarities are observed. In all cases, volcanic rocks from the Robert Island
locality have a well-defined normal polarity magnetization. In the Anderson Island locality we observed
a well-defined reverse polarity magnetization. Samples collected in Byers Peninsula shows univectorial
magnetizations with inclination smaller than the observed in the other localities (67°). In Half Moon
Island almost samples are well-grouped in in situ coordinates. In Yankee Bay and Snow Island most
samples showed univectorial magnetizations very similar to that observed in Robert Island locality.
Fig. 2: Paleomagnetic sampling in the South Sheetland Islands.
RESULTS
The results obtained in Anderson Island suggest no rotation or latitudinal displacement in the last
5 Ma. On the other hand although the dispersion observed in King George Island could be related with
secular variation, however, some sites seems to be antipodal and we cannot reject the occurrence of a
large clockwise rotation (up to 80°) in this area (Fig. 2&3). For Robert Island we interpret the dominant
434
occurrence of the normal polarity directions as evidence for acquisition of the magnetization during the
Cretaceous Normal Polarity Superchron. The presence of this polarity agrees with published K-Ar dates
which indicate a “mid” Cretaceous age (Smellie et al., 1984). Here, our results suggest that no latitudinal
displacement and rotation occurred since the “mid” Cretaceous in the middle portion of the Shetland
Island.
Fig 3: From left to right: Anderson I. Locality (5 Ma), King George I. Locality (55Ma) and Robert I. Locality (80Ma).
Preliminary results from Yankee Bay and Snow Island localities (Fig. 2) are in good agreement
with the expected direction, however several samples from Yankee Bay show a direction that differ with
the expected one. In in-situ coordinates the volcanic rocks of the Half Moon Island have a similar
direction than those obtained in the gabbroic unit suggesting a Late Cretaceous remagnetization of the
volcanic rocks. Observed inclinations are nearly similar to the expected inclination but up to 10º of
discrepancy occur in the declination-component suggesting a slight counterclockwise rotation. The
oldest sampled sequences (Byers Peninsula) show considerable differences between observed and
expected paleomagnetic directions.
DISCUSSION AND CONCLUSION
Although preliminary, the differences between observed and expected paleomagnetic direction in
the Byers Peninsula Locality suggest a southward displacement of the Antarctic Peninsula during the
Late Jurassic. However, no major latitudinal displacement occurred since the “mid” Cretaceous times
(Robert, Snow, Anderson) supporting the idea that the Antarctic Peninsula and the Eastern Antarctic
were a single plate since the mid Cretaceous (Barker et al., 2001). In this context if the Antarctic
Peninsula was part of the Patagonian Andes, the break-up should have occurred before ~150Ma. Results
obtained in Late Cretaceous units of the Half Moon Locality suggest a slight counterclockwise rotation
while the Tertiary sequences of the northern tip of the Shetland Island may have been affected by
significant clockwise tectonic rotations.
ACKNOWLEDGMENTS
This study was supported by Proyecto Anillo Antártico which is funded by INACH and
CONICTYT. Also we want to thank to armada de Chile, specially the staff from Rompehielos Almirante
Oscar Viel and the Staff from INACH who helped us during the trip.
435
REFERENCE
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Smellie J.L., Pankhurst R. J., Thomson M. R. A. and DaviesR. E. S., (1984), The Geology of the South Shetland
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436
VOLCANISMO EXPLOSIVO DE VOLCANES PLEISTOCENOS / HOLOCENOS
ALREDEDOR DE LA PENINSULA ANTARTICA –RESULTADOS DE LA CAMPAGNA DE
TERRENO 07/08
(Explosive volcanism of Pleistocene / Holocene volcanoes around the northern Antarctic Peninsula
– Results obtained during the field campaign 07/08)
Kraus, S.
(Instituto Antártico Chileno, Plaza Muñoz Gamero #1055, Punta Arenas, Chile)
INTRODUCTION
The Antarctic Peninsula belongs to the areas experiencing the most dramatic climatic changes
observed worldwide at present.
A crucial pre-requisite to understand the present climatic system is to determine the driving forces of the
past climatic as well as long-term tendencies, in other words climatic forcing mechanisms and trends.
One significant problem in reconstructing the timing of individual events is that the error in age
determination of past events deteriorates with rising age. One possible solution is to establish time
markers that would allow comparison of climate signals from different regions. Volcanic ash layers are
among these proven time markers. Soluble (volcanic aerosols) and insoluble (tephra) volcanic products
associated with single volcanic eruptions can be widely distributed around the globe within a short time
frame (weeks to several years). When deposited onto the surface of ice caps, ash becomes incorporated
into the snow pack, eventually forming a distinct volcanic horizon which then may be used as a unique
marker. Same applies in case of lake and marine sediment sequences.
In order to determine the source volcano of the tephra layers found in the ice or sediment cores, it is
necessary first to collect data from the
volcanic centers that might be considered as
origin of the respective layer. However, the
bulk composition of tephra transported over
long distances equals only to a limited degree
the bulk composition of other eruption
products (e.g. lava, bombs) found close to the
source volcano. The only component that
should be of identical composition is volcanic
glass, because it represents in either case the
last batch of liquid phase during the respective
eruption and therefore the most reliable
component when correlating distant tephra
layers with the source volcano.
Fig. 1: Geography of the northern Antarctic Peninsula, showing the
location of the 11 volcanic centers with known or suspected Late
Pleistocene / Holocene activity. (Geografía del norte de la Península
Antártica y ubicación de los centros volcánicos Pleistocenos /
Holocenos.)
437
It is necessary to build a database containing petrological,
geochemical, isotopic and age data from as many volcanic
eruptions as possible that might have affected the investigation
area, covering the same time interval as the ice or sediment
cores. Analysis of the glass component of a tephra layer found in
the ice or sediment cores and subsequent comparison/correlation
with the database then permits the identification of the source
volcano.
GEOLOGICAL SITUATION
In the northern Antarctic Peninsula area, there exist at
least 11 volcanic centers with known or suspected Late
Pleistocene / Holocene explosive activity (Fig. 1). Among them,
only Deception Island has so far been recognized as source for
tephra layers found in large parts of the Antarctic continent.
Interestingly, the Deception Island eruptions that sent volcanic
ash as far as the south pole (e.g. Budner & Cole-Dai, 2003)
occurred during the last 500 years, belonging to an evolutionary
phase of that volcano that has been described as characterized by
only small to moderate volume eruptions (Smellie, 2001). If,
however, small to moderate volume eruptions from Deception
Island were capable of distributing tephra to large distances,
these conditions should also apply to the other volcanic centers
in the area.
Fig. 2: Sail Rock, an approx. 30 m
high stack representing the
uppermost top of a submerged
volcano. (Roca Vela, un islote de
aprox.
30
m
de
altura,
representando la cima más alta de
un volcán sumergido.)
PREVIOUS WORK
Fig. 3: Tephra outcrops located on the northern slopes of
Cape Purvis Volcano. (Afloramientos de tefra ubicados
en las laderas norte del volcán Cape Purvis.)
Whereas Deception Island has been studied
in detail and numerous analytical data are
available (though not from tephra glass!), the data
record for the other volcanic centers around the
northern Antarctic Peninsula exhibits substantial
gaps, and detailed tephra studies have been
undertaken at none of them.
The demand for such data is also reflected
by numerous studies of ice cores, lake and marine
sediment cores in the Antarctic Peninsula - South
Shetland Islands - Southern Oceans area that quote
the volcanic source of the recognized tephra layers
as “unknown”. It is certainly not justified to
simply attribute all layers of unknown origin to the
northern Antarctic Peninsula volcanoes, but the
missing chemical and age data from tephra
(particularly the volcanic glass component) from
those volcanic centers precludes completely a
possible attribution of layers of unknown origin to
those volcanoes.
438
FIELD
WORK
CARRIED
OUT
DURING
AUSTRAL
SUMMER
2007/2008
Extensive fieldwork has been carried
out in January/February 2008 around the
northern Antarctic Peninsula. Visited
volcanoes include the islands Deception,
Penguin, Bridgeman and Paulet, moreover
Melville Peak on King George Island.
Of special importance is the second
ever reported visit and sampling at Sail
Rock, a tiny 30 m high stack located about
30 km SW of Deception Island (Fig. 1). It
Fig. 4: The summit of Cape Purvis Volcano. (La cima del volcán
marks the uppermost top of a volcano the
Cape Purvis.)
rest of which is submerged below sea level.
The age of Sail Rock remains unknown so
far, the stack is composed of pyroclastic breccia and tuffs alternating with lava flows (Fig. 2). Only one
earlier visit to this island has been reported in literature (Keller et al., 1991). On January 26th, 2008, we
were successful in approaching Sail Rock by helicopter and obtaining a sample of reddish andesite. The
rock shows macroscopically almost no alteration and a high percentage of clear feldspar phenocrystals.
Another important point of fieldwork was the 550 m high Cape Purvis Volcano, located in the
southern part of Dundee Island (eastern Antarctic Sound, Fig. 1). Chemical analyses and 40Ar/39Ar age
determinations are available from lava flows from the base of Cape Purvis Volcano, cropping out along
the beach and representing the supposedly oldest units (Smellie et al., 2006). The age of these units was
determined at 132 ± 19 ka by those authors. However, the top of this volcano, suspected by Smellie et al.
(2006) to represent the youngest phase of activity, has never been visited.
On February 4th, 2008, we first reached and studied the outcrops at the northern slopes of Cape Purvis
Volcano. These outcrops are located at about 360 m a.s.l. (Fig. 3) and are composed primarily of tephra.
Subsequently, a short visit to the top of the volcano was made (Fig. 4), where the helicopter
dropped the author off for a quick 10 minute investigation and sampling of the outcrops.
439
The outcrops at the summit of Cape Purvis Volcano comprise around 1000 m2, they are entirely
surrounded by the ice cap covering the slopes of the volcano. The outcrops consist of pyroclastic rocks
incorporating also fragments and clasts of basaltic lava (Fig. 5). Time was too short for a detailed field
study of the depositional environment, but the thin stratification observed in many parts and the
occurrence of basaltic clasts could indicate a ground surge type origin of the deposits. The reddish color
of some parts of the outcrops indicates the heat source of a nearby vent. The tephra is fine grained
(volcanic ash), the basaltic clasts and fragments vary in size between few cm and up to 30 cm. The
analysis of the chemical composition of the ash will be a substantial contribution to the database of
northern Antarctic Peninsula
explosive eruptions, while the
age determination of the basaltic
clasts will give a maximum age
for the respective eruption.
OUTLOOK
This work focuses on
comprehensive sampling of
tephra or other glass-containing
material (hyaloclastites, pillows,
etc.) from the 11 volcanic centers
shown in Fig. 1, and subsequent
geochemical (microprobe, ICPMS) and isotopic (Sr, Nd, Pb)
analyses. In those cases where
still no (reliable) age data are
Fig. 5: Basaltic lava clast incorporated into the pyroclastic rock. (Clasto de
available (e.g. Sail Rock,
lava basaltica incorporado en las rocas piroclásticos.)
Melville Peak, Paulet Island),
40
Ar/39Ar age determinations
shall help to establish a time frame for Late Pleistocene / Holocene volcanic activity in the northern
Antarctic Peninsula area. It is expected, that the correlation of the generated data with published data
from tephra layers identified in ice, lake and marine sediment cores, as well as with new data obtained
from the CASA project (Climate of the Antarctic and South America (CASA): Joint Brazilian-ChileanUS ice core drilling on the Detroit Plateau, Antarctic Peninsula) will contribute substantially to a better
understanding and interpretation of individual climatic events as well as tendencies in the climatic
evolution of the northern Antarctic Peninsula, maybe also within a superregional frame (Antarctic
continent, Southern Oceans).
ACKNOWLEDGEMENTS
This work has logistically been substantially supported by the Chilean Navy’s icebreaker ‘Oscar Viel’.
440
REFERENCES:
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COSTAS PAVIMENTADAS EN ISLA GREENWICH, PENINSULA ANTÁRTICA: POSIBLE
MARCADOR DE VARIACIONES CLIMÁTICAS HOLOCENAS.
(Boulder pavement in Greenwich island, Antarctic Peninsula: possible testimony of climate
variation during the Holocene)
Santana, E.M. INAE-UNINAV-ESPOL, Guayaquil, Ecuador
<[email protected]>
Dumont, J.F. INAE-UNINAV-ESPOL, Guayaquil, Ecuador
Azhar, H. Universidad de Malaya, Departamento de Geología, KualaLumpur, Malaya
INTRODUCCIÓN
Las costas de pavimentos de bloques formadas por el estancamiento de pequeños témpanos, son
formas clásicas de los litorales de altas latitudes (Araya and Hervé, 1972; Hansom, 1983; Hansom, 1986;
Harrison and Davenport, 1998). En la zona de estudio costas pavimentadas fueron descritas por Araya y
Hervé (1972), en donde fueron relacionadas con el efecto de témpanos abandonados en la playa.
Después de los trabajos iniciales de John y Sugden (1971) los estudios en el litoral antártico enfocaron
principalmente las playas levantadas (Bentley et al., 2005; Pallas et al., 1997) y las morfologías de
cordones de cantos rodados (Pallas et al., 1997; Pallas et al., 1995; Santana and Dumont, 2006; Santana
and Dumont, 2007). Las costas pavimentadas de bloques y los cordones de cantos rodados aparecen
frecuentemente juntos; sin embargo, sus relaciones recíprocas nunca fueron analizadas. Es este aspecto
que se va a enfocar más adelante.
MARCO GEOLÓGICO Y GEOMORFOLÓGICO
El margen costero al noreste de isla Greenwich presenta un acantilado alto de andesitas y basalto
andesítico tabular del Cretácico superior (Dumont et al., 2003; Smellie et al., 1984), salvo en algunos
sectores como Punta Fort Williams y la cercanía de la Base Chilena Arturo Prat (Fig. 1), en donde se
observan intrusiones en forma de sill andesíticos sensibles a la meteorización y a la crio-facturación que
permiten la formación de planicies costeras de varias centenas de metros de anchura, cubiertas por
cordones litorales hasta una altura de 14m (Araya and Hervé, 1966; Santana and Dumont, 2007). Los
depósitos marinos más antiguos en relación con la transgresión post glaciar son de aproximadamente
6500 14C años BP, a alturas de 20m como máximo (Bentley et al., 2005; Pallas et al., 1997). La
formación de cordones litorales escalonados esta mayormente relacionada con fenómenos de ajuste
hidrostático post glaciar y variaciones del nivel del mar (Bentley et al., 2005). La península Antártica se
ubica en una zona de transición al respecto de las temperaturas del mar. La temperatura del mar en
invierno frente a la Base Chilena Prat es apenas superior a la temperatura de congelación del agua de
mar (-3.2grados). Por la época reciente el mar se congeló en 1997 y 1998 y 2003 (datos meteorológicos
de la Base Prat, comunicación verbal en 2004). Testimonios de la Base Prat mencionan frecuentes
congelamientos totales del mar durante los años 50, en donde se podía cruzar sobre el hielo la Bahía
Chile.
RESULTADOS
Las costas pavimentadas se encuentran actualmente de manera casi continua a lo largo de la
costa actual. Tres tipos de morfologías son observadas. Las más típicas son los pavimentos de bloques
(Fig. 3). Son superficies sub-planas ligeramente deprimidas en la parte central. Están constituidas por
bloques decimétricos adyacentes, sin sedimento intersticial, con el lado superior ligeramente aplanado.
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En pocos casos se pueden ver estriaciones en el lado superior del pavimento. El pavimento tiene
generalmente un espesor de una sola capa de bloques, descansando directamente sobre el basamento
rocoso. Esta superficie rocosa corresponde a la continuación de la base erosiva de la capa de hielo del
Glaciar Quito. En cada área de pavimento se observa una clasificación gruesa de los bloques con los
cantos rodados más grandes en la periferia. La extensión de las áreas de pavimentos es variable desde
algunos m2 hasta una centena de m2. El área mas extensa de aproximadamente 5000m2 fue observada al
SW de isla Dee. Las zonas pavimentadas están separadas por amontonamientos de bloques diversos,
alargados en forma de espigón con disposición sub-perpendicular a la orientación de la costa (Fig. 3).
Estos espigones determinan formas de zanjas que terminan en la parte pavimentada de la playa alta (Fig.
4). Los bloques más grandes (1-3m) son amontonados