CLASIFICACIÓN TRÓFICA Y CINÉTICA TEMPORAL DE LAS RELACIONES ENTRE PRODUCCIÓN Y CONSUMO EN LA CAPA FÓTICA DE LA PRESA DE UN EMBALSE ECUATORIAL COLOMBIANO

Authors

  • John Jairo Ramírez-Restrepo UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA. INSTITUTO DE BIOLOGÍA
  • Jonathan Johnson UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
  • Rigoberto Vahos UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

DOI:

https://doi.org/10.4257/oeco.2018.2203.05

Keywords:

Colombia, P/B ratio, P/R ratio, R/B ratio, trophic metabolism

Abstract

Se estudió la clasificación trófica y la cinética temporal de las razones P/B, P/R, PPN/PPB y R/B en la zona de represa del embalse Riogrande II (06º35'--06º28'N, 75º32'--75º25'O). Se midieron la producción primaria bruta (PPB) y la neta (PPN) y la respiración (R) en cinco profundidades dentro de la zona fótica. Los muestreos se realizaron cada mes, entre julio 2002 y junio 2003. La biomasa fitoplantónica (B) se cuantificó en muestras integradas dentro de la zona fótica. A partir de los valores máximos de los perfiles de PPB y R se establecieron los coeficientes fotosintéticos (PPBmáx/B) y metabólico (Rmáx/B), y la razón PPBmáx/Rmáx. La razón entre los valores medios de PPN y PPB muestra que PPN fue 5,2 veces PPB, lo que denota mayor R. Estas consideraciones implican que: 1) la estructura de biomasa presente se mantiene dada la neguentropía relativamente alta; y 2) metabólicamente, el sistema en la zona de represa es más autotrófico que heterotrófico, comportándose como un sumidero de carbono; por ello, parte de la biomasa no se respira, lo que implica que hay PPN disponible en el embalse. El coeficiente metabólico osciló alrededor de la unidad, confirmando la relativa estabilidad del ensamblaje fitoplanctónico, con algunos periodos catabólicos, pero primando los de carácter anabólico, lo que efectivamente convierte el sistema en un sumidero de Carbono capaz de mantenerse en condición estable y resistente a los aportes entrópicos.  La razón P/R, con un valor medio de 1,61, muestra claramente un desbalance entre el material producido y el eliminado o consumido por R. Considerando la concentración de B fitoplanctónica (17,1 À 11,7 mgCl.a.m-3), la represa del cuerpo de agua investigado es eutrófica. Los valores medios del coeficiente de asimilación confirman esta condición.

TROPHIC CLASSIFICATION AND TEMPORAL KINETICS OF Production and conumption IN THE PHOTIC LAYER OF the DAM ZONE IN AN EQUATORIAL COLOMBIAN RESERVOIR. We have studied the kinetic temporal and trophic classification of P/B, P/R, NPP/GPP, and R/B ratios in the dam zone of Riogrande II reservoir II (06º35'57”-- 06º28'79”N, 75º32'17”--75º25'85”O). We measured gross (GPP) and net (NPP) primary production and respiration (R) at five depths within the photic zone. Samples were taken every month between July 2002 and June 2003. Phytoplankton biomass (B) was quantified in samples integrated within the photic zone. From the maximum values of GPP and R profiles, photosynthetic coefficient (GPPmax/B), GPPmax/Rmax ratio and metabolic coefficient (Rmax/B) were established. The ratio between the mean values of NPP and GPP shows that NPP was 5.2 times GPP, reflecting higher R. These considerations imply that: 1) the structure of biomass present remains due to the neguentropy relatively high; and 2) metabolically, the system in the dam zone is more autotrophic than heterotrophic, behaving as a carbon sink; therefore, part of the biomass is not breathed implying that there is available PPN. The metabolic coefficient ranged around the unit, confirming the relative stability of the phytoplankton assemblage, with some catabolic periods, but prioritizing the anabolic character, which effectively present the system as a carbon sink capable to maintain a stable condition and resistant to entropic contributions. P/R ratio, with an average value of 1.61, shows clearly an imbalance between the produced material and the removed or consumed by R. Considering the concentration of phytoplankton biomass (17.1 À 11.7 mgCl.a.m-3), the dam zone of the investigated water body is eutrophic. The mean value of photosynthetic coefficient confirms this condition.

Author Biography

John Jairo Ramírez-Restrepo, UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA. INSTITUTO DE BIOLOGÍA

PROFESOR

References

Aguirre-Ramírez, N. J., Palacio Baena, J. P., & Ramírez-Restrepo, J. J. 2007. Características limnológicas del embalse Peñol-Guatapé, Colombia. Revista Ingenierías, Universidad de Medellín, 6(10), 53--66.

Ahlgren, G. 1970. Limnological studies of Lake Norviken, an eutrophicated Swedish lake. II. Phytoplankton and its production. Swiss Journal of Hydrology, 32(2), 353--396. DOI: 10.1007/BF02502554

Angelini, R., & Gomes, L. C. 2008. O artesão de ecossistemas: construindo modelos com dados. 1st ed. Maringá, PR: Eduem: p. 173.

Baxter, R. M., Prosser, M. V., Talling, J. F., & Wood, R. B. 1965. Stratification in tropical African lakes at moderate altitudes (1,500 to 2,000 m). Limnology and Oceanography, 10(4), 510--520. DOI: 10.4319/lo.1965.10.4.0510

Beadle, L. C. 1974. The inland waters of tropical Africa: an introduction to tropical limnology. 1st ed. London, UK: Longman Group (Far East): p. 365.

Boynton, W. R., Kemp, W. M., & Keefe, C. W. 1982. A comparative analysis of nutrients and other factors influencing estuarine phytoplankton production. In: V. S. Kennedy (ed.), Estuarine comparisons. pp. 69--90. New York: Academic Press.

Bustamante Gil, C., Ramírez-Restrepo, J. J., Boltovskoy, A., & Vallejo, A. 2012. Spatial and temporal change characterization of Ceratium furcoides (Dinophyta) in the equatorial reservoir Riogrande II, Colombia. Acta Limnologica Brasiliensia, 24(2), 207--219. DOI: 10.1590/S2179-975X2012005000039

Cole, G. A. 1983. Textbook of limnology. 3rd ed. Saint Louis, MO: Mosby Company: p. 401.

Cole, J. J. 1999. Aquatic microbiology for ecosystem scientists: new and recycled paradigms in ecological microbiology. Ecosystems, 2(3), 215--225. DOI: 10.1007/s100219900069

Degens, E. T., Deuser, W. G., von Herzen, R. P., Wong, H. K., Wooding, F. B., Jannasch, H. W., & Kanwisher, J. W. 1971. Lake Kiwu expedition: geophysics, hydrography, sedimentology (Preliminary report). Technical Report No. 71-52; p. 41. Massachusetts: Woods Hole Oceanographic Institution. Retrieved from http://hdl.handle.net/1912/2205

Duarte, C. M., & Agustí, S. 1998. The CO2 balance of unproductive aquatic ecosystems. Science, 281(5374), 234--236. DOI: 10.1126/science.281.5374.234

EPM - Empresas Públicas de Medellín. 1994. Proyecto de aprovechamiento múltiple del Río Grande. Declaración de impacto Ambiental. Relato técnico. Empresas Públicas de Medellín, Medellín. p. 210.

Esteves, F. A. 1998. Fundamentos de Limnologia. 2a ed. Rio de Janeiro, RJ: Interciência: p. 602.

Franco Velásquez, J. D. 2011. Modelación de la estructura térmica de un embalse ramificado mediante el análisis de los procesos físicos gobernantes: aplicación al embalse multipropósito Riogrande II. Maestría thesis. Escuela de Geociencias y Medio Ambiente de la Universidad Nacional de Colombia. p. 84.

Franco Velásquez, J. D., Botero, F. M. T., & Gómez-Giraldo, A. 2010. Efecto de la posición de la compuerta de captación sobre la estructura térmica de un embalse tropical. XXIV Congreso Latinoamericano de Hidráulica Punta del Este, Uruguay. Obtenido de http://www.bdigital.unal.edu.co/4532/1/DA_265.pdf

Gaarder, T., & Gran, H. H. 1927. Investigations of the production of plankton in the Oslo Fjord. Rapports et procès-verbaux des réunions, International Council for the Exploration of the Sea, 42. Copenhague: Andr. Fred. Høst & Fils: p. 52.

Ganf, G. G. 1975. Photosynthetic production and irradiance-photosynthesis relationships of the phytoplankton from a shallow equatorial lake (Lake George, Uganda). Oecologia, 18(3), 165--183. DOI: 10.1007/BF00345420

Gaviria, S. 1991. Monitoreo de embalses del sistema de acueducto de Bogotá. Revista Acodal, 147, 29--47.

Gocke, K., Bussing, W., & Cortés, J. 1990. The anual cycle of primary productivity in Laguna de Río Cuarto, a volcanic lake (maar) in Costa Rica. Revista de Biología Tropical, 38(2B), 387--394.

González, E. J., Ortaz, M., Peñaherrera, C., Montes, E., Matos, M. L., & Mendoza, J. 2003. Fitoplancton de cinco embalses de Venezuela con diferentes estados tróficos. Limnetica, 22(1-2), 15--35.

Hakanson, L. 1981. A manual of lake morphometry. 1st ed. New York: Springer-Verlag: p. 80.

Harris, G. P.1978. Photosynthesis, productivity and growth: the physiological ecology of phytoplankton. Archiv für Hidrobiologie, 10. Stuttgart: Lubrecht & Cramer Ltd: p. 171.

Harris, G. P., Haffner, G. D., & Piccinin, B. B. 1980. Physical variability and phytoplankton communities II. Primary productivity by phytoplankton in a physically variable environment. Archiv für Hydrobiologie, 88, 393--425.

Kalff, J. 1983. Phosphorus limitation in some tropical African lakes. Hydrobiologia, 100(1), 101--112. DOI: 10.1007/BF00027425

Hernández, C., & Gocke, K. 1990. Productividad primaria en la Ciénaga Grande de Santa Marta, Colombia. Anales del Instituto de Investigaciones Marinas de Punta Betín, 19-20, 101--119.

Lemoalle, J. 1969. Premières données sur la production primaire dans la región de Bol (abril-Octobre 1968) (lac Tchad). Cahiers ORSTOM, Série Hydrobiologie, 3(1), 107--119.

Loaiza-Restano, A. M., Ramírez-Restrepo, J. J., Echenique, R. O., Vallejo, A., & Ortiz, M. L. 2011. Dinámica espacio-temporal de cuatro especies de Staurastrum (Meyen 1829; emend. Ralfs 1848) en un embalse eutrófico colombiano. Oecologia Australis, 15(3), 726--746. DOI: 10.4257/oeco.2011.1503.22

Mackereth, F. J. H., Heron, J., & Talling, J. F. 1978. Water analysis: some revised methods for limnologists. Ambleside: Freshwater Biological Association: p. 120.

Margalef, R. 1974. Ecología. Barcelona: Ediciones Omega: p. 951.

Margalef, R. 1983. Limnología. Barcelona: Ediciones Omega: p. 1010.

Margalef, R. 1993. Teoría de los sistemas ecológicos. 2a ed. Barcelona, ESP: Universidad de Barcelona: p. 290.

Mazo, D., Ramírez-Restrepo, J. J., & Díaz-C, A. 2015. Caracterización física y química del embalse Riogrande II (Antioquia), Colombia. Actualidades Biológicas, 37(103), 155--168. DOI: 10.17533/udea.acbi.v37n103a04

Melack, J. M., & Kilham, P. 1974. Photosynthetic rates of phytoplankton in east African alkaline saline lakes. Limnology and Oceanography, 19(5), 743--755. DOI: 10.4319/lo.1974.19.5.0743

Montoya, Y., & Ramírez-Restrepo, J. J. 2007. Flujos de mineralización en el embalse tropical Riogrande II (Antioquia, Colombia). Limnetica, 26(1), 39--51.

Naundorf, G. 1990. Caracterización de la comunidad fitoplanctónica y determinación de la productividad primaria del embalse “La Salvajina” y su área de influencia. Revista Asociación Colombiana de Ciencias Biológicas, 7, 154--163.

Nixdorf, B., & Deneke, R. 1997. Why ‘very shallow' lakes are more successful opposing reduced nutrient loads. Hydrobiologia, 342/343(0), 269--284. DOI: 10.1023/A:1017012012099

Odum, E. P. 1969. The strategy of ecosystem development. Science, 164(3877), 262--270. DOI: 10.1126/science.164.3877.262

Odum, E. P. 1972. Ecología. 3a ed. Rio de Janeiro, RJ: Interamericana: p. 639.

Powell, T. M. 1989. Physical and biological scales of variability in lakes, estuaries, and the coastal ocean. In: J. Roughgarden, R. M. May & S. A. Levin (Eds.), Perspectives in ecological theory. pp. 157--180. New Jersey: Princeton University Press.

Porras--Zapata, P., Betancourt--Ángel, A., Molina--Arredondo, A. M., Lopera-Pérez, J. D., & Agudelo--García, R. A. 1997. El recurso agua como elemento ordenador del territorio: zona de influencia del embalse Riogrande II. Colombia: Universidad Nacional de Colombia: p. 102.

Ramírez-Restrepo, J. J., Arcila, L. M. C., & Sepúlveda, A. S. C. 2015. Cuantificación de los componentes que afectan el coeficiente de atenuación vertical para irradiancia descendente en el embalse Riogrande II (Colombia). Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas Físicas y Naturales, 39(151), 228--238. DOI: 10.18257/raccefyn.150

Reynolds, C. S. 2006. Ecology of Phytoplankton. Ecology, biodiversity and conservation. 1st ed. Cambridge, UK: Cambridge University Press: p. 552.

Roldán Pérez, G., & Ramírez Restrepo, J. J. 2008. Fundamentos de limnología neotropical. 2a ed. Medellín, CO: Editorial Universidad de Antioquia: p. 440.

Sandoval Rojo, L. C., Flores Verdugo, F. J., Zaragoza Araujo, U., Day J. W. Jr, & Estrada Mercado, A. 1988. Phytoplankton productivity in the Barra de Navidad coastal lagoon on the Pacific coast of Mexico. Revue d'Hydrobiologie Tropicale, 21(2), 101--108.

Sartory, D. P., & Grobbelaar, J. U. 1984. Extraction of chlorophyll a from freshwater phytoplankton for spectrophotometric analysis. Hydrobiologia, 114(3), 177--187. DOI: 10.1007/BF00031869

Schindler, D. W. 1978. Factors regulating phytoplankton production and standing crop in the world's freshwaters. Limnology and Oceanography, 23(3), 478--486. DOI: 10.4319/lo.1978.23.3.0478

Steemann Nielsen, E. 1952. The use of radioactive Carbon (14C) for measuring organic production in the sea. ICES Journal of Marine Science, 18(2). Journal du Conseil / Conseil Permanent International pour l'Exploration de la Mer18, 117--140. DOI: 10.1093/icesjms/18.2.117

StraÅ¡kraba, M. 1999. Retention time as a key variable of reservoir limnology. In: J. G. Tundisi & M. StraÅ¡kraba (Eds.), Theoretical reservoir ecology and its applications. pp. 385--410. São Carlos: International Institute of Ecology, Brazilian Academy of Science and Backhuys Publishers.

Talling, J. F. 1957. The phytoplankton population as a compound photosynthetic system. New Phytologist, 56(2), 133--149. DOI: 10.1111/j.1469-8137.1957.tb06962.x

Talling, J. F. 1965. The photosynthetic activity of phytoplankton in East African lakes. Internationale Revue der gesamten Hydrobiologie und Hydrographie, 50(1), 1--32. DOI: 10.1002/iroh.19650500102

Talling, J. F. 1970. Generalized and specialized features of phytoplankton as a form of photosynthetic cover. In: International Biological Programme, Section of Production Processes & the Czechoslovak Academy of Sciences (Eds.), Prediction and measurement of photosynthethic productivity: proceedings of the IBP/PP technical meeting, Trebon. pp. 431--445. Wageningen: PUDOC.

Talling, J. F. 1971. The underwater light climate as a controlling factor in the production ecology of freshwater phytoplankton. SIL Communications, 1953-1996. Internationale Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie: Mitteilungen, 19(1), 214--243. DOI: 10.1080/05384680.1971.11903932

Talling, J. F. 1976. The depletion of Carbon dioxide from lake water by phytoplankton. Journal of Ecology, 64(1), 79--121. DOI: 10.2307/2258685

Tundisi, J. G. 1983. A review of basic ecological processes interacting with production and standing-stock of phytoplankton in lakes and reservoirs in Brazil. Hydrobiologia, 100(1), 223--243. DOI: 10.1007/BF00027431

Tundisi, J. G., & Tundisi, T. M. 2008. Limnologia. 1a ed. São Paulo, SP: Oficina de Textos: p. 632.

Vincent, W. F. 1990. The dynamic coupling between photosynthesis and light in the phytoplankton environment. SIL Proceedings, 1922-2010. Internationale Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie: Verhandlungen, 24(1), 25--37. DOI: 10.1080/03680770.1989.11898688

Westlake, D. F., Adams, M. S., Bindloss, M. E., Ganf, G. G., Gerloff, G. C., Hammer, U. T., Javornicky, P., Koonce, J. F., Marker, A. F. H., McCracken, M. D., Moss, B., Nauwerck, A., Pyrina, I. L., Steel, J. A. P., Tilzer, M., & Walters, C. J. 1980. Primary production. In: E. D. Le Cren & R. H. Lowe-McConnell (Eds.), The functioning of freshwater ecosystems. pp. 141--246. Cambridge: Cambridge University Press.

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Published

2018-09-11