distribuciÓn espacial de textura, carbono y …

15Distribución espacial de textura, C y N en fiordos chilenosCienc. Tecnol. Mar, 26 (1): 15-31, 2003

DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE TEXTURA, CARBONO Y NITRÓGENO EN SEDIMENTOSRECIENTES EN CANALES Y FIORDOS CHILENOS. GOLFO CORCOVADO (43º 50’ S) A GOLFO

ELEFANTES (46º 30’ S), CHILE

HORIZONTAL AND VERTICAL DISTRIBUTION OF GRAIN SIZE, CARBON AND NITROGEN, IN SEDIMENTS OFTHE CHILEAN FJORDS. CORCOVADO (43º 50’ S) TO ELEFANTES GULFS (46º 30’ S), CHILE

NORA ROJAS H.NELSON SILVA S.

Escuela de Ciencias del Mar,Universidad Católica de Valparaíso

Casilla 1020, Valparaíso.

RESUMEN

Durante la expedición oceanográfica Cimar 4 Fiordos, se obtuvo muestras de sedimentos super-ficiales en 14 estaciones entre el golfo Corcovado (43° 50’ S) y el golfo Elefantes (46° 30’ S), con elobjeto de determinar la distribución espacial de su textura, contenido de carbono (orgánico e inorgánico)y nitrógeno (orgánico) de los 30 cm superiores de la columna de sedimento. En base a la relación C:N seestimó, en una primera aproximación, la procedencia de la materia orgánica del sedimento.

La textura de las muestras, se caracterizó por estar compuesta en su mayor parte (> 90%) por limos yarcillas.

La distribución horizontal de carbono y nitrógeno permitió segregar el área en tres zonas, dosde baja concentración (C-orgánico < 0,8% y N-orgánico < 0,1%) y una de alta concentración (C-orgáni-co > 2,4% y N-orgánico > 0,4%). En cuanto a su distribución ver tical ésta fue relativamente pareja entoda la columna de sedimento. Si la estación presentó baja o alta concentración en super ficie, tam-bién lo hizo en el resto de la columna.

Las muestras limo-arcillosas presentaron concentraciones más altas de componentes orgánicos ylas arenosas valores más bajos. Sin embargo, las muestras de las estaciones con influencia de glaciaresy ventisqueros, donde el sedimento limo-arcilloso es abundante, los componentes orgánicos presentaronbajas concentraciones.

En una sección océano-costa, la razón C:N del sedimento superficial aumentó desde la estaciónmás oceánica, en el canal Moraleda (C:N = 8,3), hasta la estación estuarina más al interior del continen-te, en la cabeza del seno Aysén (C:N = 14,3). Esto fue interpretado como el resultado de la presencia demateria orgánica de origen autóctono en el sedimento con cantidades crecientes de material alóctonoedáfico, en la medida que éstos se encuentran más cercanos a las cabezas de los canales y fiordos.

Palabras claves: Sedimentos, granulometría, carbono, nitrógeno, C:N, estuarios, fiordos, Chile.

ABSTRACT

During the oceanographic expedition Cimar 4 Fiordos, sediments were taken in 14 stations, locatedin the chilean southern channels between the Corcovado (43° 50’ S) and Elefantes Gulfs (46° 30’ S). Theobjectives were to determine the carbon (organic and inorganic) and organic nitrogen content, in the upper

16 Revista Ciencia y Tecnología del Mar, Vol. 26 (1) - 2003

30 cm of the sediment column, to estimate their spatial distribution. Based on the C:N ratio, used as afirst approximation indicator, the origin of the sediment’s organic matter was determined.

The grain size sample composition, was characterized by being manly composed (>90%) by silt and clay.

The carbon and nitrogen horizontal distribution allowed to segregate the area in two low concentrationzones (C-organic < 0,8% and N-organic < 0,1%) and one high concentration zone (C-organic > 2,4% and N-organic > 0,4%). The vertical distribution of C-organic and C-inorganic, and N-organic present in the sedimentwas relatively stable in the sediment sampled column. Therefore, if the station showed high concentrationin the surface, the same was shown in the rest of the column.

The silt-clay samples had higher concentrations of organics than the sand samples. Nevertheless,samples of stations that had glaciers influence, where the silt-clay limes constituents were high, showedlow organic components concentration.

In an ocean coast section, in surface sediment, the C:N ratio was increasing from the most oceanicstation, north of the Moraleda (C:N = 8.3) to the estuarine station located to the interior of the continent,in the head of the Aysen Fjord (C:N = 14.3). This was interpreted as sediment’s organic material of marineorigin with increasing amounts of edaphic material, according to their closeness to the channels and fjordheads.

Key words: Sediments, grain size, carbon, nitrogen, C:N, estuaries, fjords, Chile.

procesos que se desarrollan en un cuerpo de aguay su estudio puede entregar valiosa informaciónsobre éstos. El contenido de material biogénicoen el sedimento (expresado como materia orgáni-ca, carbono o nitrógeno orgánico), puede ser utili-zado como un indicador de la producción mediade un lugar, y la acumulación de ella en el fondo,permite obtener una idea de la biomasa generadaen el cuerpo de agua (Ahumada et al., 1996).

Factores como producción primaria autóctona,aporte de material terrígeno, profundidad de lacolumna de agua, tasas de sedimentación, pro-ducción bentónica, bioperturbación y concentra-ción de oxígeno disuelto afectan la cantidad, dis-tribución vertical y composición química de lamateria orgánica contenida en los sedimentos(Stumm & Morgan, 1981; Jorgensen et al., 1990;Cowie & Hedges, 1992). Una vez depositado enel fondo, el sedimento va sufriendo una serie dereacciones diagenéticas que van cambiando sucomposición química (Berner, 1980).

En las últimas tres décadas, en la zona decanales del sur de Chile ha habido un notableincremento en la explotación de recursospesqueros y en el desarrollo del cultivo de pecesen los canales interiores ubicados en la X y XIregión (SERNAPESCA, 1999). Por otra parte, estaregión también ha sido sometida a un importan-te aumento en el tráfico marítimo y en las activi-dades del ámbito turístico. Estas actividadesantropogénicas pueden generar grandes aportesde material biogénico y contribuir a una posible

INTRODUCCIÓN

Los fiordos pueden ser definidos como sur-cos profundos, formados en la corteza continen-tal por erosión de los glaciares durante la últimaglaciación, los que posteriormente fueron inunda-dos por el mar. Aquellos fiordos que reciben apor-tes fluviales conforman un estuario siendo, engeneral, zonas que reciben grandes aportes demateria orgánica particulada debido a la alta pro-ductividad autóctona, que les suele caracterizar.Por otra parte, también reciben aportes orgáni-cos alóctonos transportados por los ríos y por elescurrimiento costero. Ello facilita que una impor-tante cantidad de materia orgánica particulada sedeposite en el fondo, favoreciendo su acumula-ción en altas concentraciones.

En el caso de los fiordos que están en contactodirecto con un glaciar o que reciben aportes de ríosprovenientes de glaciares, sus sedimentos presen-tan concentraciones comparativamente menores demateria orgánica que aquellos que no son afecta-dos por hielos continentales. Estas menores con-centraciones se deben, en gran medida, al efectode “dilución” que provoca el ingreso de abundantematerial inorgánico producto de la erosión del hielosobre las rocas y/o a la menor producción primariadebido a una menor penetración de la luz, productode la presencia de gran cantidad de material fino ensuspensión (Silva et al., 1998a y 2001).

Los sedimentos depositados en el fondo sue-len actuar como una matriz integradora de los

17Distribución espacial de textura, C y N en fiordos chilenos

Fig. 1: Posición geográfica de las estaciones de muestreo de sedimento de la expedición oceanográficaCimar 4 Fiordos.

Fig. 1: Geographic Position for sur face sediment sampling stations in Cimar 4 Fiordos cruise.

W

S

eutroficación de los cuerpos de agua afectados, deesta manera se podrían generar condicionessubóxicas o anóxicas en los sedimentos. Esto esimportante para algunas zonas de fiordos y canalesaustrales, donde han sido detectadas bajas con-centraciones de oxígeno disuelto (< 2,5 ml·L-1) (Sil-va et al., 1995, 1997 y 2001).

En el presente trabajo se midió el carbono or-gánico e inorgánico, nitrógeno orgánico, textura yporosidad de la parte superior de columna de se-dimentos en la zona golfo Corcovado a golfo Ele-fantes, con los objetivos de conocer su distribu-ción horizontal y vertical, asociar dicha distribución

con la textura del sedimento y estimar laestequiometría de la relación C:N. Pretende tam-bién estimar, en una primera aproximación, la pro-cedencia de la materia orgánica depositada en lossedimentos de los fiordos y canales australes.

MATERIALES Y MÉTODOS

El crucero Cimar 4 Fiordos fue realizado endos etapas en los canales y fiordos australes ubi-cados entre el golfo Corcovado (43° 50’ S) y elgolfo Elefantes (46° 30’ S). La primera etapa fuerealizada entre el 28 de septiembre y el 9 de oc-


tubre de 1998 y la segunda entre el 26 de febre-ro y el 5 de marzo de 1999, a bordo del buque deinvestigación AGOR “Vidal Gormaz”. Durante estecrucero se tomaron muestras de sedimentos enun total de 14 estaciones (Fig. 1).

A. Tratamiento de las muestras

Estas muestras se colectaron mediante unbox corer, del cual se obtuvo dos submuestrascon tubos de PVC de 5 cm de diámetro y cuyoslargos fluctuaron entre 9 y 29 cm. Estos tubosfueron guardados en posición vertical a –20 ºChasta el momento de su análisis. Posteriormen-te, las columnas de sedimentos se cortaron ensegmentos de 1 cm de espesor en los primeros3 cm de la columna, luego de 2 cm de espesoren los siguientes 12 cm y luego de 3 cm de es-pesor desde los 14 cm hasta el fondo de lasubmuestra.

Aunque las submuestras para la determina-ción de granulometría y porosidad fueron conge-ladas, se estima que ello no alteró mayormentelas propiedades mecánicas cohesivas de los se-dimentos, ya que en su gran mayoría fueron limosy arcillas, fracción que fue determinada como unasola unidad. En cuanto a la porosidad, no se ob-servó desplazamiento de agua intersticial haciaarriba del tubo de submuestreo, por lo que seestima que ésta permaneció congelada en el mis-mo lugar donde se encontraba en la muestra, noproduciéndose alteraciones de importancia, lo quees confirmado por la consistencia de los resulta-dos obtenidos en los diferentes análisis para lasmismas submuestras.

Para determinar la textura (granulometría) delos sedimentos, se utilizó el tamizado vía húme-da para cada segmento de acuerdo a la escalade Udden Wentworth (Φ).

La porosidad de cada segmento (φ) se deter-minó por diferencia de peso entre la muestra hú-meda y seca. Para los cálculos de la porosidadtotal se utilizó la densidad promedio del agua demar 1,025 g·cm-3 y la densidad del sedimento2,65 g·cm-3 (Berner, 1971).

Para el análisis químico, cada segmento fuesecado en estufa de vacío a 60 ºC y luego molidaen mortero de ágata hasta polvo muy fino. Losanálisis efectuados correspondieron a: carbonototal (C-total) carbono orgánico (C-orgánico) y ni-trógeno orgánico (N-orgánico).

Las fracciones correspondientes a C-totaly C-orgánico fueron determinadas mediante un

equipo analizador elemental para carbono LECOCR-12. Para hacer la determinación de C-orgá-nico fue necesario eliminar el carbono inorgá-nico (carbonatos) mediante un pretratamientopor acidificación de las muestras de sedimen-to con HCl 1:1. El C-inorgánico se calculó comola diferencia entre carbono total y carbono or-gánico.

Para la determinación de nitrógeno orgánicose utilizó la técnica de Kjeldahl indicada en Willaret al. (1956), adaptándola a un aparato Micro-Kjeldahl.

Para los análisis de carbono y nitrógeno, losequipos se calibraron con estándares de suelocertificado de acuerdo a las normas del NationalInstitute of Standards and Technology (NIST).

RESULTADOS

Textura

De las ocho estaciones en que se analizó latextura del sedimento, cinco de ellas (Est. 6, 17,21, 22 y 29), se caracterizaron por estar com-puestas en su mayor parte (> 90%) por limos yarcillas (< 0,063 mm). En las otras dos esta-ciones (11 y 28), la composición granulométricapromedio presentó una mayor proporción dearenas muy finas (0,125 - 0,063 mm) que lasmuestras anteriores. En el caso de la estación5, la fracción arena muy fina igualó la de limosmás arcillas, con porcentajes del orden de 48%(Fig. 2).

Porosidad

La distribución de la porosidad (φ) en las co-lumnas de sedimentos presentó valores que fluc-tuaron entre 0,86 y 0,44 φ, donde la mayor varia-ción en profundidad fue de 0,15 φ (Est. 29) y lamenor variación fue de 0,01 φ (Est. 9) (Fig. 2).Las mayores porosidades se presentaron en elseno Aysén, estación 17 (0,80 - 0,83 φ) y lasmenores en el estero Cupquelán, estación 29(0,44 - 0,59 φ).

Distribución horizontal de C-orgánico, C-inorgáni-co y N-orgánico

La distribución horizontal en los 3 cm superio-res de la columna de sedimentos fluctuó de lasiguiente forma:

a) Para el C-orgánico, entre 0,18 y 2,85%, ubi-cándose las menores concentraciones (< 0,8%)


Fig. 2: Distribución vertical del tipo de grano, carbono orgánico y porosidad para las estaciones 5, 6, 11, 17, 21, 22,28 y 29, donde:

= AMG + AG + AM; = AF + AMF; • = L + A; • = C-orgánico y = porosidad.Fig. 2: Grain size fraction, organic carbon and porosity vertical distribution for stations 5, 6, 11, 17, 21, 22, 28 and

29; where: = AMG + AG + AM; = AF + AMF; • = L + A; • = C-organic and = porosity.

Est. 5 . .

. .

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.


en el golfo Elefantes y esteros Cupquelán yQuitralco (Est. 27, 28, 29 y 30) y las mayoresconcentraciones (> 2,4%), en el canal Moraleda(Est. 9) (Fig. 3).

b) Para el C-inorgánico, entre 0,05 y 1,31%,presentándose las bajas concentraciones(< 0,4%) prácticamente en todas las esta-ciones, mientras que concentraciones altas(> 0,8%), se presentaron sólo en el canalMoraleda (Est. 9) (Fig. 4).

c) Para el N-orgánico, entre 0,01 y 0,45%, conlas menores concentraciones (< 0,1%) en elgolfo Elefantes y esteros Cupquelán yQuitralco (Est. 27, 28, 29 y 30) y las mayo-res (> 0,4%), en el canal Moraleda (Est. 9)(Fig. 5).

Distribución vertical de C-orgánico, C-inorgánicoy N-orgánico

La distribución de C-orgánico vertical en los se-dimentos presentó concentraciones que fluctuaronentre 3,04 - 0,09% (Fig. 6). El menor rango de varia-ción de C-orgánico con la profundidad fue de 0,16%,correspondiente a la estación 17 y los mayores ran-gos fueron de 0,97 y 0,89% que corresponden a lasestaciones 19 y 21, respectivamente.

Concentraciones de C-orgánico menores a1%, se presentaron en el golfo Corcovado (Est. 5),golfo Elefantes (Est. 27), estero Cupquelán (Est.28 y 29) y boca del estero Quitralco (Est. 30). Con-centraciones de C-orgánico mayores de 2,5% sepresentaron en el canal Moraleda (Est. 9).

La distribución de C-inorgánico vertical en lossedimentos presentó concentraciones que fluc-tuaron entre 1,57 - 0,00%. El menor rango devariación de C-inorgánico con la profundidad fuede 0,05% en la estación 29, mientras que la ma-yor fue de 0,59% en la estación 9 (Fig. 6).

Concentraciones de C-inorgánico menores de1,0%, se presentaron en todas las estaciones ex-cepción de la estación 9 que fluctuó entre 1,5 y 1,0%.

La distribución vertical de N-orgánico en los se-dimentos presentó concentraciones que estuvie-ron entre 0,46 - 0,01%. El menor rango de varia-ción del N-orgánico con la profundidad fue de 0,02%y corresponde a las estaciones 6, 27 y 28. La ma-yor variación en profundidad fue de 0,10% que co-rresponde a la estación 11 (Fig. 6).

Concentraciones menores de 0,07%, se presen-taron en el golfo Elefantes (Est. 27), estero

Cupquelán (Est. 28 y 29) y la boca del esteroQuitralco (Est. 30). Concentraciones mayores de0,07% se presentaron en el canal Moraleda (Est. 9).

Distribución superficial de la relación C:N

De acuerdo al análisis de la relación atómicaC:N, en los 3 centímetros superiores de la columnade sedimento, la mediana de la zona sur (Est. 27 a30) presentó, un valor menor (C:N = 9,41) que elde la zona extremo sur (C:N = 14,40) (Est. 6 a 22y 31) (Fig. 7).

Distribución vertical de la relación C:N

La relación C:N por segmentos individualescon profundidad de cada estación, presentó valo-res que fluctuaron entre 6,34 y 23,05. El menorrango en profundidad fue de 1,19 correspondien-te a la estación 6 y el mayor fue de 8,17 en laestación 29 (Fig. 8).

DISCUSIÓN

Textura

La textura del sedimentos de las estacionesanalizadas, fue predominantemente conformadapor material menor de 0,063 mm de diámetro(Fig. 2). De acuerdo a Duinker, (1980), las partí-culas limo-arcillosas se cubren rápidamente conuna capa de materia orgánica, debido a que és-tas tienen tendencia a poseer cargas negativasasociadas a su estructura. Como eventualmentese hunden hasta el fondo marino, remueven unacantidad significativa de materia orgánica desdeel agua de mar. Este autor también indica que lasarenas, que son básicamente cuarzo, no tienencargas, por lo que no tienen mayor atracción porla materia orgánica y por lo tanto están asocia-das a menores cantidades de ella. Lo anterior secumple en la mayoría de las observaciones deeste crucero, ya que las mayores concentracio-nes de C-orgánico en la columna (> 1,5%) estánasociados a altos contenidos de limos y arcillas(> 90%) (Est. 6, 17, 21 y 22) y las bajas con-centraciones de C-orgánico (< 1,5%) a altos conte-nidos de arenas (> 50%) (Est. 5 y 11) (Fig. 2).

Sin embargo, las estaciones 28 y 29, ubica-das en el estero Cupquelán, se comportan en unaforma “anómala” ya que en parte de la estación28 y toda la estación 29 se observaron altosporcentajes de limos y arcillas (Fig. 2), por loque se esperaría un porcentaje alto de C-orgánico(> 1,5%), situación que no fue así (Fig. 2). Estose explica en base a que gran parte del material

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Distribución espacial de textura, C

y N en fiordos chilenos

Fig. 3: Distribución de carbono orgánico (%) en el se-dimento superficial (0-3 cm).

Fig. 3: Organic carbon (%) distribution in sur facesediments (0-3 cm).

Fig. 4: Distribución de carbono inorgánico (%) en elsedimento superficial (0-3 cm).

Fig. 4: Inorganic carbon (%) distribution in sur facesediments (0-3 cm).

Fig. 5: Distribución de nitrógeno orgánico (%) en el se-dimento superficial (0-3 cm).

Fig. 5: Organic nitrogen (%) distribution in sur facesediments (0-3 cm).


. . .

...

. .

.

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Fig. 6: Distribución vertical de carbono orgánico, carbono inorgánico y nitrógeno orgánico para las columnas de sedi-mento (0-30 cm).

Fig. 6: Organic carbon, inorganic carbon and organic nitrogen (%) ver tical distribution in the sediment column(0-30 cm).


fino que llega al sedimento es más bien inorgáni-co del tipo cuarzo y que la cantidad de materiaorgánica que llega al sedimento en este esteroes menor que en los otros canales de la zona consedimentos finos, ricos en C-orgánico.

Lo anterior es producto de la influencia de lasdesembocaduras de ríos de origen glaciar prove-nientes del ventisquero Erasmo y Huemules en lacabeza del estero Cupquelán (Est. 29) y de losríos Exploradores y Sur provenientes de Camposde Hielos del San Valentín (Est. 28) (Fig. 1).

Por otra par te, al analizar la producciónfitoplanctónica de esta zona, que es una de lasprincipales fuentes de materia orgánica de lossedimentos marinos, mediciones del fitoplanctonde las estaciones 28 y 29 realizadas por Avariaet al. (1997), presentaron bajas concentracio-nes con densidades que fluctuaron entre 2·104

y 20·104 cél·L-1 y una biomasa entre 0,1 y 0,8mg·L-1. Lo anterior es bajo, comparado con lasaltas concentraciones encontradas, por los mis-mos autores, en las estaciones entre el canalCosta y el extremo norte del canal Moraleda, don-de las densidades estuvieron entre 1·104 y 5·104

cél·L-1 y la biomasa entre 3 y 15 mg·L-1. Esto escoincidente con los bajos valores de pigmentosfotosintéticos encontrados en el estero Cupquelán porRamírez (1996), durante el mismo crucero.

Por lo tanto, de acuerdo a la informaciónanterior, la zona del Cupquelán presentó una

comparativamente baja producción marina demateria orgánica y por lo tanto bajas concen-traciones de compuestos orgánicos en el sedi-mento. Además de lo anterior, el ingreso dematerial inorgánico de origen glaciar, que tam-bién se acumula en el sedimento, provoca ladilución del material orgánico disminuyendo másaún la concentración de los compuestos orgá-nicos en el sedimento. Esto explicaría las ba-jas concentraciones de carbono orgánico aso-ciados a sedimento fino, observado en la zonadel Cupquelán (Fig. 2). Esta situación tambiénfue observada en los fiordos aledaños a Cam-pos de Hielo Sur por Silva et al. (2001), por loque puede ser considerada como una caracte-rística propia de las zonas de fiordos conglaciares activos.

Distribución vertical de la porosidad

De acuerdo a Berner (1980), la porosidadinicial de un sedimento depositado es princi-palmente una función del tamaño del grano. Losgranos pequeños tienen un área de super ficieespecífica alta, y en consecuencia, son consi-derablemente influenciados por los efectos quí-micos-electrostáticos de la super ficie, lo queda como resultado una alta porosidad de lamuestra (φ = 0,9 a 0,7). Esto se observa princi-palmente en los sedimentos limo-arcillosos, quefueron predominantes en este estudio, comoes el caso de las estaciones 6, 17, 21 y 22 enlas cuales el material de diámetro menor de

Fig. 7: Gráfico Box Whisker para el C-orgánico (%), N-orgánico (%) y relación C:N (µg-át C·g-1 / µg-át N·g-1) del sedimentosuperficial (0 - 3 cm), de las estaciones de la zona sur (6 a 22 y 31) y de las estaciones de la zona extremo sur(27 a 30). En el recuadro superior izquierdo se indica el descriptor de la figura.

Fig. 7: Organic carbon (%), organic nitrogen (%) and C:N ratio (µg-át C·g-1 / µg-át N·g-1), Box Whisker diagram for surfacesediment (0 - 3 cm) of south zone stations (6 to 22 and 31), and extreme south stations (27 to 30). In the upperleft corner a figure descriptor is printed.


Fig. 8: Distribución vertical de la relación C:N (µg-át C·g-1 / µg-át N·g-1) en las columnas de sedimento (0-30 cm).Fig. 8: C:N ratio (µg-át C·g-1 / µg-át N·g-1) vertical distribution in the sediment columns (0-30 cm).


0,063 mm fueron predominantes (> 90%). Enestas estaciones la porosidad fue superior a0,8 (Fig. 2).

Por otra parte, Berner (1980), también indicaque la porosidad inicial de partículas gruesas,como las arenas, es mucho menos afectada porla química de la superficie. Lo anterior provocaun mayor ordenamiento geométrico, produciendoa su vez valores de porosidad mucho más bajos(φ = 0,36 a 0,46). Las estaciones 5 y 29, con unamayor proporción de arenas que las estacionesanteriores, presentaron las porosidades más ba-jas (φ < 0,6) (Fig. 2).

La situación de la estación 29 es más com-pleja ya que ella está compuesta principalmentepor limos y arcillas, sin embargo su porosidad esbaja y con discontinuidades importantes (Fig. 2).Esto podría ser el resultado de alteraciones en latasa de sedimentación o de la composición quí-mica del material sedimentado, entre otros. Amodo de ejemplo se puede indicar que en estaestación a la misma profundidad en que se en-cuentra un aumento de la porosidad (5 a 10 cm)(Fig. 2) también hay un aumento del C-orgánicoy N-orgánico, por lo tanto una alteración de lacomposición química del sedimento. Una situa-ción similar se produce en la estaciones 11 y 21(Figs. 2 y 6).

Se observó que la porosidad, en general, ten-dió a disminuir con la profundidad, lo que es pro-ducto de la compresión resultante de la constan-te deposición de sedimento. Esto da como resul-tado una compactación de los sedimentos, expul-sando hacia arriba algo de agua intersticial ycausando un incremento en la densidad de éste(Berner, 1980). Lo anterior se puede observar quese cumple en la mayoría de las estaciones (Fig. 2).Sin embargo las estaciones que no siguieron estadistribución y en algunos casos la porosidad au-mentó hacia el fondo (Est. 11, 22 y 31), lo cualtambién puede estar asociada a cambios en latasa de sedimentación, textura o de la composi-ción química del sedimento.

Distribución horizontal del carbono y nitrógeno

La distribución del carbono y nitrógeno orgáni-co del sedimento superficial de la zona (Figs. 3 y5), en términos generales, permiten segregar elárea en dos zonas, una de alta concentración,entre el extremo norte del canal Moraleda y alnorte de la boca del estero Quitralco (Est. 6 a 22y 31) y la otra de baja concentración, que incluyeel estero Cupquelán y golfo Elefantes (Est. 27 a30). Esta segregación horizontal de carbono y ni-

trógeno orgánico esta de acuerdo con la propues-ta por Silva et al. (1998a), para esta zona, quie-nes denominaron a la primera como zona sur y ala segunda, extremo sur.

Según Silva et al. (1998a) la mayor o menorconcentración de compuestos orgánicos en es-tas distintas zonas, es el resultado individual ocombinado de la presencia o ausencia de: ríoslocales (que transportan a los canales, sedimen-tos terrígenos y edáficos alóctonos), cuencasbatimétricas profundas (que actúan como tram-pas de sedimentos), glaciares y ventisqueros (queliberan material inorgánico fino), producciónplanctónica (que genera material orgánico mari-no autóctono) e intensidad de las corrientes (quearrastra los sedimentos más finos).

En el caso de la zona sur, los sedimentos reci-ben el aporte de la producción marina autóctona yalóctona transportada por los ríos y escurrimientocostero, no recibiendo el aporte directo de sedi-mentos glaciofluviales producto de la ausencia olejanía de ventisqueros. La zona extremo sur,además del apor te de la producción marinaautóctona y alóctona, recibe el aporte de sedi-mentos glaciofluviales desde los ventisquerosErasmo y del San Valentín (Fig. 1).

Los sedimentos superficiales (0-3 cm) de lasestaciones de la zona sur (alta concentración),presentaron una mediana de C-orgánico de 1,81%con un rango entre 1,14 y 3,04%, mientras queen el caso de las estaciones de la zona extremosur (baja concentración), presentaron una me-diana de 0,62% con un rango entre 0,14 y 0,90%(Fig. 7). La comparación estadística de las me-dianas mediante el test de Kolmogoronov-Smirnov(p < 0,01), indicó que hay diferencias significati-vas entre la zona sur versus la extremo sur. Es-tos valores son comparables con los obtenidospor Silva et al. (1998a) para esta misma área deestudio, donde en la zona sur obtuvieron un pro-medio de 1,75% con un rango entre 0,10 y 3,00%y para la zona extremo sur un promedio de 0,40%con un rango entre 0,07 y 0,82%.

Para N-orgánico los sedimentos superficialesde las estaciones de la zona sur (alta concentra-ción), presentaron una mediana de 0,22% con unrango entre 0,12 y 0,46%, mientras que en el casode las estaciones de la zona extremo sur (baja con-centración), presentaron una mediana de 0,06% conun rango entre 0,01 y 0,07% (Fig. 7). De acuerdoal test de Kolmogoronov-Smirnov (p < 0,01), haydiferencias significativas entre la zona sur versusla extremo sur. Estos valores, al igual que para elC-orgánico, son comparables con los obtenidos por


Silva et al. (1998a), donde para la zona sur obtu-vieron un promedio de 0,19% con un rango entre0,00 y 0,41% y para la zona extremo sur un prome-dio de 0,04% con un rango entre 0,00 y 0,08%.

Al comparar esta zona de estudio con otraszonas de fiordos, tales como las del noroestede Canadá, específicamente el estuario delLower St Lawrence y su tributario el fiordoSaguenay (≈ 47 - 49º N y 67 - 71º W), los valoresde C-orgánico para el estuario del Lower St.Lawrence son, en general, comparables con losde la zona sur observados por Silva et al. (1998a).Para este estuario, los valores de C-orgánico, enlos tres centímetros superiores, fluctuaron entre1,80 y 2,00% (Louchouarn et al., 1997). Sin em-bargo, en el fiordo Saguenay, que es afluente delestuario Lower St. Lawrence, estos fueron mayo-res, entre 2,1 y 3,80%. En este último caso losmayores valores de C-orgánico se deben a que elfiordo Saguenay está afectado por un mayor apor-te alóctono que el estuario Lower St. Lawrence,lo que pudieron inferir basado en sus mayoresvalores de lignina (1,3 a 1,8 mg·g-1 v/s 2,5 y4,2 mg·g-1), debido a los aportes al fiordo dedesechos de industrias papeleras ubicadas enla zona (Louchouarn et al., 1997).

Para el caso de valores de N-orgánico dela zona sur, son más altos que los valores deN-orgánico del estuario Lower St. Lawrence don-de estos, en los tres centímetros superiores,fluctuaron entre 0,14 y 0,17% (Louchouarn etal., 1997). Por su parte, en el fiordo Saguenay,el N-total también presentó valores comparativa-mente bajos, entre 0,11 y 0,22%. En ambos ca-sos, los menores valores de nitrógeno total, com-parados con la zona austral chilena, se deben aque el estuario Lower St Lawrence y fiordoSaguenay reciben un mayor aporte terrígeno, com-parativamente más pobre en nitrógeno que el deorigen marino.

En cuanto al C-inorgánico, tanto la zona surcomo extremo sur, presentaron concentracionesbajas (Fig. 4). Esto concuerda con lo observadopor Silva et al. (1998a) para la misma área.

Distribución vertical de carbono y nitrógeno

En cuanto a la distribución vertical de C-orgánicoy N-orgánico, los perfiles de las estaciones pre-sentaron, en general, escasa variación de sus con-centraciones con la profundidad (Est. 5, 6, 17,27, 28 y 30) (Fig. 6). Sin embargo, existe un gru-po de estaciones cuya variabilidad fue mayor (Est.9, 11, 17a, 19, 21, 22, 29 y 31). Es importantenotar, que las estaciones que mostraron una com-

parativamente alta o baja concentración en su-perficie, también lo hicieron en el resto de la co-lumna de sedimentos analizada.

La baja variabilidad de C-orgánico y N-orgánicoen los primeros 30 cm de la columna de sedi-mentos, se atribuye a la presencia de una caparelativamente homogénea producto debioperturbación. Las zonas óxicas se caracteri-zan por distribuciones químicas relativamente ho-mogéneas debido a la actividad bioperturbadorade organísmos biológicos, en cambio, los sedi-mentos reductores, no afectados porbioperturbación, son más aptos para presentargradientes de concentración (Aller, 1982).

De acuerdo a Silva et al. (1995 y 1997), loscanales de esta zona son profundos (100 - 400 m),con valores de oxígeno disuelto en la columna deagua superiores a 3 (ml·L-1), excepto para algu-nas zonas ubicadas en los canales Jacaf,Puyuguapi, Ventisquero y seno Aysén, donde seobservaron valores entre 1,5 y 2,5 ml·L-1 cercadel fondo. Silva et al. (1998b) indican que la cir-culación estuarina positiva de la zona permite laventilación de las capas más profundas de loscanales, no habiendo detectado zonasanóxicas, al menos hasta la profundidad demuestreo (5 - 10 m sobre el fondo).

En algunas estaciones se presentó una distri-bución vertical con una variación cercana a una dis-minución exponencial en C-orgánico y N-orgánico(Est. 11, 17a, 17 y 22) (Fig. 6). Esto se debería aque en estas estaciones habría una escasa o nulabioperturbación, una tasa de sedimentación másbien constante y que el material depositado hatenido una composición química relativamenteestable en el tiempo. Esta distribución verticalexponencial es típica de situaciones en que losprocesos diagenéticos de la materia orgánica,ocurren de acuerdo a una cinética de primer or-den (Berner, 1980; Rojas 2002).

En cuanto a los per files que presentan va-riabilidad, pero que no disminuyen sus con-centraciones de C-orgánico y N-orgánico en for-ma exponencial (Est. 6, 9, 19, 21, 27, 28, 29, 30y 31), pueden explicase, entre otras, en base aalguna o varias de las siguientes posibilidades:a) biperturbación, b) que el material que ha sidodepositado a través del tiempo no ha sido de ca-racterísticas químicas similares, c) que la tasade sedimentación no ha sido constante o d) queha habido situaciones como deslizamientos ointrusiones de material externo, lo que correspon-de a perturbaciones históricas de la columna desedimento. La estación 21 parece ser un buen


ejemplo de lo anterior, ya que mediciones inde-pendientes muestran inflexiones similares entrelos 7 y 12 cm de la columna tanto en C-orgánico,como en N-orgánico (Fig. 6), textura y porosidad(Fig. 2), lo cual se puede interpretar como la pre-sencia, a esta profundidad, de un material de dis-tinto origen o depositado a una tasa diferente queel resto de la columna o intrusión de materialexterno.

Relación C:N

Distribución C:N superficial

Los sedimentos superficiales (0-3 cm) de lasestaciones de la zona sur, presentaron una me-diana de C:N de 9,41 con un rango entre 7,06 y14,35 (Fig. 7), valor que es levemente mayor alvalor de la composición elemental indicada porRedfield et al. (1963) para el fitoplancton (6,63).En el caso de las estaciones de la zona del extre-mo sur, presentaron una mediana de C:N de14,40 con un rango entre 6,34 y 21,32 (Fig. 7) laque de acuerdo al test de Kolmogoronov-Smirnov(p < 0,01), fue significativamente diferente de lamediana de la zona sur.

Silva et al. (1998a) indican que el mayor valorde C:N observado en los sedimentos en el árease debería, en parte, a que en aguas costeraslos apor tes de material biogénico de origenalóctono alteran la señal del aporte marino au-tóctono, por lo que entonces el material orgánicoque llega a los sedimentos no sería exclusivamen-te de origen planctónico. Esto es de esperar enuna zona con una gran cantidad de vegetaciónterrestre alrededor de los canales y fiordos, yaque el material edáfico de origen terrestre tienevalores medios C:N mucho más altos, 80 segúnDeevy (1973) y 127 según Delwiche & Likens,(1977), 100-500 según Composter (2002), y suingreso al sedimento marino haría que el valorC:N de éste aumente. Por otra parte, estos auto-res también indican que los mayores valores C:Npodrían ser, en alguna medida, el resultado de ladepositación de material marino que ha sufridodegradación preferencial de nitrogenados duran-te su sedimentación (Jorgensen, 1996).

Al analizar los valores C:N promedio en los 3 cmsuperficiales de una sección océano-costa, seobservó que estos valores fueron aumentando,en general, desde el golfo Corcovado (Est. 5;C:N = 8,33) hasta la cabeza del seno Aysén(Est. 21; C:N = 14,33) (Figs. 1 y 9). Este aumen-to de tipo exponencial del valor de los promediosdel C:N, implica un aumento creciente del aporte

de material alóctono en el sedimento de los ca-nales, en la medida que se va desde las estacio-nes más cercanas al océano hacia las estacio-nes en la cabeza del estuario. Esto es atribuidoal hecho que las estaciones del seno Aysén, tie-nen una mayor influencia de aportes fluviales deríos locales (Aysén, Cuervo y Cóndor entre otros),los que aumentan el apor te del sedimentoterrígeno y por lo tanto el C:N.

Pinto & Bonert (1999) evaluaron la contribu-ción de materia orgánica de origen terrestre y deorigen marino mediante el uso de biomarcadoreslipídicos. Para ello analizaron los hidrocarburosalifáticos presentes en el sedimento superficial(0-3 cm) obtenido en las estaciones 6 y 11 en elcanal Moraleda y la estaciones 17, 19 y 21 en elseno Aysén, encontrando que el Índice de Carbo-no Preferencial (ICP) de hidrocarburos alifáticos,presentaba un aumento desde el extremo nortedel Moraleda (ICP = 2,5), hasta la cabeza del senoAysén (ICP = 10,7). Estos autores indican queello implica una presencia de dos tipos de apor-te claramente definidos; para las estaciones delMoraleda el ICP es más bajo, característico demateria orgánica de origen planctónico y para elseno Aysén el ICP es más alto, lo que implica unaumento en el aporte de origen terrígeno.

Lo anterior es coincidente con el aumento delos valores C:N indicado anteriormente. El ICP en-trega una evidencia independiente sobre la vali-dez de hipótesis de que los sedimentos de la zonatienen principalmente un aporte autóctono concantidades crecientes de material alóctono, en lamedida que éste está más cerca de las cabezasde los canales o fiordos.

Louchouarn et al. (1997) observó que en elestuario Lower St. Lawrence los valores C:N delos sedimentos superficiales son más bajos com-parados con los de su tributario, el fiordoSaguenay, (13-14 v/s 22-25). Esto estuvo rela-cionado con el hecho de que el estuario, que estámás cerca del océano que el fiordo, tiene unaproporción más alta de materia orgánica marinaautóctona, recibiendo una menor fracción de lamateria orgánica terrígena que la que se deposi-ta en el fiordo Saguenay. Esto queda de manifies-to cuando se comparan la cantidades de ligninadel sedimento de ambos (1,2 - 1,7 mg·g-1 v/s2,5 - 4,2 mg·g-1).

Al comparar los sedimentos superficiales de lazona sur, con los del fiordo Saguenay y los del es-tuario Lower St. Lawrence, que los que tampocoestán afectados por la presencia de ventisqueros,éstos presentan valores C:N más bajos que los del


fiordo Saguenay (7-14 v/s 22-25) y que los deestuario Lower St. Lawrence (7-14 v/s 13-14).

En base a las comparaciones anteriores, se es-tima que el sedimento de la zona más cercana alocéano y que presenta valores C:N superficialesmenores (Est. 5 a 11; C:N = 8 - 9), es preferente-mente autóctono o de origen marino, con algún gra-do de degradación. En el caso de las estacionesinteriores (Est. 17 a 21; C:N = 9 - 14), el sedimentotambién sería autóctono, pero con cantidades cre-cientes de material edáfico, en la medida que seestá más cerca a zonas de desembocaduras deríos (Fig. 9). Valores independientes de δ13C, indi-can que en las estaciones 21 y 19 existe un impor-tante aporte de carbono de origen terrestre en elsedimento del seno Aysén (Pinto & Bonert, 1999).

Los mayores valores de la zona del extre-mo sur (mediana de C:N = 14,40), respecto alos de la zona sur (mediana de C:N = 9,41)(Fig. 7), pueden tener su explicación en unmayor apor te de material alóctono o menorapor te de material autóctono en la zona. Comoparece no existir una diferencia impor tante enla densidad de vegetación entre la zona sur yel extremo sur, fuente de material alóctono,una menor producción primaria planctónica dela zona extremo sur, parece ser la explicaciónmás adecuada a las diferencias observadasen las medianas del C:N.

Una comparativamente menor producción pri-maria, provocaría que a aportes similares al sedi-mento de material alóctono provocaría un aumen-to de la relación C:N en la zona extremo sur, yaque habría una mayor proporción de material más

rico en carbono. Desafortunadamente no se tie-nen datos de ICP ni de δ13C, por lo que no esposible tener una medición independiente paraapoyar esta hipótesis.

Distribución C:N vertical

Con respecto a la distribución vertical de larazón C:N para los segmentos individuales, sólolas estaciones 11 y 17 presentaron, en general,un aumento vertical paulatino con la profundidadhasta unos 12-14 cm de profundidad (Fig. 8). Ladegradación preferencial de compuestosnitrogenados provoca el aumento de la relaciónC:N en profundidad lo cual está relacionado conlas características Redox del sedimento (Price,1976; Jorgensen, 1996). Este aumento de C:N ydisminución exponencial de C-orgánico y N-orgá-nico se debería a que la mineralización de la ma-teria orgánica, se produjo a través de un procesodiagenético secuencial de primer orden de acuer-do a lo propuesto por Berner (1980) y Boudreau,(1997) y a lo demostrado por Rojas (2002) paraestas estaciones.

Los perfiles verticales C:N de las estaciones5, 6, 9, 22 y 31 presentaron muy poca variaciónen profundidad (Fig. 8), esto se interpretó comola presencia de sedimento con una calidad quími-ca similar en la columna. Por otra parte, las esta-ciones 27, 28, 29 y 30 tuvieron una significativavariabilidad en la distribución vertical de la rela-ción C:N, no presentando un gradiente verticaldefinido (Fig. 8).

La alta variabilidad de la razón C:N, de lasestaciones anteriores, como sus altos valores al-

Fig. 9: Distribución horizontal de la relación C:N (µg-át C·g-1 / µg-át N·g-1) en sedimentos super ficiales (0 - 3 cm),para las estaciones del canal Moraleda y seno Aysén.

Fig. 9: C:N ratio (µg-át C·g-1 / µg-át N·g-1) horizontal distribution in surface sediments (0 - 3 cm). Moraleda channel toAysén fjord stations.


canzados (12 a 24) (Fig. 8), pueden ser explica-dos en base a dos hipótesis. Una, podría ser unacalidad levemente diferente de la composición quí-mica del sedimento en cada estrato, pero comosus concentraciones son comparativamente ba-jas (C-orgánico < 800 µg-át C·g-1 y N-orgánico< 70 µg-át N·g-1), cualquier variación menor enuno de los componentes repercutirá con altas va-riaciones del valor C:N. Por otra parte, se podríapensar que debido a las bajas concentraciones aque se trabajó, pequeños errores en el análisisquímico repercutirían con altas variaciones en elvalor C:N. La estación 5 presenta una situaciónsimilar a las estaciones 27, 28, 29 y 30 pre-sentando bajas concentraciones de C-orgánicoy N-orgánico. Sin embargo, los valores C:N y dis-persión de la estación 5 no fueron tan altos comolo que mostraron las estaciones 27, 28, 29 y30. Por otra par te, los análisis de C-orgánicoy N-orgánico fueron calibrados con muestras cer-tificadas, por lo que la hipótesis de la presenciauna calidad levemente diferente en la composi-ción química del sedimento en cada estrato, pa-rece ser la más adecuada para explicar la altavariabilidad observada.

CONCLUSIONES

La composición granulométrica estuvo confor-mada predominantemente por material limo-arci-lloso para la zona de estudio y estuvo asociada alas altas concentraciones de C-orgánico y N-orgá-nico. En los casos de altos contenidos de are-nas, éstas estuvieron asociadas a bajas concen-traciones de C-orgánico y N-orgánico.

En las zonas que se encuentran bajo la in-fluencia de glaciares, se observó alto porcen-taje de limos y arcillas y un bajo porcentaje deC-orgánico y N-orgánico, lo cual fue atribuido, poruna parte, a una menor producción primaria de lazona y por otra, a un importante aporte de mate-rial fino con un alto contenido inorgánico de ori-gen erosivo glaciar, el que provoca la dilución delmaterial orgánico y, por lo tanto, disminuyendomás aún la concentración de éste.

La distribución ver tical del contenido deC-orgánico y N-orgánico del sedimento (0-30cm), presentó en algunas estaciones una dis-tribución ver tical cuasi homogénea, lo cual fueinterpretado como el resultado de la presenciade sedimento bioperturbado. Otras estacionespresentaron una distribución con mayor variabili-dad y sin una tendencia definida, lo cual fue inter-pretado como la presencia de depositación de se-dimento con características físicas y químicas di-

ferentes. Finalmente, algunas estaciones presen-taron una disminución de la concentración de com-ponentes orgánicos en forma prácticamenteexponencial, lo cual fue interpretado como áreasde degradación del material orgánico de acuerdoa una cinética de primer orden.

Basado en la distribución horizontal de los con-tenidos de C-orgánico, N-orgánico y la razón C:Ndel sedimento, el área fue divida en dos zonasestadísticamente diferentes, una denominada sur(con mayor concentración de componentes orgáni-cos) y la otra extremo sur (con menor concentra-ción de componentes orgánicos). Esta segregaciónconcuerda con la propuesta por Silva et al., 1998a.

Los valores C:N del sedimento superficial mos-traron un gradiente horizontal creciente, aumen-tando desde la zona oceánica (C:N = 8,33) hastala cabeza del estuario (C:N = 14,33). Esto fueatribuido a un mayor aporte de material alóctonoedáfico al sedimento en los canales continenta-les, que en los canales oceánicos.

AGRADECIMIENTOS

Los autores desean agradecer:

Al Minister io de Hacienda, Ser vicioHidrográfico y Oceanográfico de la Armada(SHOA) y Comité Oceanográfico Nacional(CONA), por el financiamiento parcial del pre-sente estudio. Al proyecto FONDEF 2-41 (CERIO),por el apor te de instrumental utilizado en losanálisis químicos.

A los comandantes del AGOR “Vidal Gormaz”,CF. Sr. Rodolfo Storaker y CF. Gastón Lillo, susoficiales y tripulación por su apoyo a bordo en latoma de las muestras en las respectivas etapasdel crucero Cimar 4 Fiordos.

A la Dra. Laura Farías por sus sugerencias parael análisis de la información. A los señores técni-cos muestreadores Reinaldo Rehhof y FranciscoGallardo, por su esmerado trabajo a bordo en latoma de las muestras. A las señoritas María Angé-lica Varas, Edith Tapia y Brunilda Menares por sudedicada labor en los análisis químicos y mecáni-co de las muestras de sedimento.

A un revisor anónimo, por sus valiosas suge-rencias en la revisión del dactiloscrito.

El material incluido en este trabajo, es partede la Tesis para optar al Título de Oceanógrafodel primer autor.


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