Este trabajo analiza la distribución de los metales traza y
foraminíferos bentónicos en el estuario del Río de las Perlas y estudia la
influencia de los parámetros ambientales sobre el total de asociaciones de
foraminíferos bentónicos. . Los resultados indican que los patrones de
distribución de Co, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn están fuertemente relacionados con el
comportamiento de la fracción de arcilla sedimentaria y se dispersan con
material sedimentario, mientras que Ba, Sr, V y Zr siguen tendencias bien
diferenciadas. Los análisis de la abundancia de las especies y la diversidad de
la comunidad, así como el análisis de redundancia canónica posterior, se
llevaron a cabo para mostrar la relación entre los datos de foraminíferos y
parámetros ambientales. Este estudio indica que los foraminíferos bentónicos
pueden ser utilizados como un bioindicador de los contaminantes de metales
traza en el estuario del río Perla y los resultados de promover una mejor
comprensión de la respuesta de los foraminíferos bentónicos a la contaminación
inducida por el hombre en los estuarios.
1.
Introducción
Los metales traza son unos de los
contaminantes ambientales mas comunes. Una vez liberados, estos elementos
entran en la circulación hidrológica y finalmente son depositados en sedimentos
marinos. Los foraminíferos bentónicos son una poderosa herramienta para el
análisis y evaluación de los ambientes marinos recientes y antiguos debido a su
pequeño tamaño, abundancia y pruebas bien conservadas.
El estuario del Pearl River(PRE) y
alrededores son una de las regiones más rápido desarrollo en China. Con un
crecimiento económico masivo y el desarrollo urbano en la región desde la
década de 1970, el vertido de residuos en el medio ambiente costero adyacente a
estuarios se ha convertido en un grave problema, y ha dado lugar a un aumento
significativo del rastreo de la contaminación por metales.
El análisis más detallado de los
foraminíferos bentónicos en el PRE fue reportado por Li (1985) en un estudio
que incluyó el examen de 209 muestras al azar y dio lugar a la creación de tres
asociaciones principales.
La presente investigación tiene como
objetivo (1) identificar los patrones de distribución de las asociaciones de
foraminíferos bentónicos en el PRE, (2) revelar la relación entre la
distribución espacial de metales traza y la dispersión de material sedimentario,
(3) estudiar la varianza de asociaciones de foraminíferos con respecto a las
variables ambientales disponibles, y (4) mejorar nuestra comprensión de la
influencia de los metales traza en las especies de foraminíferos bentónicos y
distribución de encaje en el PRE.
2.
Área de estudio
El Río de las Perlas es el mayor
sistema de ríos que desembocan en el Mar del Sur de China y consiste en tres
principales afluentes: West River, North River y el East River.
El área de estudio se encuentra
en el PRE y su plataforma continental adyacente. Esta zona se extiende desde
Longxue Island a las Islas Jiapeng, cubriendo un área de aproximadamente 5 ×
103 km2, y las profundidades de agua van desde 2m hasta 50m (Fig. 1b).
Las interacciones del caudal de
los ríos, las corrientes de marea, y la morfología de la cuenca determinan el
tipo de circulación en la zona del estuario.
El patrón de distribución de la
corriente media en el PRE se produce en forma de una circulación en sentido
contrario, y la intrusión marina domina el lado oriental, mientras que la
descarga de los ríos prevalece en la mitad occidental.
3.
Materiales y métodos
a.
Muestreo de sedimentos
El sonar del barco se utilizó para medir la profundidad del agua, y se utilizó
un sistema de posicionamiento global diferencial (DGPS) para localizar los
sitios. Las muestras de sedimentos superficiales se recogieron en los lugares
seleccionados. Sólo la parte superior ~ 5 cm de sedimentos se conservó para su
análisis.
b.
Análisis de los foraminíferos
Estudios previos que abordan el impacto de los contaminantes sobre las
asociaciones de foraminíferos que han utilizado uniones de foraminíferos vivos
y muertos, aunque se han encontrado diferencias significativas entre los
conjuntos. Aparte de las variaciones estacionales, el total (los vivos más los
muertos), de asociaciones de foraminíferos presentan picos suaves posiblemente
causados por cambios ambientales
ocasionales y de corta vida y por lo tanto tienen una capacidad de seguimiento
a largo plazo.
Basado en los núcleos de 210Pb de
sedimento fechados, estimaron que la tasa de sedimentación promedio es de
aproximadamente 2,5 cm/año en el PRE, y cada muestra tomada al azar (5 cm de
espesor) representa la acumulación de sedimentos durante aproximadamente dos
años o un período más largo.
Por lo tanto, este estudio considera los conjuntos totales (los vivos más
los muertos) como bioindicadores de contaminación por metales traza en el
pasado.
c.
Metales traza y el análisis de carbono orgánico
En este trabajo, sólo las concentraciones de Ba, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sr,
V, Zn y Zr se evaluaron.
Los límites de detección para los metales traza fueron Ba: 7,2 mg kg-1,
Co: 0,7 mg kg-1, Cr: 2 mg kg-1, Cu: 1 mg kg-1,
Ni: 0,7 mg kg-1, Pb: 2 mg kg-1, Sr: 0,8 mg kg-1,
V: 5 mg kg-1, Zn: 2 mg kg-1, y Zr: 1 mg kg-1.
La cantidad total de carbono orgánico en los sedimentos se determinó por titulación
con sulfato de amonio ferroso después de la disolución en solución de ácido
sulfúrico dicromato de potasio. Este método es rápido, preciso y más fiable que
otros procedimientos usados comúnmente incluyendo la pérdida por ignición y
el método de la digestión de peróxido de hidrógeno.
d.
Análisis del tamaño de grano
Las muestras para el análisis del tamaño de grano se trataron con una
solución de H2O2 y, posteriormente, se tamizan y se secaron a 40 ° C. Se
realizó análisis de tamaño de grano para determinar el porcentaje de limo y
arcilla. Se siguió el sistema de clasificación de tamaño de grano propuesto por
Shepard (1954). Los parámetros del tamaño de grano (tamaño medio,
clasificación, asimetría, curtosis) se calcularon en el programa GRADISTAT.
e.
Análisis del mineral de la arcilla
Con el fin de caracterizar los minerales de arcilla en cada muestra, el
análisis mineralógico se realizó por difracción de rayos X (DRX) utilizando un
D / Max-rA difractómetro en el Centro Experimental y Exámenes de Geología
Marina (Ministerio de Tierra y Recursos, República Popular China).
f.
Análisis estático
Todos los análisis estadísticos se realizaron en la proporción relativa
de cada especie. Sólo se consideraron las especies superiores al 5% del
conjunto en al menos una muestra para reducir el ruido de fondo. La abundancia
relativa de estos taxones se trató en modo Q-y-R modo de análisis jerárquico. La
combinación de análisis de modo Q y el modo R identifica a las especies típicas
de cada clado.
Las correlaciones de Pearson se utilizaron para revelar las correlaciones
entre los parámetros abióticos y bióticos, utilizando el programa SPSS. Se
aplicó una técnica multivariante, la redundancia canónica, dedicada a la separación
de nicho a lo largo de las variables ambientales, se aplicó mediante el CANOCO,
un paquete de software, y se utiliza para resumir los datos dela comunidad de
foraminíferos bentónicos y relacionar estos datos a un conjunto de medidas de
parámetros ambientales.
4.
Resultados
a.
Patrones de distribución del tamaño de grano
El tamaño de grano del sedimento y la composición fueron heterogéneos en
toda el área de muestreo. Los porcentajes medios de arena, limo y arcilla
fueron 15,4%, 62,8% y 21,8%, respectivamente. Una variedad de facies
sedimentarias se produjo en la plataforma continental, y el tipo más común de
sedimentos fueron los de limo arcilloso, limo y limo arenoso.
b.
Contenido de metales traza y carbono orgánico
Las concentraciones de metales traza variaron ampliamente en todo el área
de estudio. Las concentraciones de Ba (Fig. 2c) presentan grandes variaciones
(114-396 mg kg-1) en toda el área de estudio, y las concentraciones
relativamente altas se produjeron en la parte oriental de la plataforma
continental y la zona de los alrededores de la costa oeste. El Co (. Fig 2d),
Cr (Fig. 2e), Cu (Fig. 2f), Ni (Fig. 2 g), Pb (Fig. 2H), V (Fig. 2j) y Zn (Fig.
2k) presentan similares patrones de distribución.
En general, las concentraciones de estos metales disminuyeron al aumentar
la distancia desde la costa oeste.
c.
Composición mineral de la arcilla
Los minerales de arcilla se componen sobre todo de esmectita (b24%), illita
(28-50%), caolinita (17-44%), y clorito (15-24%). La illita se enriqueció en el
lado occidental de la ría y en las áreas circundantes de las islas de
alrededor. La caolinita tendió a
disminuir a partir de la parte alta a la parte exterior de la ría, mientras que
esmectita mostró una tendencia inversa. La variación de clorito no era
estimable en toda la zona estudiada.
d.
Atributos generales de los foraminíferos
bentónicos
Las 39 principales especies de foraminíferos bentónicos identificados en
este estudio pertenecen a 25 géneros. Las asociaciones de foraminíferos se
componen de mezclas de paredes hialinas, paredes aglutinadas y paredes porcelánico,
que consistía en 86,8%, 4,3% y 8,8% del total, respectivamente.
La relación de las pruebas de foraminíferos aglutinados y calcáreos (A /
C) fue notablemente baja en el área de estudio, con un valor medio de 0,05. La
gama de la riqueza de especies fue de 1 a 48, y la abundancia de especies varió
de 100 a 50.000 individuos por cada 50 g de sedimento seco. Los índices de
diversidad de foraminíferos oscilaron De 0 a 3 para H (S), y 0,3 a 7,2 para el
índice α Fisher.
e.
Análisis de correlación
La similitud entre los parámetros bióticos y abióticos se investigó
mediante análisis de correlación. La matriz de correlación reveló fuertes
influencias de ocho metales traza (Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V, Zn y Sr) sobre los
índices de diversidad de encaje y la abundancia relativa de especies de
foraminíferos.
Además, la matriz de correlación representada impactos de la fracción de
arcilla sedimentaria en metales traza esperan para Ba y Zr. La caolinita e
illita han marcado, influencias positivas en Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V y Zn y están
correlacionados negativamente con el Sr. Las correlaciones fueron observadas
entre opuestos esmectita y las trazas de metales antes mencionados.
f.
Análisis de conglomerados
En modo Q la distribución de los conjuntos parece estar asociada con la
profundidad del agua. El conjunto I se produjo a una profundidad de agua de hasta
20 metros, y el conjunto II dominó a profundidades generalmente por debajo de
20 m. En modo R los grupos de análisis del conglomerado separa a las especies
en dos conjuntos: el conjunto I se caracteriza con dominante A. tepida, y el
conjunto II con mayores porcentajes de H. nipponica, E. y A. advenum
ketienziensis.
g.
Análisis de redundancia canónica
Los resultados de la RDA también se presentaron en biplots muestra con el
medio (Fig. 7). Las posiciones de los proyectos de la muestra en las
bi-parcelas y las variables ambientales están representadas por flechas. El eje
A1 tenía un valor propio de 0.667, y el eje A2 tenía un valor propio de 0.019.
Las correlaciones entre especies y medio ambiente obtenidos de la dosis diaria
recomendada de ejes A1 y A2 fueron 0,925 y 0,705, respectivamente.
Las asociaciones de foraminíferos establecidos con base en el análisis de
conglomerados se distinguieron en las bi-parcelas RDA. La posición y la
separación de los sitios a lo largo del eje A1 indican que los sitios con
puntuaciones positivas en el eje A1 correlacionados positivamente con Cu, Zn y
Pb. El conjunto I se proyecta principalmente en el lado positivo del eje A1, mientras
que el conjunto II se proyecta en el lado negativo del eje A1.
En consecuencia los conjuntos I y II pueden separarse en el eje A1.
El eje A2 se correlacionó altamente negativa con arena, y mostró una
débil correlación negativa con Ba.
La interpretación de las relaciones entre las especies de foraminíferos y
una variable ambiental es la misma que la interpretación en el análisis de
correlación antes mencionada, y la especie, A. tepida, H. canariensis y E. nakanokawaense
tienen la correlación positiva más fuerte con metales traza tales como Co, Cr,
Cu, Ni, Pb, V y Zn.
5.
Discusión
a.
Transporte de sedimentos y distribución de los
elementos traza
Los sedimentos del estuario son reconocidos como el mejor destino de los
elementos traza y otros contaminantes que se ejecutan fuera de la tierra. La
transferencia de contaminantes de elementos traza a través del medio acuático
está fuertemente relacionada con el comportamiento de la fracción de partículas
finas del sedimento depositado a partir de la suspensión.
En el área de estuario, cuando el flujo de salida de agua dulce se mezcla
con el agua de mar intrusivo, la velocidad del agua disminuye. Este proceso
dará lugar a la deposición de sedimentos y metales traza.
La fuerte tendencia en la concentración de elementos traza proporciona
una base para la determinación de las vías de origen y dispersión de
contaminantes en el Pearl River.
El Ba y el Sr muestran un espectacular enriquecimiento en sedimentos
superficiales fuera del estuario hacia el sur y el este, donde la profundidad
del agua es generalmente superior a 20 m. Sin embargo, las concentraciones de
Ba mayores también se encuentran en el lado oeste de la ría. La distribución de
Ba dentro del PRE no es simplemente el resultado de la intrusión de agua de
mar.
Los contaminantes de elementos traza pueden ser suministrados por la
salida de agua fresca a través del canal occidental (marea alta), y la
intrusión de agua salada a través del canal del este (reflujo) provoca la
dilución de la cantidad de contaminantes contenidos en los sedimentos. Además,
la fuerza del efecto Coriolis desvía la escorrentía de agua dulce hacia el lado
occidental de la ría, que también puede conducir a la cada vez mayor de metales
traza.
b.
Evaluación del grado de contaminación en el PRE
En comparación con las concentraciones de fondo de cinco metales (Cu, Cr,
Ni, Pb y Zn) en sedimentos marinos de Hong Kong, el notable aumento de las
concentraciones de estos elementos en el PRE puede ser en gran parte debido al
impacto humana.
La comparación de la concentración de elementos traza con los valores
proporcionados por la NOAA revela que los resultados PRE van desde
moderadamente a severamente contaminada con Cr, Cu, Cd, Ni, Pb y Zn
c.
Respuesta de los foraminíferos bentónicos a los elementos
traza y la contaminación de materia orgánica
Los análisis multivariados, tales como análisis de conglomerados,
análisis de componentes principales, análisis factorial, análisis de
correspondencias y el escalamiento multidimensional, han sido ampliamente
aplicado a la población foraminíferos bentónicos.
La
abundancia media de las especies comunes en los distintos biotopos aparece en
la Tabla 3.
d.
Cambios en los recientes foraminíferos durante
los últimos 30 años
La investigación anterior de distribución de foraminíferos en el PRE
durante la década de 1980 dio lugar a tres asociaciones principales: A. tepida
y E. nakanokawaense dominan asociaciones de foraminíferos menos profundo que 5
m, annectens amoníaco y Brizalina striatula dominan las asociaciones entre 5 my
10 m, y E. advenum y H. nipponica dominan las asociaciones más profundas que 10
m. Por comparación, después de un aumento significativo en la contaminación de
metales traza las especies de E. y H. advenum nipponica, que se supone a
preferir un entorno limpio, se observan a migrar a aguas más profundas.
6.
Conclusiones
La mayoría de las asociaciones de
foraminíferos contiene A. tepida, H. nipponica, E. advenum, A. ketienziensis,
A. y A. pauciloculata compressiuscula.
El Cu, Zn y Pb se utilizan como factores
determinantes para los patrones de distribución de los foraminíferos, mientras
que la arena puede ejercer una influencia sobre la abundancia de formas
porcelanosas. Otras variables, es decir, Cr, Co, Sr, Ni, Ba y el carbono
orgánico, juegan un papel menor en las asociaciones de foraminíferos. Las
trazas de metales, tales como Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V y Zn, tienen correlaciones
significativas y positivas con los minerales de arcilla tales como caolinita e
illita.
Las distribuciones de estos metales son controladas por la dispersión del
material sedimentario.
La composición y distribución de los
foraminíferos ha cambiado en los últimos 30 años. Muchas de las especies
resistentes a la contaminación migran a aguas más profundas, mientras que las
especies tolerantes a la contaminación, tales como A. tepida muestran una
distribución más amplia que en el pasado.
7.
Referencias
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Coast. Shelf Sci. 76, 404–417.
Cada vez más se está reconociendo el impacto de las actividades humanas sobre los ecosistemas, que dan lugar a fuertes modificaciones sobre los patrones espaciales de la biodiversidad y sus servicios a nivel global. 
Puede ser un mecanismo natural en muchos ecosistemas, las acciones humanas han alterado los regímenes naturales, llevando a una pérdida de la capacidad de los ecosistemas para proveer servicios ecosistémicos que a su vez ayuden a reducir la intensidad, magnitud y propagación de incendios catastróficos el impacto de las actividades humanas sobre los ecosistemas, dando lugar a fuertes modificaciones sobre los patrones espaciales de la biodiversidad y sus servicios a nivel global. 
No todos los ecosistemas se relacionan igual con el fuego, desde una perspectiva ecológica algunos se benefician por el fuego y otros se ven gravemente afectados, esta relación varía en cuanto a los regímenes naturales de incendios, y con base en esta se pueden clasificar en ecosistemas sensibles al fuego, dependientes del fuego e independientes del fuego (Hardesty et al. 2005). Podemos categorizar los principales biomas y sus ecosistemas de acuerdo con su relación con el fuego (Fig. 1, Tabla 1). 
Las sabanas naturales de Colombia, ecosistemas de tierras bajas que se caracterizan por una estacionalidad marcada en las precipitaciones y la predominancia de vegetación herbácea, con árboles y arbustos en diferentes densidades de cobertura.
