Universidad Nacional del Comahue - Centro Regional Universitario Bariloche Efecto de los depósitos volcánicos en el biofilm de arroyos de la cuenca del lago Nahuel Huapi (Río Negro, Argentina). Trabajo de Tesis para optar al título de Doctora en Biología Lic. Uara A. Carrillo Directora: Dra. Verónica Díaz Villanueva Co-Directora: Dra. Beatriz Modenutti Año 2019 Quiero agradecer A mis padres, que son mis primeros maestros y a los que les agradezco infinitamente su crianza, su cariño, su entrega a la vida con tanta fortaleza… A mi compañero Juan Martin por su amor, su compañía, por estar codo a codo, durante estos años y últimos meses tan intensos… pero sobre todo, por soñar juntos y tener un hijo tan hermoso como Benjamín… a vos Benjamín todo mi amor! Gracias por tu paciencia cuando mamá tenía que escribir la tesis y vos simplemente dormías… y todo pudo darse! A mis cuatro hermanos Romina, Pablo, Leticia y Elías, por compartir la vida conmigo desde pequeña, y por acompañarnos ahora de grandes con cariño… y a mis cuatro sobrinos July, Valen, Lolo y Nacho cuatro soles hermosos que amo tanto. A Vero, mi Directora, por brindarme su apoyo y confiar en mí, por enseñarme tantas herramientas para esta tarea de ser científicas, por ser tan detallista con sus correcciones, por corregirme incansablemente la gramática no solo del inglés sino del castellano, además de su labor como directora el de compartir como compañera desde lo ideológico, y compartir tantas marchas que año a año fueron creciendo aquí en Bariloche. A Flor, por estar siempre, dando una mano, ayudando a no bajar los brazos y por ser una compañera sincera y con mucho cariño para dar. A Anna Romaní por recibirme en la Universidad de Girona y estar siempre con tan buena predisposición para la interacción. A M. Teresa Wenzel por brindarme su apoyo y ofrecerme toda la bibliografía que necesitara para el estudio de las cianobacterias. A los amigos todos! A los de La Plata a mi amiga Nadia por ser, por estar y porque siempre que nos vemos es como si el tiempo no pasara, a Marina, que siempre alguna consulta resolvíamos juntas y volver a la plata siempre tan divertido, a Pau Tobes por estar siempre, a Ani y Cin por seguir compartiendo la amistad. A los de Bari Naty Carro por las innumerables charlas sobre la vida misma, a Mayra por estar en esos momentos donde me sobrepasaba la situación, A Maha, May, Javi, Juli, Gi, Thilo, Edwin y las Synchrolocuras por estar durante mi etapa de embarazada, por cantar y disfrutar de esta vida… A Cesar y Vale por compartir momentos y felicidad, a Juancito Ochoa por ser tan delirante y hacerme 1 cantar, a Marce Bonino y Lea Lampugnani por salir a rockearla en las bicis y en la montaña… y disfrutar tanto! A Lau Fernandez! Una amigaza que me dio una mano gigante para poder dar el taller en una escuela secundaria y poder terminar de completar los créditos del doctorado!. A los alumnos de 1ro y 3ro del secundario de adultos del CENS 9 del barrio Lavalle de la ciudad de Bariloche que escucharon y trabajaron muy motivados en el taller. Y a su director interino y preceptores que muy amablemente me abrieron sus puertas. A Beatriz, y a Esteban por abrirme las puertas del laboratorio y por sus aportes en lo experimental. A Marcela por ser tan cálida siempre, por ayudarme con las mediciones de COD. Al resto de compañeros del laboratorio Lau, Caro, Chili y Nico. A Patricia por ayudarme en todo lo que necesité y por disponerme un espacio para realizar el experimento en el invernadero. A José por ayudarme a construir la mesa para colocar los canales artificales. A Horacio Trioiani Investigador del Centro Atómico Bariloche, por asistirme con el uso de microscopios del CAB. A María Belén Prados por facilitarme el protocolo y enseñarme la técnica del punto crítico, y a Paula Troyon, por tomar las fotografías en el SEM del CAB. Al Jurado Nora Gomez, Romina Schiaffino y Guadalupe Beamud por las sustanciosas correcciones que mejoraron ampliamente la presente tesis. 2 Resumen Las erupciones volcánicas de gran escala son perturbaciones que modifican el ambiente por decenas de años. La Patagonia argentina ha sido afectada por numerosos eventos de erupciones volcánicas, por hallarse en la zona volcánica del sur. El 4 de junio de 2011 se produjo una erupción explosiva del Complejo Volcánico Puyehue Cordón Caulle (CVPCC - 2236 m snm; 40°30’S, 72°12’O - Chile), la tercera en los últimos 100 años, que liberó más de 1,25 km3 de magma, el cual modificó el paisaje a cientos de kilómetros hacia el este del mismo. Estudios previos realizados sobre efectos de los depósitos volcánicos en el ambiente acuático indican que tienen consecuencias tanto sobre la química del agua, liberando diferentes cantidades de elementos (entre ellos P y Fe) que fertilizan el sistema, así como también sobre la biota, observando consecuencias por efectos directos como son la mortalidad, daños en los aparatos bucales, sistema digestivo, branquias, o indirectos, por modificación o pérdida del hábitat. En la presente tesis se estudió cómo afectan los depósitos volcánicos la química y la biota de los cuerpos de agua 4 y 7 años después de su caída en el ambiente. También observamos el sistema luego de una erupción reciente pero más leve (erupción del Volcán Calbuco en abril de 2015). En primer lugar se realizó una revisión de la bibliografía existente sobre los efectos de las erupciones volcánicas en los biofilms de los arroyos, la cual revela que sólo existe un trabajo al respecto, luego de la explosión del Monte Santa Helena. A continuación se realizó un experimento de lixiviación de cenizas volcánicas en laboratorio con el fin de cuantificar la cantidad de P y Fe que liberan. Asimismo, se analizó el efecto sobre la comunidad del biofilm en arroyos, mediante muestreos de 10 arroyos (Puyehue, Pantojo, Pereyra I y II, Pireco, Totoral, La Estacada, Ragintuco, Goye y Casa de Piedra) ubicados al este del CVPCC en territorio argentino, a lo largo de un gradiente de depositación del material piroclástico sobre la cuenca del lago Nahuel Huapi (LNH). Los muestreos se realizaron en diferentes momentos del año y en años consecutivos para analizar la variabilidad estacional y la posible recuperación del sistema en 4 años. En principio se analizaron las variables fisicoquímicas del agua y la concentración de clorofila en el biofilm como variable respuesta. Luego se compararon otras variables, tanto estructurales (concentración de clorofila, densidad de productores primarios y bacteriana, composición de la comunidad de productores primarios, biomasa del biofilm, contenido de C, N y P) y funcionales (actividad de fosfatasa alcalina-APA, perfiles fisiológicos de la comunidad bacteriana), en dos arroyos afectados y dos arroyos no afectados por el material volcánico. Y por último, se realizó un experimento en mesocosmos, donde se aislaron dos factores muy modificados en los arroyos tras la erupción del volcán: los sólidos totales en suspensión (STS), simulados con el agregado de vidrio molido (factor V) y el fósforo reactivo soluble (PRS), adicionado mediante el uso de difusores de nutrientes (factor P). Por medio del experimento de lixiviación se demostró que la tefra presente en las cuencas afectadas por el volcán aún liberan P y Fe, particularmente si las rocas están sujetas a la molienda mecánica. Por medio del análisis a lo largo del gradiente de depositación se demostró que siete años después de la erupción volcánica, los arroyos de cabecera que 3 fueron originalmente más afectados (aquellos más cercanos al CVPCC) aún contienen más sólidos en suspensión y mayores concentraciones de P y Fe en el agua que arroyos más alejados. Los análisis intra e interanuales pusieron en evidencia la relevancia de las variaciones estacionales y de las precipitaciones en la dinámica de ingreso de material volcánico en los arroyos. A pesar de no hallar un patrón relacionado con el volcán en la concentración de clorofila, se observó un predominio de cianobacterias en los ambientes afectados. La comparación de arroyos afectados y no afectados, mostró que los depósitos volcánicos que persisten en las cuencas, al modificar la carga de sedimentos en suspensión y las concentraciones de P en los arroyos, generaron cambios sobre el biofilm. Estas perturbaciones sobre las comunidades del biofilm fueron: disminución de las relaciones C:P, disminución de la APA, disminución del índice autotrófico. También se observó un cambio en la dominancia de los grupos de autótrofos, siendo las cianobacterias dominantes en los arroyos afectados. El experimento en mesocosmos permitió identificar que tanto los sólidos en suspensión como el P (ambos factores que se modifican luego de una erupción volcánica) interactúan sobre las variables del biofilm. Tanto la concentración de clorofila, la biomasa final (PSLC), el contenido de C, N y P, como las relaciones elementales C:P y N:P y la APA fueron mayores en el tratamiento P, sin vidrio, mientras que tanto la relación C:clorofila como la concentración de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) por unidad de biomasa fue mayor en los tratamientos con V sin P. Dado que las comunidades del biofilm en los arroyos de bajo orden son importantes para el ciclo de nutrientes y carbono, se espera que un cambio en el metabolismo del biofilm afecte los ciclos de nutrientes de los arroyos que se transportarían aguas abajo. La conclusión final de esta tesis señala que estos tipos de eventos deben ser vistos como oportunidades para reunir información ecológica valiosa sobre cómo las perturbaciones severas, como las erupciones volcánicas, moldean el paisaje y los ecosistemas lóticos durante varios años después de ocurrido el evento.