Los lagos volcánicos y el cambio climático

Gabriela Vázquez y Margarita Caballero

En la actualidad, los ecosistemas acuáticos de agua dulce como los lagos están sometidos a fuertes perturbaciones inducidas por el hombre. Entre los más importantes a considerar están el cambio de uso de suelo con el consecuente enriquecimiento con nutrientes, conocido como eutroficación y el cambio climático. Un lago tiene una dinámica propia que depende de las características de la cuenca lacustre (morfología, tipo de suelo y las corrientes dentro del lago), de la forma en que se reciclan los nutrientes dentro del lago y también de la carga externa de nutrientes, materia orgánica y sedimentos que recibe de los terrenos circundantes, los cuales pueden tener diferente uso de suelo.

Por otra parte, los lagos son muy sensibles al cambio climático. Principalmente en aquellos que son profundos (más de 10 m), el comportamiento de la temperatura de la columna de agua depende del intercambio de energía con la atmósfera a lo largo del año. De esta forma, si las temperaturas anuales varían, como está ocurriendo con el cambio climático, éstas se manifestarán claramente en el comportamiento térmico de estos lagos, por lo que los podemos considerar monitores del clima.

En particular, los lagos de origen volcánico (lagos cráter), son ecosistemas ideales para llevar a cabo estudios a largo plazo ya que permiten detectar cambios en su dinámica relacionados con los factores antes mencionados. Los lagos cráter se encuentran en áreas de actividad volcánica reciente. En general son lagos con superficies pequeñas, pero pueden ser muy profundos (más de 30 m de profundidad). Por su origen volcánico, estos lagos tienen paredes que los rodean, las cuales pueden ser muy altas y con pendientes fuertes (Fig. 1a y b).

Por su profundidad, en la columna de agua de estos lagos se forman gradientes verticales de temperatura, de oxígeno, y de nutrientes como el nitrógeno y fósforo, principalmente. El gradiente de temperatura es muy importante pues influye en la distribución vertical del oxígeno y de los nutrientes, y también afecta a los organismos como las microalgas, conocidas como fitoplancton, y los peces. Las microalgas son productoras de oxígeno, vital para la vida de un lago y las especies van cambiando a lo largo del tiempo de acuerdo con las condiciones del lago. A este proceso se le llama sucesión fitoplanctónica. En el verano, cuando la columna de agua se estratifica, se forman tres estratos de diferente temperatura: epilimneon, metalimneon e hipolimneon (Fig. 2). En el invierno, estas capas desaparecen y la columna de agua se mezcla completamente. Este patrón de mezcla se conoce como monomíctico cálido. Cuando la columna está estratificada, el estrato superior o epilimneon, es cálido, con mucha luz y nutrientes; la zona que sigue por debajo del epilimneon es denominada metalimneon y se caracteriza por la temperatura que baja al menos 1°C por metro (fenómeno al que se le da el nombre de termoclina), y finalmente se encuentra el hipolimneon que es frío y sin luz y llega hasta el fondo del lago. Es justamente este comportamiento térmico de la columna de agua (estratificación y mezcla) en el que el calentamiento climático ha empezado a tener efecto debido a que ha alterado estos ciclos térmicos anuales.

En el centro de México se encuentra una cadena volcánica conocida como Faja Volcánica Transmexicana en la que se encuentran muchos de estos lagos de origen volcánico a lo largo de un gradiente altitudinal. En el extremo oriental de esta Faja Volcánica se encuentran los axalapascos en el estado de Puebla, entre los que se localiza el lago Alchichica, un lago cráter muy profundo (60 m). En este lago se han registrado cambios en la temperatura del lago que indican un efecto del cambio climático: una termoclina superficial, la temperatura del metalimnion ha aumentado, inclusive se han registrado cambios en la sucesión fitoplanctónica durante los años de El Niño (época de calentamiento). Otro lago en el que también se ha detectado el efecto del calentamiento climático, es el lago La Alberca que se encuentra cerca de Tacámbaro en Michoacán. En este lago también detectamos cambios en la composición del fitoplancton como consecuencia de dos eventos de El Niño, relacionados con condiciones más cálidas que se han registrado desde el año 2000. Esto ha provocado periodos de estratificación más estables y una limitación de nutrientes muy intensa, lo que ha afectado al fitoplancton. Una tendencia muy interesante que encontramos al analizar los datos de temperatura a lo largo de un periodo de 10 años, fue un incremento de la temperatura del hipolimneon de casi 1°C, que podría estar relacionado con las condiciones más calientes registradas en los datos metereológicos después del 2000.

En México hay muy pocos estudios limnológicos a largo plazo que permitan evaluar las tendencias climáticas recientes y su impacto sobre los ecosistemas lacustres. Sin embargo, los estudios paleolimnológicos, en los que se analizan los sedimentos de los lagos, han permitido reconstruir su historia. Los sedimentos son un archivo geológico en el que quedan grabadas las condiciones limnológicas, geológicas, ecológicas y climáticas del pasado en las que se ha desarrollado el lago y su cuenca. De tal forma, en el estudio del sedimento se pueden analizar los cambios a largo plazo en las asociaciones de las algas provenientes de la columna de agua, de los detritos que dan indicios de la erosión de la cuenca, e inclusive de las cenizas provenientes de la actividad volcánica en el pasado, así como del polen de la vegetación de la cuenca en épocas pretéritas. En particular, las diatomeas son muy usadas como indicadores ecológicos en estos estudios pues son muy resistentes a la degradación ya que tienen cubiertas silíceas (valvas) que se preservan en el sedimento (Fig. 3).

En conclusión, los lagos nos permiten hacer estudios del cambio climático integrando los monitoreos modernos con los estudios de épocas pasadas, es decir con los estudios paleolimnológicos.

Pies de fotos

Fig 1a y b. (slider) Lago cráter La Alberca, Tacámbaro, Michoacán. Autoras: Gabriela Vázquez y Margarita Caballero.

Fig 2. Distribución vertical de la temperatura en el lago La Alberca, Tacámbaro, Michoacán. Autora: Gabriela Vázquez

Fig 3. Diatomeas del lago La Alberca, Tacámbaro, Michoacán. Autoras: Margarita Caballero y Gabriela Vázquez.