Estudio de los cambios ambientales recientes en lagos de páramo de la Cordillera Oriental, a partir de la geoquímica de su registro sedimentario

Los lagos de montaña son ecosistemas con pequeñas cuencas y una fuerte influencia de los procesos atmosféricos (Catalan et al., 2006). Los factores relacionados con el cambio global han impactado fuertemente estos ecosistemas durante las últimas décadas (Catalan & Donato Rondón, 2016). En el caso de las áreas tropicales de alta montaña de los Andes, la temperatura es relativamente constante durante todo el año y presentan una alta humedad relativa. Estas condiciones permiten la formación del páramo, ecosistema con un número importante de humedales y lagos. Así, estas áreas constituyen ecosistemas estratégicos al ofrecer agua para las zonas más pobladas de la región (Díaz- Granados et al., 2005). En Colombia, los Andes se ramifican en tres cadenas montañosas, en cada una de las cuales se presentan complejos de páramo distribuidos en un continuo de parches a manera islas. Los páramos colombianos cubren 2`900.000 hectáreas y un 45% de su extensión se encuentra en áreas protegidas. La protección de las áreas de páramo está principalmente bajo la jurisdicción del Sistema de Parques Nacionales (33%) mientras que un área más pequeña está a cargo de reservas regionales municipales o privadas (12%). Algunos de los ecosistemas de páramo están protegidos solo desde 1977, cuando fueron declarados parte de los Parques Nacionales. En consecuencia, muchas de estas áreas no tienen un estado de protección y una parte importante de las áreas protegidas han sufrido algún grado de intervención en los últimos 50 años. Se estima que en estos complejos existen aproximadamente 3250 lagos (Humboldt, 2013). A pesar de su gran importancia, son pocos los estudios realizados sobre el estado trófico, la respuesta a los factores del cambio global y su relación con el estado de conservación de las cuencas de los lagos. Las investigaciones se han centrado principalmente en aspectos estructurales, como la composición de especies de las comunidades acuáticas y las relaciones de la comunidad biótica con el ambiente (e.g. Donato et al., 1996; Aranguren-Riaño et al., 2011; Ramos et al., 2013; Meneses-Ortegón & Herrera, 2015). El sedimento de los lagos contiene un registro de todos los procesos que se desarrollan en estos ecosistemas y en sus cuencas (Smol, 2008). El fondo de los lagos acumula los materiales que son producidos al interior del sistema y los provenientes desde la cuenca, de tal manera que cambios en el clima, en la química del agua o en la estructura de las comunidades quedan registrados en los sedimentos (Leavitt et al., 2009). Dentro de los materiales que se acumulan en el registro sedimentario se encuentran todos los compuestos orgánicos y materiales inorgánicos (Solotchina et al., 2004). Esto incluye desde materiales provenientes de los suelos, hasta elementos orgánicos sintetizados en el agua y minerales que son formados en condiciones lacustres (Comero et al., 2011). Esta acumulación progresiva en el registro sedimentario, constituye un archivo temporal que puede ser usado para resolver problemas ambientales de gran relevancia actual. Cambios en los usos de las cuencas (Brenner et al., 2002), alteraciones directas en el ecosistema acuático (Vermaire et al., 2012), o el cambio climático (Hobbs et al., 2010), dejan evidencias en el registro sedimentario. Las características físicas, químicas y bióticas de los lagos están causalmente relacionadas con variables asociadas al clima (Livingstone & Padisák, 2007; Nõges et al., 2011), de tal manera que su variabilidad actual puede ser utilizada para entender la influencia de factores de mayor orden durante el pasado reciente, o los futuros impactos del cambio global sobre los ecosistemas (Battarbee, 2000; Battarbee et al., 2012). Los materiales que principalmente forman los sedimentos de los lagos incluyen materiales inorgánicos derivados de la erosión del suelo, de la meteorización de las rocas y componentes de origen biológico originados por la producción primaria (Olsen et al., 2010; Boës et al., 2011). Todos estos procesos tienen un impacto directo en la composición de los minerales y elementos que se acumulan en el sedimento (Lopez et al., 2006). El estudio de la composición elemental y de minerales se puede realizar con las técnicas de fluorescencia de rayos X (FRX) y difracción de rayos X (DRX) (Richter et al., 2006). Los cocientes entre algunos elementos y la proporción de minerales aportan información de diferentes procesos (Rothwell & London, 2006). Así por ejemplo, el cociente S/Fe indica condiciones reductoras (Berner, 1984), mientras que Al/Ti describe el tamaño de las partículas arrastradas (Fagel & Boës, 2008). Igualmente, en ambientes con poco oxígeno se pueden formar piritas, mientras en ambientes con baja precipitación se forman evaporitas. Por lo tanto, la biogeoquímica de los sedimentos permite identificar diferentes tipos de condiciones ambientales en el pasado (Naeher et al.; Boës et al., 2011; Gilfedder et al., 2011). Los páramos de la Cordillera Oriental sufren diferentes grados de amenaza, como la expansión de la actividad agrícola, ganadera y minera. Todas estas actividades han generado una fragmentación notable en estos ecosistemas (Isaac, 2014). La Cordillera Oriental es la que presenta mayor cantidad de área de páramo y también es la que presenta una muy alta transformación, con regiones donde hasta un 49-74% del área ha sido modificada por actividades humanas (Spehn et al., 2006; Cabrera & Ramirez, 2014). El cultivo de papa y la ganadería de leche son los factores que históricamente han tenido mayor impacto en estos ecosistemas (Herzog et al., 2011; Sánchez-Cuervo et al., 2012). Por lo tanto, es necesario desarrollar una línea base de conocimiento que permita evaluar los cambios en el tiempo. El objetivo de este estudio es interpretar cambios recientes en las cuencas de lagos de páramo de Colombia basado en el análisis geoquímico del registro sedimentario de lagos de la Cordillera Oriental de Colombia. La complejidad espacial y de alteraciones de La Cordillera Oriental permite usar los lagos de esta zona para estudiar el impacto de factores naturales y antrópicos sobre el funcionamiento de los lagos tropicales. Al realizar este proyecto se podrán resolver preguntas como ¿Cuáles cambios en los ecosistemas acuáticos están relacionados con las actividades humanas en sus cuencas? ¿Cuáles lagos han presentado un mayor cambio durante las últimas décadas? Dado que los procesos que se desarrollan en la cuenca, afectan el tipo de materiales que ingresa a los lagos, se espera que la biogeoquímica de los sedimentos varíe de acuerdo con los usos de sus cuencas. Resolver estas preguntas nos permitirá aportar a la discusión sobre la necesidad de conservar las zonas de páramos y si las medidas que actualmente se implementan en algunas zonas son suficiente para asegurar la protección de los mismos. En este proyecto se utilizarán muestras de sedimentos de lagos, obtenidas en un estudio previo financiado por MinCiencias-PUJ y que están depositadas en las colecciones de la Universidad.