El humedal sur del Lago Pátzcuaro (México)balance hídrico, hidroquímica y funcionalidad= Lake Pátzcuaro south wetland (México): hydrological balance, hydrochemical and functionality

Resumen

RESUMEN El presente trabajo de tesis doctoral tiene como objetivos generales: a) Determinar el balance hídrico del humedal identificando los elementos hidrológicos que intervienen y su respuesta ante las variaciones temporales. b) Caracterizar la hidroquímica de las aguas superficiales del humedal y analizar su variación espacial en base a los principales impactos que sufre. c) Explorar la capacidad de retención de nutrientes y materia orgánica que son transportados a través del humedal. El estudio se compone de una introducción general, descripción del área de estudio, tres capítulos que responden a cada uno de los objetivos planteados y las conclusiones generales. En la Introducción General se revisa la importancia, función y servicios de los humedales, la dificultad de definir y clasificar a los humedales, y el estado del arte sobre el conocimiento actual de los humedales mexicanos. El área de estudio sitúa al humedal sur de Pátzcuaro en un contexto geográfico, ambiental y socio-económico. Los tres capítulos siguientes cubren los objetivos planteados: Capítulo 1: Hidrología y balance hídrico del humedal: Dado que no existen estudios que cuantifiquen los cambios anuales de los componentes hidrológicos del humedal sur de Pátzcuaro en este capítulo se analiza, por un lado, la dinámica de los componentes hidrológicos (precipitación, evapotranspiración, escorrentía y agua subsuperficial) que determinan la cantidad y variación anual del agua en el humedal, y, por otro, se establece una aproximación al balance hídrico anual. Capítulo 2: Variación espacial de la hidroquímica del humedal sur de Pátzcuaro: En este capítulo se realiza, por un lado, un diagnóstico general del estado hidroquímico de las aguas superficiales del humedal. Por otro y, teniendo en cuenta los flujos del agua naturales del humedal, se analiza la variación espacial de los parámetros físico-químicos y el efecto de los cambios de uso del suelo sobre la hidroquímica superficial. Capítulo 3: Retención de nutrientes y materia orgánica en el humedal: Este capítulo aborda la capacidad de retención de los nutrientes (nitratos, nitritos, fósforo reactivo soluble y fósforo total) y materia orgánica del humedal sur de Pátzcuaro a lo largo de un ciclo anual, enfatizando sobre los efectos de la variabilidad hidrológica temporal y determinando el papel de los factores ambientales sobre dicha retención. Las conclusiones más importantes son: a) El balance de agua anual del humedal Sur de Pátzcuaro fue positivo (ganancia de agua) y funciona como un sistema de amortiguación hidrológica, transfiriendo aproximadamente el 32.55% de agua a la zona sur del lago de Pátzcuaro, con el que forma una unidad funcional. b) Las aguas superficiales del humedal sur de Pátzcuaro son cálidas durante todo el año, de mineralización elevada, duras, alcalinas y como todos los humedales subtropicales ricas en nutrientes, materia orgánica y sólidos y, en consecuencia, eutróficas. c) Los análisis multivariantes realizados sobre las variables hidroquímicas medidas en las aguas superficiales del humedal, permitieron delimitar cuatro grupos diferentes que responden, por un lado al enriquecimiento de nutrientes y sales derivado de las alteraciones antrópicas del humedal y, por otro, a los procesos biológicos relacionados con la actividad fotosintética de los productores primarios d) A pesar de los efectos provocados por las actividades antrópicas que impacta una parte del humedal, en este estudio se evidencia que el humedal Sur de Pátzcuaro parece mantener su funcionalidad con capacidad para procesar nutrientes, materia orgánica y sólidos. e) El humedal es muy eficiente en retirar nutrientes, aunque su efectividad difiere según la fase del ciclo hidrológico. f) El humedal resultó ser más eficiente en la retirada de fósforo que de nitrógeno, tal vez por el almacenamiento de fósforo en el sedimento debido a las condiciones geoquímicas del humedal. ABSTRACT The main objectives of this doctoral thesis are: a) To determine the water balance of wetland identifying the hydrological elements involved and their response to seasonal variations. b) To characterize the hydrochemistry of surface water from the wetland and to analyze their spatial variation based on key impacts suffering. c) To explore the retention capacity of nutrients and organic matter transporting through the wetland. The study consists of a general introduction, description of the study area, three chapters corresponding to each of the objectives and general conclusions. In the general introduction the importance, role and services of wetlands, the difficulty of defining and classifying wetlands, and state of the art on current knowledge of Mexican wetlands is reviewed. The study area contextualizes south wetland Patzcuaro in a geographical, environmental and socio-economic context. The next three chapters cover the objectives Chapter 1: Hydrology and water balance of wetland: Since there are no studies that quantify the annual changes in the hydrological components of southern wetland Patzcuaro in this chapter looks at, first, the dynamics of hydrological components (precipitation, evapotranspiration, runoff and subsurface water) to determine the amount and annual variation of water in the wetland, and, second, an approximation of the annual water balance is established. Chapter 2: Spatial variation of hydrochemical in the South wetland Patzcuaro: This chapter is performed, firstly, a general analysis of hydrochemical status of surface waters of the wetland. On the other and, taking into account the natural flow of water from the wetland, the spatial variation of physical-chemical parameters and the effect of changes in land use on the surface hydrochemical is analyzed. Chapter 3: Nutrients and organic matter retention in the wetland: This chapter addresses the retention capacity of nutrients (nitrates, nitrites, soluble reactive phosphorus and total phosphorus) and organic matter in the south wetland Patzcuaro over an annual cycle emphasizing on the effects of temporal hydrological variability and determining the role of environmental factors on the retention. The main conclusions are: a) The annual water balance South wetland Patzcuaro was positive (gain of water) and it functions as a buffer hydrological system, transferring approximately 32.55% water to the south of Lake Patzcuaro, with which it forms a unit functional. b) The surface waters of southern wetland Patzcuaro are warm year-round, mineralization high, hard, alkaline and like all subtropical wetlands rich in nutrients and organic matter and, consequently, eutrophics. c) The multivariate analysis performed on the hydrochemical variables measured in surface waters of the wetland, helped to determine four different groups. These groups respond, first to the enrichment of nutrients and salts derived from anthropogenic disturbances and, secondly, to the process related biological photosynthetic activity of primary producers. d) Although the effects caused by human activities impacting on the wetland, in this study is evidence that South Patzcuaro wetland appears to maintain its functionality with ability to process nutrients, organic matter and solids. e) The wetland is very efficient in removing nutrients, although their effectiveness varies according to the phase of the hydrologic cycle. f) The wetland was more efficient in removing phosphorus than nitrogen, perhaps for the storage of phosphorus in the sediment due to the geochemical conditions of the wetland.