Samuel Gómez-Aguirre1 , Sergio Licea2 & Samuel Gómez3
1 Instituto de Biología, UNAM. Apdo. Postal 70-153, México, D.F. 04510 México. Fax: 52(5)550-0164; samuelg@servidor.unam.mx
2 Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM. Apdo. Postal 70-315, México, D.F. 04510 México; licea@mar.icmyl.unam.mx
3 Unidad Académica ICMyL, UNAM. Apdo. Postal 811, Mazatlán, Sin. 82000 México. Fax: 52 (669) 982-6133; samuelgomez@ola.icmyl.unam.mx
Recibido 31-X-2002. Corregido 14-IX-2003. Aceptado 11-XII-2003.
]]>Abstract
Observations on microplankton in the autumn of 1996 revealed the existence of high densities of Pseudo-nitzschia spp. A similar phenomenon was found in November 1998 and November 1999 and a month later it shifted to the southern Mazatlán Bay while in California, USA, incidents of the poisoning of sea mammals were being recorded; this also happened on the Mexican Pacific coasts from January to March. Water samples collected at surface (<0.5 m deep) and subsurface (10 m deep) monthly, from November 1998 to January 1999 and every week from February 1999 to May 2000, were analyzed by the Utermöhl technique at 400 enlargements. Phytoplankton quantification showed winter and summer pulses; the 1998-1999 period was higher than the 1999-2000 period. Five species of Pseudo-nitzschia were identified by electron microscopy (TEM and SEM); a new study has revealed other species. High values of Pseudo-nitzschia were observed: 730 P-n/ml (Dec. 1999), 610 P-n/ml (Dec. 1998), 335 P-n/ml (Jul. 1999), 198 P-n/ml (Feb. 1999), 170 P-n/ml (Nov. 1998), 123 P-n/ml (Mar. 1999), 108 P-n/ml (Aug. 1999). The blooms of other species of diatoms (Thalassiosira spp., Asterionellopsis glacialis, Chaetoceros spp., Skeletonema costatum), dinoflagellates (Prorocentrum spp., Scripsiella trochoidea) and ciliates (Myrionecta rubra) were also observed.
Key words: HABs, blooms, Pseudo-nitzschia, Mazatlán, Mexico.
Palabras clave: PANs, proliferaciones, Pseudo-nitzschia, Mazatlán, México.
Desde los primeros estudios sobre el fitoplancton del noroeste de México, en el Pacífico Oriental de Baja California y en el Golfo de California (Allen 1928, 1937, Cupp y Allen 1938, Cupp 1943, Gilbert y Allen 1943, Osorio- Tafall 1942, 1943), se indicó la existencia y alta proliferación de diversas especies de Nitzschia, de las cuales ahora se reconoce o distingue a varias de ellas como del género Pseudo-nitzschia Peragallo (Hasle 1994), productor de ácido domóico tóxico (ADP).
El desarrollo de la planctología en México, con especial enfoque al noroeste, data de los años sesenta, cuando los estudios corroboraron la importancia de esa flora diatomológica (Gómez- Aguirre 1972, Gómez-Aguirre et al. 1974a, 1974b, Licea-Durán 1974, Gómez-Aguirre y Santoyo 1975, Santoyo 1974, Signoret y Santoyo 1980). A partir de los años 80 estos registros han sido motivo de reconocimiento permanente en la Bahía de Mazatlán (Cortés-Altamirano 1982a, 1982b, Cortés-Altamirano et al. 1992, 1999), y para la costa occidental de Baja California se ha reconocido que los núcleos más grandes del microplancton, de finales del verano de 1985, correspondieron a especies de Nitzschia formadoras de cadenas (Martínez-López 1993). El aspecto toxicológico del fitoplancton tuvo su inicio y desarrollo a partir de 1980, sobre las toxinas de Gymnodinium catenatum en la Bahía de Mazatlán (Mee et al. 1986) y más tarde, Ochoa et al. (1997), examinó otras toxinas entre las que se refirió al ácido domóico producido por la proliferación de Pseudo-nitzschia spp. en aguas del Golfo de California.
En el otoño de 1996 y en el de 1998, se reconoció la presencia de altas proliferaciones de Pseudo-nitzschia spp. asociadas con altas densidades de Skeletonema costatum (Gómez-Aguirre 1999); estas observaciones coincidieron con los accidentes de intoxicaciones de mamíferos marinos en el sur de California, Estados Unidos, atribuidas a la ingesta de peces portadores de ácido domóico, por lo cual se planteó la pregunta siguiente: ¿Cuándo, qué tamaño y qué duración presentan esas proliferaciones?
]]> En busca de la respuesta se repitieron reconocimientos planctológicos un mes después (diciembre 1998) en la Bahía de Mazatlán y en otros puntos aproximadamente 200 kilómetros al sur. Se observó que aunque continuaba la presencia de Pseudo-nitzschia spp. en Mazatlán, la proliferación de éstas, asociadas con S. costatum, se manifestaba en la Boca de Cuautla, Nayarit. Para esas mismas fechas, Guerra-Martínez et al. (1999), consignó proliferaciones de fitoplancton con dominancia de S. costatum y la presencia de Pseudo-nitzschia spp. (no cuantificadas) en la Bahía de Zihuatanejo, aproximadamente a 1 000 km al sureste de Mazatlán, proliferación que estos últimos autores atribuyeron a una reciente manifestación de surgencia en esa región.Lo anterior corrobora el concepto formulado por experiencias previas, acerca de la existencia de dos períodos ambientales en el ciclo anual de las aguas de la región: a) período de enfriamiento (otoño-invierno) con predominio de vientos del NO y el desplazamiento de masas de agua de norte a sur y b) período de calentamiento (primavera-verano) con vientos del SO y frentes de masas de agua norecuatoriales en ascenso, de sur a norte.
Ambos períodos manifiestan variaciones interanuales que parecen reflejarse en la composición, la densidad y el comportamiento de las comunidades del plancton. En la primavera del 2000 se registraron muertes de mamíferos y aves marinas cerca de Acapulco, habiéndose consignado la presencia de ballenas en las bahías de Huatulco, Oaxaca, aún más al sur. En el verano del 2001 fue alarmante la noticia de una mortandad de peces, delfines y dos decesos humanos en las costas de Chiapas, México (Ramírez- Camarena et al. 2002), cuya causa, en la opinión de estos autores, no fue bien esclarecida.
La importancia de Pseudo-nitzschia spp. ha sido resaltada en las diversas conferencias mundiales sobre proliferaciones algales nocivas (PAN ó HAB en inglés), cuyos volúmenes publicados en trabajos sinópticos, han trascendido en la formación de especialistas, laboratorios y programas (Glibert y Pitcher 2001). En México se inicia este campo de estudio en su aspecto taxonómico (Hernández-Becerril 1998, Licea et al. 2000), sobre sus proliferaciones en el plancton (Licea et al. 1999, Gómez- Aguirre et al. 1999), y en el campo de la toxicología (Sierra-Beltrán y Ramírez-Camarena com. pers.).
Materiales y métodos
La Bahía y Puerto de Mazatlán (Fig. 1), se sitúan en la costa oriental de la entrada del Golfo de California (23°12’ N y 106°27’ W). Es una bahía abierta con varias islas e islotes en su parte norte y en su extremo sur, dos puntas que terminan en prominentes cerros de piedra que resguardan la entrada al puerto. Sus aguas reciben influencia cálida del sur en primavera- verano y de enfriamiento por los vientos del NO y la ocurrencia de fenómenos de surgencias frente a sus costas durante el período otoño-invierno. Estudios recientes (Alonso- Rodríguez et al. 2000), señalan a la Bahía de Mazatlán como un área sujeta a eutroficación cultural.
En la estación 1 (Fig. 1), se hicieron muestreos de agua superficial (<1.0 m) y subsuperficial ( = ó <10.0 m) por medio de botella van Dorn; las muestras fueron conservadas en una mezcla de lugol + yodo (I°) saturado con 20% de acetaldehido. También se recolectaron muestras con red de 60 micras de luz de malla en arrastre vertical (10-0 m) y se fijaron en formalina al 4%.
]]> La frecuencia del muestreo fue mensual de noviembre de 1998 a enero de 1999, luego se intensificó cada semana con réplicas dobles, en marea baja y marea alta, durante los días de luna nueva y luna llena, de febrero de 1999 a mayo de 2000. En las estaciones 2 y 3 (Fig. 1), ocasionalmente se tomaron muestras de agua superficial, a 5, 10 y 25 m de profundidad y con red para plancton de 60 micras, en arrastre vertical, con propósitos cualitativos y para certificar la homogeneidad del plancton en ambos sitios, la cual no varió durante este período de estudio.Las muestras se examinaron y cuantificaron mediante la técnica de Utermöhl con microscopio de objetivos invertidos, en alícuotas, empleándose cámaras de sedimentación de 5, 10 y 25 ml, según la abundancia del microplancton.
Los materiales, catalogados por localidad y fecha, están depositados en la colección planctológica del Instituto de Biología, UNAM.
Resultados
De noviembre de 1998 a mayo de 2000, se tomaron 200 muestras de agua, y de ellas se obtuvo cerca de un millar de submuestras para el reconocimiento de la composición y la cuantificación del microplancton (>20 - <200 micrómetros), con especial atención a la presencia y abundancia de Pseudo-nitzschia spp., estos datos se presentan en Fig. 2 y la composicion de especies dominantes en Fig. 3, en donde además, se destacan los principales caracteres taxonómicos y morfométricos.
Las diatomeas con valores altos de concentración (algunas potencialmente tóxicas) fueron Thalassiosira mala (nov-dic 98), Asterionellopsis glacialis (dic-feb 99), Proboscia spp. (feb-mar), Thalassiosira rotula y Thalassiosira sp. (abr-may), Chaetoceros spp. (abr-ago), Thalassionema nitzschioides (ago-sep) y Skeletonema costatum (sep-nov). Algunos dinoflagelados que mostraron proliferaciones fueron Prorocentrum spp. (mar-may), Scripsiella trochoidea (may-jun), varias especies de ciliados (may-jun) y Myrionecta rubra (=Mesodinium rubrum) en el período agosto-octubre del ciclo 1998/1999.
Las existencias menores del microplancton, durante este período, se apreciaron en una fecha de junio de 1999 y en dos fechas del mes de febrero de 2000. Las máximas en 1999 se observaron en febrero y mayo con cifras mayores a 2 000 céls/ml. En el año 2000 las cifras se duplicaron con un valor mayor a 4 000 céls/ml el 15 de abril, con dominancia de Thalassiosira sp. y S. costatum, y mayores de 8 000 céls/ml el dia 27 con dominancia de Thalassiosira spp. y Leptocylindrus danicus. Dos semanas mas tarde, el 12 de mayo, esas cifras disminuyeron a 3 300 céls/ml, con S. costatum y L. danicus como dominantes.
Discusión
En un análisis previo del microplancton de Mazatlán, empleando el microscopio electrónico de barrido (MEB) y el microscopio electrónico de transmisión (MET), Licea et al. (1999) reconocieron cuatro especies de Pseudo-nitzschia potencialmente productoras de ácido domóico tóxico: P. pungens, P. fraudulenta, P. subfraudulenta y P. pseudodelicatissima (Fig. 3 (5-8c)). Más tarde Licea et al. (2000), reconocieron la presencia de P. australis, ya anteriormente citada por Hernández-Becerril (1998) en aguas del Pacífico y Golfo de California.
En las observaciones con microscopio de luz (ML) y con las técnicas convencionales en fresco sólo es posible reconocer cuatro de ellas de manera relativa por su tamaño (longitud y ancho), la forma de sus ápices, la posición del rafe y la proporción del número de estrías apicales (Moreno et al. 1996), caracteres muy difíciles de resolver durante los análisis cuantitativos mediante la técnica tradicional de Utermöhl, que se aplicó en este estudio.
El comportamiento de la densidad relativa del género Pseudo-nitzschia, que describe la Fig. 2, muestra los dos períodos, el invernal 1998/l999, con cifras ligeramente mayores que el invernal 1999/2000, en tanto que el período cálido entre mayo y agosto de 1999, fue ligeramente menor en sus cifras de Pseudo-nitzschia y aún menor en su duración. Los valores relativos más altos ocurrieron de la manera siguiente: 730 céls ml-1 el 7 de diciembre de 1999; 610 céls ml-1 el 6 de noviembre de 1996; 335 céls ml-1 el 12 de julio de 1999; 198 céls ml-1 el 1 de febrero 1999; 170 céls ml-1 el 6 de noviembre de 1998; 123 céls ml-1 el 17 de marzo de 1999; 108 céls ml-1 el 11 de agosto de 1999.
Lo anterior corrobora los conceptos, previamente señalados en la hipótesis de estos estudios, acerca de la existencia de dos amplios períodos climáticos y en consecuencia de la composición y la productividad del fitoplancton de la región, que se manifiesta con variaciones interanuales.
Las existencias de Pseudo-nitzschia spp. fueron mayores en cifras y tiempo en el período invernal 1998/1999 que las del mismo período 1999/2000. La ocurrencia de este género en los meses cálidos de 1999 parece rebasar con mucho a los valores del período de calentamiento del año 2000.
]]> Ante estos precedentes se creó la motivación para ampliar la investigación sobre la presencia y abundancia de Pseudo-nitzschia spp. en espacios de mayor escala, por lo que se propuso y obtuvo la participación en las campañas del proyecto TALUD a bordo del B/O "El Puma" del ICMyL UNAM, sobre la plataforma continental de Sinaloa (SE del Golfo de California), con los muestreos del microplancton superficial con botella y con red de 60 micras de luz de malla en arrastre vertical de 30-0 m, con lo cual se han podido apreciar diferencias cuantitativas entre el verano de 2000 y el verano de 2001 (Gómez-Aguirre en prep.).Por estas experiencias es de señalarse la conveniencia, durante las proliferaciones de Pseudo-nitzschia spp. y otras especies nocivas, de (1) identificar bioquímicamente las toxinas y (2) usar imágenes digitales certificadas por microscopía electrónica (MEB y MET) para identificar especies y su proporción. Así se podrá estimar los riesgos de incorporación de las toxinas a la trama trófica, especialmente en cuanto a los recursos pelágicos.
Agradecimientos
Agradecemos al Instituto de Biología y a la Unidad Académica Mazatlán del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM, por sus amplios apoyos en estos estudios. A Sara Fuentes (IBUNAM) y a Jorge Sepúlveda (IFCUNAM) por sus auxilios en MEB y MET.
Resumen
Observaciones previas sobre el microplancton de la Bahía de Mazatlán, en el otoño de 1996, revelaron la existencia de altas densidades de Pseudo-nitzschia spp. Este mismo fenómeno se encontró en noviembre 1998 y un mes después se había desplazado al sur de la Bahía de Mazatlán, mientras que por esas mismas fechas, en California, EUA, se registraban accidentes de envenenamiento de mamíferos marinos, accidentes que en el noroeste de México se aprecian entre enero y marzo. Mensualmente se recolectaron muestras de agua superficial (< 0.5 m) y subsuperficial (10 m), de noviembre 1998 a enero 1999 y cada semana, entre febrero 1999 y mayo 2000; las muestras fueron analizadas por la técnica de Utermöhl a 400X. La cuantificación del microplancton presentó un amplio pulso invernal y otro menor en verano de cada ciclo anual. Con el empleo de microscopio electrónico (MEB y MET), se reconocieron cuatro especies de Pseudo-nitzschia y una más en estudio reciente. Las densidades de Pseudo-nitzschia fueron, en orden de importancia: 760 céls ml-1 (7 dic.1999), 610 (6 dic.1998), 335 (12 jul.1999), 198 (1º. feb. 1999), 170 (6 nov.1998), 123 (17 mar.1999), 108 (11 ago.1999). Otras especies de diatomeas (Thalassiosira spp., Asterionellopsis glacialis, Chaetoceros spp., Skeletonema costatum), dinoflagelados (Prorocentrum spp., Scripsiella trochoideda) y ciliados (Myrionecta rubra), manifestaron proliferaciones altas durante el período de este estudio.
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