Cuantificación biosilícea del núcleo sedimetario del bañado Las Maravillas, Laguna Negra, Rocha, Uruguay (LMC1)

Universidad de la República

Facultad de Ciencias

Centro Universitario Regional Este – sede Rocha

PEDECIBA Geociencias

Tesis de Maestría

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       paleoclimas, paleoambieNtes, Ocupaciones humanas e IMPACTO RECIENTE EN LA CUENCA DE LA LAGUNA NEGRA

Holoceno medio, superior y la gran aceleración

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Autor: Lic. ALFONSO RAÚL MACHADO ARNAUD

Tutora: Dra. Laura del Puerto García

Cotutor: Dr. José María López Mazz

Montevideo – Uruguay

Abril 2024

Resumen

El presente trabajo realiza una reconstrucción paleoambiental y paleoclimática de los últimos 6000 años en la cuenca de la Laguna Negra, en el este de Uruguay. Se estudian los cambios ambientales, el impacto de estos cambios sobre las poblaciones pasadas, así como el impacto de las respuestas humanas sobre los ecosistemas. Se combinan datos arqueológicos con indicadores paleoambientales y paleoclimáticos para centrarse en la interrelación cultura/ambiente de períodos prehispánicos como coloniales y post-coloniales hasta la actualidad. Entre los objetivos están: i- reconstruir las condiciones y cambios paleoambientales y paleoclimáticos del sitio arqueológico Los Indios y su entorno; ii- comprender y describir en base al registro, los procesos involucrados en la formación del sitio arqueológico; iii- analizar el impacto reciente y proponer medidas de precervación y producción sustentable. Se plantea el estudio paleolimnológico de la estratigrafía en base al análisis de indicadores climático-ambientales de testigos de fondo de bañados. Se realizaron análisis paleomicrobotánicos, geoquímicos, granulomérticos y mineralógicos. Los resultados describen depósitos en capa de sedimentos muy finos con moda en limos, pobremente seleccionados, correspondientes a procesos de suspensión pelágica. La mineralogía está compuesta principalmente por cuarzo y feldespatos en todas las fracciones analizadas, así como accesorios, mientras que en argilominerales están presentes illita en todo el perfil, así como caolinita y vermiculita en los estratos inferiores. La materia orgánica es creciente lo que indica la presencia de una mayor cobertura vegetal con el incremento del tiempo. La discusión integra la información de los tres núcleos analizados entre sí, con los antecedentes ambientales y arqueológicos. Las conclusiones pueden inferir la presencia de ambientes acuáticos lénticos continentales que podrían intercalarse con episodios sub-aéreos con formación/erosión de suelos, con una importante presencia acuática. El sitio arqueológico fue abandonado durante el periodo 7000-3500 años AP dada la inhospitalidad del ambiente donde dominaron las zonas anegadizas de muy poca productividad primaria. El ambiente durante el Holoceno superior se mostró más amigable, aumentó notoriamente la productividad primaria, la cobertura vegetal y la formación de bañados con turberas, entorno en el que se desarrolló una muy densa reocupación arqueológica por parte de los “constructores de cerritos”. El período más reciente, correspondiente a los últimos 200 años, ya posteriores a la colonización capitalista, con la instalación de sistemas productivos agroindustriales donde se detecta una gran aceleración en los procesos de deterioro de la biodiversidad y resiliencia de los ambientes típicos de tierras bajas inundables.

Palabras clave: Geoarqueología; Paleolimnología; Planicies inundables; Antropoceno; Pueblos originarios.

4.8.1.2. Concentración biosilícea

Para determinar la concertación de sílice biogénico, éste se separó del resto de la fracción mineral de la muestra. Se partió de 0,5 cm3 de sedimento por muestra. Se siguieron los pasos del protocolo de extracción por densidad (con líquidos pesados) de fitolitos según Madella et al. (1998) y al finalizar se secó y pesó la fracción biosilícea recuperada. De esta forma se obtuvo el dato de gramos de biosílice (entero o no), por cm3 de sedimento. Para la extracción por densidad se empleó Polytungstato de Sodio como líquido pesado, con una densidad de 2,35 g/cm3.

Para estimar la cantidad de partículas biosilíceas en general (y por tipo en particular), se montaron preparados de la fracción biosilícea recuperada utilizando el método de la alícuota: se hidrataron las muestras secas y se disolvieron en una cantidad de agua definida (50 ml o 30 ml, según la cantidad recuperada). Se montaron alícuotas de 1ml por intervalo, en cubreobjetos de 20x20mm y abarcando toda la superficie (Figura 21) y se estimó el volumen de muestra representado en cada preparado. A continuación, se procedió a la cuantificación de un área definida por cada preparado, relevando la cantidad de silicofitolitos, valvas de diatomeas, cistos de crisofitas y espículas de espongiarios. Los resultados se extrapolaron al área total montada, estimando el contenido de partículas por volumen representado.

Los preparados fueron realizados en las instalaciones del LAG y del LabM CURE – Rocha.

Figura 21: Preparados de biosílice.60X. SF: silicofitolitos; D: valvas de diatomeas; C: cistos de crisofitas.

4.8.1.3. Identificación y análisis de silicofitolitos

  Para la cuantificación de partículas biosilíceas y el análisis de silicofitolitos, los preparados fueron observados en microscopio óptico a 600 y 1000 magnificaciones, procediendo a la captura y digitalización de imágenes mediante cámara Micrometrics adaptada al microscopio, en las instalaciones del LAG y del LabM CURE - Rocha.

.           Se relevaron en promedio 450 partículas biosilíceas por muestra y se describieron los silicofitolitos según los morfotipos del Código Internacional de Nomenclatura Fitolítica (Madella et al. 2005) e identificaron de acuerdo a la colección de referencia (del Puerto 2009; 2015) (Figura 22) (ANEXO V), así como a distintas fuentes bibliográficas (ej. Patterer et al. 2011; Zucol et al. 2010; Iriarte y Alonso 2009; Fernández Honaine et al.2006; Gallego y Distel 2004).

Figura 22: cartilla comparativa, colección de referencia de silicofitolitos. (del Puerto 2015).

A partir de los resultados obtenidos, se calcularon distintos índices climáticos y ambientales:

Indices de temperatura IT y humedad IH: se calcularon los índices de temperatura y humedad según la metodología propuesta por Twiss (1992), a partir de la abundancia relativa de células cortas de gramíneas pooides, panicoides y chloridoides, utilizando la correlación de estos índices con variables bioclimáticas para la región de estudio descrita en del Puerto (2015: 44). El IT está definido por la abundancia de fitolitos pooides en el total de células cortas de gramíneas y el IH se calcula de acuerdo con la abundancia de fitolitos chloridoides en el total de fitoitos de gramíneas C4: altos valores de estos índices, entonces, indican climas más fríos en el primer caso y áridos o con una marcada estacionalidad en las lluvias en el segundo. Una detallada descripción de este proceso de análisis se puede ver en del Puerto et al. (2013).

Índice D:P: otro análisis realizado en base al registro de biosílice fue la relación entre dicotiledóneas leñosas y gramíneas, siguiendo el índice D:P propuesto por Alexandre et al. (1997) y ajustado por del Puerto (2009) para el este uruguayo. Este índice indica la proporción relativa de plantas arbustivas/leñosas en relación con las gramíneas presentes.

Índice de estrés hídrico BI: se calculó el índice de células bulliformes según Salgado et al. (2021), para determinar el nivel de estrés hídrico al que las plantas están sometidas. La abundancia de estas células silicificadas está correlacionada con la presencia de plantas estacionales que tienen la capacidad de resistir estrés hídrico, siendo buenos indicadores de la acentuación en la estacionalidad de los períodos climáticos.

Índice SF:OSB: se calculó la abundancia de silicofitolitos en relación con otras partículas biosilíceas (diatomeas, espículas, crisofitas, otros) como indicador de cambios en la fuente de material orgánico (del Puerto et al. 2013), diferenciando de esta manera los aportes de la cuenca (sedimentos clásticos: silicofitolitos) de los del cuerpo de agua (sedimentos orgánicos: valvas de diatomeas, cistos de crisofitas, espículas de espongiarios).

5.2.6.2. Concentración biosilícea: silicofitolitos y otras partículas biosilíceas

La secuencia comienza a los 61cm de profundidad con concentraciones del entorno de los 0,05gr/cm3. Con el paso del tiempo registra una tendencia decreciente para llegar a niveles ínfimos (0,003g/cm3) en torno a los 45cm de profundidad. Posteriormente, sigue un período de altibajos entre los 41cm y 25cm de profundidad que derivan en el pico mayor de la gráfica a los 17cm de profundidad con 0,14g/cm3. Seguido a eso, existe una caída en las concentraciones a niveles que se mantienen hasta la superficie del muestreo entre 0,05gr/cm3 y 0,08gr/cm3.

En la Figura 26 se presenta la distribución vertical de la abundancia relativa de los principales grupos taxonómicos identificados a partir del análisis de silicofitolitos, de otras partículas biosilíceas, de los valores obtenidos de los distintos índices calculados (IT, IH, D:P, BI, SF:OSB) y de la concentración absoluta de biosílice. Asimismo, se presenta la zonación resultante del Stratigraphically Constrained Clustering que permitió la identificación de cinco Zonas de Asociación Biosilícea (ZAB) principales (Figura 30):

Figura 30: LMC1, abundancia relativa de los indicadores paleomicrobiosilíceos y los índices inferidos. Los años son calibrados a partir de 14C y tasa depositacional. Las planillas de construcción de la presente figura pueden verse en  (ANEXO XI).

ZAB I: se desarrolla desde los 61cm, en el extremo inferior del núcleo, hasta los 55cm, ubicándose temporalmente entre ~6000-5700 años AP. Se caracteriza por una baja concentración biosilícea, en torno a 0,05gr/cm3, donde se destaca el predominio de fitolitos pooides (32%), correspondientes a células cortas silicificadas de gramíneas invernales (C3) de la subfamilia Pooideae.  En menor proporción se registraron fitolitos panicoides (12%) y chloridoides (menos del 10%) producidos en células cortas de gramíneas estivales (C4) de las subfamilias Panicoideae y Chloridoideae, respectivamente. La relación entre la abundancia de estos morfotipos determinó valores del índice de temperatura (IT) cercanos a 60, indicando que la temperatura media anual (TMA) se habría ubicado levemente por debajo de la actual y que disminuyó desde el inicio al tope de la ZAB. La relación entre fitolitos panicoides y chloridoides, a su vez, determinó altos valores del índice de humedad (IH), indicando que en la base del testigo las condiciones fueron más secas o marcadamente estacionales en la pluviosidad, respecto a las condiciones actuales. Esto se condice con la alta abundancia relativa de células bulliformes silicificadas (10%), indicando la presencia de plantas con capacidad de sufrir estrés hídrico. Esta abundancia relativa repercute en los valores relativamente altos del índice de estrés hídrico (BI) registrados para la ZAB. Esto es coherente con la presencia relativamente baja de diatomeas, crisofitas y espículas, donde el índice SF:OSB indica un aporte mixto en la base de la ZAB con una tendencia hacia el predominio de aporte terrestre en el tope de esta. Los fitolitos de ciperáceas, asociados a ambientes húmedos, están presentes, aunque en baja proporción. Los fitolitos de dicotiledóneas leñosas están presentas en un porcentaje menor al 5%, generando bajos valores del índice D:P correspondientes con una menor extensión de los elementos boscosos en relación a los paisajes actuales para la zona. Los fitolitos de aracáceas, no obstante, alcanzan un 6%, lo que indica presencia de palmares con mayor extensión y/o densidad que en la actualidad.

ZAB II: se desarrolla en el intervalo comprendido entre 55cm y 44cm, correspondiendo aproximadamente al período ~5700-5000 años AP. La concentración biosilícea muestra una tendencia decreciente en la ZAB, alcanzando los mínimos valores registrados en todo el testigo (0,003g/cm3) hacia el tope de la zona.  Dentro de las partículas biosilíceas dominan netamente los silicofitolitos, mientras que los otros indicadores biosilíceos se encuentran ausentes o muy poco representados, sobre todo hacia ~5300 años AP. Debido a ello el índice SF:OPB reporta los valores más altos para toda la secuencia (40), sugiriendo una importante retracción del humedal. Dentro de los silicofitolitos, los morfotipos pooides mantienen la tendencia al crecimiento, alcanzando los valores máximos de la distribución (40%) en todo el núcleo en la mitad de la zona (47cm). Los morfotipos panicoides mantienen su abundancia en la base con respecto a la zona precedente, pero muestran un decrecimiento hacia el tope que es coherente con el crecimiento de pooides. Asimismo, los fitolitos chlolidoides se comportan de forma muy similar a las panicoides, disminuyendo su cantidad con el paso del tiempo dentro de la ZAB.  En consecuencia, el IT indica un descenso de la TMA que alcanza el mínimo de toda la secuencia hacia ~4900 años AP, momento en el cual comienza un leve ascenso hacia el tope de la zona. El IH presenta valores medios de 40 con un descenso en la mitad de la zona que estaría indicando el aumento de la precipitación y/o la disminución de la estacionalidad hacia los ~5300 años AP. Un aumento que alcanza los mayores valores de toda la secuencia respecto a la abundancia de células bulliformes, indica un marcado déficit hídrico asociado a la estacionalidad en las precipitaciones. Coherentemente con esta exposición, el índice BI muestra su mayor expresión en esta ZAB así como en todo el testigo con el máximo marcado en ~4900 años AP. Otros fitolitos correspondientes a las plantas herbáceas que están presentes, aunque en una muy baja proporción, son morfotipos atribuibles a gramíneas de las tribus Aristidae y Danthonidae, en toda la ZAB, así como Stipoideae en la base y Oryzeae en el tope de esta. Si bien en la base de la ZAB se registran fitolitos de ciperáceas, éstas se encuentran en muy baja proporción y manteniendo una tendencia decreciente desde la ZAB inferior. Por otro lado, en este período se presenta la mayor abundancia de fitolitos de aracáceas de todo el núcleo, pudiendo corresponderse con la mayor expansión y/o densidad del palmar. Por su parte las dicotiledoñas leñosas se encuentran presentes de manera creciente, alcanzando el 5% en el tope de la zona. El índice D:P aumenta en concordancia con los de temperatura y humedad alcanzando el máximo en los ~4900 AP marcando el máximo desarrollo arbustivo para la zona. 

ZAB III: expresada entre 44cm y 24cm, abarca el período comprendido entre ~4800-2800 años AP. Aumenta la concentración biosilícea respecto a la zona anterior, representada principalmente por silicofitolitos pero con mayor aporte de otras partículas biosilíceas (principalmente valvas de diatomeas y cistos de crisofitas). El índice SF:OPB muestra una importante caída respecto a la ZAB anterior y un comportamiento decreciente de base a tope de la ZAB. Dentro de los silicofitolitos, los morfotipos pooides mantienen una alta proporción, en promedio similar a la ZAB infrayacente, mientras que los panicoides exhiben un aumento con respecto a la tendencia decreciente previa, mostrando un valor máximo sobre ~3800 años AP, concordante con un descenso de los fitolitos chloridoides. Asimismo, en ese punto se indica el menor valor de IH para el período, coincidiendo con la reaparición y posterior consolidación de organismos acuáticos representados principalmente por valvas de diatomeas y cistos de crisofitas, además de las espículas de esponjas, que han mantenido una frecuencia mínima pero constante en todo el testigo. El IT indica que la TMA aumentó respecto a la ZAB anterior y el BI muestra un decaimiento con relación a la UE anterior, lo que indica una menor estacionalidad en las lluvias que la tendencia precedente. Fitolitos de Aristidae como Danthonidae, están presentes en toda la ZAB, así como Oryzoideae aunque estos últimos en muy baja proporción. Las ciperáceas se encuentran en toda la ZAB, en muy baja proporción, pero con un incremento leve en los ~3400 años AP. Los fitolitos de aracáceas se encuentran presentes, aunque en una menor proporción que la ZAB infrayacente.No obstante, muestran un incremento sobre el tope de la ZAB (~3400-2800 años AP.).  Hacia los ~4200 años AP. el índice D:P indica el momento de mayor expansión de las comunidades leñosas (arbustivas/arbóreas) en la cuenca para esta ZAB y el segundo más importante para todo el testigo, lo que rápidamente decae a los valores más bajos de toda la secuencia sobre los ~3800 años AP.

ZAB IV: se desarrolla desde los 24cm hasta los 10cm, ocupando el intervalo temporal correspondiente a ~2800-1300 años AP. Esta zona es la que presenta mayor concentración de biosílice en toda la secuencia, alcanzando los valores máximos en el sector medio de la ZAB (~2000 años AP). Esto responde al aporte tanto de silicofitolitos como de otras partículas biosilíceas (principalmente valvas de diatomeas y cistos de crisofitas), reportando el valor mínimo del índice SF:OPB para toda la secuencia e indicando un mayor aporte local del cuerpo de agua. Para este período, los fitolitos pooides disminuyen en cantidad, notoriamente con respecto a la ZAB infrayacente, con un punto mínimo al medio de la zona. Asimismo, los fitolitos panicoides y choridoides también disminuyen en cantidad. La relación proporcional entre estos morfotipos, expresada en el IT, indica que la TMA se mantuvo próxima a la registrada en la ZAB anterior, aunque evidencia un pulso más frío en torno al 1800-1700 años AP. Este pulso estuvo también caracterizado por condiciones más secas o estacionales, de acuerdo a los valores reportados por los índices IH y BI.  Los morfotipos atribuidos a las tribus Aristidae y Danthoneae disminuyen respecto a la ZAB anterior, mientras que los morfotipos de orizáceas se mantienen presentes en toda la zona. Se destaca el incremento de fitolitos de ciperáceas en esta ZAB, denotando el desarrollo de vegetación hidrófila de alto porte en el humedal. Los fitolitos de aracáceas disminuyen manteniendo la tendencia del final de la ZAB infrayacente y presentan un punto mínimo al medio del período (~2100 años AP.) que coincide con uno de los dos mínimos de todo el testigo, sugiriendo una menor extensión o densidad de los palmares locales para los ~6000 años AP. estudiados en este trabajo. También el índice D.P disminuye considerablemente hacia el tope de la ZAB, indicando menor presencia de elementos arbóreo/arbustivos en el área.

ZAB V: es la zona más superficial, desarrollada desde los 10cm hasta la superficie (0cm), en un intervalo temporal que va de los ~1300 años cal. AP hasta la actualidad. La concentración biosilícea es levemente creciente de inicio a tope (0,05 – 0.08 g/cm3) y si bien decreció con respecto a la ZAB infrayacente, luego de esta, es la de mayor concentración en todo el testigo.  Los morfotipos de fitolitos pooides se representan con la menor frecuencia de todo el testigo en esta ZAB, mientras que los panicoides y los chloridoides se registran de forma muy similar a las ZAB infrayacente, es decir sin demostrar un aumento que justifique el incremento en la concentración biosilícea. No obstante, la alta frecuencia de organismos acuáticos, que al igual que en la ZAB infrayacente han llevado el índice SF:OPB a los valores mínimos de todo el testigo, así como el desarrollo de vegetación hidrófila (orizáceas y  cyperáceas) en el periodo comprendido en este tramo del testigo (25 – 0cm), están indicando el desarrollo del humedal. El IT indica que esta ZAB representa el período más cálido del testigo incluyendo el momento de mayor TMA en torno a ~600 años cal. AP. El IH por su parte, tiene una tendencia decreciente en esta ZAB, lo que indica un aumento de la humedad del ambiente de la cuenca, que se fue incrementando conforme al paso del tiempo y que alcanza en la actualidad uno de los episodios más húmedos de toda la secuencia. El índice BI indica un aumento en la estacionalidad de las lluvias para esta ZAB, que tiene su pico en los ~600 años AP, coincidente con el mayor crecimiento de índice D:P, mostrando la mayor expansión de los matorrales y/o bosques en la toda la secuencia, aunque con rápida disminución hacia el tope del testigo. Los fitolitos de palmeras, por su parte, muestran los valores mínimos para toda la secuencia, con una tendencia decreciente de base a tope de la ZAB.