Contribución de conocimiento en Biodiversidad Marina

En los últimos 15 años el INVEMAR se ha esforzado por llevar a cabo investigación científica que ayude a la consolidación de los inventarios de fauna y flora y la caracterización de ecosistemas, en especial de la plataforma continental y el talud. El decidido apoyo de la Agencia Nacional de Hidrocarburos para la ejecución de los recientes proyectos desarrollados durante el 2008 y 2009, han contribuído a la continuidad del proceso que se inició con las Expediciones Macrofauna efectuadas entre los 20 y los 500 m de profundidad. Los cruceros INVEMAR-ANH I y II, facilitaron el avance en la exploración de los fondos profundos más allá de los 900 m, y específicamente permitieron aportar nueva información para el conocimiento biológico, oceanográfico, geológico y sedimentológico en el Caribe colombiano.

Componente biológico

La información obtenida sobre los organismos planctónicos aportó nuevos conocimientos sobre su composición, estructura y patrones espaciales en aguas costa afuera del Caribe colombiano. En total se recolectaron más de 14000 especímenes agrupados al menos en 18 grupos zoológicos, los cuales se continúan trabajando taxonómicamente. En cuanto al fitoplancton se han identificado alrededor de 200 especies, siendo un número importante de ellas nuevos registros para el país. Estos organismos se agrupan con base en las especies y sus abundancias, encontrándose grupos característicos al norte y sur del Caribe colombiano relacionados con las condiciones fisicoquímicas y ambientales de cada zona.

Se encontró que al igual como sucede con el plancton, las comunidades bentónicas tienen patrones que varían principalmente con la profundidad y la zona en que se encuentran. El mayor número de especies fue hallado en las ecorregiones Guajira, Tayrona, Palomino, Archipiélago Coralinos y Magdalena, áreas con gran variedad de hábitats disponibles. Las mayores abundancias se registraron en el sector Guajira norte, Palomino, Tayrona, en las cuales el fenómeno de surgencia tiene una mayor influencia, probablemente asociada a un importante aporte de materia orgánica proveniente de diferentes fuentes. En términos generales los resultados sugieren que los organismos forman agregaciones de especies, con especies exclusivas y características, los cuales están relacionados con la profundidad y características de las masas de agua. Los resultados indican que las representaciones a gran escala de sustitutos de biodiversidad deben ser interpretadas con precaución, debido a la naturaleza fluctuante del medio marino.

Por otra parte, se logró ampliar el conocimiento hasta los 940 m de profundidad de la fauna epibentónica, es decir de los organismos que viven sobre el fondo o en íntima relación con él, dentro de los cuales se incluyen algunas de las especies más relevantes de interés económico, ecológico y para la conservación, siendo posible poner a disposición de la comunidad científica, técnica y el público en general, una visión integral de las comunidades que habitan en los primeros 1000 m de nuestras costas caribeñas.

Los resultados relacionados han sido compilados tanto en listados taxonómicos como en otros documentos científicos y técnicos, algunos de los cuales ya se encuentran en proceso de revisión para su publicación y servirán de insumo en la actualización de la información disponible, facilitando la detección de los vacíos que permitan orientar las futuras investigaciones.

Componente Geomorfología y sedimentología

En este componente se logró un avance significativo en el conocimiento de la geomorfología marina del Caribe colombiano, el cual se ve reflejado en dos productos:

  • Cartografía geomorfológica submarina a escala 1:100.000 de un sector del Bloque Fuerte entre la Isla de Barú (Bolívar) y Arboletes (Antioquia).
Bloque 3D que muestra los principales rasgos geomorfológicos submarinos de un sector del Bloque Fuerte.
  • Cartografía geomorfológica submarina a escala 1:100.000 de un sector de los bloques RC 4, RC 5, RC 6, RC 7 y Tayrona entre Santa Marta (Magdalena) y el límite de los departamentos de Atlántico y Bolívar.
Bloque 3D que muestra los principales rasgos geomorfológicos submarinos de un sector de los bloques RC 4, RC 5, RC 6, RC 7 y Tayrona.

Por otra parte, se adquirieron los primeros datos sedimentológicos para el talud continental del Caribe colombiano, respecto a la granulometría (tipo de sedimento y selección de tamaño de grano) y contenido de materia orgánica y de carbonato de calcio para 41 muestras de sedimento del fondo oceánico.

Componente Oceanografía

Se realizó una caracterización oceanográfica de la columna de agua en las estaciones de muestreo, por medio de la obtención de perfiles verticales de temperatura, salinidad, oxígeno y densidad del agua de mar entre la superficie y los 1000 m de profundidad. Los perfiles verticales demostraron una estratificación en la columna de agua típica de mares tropicales, en la cual las capas superficiales son más cálidas y menos densas que las profundas; así mismo permitieron confirmar la presencia de tres núcleos de masas de agua (Agua Superficial del Caribe, Agua Subsuperficial Subtropical y Agua Intermedia Antártica), tal y como se ha registrado en otros trabajos para el área. Igualmente, fue posible corroborar la variación espacial superficial que existe entre el nororiente y el sur del Caribe colombiano, encontrándose que las estaciones de la zona nororiental se caracterizan por presentar aguas superficiales con menor temperatura y mayor salinidad, oxígeno y densidad que las localizadas en el sur.

Perfiles verticales de temperatura y salinidad
variación espacial superficial que existe entre el nororiente y el sur del Caribe colombiano

Consolidación de tecnologías de información

Las Tecnologías de Información y Comunicación -TIC- son reguladas en Colombia por la Ley 1341 de 2009, que las define como “el conjunto de recursos, herramientas, equipos, programas informáticos, aplicaciones, redes y medios, que permiten la compilación, procesamiento, almacenamiento y  transmisión de información como: voz, datos, texto, video e imágenes”.

INVEMAR y ANH, identificando el gran potencial que tienen estas tecnologías para la comunidad en general han incorporado su uso en el estudio de la zona marina, permitiendo no solo generar nuevo conocimiento, si no además disponerlo de diversas formas para su consulta y mejor uso. A continuación se describen algunos logros puntuales en el uso de las TIC, que son parte integral del estudio de los fenómenos biológicos y ambientales en el área marina de Colombia.

Bodega de datos y servicios Web

El INVEMAR desarrolló el diseño y creación de una bodega de datos y servicios web, así como productos de información, utilizando elementos, normativos y tecnológicos establecidos para el Sistema de Información Ambiental Marina (SIAM). La primera herramienta a la que hacemos referencia es el SIBM - Sistema de Información Ambiental sobre Biodiversidad Marina de Colombia.

* SIBM - Sistema de Información Ambiental Sobre Biodiversidad Marina de Colombia

El SIBM, consta actualmente de tres componentes temáticos: el primero orientado a la taxonomía y sistemática incluye formatos y procedimientos que permiten administrar colecciones biológicas, el segundo organiza la información relacionada con los cultivos puros de especies de microorganismos aislados de la zona marino costera de Colombia y el último obedece a los requerimientos relacionados con llevar el registro de cambios temporales y espaciales en la cobertura y salud de las áreas coralinas de Colombia, perteneciente al  Sistema de Monitoreo de Áreas Arrecifales - SIMAC.

Imagen del servicio de consulta del SIBM

Como servicios principales el SIBM permite consultar los registros biológicos en Colombia para los grupos biológicos marinos principales tales como peces, equinodermos, crustáceos decápodos, moluscos y corales, entre otros organismos (cerca de 83.673 registros biológicos disponibles al 2010). El usuario dispone de herramientas para filtrar la información, ver su distribución espacial y descargarla como hoja de cálculo o archivo de texto.

Durante el convenio suscrito por INVEMAR y ANH se recolectaron muestras biológicas marinas de los cruceros exploratorios que enriquecieron la base de datos del SIBM.

Geoportal de Biodiversidad Marina

Imagen del Geoservicio del portal ANH

El geoportal es una herramienta de integración de información diseñada con el propósito de brindar elementos importantes que permitan tomar decisiones, bajo los principios de precaución y responsabilidad, a todas aquellas empresas y entidades relacionadas con el sector de hidrocarburos. Posee facultades donde el usuario mediante un ambiente geográfico podrá realizar consultas sobre información integrada de diferentes temáticas (información básica, información primaria, modelos, y Áreas Significativas para la Biodiversidad  -ASB).

Una de las características más importante del geovisor es que permite la conexión con la base de registros biológicos del SIBM, permitiendo realizar consultas por especie haciendo clic directamente en pantalla o con la ayuda de una caja de diálogo y relacionar estos registros con la demás información disponible en esta página.

Análisis y definición de Estructuras de los Fondos Marinos con Benthic Terrain Modeler-BTM

BTM es una aplicación de libre uso desarrollado en colaboración por la Universidad de Oregón y el Centro de Servicios Costeros de la Administración Nacional Atmosférica y Oceánica - NOAA durante los años 2004-2005. Esta herramienta funciona interactivamente como una utilidad más, dentro del programa ArcGIS, utilizado por el INVEMAR para la administración y análisis de información geográfica.

Diagrama del proceso del BTM y gráfico del área circundante para el cálculo del BPI
Modificado de http://www.csc.noaa.gov/products/btm/ por el LabSIS

Este modelo se basa fundamentalmente, en la relación de la pendiente y el índice de posición batimétrica – BPI (su sigla en inglés). Los valores positivos del BPI corresponden a regiones altas dentro del área próxima y pueden ser asociados a cerros y/o cordilleras marinas, los valores negativos denotan características y regiones bajas asociadas generalmente a valles, así mismo cuando el BPI es cero está coligado a regiones planas.

A partir de esta base conceptual se generó una interpretación de las condiciones del paisaje del fondo en el Caribe colombiano, teniendo como insumo principal el modelo digital de profundidad generado por British Oceanographic Data Centre (GEBCO). En esta etapa se obtuvo una clasificación del fondo usando el BTM, consiguiendo identificar formas de gran tamaño a partir de un índice de posición batimétrica de escala gruesa, denominado así por que identifica unidades de geoformas submarinas a gran escala,  de forma similar valores de pendiente y profundidad asociados a estas geoformas. Los resultados del modelado del fondo marino consistieron en la caracterización y delimitación de unidades de formas básicas, tales como crestas, cañones y planos a diferentes profundidades, permitiendo de esta manera identificar lugares potencialmente ricos en biodiversidad marina.

Grafico 3D del norte del Caribe colombiano con las zonas del BTM

 

Análisis espacial con Marxan

Es sabido que los sistemas de información geográfica -SIG favorecen no solo la generación de información referenciada, si no que además permiten su integración y análisis. No obstante, dentro de un marco conceptual específico como el de planificación ecorregional en el área marina, herramientas como MARXAN (Ball y Possingham, 2000) diseñadas para apoyar la toma de decisiones, multiplica sus funciones de análisis espacial.

En la siguiente figura, se puede consultar el diagrama de procesos de la información incorporada y analizada con herramientas SIG,  que además de constituirse en avances particulares en su temática, conforman los insumos base para el análisis con MARXAN. Objetos, metas de conservación y  BLM (constante del programa que se modifica de acuerdo al área y la heterogeneidad del paisaje), son en resumen los ingredientes de entrada al programa, que finalmente entrega un portafolio de áreas significativas para la biodiversidad –ASB, que en este caso son aplicadas al área marina sujeta a la exploración de hidrocarburos.

Diagrama de procesos para la identificación de Áreas Significativas para la Biodiversidad

Cabe anotar que para Colombia el presente ejercicio, es el primero en definir prioridades en torno a la biodiversidad marina en áreas con profundidades mayores a 200 metros, constituyendo la base sobre la cual deben concentrarse a futuro los diferentes esfuerzos de investigación, manejo y conservación garantizando la representatividad de la biodiversidad y su preservación en el tiempo.

Análisis ecológico con DesktopGarp

DesktopGarp es un programa para la investigación de la biodiversidad y la ecología, que permite al usuario predecir y analizar la distribución de especies en su medio natural, en forma interactiva, encuentra las correlaciones entre las presencias y ausencias de la especie con los parámetros ambientales, utilizando una serie de reglas diferentes. Este software puede ser descargado a través de internet y permite su uso libre. Como insumo, se utiliza un conjunto de localidades (puntos) donde se tenga registro de la especie y un conjunto de capas geográficas que representan los parámetros ambientales que podrían limitar la capacidad de las especies para sobrevivir.

INVEMAR y ANH, haciendo uso de esta herramienta y a partir de la información existente en el SIBM, la recopilada en el proyecto ANH-Fase I, generando para el Caribe colombiano los modelos que describen las condiciones ambientales en las que algunas de las especies registradas debe ser capaces de mantener las poblaciones.

A cada ambiente distintivo, identificado por características ecológicas de las especies bentónicas colectadas en los muestreos, se le estimó la probabilidad de ocurrencia a lo largo del Caribe colombiano. Para todos los ambientes se corrieron un total de 200 experimentos con la ayuda del programa DesktopGarp, que dieron como resultado un número equivalente de modelos de ocurrencia.

Interface de análisis del Desktop GAR

Identificación de Áreas Significativas para la Biodiversidad - ASB: información por cada bloque

Como resultados importantes, se encuentra la definición de 25 objetos de conservación de filtro grueso (paisajes) y siete de filtro fino (especies), además de la identificación de áreas significativas para la biodiversidad para cada uno de los bloques de exploración de hidrocarburos. En la siguiente tabla se encuentran listados los objetos definidos:

Listado de objetos de conservación para el área de los 200 a 3000 metros de profundidad en el Caribe colombiano.

 

Número

Objeto de conservación

Filtro grueso
(paisajes)

1

Abanico submarino (A)

2

Campo de domos (CD)

3

Canal (C)

4

Cañón (Ca)

5

Colina (Co) - colina alargada (CAL)

6

Colinas y lomas (CL)

7

Cono (Cn)

8

Cuenca (Cc)

9

Delta (De)

10

Domo (D)

11

Escarpe (E)

12

Espolón (Ep)

13

Falda (F)

14

Hoyo (H) – hundimiento (Hu)

15

Levee – bordo (Le)

16

Llanura abisal (LA)

17

Llanura abisal con ondulaciones (LAO)

18

Loma (Lo)– loma aislada (LoA)

19

Meseta (M)

20

Monte submarino (MS)

21

Movimiento en masa (MM)

22

Plataforma continental (PC)

23

Terraza (T)

24

Valle submarino (Vs)

25

Zona de flujo (ZF)

Filtro fino
(especies)

26

Especies de corales de profundidad (CoP)

27

Especies de ambientes reductores (AmR)

28

Especies bioconstructoras (Bic)

29

Especies de interés en bioprospección (Bip)

30

Especies susceptibles a explotación (SuE)

31

Especies amenazadas (Amz)

32

Especies de distribución restringida (DiR)

En cuanto a las áreas significativas de la biodiversidad (ASB) identificadas para cada uno de los bloques, se presenta a continuación una tabla con el resumen de los resultados obtenidos. En esta tabla puede encontrar un mapa de las ASB para cada uno de los bloques, además de un listado de objetos presentes en cada una de las áreas identificadas.  Si se desea hacer una profundización en cuanto a los OdC presentes en cada ASB o Bloque se recomienda además de utilizar el geoservicio disponible en esta página Web, consultar el informe técnico correspondiente.

Número de áreas significativas a la biodiversidad para cada uno de los bloques de exploración de hidrocarburos

Bloque Exploración

Total Bloques (ha)

# ASB

Área de ASB
(ha)

Porcentaje en ASB (%)

Mapa

Fuerte Norte

496.888,57

5

88.949,66

17,9

RC-6ASBloques

Fuerte Sur

565.424,65

6

126.518,33

22,4

General_final_informe_fuerte _sur

RC-4

359.917,28

4

66.883,56

18,6

General_final_informe_RC_4

RC-5

270.174,04

2

14.717,32

5,4

General_final_informe_RC_5

RC-6

268.335,34

3

60.383,91

22,5

RC-6ASBloques

RC-7

234.979,44

2

38.982,81

16,6

General_final_informe_RC_7

Tayrona

2.214.936,75

17

226.201,27

10,2

General_final_informe_tayrona_1

General_final_informe_tayrona_2

Total general

4.410.656,07

 

622.636,86

14,1

 

 

Fortalecimiento de la capacidad nacional científico / Técnica

La mayoría de los investigadores que participan en el desarrollo de los proyectos hacen parte del Grupo de investigación “Taxonomía, Sistemática y Ecología Marina” (GTSEM), orientado a fortalecer la investigación sobre la biodiversidad marina y a promover su crecimiento profundizando en el estudio de la fauna. El GTSEM del INVEMAR, líder de este proyecto, ha venido trabajando desde su conformación en 1997 en inventarios de la fauna de la plataforma y el talud continental tanto del Caribe como del Pacífico colombianos con los proyectos MACROFAUNA I, II y III (COLCIENCIAS 210515-07997, 21050910401 y 210509-11248 respectivamente). Durante este proceso se han hecho grandes aportes al conocimiento de la diversidad marina del país con la identificación de cerca de 1200 especies, de las cuales aproximadamente el 40% corresponden a primeros registros y 18 a nuevas especies par la ciencia. Además ha ejecutado proyectos con objetivos derivados de preguntas que surgieron de los proyectos MACROFAUNA, como “Biodiversidad de las comunidades coralinas de profundidad” (COLCIENCIAS 2115-09-16649) e INVEMAR-Corpoguajira. Del primero se destaca como resultado más relevante que se sentaron las bases científicas, biológicas y geológicas, para asesorar la definición de AMP de profundidad en Colombia, particularmente del AMP Rosario, San Bernardo e Isla Fuerte. El grupo ha sido escalafonado en la categoría A por COLCIENCIAS desde el 2000, como un grupo promisorio en el 2001 y como grupo reconocido en el campo de Ciencias del Mar en la última Convocatoria para Centros y Grupos de Investigación realizada por esta entidad. En conjunto, ha logrado más de 200 publicaciones relacionadas con la biodiversidad marina colombiana; dentro de los resultados más relevantes del GTSEM, se encuentra la creación del Sistema de Información sobre Biodiversidad Marina de Colombia (SIBM) y la consolidación del Museo de Historia Natural Marina de Colombia (MHNMC).

Durante el desarrollo de los proyectos ANH-Invemar se logro ampliar el horizonte en la investigación de la fauna profunda en el Caribe colombiano, gracias a la información generada se han fortalecido las colecciones biológicas del MHNMC de grupos existentes como peces, crustáceos, moluscos, cnidarios, equinodermos y briozoos, y se enriqueció el SIBM. Paralelamente se crearon nuevas colecciones biológicas como zooplancton y fitoplancton, además la integración de los componentes oceanográfico y geológico en los análisis, ha permitiendo al grupo contar con un conocimiento holístico de los ambientes explorados.

Por otra parte, cinco investigadores participantes culminaron su proceso de maestría y uno de doctorado, incrementando la capacidad científica del grupo y del país en general. Se han divulgado parte de los resultados obtenidos en eventos internacionales como el European Geosciences Union, XIV Seminario Nacional de Ciencias y Tecnologías del Mar (SENALMAR), IX Congreso colombiano de ictiología, II Encuentro suramericano de ictiólogos y el I Congreso Latinoamericano de Equinodermos, en los cuales se presentaron un total de seis trabajos. Se publicaron dos artículos y se sometió uno más en revistas indexadas nacionales e internacionales, y de igual forma se publicaron dos libros titulados: “Equinodermos del Caribe colombiano I. Crinoidea, Asteroidea y Ophiuoridea” y “Biodiversidad del margen continental del Caribe colombiano”.

   
       
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