Yañez-Mendoza, G. E. Zarza-González y L. M. Mejía -Ortíz. SISTEMAS ANQUIHALINO ANQUIHALINOS S. Cap. 3:0-00, En: MejíaOrtíz, L. M. (Editor). BIODIVERSIDAD ACUA ACUATICA TICA DE LA ISLA DE COZUMEL, 000PP. Universidad de Quintana Roo-CONABIO, México D. F. 2007. ISBN xxxxx
3 SISTEMAS ANQUIHALINOS Germán Yañez-Mendoza1, Esteban Zarza-González2 y Luis M. Mejía-Ortíz3
Yucatech Expeditions, Cozumel Quintana Roo. 2) Posgrado en Ciencias del Mar y Limnología, Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, Universidad Nacional Autónoma de México. 3) Lab. de Bioespeleologí Bioespeleologíaa y Carcinología Universidad Universidad de Quintana Roo--Cozumel Avenida Av enida Andrés Quintana Quintana Roo s/n, C. C. P. P. 77640, Cozumel, Quintana Quintana Roo. Roo. 1)
RESUMEN En un paisaje insular con una composición cárstica la formación de conductos subterráneos por la disolución de la roca es muy común por lo que en este trabajo se presenta un listado de los cenotes existentes en la Isla de Cozumel, su ubicación geográfica, así como la descripción de los seis sistemas más importantes, mostrando las características ambientales de dichos sistemas. En su mayoría estos sistemas presentan concentraciones salinas en sus áreas más profundas y las concentraciones de oxígeno disuelto son muy cercanas a la hipoxia. Sin embargo, la presencia de un importante número de organismos especializados para sobrevivir en dichos ambientes nos indica que mantienen una alta diversidad de especies y phyla por lo que la conservación de estos ecosistemas es de suma importancia para el mantenimiento de especies endémicas a nivel mundial.
INTRODUCCION
L
as cuevas que existen en México pueden ser dividas en dos grandes grupos, de acuerdo a que son de origen volcánico o cárstico. Las primeras son formadas durante los escurrimientos de lava y las segundas cuando el agua disuelve las rocas calizas a lo largo de las fracturas, formando canales de drenaje y conductos subterráneos. Estas últimas son las mas importante en número y tamaño (EspinasaPereña, 1994). También se pueden clasificar en verticales u horizontales o bien en relación con alguna de sus características ambientales como la temperatura (templadas y tropicales), humedad; o bien, a la cantidad de agua que puedan contener, sí son completamente secas o con ríos subterráneos. De estas últimas cuevas podemos encontrar en México aquellas que presentan aguas dulces o bien que son exclusivamente marinas, así también a aquellas llamadas cuevas anquialinas las cuales tienen (subterráneamente) una zona de encuentro e interacción de las aguas epicontinentales dulces y las marinas saladas, y que presentan gradientes de salinidad en sus conductos, éstas son muy cercanas a la costa y en México están registradas principalmente en la Península de Yucatán y que han sido nombradas desde la antigüedad por los mayas como cenotes (Alvarez et al., 2000). También las cuevas se pueden clasificar en aquellas que presentan condiciones totalmente heterotróficas y aquellas que presentan componentes autotróficos, en México solo se ha reportado la Cueva de Villa Luz en Tabasco con estas últimas características (Horst, 1972; Hose y Pisarowicz, 1999; Hose y Alvarez 1999). Dentro de las cuevas también podemos dividir las zonas, un ejemplo es con relación a la cantidad de luz: la zona de entrada (donde la luz y la calidez pueden ser disponibles por largos periodos de tiempo), la zona de penumbra (donde hay aún pequeñas cantidades de luz, pero un régimen de temperatura más estable
acompañado de una mayor humedad) y la zona oscura (donde todo el tiempo esta en oscuridad) (Poulson y White, 1969; Christiansen, Christiansen, 1995; Gillieson, 1996). Asimismo,, las oquedades naturales forman Asimismo un importante papel en el ciclo hidrológico ya que mucha del agua dulce contenida en nuestro planeta se encuentra en el subsuelo y formando los mantos acuíferos subterráneos. Por lo cual, es importante conservación principalmente en regiones en donde los ríos superficiales son muy pocos y las poblaciones humanas se ven beneficiadas por la extracción del agua dulce subterránea para el desarrollo de sus ciudades y otras actividades actividades.. Tal es el caso del estado de Quintana Roo, en donde la principal actividad es el turismo, y las oquedades naturales han sido encausadas para prestar un servicio turístico con beneficio a las poblaciones humanas adyacentes, lo cual provoca que en muchas ocasiones la conservación de estos lugares pase a segundo término, condicionada por los intereses económicos que genera el turismo. Salazar-Vallejo y colaboradores (1993), anotan que para preservar el acuífero subterráneo del estado de Quintana Roo, se debe “a) regular estrictamente los asentamientos humanos alrededor de cenotes y caletas, b) definir el uso de estos cuerpos de agua con estudios científicos que aclaren su papel en la cuenca subterránea y c) instalar plantas de tratamiento de agua e infraestructura para el reciclamiento de los desechos desechos urbanos e industriales industriales que aseguren la óptima calidad del recurso.” Es sabido que en México (debido a la poca accesibilidad), solo un pequeño número de cuevas, han sido exploradas para fines científicos, la mayoría de las personas que tienen acceso a estos ambientes son deportistas o personas sin escrúpulos que perturban estos sistemas frágiles, provocando muchas veces daños irreversibles para los hábitats de los animales que ahí viven (Alvarez et al., 2000; Mejía-Ortíz, 2003). La configuración geológica de la isla de Cozumel, al igual que en toda la Península de Yucatán,
es muy propicia para la formación de galerías subterráneas inundadas y cenotes. Estos cuerpos de agua tienen su origen en la disolución de la roca caliza que conforma la base de estos territorios. En la Península de Yucatán se presentan diferentes tipos de cenotes, los cuales fueron clasificados por Hall (1936) de acuerdo a su geomorfología en: cenotes tipo cántaro, que presentan una pequeña abertura a la superficie y una circunferencia que gradualmente se expande hacia cercanías del nivel del agua y por debajo de éste; cenotes de tipo abierto con paredes casi verticales; cenotes “antiguos” cuyas paredes se separan gradualmente sobre la superficie del agua y muchos de los cuales presentan poco nivel de agua y cenotes de tipo cueva que presentan una entrada hacia uno de sus lados (Fig. 1). En la isla de Cozumel, debido a su carácter costero y poca elevación sobre el nivel del mar, la mayoría de los cenotes que se encuentran son de tipo cueva los cuales se presentan totalmente inundados de agua y,
en algunos de los casos, conectados subterráneamente con las aguas marinas costeras por medio de conductos. Holthuis (1973) definió estos últimos sistemas como “anquihalinos”, refiriéndose a estanques sin conexión superficial con el mar, que contienen aguas saladas o salobres, que fluctúan con las mareas. Los cenotes, grutas y cuevas son sistemas sin luz que presentan condiciones muy diferentes a aquellos observados en ambientes fóticos. Además, de poseer una gran biodiversidad (Gibert y Deharveng, 2002), la fauna acuática que habita en estos sistemas tiene adaptaciones únicas (Barr, 1968; Poulson y White, 1969; Culver y Holsinger, 1992), que permiten clasificarlos como: los que son muy especializados y que viven todo su ciclo de vida en cavernas (estigobios); los que se pueden encontrar en aguas superficiales y subterráneas, pero sin obvias adaptaciones para la vida subterránea (estigofilos); y los organismos que aparecen solo en raras ocasiones en aguas subterráneas (estigoxenos) (Barr y Holsinger, 1985; Ginet y Juberthie, 1988;
Fig. 1.- Clasificación de cenotes en la Península de Yucatán a) caverna abovedada no desplomada; b) cenote tipo cántaro, c) modificación de la estructura del fondo por la caída de la mayor parte del techo; d) cenote cilíndrico, de pareces verticales, e) erosión de las paredes y acumulación de material en el fondo; f) cenote tipo aguada (De acuerdo con Schmitter-Soto et al., 2002).
Marmonier et al., 1993; y Gillieson, 1996). El presente escrito tiene el objetivo de dar a conocer la diversidad de estos ecosistemas en la Isla, así como mostrar las razones para la conservación de estos sistemas.
ANTECEDENTES Algunos cenotes en la Isla de Cozumel han sido previamente reportados como Cueva Rancho Santa Rita (Reddell, 1977); Cueva Quebrada Parque de Chankanaab (Bowman, 1987; Holsinger, 1992); Cenote Xcan-ha y Cenote Aerolito (Kensley, 1988). Sin embargo, en Cozumel existen además de cenotes otros cuerpos de agua interiores efímeros y someros llamados aguadas. Tanto los cuerpos de agua profundos o los someros están en muchas ocasiones cubiertos por la selva tropical y la inaccesibilidad es una característica común. Por otro lado varios cenotes han sido descubiertos recientemente (Mejía-Ortíz et al., 2006).
descripción de las condiciones fisicoquímicas en sus aguas: cenote Aerolito, Tres Potrillos, Xkan-ha, Cocodrilo, C1 y Km1 (estos dos últimos presentes dentro del sistema Chankanaab) y se realizaron los mapas de estos sistemas. En estos cuerpos de agua se realizaron perfiles verticales de diferentes variables (temperatura, salinidad, oxígeno disuelto, profundidad, luz y pH) por medio de la programación de un equipo HIDROLAB y su introducción al interior de los cuerpos de agua con ayuda de equipo de buceo autónomo
RESULTADOS Ubicación geográfica y fauna de los cenotes Registramos 18 cenotes, muchos de ellos teniendo agua marina en sus capas más profundas (tabla 1). También registramos alrededor de 250 aguadas, de las cuales solo las más grandes se muestran en la figura 2. Los principales cuerpos de agua están cercanos a la costa. Sin embargo también existen otros en la zona interior de la Isla.
MATERIAL Y MÉTODOS Se analizaron fotografías aéreas tomadas durante la estación de secas el 9 de febrero de 2000 a 1:75 000 de INEGI y aquellas tomadas justo después del paso del huracán Wilma en Noviembre de 2005 por el H. Ayuntamiento de Cozumel. Con lo anterior identificamos los cuerpos de agua interiores. Posteriormente realizamos varias visitas en los últimos dos años a aquellos lugares para comprobar su ubicación geográfica y obtener datos de sus principales características. Las posiciones geográficas fueron registradas usando un sistema de posicionamiento global (GPS Summit 12 canales), usando el NAD 27 para todas las posiciones que fueron redondeadas a segundos. Un total de seis de estos cenotes de la isla fueron tomados como base para realizar una
Descripción de los sistemas anquihalinos más importantes
Cenote Aerolito Este sistema tiene una longitud de aproximada de 18 km. Tiene una conexión con el mar caribe a 240 metros de su
entrada principal que se encuentra a los 20° 27’ 58.4” N y a los 86° 58’ 41.2”. Sus conductos fueron formados principalmente por la disolución de la roca. Muestra formaciones de estalagmitas y estalactitas y también tiene columnas de la unión de estas dos formaciones. El sedimento es limoso. Tiene una profundidad promedio de 12 metros y una máxima de 27 m. Fue explorado por Steve Ormeroid, Jeff Bozanic, Germán Yañez, Wes Skiles, Dennos Williams, Tom Morris y Check Stevens (Fig. 3) Este cenote presenta una gran diversidad de especies
Tabla 1.- Cenotes en la Isla de Cozumel. * Indica las conecciones con el mar Cenote
Latitud (N)
Longitud (O)
20° 30’ 40”
86° 53’ 55”
Tamaño L= Fauna Longitud, D= Profundidad 8 m (L), 3 m (D) Peces de agua dulce
20° 30’ 15”
86° 53’ 55”
9 m (L), 2 m (D) Peces de agua dulce
20° 30’ 20”
86° 53’ 10”
20º 29’ 35”
86º 52’ 30”
e) Universidad de Quintana Roo
20° 29’ 30”
86° 56’ 45”
12 m (L), 4 m (D) 61 m (L) 51.8 m (D) 15 m of diameter 1.5 m (D)
f) Cenote Chu-Ha (San Francisco) g) Aerolito *
20° 29’ 25”
86° 57’ 20”
20° 28’ 00”
86° 58’ 45”
h) X kan-Ha
20° 27’ 55”
86° 57’ 15”
i) Tres Potrillos
20° 27’ 05”
86° 59’ 15”
j) KM1 (Quebrada System) *
20° 26’ 40”
86° 59’ 45”
k) RokaBomba 20° 26’ 40” (Quebrada System) *
86° 59’ 40”
2 m of diameter, 5 m (D)
l) Cilpa (Quebrada System) *
20° 26’ 45”
86° 59’ 20”
2 m of diameter 4 m (D)
m) Cenote Cocodrilo * n) San Andrés El Cedral o) Rancho Juvencio El Cedral p) Cenote 1, Rancho El Chino El Cedral q) Cenote 2, Rancho el Chino El Cedral r) Cenote 3, Rancho el Chino El Cedral
20° 23’ 00”
87°01’ 10”
20° 22’ 50”
87° 00’ 30”
20° 21’ 20”
86° 59’ 55”
2493 m (L), 17.4 m (D) 15 m (L), 4 m (D) 8 m (L), 3 m (D)
20° 20’ 20”
86° 59’ 40”
12 m (L) 5 m (D)
20° 19’ 10”
86° 56’ 05”
3 m (L), 1 m (D)
20° 21’ 20”
86° 55’ 20”
5 m (L), 1.5 m (D)
a) Rancho San Miguel Cenote b) Rancho San Miguel 1 c) Cenote del Dr. Villanueva d) Cenote Bambu
38.1 m (L), 18.3 m (D) 18.3 km of length, 7 m (D)
Literatura
Crustáceos de cueva Peces de agua dulce, tortugas, víboras Peces de agua dulce, cangrejos de tierra, tortugas Peces de agua dulce
Peces marinos, crustáceos equinodermos y gusanos de cueva 80 m (L), 35 m Crustáceos de cueva, (D) Peces de agua dulce, tortugas 94 m (L), 38.1 m Crustáceos de cueva, (D). Peces de agua dulce 6 m of diameter, Crustáceos de cueva, 5 m (D) Peces de agua dulce
Milhollin, 1996 Kensley, 1988; MejíaOrtíz et al ., 2006a & b Kensley, 1988; MejíaOrtíz et al ., 2006b
Yánez, 1999; MejíaOrtíz et al ., 2006b Bowman, 1987, Holsinger, 1992, Sternberg and Shotte, 2004; Mejía-Ortíz et al ., 2006b Crustáceos de cueva, Bowman, 1987, Peces de agua dulce Holsinger, 1992, Sternberg and Shotte, 2004; Mejía-Ortíz et al ., 2006b Crustáceos marinos, Peces Bowman, 1987, de agua dulce Holsinger, 1992, Sternberg and Shotte, 2004; Mejía-Ortíz et al., 2006b Crustáceos de cueva Mejía-Ortíz et al ., 2006b Peces de agua dulce, crustáceos Peces de agua dulce, crustáceos Peces de agua dulce, tortugas Peces de agua dulce, tortugas Peces de agua dulce, tortugas
Punta Molas 20 35'15” °
x
x
x
x
x
x a b
f e
c
x x
x
x x
x
x x San Miguel de Cozumel
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El Cedral
x
q r
x
x
x
0
5
10km
x x x x
x
Carretera
x x
Punta Celarain
20 16'12'' °
Fig. 2.- Ubicación de los cuerpos de agua someros más grandes en la isla de Cozumel con cruces. Los números indican los cenotes enlistados en la tabla 1.
anquihalinas, algunos organismos han sido reportados solo como ocasionales como algunos peces y crustáceos, al igual que algunos anélidos y esponjas, pero como organismos permanentes se han registrado crustáceos remipedios, decápodos, anfípodos e isópodos de las especies Yagerocaris cozumel, Bahalana mayana, Mayawekelia sp., Procaris sp y Speleonectes sp. También se ha registrado especies de equinodermos de la clase asteroidea, equinoidea, ofiurodea. La existencia de fauna tan importante en este cenote lo ubica mundialmente como uno de los más
importantes, pues presenta dentro de sus conductos fauna con endemismos a nivel mundial como es la existencia de equinodermos de diversas clases como son equinoideos, holoturoideos, asteroideos y ofiuroideos, que al menos tres son nuevas especies para la ciencia. Además de que en sus aguas vive el crustáceo más primitivo hasta ahora conocido el Remipedia. También presenta poblaciones de Procaris sp. que podrían pertenecer a una nueva especie y de las cuales solo se conocen cinco en el mundo. También es el hábitat de Yagerocaris cozumel que solo ha
Fig. 3.- Mapa base del cenote Aerolito
sido visto una sola ocasión La conservación de este sistema es vital para continuar contando con especies únicas a nivel mundial. Cenote Tres Potrillos Este cenote tiene una profundidad máxima de 40 metros en vertical y esta localizado a los 20° 27’ 03.2” N y 86° 59’ 14.4”. Tiene un pequeño pasaje a los 12 metros de profundidad con una longitud de 40 metros aproximadamente. Este conducto tiene formaciones de estalactitas y estalagmitas. Presenta un sedimento limoso con una abundante cantidad de materia orgánica depositada por el arrastre del suelo de la selva adyacente. En las zonas mas profundas tiene un importante contenido de sulfuro. Fue explorado por Raúl Rangel, Germán Yañez y Walter Salazar. Este
cenote es parte de la propiedad del Sr. Manuel Marrufo (Fig. 4). Este cenote fue explorado en 1998 y a casi una década de su exploración la existencia de fauna nueva para la ciencia como es el caso de los camarones del género Barbouria apenas esta siendo reportada. Esto es muy importante pues un género monotípico que hasta hace unos años se creía que la única especie Barbouria cubensis habitaba en diversas islas del caribe, ahora con este descubrimiento nos lleva a plantear un análisis mas detallado de las diferentes poblaciones del género. Existen diversos ejemplares del género Agostocaris y Procaris que podrían ser nuevas especies pero que evidentemente necesitan un detallado estudio. Sin embargo, la existencia de una gran diversidad de
Fig. 4.- Mapa base del cenote Tres Potrillos
crustáceos de diversos tamaños así como la existencia de una zona con una gran cantidad de sulfuro, nos lleva a pensar que las bacterias reductoras del azufre junto con los organismos del microzooplancton juegan un papel importante en las redes tróficas de este sistema. Actualmente estamos iniciando un primer análisis en busca de los ciliados que posiblemente podrían existir y que nos llevaría a estudiar las diferentes bacterias reductoras existentes en este sistema que hacen posible la presencia de camarones tan grandes como los Barbouria y en grandes cantidades. Cenote Xkan-ha Este cenote tiene una entrada principal a los 20° 27’ 55.6” N y a los 86° 57’ 16.7” y una entrada alterna en el mismo cuerpo de agua. Ambas son verticales de aproximadamente de 20 metros de profundidad.
Subsecuentemente en el fondo hay un pasaje principal con formaciones como estalagmitas y estalactitas. En el fondo presenta una gran acumulación de materia orgánica que tiene su origen en la vegetación circundante al cenote. Este cenote fue explorado por primera vez por Jeff Bozanic y actualmente varios buzos de la isla lo han explorado sin fines científicos, es propiedad del Sr. Joaquín de Iturbide. En este cenote hemos colectado principalmente crustáceos de Agostocaris bozanici que son muy abundantes después de los 15 metros de profundidad. También existen anfípodos del género Bahadzia sp. Es de gran importancia mencionar que en general los organismos cavernícolas no son muy abundantes en su medio natural, aún mas los crustáceos que son considerados en estos ambientes como los
organismos que se encuentran en el nivel mas alto de la red trófica, sin embargo, los decápodos Agostocaris bozanici han sido observados en grandes cantidades, después de los 20 metros de profundidad, lo cual nos lleva a plantear nuevos objetivos de investigación sobre que es lo que comen estos organismos que evidentemente les permite mantener una población numerosa en estos ambientes en donde generalmente prevalece la regla de poca cantidad de energía circulando entre los diferentes elementos. Por supuesto ambas especies son endémicas a nivel mundial y la conservación de este ambiente es de vital importancia. Sistema Chankanaab (Cenotes KM1 y C1) Esta cueva esta localizada sobre la costa este de la Isla de Cozumel y tiene cinco aberturas a la superficie una de las principales está a los 20° 26’ 19.8” N y a los 86° 59’ 29.1”; actualmente cuenta con 9,206 m de pasajes explorados posiblemente siendo este uno de los sistemas mas largos de cuevas sumergidas en México. El punto mas profundo de esta cueva es solo de 9.7 metros con un promedio de 6 metros. Presenta una gran cantidad de formaciones de estalagmitas y estalactitas así como un fondo con sedimento limoso en algunas secciones y con una importante influencia marina en otras muy cercanas a la costa. Este sistema fue explorado inicialmente por Jeff Bozanic, Dennis Williams, Steve Ormeroid, Gene Melton, Ramon Zapata, Parker Turner, Kathy Mcnally, Terry Scoggins, Kira Leissner, Judy Ormeroid, Hank Tonnemacher, Jill Yager, Bob Hicks (Fig. 5). Los organismos que hemos registrado hasta el momento son Procaris mexicana, Mayawekelia sp., Bahalana sp. todos ellos bien representados a lo largo de los conductos subterráneos. Asimismo, también hemos registrado equinodermos de la especie Asterinides pompom en este sistema. Los organismos que hemos registrado hasta el momento son Procaris mexicana, Mayawekelia sp., Bahalana sp. todos ellos bien representados a lo largo de
los conductos subterráneos. Asimismo, también hemos registrado equinodermos de la especie Asterinides pompom en este sistema Cenote Cocodrilo Este cenote esta localizado en el lado este de la Isla, Tiene dos entradas principales con tres metros de profundidad La principal está a los 20° 22’ N y 87° 01’ O. Posteriormente tiene un pasaje principal que tiene formaciones de estalagmitas y estalactitas. Tiene una longitud de 2,820 metros, es principalmente horizontal, con una profundidad máxima de 20 metros y una promedio de 10 m. Presenta un sedimento limoso con muchas formaciones bacterianas por su alto contenido de azufre en el agua. Fue explorado por Diego Romo, Raúl Rangel, Germán Yañez, Alejandro Alvarez, Gerardo Aizpuru y Juan Carlos Carrillo (Fig. 6). Este cenote contiene principalmente crustáceos termobacenos del género Tulumella . Este ecosistema merece especial atención pues la existencia de grandes cantidades de sulfuro en el agua puede permitir que bacterias reductoras de azufre puedan estar viviendo dentro de él, lo que a su vez lo pondría como uno de los pocos sistemas anquihalinos con una producción autóctona a base de bacterias reductoras. Cenote Bambu Este cenote esta localizado en la lado central de la Isla, tiene una entrada principal que está ubicada a los 20° 29’ 35” de latitud norte y a los 86° 52’ 30” de longitud oeste. Este cenote tiene un perfil vertical de 51.8 metros y una longitud de 60 metros aproximadamente. Presenta una haloclina más profunda debido probablemente a su lejanía de la costa y en la entrada la presencia de ácido tánico es importante. Tiene un sedimento limoso con formaciones baterianas en las paredes por su alto contenido de azufre. Fue explorado por Steve Gerard, Magnus Engrstom, Germán Yañez y Raul Rangel. (Fig. 7).
Fig. 5.- Mapa base del Sistema Chancanaab
Características ambientales de los cenotes de la isla de Cozumel Los cuerpos de agua evaluados se pueden separar en dos grupos de acuerdo a su configuración geomorfológica: el primero, integrado por los cenotes Tres Potrillos y Xkan Ha, presenta una caída vertical amplia a partir de la superficie hasta su máxima profundidad y un acceso a una galería lateral en su porción media o cerca al fondo, estos comprenden los cuerpos de agua más profundos entre el conjunto de cenotes evaluado (tabla 2); en el segundo grupo se encuentran los cenotes Aerolito, Cocodrilo, C1 y Km1, los cuales presentan galerías laterales someras las cuales se extienden directamente desde la superficie o a pocos metros de profundidad, y mantienen conexiones directas con las aguas marinas
costeras a través de conductos. En este último aspecto, se considera importante mencionar que se han evidenciado algunos puntos de descarga de agua del cenote Tres Potrillos en la zona marina costera, y por comunicación personal con los habitantes de la zona se ha corroborado la presencia de tres de estas salidas, sin embargo, la experiencia de los buzos en la zona no constata la presencia de un conducto de comunicación por lo cual estos puntos de salida de agua bien pueden ser a través de fisuras u otros rasgos de disolución en la matriz porosa. El área superficial de estos cuerpos de agua también es muy variable (tabla 3), y se encuentran cenotes con contactos muy limitados con el exterior como es el caso de Tres Potrillos (< 1m2 ), hasta espejos
Fig. 6.- Mapa base del cenote Cocodrilo
de agua relativamente grandes como en Aerolito ( 100 m2 ). Es de notar que algunas de las características morfológicas de los cenotes de Cozumel difieren en cierta medida de sus relativos en la Península de Yucatán, principalmente de aquellos ubicados en porciones alejadas de la costa, los cuales se caracterizan por sus formas casi redondas, y por presentar áreas superficiales
≈
y profundidades mucho mayores (ver CervantesMartínez et al ., 2002; Schmitter-Soto et al ., 2002); igualmente, estos cuerpos de agua en la Península suelen presentar variaciones en las condiciones fisicoquímicas del agua de acuerdo con el contacto o aislamiento de las fuentes de agua subterránea (Díaz-Arce et al ., 2000; Cervantes-Martínez et al ., 2002; Schmitter-Soto et al .,
Fig. 7.- Mapa base del cenote Bambú
2002). Esta condición ha generado una diferenciación de estos cenotes, en la cual se reconoce un primer tipo que mantiene contacto con las aguas subterráneas y presenta aguas claras con una columna homogénea generalmente bien oxigenada, mientras que los que se encuentran aislados de las aguas subterráneas son turbios y térmicamente estratificados, en los cuales la capa de agua superficial es alcalina, sobresaturada de oxígeno, y cerca al fondo es ácida, carente de O 2, y con H2S (Schmitter-Soto et al ., 2002). En los cenotes de la isla de Cozumel no observamos este tipo de categorías tan evidentes en los de la Península, pero si se presentan claras diferencias en cuanto a las condiciones ambientales entre los distintos cuerpos de agua. Observamos, inicialmente, que en todos los cenotes de Cozumel se presentan
bajas penetraciones de la luz (tabla 2), sin embargo, esta condición no puede atribuírsele a la turbidez ocasionada por proliferación de microalgas, como en el caso del segundo tipo de cenote de la Península, sino que puede ser por la intensa coloración del agua debida a la presencia de compuestos derivados de las altas concentraciones de materia orgánica (como en el caso de Xkan Ha, Tres Potrillos y Km1), por un contacto superficial muy limitado (Tres Potrillos), o, en el caso de cenotes de aguas claras (como Aerolito y C1), por la presencia de pasajes laterales que impiden la incidencia directa de los rayos solares como es el caso de Cocodrilo. Las aguas presentes en los cenotes de la isla de Cozumel contienen altas concentraciones salinas, principalmente en las porciones más profundas. El
Tabla 2. Algunas características morfológicas de los cenotes de la isla de Cozumel.
Cenote Xkan -Ha Aerolito Tres Potrillos C1 Km1 Cocodrilo
Forma Circular Irregular Irregular Irregular Circular Irregular
Área super ficial 6 m diámetro 100 m2 <1 m2 2 12 m 6 m diámetro 90 m2 ≈
≈ ≈
contenido de sales en este tipo de cuerpos de agua se encuentra influenciado por la dilución de la roca caliza por parte de las aguas meteóricas, así como por la intrusión de agua marina por los conductos y a través de la matriz de roca porosa (Schmitter-Soto et al., 2002; Beddows, 2003). Schmitter-Soto y colaboradores (2002) han reportado un enriquecimiento relativo del sodio en relación con el calcio a medida que se incrementa la conductividad tanto a mayor profundidad como en cercanías de la costa, el cual es asociado con la influencia directa del agua de mar. Esta condición sugiere que en el caso de la isla de Cozumel se podría presentar una mayor influencia de las aguas marinas sobre las características salinas del agua, principalmente la del fondo. Los perfiles verticales de salinidad, en todos estos cenotes, muestran una capa de agua hiposalina flotando sobre agua marina, lo cual es un caso muy común en sistemas de las características de Cozumel, ya que en áreas cársticas insulares se presenta una rápida infiltración de las aguas dulces superficiales producto de la precipitación, y el agua salina se extiende a través de la matriz porosa desde el margen costero y por debajo de la anterior (Beddows, 2003). En recientes plataformas carbonatadas costeras e islas oceánicas, esta masa dulceacuícola generalmente se encuentra como un lente de agua regionalmente extenso con un espesor máximo lejos de la costa el cual se reduce en cercanías a ésta, donde el agua se descarga debido al gradiente hidráulico, y se mantiene distinta del agua marina debido a las diferencias en densidad entre las
Profundidad Máxima 38.18 16.49 25.9 4.39 7.61 15.42
Extinción de luz (m) 5.35 3.08 1.49 2.39 3.75 2.99
dos masas determinada por la concentración relativa de sal (Beddows, 2003). Tomando como ejemplo las características observadas en los cenotes Aerolito, Tres Potrillos y Xkan Ha, se observa una coincidencia con el esquema del lente agua dulce en áreas cársticas insulares mencionado con anterioridad. En el cenote Aerolito, que presenta una mayor cercanía a la costa, se observan aguas superficiales salobres con valores medios de 20.6 ppt (aguas Polihalinas: 18-30 ppt), mientras que por debajo de los 7 m de profundidad se presentan salinidades similares a las encontradas en las aguas marinas adyacentes (Euhalinas: 30-40 ppt), con un máximo de 37.5 ppt (figura 8c). Las aguas del cenote Tres Potrillos muestran dos capas de salinidad diferente muy bien delimitadas: la primera oligohalina (con salinidades registradas entre 1.66 y 2.5 ppt) que se extiende entre la superficie y los 10.35 m de profundidad, y la segunda euhalina, con salinidades entre 36.18 y 37.36 ppt, desde los 11.15 m hasta el fondo (figura 8a). Por su parte, en Xkan Ha, que es el cenote más alejado de la costa, se encuentran aguas dulces (0-0.5 ppt) y oligohalinas (0.5-3 ppt) desde la superficie del cenote hasta una profundidad de 8 m, un incremento pronunciado y constante entre los 8 y 19 m, con valores que van de 0.5 a 31 ppt, y finalmente la presencia de aguas euhalinas (30-40 ppt) por debajo de este nivel (figura 8b). Estos valores en conjunto constatan la presencia de aguas marinas (euhalinas) por debajo de toda la plataforma carbonatada, así como los cambios en la amplitud del lente de agua
dulce en relación a la distancia de la costa. En este sentido, observamos aguas superficiales polihalinas en el cenote Aerolito, lo cual nos muestra que este cuerpo de agua aún se encuentra dentro de la zona de mezcla que se extiende hasta cierta distancia tierra adentro en ambientes de características similares (ver Beddows, 2003), y la presencia de aguas euhalinas en este cuerpo de agua se limita a la capa por debajo de los 7 m de profundidad. Conforme nos alejamos de la costa se encuentran aguas superficiales oligohalinas (caso del cenote Tres Potrillos) y aguas euhalinas después de los 10 m. Finalmente, encontramos aguas superficiales dulces en el cenote Xkan Ha (el más alejado de la costa), y, conforme a lo esperado, las aguas de salinidades marinas se encuentran a más de 19 m de profundidad. A pesar de encontrar, en el ejemplo anterior, un buen ajuste al esquema del lente de agua en sistemas cársticos insulares expuesto por Beddows (2003), es evidente que integrando todos los cuerpos de agua estudiados en la isla de Cozumel salen a relucir variaciones marcadas que éste no podría explicar, lo cual es evidente por ejemplo en la poca profundidad a la cual se encuentran las aguas euhalinas en el cenote C1 (que se encuentra un poco más alejado de la costa que Aerolito) y el caso de Cocodrilo, que aún encontrándose cerca de la costa no se logran registrar salinidades marinas a profundidades mayores a 16 m (figura 9d, e). En el cenote Km1, que pertenece al Sistema Chankanaab (con conexión directa al mar) y se encuentra relativamente alejado de la costa, se presenta un caso intermedio entre los cenotes internos y los más cercanos a la costa, con presencia de aguas casi dulces en su superficie las cuales gradualmente incrementan sus valores con la profundidad, y alcanza un comportamiento similar al del cenote C1 por debajo de los 3 m. (figura 9f). Todo esto nos muestra que las características ambientales en estos cuerpos de agua se encuentran ampliamente influenciadas por algunos
rasgos geomorfológicos, como serían su área de contacto con la superficie, la presencia de conductos de conexión con el mar y la porosidad de la matriz rocosa que los rodea (Beddows, 2003), así como por la época del año y la incidencia de eventos climáticos y oceanográficos, entre ellos la estacionalidad e intensidad de los vientos y mareas, las precipitaciones y la presencia de huracanes (Díaz-Arce et al., 2000; Cervantes-Martínez et al., 2002; Schmitter-Soto et al., 2002; Beddows, 2003). La profundidad y amplitud de la haloclina también varía de acuerdo con las características geomorfológicas de los cenotes y la distancia a la costa. En los cenotes profundos estudiados en la isla de Cozumel (Xkan Ha y Tres Potrillos) encontramos amplias diferencias en las características de la haloclina la cual se presenta a una mayor profundidad y es más amplia en el cenote Xkan Ha, mientras que en cercanías a la costa la haloclina es más pronunciada y somera, como se evidencia en Tres Potrillos donde entre los 10.35 y 11.15 m de profundidad se observa un incremento pronunciado de la salinidad que pasa de 2.5 a 36.18 ppt en un lapso de menos de un metro de columna de agua (figura 8a y b). Lo anterior no se encuentra en concordancia con lo expuesto por Schmitter-Soto et al. (2002), quienes sostienen que “el espesor de la haloclina se incrementa en cenotes cerca a costa debido a la mezcla producida por la fricción entre la masa de agua dulce que se dirige al mar y el agua marina que avanza tierra adentro”, sino que, en el caso de Tres Potrillos, la presencia de una haloclina tan pronunciada indica que la difusión molecular es el proceso de transferencia dominante a través del gradiente en lugar de procesos mecánicos como turbulencia o convección, como sugiere Beddows (2003) para sistemas de la Península de Yucatán con características similares. Esto último podría estar relacionado con el tipo de contacto con el mar que presentan los cuerpos de agua, ya que si éste es a través de grandes conductos (como es el caso
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Figura 8.- Perfiles verticales de salinidad en los distintos cenotes de la isla de Cozumel: a) Tres Potrillos; b) Xkan Ha; c) Aerolito; d) Cocodrilo; e) C1 (Sistema Chankanaab); y f) Km1 (Sistema Chankanaab).
de Aerolito y del Sistema Chankanaab) se esperaría un mayor componente del flujo turbulento en la descarga de agua, mientras que si el contacto se da a través de la matriz porosa u otros rasgos de dilución (como fisuras, que se cree puede ser el caso en Tres Potrillos) el mayor componente del flujo sería laminar (Beddows, 2003). El caso de estratificación en cenotes que presentan conexión con las aguas marinas por medio de conductos (como Aerolito, Cocodrilo, C1 y Km1), en los cuales se esperarían altas tasas de flujo hídrico, también evidencian lo expuesto por Beddows (2003), quien
sostiene que “el hecho que la columna de agua no se encuentra mezclada y que las salinidades del agua de la superficie en los conductos se mantiene relativamente salobre a cierta distancia tierra adentro (<10% salinidad marina a 1 km) indica que la mezcla turbulenta no es el proceso dominante; es indicado un proceso mucho más lento como la difusión”. Esto puede estar relacionado con la amplia sección transversal de los conductos, el bajo gradiente hidráulico, las velocidades observadas y la elevada densidad y viscosidad de las dos masas de agua, características que en conjunto
pueden promover un componente de flujo laminar y/ o inhibir el desarrollo de completa turbulencia dentro de estos conductos (Beddows, 2003). La temperatura del agua en los cenotes evaluados no presenta una gran variación a través de la columna de agua, ni mantiene un esquema vertical tan característico como el observado para la variable anterior. Las diferencias observadas entre las aguas superficiales y el fondo no exceden de 2 °C en los cenotes de la isla, con la excepción de Xkan Ha, en el cual las aguas más cálidas de la superficie exceden los 25 °C y en el fondo presentan un valor cercano a los 21 °C. El esquema vertical de temperatura es muy variable entre los distintos cuerpos de agua. En el caso de Tres Potrillos se observan valores fluctuantes sin un comportamiento estable en la columna de agua (figura 10a). En Xkan Ha se evidencia un descenso casi constate es esta variable a medida que se incrementa la profundidad (figura 9b). Por su parte, en los cenotes Aerolito, C1 y Km1 se presenta un incremento de la temperatura hacia las aguas del fondo (figura 9c, e, f). Por último, en el cenote Cocodrilo, independientemente de las temperaturas fluctuantes en la superficie, se observan valores casi constantes a través de la columna de agua (figura 9d). Es de notar que en todos estos cuerpos de agua, a excepción de Cocodrilo, el mayor gradiente de temperatura se asocia con la posición de la haloclina. Como se vio con anterioridad, la disposición de esta variable en los distintos cenotes no es uniforme y su tendencia vertical puede ser contraria entre ellos, lo cual conlleva consideraciones interesantes con relación a la estratificación de estos cuerpos de agua. En el caso de Xkan Ha, observamos que los esquemas verticales de salinidad y temperatura se encuentran en correspondencia y contribuyen al fortalecimiento de las condiciones de estratificación, con las aguas más dulces y cálidas (y por ende menos densas) flotando sobre
aguas saladas y frías (más densas). Un caso diferente se observa en los cenotes Aerolito, C1 y Km1, en los cuales las variables salinidad y temperatura presentan el mismo esquema vertical, lo que origina tendencias contrarias en la densidad ya que se presentan aguas menos saladas y más frías en la superficie, mientras que en el fondo se encuentran aguas más saladas y cálidas. Esto último sugiere que el gradiente de la haloclina, más que la termoclina, debe ser la fuerza estabilizadora en la estratificación del agua (Beddows, 2003). El pH en los cenotes de Cozumel presenta un rango estrecho (entre 7.01 y 8.21), que comprende aguas neutras a ligeramente básicas. Es conocido que en sistemas similares en la Península de Yucatán se presentan ciertos procesos biológicos que tienden a generar variaciones considerables en los valores del pH en ciertos estratos debido, principalmente, a la producción de CO 2 y a la acumulación de H2S (Cervantes-Martínez et al., 2002; Schmitter-Soto et al., 2002). Estos procesos tenderían a disminuir los valores de pH en el agua, no obstante, esta condición ocasiona que el agua posea una acción corrosiva más fuerte sobre la roca caliza y por lo tanto que se incremente la concentración de carbonatos disueltos en el agua (Schmitter-Soto et al., 2002), los cuales contribuirían a amortiguar estos incrementos en la acidez del agua. Se podría considerar que las condiciones relativamente estables del pH en este tipo de sistemas pueden estar relacionados con los altos valores de alcalinidad que se presentan como producto de la disolución de la piedra caliza, ya que, según Beddows (2003), las aguas superficiales en estos sistemas pueden alcanzar un estado de equilibrio químico con respecto a las especies de minerales carbonatados disueltos, mientras que el agua subterránea salina generalmente se encuentra supersaturada con respecto a las especies de carbonatos. Los perfiles verticales de esta variable muestran variaciones entre los distintos cenotes: Tres
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Figura 9.- Perfiles verticales de temperatura en los distintos cenotes de la isla de Cozumel: a) Tres Potrillos; b) Xkan Ha; c) Aerolito; d) Cocodrilo; e) C1 (Sistema Chankanaab); y f) Km1 (Sistema Chankanaab).
Potrillos presenta un comportamiento del pH similar al observado en la variable temperatura, con una disminución en los valores por debajo de la posición de la termoclina y haloclina (figura 10a); Xkan Ha manifiesta una disminución general en el pH hasta una profundidad de 22 m, por debajo de este nivel, que coincide con el límite inferior de la haloclina y termoclina, se observa un leve incremento (figura 10b); en los cenotes Aerolito, C1 y Km1 se presenta una clara correspondencia entre los perfiles verticales de esta variable y sus relativos de salinidad y temperatura,
con los mayores valores de pH presentes en las aguas marinas del fondo (figura10c, e, f); finalmente, en Cocodrilo se observan valores relativamente estables, con una variación de menos de 0.1 unidades a través de la columna de agua (figura 10d). En la Península de Yucatán se han descrito dos tipos diferentes de cenotes en base a la concentración de oxígeno en sus aguas: el primero, que al parecer se encuentra conectado a aguas subterráneas, presenta una columna de agua homogénea con concentraciones de oxígeno relativamente elevadas; los del segundo
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Figura 10.- Perfiles verticales de pH en los distintos cenotes de la isla de Cozumel: a) Tres Potrillos; b) Xkan Ha; c) Aerolito; d) Cocodrilo; e) C1 (Sistema Chankanaab); y f) Km1 (Sistema Chankanaab).
tipo presentan una capa superficial con alto contenido de oxígeno el cual disminuye abruptamente con la profundidad, llegando a aguas hipóxicas e incluso anóxicas cerca del fondo (Hall, 1936; Schmitter-Soto et al ., 2002). Estas condiciones de oxígeno en la columna de agua se encuentra relacionada, según los autores anteriormente mencionados, con el perfil vertical de temperatura, y los estratos de bajos contenidos de oxígeno se corresponden con la presencia de H 2S gaseoso en el agua. Por su parte, las condiciones generales de oxígeno disuelto y porcentaje de saturación de oxígeno no
presentan un comportamiento definido entre los distintos cenotes de la isla de Cozumel. Entre éstos se pueden diferenciar varios tipos, algunos de los cuales difieren en cierta medida de los descritos para la porción continental de la Península de Yucatán. En Xkan Ha se presenta una condición similar a la descrita para el segundo tipo de cenotes de la Península. La concentración de oxígeno en el agua se encontró entre 3.18 y 0.11 mg/l, los mayores valores se observaron en la superficie del cenote los cuales descienden gradual y abruptamente hasta aproximadamente los 8 m, entre esta profundidad y
el fondo se presenta un ambiente de características hipóxicas con valores de oxígeno disuelto que fluctúan entre los 0.11 y 0.3 mg/l (figura 11b). El porcentaje de saturación se encontró entre el 1.7 y 64.2% (tabla 3), con un comportamiento vertical similar al de la variable anterior. El grupo conformado por los cenotes Aerolito, Tres Potrillos y Cocodrilo es el que presenta menores valores de concentración de oxígeno y sus aguas mantienen condiciones de hipoxia a lo largo de toda la columna e incluso de anoxia en algunos puntos particulares (la concentración de oxígeno generalmente no excede los 0.3 mg/l) (figura 11a, c, d). En el caso de Aerolito, la saturación de oxígeno también se mantiene muy baja y no llega a exceder el 5.3% y es notable que incluso en las aguas superficiales se estén registrando valores tan bajos en estas variables teniendo en cuenta que en esta porción se mantiene contacto atmosférico y éste es el cenote con mayor espejo de agua (>100 m2 ), sin embargo, la posible explicación podría radicar en la particularidad que en el punto de acceso a la galería se encuentra una corriente de agua que sale de la cueva e inunda la porción superficial del cenote, por lo cual en este punto específico se mantendrían unas condiciones de hipoxia derivadas de procesos que estarían sucediendo en las aguas subterráneas. En Cocodrilo las condiciones son muy similares a las observadas en el cenote anterior, y es probable que éstas tengan su justificación en procesos similares entre los dos cuerpos de agua. Por su parte, los bajos contenidos de oxígeno en Tres Potrillos pueden ser debidos a su pobre intercambio con el aire debido a su bajo radio superficie/volumen, como sugieren Díaz-Arce et al . (2000) para sistemas similares de la Península. El caso del oxígeno disuelto, y por ende del porcentaje de saturación, en el Sistema de Chankanaab es muy particular ya que en éste se presentan los
cuerpos de agua (cenotes C1 y Km1) donde mayores valores observamos en estas variables y el único donde se presenta un incremento en las mismas conforme se aumenta la profundidad (figura 11e y f). Lo anterior representa un caso muy particular que no se encuentra registrado en sus relativos de la Península, de acuerdo con los autores consultados (Hall, 1936; Díaz-Arce et al ., 2000; Schmitter-Soto et al ., 2002), lo cual puede tener su origen en el ingreso por el fondo de aguas marinas bien oxigenadas, a través de conductos amplios. También es notorio que en estos cuerpos de agua se presenta un mismo esquema vertical de salinidad, temperatura, pH y oxígeno y se encuentra una correspondencia en la posición de la haloclina, termoclina y oxiclina. Esta peculiaridad muestra una clara diferenciación en las condiciones ambientales entre las aguas superficiales y las aguas marinas que se encuentran ingresando por el fondo. No obstante, ha sido mencionado con anterioridad que los cenotes Aerolito y Cocodrilo también mantienen contacto con las aguas marinas a través de conductos y sin embargo poseen concentraciones de oxígeno muy bajas en toda la columna de agua. Se podría considerar que en estos últimos cenotes se presenta un flujo mas turbulento, producto de las fuertes corrientes (como en el caso de Aerolito), que estaría propiciando la mezcla de la columna de agua; pero si este es el caso, ¿porqué en Aerolito se mantiene la estratificación por salinidad y temperatura?. Es más probable que en estos cenotes el menor contenido de oxígeno en sus aguas sea consecuencia de procesos biológicos que demandan un alto consumo del mismo, como la degradación de materia orgánica (Díaz-Arce et al ., 2000), así como de aquellos que podrían estar generando una alta producción de H2S.
CONSERVACION Con lo anteriormente expuesto, queda claro la
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Figura 11.- Perfiles verticales de concentración de oxígeno en los distintos cenotes de la isla de Cozumel: a) Tres Potrillos; b) Xkan Ha; c) Aerolito; d) Cocodrilo; e) C1 (Sistema Chankanaab); y f) Km1 (Sistema Chankanaab).
necesidad de conservar estos ambientes que aunque aparentemente no los vemos y en muchas ocasiones no estamos concientes de su existencia, en una isla como Cozumel con una conformación completamente cárstica las posibilidades de contaminación antropogénica en dichos ambientes es muy alta y con una grave consecuencia en su diversidad de especies que en muchas ocasiones son únicas no solo a nivel regional sino mundial, como ejemplo de ello esta la presencia de equinodermos de diferentes clases en estos cenotes que no habían sido reportados en otra
parte del mundo y que existen en nuestro mundo subterráneo.
CONCLUSIONES La presencia de estos sistemas anquihalinos en la Isla de Cozumel es significativa, pues no solo son contenedores de agua dulce y marina en el interior de la Isla, sino que también sustentan una alta diversidad de especies únicas a nivel mundial. Sin embargo, también es importante aclarar que la existencia de
otros conductos subterráneos en la Isla aún no ha sido reportada por la dificultad para acceder a las entradas de dichos sistemas. Por lo que es muy probable que otras especies especializadas para sobrevivir en condiciones de completa obscuridad aún puedan ser descubiertas y descritas para la ciencia.
AGRADECIMIENTOS Este trabajo tuvo apoyo financiero por parte del PROMEP-SEP a través del proyecto “Los crustáceos cavernícolas de la Isla de Cozumel” que otorgó además de otros apoyos la beca para los estudios de maestría de EZG. Los autores agradecen al Programa de Fortalecimiento Institucional de la SEP, por la adquisición del Hydrolab utilizado en el presente estudio. Asimismo, los autores agradecen la colaboración de xxxx por la realización de los mapas de los sistemas anquihalinos, así como a M. LópezMejía, A. Muñoz-Gómez, A. Antonio, L. May-Hoil y G. Mena-Celis por su apoyo en el trabajo de campo.
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