Post-Columbian environmental history of Lago Petén Itzá, Guatemala

Abstract

Two ~40-cm-long sediment cores, PI-SC-1-10m and PI-SC-2-40m, were recovered at 10 and 40 m water depth, respectively, from Lago Petén Itzá, in the Department of Petén, northern Guatemala. The cores span the last ~525 years of sediment accumulation in the basin. This study explores lake level and trophic state changes that Lago Petén Itzá has experienced since European contact in the early 1500s. We inferred past environmental variability using changes in sediment geochemistry and fluctuations in relative species abundances of ostracode and chironomid fossil assemblages. Changes in concentrations of organic matter (OM), carbonate, total carbon (TC), total nitrogen (TN), C/N ratios, bromine (Br), and faunal relative abundances were used to infer changes in the trophic status of the lake. Cultural eutrophication began in the 1930s, and anthropogenic impact increased significantly after ~1970. Higher linear sedimentation rates, up to 9.1 mm yr-1, began recently. They are attributed to increases in riparian settlement, deforestation and associated land use changes, which led to accelerated soil erosion. An ostracode-based transfer function was applied to assemblages in core PI-SC-1-10m, which enabled us to identify periods when lake level fluctuated. Such historical fluctuations in lake levels were driven primarily by changes in rainfall. Past lake levels can be summarized as follows: (1) fluctuating, high lake levels from ~1550s to the 1730s and from the early 1940s to 2005, and (2) stable, lower lake levels from about 1750 to the early 1900s. Higher relative abundance of the ostracode Physocypria globula and higher rubidium (Rb) concentrations indicate higher lake levels than today. Chironomids also show sharp fluctuations along the cores that could be related to water level changes. The presence of chironomid assemblages Chironomus, Procladius, and Einfeldia from 1960–2000 AD shows high productivity levels. The Lago Petén Itzá sediment record indicates a generally arid Little Ice Age (LIA), with exceptions around 1580 and 1650 when high lake levels similar to those of the 20th century, i.e. ~5 m higher than today, indicate more humid conditions.

Dos núcleos de sedimentos PI-SC-1-10m y PI-SC-2-40m de 40 cm de largo fueron extraídos bajo un tirante de agua de 10 y 40 m en el Lago Petén Itzá, Departamento de Petén, en el norte de Guatemala. Los núcleos abarcan los pasados ~525 años de acumulación de sedimentos en el lago. Este estudio explora los cambios en los niveles del lago y cambios en el estado trófico que el Lago Petén Itzá ha sufrido desde el contacto Europeo a inicios del siglo XVI. Hemos inferido la variabilidad ambiental del pasado utilizando cambios en la geoquímica de los sedimentos y en las fluctuaciones de las abundancias relativas de las especies de comunidades de ostrácodos y quironómidos. Cambios en las concentraciones de materia orgánica (MO), carbonato, carbono total (CT), nitrógeno total (NT), bromo (Br), en la proporción C/N y cambios en la abundancia relativa faunística fueron utilizadas para inferir cambios en el estado trófico del lago. La eutroficación cultural inició desde la década de 1930, y el impacto antropogénico ha aumentado significativamente desde ~1970. Una alta tasa de sedimentación linear de hasta 9.1 mm yr-1 ha iniciado recientemente. Esto se atribuye a un incremento en la ocupación ribereña del lago durante las últimas décadas, la cual está asociada a cambios de uso de la tierra y ha llevado a una acelerada deforestación y erosión de los suelos. Una función de transferencia basada en ostrácodos fue aplicada a las comunidades del núcleo PI-SC-1-10m pudiendo identificar períodos durante los cuales el nivel del lago ha fluctuado unos ~5 m. Estas fluctuaciones históricas en el nivel del lago fueron causadas principalmente por cambios en la precipitación pluvial. Los niveles pasados del lago se resumen de la siguiente forma: (1) niveles altos fluctuantes entre las décadas de 1550 y 1730 y de los primeros años de la década de 1940 a 2005, y (2) niveles bajos estables de 1750 a la década de 1900. Una abundancia relativa alta de Physocypria globula y altas concentraciones de rubidio (Rb) indican niveles del lago más altos a los actuales. Quironómidos indican fluctuaciones a lo largo de los núcleos que pueden estar relacionadas con cambios en los niveles del lago. La presencia de las comunidades de quironómidos Chironomus, Procladius, y Einfeldia de 1960–2000 AD indica niveles altos de productividad. El registro sedimentario del Lago Petén Itzá indica en general una árida Pequeña Edad de Hielo (PEH), con excepción de los años alrededor de 1580 y 1650, cuando los niveles del lago fueron altos y similares a los del siglo XX, i.e., unos ~5 m más altos que los actuales, lo que indica condiciones más húmedas.