MACROINVERTEBRADOS COMO BIONDICADORES
PARA LA CALIDAD DEL AGUA
Danna Valentina Pimiento Sandoval
Sharoll Andrea Barajas Naranjo
Docente: Cesar Augusto Flórez
Grupo D142
Unidades Tecnológicas De Santander
Bucaramanga
07.06.12
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Calidad del agua del río Vetas determinada mediante la diversidad de macroinvertebrados, Guías, Proyectos, Investigaciones de Ecología
Un estudio realizado por Danna Valentina Pimiento Sandoval y Sharoll Andrea Barajas Naranjo sobre la calidad del agua del río Vetas en Santander, Colombia, mediante la diversidad de macroinvertebrados presentes en tres zonas del río. El objetivo es evaluar la calidad del agua y la confiabilidad y sostenibilidad del método utilizado, beneficiando a las entidades encargadas del mantenimiento y seguimiento ambiental y sanitario del río.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
2021/2022
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MACROINVERTEBRADOS COMO BIONDICADORES
PARA LA CALIDAD DEL AGUA
Danna Valentina Pimiento Sandoval
Sharoll Andrea Barajas Naranjo
Docente: Cesar Augusto Flórez
Grupo D
Unidades Tecnológicas De Santander
Bucaramanga
El objetivo de este estudio es determinar la calidad del agua a partir de la diversidad de los macroinvertebrados presentes en diferentes zonas del rio vetas. 1.indicar porque el uso de organismos macroinvertebrados son los indicados para el estudio. Son los indicados debido a que son excelentes indicadores biológicos de las condiciones de calidad en este caso para el rio vetas, ya que nos proporciona o detecta las sustancias contaminantes ya sean estos metales pesados, materia orgánica, nutrientes o elementos tóxicos como lo son los hidrocarburos, pesticidas y los gases con miras a establecer la calidad del agua. También los fenómenos de origen no cultural como saturación de oxígeno, pH, turbulencia, etc.…. Lo cual nos permitirá determinar la calidad del ecosistema. 2.Realizar preparación para el muestreo de organismos macroinvertebrados. En este estudio se ajustó a la metodología para la utilización de macroinvertebrados como indicadores de la calidad del agua del rio vetas, para lograr colectar la mayor diversidad posible de macroinvertebrados es necesario explorar cuidadosamente el sitio de muestreo con el fin de cubrir todos los hábitats posibles. Donde en cada estación de muestreo los macroinvertebrados fueron colectados realizando un barrido a contracorriente con una red, con un esfuerzo de 10 minutos a una longitud de 10 metros a cada orilla del cause del rio previamente delimitado. 3.Realizar muestreo en el tramo del rio vetas escogido para el estudio. (indicar porque se escogió dicho tramo). La selección del tramo del muestreo se basó en la identificación de zonas estratégicas con ayuda de cartografía y un recorrido previo por toda el área de la cuenca, y se tomo debido a algunas actividades agropecuarias de la zona que han venido siendo desplazadas por un proceso de expansión urbana y presencia de población en búsqueda de servicios ecosistémicos. Los muestreos se toman en temporada seca con una precipitación promedio de 35 mm. 4.En el laboratorio realizar el estudio de los organismos capturados. En el laboratorio cada macroinvertebrado se observa por medio del estereoscopio para lograr la identificación con la ayuda de la literatura taxonómica existente para este fin. Estas muestras obtenidas fueron conservadas en alcohol al 70% a una temperatura de 4 °C debidamente rotuladas para su separación, identificación y conteo. Se calcularon los índices (BMWP/COL, ASTP, IBF, EPT). El índice permite estimar la calidad de un ecosistema acuático a partir de la valoración de las especies acuáticas que habitan en el mismo; se atribuye a cada especie un valor determinado de acuerdo con su tolerancia a la contaminación que va de 1 a 10, de manera que las familias más tolerantes obtienen una menor puntuación que aquellas que requieren una mejor calidad de las aguas en que viven. La suma de los valores obtenidos para cada
PROBLEMÁTICA
Las actividades industriales generan desechos y aguas residuales, que tienen como destino las aguas de la cuenca del rio Vetas. Teniendo en cuenta estos factores causantes de la alteración de la calidad del agua del río Vetas, es posible formular el problema que constituye el objeto de este trabajo. La cuestión central consiste en saber y determinar con precisión la calidad del agua del río Vetas por medio del uso de macro invertebrados, evaluando a su vez la confiabilidad y sostenibilidad del método ofrecido. Las entidades encargadas del mantenimiento, seguimiento ambiental y sanitario del río Vetas y su cuenca requerirán, a efectos de poder establecer un control con mayor prontitud y eficacia sobre el recurso, además de ser un sistema permanente de indicadores de la calidad del agua, económico y rápido, que proporcione una información confiable y segura, que les permita tomar decisiones oportunas a la luz de la variada presión que resiste el río, y en consecuencia diseñar planes, medidas y estrategias de gestión teniendo como soporte mediciones y diagnósticos de mayor precisión. J USTIFICACION Este estudio tiene como fin dar a conocer el estado de la calidad del río Vetas en el municipio de Santander , en un tramo tan importante debido a que se evidencian un afluente y un vertimiento con caudales y características relevantes; el afluente corresponde a la desembocadura del río, los efectos que este trae son significativos, teniendo en cuenta que la trayectoria del río por el área urbana del municipio y la cantidad de desechos que son arrojados a este es representativa, teniendo como destino el río Vetas y siendo acumulados en un punto medio entre los tres puntos seleccionados para la presente investigación. El vertimiento corresponde a la PTAR del municipio, el cual es significativo debido al gran caudal que este maneja. Adicionalmente el área de estudio corresponde a la parte rural del municipio, donde las familias usan directamente las aguas del río para uso pecuario y el riego de cultivos, actividades que hacen que la calidad del agua del río sea un recurso de vital importancia, y se requiera evaluar su estado para determinar si es apta para los usos para los cuales actualmente se está destinando, de igual forma es de gran importancia la aplicación de este método para la evaluación de los impactos ambientales causados por actividades de carácter antrópico, que se expresan en un desequilibrio sobre los ecosistemas acuáticos. Es relevante para los estudios de ingeniería ambiental, así como para los funcionarios encargados de tomar decisiones en las entidades de control ambiental, contar con métodos económicamente viables y confiables desde el punto de vista científico para el seguimiento de la calidad del agua, como es el uso de los macro invertebrados bénticos como bioindicadores de la calidad de los cuerpos de agua, lo cual requiere de la observación, la clasificación taxonómica y el conteo de especies.
OBJETIVO GENERAL
El objetivo de este estudio fue determinar la calidad del agua a partir de la diversidad de los macroinvertebrados acuáticos presentes en tres zonas del río Vetas, Santander OBJETIVOS ESPECIFICOS ● Clasificar los géneros más representativos de macro invertebrados bentónicos presentes en el río Vetas, en el municipio de Santander ● Relacionar la presencia de géneros y número de macro invertebrados bentónicos con las características físicas, y químicas del río Vetas ● Determinar el grado de contaminación del cuerpo de agua a partir del cálculo de la biodiversidad según los índices de Margalef, Shannon-Weaver, Simpson y Biological Monitoring Working Party (BMWP). MARCO TEORICO El término macroinvertebrados se utiliza comúnmente para referirse a animales invertebrados tales como insectos, moluscos y anélidos. Estos viven en los cuerpos de agua, pueden verse a simple vista y pueden ayudar a entender la salud de los cuerpos de agua. Se denominan macroinvertebrados acuáticos aquellos invertebrados con un tamaño superior a 500 μm, entre los que se incluyen animales como esponjas, planarias, sanguijuelas, oligoquetos, moluscos o crustáceos, entre los que se encuentran los cangrejos. Sin embargo, el grupo de invertebrados acuáticos más ampliamente distribuido en las aguas dulces es el de los insectos. En la mayoría de éstos, los estados inmaduros (huevos y larvas) son acuáticos, mientras que los adultos suelen ser terrestres. Entre los insectos con alguna fase de su vida acuática destacan, por su abundancia y distribución, los siguientes órdenes: efemerópteros, plecópteros, odonatos, hemípteros, coleópteros, tricópteros y dípteros. Los científicos han clasificado a cada macroinvertebrado con un número que indica su sensibilidad a los contaminantes. Estos números van del 1 al 10. El 1 indica al menos sensible, y así, gradualmente, hasta el 10, que señala al más sensible. Un aspecto fundamental en el ciclo de vida de los macroinvertebrados es la deriva, definida como el transporte y arrastre de organismos por la corriente de un río. Para evitar pérdidas poblacionales por esta deriva, los macroinvertebrados han desarrollado diferentes estrategias, como i) el remonte del río de las hembras adultas voladoras para depositar los huevos aguas arriba, ii) tasas elevadas de reproducción que compensen las pérdidas de individuos, iii) migración hacia las orillas o hacia el flujo subterráneo y iv) estrategias morfológicas que permitan resistir el arrastre del agua. Entre estas estrategias morfológicas, algunos macroinvertebrados han desarrollado ventosas que les permiten adherirse fuertemente y de manera temporal al sustrato, como las familias de dípterosBlephariceridae y Simuliidae, mientras otras familias han desarrollado un aplanamiento dorsoventral, como la familia Heptageniidae (efemerópteros). Por su parte, las larvas de tricópteros sin estuche
Parámetros fisicoquímicos En cada punto de muestreo fueron medidos in situ pH, temperatura, oxígeno disuelto y turbidez con ayuda de un medidor multiparámetro (Hanna HI-9829). Índices biológicos de calidad Para poder calcular los índices biológicos fue necesario llegar hasta el nivel taxonómico de familia, y en los casos que fue posible se llegó hasta el nivel de género, para que junto con los parámetros ambientales se tuviera una información más completa de la organización de las comunidades de los macroinvertebrados. Se realizó un conteo de la cantidad de individuos colectados por familia y posteriormente se obtuvo el valor del grado de tolerancia a la contaminación de los diferentes índices. Se calcularon los siguientes índices: Biological Monitoring Working Party (BMWP-Col), Average Score Per Taxón (ASPT), modificado por Roldán Pérez y adaptado por Álvarez Arango; el Índice Biótico de Familias (IBF) de Hilsenhoff; y finalmente el índice Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera (EPT) de Carrera y Fierro. Índices de diversidad El cálculo de la diversidad se hizo por medio de los índices de equidad de Shannon-Weaver (H), índice de Margalef e índice de Menhinick. Por último, se calculó la dominancia a través del índice de Simpson (1-D). Análisis estadístico de los datos Para comprobar las posibles diferencias de los índices calculados, en función de los puntos de muestreo y de las épocas climáticas, se realizó un análisis de varianza o ANOVA de una vía, previa evaluación de los supuestos de Normalidad (test de Kolmogórov-Smirnov) y homogeneidad de varianza (test de Levene). Se consideraron significativos los valores con una significancia p < 0,05. De igual manera, se determinó el grado de interdependencia y comportamiento entre las variables fisicoquímicas y los índices, realizando una prueba de Spearman, con ayuda del software IBM SPSS Statistics 25. Finalmente, se realizó un Análisis Canónico de Correspondencias (ACC), para poder determinar la relación entre los parámetros fisicoquímicos y las comunidades de macroinvertebrados con ayuda del software RStudio. RESULTADOS Se colectaron un total de 6781 individuos de macroinvertebrados acuáticos pertenecientes a 3 phylum, 5 clases, 11 órdenes y 21 familias. La familia Hyalellidae mostró la mayor abundancia con 3385 individuos (49,9 %), seguida por Gammaridae con 2377 individuos (35,1%) (tabla 1). Tabla 1 Macroinvertebrados colectados en el río vetas
Orden Familia Temporada seca Temporada transición Temporada de lluvias E1 E2 E3 E1 E2 E3 E1 E2 E Amphipoda Gammaridae - - 133 - - 2039 - 4 201 Hyalellidae - 15 594 - - 2499 - 7 270 Isopoda Asellidae 1 - 7 2 - 1 10 - - Hemiptera Corixidae - - 1 - 1 - 1 - - Mesoveliidae - 1 - - - - - - - Ephemeroptera Baetidae - - 7 - - 2 - - - Baetidae - - 91 - - - - - - Baetidae 12 - - 2 - - 51 - - Diptera Simuliidae 10 - 2 - 17 - 150 72 - Tipulidae 1 1 - - - - - - - Muscidae - 1 - - - - - - - Blepharoceridae 3 - - - - - 3 - - Coleoptera Elmidae 6 - - 6 - - 50 - - Elmidae larva 6 - - 61 - - - - - Trichoptera Odontoceridae 1 - - - - - - - - Helicopsychidae - - - 1 - - - - - Hydropsychidae - - - - 3 59 - 16 27 Basommatophora Physidae - - 5 - 3 23 4 - 3 Veneroida Sphaeriidae - 8 39 - 3 77 - 14 7 Rhynchobdellida Glossiphoniidae - 1 7 1 - 114 - 8 - Haplotaxida Tubificidae - 1 1 - 1 - 5 - - Haplotaxidae - - - - - 2 - - - Naididae - - - - 4 2 - - - Total 40 28 887 73 32 4818 274 121 508 De acuerdo con la curva de acumulación de familias, el mayor esfuerzo muestreal se alcanzó en la muestra 4, y posterior a este no hubo aparición de familias de macroin- vertebrados distintas a las que ya se habían identificado. Los estimadores se encontraron dentro del rango del 95 %, por lo que el número de muestreos realizados es considerado suficiente (figura 2). Tabla 2 parámetros fisicoquímicos medidos en el río Vetas. Temporada Seca Temporada de Transición Temporada de Lluvias E1 E2 E3 E1 E2 E3 E1 E2 E pH 4.16 5.5 6.7 7.81 7.27 6.96 4.16 5.5 7. Temperatura(°C) 8.7 11.35 12.65 14 10.97 16.04 8.2 10.91 12. Oxígeno disuelto (mg/L)
Turbidez (NFU) 0 135 618 22.2 10.1 86.3 93 75 10.
mostraron valores similares en las distintas estaciones, con valores entre 6,96 y 7,81. Esto puede ser explicado por el hecho de que el río Vetas nace en zona de páramo, donde los suelos son ácidos, sin embargo, a medida que el río desciende altitudinal mente el pH se va neutralizando (tabla 2). Índices biológicos de calidad del agua El índice BMWP/Col indicó una variación en la calidad del agua del río entre dudosa (aguas moderadamente contaminadas) y crítica (aguas muy contaminadas), como se observa en la tabla 3, con presencia de las familias Glossiphoniidae, Tipulidae y Tubificidae, que son indicadoras de aguas contaminadas. Tabla 3 Puntajes y valores de los índices biológicos de calidad del agua en las estaciones de muestreo del río Vetas Los resultados obtenidos con el índice ASPT fueron similares al índice BMWP/Col, variando de igual forma la interpretación de calidad del agua del río entre dudosa y crítica exceptuando la estación localizada aguas arriba, que para la temporada seca tuvo una calidad aceptable (aguas ligeramente contaminadas), representada por la presencia de las familias Odontoceridae, Blepharoceridae y Simuliidae, indicadoras de aguas poco contaminadas. Al igual que con los índices anteriores, el índice IBF varió entre pobre (contaminación muy significativa) y regular-pobre (contaminación significativa) en las estaciones E2 y E3, en cualquier época, mientras que para la E1 durante la temporada seca y la de transición presentó una calidad del agua muy buena (contaminación ligera), debido a la presencia de
la familia Simuliidae, siendo indicador de aguas poco contaminadas; para la temporada de lluvias presentó una calidad del agua regular (contaminación regular). En cuanto al índice EPT, la calidad del agua fue mala, exceptuando la E1 para la temporada seca, que presentó una calidad del agua regular. Esta mejora en la calidad de agua es debido a una mayor concentración de oxígeno, favoreciendo la presencia de familias como la Ephemeroptera y Trichoptera. Este índice presentó resultados más homogéneos, siendo el más estricto en cuanto a la calificación de la calidad del agua. Al momento de llevar a cabo el cálculo de los índices BMWP/Col, ASPT e IBF se evidenciaron ciertos sesgos, debido a que estos índices omiten algunas familias de macroinvertebrados que fueron representativos en este estudio. Los índices BMWP/Col y ASPT no tienen en cuenta las familias Gammaridae, Asellidae, Haplotaxidae y Naididae; por su parte, el índice IBF no tiene en cuenta las familias Asellidae, Corixidae, Glossiphoniidae, Mesoveliidae, Muscidae y Odontoceridae. Es por esto que para una buena interpretación acerca de la calidad del agua del río se deben analizar los resultados de los índices de calidad de una manera conjunta, ya que son complementarios entre sí. En el caso del índice EPT, este está diseñado para ser indicador de buena calidad, por lo que el mayor porcentaje de representación de familias se encontró en la parte alta para las temporadas seca y de lluvias, donde es usual hallar representantes de los órdenes Trichoptera y Ephemeroptera. Índices de diversidad Los resultados de los índices de Margalef y Menhinick fueron muy similares en todas las estaciones a lo largo de las distintas temporadas. El índice de Margalef mostró rangos entre 0,64 y 1,80, mientras que el índice de Menhinick estuvo entre 0,14 y 1,32, interpretándose ambos resultados como baja biodiversidad en la zona. Para el índice de Shannon-Weaver, los valores se encontraron entre 0,39 y 1,54, el cual representa una baja biodiversidad. En cuanto al índice de Simpson, los valores se encontraron por debajo de 0,5, exceptuando E1, correspondiente a la temporada de transición, que tuvo un valor de 0,71. Casi la totalidad de los resultados de este índice dieron por debajo de 0,5, lo cual indica la existencia de especies muy dominantes. La mayor dominancia la presentaron las familias Hyalellidae y Gammaridae que habitan aguas ricas en materia orgánica en recirculación. Tabla 4 Puntajes y valores de los índices de diversidad y dominancia en las estaciones de muestreo del río Vetas
por parte de las familias de macroinvertebrados acuáticos, especialmente por parte de las familias Hyalellidae y Gammaridae. Se determinó que en el caso del río Vetas no existe una diferencia significativa entre las temporadas climáticas y el resultado de los índices de calidad y diversidad, afirmándose una independencia entre dichas variables, exceptuando el Índice Biótico de Familias. Los parámetros fisicoquímicos más influyentes sobre el desarrollo de las familias de macroinvertebrados fueron el oxígeno disuelto en Mesoveliidae, Tipulidae, Odontoceridae, Elmidae larvae, Naididae, y Helicopsychidae; y el ph en Gammaridae, Hyalellidae, Glosiiphonidae, Haplotaxidae, Physidae e Hidropsychidae