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Determinación
de la calidad del agua a partir de la composición de las
comunidades de macroinvertebrados acuáticos presentes en el
humedal Gualí Tres Esquinas Determination of water quality from the composition of communities of aquatic macroinvertebrates present in the wetland Gualí Tres Esquinas Diana Carolina Villamil-Pasito*1, Ciromar Lemus-Portillo1, Monika Echavarría1 1 Centro de Estudios en Hidrobiología, Universidad Manuela Beltrán, Bogotá, Colombia.
* Autor para correspondencia: dianavillamil2010@hotmail.com Fecha recepción: Septiembre 3, 2018 Fecha aprobación: Noviembre 22, 2018 Editor Asociado: Mosquera-Guerra F. Resumen Objetivo: Determinar la calidad del agua del humedal Gualí Tres Esquinas en el municipio de Funza, a partir de la composición de las comunidades de macroinvertebrados acuáticos, como herramienta para la gestión y conservación del recurso hídrico. Metodología: Se establecieron 11 estaciones de muestreo, con una trayectoria longitudinal de 3,2 km aproximadamente; en cada una de ellas se colectó material biológico y se registraron parámetros fisicoquímicos in-situ; la información se analizó mediante tablas y bases de datos que permitieron estimar el índice BMWP/Col y el índice de similaridad. Resultados: Se colectaron e identificaron 776 ejemplares de macroinvertebrados acuáticos, categorizados en 6 clases, 17 familias y 19 géneros; los individuos colectados a lo largo del estudio representan las familias taxonómicas Chironomidae, Hyalellidae, Culicidae, Physidae, Scirtidae, Elmidae, Dysticidae y Tipulidae, indicadoras de contaminación por materia orgánica con tendencia a la hipoxia que determina calidad crítica en el recurso hídrico. Conclusiones: El humedal Gualí Tres Esquinas presenta aguas ligeramente contaminadas para las estaciones 1, 5 y 8, aguas muy contaminadas para las estaciones 2, 3, 4, 6, 7, 9 y aguas fuertemente contaminadas por materia orgánica para las estaciones 10 y 11. Palabras clave: Bentos, BMWP, Físico-químico, Índice biótico, Materia orgánica, Recurso hídrico.
Abstract
Objective: To established the water quality at the Gualí Tres Esquinas wetland in the municipality of Funza from the aquatic macroinvertebrate communities, as a tool for the hydric resource’s management and conservation. Metodology: 11 sampling stations were established with a longitudinal path of 3.2 km approximately, biological material was collected in each station, also there physico-chemical parameters in situ were registrated, the information was analized through tables and databases that allowed to idetify the BMWP/Col and similarity index. Result: 776 aquatic macroinvertebrate specimen were collected and identified, clasificated in 6 classes, 17 families and 19 gender, the specimen collected through this study represente the taxonomyc family’s Chironomidae, Hyalellidae, Culicidae, Physidae, Scirtidae, Elmidae, Dysticidae y Tipulidae that are a contamination index by organic material with tendency to hypoxia, it determines the hydric resource’s critical quality. Conclusions: The Gualí Tres Esquinas wetland presents slightly contaminated water at stations 1.5 and 8. Very contaminated water at stations 2, 3, 4, 6, 7 and 9. And heavily contaminated water by organic material at stations 10 and 11. Keywords: Benthos, Biotic index, BMWP, Hydric resource, Organic matter, Physico-chemical.
Introducción Los humedales son espacios saturados de agua, donde existe una dinámica continua entre los ecosistemas acuáticos y terrestres, razón por la cual se les atribuye el término de tierras de transición o ecotonos (Roldán y Ramírez 2008). Estos cuerpos de agua de carácter léntico poseen tres componentes claves, correspondientes a sustrato, agua y comunidades biológicas (CAR 2011). Estas zonas de vida brindan valor a nivel cultural, social y ecológico, que se asocian con los bienes y servicios ecosistémicos que ofrecen, entre los que se destacan la regulación hídrica y climática en la región, el control de inundaciones, la retención de contaminantes, sedimentos y nutrientes; también a nivel ecológico actúan como corredores biológicos para aves migratorias y reservorios de especies autóctonas (CAR 2011). Estos cuerpos de agua suelen ser de condición natural o artificial, siendo el humedal Gualí Tres Esquinas de comportamiento natural tipo palustre. Los humedales palustres tienen origen a partir de depresiones en su terreno y se caracteriza por no estar conectados directamente a un río o lago; estos pueden ser praderas húmedas, lodazales, ciénagas y/o fangales (Odum y Barrett 2006). Los fangales se caracterizan por ser pocos ácidos y presentar vegetación de juncos (Juncaceae) como familia abundante (Margalef 1999, Odum y Barrett 2006), características que se asemejan a las evidenciadas en el humedal Gualí Tres Esquinas. Cabe destacar que el humedal ofrece refugio y hábitat para la avifauna en peligro a nivel global y nacional, destacándose la presencia de especies como la tingua bogotana (Rallus semiplumbeus), la tingua de pico verde (Gallinula melanops) y el pato andino (Oxyura jamaicensis) (Bejarano 2011), además de ser fuente superficial de agua para los municipios de Funza, Tenjo, Mosquera, y pieza fundamental en el distrito de riego la Ramada (CAR 2014). Por lo antes expuesto, este recurso hídrico de tipo léntico es declarado como Distrito Regional de Manejo Integrado (DMI), mediante Acuerdo N° 001 de 2014 siendo parte fundamental del sistema de riego y drenaje de la Ramada, que brinda beneficios en el desarrollo de actividades agrícolas y pecuarias (Bejarano 2011), servicios que se han visto afectados durante los últimos años, producto del desarrollo de actividades antrópicas. Cabe destacar que la presente investigación brinda información primaria sobre el estado actual de la calidad del agua en el humedal Gualí Tres Esquinas a partir del estudio de 11 estaciones de muestreo, en las cuales se recopilan datos mediante la colecta e identificación de 776 macroinvertebrados acuáticos, así como información de reportes fisicoquímicos in situ, todo ello con el objeto de relacionarlos mediante el índice BMWP/Col, a fín de determinar la calidad del agua y brindar información que facilite la toma de decisiones a nivel ambiental en pro de la gestión, el manejo y aprovechamiento adecuado del recurso. Metodología
Área de estudio. El humedal Gualí Tres Esquinas se encuentra bajo la jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca (CAR), localizándose entre los municipios de Mosquera, Tenjo y Funza en el departamento de Cundinamarca (Téllez 2014), bajo las coordenadas geográficas 4°42’8,35”N - 74°10’51,01”O y 4°43’41,44”N - 74°11’33,54”O. El transecto estudiado en el humedal Gualí Tres Esquinas, se encuentra en el tercio medio en el municipio de Funza, comprendido entre las coordenadas geográficas 4°42’16” N - 74°10’ 49,9” W y 4°43’ 28,2”N - 74°11’ 8,7” W, localizado en un rango altitudinal entre 2.530 y 2.598 metros sobre el nivel del mar, con una extensión longitudinal de 3,2 km. Fase de campo. Se realizaron cuatro salidas técnicas de campo al humedal Gualí Tres Esquinas, comprendidas entre los meses de junio y julio del año 2016, con el fin de recolectar material biológico y registrar parámetros fisicoquímicos in situ de 11 estaciones de muestreo (Tabla 1), distribuidas equidistantemente en el transecto estudiado (Figura 1). En cada una de las estaciones de muestreo se establece un tramo de 50 m de longitud, en el cual se identificaron diferentes hábitats y biotopos de interés para el estudio. Figura 1. Área de estudio y estaciones de muestreo en el humedal Gualí-Tres Esquinas. Estación 1 (E1), estación 2 (E2), estación 3 (E3), estación 4 (E4), estación 5 (E5), estación 6 (E6), estación 7 (E7), estación 8 (E8), estación 9 (E9), estación 10 (E10) y estación 11 (E11). El material biológico estudiado se centró en la colecta de macroinvertebrados acuáticos, para lo cual se hace uso de una red limnológica tipo D con ojo de malla de 300 micras; el proceso de colecta se realizó en cada una de las estaciones de muestreo a nivel de los distintos biotopos existentes, tomando en cuenta como criterios básicos el tipo de sustratos disponibles (vegetación ribereña, vegetación flotante, sedimentos y rocas). La colecta se realizó mediante tres arrastres con red tipo D en movimiento de zigzag en el sustrato durante un tiempo de 15 minutos; seguidamente el material colectado fue almacenado en frascos plásticos, rotulado y conservado con alcohol (etanol) al 70%; en cada estación la unidad de esfuerzo de muestreo fue de 45 minutos. La toma de parámetros fisicoquímicos se realizó de forma in situ mediante equipos portátiles, se empleó multiparámetro YSI para determinar pH, conductividad (μS/cm), oxígeno disuelto (ppm), presión (mm Hg) y temperatura del agua (°C), la turbidez (NTU) se midió mediante turbidímetro HANNA. Por su parte, las coordenadas geográficas se establecieron con GPS marca Garmín Etrex 35 y la altitud mediante altímetro marca Atai 500. Fase de laboratorio. Cada muestra colectada y preservada en etanol al 70%, fue inicialmente vaciada y separada en cajas Petri para su limpieza de residuos y material orgánico e inorgánico. La observación del material biológico se hizo mediante microscopio estereoscópico marca Leica Zoom 2000 con aumentos de 40X; por su parte la identificación del material biológico se realizó a nivel taxonómico de familia, categorizando los individuos como morfoespecies para lo cual se aplicó claves taxonómicas, usadas en la entomofauna acuática neotropical (Needham y Needham 1962, Mc Cafferty 1981, Merritt y Cummins 1988, Fernández y Domínguez 2001, Roldán 2003, Salles 2006, Domínguez et al. 2009). Análisis de datos. Una vez organizada y tabulada la información, esta fue interpretada y analizada teniendo en cuenta para fuentes teóricas e índices ecosistémicos relacionados con niveles tróficos, así como la puntuación y determinación del Biological Monitoring Working Party (BMWP) índice cualitativo implementado a nivel mundial, que determina la calidad del agua a partir de la presencia y ausencia de macroinvertebrados acuáticos (MAI); este índice se aplicó en el estudio teniendo en cuenta los ajustes realizados al mismo para Colombia por Roldán (2003), describiéndolo como BMWP/Col. Esta información permite establecer los criterios de la calidad del agua, con miras a proponer estrategias en el manejo, aprovechamiento y conservación del recurso hídrico. Por otra parte, la observación de los cambios en la composición de macroinvertebrados a nivel de estaciones de muestreo con menor y mayor grado de afectación se estableció a partir del índice de similaridad propuesto por Sørensen (1948). Resultados
Componente fisicoquímico. Los parámetros fisicoquímicos registrados in situ para el humedal Gualí Tres Esquinas permiten tener una visión general de la calidad del agua. Los valores de pH obtenidos para las estaciones de muestreo se encuentran entre 6,58 y 7,44 unidades. Por su parte, los datos de turbiedad registrados demuestran altas concentraciones para este parámetro en las estaciones 10 y 11 correspondiente a 1.202 y 1.175 NTU respectivamente; la estación 6 registra el menor valor 14,26 NTU (Tabla 2). Con respecto al oxígeno disuelto, las 11 estaciones de estudio reportan concentraciones muy bajas a nivel general, destacándose las estaciones 4, 10 y 11 con valores correspondientes a 0,33, 0,40 y 0,27 ppm respectivamente. La conductividad es la capacidad que tiene determinada sustancia para conducir corriente eléctrica, es decir, mide la cantidad de solutos (sales disueltas) que se encuentran en un solvente (agua); el estudio reporta un incremento del parámetro en las estaciones 8, 9, 10 y 11 con valores de 1.206, 1.045, 1.323 y 1.019 µS/cm respectivamente; de igual manera la estación 6 registra la menor conductividad, 324 µS/cm (Tabla 2). Los sólidos totales disueltos (TDS) reportados en las estaciones de muestreo oscilan entre 180 y 345 ppm, registrándose el valor mínimo para la estación 6 y el máximo en la estación 2 (Tabla 2). La temperatura del agua en el humedal se mantuvo estable durante el tiempo de estudio, reportando temperaturas que oscilan entre 13,9 y 20ºC, valores de las estaciones 7 y 11 respectivamente. Por su parte, la temperatura ambiente en la zona de estudio registró una máxima de 16°C y una mínima de 9°C (Meteoblue 2016). Componente biológico-macroinvertebrados acuáticos. Mediante la implementación del índice BMWP/Col, se determina la calidad del agua para cada estación de muestreo, presentándose aguas moderadamente contaminadas en las estaciones 1, 5 y 8; aguas muy contaminadas en las estaciones 2, 3, 4, 6, 7, 9 y aguas fuertemente contaminadas para las estaciones 10 y 11 (Tabla 3, Figura 2). Figura 2. Calidad del agua del humedal Gualí Tres Esquinas. Se identificaron 776 macroinvertebrados acuáticos clasificados a nivel taxonómico en 17 familias correspondientes a Hyalellidae (2,2%), Hydrophilidae (3,2%), Scirtidae (39,8%), Elmidae (1,3%), Dystiscidae (0,6%), Tipulidae (6,1%), Culicidae (16,2%), Chironomidae (15,5%), Dixidae (0,1%), Aeshnidae (1,7%), Corixidae (0,1%), Physidae (4,5%), Planorbidae (0,1%), Unionidae (3,1%), Tubificidae (4,9%), Glossiphoniidae (0,4%) y Planariidae (0,1%) (Tabla 3). Las estaciones estudiadas en su gran mayoría registraron comportamientos similares a la presencia de comunidades bióticas de macroinvertebrados acuáticos. El estudio permitió evidenciar la asociación de dos grandes grupos, conformados por las estaciones 5, 2, 6, 7 y 3, 9, 4, 8, 1; por su parte, las estaciones 10 y 11 tuvieron un comportamiento diferente a las demás, debido a la presencia de individuos de las familias Corixidae, s.f Chironominae, Tipulidae y Tubificidae respectivamente (Figura 3). El análisis del comportamiento de las familias presentes por estación de muestreo se estableció a partir del índice de similaridad propuesto por Sørensen (1948), que se fundamenta en la presencia o ausencia de individuos en las estaciones comparadas. Figura 3. Índice de Sørensen (índice de similitud- cualitativo). Los macroinvertebrados acuáticos identificados, se categorizaron en seis grandes grupos a nivel de clases, correspondientes a Turbellaria, Bivalvia, Hirudinea, Oligochaeta, Gastropoda, Crustacea-Malacostraca e Insecta (Figura 4); el mayor porcentaje de individuos colectados e identificados (84,7%) corresponden a la clase Insecta, debido a que en esta se reportan los órdenes Coleóptera y Díptera con mayor cantidad de ejemplares (349 y 294 individuos respectivamente); referente al orden Coleóptera se establece 88,5% de individuos de la familia Scirtidae; respecto al orden Díptera las familias más representativas son Culicidae, Chironomidae (subfamilia Chironominae) y Tipulidae con 42,9%; 37,8% y 15,9% respectivamente. Figura 4. Porcentaje de individuos para cada clase de macroinvertebrados acuáticos reportados en el humedal Gualí Tres Esquinas. Discusión
Componente fisicoquímico. Los parámetros fisicoquímicos reportados en la presente investigación corresponden a pH, conductividad, sólidos totales disueltos (TDS), temperatura, turbidez y oxígeno disuelto (OD); respecto al pH los valores obtenidos (6,58 y 6,87) para las 11 estaciones se encuentran dentro de los rangos admisibles, para la destinación del recurso hacia la preservación de la fauna, flora y el uso agrícola según lo establecido en el Decreto 1076 del 2015 (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible 2015). La turbidez registra valores mínimos de 14,26 y máximos de 1.202 NTU (Tabla 2). Las estaciones 10 y 11 presentan los mayores valores, que a su vez se relacionan con elevadas temperaturas del agua (19,6°C y 20°C respectivamente), lo que disminuye el oxígeno disuelto presente en el medio acuático (Velandia 2013). El oxígeno disuelto en cuerpos lénticos proviene, en su gran mayoría, de los procesos fotosintéticos; este parámetro es fundamental para determinar la distribución de las comunidades bióticas y a su vez establecer los criterios de calidad del agua. Los valores reportados para las estaciones estudiadas se enmarcan entre 0,27 a 1,43 ppm (Tabla 2), valores que determinan condiciones de hipoxia según Goyenola (2007). Por otro lado, los TDS, hacen referencia a la concentración de minerales presentes en el cuerpo hídrico (CAR 2012), los cuales poseen relación directa con la conductividad eléctrica. El estudio presenta valores de TDS entre 180 y 345 ppm; en las estaciones 2 y 3 se establecen valores con mayor concentración (345 y 335 ppm) respectivamente (Tabla 2), que determina condiciones eutróficas para el humedal. La conductividad registrada durante el estudio oscila entre 324,47 y 1323 µS/cm (Tabla 2), que corresponde a aguas fuertemente mineralizadas; lo anterior, como producto de la afectación antrópica, lo cual genera un impacto negativo en el humedal y en su metabolismo ecosistémico (Roldán y Ramírez 2008). Componente biológico-macroinvertebrados acuáticos. Las estaciones de muestreo reportan en promedio la colecta de cinco familias de macroinvertebrados acuáticos (MAI) de mayor frecuencia, entre las que se destacan Scirtidae, Chironomidae y Culicidae, organismos que son abundantes en aguas con marcada turbidez y eventos de eutrofización (Roldán y Ramírez 2008). La estación 1 registra la presencia de las familias Hyalellidae, Hydrophilidae, Tipulidae y Scirtidae; la estación 8 presenta familias correspondientes a Chironomidae, Scirtidae y Culicidae, mientras que para la estación 5 se reportan el mayor número de familias y géneros identificados en comparación con las otras estaciones, destacándose las taxas Dysticidae, Planariidae, Scirtidae, Aeshnidae, Elmidae, Culicidae y Chironomidae (subfamilia Chironominae)(Tabla 3), macroinvertebrados acuáticos en su mayoría indicadores de contaminación por materia orgánica (Acosta y Prat 2011), que acorde con los resultados del índice BMWP/Col permite categorizar la calidad del agua para las estaciones 1, 5 y 8 como “aguas moderadamente contaminadas” de calidad dudosa (Roldán 2003), de condiciones tendientes a la hipoxia, lo que produce la desaparición de taxas sensibles y al aumento de individuos tolerantes, pertenecientes a las familias mencionadas antes. Los macroinvertebrados reportados para las tres estaciones son característicos de hábitats con presencia de escombros leñosos, materia orgánica, bajas concentraciones de oxígeno (E1: 0,86 ppm, E5: 0,56 ppm y E8: 1,43 ppm) y altas concentraciones de carbonatos (Roldán 1988); los altos contenidos de carbonatos (CO3-2 ) se asocia con la elevada concentración de sólidos totales disueltos presentes en las estaciones 1 y 5. Por otra parte, los macroinvertebrados acuáticos reportados se caracterizan por ocupar biotopos con temperaturas entre los 13°C y 25ºC, lo cual corresponde con las temperaturas del agua registradas para las estaciones mencionadas (Tabla 2). Las estaciones 2, 3, 4, 6, 7 y 9, son categorizadas como “aguas muy contaminadas” de calidad crítica según el índice BMWP/Col (Roldán 2003), debido a la presencia de macroinvertebrados indicadores de aguas contaminadas por materia orgánica, destacándose las familias Culicidae y Chironomidae, con individuos presentes en común para las estaciones relacionadas. Las estaciones 4 y 9 se caracterizan por presentar hábitats con dominio de macrófitas flotantes y emergentes, que disminuyen la tensión superficial del agua (Roldán y Ramírez 2008), provocando desoxigenación, acción que se evidencia en el humedal con registros de oxígeno disuelto equivalentes a 0,33 y 0,92 ppm respectivamente. Cabe destacar que la zona aferente de la estación 3 se caracteriza por un elevado contenido de fango, materia orgánica, sedimentos y macrófitas, producto del desarrollo de actividades antrópicas como cultivos de cilantro (Coriandrum sativum), que involucran a su vez el uso de fertilizantes y pesticidas, que por procesos de infiltración y escorrentía llegan al humedal Gualí Tres Esquinas, acciones que contribuye a la baja concentración de oxígeno en el cuerpo de agua (Roldán 1988). La estación 10 reporta la presencia de dos familias, Chironomidae y Corixidae, mientras que en la estación 11 se evidencia la presencia de las familias Tipulidae y Tubificidae (Tabla 3) bioindicadoras de “aguas fuertemente contaminadas” de calidad muy crítica (Roldán 2003). Las familias mencionadas están relacionadas con bajas concentraciones de oxígeno disuelto (0,40 y 0,27 ppm) y altos contenidos de materia orgánica (Roldán y Ramírez 2008), condiciones que producen la proliferación de macrófitas, un incremento en la conductividad y elevados contenidos de biomasa, que inciden en la baja diversidad de taxas reportada en estas estaciones. Afinidad entre estaciones (similaridad). Acorde con el índice de similaridad (Sørensen 1948) las estaciones 3 y 9 registran similitud en un 80%, asociada con la presencia de las familias Scirtidae, Tipulidae, Culicidae, Chironomidae (subfamilia Tanypodinae) y Aeshnidae. Por su parte, las estaciones 4, 8 y 1 reportan 60% de similitud, relacionado por la presencia de la familia Scirtidae con géneros Elodes y Prionocyphon. A su vez, las estaciones antes mencionadas se agrupan entre sí con una similitud de 0,5 que indica la presencia de diferentes comunidades (Ramírez 2002) (Figura 3). A su vez, el índice permite evidenciar otro gran grupo donde se asocian las estaciones 2, 5, 6 y 7 conformando un conglomerado con similitud de 0,49 que se establece por la presencia de familias diferentes (Ramírez 2002). Las estaciones 6 y 7 reportan similitud semejante, atribuido a la presencia de las familias Scirtidae, Culicidae, Aeshnidae y Physidae. A su vez, cabe destacar que las estaciones 10 y 11 registran valores de similitud correspondientes a 0,05 y 0,15 respectivamente, lo que indica la presencia de comunidades diferentes (Ramírez 2002). La baja similaridad entre las estaciones de muestreo mencionadas se atribuye a la presencia y desarrollo de diferentes actividades antrópicas (industrias metalúrgicas y agricultura) que modifican el entorno, las condiciones físicas, químicas y biológicas del cuerpo de agua.
Conclusiones
Las concentraciones de oxígeno disuelto registradas para las once estaciones de muestreo en el humedal Gualí Tres Esquinas reportan condiciones de hipoxia, con valores muy reducidos para el sostenimiento y la preservación de flora y fauna en aguas dulceacuícolas frías (Decreto 1076 de 2015). Los datos de pH reportados para las 11 estaciones se encuentran entre los valores admisibles para uso agrícola correspondiente al rango entre 4,5 y 9,0 unidades, cumpliendo con lo establecido por el Decreto 1076 de 2015. El índice BMWP/Col determina para el ecosistema acuático aguas moderadamente contaminadas -clase III en las estaciones 1, 5 y 8; aguas muy contaminadas -clase IV para las estaciones 2, 3, 4, 6, 7 y 9 y aguas fuertemente contaminadas -clase V en las estaciones 10 y 11. De forma general el humedal Gualí Tres Esquinas reporta aguas contaminadas, razón por la cual se debe revisar y evaluar su actual uso. En el humedal Gualí Tres Esquinas predominan grupos tolerantes a la contaminación orgánica, pertenecientes a las familias Culicidae, Tipulidae, Chironomidae y Tubificidae, cuya presencia indica un deterioro fuerte en el ecosistema, reflejado por el cambio en el uso del suelo sobre la ronda hídrica, la presencia de actividades antrópicas, industriales y la extensión de la frontera urbana. Debido al estado ecológico y las condiciones hídricas que presenta el ecosistema, se hace necesario establecer un monitoreo permanente de la calidad del agua del humedal Gualí Tres Esquinas, incluyendo aspectos biológicos y fisicoquímicos que a su vez permitan establecer una base de datos que brinde información de línea base en pro del conocimiento ecosistémicos y del desarrollo de proyectos que garanticen la integralidad ecosistémica, la conservación y el aprovechamiento sostenible del recurso hídrico.
Literatura citada
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