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Relacion entre la comunidad de fitoperifiton y diferentes fuentes de contaminacion en una quebrada de los Andes colombianos: relacion fitoperifiton y contaminacion ambiental.

RELATIONSHIP BETWEEN PHYTOPERIPHYTON COMMUNITY AND DIFFERENT SOURCES OF POLLUTION IN AN ANDEAN COLOMBIAN CREEK

INTRODUCCION

En los sistemas loticos de ambientes tropicales, los rios de montana son uno de los componentes clave de la biodiversidad en los Andes colombianos debido a las condiciones geograficas y al clima que los caracterizan (RIVERA- RONDON & DIAZ-QUIROZ, 2004; ABUHATAB, 2011). De la funcionalidad ecologica de estos ecosistemas acuaticos y de su diversidad, dependen servicios ambientales como la calidad y la disponibilidad del agua; estos servicios se han deteriorado a causa de los sistemas productivos, especialmente la zona cafetera, transformando los paisajes como consecuencia de una alta densidad de la poblacion humana y sus actividades (tales como extraccion de recursos, agricultura, urbanizacion), que finalmente como en un ciclo, afectan negativamente la estructura y funcion de los ecosistemas loticos, mediante la alteracion de sus caracteristicas fisicas y quimicas (RIVERA-RONDON et al., 2010; SMUCKER & VIS, 2011).

La importancia de la diversidad en los sistemas acuaticos, se relaciona con la capacidad de adaptacion de las diferentes especies al ecosistema y a los cambios que ocurran en el, ya sea que estos cambios se deban a perturbaciones naturales o antropicas, de manera que para llegar a comprender los mecanismos de respuesta de las comunidades ante posibles alteraciones del ambiente, es imprescindible investigar los vinculos entre ambiente y diversidad (PATRICK, 1988; RIVERA & DONATO, 2008). En este sentido las algas de la comunidad del perifiton, tambien conocidas como fitoperifiton, ficoperifiton, fitobentos o algas bentonicas, son utilizadas como indicadores bioticos, ya que presentan caracteristicas que permiten describir la dinamica de las condiciones ambientales. Las algas perifiticas, principalmente las diatomeas, son sensibles a la polucion y otros eventos, y por lo tanto, son usadas para el monitoreo de la contaminacion ambiental debido a su imposibilidad de evadir la polucion por encontrarse adheridas a un sustrato generalmente fijo y responden en cortos periodos de tiempo (MASSERET et al., 1998; WU, 1999; SMITH & SMITH, 2001; HARDING et al., 2005; ARCOS & GOMEZ, 2006).

Las algas del perifiton, las cuales se encuentran adheridas al sustrato, son los productores primarios dominantes de los ecosistemas de rios de montana y su importancia se atribuye a la captura de la energia luminica y su transformacion en compuestos organicos, a partir de los cuales se mantienen niveles troficos superiores (ROLDAN, 1992; BIGGS & SMITH, 2002). Para estudiar la respuesta del fitoperifiton a una perturbacion se realizan analisis de aspectos estructurales o funcionales. Dentro de los estructurales estan los basados en la abundancia, diversidad especifica, masa y bio-volumen (DIAZ & RIVERA, 2004; PIZARRO & ALEMANNI, 2005).

Varias investigaciones limnologicas se han dirigido al estudio de los factores ambientales sobre la diversidad de las comunidades perifiticas en corrientes tropicales; trabajos como los de DIAZ et al. (2000), POTAPOVA & CHARLES (2002), GARI & CORIGLIANO (2004), MENDES & BARBOSA (2004), RAMIREZ & PLATADIAZ (2008) y MORESCO & RODRIGUES (2010), han permitido tener una idea de la dinamica de las corrientes tropicales, evaluando la influencia de factores como la concentracion de nutrientes, luz, sustrato, presencia de herbivoros, la conductividad, entre otros factores.

DIAZ & RIVERA (2004) mencionan que son muy pocos los trabajos en Colombia que se enfocan en relacionar variables temporales de la estructura de comunidades con la quimica del agua. Pese a que despues de este trabajo nos encontramos con estudios como el de HERNANDEZ-ATILANO et al. (2005) donde se estudio no solo la variacion temporal sino espacial de las algas perifiticas en la quebrada La Vega (San Roque, Antioquia); RAMIREZ & PLATA-DIAZ (2008) relacionaron diatomeas con las variables ambientales en diferentes tramos de dos ecosistemas loticos y BUSTAMANTE-TORO et al. (2008) realizaron un estudio de composicion y abundancia de la comunidad fitoperifitica en el rio Quindio; para la fecha aun siguen siendo pocos los estudios del perifiton que poseen este alcance.

Por lo tanto, este estudio evaluo el impacto de las actividades antropicas sobre los ecosistemas acuaticos en una quebrada de los Andes colombianos, y el especial interes en determinar sus consecuencias, realizando inferencias de las condiciones fisicas y quimicas a partir de la composicion y abundancia del fitoperifiton, se planteo la siguiente pregunta: ?Se detectan cambios o no espaciales o temporales en la estructura de la comunidad de algas perifiticas y la calidad del agua asociados a impactos ambientales en la quebrada Tolda Fria-La Maria?

MATERIALES Y METODOS

La quebrada Tolda Fria-La Maria es una microcuenca de montana, afluente del rio Chinchina, que a su vez tributa sus aguas al rio Cauca. Se ubica al nororiente del municipio de Villamaria (Caldas, Colombia), con coordenadas geograficas 4[gradso]58'30" - 5[grados]1'30" N y 75[grados]25' - 75[grados]27' W y un rango altitudinal entre los 2180 y 2420 m.

Entre abril de 2009 y febrero de 2010, se realizaron cuatro muestreos en diferentes epocas climaticas, que de acuerdo con los registros de lluvias (Figura 1) de la estacion Recinto (IDEA, 2012), el muestreo 1 corresponde a un periodo de lluvioso (caudal alto), el muestreo 2 y 3 a un periodo de lluvia menor (caudales con baja tendencia) y el muestreo 4 en un periodo seco con transicion a lluvias (caudal bajo). Se seleccionaron cinco estaciones de muestreo de las cuales tres presentan un impacto antropico y dos un impacto natural (Figura 2). La E1 (Bocatoma) se caracteriza por fuentes puntuales de aguas residuales producto del beneficio del oro; E2 (Ganaderia) cuyo uso principal del suelo es la ganaderia extensiva; E3 (Romerales) afluente importante cuyas aguas son de pH acido debido a los aportes de aguas termales; E4 (Termales) presenta contaminacion puntual de aguas termales con un pH de 3,0; E5 (Caserio Gallinazo) es una zona semi-rural que vierte sus aguas servidas domesticas directamente a la quebrada.

[FIGURA 1 OMITIR]

[FIGURA 2 OMITIR]

En general la quebrada presenta sustratos heterogeneos, el uso de su entorno en gran parte es ganadero, en algunos tramos hay vegetacion ripiara, solo en una de las orillas y en otros tramos se encuentran pequenos bosques de galeria con arboles de eucalipto, arbustos y gramineas; sin embargo, el dosel es abierto permitiendo alta disponibilidad de luz.

Muestreo variables hidrologicas y fisicoquimicas. Para calcular el caudal se siguieron los delineamientos propuestos por SANCHEZ (2004) y se estimo velocidad de la corriente con el correntometro, y la profundidad con la ayuda de varillas ecosondas siguiendo el procedimiento de KING & BRATER (1962).

En cada una de las cinco estaciones durante cuatro muestreos se tomaron datos in situ de temperatura del agua, conductividad, turbidez, oxigeno disuelto, porcentaje de saturacion y pH (Tabla 1), y se obtuvieron muestras compuestas en el tiempo de 2 L (500 ml cada 30 minutos) para analisis de solidos, alcalinidad, demanda de oxigeno (DBO, DQO), concentracion de nutrientes (Nitrogeno Total Kjeldahl, NTK, N amoniacal, PT) y metales pesados (Zn, Cr, Hg, Pb, Ni, cianuros).

Muestreo fitoperifiton. Las muestras fueron colectadas 50 metros antes y despues de la descarga de afluentes en cada estacion; se seleccionaron cinco rocas al azar en tres sitios de la seccion transversal (las margenes y centro) de la corriente, para remover las algas adheridas a este sustrato mediante un cuadrante de 8,05 [cm.sup.2], raspando cuatro veces con un cepillo plastico. En total se raspo un area de 161 [cm.sup.2] por sitio, se colectaron tres muestras y una repeticion de cada una, obteniendo seis muestras en cada estacion. Las muestras se fijaron con lugol al 10% en un recipiente plastico color ambar (TUMPLING & FRIEDRICH, 1999). Adicionalmente se evaluo la calidad del habitat, teniendo en cuenta la disponibilidad de luz y tipo de sustrato (BARBOUR et al., 1999).

Analisis de laboratorio. Previo a la observacion de las muestras, un volumen de 40 ml se dejo precipitar durante 72 horas. Posteriormente se agito el contenido de la muestra durante 40 veces e inmediatamente se tomo una gota de la muestra (0,05 ml) la cual se dispuso en un portaobjetos cubierto por un cubreobjetos, luego se efectuo la determinacion y cuantificacion en un microscopio optico equipado con una reglilla ocular. Se establecieron 30 campos de observacion de acuerdo a la curva de acumulacion de especies (UEHLINGER, 1964). Las observaciones se realizaron con una magnificacion de 400X, y para la cuantificacion de organismos/ml se aplico la expresion de ROSS (1979) de la siguiente forma:

(org/ml) = (n*F)/(s*c)

Donde:

org: organismos.

n: numero de organismos contados.

s: superficie o area del campo visual en [mm.sup.2] del microscopio.

c: numero de campos contados.

F: factor de conversion = 50.

Este numero se relaciono con el area de muestreo considerada (161 [cm.sup.2]) en cada margen y centro de la quebrada, con el fin de obtener la densidad de organismos/ [cm.sup.2]. La densidad relativa o abundancia relativa de las algas perifiticas por unidad de area, se obtuvo mediante la division entre el numero de individuos cuantificados en la muestra por el area de muestreo sobre el total de individuos encontrados durante todo el periodo de estudio.

La determinacion taxonomica se realizo hasta genero con base en los trabajos de PRESCOTT et al. (1982), BOURRELLY (1968), KRAMMER & LANGE-BERTALOT (1986, 1988), BIGGS (2000), RAMIREZ (2000) y BICUDO & MENEZES (2006).

Analisis de la informacion. En primer lugar se realizo una exploracion de los datos mediante estadistica descriptiva, la dispersion de cada variable fue analizada con cajas esquematicas e histogramas usando como factores de analisis las estaciones, muestreos y margenes. Para determinar si los datos presentaban diferencias significativas entre factores de analisis se aplico Kruskal-Wallis.

A partir de la estimacion de la densidad de organismos/[cm.sup.2] se aplicaron los indices de diversidad (SHANNON & WEAVER, 1948), equidad (PIELOU, 1969) y el grado de dominancia (SIMPSON, 1949).

Se ejecutaron dos analisis de componentes principales (ACP). La primera matriz se utilizo para establecer los patrones fisicoquimicos e hidrologicos a partir de 19 variables cuantificadas en campo y laboratorio. La segunda matriz correspondiente a la ordenacion biologica con la densidad (org/[cm.sup.2]), los indices diversidad de SHANNON & WEAVER (1948), equidad de PIELOU (1969) y dominancia de SIMPSON (1949); ambas matrices fueron previamente estandarizadas.

Para establecer la relacion fitoperifiton-ambiente se efectuo un analisis de correspondencia canonica (ACC) que permitio observar los patrones de distribucion y abundancia de las algas entre las variables fisicoquimicas. Despues de utilizar el test de Monte Carlo con 499 permutaciones, se determino que la conductividad, caudal, DBO, Zn, Ni, Pb, sulfuros, Cr, PT y alcalinidad fueron las variables significativas que responden a la varianza de la abundancia y distribucion de las algas explicada mediante los parametros ambientales. Todas las variables fueron estandarizadas y los analisis fueron ejecutados en el programa Canoco 4.5.

RESULTADOS

Variables fisicoquimicas e hidrologicas

Los valores promedios de las variables fisicas y quimicas registrados en cada una de las estaciones en la quebrada Tolda Fria-La Maria se presentan en la Tabla 2. El caudal presento un valor promedio maximo de 2,7 [m.sup.3]/s y un minimo de 1,0 [m.sup.3]/s, mientras que la velocidad oscilo entre 0,6 y 0,9 m/s, siendo mayor en el periodo lluvioso (p = 0,0001). El pH vario entre 6,6 y 3,6 unidades, adoptando un caracter acido a partir de la estacion Romeral. El oxigeno disuelto presento un valor promedio minimo de 6,9 mg/L y un maximo de 10,1 mg/L. Esta buena oxigenacion obedece a las bajas temperaturas del agua (14[grados]C), la pendiente y topografia de la quebrada. En cuanto a la presencia de metales pesados, todos presentaron concentraciones bajas, incluso el Hg cuyo valor maximo fue de 0,19 [micron]g/L y un minimo de 0,10 [micron]g/L pero con coeficientes de variacion alto (70%).

Comunidad fitoperifitica

Se encontraron 35 generos de algas pertenecientes a 20 Familias, 15 ordenes y 4 divisiones (Tabla 3). Aunque la asintota de la curva de acumulacion de especies estuvo por debajo de los 80 taxas, es una buena proporcion de la composicion de algas perifiticas. De la division Bacillariophyta pertenece el 72% de los generos registrados, seguido por Cyanobacteria (27%), y las divisiones Chlorophyta y Euglenophyta (1% y 0,2% respectivamente). Se encontro que el genero Navicula fue el que presento la abundancia relativa mas alta (43%), seguido por Chroococcus (26%); los generos Nitzschia, Reimeria, Amphora y Rhoicosphenia, solo comprendieron entre el 2 y 10%. En la estacion Bocatoma (E1) y Romerales (E3) los generos mas abundantes fueron Navicula sp., Chroococcus sp., Reimeria sp., Rhoicosphenia sp., Nitzschia sp. y Amphora sp. En la estacion Ganaderia fueron Navicula sp., Pinnularia sp., Chroococcus sp., Nitzschia sp., Reimeria sp. y Gomphonema sp. Para la estacion Termales y Caserio Gallinazo la mas abundante fue Navicula seguida de Eunotia sp., Chaetophora sp., Stauroneis sp. y Microtamnion sp. (Figuras 3a y 3b).

[FIGURA 3a OMITIR]

[FIGURA 3b OMITIR]

La densidad de algas entre muestreos fue menor en el periodo de caudal alto (17 org/[cm.sup.2]), en contraste con el periodo de bajo caudal (838 org/[cm.sup.2]). Las estaciones Bocatoma, Ganaderia y Romerales presentaron la densidad de algas mas alta (795, 666, 498 org/[cm.sup.2], en el respetivo orden) en comparacion con Termales y Caserio Gallinazo con 127 y 236 org/[cm.sup.2] respectivamente (Tabla 4).

En cuanto a los indices de diversidad, los valores medios mas bajos del indice de Shannon se reportaron en las estaciones Termales y Caserio Gallinazo (0,6 en ambas estaciones) y el mas alto en la estacion Ganaderia (2,6) con variaciones significativas (p < 0,05). Este indice oscilo entre 1,0 y 1,9 en las margenes y fue sensible. Se observaron diferencias significativas entre estaciones (H = 42,4552, gl = 4, p = 0,001), en las margenes (H = 9,91596, gl = 2, p = 0,0776) y no se hallaron variaciones significativas entre muestreos (H = 1,5285, gl = 3, p = 0,6757). El indice de uniformidad de Pielou estuvo en un rango de 0,6 y 0,8 entre muestreos, esta variacion no fue significativa (H = 7,4095, gl = 3, p = 0,0599). Para las estaciones este indice oscilo entre 0,4 y 0,8. De la misma forma que para el indice de Shannon, el indice de uniformidad solo presento diferencias significativas (H = 25,1003, gl = 4, p = 0,001) en las estaciones.

Correlaciones entre los parametros ambientales y la comunidad de algas perifiticas

El ACP sintetizo los patrones fisicos, quimicos e hidrologicos de la quebrada Tolda Fria-La Maria (Figura 4), indicando que el primer componente respondio por el 35,1% y el segundo por 47,8% de la varianza. Las concentraciones de especies quimicas como el Hg, sulfuros, Ni, N amoniacal y NTK se encontraron asociadas al area positiva de los ejes I y II, relacionadas con estas variables se mostraron las margenes de las estaciones Bocatoma y Ganaderia despues de la descarga. Complementariamente, el area positiva del eje I indica que el PT y las variables representantes de la corriente como caudal, velocidad y conductividad tienen una mayor influencia en la quimica del agua para las margenes ubicadas despues de la descarga en las estaciones Termales y Caserio Gallinazo.

El ACP realizado con los cuatro muestreos, las cinco estaciones en las dos margenes y centro de la quebrada para los parametros biologicos de la estructura como indices de diversidad de Shannon, dominancia de Simpson, equidad o uniformidad de Pielou y densidad de algas perifiticas (Figura 5), indica que el primer componente respondio por el 66,2% y el segundo por 88,6% de la varianza. El eje I positivo muestra claramente una mayor influencia de la densidad y diversidad de algas en las estaciones Bocatoma, Ganaderia y Romerales tanto antes como despues de la descarga; un subgrupo compuesto principalmente por la estacion Bocatoma antes de la descarga se encuentra relacionado al indice de equidad, por lo cual se supone una distribucion mas uniforme entre la densidad de algas en este sitio.

[FIGURA 4 OMITIR]

[FIGURA 5 OMITIR]

El analisis de correspondencia canonica (ACC) registro una correlacion significativa (p = 0,002) del 69% en cuanto a la explicacion de la varianza acumulada en el cuarto eje entre el grupo de algas perifiticas y el grupo de 10 variables ambientales compuesto por conductividad, caudal, Ni, Pb, Zn, alcalinidad, DQO, Cr, P total, sulfuros (Tabla 5). Estas variables fueron significativas (valor p < 0,05) para un test de Monte Carlo. La variable que explico el mayor porcentaje de la varianza de la abundancia y la distribucion de las algas perifiticas fue la conductividad con un 21,1%, mientras que la de menor porcentaje de explicacion correspondio a la concentracion de sulfuros con un 6,9% (Tabla 6).

DISCUSION

Variables fisicoquimicas e hidrologicas

Pese a todas las variaciones importantes que presentaron los metales pesados analizados, los valores se encuentran dentro del criterio de calidad admisible para la destinacion del recurso humano y domestico (Tablas 2 y 7). Por consiguiente, los vertimientos provenientes de las minas no ejercieron un impacto agudo sobre las comunidades fitoperifiticas, sin embargo, es necesario establecer el efecto cronico que podrian ejercer los metales mediante ensayos de toxicidad.

Comunidad fitoperifitica

Es natural que las diatomeas se encuentren mejor representadas en este tipo de ambientes ya que poseen un exoesqueleto de silice, el cual es un elemento abundante en la mayoria de las aguas y ademas es el constituyente comun de las rocas igneas, cuarzo y arena, las aguas volcanicas tambien lo contienen en abundancia. Tambien es comun que la mayoria de las morfoespecies de diatomeas registradas sean de la forma pennales, ya que comparada con las centricas se encuentran morfologicamente mejor adaptadas. Esto se debe segun ACS & KISS (1993 en MOSCHINI, 1999) a que estas algas perifiticas han adoptado diversas estrategias para sobrevivir en aguas con diferentes velocidades de la corriente, por ejemplo Navicula y Nitzschia son diatomeas moviles que poseen pedunculos de adhesion. Ademas, se ha encontrado que las diatomeas podrian responder a cambios en el regimen del flujo del rio, dado que son sensibles a la velocidad de la corriente y son buenas indicadoras de la contaminacion acuatica (GROWNS, 1999).

En el presente estudio se encontro que el genero mas abundante y con mayor numero de morfotipos fueron las diatomeas con Navicula sp. presentando la abundancia relativa mas alta (43%), seguido por Chroococcus sp. (26%), y Niztschia sp. con un 10% (Figura 3a). Se ha reportado que los generos Navicula, Nitzschia y Rhoicosphenia contienen morfotipos tolerantes a medios contaminados, siendo el genero Chroococcus sp. caracteristico de ecosistemas lenticos, el cual incrementa su abundancia durante el descenso de caudal, ademas varias especies de este genero son componentes comunes de las rocas humedas (WEHR & SHEATH, 2003). Navicula sp. fue el genero mas ampliamente distribuido y sus abundancias variaron desde el 1% hasta el 98% (Figura 3b). En la estacion Bocatoma y Romerales los seis generos mas abundantes fueron Navicula sp., Chroococcus sp., Reimeria sp., Rhoicosphenia sp., Nitzschia sp. y Amphora sp. En la estacion Ganaderia fueron Navicula sp., Pinnularia sp., Chroococcus sp., Nitzschia sp., Reimeria sp. y Gomphonema sp. Para la estacion Termales y Caserio Gallinazo el mas abundante fue el genero Navicula seguido de Eunotia sp., Chaetophora sp., Stauroneis sp. y Microtamnion sp. (Figura 6). De las caracteristicas que presentan los generos encontrados, Rhoicosphenia sp. se asocia a ambientes con una amplia gama de nutrientes y es tolerante a la contaminacion, de igual manera que Gomphonema sp. y varias especies de Nitzschia sp. que se reconocen como indicadores de enriquecimiento organico dado que son heterotrofas de nitrogeno (LOWE, 1974 en WEHR & SHEATH, 2003). Amphora sp. se encuentra en aguas neutras a alcalinas, y a menudo en ambientes con altas concentraciones ionicas (KRAMMER & LANGE-BERTALOT, 1986; RONDA et al., 1990 en WEHR & SHEATH, 2003). La baja abundancia que registran los generos anteriormente mencionados, podria indicar que los niveles de nutrientes encontrados no son lo suficientemente altos para asociarlos a contaminacion, ademas las condiciones ambientales del agua con las que se encuentran relacionados coinciden con las caracteristicas quimicas establecidas para las estaciones donde fueron registrados.

Los generos que fueron menos frecuentes pertenecen a divisiones como Cyanobacteria, Chlorophyta y Euglenophyta, la mayoria se presentaron en el periodo de caudal bajo, y en las estaciones Bocatoma, Ganaderia y antes de la descarga Romerales, que proporcionan condiciones mas favorables en cuanto a pH, pero al mismo tiempo su baja frecuencia indica que posiblemente las variaciones de otros parametros fisicoquimicos les impidio establecerse, presentandose una gran cantidad de morfoespecies accidentales con una abundancia menor al 1%.

Es importante destacar la abundancia del genero Navicula sp. y Eunotia sp. en las estaciones E4 y E5, las cuales son las mas impactadas ambientalmente, como se pudo establecer mediante las variables fisicoquimicas. En varios estudios han encontrado que el genero Navicula no solo presenta la mayor abundancia, sino tambien el mas alto numero de taxa (WU, 1999). Del genero Eunotia, en general se menciona que la familia Eunotiaceae crece en funcion al pH, si son habitats como los pantanos ricos en acidos humicos, o lagos de aguas cristalinas acidificadas naturalmente, o por fuentes de contaminacion antropogenicas, registrandose particularmente algunas especies en habitats con pH bajo (entre 2-3), ademas muestran un rango de tolerancia a concentracion de nutrientes y contaminacion organica (PEDROZO et al., 2010).

[FIGURA 6 OMITIR]

En el analisis de agrupamiento por composicion, se puede observar que la comunidad registra un importante porcentaje de similitud numerica en la distribucion a nivel espacial y temporal (aproximadamente 5 5%), lo cual sugiere que el grupo de morfoespecies es de presencia comun en la mayoria de las estaciones y muestreos (Figura 7). Ademas, se evidencian dos grupos, el primero agrupa las estaciones Termales y Caserio Gallinazo (E4 y E5), donde se registraron solo tres generos con una alta densidad (especificamente el genero Navicula). El segundo grupo reune a las estaciones Bocatoma, Ganaderia y Romerales (E1, E2 y E3), donde se registraron la mayoria de los generos y los grupos mas aislados dentro del cluster, representan aquellos taxones que se registraron en solo una ocasion. Complementariamente a la informacion que proporcionan las abundancias relativas, en el analisis de agrupamiento por abundancia, en conjunto se observo que todas las estaciones y muestreos se agruparon con una similitud aproximada del 50% entre las estaciones Termales y Caserio Gallinazo, mientras que las tres primeras estaciones no son tan similares en cuanto a su abundancia, ya que se encontraron algas con densidades muy variables (Figura 7).

La baja densidad de algas perifiticas registrada en el periodo de caudal alto producto de las intensas lluvias, podria atribuirse a la alta velocidad de la corriente presentada en ese mismo periodo (0,9 m/s), ya que en otros estudios que analizan la relacion entre las algas y la velocidad de la corriente han encontrado que el rango donde se alcanzan los mayores picos de biomasa de algas perifiticas se encuentra entre 0,1 m/s y 0,5 m/s. Velocidades superiores a 0,5 m/s podrian impedir el asentamiento y la estabilizacion de las comunidades perifiticas y las menores a 0,1 m/s reducen el suministro de nutrientes para los organismos (RAVEN, 1992 en STEVENSON et al., 1996; TRAAEN & LINDSTROM, 1983 en MONTOYA et al., 2008; BIGGS et al., 1998). Ademas, en un estudio realizado por GARI & CORIGLIANO (2004), encontraron que las algas suspendidas en las corrientes de aguas se originan del perifiton ya que se producen desprendimientos del sustrato e ingresan a la deriva, siendo los principales mecanismos la turbulencia de las corrientes, influencia de los caudales, entre otros. Esto tambien puede estar apoyando la baja densidad encontrada en el periodo de mayor caudal.

[FIGURA 7 OMITIR]

Los indices de diversidad mostraron variaciones importantes entre estaciones, encontrandose que las estaciones Bocatoma, Ganaderia y Romerales son las que mejor representan la comunidad con un mayor numero de morfoespecies, por tanto, poseen mayor diversidad y se distribuyeron equitativamente. En las estaciones Termales y Caserio Gallinazo ocurre totalmente lo contrario, de tal manera que el genero Navicula sp. toma una mayor de importancia por su alta densidad y mas dominancia, asociandola a la contaminacion organica que presenta la zona.

CONCLUSION

La estructura de la comunidad de algas perifiticas en la quebrada Tolda FriaLa Maria, mostro cambios importantes espaciales y temporales reflejando las diferentes condiciones ambientales en esta area. La composicion, densidad y diversidad de algas perifiticas en conjunto con los parametros fisicoquimicos mostraron variaciones asociadas entre las estaciones Termales y Caserio Gallinazo (las de mayor contaminacion) con respecto a las estaciones Bocatoma, Ganaderia, las cuales poseen las mejores condiciones ambientales para estos organismos. Ademas, la riqueza, diversidad y composicion de algas perifiticas registradas, en conjunto con los resultados de las propiedades fisicoquimicas establecen que la calidad del agua de la quebrada Tolda Fria-La Maria es mejor en las primeras estaciones.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Vicerrectoria de Investigaciones y Postgrados de la Universidad de Caldas quien financio el proyecto "Estudio preliminar de la estructura de la comunidad de algas perifiticas como indicador de la calidad del agua y su relacion con algunas variables fisicoquimicas en la quebrada Tolda Fria-La Maria" con codigo 0177909.

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Patricia Jimenez-Perez (1), Beatriz Toro-Restrepo (2) Esnedy Hernandez-Atilano (3)

* FR: 10-III-2013. FA: 19-X-2013.

(1) Biologa. E-mail: patty.jimenez.perez@gmail.com

(2) Universidad de Caldas, Departamento de Ciencias Biologicas. Profesor asistente. E-mail: beatriz.toro@ucaldas.edu.co

(3) Universidad de Antioquia. Grupo de Investigaciones GAIA. E-mail: esnedy.hernandez@gmail.com
Tabla 1. Variables fisicas y quimicas in situ
a lo largo de la quebrada Tolda Fria-La Maria

VARIABLE               UNIDADES         MATERIAL Y/O METODO

Velocidad de           m/s              Correntometro modelo 2100
  la corriente
Caudal                 [m.sup.3]/s      Correntometro modelo 2100
Temperatura del Agua   [grados]C        Oximetro YSI
Conductividad          pS/cm            Conductimetro WTW 3151
Turbidez               NTU              Turbidimetro digital Hanna
Oxigeno disuelto       mg/L             Oximetro YSI
Oxigeno saturado       %                Oximetro YSI
ph                     Unidades de pH   pH-metro WTW 330i
Nutrientes y                            Normas APHA-AWWA-WPCF (1992)
  metales pesados

Tabla 2.
Medidas de tendencia central para las variables
fisicoquimicas considerando las estaciones. Codigo estacion:
E1 (Bocatoma), E2 (Ganaderia), E3 (Romerales, E4 (Termales),
E5 (Caserio Gallinazo).

Estacion   Estadigrafo   Velocidad   Caudal       Temp.
                         (m/s)       ([m.sup.3]   Agua
                                     /s)          ([grados]C)

                                                    Ant.      Desp.
                                                  descarga   descarga

E1         Media          0.6          1.0        13.1       13.3
           desv           0.1          1.1         2.0        1.8
           CV (%)        19.3        104.9        15.4       13.5
E2 *       Media          0.6          1.0        15.0       15.0
           desv           0.1          0.4         1.4        1.4
           CV (%)        16.0         39.8         9.1        9.1
E3         Media          0.7          2.4        15.5       14.8
           desv           0.3          0.6         1.5        1.6
           CV (%)        38.6         25.9         9.9       11.1
E4         Media          0.7          2.0        14.3       14.1
           desv           0.3          0.7         0.6        0.6
           CV (%)        44.6         33.7         4.5        4.3
E5         Media          0.8          2.1        14.2       14.1
           desv           0.3          1.0         1.0        1.6
           CV (%)        33.8         47.6         6.8       11.1

Estacion   Estadigrafo   Cond.                 Turbidez
                         ([micron]
                         S/cm)

                           Ant.      Desp.       Ant.      Desp.
                         descarga   descarga   descarga   descarga

E1         Media          73.1       72.4      14.0       17.0
           desv           20.4       19.4       8.2        6.3
           CV (%)         27.9       26.8      58.4       37.0
E2 *       Media          87.9       87.9      21.3       21.3
           desv           20.4       20.4       9.8        9.8
           CV (%)         23.3       23.3      45.9       45.9
E3         Media          89.3      244.4      14.3        7.8
           desv           19.0       96.6      10.2        4.5
           CV (%)         21.3       39.5      71.3       57.9
E4         Media         270.5      377.8       7.6        8.3
           desv           68.5      214.9       3.1        5.7
           CV (%)         25.3       56.9      40.8       67.8
E5         Media         508.3      451.7       7.7        6.3
           desv          232.4      216.3       3.0        4.4
           CV (%)         45.7       47.9      39.5       70.2

Estacion   Estadigrafo   OD (mg/L)             O. Sat.
                                               (%)

                           Ant.      Desp.       Ant.      Desp.
                         descarga   descarga   descarga   descarga

E1         Media          8.3        8.1       78.7       76.8
           desv           2.1        1.8       15.7       14.1
           CV (%)        24.8       22.0       20.0       18.3
E2 *       Media          7.8        7.8       76.8       76.8
           desv           1.5        1.5       12.6       12.6
           CV (%)        19         19.7       16.3       16.3
E3         Media          7.8        8.2       76.9       80.5
           desv           1.7        1.3       13.9       10.3
           CV (%)        22.3       16.0       18.1       12.7
E4         Media          8.8        8.8       86.3       85.6
           desv           1.1        0.9       10.3        9.1
           CV (%)        12.1       10.4       12.0       10.7
E5         Media          8.3        8.3       80.1       81.2
           desv           1.1        1.0       12.7       12.2
           CV (%)        13.8       12.2       15.8       15.1

Estacion   Estadigrafo   pH                      ST      SST
                                               (mg/L)   (mg/L)

                           Ant.      Desp.
                         descarga   descarga

E1         Media             6.5        6.6    118.38   35.64
           desv              0.5        0.5     19.29   20.36
           CV (%)            7.7        7.6       16       57
E2 *       Media             6.7        6.7    161.38   41.84
           desv              0.6        0.6     31.49   22.11
           CV (%)            8.4        8.4       20       53
E3         Media             6.6        4.3    274.38   72.55
           desv              0.6        0.5     70.54   35.57
           CV (%)            9.5       12.8     25.7     49.0
E4         Media             4.2        3.6    350.63   73.07
           desv              0.5        0.5    134.40   35.17
           CV (%)           11.4       14.2     38.3     48.1
E5         Media             3.6        3.7    347.31   76.48
           desv              0.7        0.6    134.80   38.44
           CV (%)           18.6       16.4     38.8     50.3

Estacion   Estadigrafo   S. Sed   Alcalinidad    DBO5     DQO
                         (mL/L)     (mg/L)      (mg/L)   (mg/L)

E1         Media           0.10        38.25     7.97    21.65
           desv            0.12        24.98     4.50    10.32
           CV (%)          115            65       56       48
E2 *       Media           0.21        42.90    10.03    21.16
           desv            0.26        38.91     6.56     8.50
           CV (%)          128            91       65       40
E3         Media          N.D.         29.88    10.04    25.60
           desv                        34.87     2.96    10.34
           CV (%)                      116.7     29.5     40.4
E4         Media          N.D.             0    12.94    28.22
           desv                                  4.33     8.36
           CV (%)                                33.5     29.6
E5         Media          N.D.            0.    15.41    36.79
           desv                                  4.14    10.11
           CV (%)                                26.9     27.5

Estacion   Estadigrafo    NTK     N Amon   Ptotal
                         (mg/L)   (mg/L)   (mg/L)

E1         Media          2.48     1.04     1.17
           desv           0.85     0.20     0.57
           CV (%)           34       19       49
E2 *       Media          2.57     0.97     1.29
           desv           0.51     0.17     0.58
           CV (%)           20       17       45
E3         Media          2.64     0.99     2.10
           desv           0.46     0.17     0.18
           CV (%)         17.6     17.7      8.7
E4         Media          2.81     1.02     1.74
           desv           0.35     0.15     0.44
           CV (%)         12.3     15.1     25.2
E5         Media          2.82     1.07     1.91
           desv           0.35     0.11     0.47
           CV (%)         12.6     10.6     24.6

Estacion   Estadigrafo   Sulfuros     Zn       Ni
                          (mg/L)    (mg/L)   (mg/L)

E1         Media            0.11     1.28     0.07
           desv             0.04     1.40     0.08
           CV (%)             37      110      114
E2 *       Media            0.10     1.22     0.07
           desv             0.02     1.41     0.07
           CV (%)             15      115       99
E3         Media            0.10     1.23     0.07
           desv             0.03     1.36     0.06
           CV (%)           36.0    110.9     87.5
E4         Media            0.10     0.72     0.05
           desv             0.04     1.19     0.03
           CV (%)           38.7    165.7     60.5
E5         Media            0.10     0.73     0.06
           desv             0.04     1.30     0.05
           CV (%)           42.2    179.9     82.0

Estacion   Estadigrafo   Cr(VI)     Pb        Hg
                         (mg/L)   (mg/L)   ([micron]
                                             g/L)

E1         Media          0.04     0.15        0.19
           desv           0.01     0.11        0.14
           CV (%)           20       74          70
E2 *       Media          0.05     0.15        0.17
           desv           0.01     0.16        0.12
           CV (%)           26      107          68
E3         Media          0.04     0.07        0.13
           desv           0.03     0.08        0.09
           CV (%)         61.9    104.1        74.0
E4         Media          0.05     0.08        0.11
           desv           0.03     0.12        0.07
           CV (%)         64.8    145.6        68.5
E5         Media          0.05     0.13        0.10
           desv           0.03     0.15        0.07
           CV (%)         64.8    116.6        71.2

Tabla 3. Clasificacion de los generos de algas registrados
en la quebrada la quebrada Tolda Fria-La Maria (Villamaria,
Caldas)

DIVISION         ORDEN             FAMILIA

Cyanobacteria    Chroococcales     Chroococcaceae
                                   Synechococcaeae
                 Oscillatoriales   Oscillatoriaceae
                                   Pseudoanabaenaceae
Euglenophyta     Euglenales        Euglenaceae
Chlorophyta      Chaetophorales    Chaetophoraceae

                 Chloroococcales   Hydrodictiaceae
                                   Oocystaceae
                 Cladophorales     Siphonocladaceae
                 Desmidiales       Desmidiaceae
                                   Diatomaceae
                 Ulotrichales      Ulotrichaceae
                 Zynegmatales      Mesotaeniaceae
Bacillarophyta   Achnanthales      Achnanthaceae

                 Coscinodiscales   Coscinodiscophyceae
                 Diatomales        Diatomaceae
                                   Fragillariaceae
                 Eunotiales        Eunotiaceae
                 Naviculales       Bacillariaceae
                                   Naviculaceae

                                   Sellaphoraceae

DIVISION         ORDEN             GENERO

Cyanobacteria    Chroococcales     Chroococcus (Nageli)
                                   Synechococcus (Nageli)
                 Oscillatoriales   Oscillatoria (Vaucher)
                                   Pseudoanabaena (Lauterborn)
Euglenophyta     Euglenales        Trachelomonas (Ehrenberg)
Chlorophyta      Chaetophorales    Chaetophora (Shrank)
                                   Microthamnion (Nageli)
                 Chloroococcales   Hydrodictyon (Roth)
                                   Oocystes (Nageli)
                 Cladophorales     Cladophora (Kutzing)
                 Desmidiales       Staurastrum (Meyen)
                                   Cosmarium (Corda)
                 Ulotrichales      Binuclearia (Wittrok)
                 Zynegmatales      Mesotaenium (Nageli)
Bacillarophyta   Achnanthales      Achnanthes (Bory)
                                   Rhoicosphenia (Grunow)
                 Coscinodiscales   Melosira (C. Agardh)
                 Diatomales        Hannaea (Ehrenberg)
                                   Fragilaria (Lymgbye)
                 Eunotiales        Eunotia (Ehrenberg)
                 Naviculales       Nitzschia (Hassall)
                                   Amphora (EhrenbergexKutzing)
                                   Encyonema (Kutzing)
                                   Cymbella (C. Agardh)
                                   Reimeria (Kociolek&Stoermer)
                                   Gomphonema (Ehrenberg)
                                   Caloneis (Cleve)
                                   Diatomella (Greville)
                                   Gyrosigma (Hassall)
                                   Navicula (Bory)
                                   Neidium (Pfitzer)
                                   Pinnularia (Ehrenberg)
                                   Stauroneis (Ehrenberg)
                                   Surirella (Turpin)
                                   Sellaphora (Mereschkowsky)

Tabla 4.

Densidad de organismos (org/[cm.sup.2]) por estaciones
y muestreos. Codigo estacion: E1 (Bocatoma), E2 (Ganaderia),
E3 (Romerales, E4 (Termales), E5 (Caserio Gallinazo).

Muestreo/Estacion   M1   M2    M3     M4     Media E

E1                  59   434   1548   1140   795
E2                  9    580   1541   534    666
E3                  4    907   744    335    498
E4                  12   40    54     403    127
E5                  2    320   305    317    236
Media M             17   456   838    546

Tabla 5.

Analisis de correspondencia canonica entre la densidad de algas
perifiticas en respuesta a los parametros ambientales evaluados

Ejes                      1       2       3       4       Inercia
                                                          Total

Autovalores               0.713   0.696   0.407   0.279   9.022
Correlaciones comunidad   0.962   0.959   0.878   0.869
  algas perifiticas-
  ambiente
% Varianza acumulada,     23.5    46.4    59.9    69
  relacion algas
  perifiticas-ambiente
Test de significancia     Traza =   F-ratio =   p-valor =
  de todos los ejes       3.034     2.938       0.002
  canonicos

Tabla 6. Valores lambda, significancia y porcentaje
de variacion explicado por las variables significativas
en el test de Monte Carlo en relacion al analisis de
correspondencia canonica entre la densidad de algas
perifiticas en respuesta a los parametros ambientales

Variable        [lambda]     P      F     % Varianza
                                          explicado

Conductividad     0.64     0.002   5.14      21.1
Caudal            0.38     0.002   3.13      12.5
Ni                0.28     0.004   2.36      9.2
Pb                0.25     0.002   2.15      8.2
Zn                0.31     0.002   2.67      10.2
Alcalinidad       0.27     0.002   2.47      8.9
DQO               0.24     0.002   2.18      7.9
Cr                0.22     0.016   2.06      7.3
P Total           0.23     0.002   2.22      7.6
Sulfuros          0.21     0.006   2.04      6.9

Tabla 7. Criterios de calidad admisibles en metales
pesados para la destinacion del recurso humano y
domestico

Metal     Concentracion (mg/L)            Norma

Zn                 15                Decreto 1594/84
Ni                0.02           OMS/93 (Lenntech, 2011)
Cr (VI)           0.05               Decreto 1594/84
Pb                0.05               Decreto 1594/84
Hg               0.002               Decreto 1594/84
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Author:Jimenez-Perez, Patricia; Toro-Restrepo, Beatriz; Hernandez-Atilano, Esnedy
Publication:Boletin Cientifico Centro De Museos De Historia Natural
Date:Jan 1, 2014
Words:7730
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