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Valoracion de la calidad del agua de tres cienagas del departamento de cesar mediante macroinvertebrados asociados a Eichhornia crassipes (pontederiaceae).

Assessing the water quality of three wetlands in the Department of Cesar, Colombia, through aquatic macroinvertebrates associated with Eichhornia crassipes (Pontederiaceae)

INTRODUCCION

En la evaluacion de la calidad del agua se han utilizado diferentes organismos, entre los cuales los macroinvertebrados han sido los mas recomendados (Roldan 1999, Bonada et al. 2006, Prat et al. 2009), puesto que pueden indicar caracteristicas especificas, no solo de las condiciones actuales, sino tambien de las que se han presentado con anterioridad (meses o anos atras) en el medio donde se encuentran. Mediante la valoracion de la comunidad de macroinvertebrados se pueden deducir aspectos del ecosistema acuatico tales como los niveles de oxigeno y el grado de contaminacion organica (Roldan 2003), asi como el estado de eutrofizacion del sistema (Smith et al. 2007). Ademas, estos organismos permiten conocer, con aceptable precision, el grado de autodepuracion y las zonas de mayor o menor grado de saprobiedad en los sistemas loticos (Pinilla 2000). En los ultimos anos los estudios de evaluacion de la calidad del agua mediante el uso de macroinvertebrados acuaticos (>500[micro]) se ha incrementado debido a las ventajas que presentan: su distribucion practicamente universal, sus habitos relativamente sedentarios, la alta sensibilidad de algunos a las perturbaciones, sus ciclos de vida que tienden a ser largos, sus reacciones rapidas frente a determinados impactos, la existencia de un patron conocido para muchas especies de estimulo-respuesta ante alteraciones fisico-quimicas, la disponibilidad de metodos de evaluacion y el conocimiento relativamente aceptable de su taxonomia para algunas regiones del mundo (Rosenberg & Resh 1996). El concepto de calidad del agua que se utiliza en el presente trabajo se refiere a las caracteristicas fisicas y quimicas necesarias para que la vida acuatica mantenga una condicion favorable a lo largo del tiempo, especialmente para los animales que se emplean para consumo humano (peces principalmente).

En Colombia existe un numero apreciable de estudios sobre macroinvertebrados, especialmente en sistemas loticos (veanse por ejemplo Roldan 1999, Prat et al. 2009). En ambientes lenticos las investigaciones han sido considerablemente menores; tal es el caso de las cienagas, de las cuales se dispone de un escaso numero de estudios (Montoya & Aguirre 2009). Sobre los macroinvertebrados de los sistemas lenticos se pueden citar trabajos como el de Camacho (1995), quien estudio esta comunidad en tres esteros semi permanentes en los llanos de Casanare, y el de Jaramillo (2003) que analizo la estructura de los invertebrados asociados a macrofitas flotantes y su relacion con la calidad del agua en la Cienaga Colombia en Caucasia, Antioquia. Otros estudios han caracterizado los macroinvertebrados asociados a raices de Eichhornia crassipes en cienagas del bajo Sinu (Quiros et al. 2010) y han estudiado estas comunidades en humedales bogotanos (Rivera et al. 2013a, 2013b). En estas investigaciones se encontro que los grupos mas comunes son los coleopteros, los dipteros, los hirudineos y los isopodos y que existen fuertes cambios entre periodos climaticos.

En Suramerica existen algunos estudios sobre macroinvertebrados asociados a macrofitas, como los de Poi de Neiff & Carignan (1997), Marco et al. (2001), Poi de Neiff (2003), Momo et al. (2006) y Marcal & Callil (2008). De acuerdo con estas investigaciones, en la vegetacion acuatica abundan insectos, crustaceos, moluscos y oligoquetos, muchos de ellos detritofagos y filtradores. La complejidad del habitat proporcionado por las plantas acuaticas afecta de manera significativa la riqueza y abundancia de los macroinvertebrados (Thomaz et al. 2008). Las relaciones entre los invertebrados y las plantas acuaticas son diversas y hay muchas variaciones en las comunidades de invertebrados que habitan estas macrofitas, influenciadas tanto por las plantas mismas, como por los cambios hidrologicos y fisicoquimicos del agua (Ali et al. 2007, Kouame et al. 2010).

En Colombia se han desarrollado algunos ejercicios para asignar valores primarios de bioindicacion a familias de macroinvertebrados en rios (Riss et al. 2002a, 2002b). Se destaca la adaptacion del metodo denominado Biological Monitoring Working Party (BMWP) realizada por Roldan (2003) para rios colombianos y la utilizacion de la logica difusa como herramienta de indicacion en corrientes de la Sabana de Bogota (Gutierrez et al. 2004a, 2004b). En cambio, para los sistemas lenticos los esfuerzos de bioindicacion con invertebrados acuaticos son muy reducidos.

En el complejo cenagoso de Zapatosa convergen los rios Cesar y Magdalena, cada uno con caracteristicas diferentes en terminos de regimen hidrologico, sedimentologico y de calidad fisico-quimica del agua (Diaz-Granados et al. 2001). La cienaga de Zapatosa es el reservorio de agua dulce mas grande de Colombia y sostiene una de las productividades pesqueras mas importantes del pais (Ruiz 1995). Otros valores que proporcionan las cienagas son el suministro de agua para consumo humano y para actividades agropecuarias, y el uso en la recreacion y el turismo. Dada la importancia de estos cuerpos de agua, se hace imprescindible estudiar sus condiciones actuales para proponer medidas de manejo en favor de su conservacion. En consecuencia, el objetivo general de este trabajo fue desarrollar un indice de macroinvertebrados acuaticos (Indice de Integridad Biotica de Macroinvertebrados IIBM) para tres cienagas del departamento del Cesar (Zapatosa, Mata de Palma y La Pachita), capaz de mostrar los cambios espaciales y temporales de la calidad del agua de estos sistemas cenagosos. Se utilizo como metodo de comparacion el Indice Biotico de Polucion (IBP) basado en la propuesta metodologica de Jiang & Shen (2005) y Jiang (2006). Las herramientas desarrolladas podrian servir con fines de conservacion, monitoreo y gestion de estos importantes ecosistemas acuaticos.

METODOLOGIA

Area de estudio

La depresion Momposina es una unidad topografica bien definida, ubicada al norte de Colombia en los departamentos del Cesar y Magdalena, que corresponde a la planicie inundable de los rios Magdalena, Cesar, Cauca y San Jorge (Ruiz 1995). Esta depresion comprende la mayor concentracion de cienagas de los rios mencionados, entre las cuales sobresale la de Zapatosa, cuya area es compartida en la zona sur-occidental por los departamentos de Cesar y Magdalena. El area especifica del trabajo comprende las cienagas de Zapatosa (9[grados] 5' Norte, 73[grados] 50' Oeste), Mata de Palma (9[grados] 33' Norte, 73[grados] 38' Oeste) y La Pachita (9[grados] 38' Norte, 73[grados] 37' Oeste). Zapatosa se encuentra entre los municipios de El Banco (departamento de Magdalena) y Chimichagua, Curumani, Chiriguana y Tamalameque (departamento de Cesar) y tiene una superficie aproximada de 310 [km.sup.2] (31000 Ha). Ademas del rio Cesar, Zapatosa recibe varias corrientes de menor importancia y esta rodeada por otras cienagas pequenas. Mata de Palma y La Pachita pertenecen al municipio de El Paso (Cesar) y se encuentran bajo una fuerte influencia de proyectos de explotacion de carbon en la region. Sus areas cubren aproximadamente 40 Ha y 10 Ha respectivamente y pertenecen al complejo de cienagas de Mata de Palma, cuya area total fluctua entre 30 Ha y 50 Ha segun sea la epoca climatica (IGAC 1996).

Las lluvias en el departamento del Cesar presentan un regimen bimodal que se concentra en dos periodos lluviosos, el primero de marzo a mayo y el segundo de septiembre a noviembre. Las mayores precipitaciones se presentan en las zonas sur y central con 2000 mm (INGEOMINAS 1995). Cuando ocurren las lluvias mas intensas en la cuenca, el flujo del agua va en direccion del rio Magdalena a la cienaga Zapatosa, transportando una gran cantidad de material aloctono que altera sus condiciones fisicas, quimicas y biologicas (Ruiz 1995).

Muestreo e identificacion de macroinvertebrados

Se realizaron cuatro salidas de campo para cubrir las dos epocas hidrologicas contrastantes de la region. De esta manera, se hicieron dos muestreos en aguas altas (noviembre de 2006 y mayo de 2007) y dos en aguas bajas (febrero y agosto de 2007) en cada una de las cienagas. Se ubicaron dos puntos de muestreo en la zona litoral de cada ecosistema (Tabla 1). Se colectaron macroinvertebrados asociados a las raices de jacinto de agua, conocido como taruya o buchon (Eichhornia crassipes). Se utilizo un marco con malla de 500 micras y 750 [cm.sup.2] de area, el cual se introdujo en el agua en sentido diagonal y a la mayor profundidad posible para subirlo lentamente hasta alcanzar las raices y asi capturar los invertebrados. Las plantas se guardaron en bolsas plasticas con alcohol al 70%, previo corte de las hojas. En el Laboratorio de Palinologia del Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de Colombia las raices de las macrofitas se lavaron en tamices con cribas de 1cm y 500 micras para separar los individuos por tamano. Se observo cada raiz en detalle para extraer los individuos mas pequenos adheridos. Los invertebrados se almacenaron en viales de vidrio con alcohol al 70%. Para la identificacion se utilizaron los trabajos de Edmondson (1966), Roldan (1988), Borror et al. (1989), Gaviria (1991), Mille (1993), Acevedo (1995), Lopretto & Tell (1995), Epler (1996), Fernandez & Dominguez (2001), Thompson (2004) y Oliveira et al. (2005), principalmente. La determinacion se hizo hasta el nivel taxonomico mas detallado posible. Cuando fue necesario, se emplearon nombres y nomenclaturas artificiales (morfoespecies) para diferenciar los organismos distintos pertenecientes a un mismo nivel taxonomico. Los datos de abundancia se expresaron en numero de organismos por metro cuadrado.

Muestreo de variables fisica y quimicas

En cada estacion de muestreo se midieron conductividad electrica, dureza total, alcalinidad total, oxigeno disuelto, pH, solidos suspendidos totales y temperatura. Tambien se evaluaron cloruros, fosfatos, nitrogeno amoniacal y sulfatos. Todos los datos fisicos y quimicos se tomaron de trabajos paralelos realizados por Alvarez (2007, 2008).

Calculo de los indices de calidad utilizados

Indice Biotico de Polucion (IBP)

Este indice fue propuesto por Jiang & Shen (2005) y Jiang (2006). En el se emplean los maximos valores permitidos por la legislacion sobre calidad de aguas para ciertas variables fisicoquimicas y se utiliza la presencia o ausencia de los taxones encontrados en cada cienaga. Inicialmente se determinaron los indices de polucion (IP) de cada variable fisicoquimica (calculados con respecto al limite permisible para agua potable). Estos IP permitieron hallar los valores de polucion de los taxones (VPT), los cuales a su vez se utilizaron para encontrar el valor del IBP de la comunidad de macroinvertebrados en las cienagas. Las siguientes son las ecuaciones para el calculo del IP, del VPT y del IBP:

IP = [n.suma de (i = 1)] C/CL (1)

donde IP es el indice de polucion de una estacion de muestreo, C es la concentracion de la variable, CL es la concentracion limite de esa variable para consumo humano segun los decreto 1594 de 1984 (Ministerio de Agricultura 1984) y 475 de 1998 (Ministerio de Salud 1998) de la legislacion colombiana, y n es el numero de parametros. El valor de polucion de un taxon especifico (VPT) se calcula como:

VPT = [N.suma de (i = 1)][(Ln10IP/n).sup.i]/N (2)

donde n es el numero de variables quimicas y N es el numero de sitios; los sitios donde ocurre el taxon se representa como i. El Indice Biotico de Polucion (IBP) de la comunidad de macroinvertebrados se establece como:

IBP = [n.suma de (i = 1)][(VPT).sup.i]/n (3)

donde n es el numero de especies o taxones en una comunidad y VPT es el valor de polucion de cada taxon i. Con los valores del IBP de los macroinvertebrados se establecieron cuatro categorias de calidad. El IBP se transformo a porcentaje y se resto a 100 para obtener una categorizacion en la cual los mayores valores de IBP correspondieran a las mejores condiciones limnologicas (Tabla 2). Los valores limite para cada categoria se establecieron mediante la tecnica de percentiles.

Indice de Integridad Biotica de los macroinvertebrados (IIBM)

Este tipo de indices multimetricos se ha utilizado ampliamente en distintos humedales de Norteamerica, pero en el tropico esta herramienta no ha tenido una suficiente aplicacion. El proceso para elaborar el IIBM consto de cinco pasos: 1. Seleccion de lugares de estudio (cienagas de la depresion Momposina), 2. Plan de muestreo de macroinvertebrados (con la seleccion de atributos ecologicos como riqueza, estructura trofica, y diversidad, antecedentes sobre la comunidad de macroinvertebrados y eleccion de epocas climaticas para muestrear), 3. Trabajo de campo (escogencia de metodos de muestreo, representatividad del muestreo, preservacion y procesamiento en laboratorio o en campo, toma de datos fisicoquimicos), 4. Ordenacion de las estaciones de muestreo en un gradiente de menor a mayor contaminacion de acuerdo al indice de polucion fisicoquimica (IP, ecuacion 2) calculado con los valores promedios de conductividad, oxigeno disuelto, pH, solidos suspendidos, dureza, alcalinidad, amonio, fosfatos y sulfatos (Tabla 1), 5.

Procesamiento de muestras (identificacion y conteo de organismos en muestras completas o en submuestras, coleccion de referencia), y 6. Analisis de las variables que pueden hacer parte del indice de integridad (seleccion de 8 a 12 variables medibles, asignacion de puntaje a dichas variables, sumatoria de los puntajes para el IIBM, diseno de una escala de integridad de la comunidad, interpretacion de resultados) (Modificado de U.S. EPA 2002). Esta sexta etapa se amplia a continuacion.

Con base en el coeficiente de correlacion no parametrico de Spearman, calculado entre las variables abioticas y el IP de cada sitio, se eligieron de un grupo de 11 los siguientes parametros para la elaboracion del indice, por ser los de mayor coeficiente de correlacion (>0,6), es decir, los que muestran una mayor explicacion en la variacion de la regresion: numero total de taxones, numero de taxones de odonatos, porcentaje promedio del 1er taxon mas dominante, porcentaje promedio de los dos taxones mas dominantes, porcentaje promedio de los tres taxones mas dominantes, porcentaje de depredadores, porcentaje de filtradores e indice de diversidad de Shannon (Tabla 3).

Con los valores de cada variable se establecieron tres rangos para cada una mediante el calculo de cuartiles del 25% y el 75% como limites inferior y superior del rango medio. Se crearon tres puntajes (1, 3 y 5) que se asignaron segun el estado correspondiente a cada variable, donde dichos puntajes senalan las condiciones malas o buenas de los parametros (1: valores que corresponden a sitios donde la variable muestra alto deterioro; 3: valores donde la variable exhibe deterioro moderado; y 5: valores donde la variable indica un estado adecuado) (Tabla 4).

La sumatoria de los puntajes de las variables del IIBM permitio ubicar el sitio dentro de una de las clases hipoteticas propuestas (Tabla 5). Estas clases (establecidas mediante percentiles del 35% y 65% como limites inferior y superior del rango medio) indican la condicion del humedal con base en los macroinvertebrados acuaticos. El IIBM fluctua entre 8 y 40. Los umbrales propuestos (Tablas 4 y 5) deberan confirmarse o afinarse con base en estudios futuros. La ecuacion para el calculo del IIBM se muestra a continuacion (las siglas son las que se indican en la Tabla 4):

IIBM=PuntajeTT+PuntajeTO + PuntajePD1 + PuntajePD2 + PuntajePD3 + PuntajePTD + PuntajePTF + PuntajeIDS (4)

Correlaciones entre indices y variables fisicoquimicas

A fin de establecer la relevancia estadistica de los dos indices empleados, se realizaron correlaciones no parametricas de Kendall entre estos y los parametros fisicoquimicos en cada uno de los puntos muestreados. De esta manera se exploro el grado en que los indices representan las condiciones de calidad fisicoquimica del agua y de integridad de las cienagas con base en la comunidad de macroinvertebrados.

RESULTADOS

Caracterizacion general de los macroinvertebrados asociados a Eichhornia crassipes

En las tres cienagas se registraron 69397 individuos (total sin considerar el area de muestreo) pertenecientes a 34 familias (Tabla 6) y 87 taxones asociados a las raices de la macrofita acuatica Eichhornia crassipes. La clase Insecta estuvo representada por las abundancias mas altas con cuatro ordenes importantes, de los cuales los coleopteros tuvieron el mayor numero de taxones, con tres familias de escarabajos acuaticos: Hydrophilidae, Dytiscidae y Noterida; los odonatos, los dipteros y los hemipteros mostraron abundancias menores. Las familias Cyclestheriidae, Hydrophilidae, Dytiscidae, Chironomidae y Planorbidae fueron las mas representativas en la macrofauna asociada a las raices de Eichhornia crassipes. Las abundancias totales por area fluctuaron entre 3130 ind.[m.sup.-2] en Mata de Palma (27% Conchostraca) y 190686 ind.[m.sup.-2] en La Pachita (95% Chironomidae).

Resultados de los indices de calidad basados en macroinvertebrados

Indice Biotico de Polucion de Jiang

La utilizacion del IBP muestra que Zapatosa y Mata de Palma presentan valores promedios entre 3 y 10, mientras que La Pachita tiene un IBP muy bajo (Tabla 7). Segun la tabla de interpretacion para este indice (Tabla 2), las dos primeras cienagas pueden considerarse fuertemente contaminadas, mientras que la ultima tiene una contaminacion severa. De esta manera, las condiciones limnologicas de la columna de agua tienden a ser regulares en Zapatosa y Mata de Palma y malas en La Pachita.

Indice de Integridad Biotica de macroinvertebrados

Este indice senala que la integridad biotica de los macroinvertebrados de Zapatosa es moderada (Tabla 8), lo cual corresponde a un sistema con signos de deterioro. En Mata de Palma se evidencia una integridad alta, por lo que su estado ecologico es bueno, mientras que La Pachita muestra una baja integridad de la comunidad y por tanto condiciones ecologicas pobres. Por otra parte, existe una relacion entre la epoca de muestreo y los valores del indice, el cual tiende a aumentar en temporada de aguas bajas y a disminuir en aguas altas, excepto para Zapatosa en febrero de 2007, que disminuyo (Figura 1).

Relaciones entre variables fisicoquimicas e indices bioticos y de calidad

Para las correlaciones de Kendall entre los indices y las variables fisicoquimicas (n= 24 casos), se empleo la informacion fisicoquimica de Alvarez (2007, 2008). El IBP fue el indice que presento mayor numero de correlaciones significativas con algunos de los parametros medidos (Tabla 9). Las correlaciones resaltadas en la Tabla 9 son las que tuvieron valores significativos al umbral alfa=0,05, es decir, aquellas en que la desviacion del valor de r con respecto al cero no se debe a la aleatoriedad del muestreo. Notese que el IBP se correlaciona negativamente con el pH, el % de saturacion de oxigeno y la alcalinidad (esto es, el indice se incrementa senalando mejor calidad cuando esas variables disminuyen). El IIBM presento tres correlaciones significativas, negativas todas, con el pH, la dureza y la alcalinidad. Esto significa que aumentos en el pH y en la mineralizacion del agua provocan reduccion en el IIBM. Por otra parte, solo el pH y la alcalinidad (es decir, las variables asociadas a la capacidad bufer del agua) se relacionan con los dos indices al mismo tiempo. Esto parece mostrar que cada indice responde de manera diferente a las variables ambientales. Es notoria las gran cantidad de correlaciones del IBP; este hecho y la evidencia de que las relaciones parecen ser mas coherentes con este indice, harian creer que el IBP es el mas apropiado para valorar el grado de contaminacion de las cienagas estudiadas, lo cual no es cierto necesariamente, como se discutira mas adelante.

DISCUSION

Composicion y abundancia de los invertebrados asociados a E. crassipes

La composicion (Tabla 6) y abundancia de la comunidad de macroinvertebrados asociados a las raices de Eichhornia crassipes en las cienagas estudiadas fueron similares a las registradas en otros lugares del tropico y del subtropico. En un lago del Africa ecuatorial (Kouame et al. 2010) se hallaron 68 taxones de macroinvertebrados, con un claro predominio de los insectos (77.94%) y altas densidades de depredadores y detritivoros. En el lago Nasser (Egipto), un embalse de condiciones subtropicales, Ali et al. (2007) encontraron hasta 67 especies de invertebrados asociados a macrofitas, de los cuales 12 fueron cladoceros, 4 copepodos, 4 insectos y 2 ostracodos, anelidos y nematodos. Souza-Franco et al. (2009) registraron en un lago de varzea del rio Parana los ordenes Ephemeroptera, Odonata, Trichoptera, Lepidoptera, Diptera y Coleoptera, pero con mayor dominancia y riqueza de Chironomidae. Un analisis detallado de los gasteropodos de las raices del jacinto de agua en el complejo cenagoso del Bajo Sinu (Quiros et al. 2010) permitio registrar 8 especies pertenecientes a 6 familias. Otros trabajos como los de Poi de Neif & Carignan (1997) en el rio Parana, y Poi de Neiff (2003) y Marcal & Callil (2008) en el rio Paraguay, han mostrado resultados similares. En las cienagas del Cesar predominaron los crustaceos branquiopodos (Cyclestheriidae), los dipteros (Chironomidae) y los gasteropodos (Planorbidae), lo cual indica en general cantidades importantes de materia organica (MO) (Roldan 1988, 2003, Pinilla 2000). Los coleopteros Hydrophilidae y Dytiscidae (numerosos en los muestreos) son principalmente depredadores (Perez et al. 2004), y esto es indicio de una abundante oferta alimenticia.

[FIGURA 1 OMITIR]

Las abundancias por area de macroinvertebrados asociados a raices de plantas acuaticas en las cienagas trabajadas fue alta (96908 ind.[m-.sup.2] en promedio), si se la compara con la de otros sistemas como el lago Taabo en Costa de Marfil (1644 ind.[m-.sup.2], Kouame et al. 2010), los lagos Tres Bocas y Claudia en el alto Parana (4684 y 19504 ind.[m-.sup.2], respectivamente, Marcal & Callil 2008), el plano de inundacion del mismo rio (14755 ind.[m-.sup.2], Poi de Neif y Carignan 1997) y el plano de inundacion del rio Paraguay (14355 ind.[m-.sup.2], Poi de Neif 2003). Todos estos trabajos se refieren a las comunidades de invertebrados asociadas a la rizosfera de Eichhornia spp. Las densidades elevadas en las cienagas de la depresion Momposina podrian indicar una alta disponibilidad de alimento para los invertebrados, algunos de los cuales tuvieron dominancias notables (coleopteros, branquiopodos y chironomidos).

La calidad del agua basada en los indices de macroinvertebrados

En general, los dos indices utilizados con base en los macroinvertebrados acuaticos asociados a las raices de macrofitas, reflejan en mayor o menor grado la calidad del agua de las cienagas. Los dos indices coinciden en categorizar a la cienaga de Zapatosa como de regular calidad (o moderada integridad biotica) y a La Pachita como de calidad mala (o baja integridad). Mata de Palma fue de calidad regular segun el IBP y de alta integridad biotica de acuerdo con el IIBM. Viendo estos resultados en su conjunto, parece razonable pensar que la integridad biotica refleja adecuadamente la calidad del agua. Por supuesto, es evidente que hay cienagas mas deterioradas que otras y que puede haber factores no considerados que dificultan una mejor correspondencia entre los indices aplicados. Asi por ejemplo, las variaciones pueden estar afectadas por las interrelaciones de la rizosfera con los sistemas circundantes, dado que las raices son un habitat muy dinamico. Por otra parte, no se conocen los requerimientos ecologicos de muchas de las familias halladas en este trabajo, con lo cual hay una gran cantidad de informacion que no se esta utilizando. En consecuencia, se requiere profundizar en el conocimiento del papel ecologico de estas familias de macroinvertebrados para lograr una mejor representacion de la calidad del agua en sistemas tan particulares como las cienagas de la region estudiada.

Los resultados del IBP son muy interesantes, ya que este indice trabaja con los valores maximos permitidos de calidad del agua y los relaciona con los taxones presentes. No obstante, no incluye las abundancias sino la presencia-ausencia de los taxones, de modo que se pierde mucha informacion. El mayor numero de correlaciones de las variables fisicoquimicas con el IBP se debe a que en el calculo de este indice se emplean las mismas variables fisicoquimicas, de manera que este resultado es esperable. Por otra parte, el IBP se basa en los estandares de calidad del agua para consumo humano, que no son necesariamente los mismos requeridos por la biota acuatica. Por esta razon es necesario hacia el futuro establecer los limites adecuados de las variables fisicoquimicas para un buen desarrollo de los macroinvertebrados, de acuerdo con sus condiciones eco-fisiologicas. A pesar de los inconvenientes mencionados, el IBP parece ser un indice aceptable para valorar el estado de conservacion o deterioro de las cienagas, con base en los macroinvertebrados que habitan la rizosfera de las plantas acuaticas.

Por su parte, el IIBM desarrollado en este trabajo considera diversos aspectos de la estructura de la comunidad, tales como riqueza, diversidad, dominancia y representatividad de algunos grupos taxonomicos y de ciertos gremios troficos. Resultaria de gran interes, y daria mayor solidez a los resultados, si se tuviera en cuenta la tolerancia de cada taxon, la cual debera establecerse en estudios especificos, para gradientes de distintos disturbios humano en un grupo amplio de cienagas. Desafortunadamente, no hay un sistema cenagoso de referencia en la zona, lo suficientemente inalterado, que permita tener un punto de comparacion (segun el Ministerio del Medio Ambiente 2001, la depresion Momposina es uno de los complejos cenagosos mas intervenidos del pais), por lo que se debe trabajar con los ambientes disponibles en la region. Ademas, los metodos multimetricos (como los indices de integridad biotica) no siempre muestran una relacion lineal con la degradacion antropica, ya que tienen umbrales de cambio (Bonada et al. 2006), de manera que entre un umbral y el siguiente hay un rango de degradacion en el que no cambia el indice.

El indice IIBM propuesto carece por el momento de informacion detallada sobre la tolerancia de los taxones, pero es susceptible de mejoras y complementaciones. A pesar de esta limitacion, se encontraron correlaciones significativas del IIBM con los parametros de mineralizacion y con el pH. Es posible que el IIBM este tambien relacionado con otras variables que no se midieron, como las demandas de oxigeno (DBO y DQO) y con la cantidad de MO particulada. Por otra parte, el numero de muestras fue relativamente bajo y sera necesario tener una base de datos mas amplia, tanto espacial como temporalmente.

Aun con las restricciones mencionadas, es importante tener presente que las caracteristicas estructurales de la comunidad empleadas en la construccion del IIBM permiten detectar aspectos que la sola composicion y abundancia no logran discernir. Ademas, el IIBM es un indice sumatorio de dichas variables estructurales, sensible a las variaciones que ocurren en los macroinvertebrados asociados a la rizosfera de las plantas acuaticas, y por lo tanto muy robusto para detectar los cambios en la calidad del agua. Esto se debe a que las variables comunitarias del IIBM son un reflejo de la historia acumulada por los macroinvertebrados a lo largo de varios meses o anos.

Al comparar los valores del IIBM de las cienagas en los cuatro periodos muestreados, se observa que hubo una variacion notable entre las epocas de aguas bajas y aguas altas (Figura 1). Esta diferenciacion del comportamiento de este indice muestra que en aguas altas disminuye la integridad biotica, mientras que en aguas bajas sucede lo contrario. Esto mostraria una reduccion de la calidad del agua en la epoca de inundacion debido al ingreso masivo de aguas mas contaminadas. Adicionalmente, es factible pensar que el factor climatico (causante de cambios fisicoquimicos en el agua) incida de modo indirecto y con cierto retraso en la estructura de la comunidad de macroinvertebrados. En Mata de Palma y La Pachita las diferencias estacionales fueron mas marcadas (IIBM= 24 a 36 y 18 a 27, respectivamente) que en Zapatosa, donde el IIBM tuvo un rango mas estrecho (22 a 28); la gran extension de esta ultima cienaga (31000Ha) puede ser un factor que amortigua los cambios climaticos e hidrologicos.

En la aplicacion y analisis de un indice de integridad biotica como el IIBM, es importante considerar el tipo de datos de que se dispone. En Estados Unidos esta herramienta se ha desarrollado para los humedales de un mismo estado, por lo cual se han obtenido IIBMs por regiones (U.S. EPA 2002). Para ello, se han empleado abundantes datos en cuanto a puntos de muestreo y cantidad de humedales, asi como un numero alto de variables. Esta elevada cantidad de mediciones permite una mayor confiabilidad en la seleccion de los atributos mas apropiados para la construccion del indice. Infortunadamente, este no es el caso de los estudios en Colombia, por lo que el indice que se propone en este trabajo para las cienagas de la depresion Momposina debe tomarse como una primera aproximacion que necesitara mas informacion para ser validado. Hay que recordar que la mayoria de los indices bioticos que existen son validos para regiones biogeograficas especificas y que en su definicion juega un rol importante la experiencia de los investigadores.

La mayoria de los indices utilizados para determinar la calidad del agua con base en los macroinvertebrados acuaticos se han desarrollado para sistemas loticos, de modo que su uso y aplicacion a sistemas lenticos debe hacerse con precaucion. Este es el caso de indices como el Biological Monitoring Working Party (BMWP), el ASPT (Average Store Per Taxon) y el IBF (Indice Biotico de Familias --Hilsenhoff 1987), creados especificamente para corrientes europeas y norteamericanas (Prat et al. 2009). Su utilizacion como herramientas confiables para evaluar las cienagas (y otros ambientes similares como humedales y pantanos) y para tomar decisiones sobre su uso y manejo, requerira determinar las familias propias de las aguas lenticas tropicales. De los dos indices utilizados, el IIBM se construyo especificamente para las cienagas, mientras que el IBP puede aplicarse tanto a ambientes lenticos como loticos, ya que basa en las caracteristicas fisicoquimicas del ecosistema y en los organismos alli presentes.

Segun los indices empleados, en general las tres cienagas se encuentran en estados moderados a malos de calidad de sus aguas, con abundante MO y niveles medios de oxigeno. Esto es lo esperado para sistemas como las cienagas, las cuales reciben normalmente grandes cargas de sedimentos de los rios durante los picos de inundacion. La cuantificacion de la contaminacion organica en aguas lenticas es compleja, ya que la MO de las aguas residuales no es necesariamente muy diferente de aquella de origen natural (VanLoon & Duffy 2005). Una cienaga natural contiene mucha MO, aunque no es muy reactiva, debido a la gran cantidad de materiales de lenta biodegradacion, como la celulosa, la lignina y las sustancias humicas. Estas ultimas son de menor degradabilidad por parte de las bacterias acuaticas, en comparacion con la MO proveniente de los lixiviados de las macrofitas (Farfalla et al. 2009). Las cienagas se caracterizan por ser naturalmente deficitarias en oxigeno y por el intercambio lento con el aire, ya que el agua es menos turbulenta que en un rio. Por ello los macroinvertebrados acuaticos de las cienagas indican estas elevadas cantidades de MO, como si fuera un habitat contaminado. Dadas estas condiciones, es factible pensar que las calificaciones otorgadas por los indices deben reinterpretarse, considerando que las comunidades de macroinvertebrados halladas en estos ambientes corresponden a las condiciones tipicas de una cienaga y no necesariamente senalan problemas de contaminacion. A pesar de que cada metodo puede reflejar aspectos distintos de la calidad del agua, en el futuro parece necesario revisar las escalas de calificacion de los indices a fin de establecer rangos mas apropiados para el tipo de ambientes cenagosos estudiados.

Finalmente, hay que senalar que ninguno de los dos indices empleados aplica todas las variables necesarias para abordar el tema de la bioindicacion de una manera mas integral. Teniendo en cuenta la mayor cantidad de correlaciones encontradas (Tabla 9) con el IBP, este parece ser un metodo adecuado para valorar la calidad del agua con base en la comunidad de macroinvertebrados asociados a raices. No obstante, algunas de sus correlaciones no son coherentes o se deben a la estructura interna del indice, por lo que es necesario contar con un set de datos mas amplio (espacial y temporalmente) que permita dilucidar estas incongruencias. El IIBM propuesto es mas flexible, recoge distintos aspectos ecologicos de la comunidad de invertebrados acuaticos y parece mostrar adecuadamente la calidad del agua de las cienagas, pero requiere mayor investigacion, es decir tambien se necesita un conjunto de datos mas extenso, tanto en cuanto a parametros fisicoquimicos como a posibles variables de la comunidad, a fin de lograr una herramienta mas acorde con las caracteristicas particulares de estos ecosistemas cenagosos. Sin embargo, esta primera aproximacion constituye un buen acercamiento inicial a la definicion de la calidad del agua de las cienagas del Cesar mediante indices basados en macroinvertebrados. Los resultados obtenidos muestran que el uso de este tipo de indicadores es adecuado y confiable y que sus perspectivas de implementacion son muy promisorias.

doi: http://dx.doi.org/10.15446/caldasia.v36n2.47489

AGRADECIMIENTOS

A CORPOCESAR (Corporacion Autonoma Regional de Cesar) y al Instituto de Ciencias Naturales (ICN-Universidad Nacional de Colombia) por la financiacion del estudio. Al profesor Orlando Rangel por el apoyo ofrecido como Director General del proyecto principal. Al Laboratorio de Palinologia del ICN y a sus integrantes, por toda la colaboracion prestada. Al Biologo M.Sc. Juan Pablo Alvarez, de cuyos trabajos en las cienagas proviene la informacion fisicoquimica. A los profesores German Amat, Edgar Linares y Emilio Realpe por su ayuda con la bibliografia y la confirmacion taxonomica. A los evaluadores anonimos, quienes a traves de sus criticas y comentarios mejoraron notablemente la version final.

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VANLOON, G.W. & S.J. DUFFY. 2005. Environmental Chemistry: A Global Perspective. Oxford University Press, 2da ed., 532 p.

Recibido: 02/04/2013

Aceptado: 06/10/2014

MARIA DEL ANGEL MARTINEZ-RODRIGUEZ

Bogota, Colombia. mariadelangelm@gmail.com

GABRIEL A. PINILLA-A.

Departamento de Biologia, Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Colombia. gapinillaa@unal.edu.co
Tabla 1. Ubicacion de los puntos de muestreo en las tres cienagas y
promedios de las variables fisicoquimicas. Se indica el grado de
deterioro o contaminacion (1 menor, 6 mayor) de acuerdo al indice de
polucion fisicoquimica (IP).

Cienaga    Estaciones   Latitud (N)          Longitud (W)

Zapatosa   El Totumo    9[grados] 18'34.6"   73[grados] 40'53.2"
           Cano Largo   9[grados] 17'6.2"    73[grados] 42'41.5"
Mata de    Litoral 1    9[grados] 34'17.8"   73[grados] 38'27.4"
Palma      Litoral 2    9[grados] 32'43.3"   73[grados] 39'48.3
La         Litoral 1    9[grados] 38'33.3"   73[grados] 37'04"
Pachita    Litoral 2    9[grados] 38'4.7"    73[grados] 37'10.7

Cienaga    Estaciones   Conduc    Ox.    pH      Temp        Sol.
                        [micro]   Dis.   Unid.   [grados]C   Sus.
                        S/cm      mg/L                       mg/L

Zapatosa   El Totumo    183       5,48   7,5     31,6        88,75
           Cano Largo   178,3     1,23   6,7     29,7        51
Mata de    Litoral 1    233,3     3,67   6,8     31,1        18
Palma      Litoral 2    337       5,7    7,5     32,7        20
La         Litoral 1    259       5,02   7,4     31,8        42,5
Pachita    Litoral 2    257       3,98   7,4     33          43

Cienaga    Estaciones   Cloruros   Dureza   Alcal.   Amonio
                        mg/L       Tot.     Tot.     mg/L
                                   mg/L     mg/L

Zapatosa   El Totumo    4,37       76       77,5     0,107
           Cano Largo   4,25       65       68       0,147
Mata de    Litoral 1    2,37       73,5     72       0,155
Palma      Litoral 2    2,37       73       83,5     0,205
La         Litoral 1    2,87       116      101      0,147
Pachita    Litoral 2    4,33       116,5    102      0,142

Cienaga    Estaciones   Fosfatos   Sulfatos   H      Grado de
                        mg/L       mg/L              deterioro

Zapatosa   El Totumo    0,188      16,07      4,57   5
           Cano Largo   0,234      5          3,84   2
Mata de    Litoral 1    0,076      61,92      3,64   1
Palma      Litoral 2    0,059      69,18      4,24   3
La         Litoral 1    0,107      41,12      4,65   6
Pachita    Litoral 2    0,102      32,45      4,47   4

Tabla 2. Interpretacion del IBP (Modificado
de Jiang & Shen, 2005; Jiang, 2006).

IBP para      Interpretacion   Implicaciones
los
Macroinver-
tebrados

>15           Ligeramente      Humedal con optimas o
                contaminado      buenas condiciones limnologicas
10-15         Moderadamente    Humedal con aceptables
                contaminado      condiciones limnologicas
3-10          Fuertemente      Humedal con regulares
                contaminado      condiciones limnologicas
<3            Severamente      Humedal con malas o deficientes
                contaminado      condiciones ecologicas

Tabla 3. Variables de los invertebrados acuaticos consideradas para la
construccion del Indice de Integridad Biotica de los
Macroinvertebrados (IIBM). Modificado de la propuesta de U.S. EPA
(2002).

Variable            Tipo             Descripcion
Numero Total        Estructura de    Numero total de taxones de
de Taxones          la comunidad     macroinvertebrados de todos
                                     los ordenes en los sitios
                                     muestreados. La riqueza total
                                     de taxones aumenta con el
                                     aumento en el deterioro y la
                                     contaminacion.
Numero de Taxones   Estructura de    Numero de taxones de
de Gastropodos      la comunidad     gasteropodos en los sitios
                                     muestreados. La cantidad de
                                     estos taxones decrece con el
                                     aumento en el deterioro y la
                                     contaminacion
Numero de Taxones   Estructura de    Numero de taxones de insectos
de Odonatos         la comunidad     del orden Odonata en los
                                     sitios muestreados. La
                                     cantidad de estos taxones
                                     aumenta con el aumento en el
                                     deterioro y la contaminacion
Numero de Taxones   Estructura de    Numero de taxones de insectos
de Coleopteros      la comunidad     del orden Coleoptera en los
                                     sitios muestreados. La
                                     cantidad de estos taxones
                                     aumenta con el aumento en el
                                     deterioro y la contaminacion
Numero de Taxones   Estructura de    Numero de taxones de insectos
de Dipteros         la comunidad     del orden Diptera en los
                                     sitios muestreados. La
                                     cantidad de estos taxones
                                     aumenta con el aumento en el
                                     deterioro y la contaminacion
% de dominancia
% de 1 taxon        Composicion de   Porcentaje promedio de 1, 2 y
dominante           la comunidad     3 taxones mas dominantes. Este
% de 2 taxones                       valor aumenta con el aumento
dominantes                           del deterioro y la
% de 3 taxones                       contaminacion.
dominantes
% de Taxones
depredadores
                    Grupo trofico    Suma del porcentaje de
                                     abundancia de taxones de
                                     macroinvertebrados que se
                                     alimentan de otros animales.
                                     Estos grupos depredadores
                                     aumentan con el aumento en el
                                     deterioro y la contaminacion.
% de Taxones        Grupo trofico    Suma del porcentaje de
filtradores                          abundancia de taxones de
                                     macroinvertebrados que se
                                     alimentan de detritus
                                     suspendido. Estos grupos
                                     filtradores disminuyen con el
                                     aumento en el deterioro y la
                                     contaminacion.
Indice Shannon      Indice de        Valor del indice de diversidad
                    diversidad       de Shannon. Este valor
                                     disminuye con el aumento del
                                     deterioro y contaminacion.

Tabla 4. Puntajes de las variables seleccionadas
para la construccion del IIBM. 1: Mayor
deterioro, 3: Moderado deterioro; 5: Menor
deterioro.

Variable y su Sigla                     Puntaje
                                        1       3           5
Numero Total de Taxones (TT)            >52     49-52       <49
Numero de Taxones de Odonatos (TO)      >4      2-4         <2
% Promedio de dominancia 1 taxon        >57     41-57       <41
  mas dominantes (PD1)
% Promedio de dominancia de los 2       >72     60-72       <60
  taxones mas dominantes (PD2)
% Promedio de dominancia de los 3       >81     70-81       <70
  taxones mas dominantes (PD3)
% de Taxones de Depredadores (PTD)      >54     44-54       <44
% de Taxones de Filtradores (PTF)       <5      5-9         >9
Indice de Diversidad de Shannon (IDS)   <1,47   1,47-1,87   >1,87

Tabla 5. Puntajes totales del IIBM para las cienagas estudiadas.
Modificado de la propuesta de U.S. EPA (2002).

Puntaje   Clase       Interpretacion        Implicaciones

31-40     Buena a     Alta integridad       Cienagas con poca
          excelente   biotica de los        intervencion humana;
                      macroinvertebrados    contienen todas o
                                            casi todas las
                                            especies esperadas
                                            para la region,
                                            incluyendo los
                                            taxones mas
                                            intolerantes, aunque
                                            algunos pueden estar
                                            ausentes. La
                                            comunidad exhibe una
                                            estructura trofica
                                            equilibrada o
                                            ligeramente
                                            desbalanceada, pero
                                            con exito
                                            reproductivo. Pueden
                                            estar presentes
                                            algunas especies
                                            invasoras o
                                            exoticas.
18-30     Moderada    Moderada integridad   Cienagas con signos
                      de los                de deterioro, los
                      macroinvertebrados    cuales incluyen
                                            perdida de taxones
                                            intolerantes,
                                            reduccion en la
                                            riqueza y un desvio
                                            fuerte de la
                                            estructura trofica
                                            (p.e. incremento en
                                            la frecuencia de
                                            omnivoros o de
                                            especies
                                            tolerantes); las
                                            clases de edad mas
                                            viejas o los
                                            depredadores
                                            superiores pueden
                                            ser raras.
8-17      Pobre a     Baja integridad       Cienagas dominadas
          muy pobre   biotica de los        por taxones
                      macroinvertebrados    altamente tolerantes
                                            o por especies
                                            invasoras; las
                                            formas hibridas
                                            pueden ser comunes;
                                            la presencia de
                                            enfermedades,
                                            lesiones, parasitos
                                            y otras anomalias
                                            pueden ser
                                            frecuentes. Hay muy
                                            baja representacion
                                            o ausencia total de
                                            los taxones menos
                                            tolerantes.

Tabla 6. Familias de macroinvertebrados
asociados a las raices Eichhornia crassipes
en las tres cienagas estudiadas

FAMILIA             Zapatosa   Mata de Palma   La Pachita

Aesnidae            X
Ampullaridae        X          X               X
Ancylidae           X          X               X
Belostomatidae      X
Ceratopogonidae     X          X               X
Chironomidae        X          X               X
Chrysomelidae                  X               X
Coenagrionidae      X          X               X
Culicidae           X          X               X
Curculionidae       X          X               X
Cyclestheridae      X          X               X
Dorylaimidae        X          X               X
Dytiscidae          X          X               X
Glossiphonidae      X          X               X
Hydrobiidae         X          X               X
Hydrophilidae       X          X               X
Lampyridae                     X               X
Libellulidae        X          X               X
Lymnessiidae        X          X               X
Naididae            X          X               X
Naucoridae          X          X
Nepidae             X                          X
Noteridae           X          X               X
Palaemonidae        X          X               X
Physidae            X          X               X
Planorbidae         X          X               X
Pleidae             X          X
Polycentropodidae   X          X               X
Pyralidae           X                          X
Scirtidae           X          X               X
Staphilinidae       X
Stratyomidae        X          X               X
Succineidae         X          X
Tabanidae           X                          X
TOTAL               32         28              28

Tabla 7. Resultados del IBP para los
macroinvertebrados encontrados en raices
de Eichhornia crassipes en las cienagas
estudiadas

Cienaga         IBP
                Puntaje   Calidad del agua

Zapatosa        5,4       Regular
Mata de Palma   9,8       Regular
La Pachita      0,14      Mala

Tabla 8. Resultados promedios de las variables y sus respectivos
puntajes del IIBM para cada cienaga.

                          ZAPATOSA             MATA DE PALMA
VARIABLE                  Valor      Puntaje   Valor   Puntaje

Numero total de taxones   52,5       1         44,5    5
Numero de taxones         3,5        3         3,0     3
  de odonatos
% 1 taxon dominante       48,1       3         38,7    5
% 2 taxones dominantes    63,4       3         59,8    5
% 3 taxones dominantes    73,0       3         70,8    3
% filtradores             52,1       3         42,3    5
% depredadores            4,9        1         9,1     5
Indice de diversidad      1,79       3         1,92    5
  de Shannon
Integridad Biotica        Moderada   20        Alta    36

                          LA PACHITA
VARIABLE                  Valor   Puntaje

Numero total de taxones   51,5    3
Numero de taxones         3,5     3
  de odonatos
% 1 taxon dominante       64,0    1
% 2 taxones dominantes    80,6    1
% 3 taxones dominantes    86,1    1
% filtradores             53,9    3
% depredadores            6,8     3
Indice de diversidad      1,21    1
  de Shannon
Integridad Biotica        Baja    16

Tabla 9. Correlaciones de Kendall entre los
indices de macroinvertebrados asociados a las
raices de Eichhornia crassipes y las variables
fisicoquimicas para todas las estaciones de las
tres cienagas durante los cuatro muestreos.
IBP: Indice Biotico de Polucion; IIBM: Indice
de Integridad Biotica de Macroinvertebrados.
En negrilla se senalan las correlaciones
significativas con p<0,05; n=24 numero de
casos correlacionados para cada indice

Variable                IBP      IIBM

Conductividad           -0,353   -0,050
pH                      -0,667   -0,288
%Saturacion Oxigeno     -0,698   -0,274
Solidos Susp. Totales   -0,104   0,016
Cloruros                0,370    0,071
Dureza                  -0,176   -0,429
Alcalinidad Total       -0,415   -0,350
Nitrogeno Total         -0,394   -0,249
Fosfatos                0,387    0,015
Fosforo Total           0,278    -0,043
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Title Annotation:Limnologia
Author:Martinez-Rodriguez, Maria del Angel; Pinilla-A., Gabriel A.
Publication:Caldasia
Date:Jul 1, 2014
Words:9336
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