1.
INTRODUCCIÓN
Cada día se agudizan los problemas asociados con la
contaminación de los cuerpos de agua, por ende se agrava la
situación de los organismos acuáticos que se enfrentan al
hombre y a la amenaza de un recurso cada vez más escaso.
Paralelamente a la creciente demanda de agua de buena calidad
por parte de la población humana y para el uso agrícola, la
contaminación orgánica ha conducido a la reducción del recurso
debido al deterioro de su calidad [1].
En las últimas décadas los ecosistemas acuáticos
continentales son los que más han sufrido los impactos
causados por la actividad humana, donde los desechos
industriales y domésticos tienen como destino final los ríos,
y en último término, el mar [2]. Las relaciones de abundancia y distribución han
llevado a que se incremente el interés por el estudio del
recurso hídrico [3].
Dentro de los indicadores de estado ambiental que
son usados para un sistema acuático se deben considerar además
de las variables fisicoquímicas, el uso de las comunidades
biológicas, las cuales interactúan de manera dinámica y
cambiante. Tanto los parámetros físicos como químicos
presentes en el agua, permiten percibir ideas sobre las
condiciones del medio durante el momento, pero no para
establecer fluctuaciones espacio temporales [4]. En contraste,
los organismos bénticos reflejan no solo el estado de las
condiciones actuales sino, también los cambios durante amplios
periodos debido a la poca movilidad y extensos ciclos de vida;
uno de los componentes bióticos más usados para evaluar la
calidad ambiental de los reoambientes son los
macroinvertebrados, objeto de análisis de este estudio. Ya que
los macroinvertebrados dan cuenta del estado ecológico en
periodos cortos, dado sus ciclos de vida y los peces dan
cuenta de cambios (espacio- temporales) en el estado ecológico
en periodos de tiempo más largos [4].
La bioindicación a partir de los macroinvertebrados
acuáticos tiene varias ventajas: facilidad en la
identificación de los organismos, amplio set de ríos evaluados
en el país, estudios realizados desde los años 80, facilidad
para conseguir bibliografía y para el caso de Antioquia y la
zona andina, un alto ajuste a los valores de bioindicación, ya
que fueron generados para esta región del país.
Un alto porcentaje de los estudios realizados en el
país han sido generados en Antioquia. Entre los trabajos recientes elaborados en la zona
andina el del Área Metropolitana del Valle de Aburrá [5], lleva varios años con el proyecto RedRío que
mediante tres fases proporciona herramientas para el diseño
una red de monitoreo ambiental en la cuenca hídrica del Río
Aburrá con la implementación del monitoreo de variables
bióticas (macroinvertebrados acuáticos), físicas y químicas
del agua; adicionalmente, se cuenta con ciertos estudios
similares en las subregiones del departamento [6], [7], [8],
[9], [10], [11].
En el departamento de Boyacá [12] determinaron la composición y estructura de los
macroinvertebrados mediante descriptores como la densidad y
biomasa, a fin de evaluar dicha información como indicador
local del estado de calidad ambiental de un tramo de quebrada;
en el departamento de Cundinamarca, encontraron diferencias en la composición por
zona y una reducción progresiva en la riqueza de
morfotipos. Además de la variación en la biomasa de los grupos
funcionales dominantes relacionada con alteraciones en
las condiciones de calidad ambiental del sistema. [13] estudian la estructura y composición de
macroinvertebrados acuáticos en un bosque alto andino; en esta
misma línea de estudios [14] determinan la calidad del agua del Río Frio
mediante el uso de macroinvertebrados acuáticos como
bioindicadores al aplicar el método BMWP; en el departamento
del Valle del Cauca [15] determinan el impacto del suelo
agropecuario sobre macroinvertebrados acuáticos en pequeñas
quebradas de la cuenca del río La Vieja, así mismo [16] evalúa
la respuesta de los macroinvertebrados bentónicos a las
condiciones de la calidad de agua en el tramo medio-alto del
Río Felidia, cuenca del Río Cali.
El proyecto denominado calidad física e
hidrobiológica del agua en el río San Juan, Andes, Antioquia
es la investigación en la que se encuentra enmarcada este
estudio y pretende evaluar la calidad fisicoquímica y
biológica de la cuenca del río San Juan; con el propósito de
aportar a la identificación de los ejes de dinámica ambiental
presentes en el área de estudio, es por esta razón que la
evaluación de la biota acuática de macroinvertebrados del río
San Juan aportará insumos para el esclarecimiento y compresión
sistémica del funcionamiento natural y antrópico que tiene
lugar en este cuerpo de agua. Debido a la creciente presión
sobre los ecosistemas acuáticos.
El objetivo de este trabajo es presentar la
caracterización de la calidad del agua de la quebrada La
Chaparrala, a través del análisis de la comunidad de
macroinvertebrados acuáticos, la medición de variables
fisicoquímicas y la estimación de índices, que permitan
relacionar las condiciones de los recursos hidrobiológicos y
las actividades antrópicas en la cuenca.
2.
MATERIALES Y METODOS
Área de estudio:
El área de estudio es la quebrada La Chaparrala, se
encuentra localizada al Suroeste del departamento de
Antioquia, distante de Medellín aproximadamente 121 km y
a una altura entre 2.800 a 1.250 m.s.n.m. (figura 1). Según
[11] está quebrada hace parte de la estrella hidrográfica de
la Reserva Natural Farallones de Citará y surte al acueducto
municipal de Andes.
El cauce
de la quebrada tiene un recorrido aproximado de 15.4 km,
presenta morfología predominante de escalón - pozo, con la
presencia de material en el lecho de rocas, y cantos rodados
[17], de acuerdo a la información recogida por el
grupo de investigación en gestión y modelación ambiental
- GAIA y el grupo
de investigación en ingeniería y gestión ambiental – GIGA,
la cuenca de la quebrada presenta un área de 37,7 km2,
un perímetro de 38.49 km y un gradiente promedio del cauce
91.2 m/km [18]. Entre la parte baja, donde está localizada la
mayor parte de la zona cafetera de la cuenca, y la parte alta,
cubierta de bosque intervenido se encuentra ganadería de doble
propósito con variación en el manejo de praderas, ya que el
21% se encuentra en pasto enmalezado, mientras el 13% se
encuentra en buen estado como pasto manejado [18].
El régimen de precipitaciones del territorio es
bimodal, con periodos de lluvias intensas, en Abril - Mayo y
Octubre - Noviembre y periodos más secos en Junio - Julio y
Enero - Febrero. La precipitación media anual es de 1800mm, en
las partes altas se presentan los valores más elevados, con
valores que superan los 2.200 mm/año, porque están bajo la
influencia de los vientos provenientes del pacífico, que
chocan con los vientos cálidos del cañón del Cauca [17].
Sitios de muestreo:
Mediante visita previa al área de la microcuenca de
la quebrada La Chaparrala, se establecieron tres estaciones de
muestreo a 1.436, 1.339 y 1.270 m.s.n.m. Las estaciones de
muestreo fueron seleccionadas con base en información
levantada en campo, en consideración con los usos del agua y
del suelo, cobertura vegetal y las actividades antrópicas que
se realizan alrededor de la microcuenca.
Estación 1 (E 1) se estableció en el sitio conocido como La
Bocatoma, ubicada en la finca El Molino. Esta estación se
encuentra bajo la influencia de cierto grado de contaminación
orgánica, donde se percibe el olor a aguas residuales y se da
el avistamiento de residuos sólidos, sobre todo en las épocas
de cosecha. La estación presenta un sustrato
arenoso-pedregoso.
Fig.
1.
Ubicación
geográfica
del municipio de Andes (Antioquia), Colombia en la microcuenca
de la quebrada La Chaparrala [fuente: mapa de la red
hidrográfica de Andes]
Estación 2 (E 2) Un par de kilómetros más delante de la E1 aguas
abajo, se ubicó la segunda estación en el sector aledaño a la
cárcel. Se caracteriza por tener una amplia cobertura vegetal
donde hay arbustos medianos, pastizales y el lecho de la
corriente está altamente expuesto a la luz solar; las
condiciones organolépticas confirman la colecta de las aguas
combinadas del barrio María Auxiliadora, el sector aledaño a
la penitenciaría Las Mercedes y las aguas servidas de la
planta de potabilización, para verterlas directamente sobre la
quebrada. Se tiene la presencia de residuos sólidos en el
lecho de la corriente y animales de carroña cercanos al lugar,
así mismo, se observa que parte de la población que habita en
cercanías a la zona realiza labores domésticas del lavado de
ropa. La estación presenta un sustrato heterogéneo
arenoso-pedregoso.
Estación 3 (E 3) Aguas abajo de la segunda estación de muestreo, se
localizó la tercera estación caracterizada por la presencia de
una cobertura vegetal alta, con condiciones
organolépticas que permiten conocer que este punto recibe la
descarga de las aguas residuales de la planta de sacrificio y
de la población aledaña. El sustrato predominante en este
sitio es arenoso-pedregoso.
Muestreo:
Para la recolección de las muestras biológicas y la
medición de las variables físicas y químicas del agua, cada
estación fue visitada en cuatro ocasiones con una periodicidad
trimestral en los meses de febrero, mayo, agosto y octubre de
2014, en diferentes momentos pluviométricos (figura 2).
Medición de variables físicas y químicas
Simultáneamente a la recolección de
macroinvertebrados, en cada estación se tomaron y
midieron in situ por duplicado las variables
fisicoquímicas y ambientales: temperatura del ambiente,
temperatura del agua, oxígeno disuelto, porcentaje de
saturación de oxígeno, CO2, pH, conductividad
eléctrica, alcalinidad total, dureza total, sólidos disueltos, demanda química de oxigeno-DQO y turbiedad. La temperatura del agua, oxígeno disuelto,
conductividad eléctrica y sólidos disueltos se determinaron in
situ con un equipo multiparamétrico. Se tomaron muestras que fueron analizadas en el
laboratorio de Ciencias de la Tierra de la seccional del
Suroeste de la Universidad de Antioquia por vía
espectrofotométrica con la utilización de kits de spectroquant
de acuerdo con [19].
Fig. 2. Régimen pluvial y las campañas de muestreos
(flechas). FUENTE: Instituto de Hidrología,
Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM).
Colecta de individuos
La recolección de especímenes acuáticos de las tres
estaciones de muestreo (E1, E2, E3) se realizó mediante
la implementación de los métodos de recolección propuestos por
[5]. Para la colecta de los macroinvertebrados acuáticos, se
realizó un muestreo por duplicado en diferentes transectos de
la corriente y se empleó una red tipo Surber de 0.22m2
de área de muestreo, con la cual se obtuvieron las muestras
cuantitativas en contracorriente. Se recolectaron los
organismos por un periodo de cinco (5) minutos, la totalidad
de individuos se denominó como una muestra. Adicionalmente, en
la toma de muestras cualitativas se emplearon redes
triangulares y de pantalla. También se obtienen muestras
cualitativas de las capturas manuales con pinzas de los
organismos adheridos a sustratos como piedras, troncos,
hojarasca y plantas acuáticas, con un periodo de captura de
cinco (5) minutos. Por otro lado, se determinó la velocidad de
la corriente, el perímetro húmedo y el caudal del ambiente
lotico en cada estación de muestreo.
Los macroinvertebrados acuáticos colectados fueron
depositados en viales plásticos y se fijaron en alcohol al
70%, se transportaron al Laboratorio debidamente rotulados con la fecha, coordenadas, el tipo de muestra.
Posteriormente fueron separados para su identificación
taxonómica, mediante la utilización del estereomicroscopio
Karl Zeiss y guías taxonómicas de [20], [21], [22], [23] y
[24].
Análisis de los datos
Los datos
obtenidos en los tres muestreos fueron sometidos a un análisis
exploratorio mediante el uso de estadísticos de tendencia
central (media aritmética) y de dispersión (coeficiente de
variación relativa de Pearson, C.V). La asociación entre los
macroinvertebrados acuáticos y las variables físicas, químicas
y microbiológicas se efectuó mediante un análisis de regresión
lineal múltiple. Se realizó un análisis de correspondencia
canónica rectificado (DCCA) para identificar la longitud del
gradiente y luego se hizo un análisis de correspondencia
canónica (CCA) en donde se integraron los géneros más
importantes, las variables evaluadas y los sitios de colecta,
para identificar los patrones de distribución de los
macroinvertebrados acuáticos. Los análisis estadísticos
mencionados se realizaron con el paquete estadístico
Statgraphics Centurion XV y Canoco 5.0.
Índices
En los análisis de las comunidades de
macroinvertebrados se aplicaron índices ecológicos, donde se
tienen en cuenta tres elementos fundamentales de la estructura
de las comunidades bióticas: riqueza, equidad y
abundancia. Entre estos se encuentran el índice BMWP-Col [5], el Índice % ETP [25] y para el análisis fisicoquímico se empleó el índice de calidad del agua-ICA [26] y [27].
3.
RESULTADOS
Características
Climáticas y Fisicoquímicas
Se realizaron cuatro muestreos durante el
ciclo hidrológico, en el periodo seco que oscila entre los
meses de diciembre-febrero, en el periodo de transición de
época seca a húmeda entre los meses de marzo-mayo,
seguidamente un periodo seco entre junio-julio y finalmente un
periodo de cambio de temporada seca a húmeda para los meses de
agosto-noviembre de 2014.
Respecto al coeficiente de variación de las
variables fisicoquímicas, estas se pueden agrupar en tres
grupos: las poco variables (CV <20%) tales como la
temperatura del agua, la conductividad eléctrica, el pH y la
concentración de nitritos. Las de variación intermedia
(20%>CV<50%) como los sólidos disueltos totales, el oxígeno disuelto, %
saturación de oxígeno, el potencial redox, DQO, alcalinidad,
nitrógeno amoniacal, nitrógeno total y dureza. Y las variables
de variación alta (CV >50%), tales como turbiedad,
nitratos, fósforo total y ortofosfatos (Tabla 1).
Tabla 1. Medidas de tendencia central y de
dispersión de las variables físicas.
|
Variables Químicas
|
|
Máximo
|
Mínimo
|
C.V (%)
|
|
Temperatura del agua (ºC)
|
19,7
|
25,2
|
17
|
11
|
|
Conductividad eléctrica
(μS/cm)
|
46,2
|
54
|
28,2
|
18
|
|
Solidos disueltos
totales (mg/L)
|
43,3
|
54,5
|
28
|
22
|
|
Turbiedad (NTU)
|
34,6
|
157
|
8,5
|
125
|
|
Oxígeno disuelto (mg/L)
|
5,2
|
6,76
|
3,5
|
24
|
|
Saturación de oxígeno
disuelto (%)
|
66,2
|
91,2
|
46,2
|
25
|
|
pH (unidades de pH)
|
7,1
|
7,67
|
6
|
8
|
|
Redox (mV)
|
228,3
|
324
|
163
|
20
|
|
DQO (mg O2/L)
|
50
|
53
|
2
|
37
|
|
Alcalinidad (mmol CaCo3/L)
|
44,6
|
70
|
20
|
33
|
|
Nitrito
(mg NO2-/L)
|
0,3
|
0,3
|
0,3
|
0
|
|
Nitratos
(mg NO3-/L)
|
1,9
|
5,5
|
0,2
|
98
|
|
N- amoniacal (mg NH4+/L)
|
0,1
|
0,22
|
0,05
|
43
|
|
Nitrógeno total (mg N/L)
|
0,8
|
1,55
|
0,5
|
44
|
|
Fósforo total (mg P/L)
|
0,2
|
0,59
|
0,05
|
94
|
|
Ortofosfato
(mg PO43-/L)
|
0,5
|
1,5
|
0,2
|
82
|
|
Dureza total (mgCaCO3/L)
|
33,2
|
54
|
18
|
40
|
Variables Biológicas
En la tabla 2 se presentan los macroinvertebrados
recolectados mediante el método cuantitativo durante las
campañas de toma de muestras realizadas en los meses de
febrero, mayo, agosto y octubre de 2014. En la quebrada
La Chaparrala se capturaron un totoal 37 taxas pertenecientes
a 27 familias y 1189 ejemplares de macroinvertebrados
acuáticos, pertenecientes a los phylum Platyhelminthes,
Nematomorpha, Annelida, Arthropoda y Mollusca.
Del total de taxas el mayor número corresponde a los
dípteros con 7 géneros (25.9% ). A este le siguen los
ephemeroptera, odonata y trichoptera con 5 géneros (18.5%) y
coleópteros con 4 géneros (14.8%). Las familias que prsentaron
mayor abundancia fueron Chironomidae (38.7%), Baetidae
(38.77%), Simuliidae (21%) y Physidae (12%), los cuales
representan una fraccion importante de los organismos
capturados (79.5%). Estas familias se presentaron en todas las
estaciones de muestreo durante el periodo hidrologico.
Para el mes de Agosto del año 2014 se registró el
mayor número de macroinvertebrados acuáticos recolectados
durante las campañas de toma de muestras, en las tres
estaciones analizadas para la quebrada La Chaparrala,
resultados que superan ampliamente el número de
individuos registrados en el resto de meses que se llevaron a
cabo los análisis.
En la (E1) predominan los dípteros Chironomidae
(Chironomidae) y Simulium (Simuliidae), los
efemerópteros Lepthohyphes (Tricorythidae), Camelobaetidus y Baetodes (Baetidae), los cuales se
relacionan con ambientes de buena calidad con contaminación
moderada. En la (E2) sobresalen los dípteros Chironomidae
(Chironomidae) y Simulium (Simuliidae), los
efemerópteros Baetodes (Baetidae) y Thraulodes (Leptophelebiidae).
Con base en las características de los organismos encontrados
se puede estimar que en la (E2) se presenta una condicion
similar con respecto a la (E1), con una tendencia al
incremento del grado de contaminación. En la (E3) predominan
los dípteros Chironomidae (Chironomidae), los
basommatophora Physa (Physidae) y los efeemeropteros Lepthohyphes (Tricorythidae), Camelobaetidus y Baetodes (Baetidae), los cuales se
relacionan con ambientes con presencia de agua con un grado de
contaminación moderada a muy contaminada.
En cuanto a la distribución espacial y temporal los
taxa Physa, Chironomidae, Simulium, Baetodes,
Camelobaetidus, Baetidae, Thraulodes, Lepthohyphes,
Corydalus, Smicridea, Girardia estuvieron presentes en todas las estaciones de
estudio de la corriente de la quebrada La Chaparrala.
Es importante tambien destacar la presencia
exclusiva por estaciones de muestreo; en la estación (E1)
cercana a la bocatoma de los taxa Acari, Phyllogomphoides, Progophus y Leptonema, en la estación dos (E2)
aledaña al sector de la carcel los taxa Heterelmis,
Limonicola, Clogmia, Muscidae y Oecetis, y
finalmente los taxa que se presentaron exclusivamente para la
estacion tres (E3) en inmediaciones de la planta de sacrificio
son Bellardina, Naididae, Hetaerina y Chimarra.
La estación 1 presentó en general los mayores
valores de índice de dominancia respecto a las otras dos
estaciones de muestreo, con valores de 0,23, 0,25, 0,55 y 0,34
para cada uno de los muestreos. Estos valores son indicadores
de ambientes sometidos a tensores ambientales, ya que la zona
de la bocatoma presenta una influencia alta del cultivo de
café.
Índices Ecológicos.
Los valores obtenidos para los índices ICA, BMWP/Col
y % ETP. Se evidencia que los valores del ICA sobreestiman la
calidad del agua en casi todos los escenarios, mientras que el
% ETP evidencia un panorama subestimado (Tabla 3).
Tabla 3.
Valores
de los índices BMWP/Col, ICA y el % ETP para cada
estación y mes de muestreo.
|
Mes
|
Estación
|
ICA
|
BMWP/Col
|
%ETP
|
|
Febrero
|
E1
|
0.78
|
70
|
82%
|
|
(Periodo seco)
|
(Buena)
|
(Aceptable)
|
(Muy buena)
|
|
E2
|
0.76
|
43
|
53%
|
|
(Buena)
|
(Dudosa)
|
(Buena)
|
|
E3
|
0.76
|
44
|
77%
|
|
(Buena)
|
(Dudosa)
|
(Muy buena)
|
|
Mayo
|
E1
|
0.89
|
56
|
69%
|
|
(Periodo lluvioso)
|
(Buena)
|
(Dudosa)
|
(Buena)
|
|
E2
|
0.88
|
45
|
67%
|
|
(Buena)
|
(Dudosa)
|
(Buena)
|
|
E3
|
---
|
17
|
43%
|
|
(Critica)
|
(Regular)
|
|
Agosto
|
E1
|
0.82
|
70
|
6%
|
|
(Periodo lluvioso leve)
|
(Buena)
|
(Aceptable)
|
(Mala)
|
|
E2
|
0.82
|
45
|
13%
|
|
(Buena)
|
(Dudosa)
|
(Mala)
|
|
E3
|
0.82
|
41
|
25%
|
|
(Buena)
|
(Dudosa)
|
(Regular)
|
|
Octubre
|
E1
|
0.77
|
33
|
65%
|
|
(Periodo lluvioso)
|
(Buena)
|
(Critica)
|
(Buena)
|
|
E2
|
0.74
|
37
|
44%
|
|
(Aceptable)
|
(Dudosa)
|
(Regular)
|
|
E3
|
0.79
|
55
|
42%
|
|
(Buena)
|
(Dudosa)
|
(Regular)
|
|
Promedio
|
0.80
|
46.33
|
48.83%
|
|
(Buena)
|
(Dudosa)
|
(Regular)
|
La DQO mostró correlaciones positivas con el
N-amoniacal (r = 0,72, p= 0,01), el fósforo total (r = 0,82,
p= 0,004) y los ortofosfatos (r = 0,89, p= 0,011), y
negativa respecto a los nitritos (r = -0,82, p= 0,0088).
El índice ICA exhibió una correlación positiva con los
nitratos (r = 0,75, p= 0,0235) y una correlación negativa con
los ortofosfatos (r = -0,9, p= 0,017); por otra parte, para el
índice ETP se presentaron correlaciones negativas con las
turbiedad (r = -0,75, p= 0,012) y el potencial redox (r =
-0,72, p= 0,017). El índice BMWP no presentó ninguna
correlación significativa con las variables evaluadas.
Las
variables que no presentaron variación espacial fueron la
temperatura del agua, temperatura del aire, conductividad,
turbiedad, alcalinidad, N-amoniacal, nitrógeno total, fósforo
total, ortofosfatos y los índices de diversidad, dominancia,
equidad, similitud y BMWP/Col. Las variables que presentaron
variación temporal fueron: oxígeno disuelto (F = 25.57, p =
0,0001), saturación de oxígeno (F = 39, p = 0), pH (F = 3,4, p
= 0,0012), potencial redox (F = 18,1, p = 0,0012), DQO (F =
36,5, p = 0), nitratos (F = 25.57, p = 0,0001), y los índices
ICA (F = 22,4, p = 0,0008) y ETP (F = 53.8, p = 0,011).
De
las variables analizadas, la única que presentó tanto
variación espacial (F = 41,8, p = 0,0481) como temporal (F =
92,5, p = 0,023) fue la dureza total. El
hecho de que no se presentó variación espacial en la mayoría
de variables estudiadas, da cuenta de la poca heterogeneidad
del ambiente.
El CCA generó un porcentaje de varianza total
explicado del 33% (p=0.02), por lo tanto se sugiere que la
correlación entre los macroinvertebrados y las variables
ambientales fue significativa. Para este análisis se
usaron 9 variables de las cuales resultaron significativas la
demanda bioquímica de oxígeno, la turbidez y la dureza. En el
biplot del CCA (figura 3) se observa que el primer eje
canónico (0.797) mostró en su área positiva una fuerte
relación entre el pH, el amonio y la DQO; por su parte, en
el área negativa se registró una importante
relación entre la turbidez y la conductividad con la mayoría
de taxa, estaciones y muestreos. No hay una segregación
entre las condiciones ambientales de las estaciones,
sólo un aislamiento en el periodo seco.
Los taxa Thraulodes, Smicridea, Hetaerina,
Erythrodiplax, Anacroneuria, Clogmia y Oecetis se asocian al periodo seco con la DQO, N-amoniacal y
pH. Estos taxa se aíslan solo en el periodo seco
evidenciando aguas oligotróficas a mesotróficas, las
cuales dan razón de presencia de vegetación sumergida, fondo
lodoso, en ocasiones se encuentran contaminadas y con materia
orgánica en descomposición en el cuerpo de agua.
En relación con el índice de Shannon-Weaver
(Tabla 4) se presentan valores bajos respecto al índice de
diversidad, con resultados menores a la unidad durante todos
los muestreos y en todas las estaciones. La E1 durante el mes
de agosto presenta el valor más bajo, mientras que para el mes
de febrero la E2 presenta el máximo valor encontrado para este
índice comunitario.
Fig.
3.
CCA
triplot
entre la comunidad de macroinvertebrados, variables
ambientales y estaciones y momentos de muestreo. Los puntos
representan las tres estaciones y cuatro muestreos, las líneas
rojas simbolizan las variables ambientales y los íconos azules
los taxa de macroinvertebrados, los cuales son los siguientes:
1. Physa, 2. Cylloepus, 3.
Disersus, 4. Chironomidae sp, 5. Clognia sp, 6. Maruina,
7. Simulium, 8. Baetodes, 9. Camelobaetidus, 10.
Thraulodes, 11. Lepthohyphes, 12. Chordodidae sp, 13.
Hetaerina, 14. Phyllogomphoides, 15. Progophus, 16.
Erythrodiplax, 17. Macrothemis, 18. Anacroneuria,
19.
Helicopsyche, 20. Leptonema, 21. Smicridea, 22. Oecetis, 23.
Girardia. E1,
E2 y E3: estaciones 1, 2 y 3. M1, M2, M3 y M4: muestreos 1, 2,
3 y 4 respectivamente. Cond: conductividad eléctrica,
dure: dureza total, alk: alcalinidad, turb: turbiedad y N:
nitratos.
Con respecto al índice de Dominancia de Simpson es
importante señalar, que los valores obtenidos en las
diferentes campañas de muestreo manifiestan una tendencia
cercana entre los datos, sin embargo, los valores más alejados
se encuentran en la estación tres (E3) con un valor mínimo de
0.117 para el mes de Octubre de 2014 y en la estación uno (E1)
con un valor máximo de 0.555 en el mes de Agosto de
2014. Para el índice de equidad de Pielou la distribución
indica una tendencia uniforme por medio de valores
cercanos a uno, lo que indica que todas las especies son
igualmente abundantes, como se muestra en la Tabla 4.
Tabla
4.
Índices
de
Diversidad, Dominancia y Equidad.
|
ESTACIÓN Y FECHA DE
MUESTREO
|
Diversidad Shannon- Weaver
|
Dominancia Simpson
|
Equidad de Pielou
|
|
Febrero de 2014
|
E1
|
0.809
|
0.232
|
0.688
|
|
E2
|
0.947
|
0.138
|
0.850
|
|
E3
|
0.711
|
0.283
|
0.683
|
|
Mayo de 2014
|
E1
|
0.726
|
0.254
|
0.726
|
|
E2
|
0.651
|
0.356
|
0.625
|
|
E3
|
0.504
|
0.386
|
0.647
|
|
Agosto de 2014
|
E1
|
0.496
|
0.555
|
0.412
|
|
E2
|
0.573
|
0.360
|
0.600
|
|
E3
|
0.730
|
0.236
|
0.701
|
|
Octubre de 2014
|
E1
|
0.600
|
0.339
|
0.709
|
|
E2
|
0.679
|
0.223
|
0.803
|
|
E3
|
0.911
|
0.117
|
0.911
|
4. DISCUSIÓN
El régimen pluviográfico es una consecuencia del
desplazamiento en sentido norte-sur, de la zona de
convergencia intertropical a lo largo del año, la cual es
característica de la zona tropical. Frecuentemente se
presentan en la zona, lluvias de tipo convectivo,
principalmente en las horas de la tarde, los cuales son
intensas, pero de corta duración [11]. La precipitación anual
en la región presenta variaciones importantes, desde los 1600
mm en el municipio de Valparaiso, hasta los 3200 mm
en los Farallones del Citará.
En el año se presentan en promedio entre 180 y 240
días de lluvias, resaltando los meses de diciembre y enero,
como los más secos, y los meses de mayo y octubre los más
lluviosos en la región [28].
Los valores encontrados para la conductividad se
encuentran entre el rango de valores normales para este
parámetro, los cuales están entre 30 y 60 μS/cm, resultados por debajo de estos valores
indican baja productividad, y valores por encima indican alta
productividad. Varios autores [10], [15] y [29] afirman que el aumento de esta variable
está estrechamente ligada con la afectación negativa de la
calidad del agua por acciones antrópicas, ya que la E1 pese a
ser la parte alta, exhibe una presión alta debida al cultivo
del café.
Los sólidos disueltos totales evidencian un claro
aumento de este parámetro hacia la desembocadura de La
quebrada la Chaparrala en el río San Juan con un coeficiente
de variación (C.V.) del 22% que es indicador de la estabilidad
del sistema, por otra parte, dichos aumentos en los valores
obtenidos permiten establecer que estos incrementos son
debidos, a las aguas residuales descargadas y actividades
antrópicas de la zona que afectan la vida acuática, en donde
se aumenta la productividad y se disminuye la diversidad de
especies [16], [29] y [30].
La turbiedad se relaciona con la presencia de
materia orgánica, inorgánica, arcilla, lodo y plancton [10];
presentó un C.V. alto del 125%, posiblemente atribuido a las
lluvias registradas en la zona durante los días de muestreo y
previos a los mismos. Pese a esto, autores como [30], [31], mencionan que el aumento de la turbiedad en el
agua tiene efectos nocivos directos sobre la fauna acuática en
donde se limita el paso de la luz a través del agua y se
afecta la productividad de las aguas.
El C.V. del 24% para la concentración de oxígeno
disuelto indica que el sistema puede presentar variaciones en
el entorno, el cual puede sufrir disminuciones de las
concentraciones de oxígeno disuelto debido a que el consumo de
oxígeno se incrementa paralelamente con la temperatura y
contenido de materia orgánica [10],[32]; las variaciones que
se presentan durante el mes de Agosto pueden atribuirse a
estos factores, además este hallazgo coincide con la época de
recolección y lavado de café mencionado para la parte alta de
una quebrada de condiciones similares [33].
El pH en la quebrada La Chaparrala presenta un C.V
bajo del 8%, valores que se encontraron dentro del límite
aceptable para la vida acuática y que generalmente se aceptan en un rango óptimo de pH para las
especies de agua dulce entre 6.5 y 9.0 unidades [31].
El potencial redox en los puntos de muestreo
caracteriza la presencia de reacciones de oxidación
principalmente de materia orgánica de la quebrada, lo que
indica que los organismos heterótrofos utilizan el O2
como receptor de electrones [33], es posible apreciar una tendencia en la que el
potencial redox de la Bocatoma aguas abajo se incrementa, al
llegar la estación aledaña a la cárcel y aguas abajo de esta
misma se presenta una disminución en la desembocadura al río
San Juan, incidencia igualmente descrita por [31].
La presencia de nitratos se relaciona típicamente
con los lixiviados desde los campos cultivados y se mueve a
poca profundidad, subterráneamente, hacia las fuentes
superficiales; esta lixiviación se reduce hasta en un 15%
cuando se dan prácticas de manejo de conservación de suelos y
agua [30]. El aporte de nitratos se favorece por el uso de
abonos nitrogenados [38].
Los ortofosfatos presentan un comportamiento similar
al obtenido con las mediciones del fósforo total presente en
las corrientes con fluctuaciones y aumentos en la
concentración de este parámetro principalmente en la estación
dos (E2). En los ecosistemas no alterados los ortofosfatos
varían normalmente entre 0.033 y 0.099 mg/l [10]. En la
E2 predominaron Chironomidae, Simullium y Baetodes,
los cuales son considerados como parcialmente tolerantes a la
contaminación [34], [38].
En la quebrada La Chaparrala los macroinvertebrados
más abundantes son de la familia Chironomidae que
presentan un amplio rango de saprobiedad, no obstante el
género oligosaprobio Simulium y los que se
caracterizan por un rango ambiental de oligosaprobio a
ligeramente mesosaprobio como los efemerópteros Baetodes,
Camelobaetidus y Thraulodes y el tricóptero Smicridea
se encuentran en abundancia. Aunque en esta corriente, en
el trayecto de la estación de la planta de sacrificio se
identificó un organismo en abundancia que prefiere ambientes
mesosapobios (Physa), puede ser considerado como
organismo influyente para evidenciar un deterioro de la
calidad de agua en esta corriente e indicador de la afectacion
del recurso [38] reportan la misma situación en numerosos ambientes
lóticos colombianos. La composicion de los macroinvertebrados frente al
grado de saprobiedad del medio indica que en los sitios de
muestreo de la quebrada La Chaparrala se presentan buenas
condiciones ambientales, pese a que en esta corriente hídrica
se le realizan aportes significativos de contaminanción que
afectan la calidad del recurso.
Los resultados más bajos del BMWP se podrían
explicar a través de la presencia masiva de Chironomidae sp, Physa y Girardia y en parte a la granulometria
del fondo, dado que en las épocas de muestreo el material
granular fino fue el sustrato predominate sobre la corriente
de la quebrada La Chaparrala [7]. Es de suponer la influencia
de este valor sobre los resultados de diversidad estimados. Los puntajes del BMWP/Col obtenidos a partir de las
familias de macroinvertebrados acuáticos, de acuerdo a los
criterios de [34] indican aguas ligeramente contaminadas a
moderadamente contaminadas para las cuales la calidad del
recurso hídrico oscila entre aceptable y dudosa, este índice
sólo toma en cuenta algunas taxa, ya que aún no se tiene
valores de bioindicación para todos los grupos, de ahí la
discrepancia entre estos valores y demás valores
obtenidos con los demás índices desarrollados. Los valores de
los índices de bioindicación obtenidos, evidencian que las
aguas en cuestión presentan una buena calidad pero demuestran
un aumento en la proliferación de contaminación hacia estas
corrientes, con menor calidad en el muestreo de mayo-periodo
lluvioso y mejor calidad biológica del agua en agosto-periodo
lluvioso leve.
El índice % ETP sólo toma en cuenta organismos
pertenecientes a los órdenes Ephemeroptera, Trichoptera y
Plecoptera, los cuales son muy sensibles a la contaminación,
pues requieren aguas con muy buena oxigenación [34], dan
cuenta que los valores más altos significan aguas más
oxigenadas y limpias, por lo que es posible observar que
el valor promedio de este índice refleja una calidad regular
de la corriente de la quebrada La Chaparrala con cierto grado
de afectación durante la mayor parte de los estudios
realizados, este índice presenta durante el mes de agosto los
valores más críticos registrados, debido a que los organismos
involucrados son menos tolerantes entre otras cosas, a la
contaminación con materia orgánica.
El índice ICA en general presentó resultados de
buena calidad para el análisis de los tramos que componen el
cuerpo de agua de la quebrada La Chaparrala como objeto de
estudio, caracterizando como apto el recurso hídrico, lo que
permite disponer de este para el consumo humano. No obstante
se puede decir que estos resultados presentan limitaciones en
la descripción de las características del río, puesto que los
parámetros que se evalúan son muy reducidos y puede haber
pérdida de información sobre contaminación que puede estar
dada por otros factores que no se toman en cuenta dentro del
índice, de igual forma una de las limitaciones del índice
radica en que los recursos hídricos diferentes pueden caer en
una misma categoría de calidad numérica, aunque el tipo de
contaminación y su origen sean significativamente diferentes
[27]. Además, una de las variables consideradas cuyo factor de
peso es igual al de los demás factores, es el oxígeno
disuelto; un parámetro que puede ser muy poco afectado si se
ejerce algún tipo perturbación, ya que las condiciones
naturales del río contribuyen a que los niveles de oxígeno
sean siempre elevados. Un aspecto relevante es que no evalúa
la presencia de coliformes, por lo que este resultado es
parcial.
Al realizar la comparación entre todos los índices,
el ICA presentó la menor sensibilidad, ya que son muestras
puntuales que pueden no reflejar las condiciones que registran
mejor los organismos acuáticos, por lo que si descartamos este
índice; la relación entre el índice BMWP/Col y % ETP mantiene
cierta afinidad y una tendencia a determinar la calidad de la
corriente de manera muy similar, pero % ETP es más estricto al
definir la calidad de las estaciones por sólo tener en cuenta
la presencia de organismos poco tolerantes a la contaminación
del medio acuático y que requieren de aguas oxigenadas, poco
mineralizadas, con pH circunneutral y de baja concentración de
nutrientes. Hay que tener en cuenta que índices
como BMWP/Col y % ETP se basan en la tolerancia de las
taxas a ciertos parámetros fisicoquímicos y condiciones
autóctonas; estas preferencias ecológicas de las especies
pueden variar según las condiciones de la región, por lo que
los valores de calidad pueden variar si se hace una
calibración de estos índices a condiciones propias de la zona
en estudio.
Se encontró con base en los análisis estadísticos
que un grupo de los taxa de macroinvertebrados se asocian con
las variables químicas como el potencial redox (Disersus sp), nitratos (Leptonema sp, Girardia sp),
conductividad eléctrica (Camelobaetidus
sp, Macrothemis sp), dureza (Simulium sp,
Chordodidae sp) y pH (Thraulodes sp) para las
diferentes estaciones de muestreo. Esta asociación de
macroinvertebrados y variables químicas es posible por las
condiciones físicas y por los principales factores que
gobiernan la abundancia y distribución de macroinvertebrados
acuáticos [33], [35], [38] en la zona de estudio.
Entre los
géneros que sobresalen, Thraulodes ha sido asociado a
ambientes con un sustrato constituido principalmente por grava
en menor proporción, por arena y hojarasca [36]. De igual manera está relacionado
con aguas de buena calidad a ligeramente contaminadas [10].
El incremento en su abundancia se ha
asociado a zonas de bosque
[39], ya que es altamente
sensible a disminuciones de
oxígeno y a contaminantes [40].
Los organismos del género Smicridea usualmente viven en aguas limpias,
oxigenadas, debajo de piedras, troncos y material vegetal
acumulado, habitan en sustrato dominado por roca, grava,
arena y hojarasca, vegetación arbórea en las riberas
de la corriente [9], aunque estos son organismos que habitan
en ambientes de buena calidad generalmente, también fue
posible relacionarlos en zonas que recibe vertimientos
directos de aguas residuales domésticas [36], lechos de baja
pendiente y cobertura natural ribereña moderada, zonas donde
se cultiva plátano y se desarrollan actividades de ganadería
en presencia de materia orgánica fina utilizada como fuente
de alimentación [37].
Para los géneros Clogmia sp que habita en
depósitos de agua en las brácteas de muchas plantas y en
orificios de troncos viejos [21], aguas estancadas [38] y Erythrodiplax
sp que se encuentra en corrientes poco
profundas, rodeados de abundante vegetación acuática sumergida
o emergente [21] y Oecetis sp que
residen en lechos de pendiente moderada, con cobertura de
vegetación natural ribereña y aledaño a cultivos de café [37],
la naturaleza física del sustrato es uno de los factores que
determina la abundancia y distribución de estas especies en la
biota acuática. Es de resaltar, que en este estudio se
encontró este género bajo condiciones de fluctuación alta del
caudal.
Las condiciones de la quebrada La Chaparrala durante
la primera campaña de muestreo presentaron una calidad
ambiental del agua de oligosaprobia a mesosaprobia, donde se
registró un leve índice de contaminación, que se corrobora con
los parámetros químicos asociados a estos muestreos y la
constante indicación de eutrofización de la quebrada en su
trayecto hacia el río San Juan por la continua presencia de
cobertura vegetal y descargas de aguas residuales. La DQO, la conductividad eléctrica y la turbiedad
exhiben los vectores de mayor impacto en el sistema, lo que
puede ser indicador del tipo de contaminación que impacta al
ecosistema y que reduce la calidad biológica del agua.
Finalmente, el índice BMWP/Col no presentó
correlaciones significativas con ninguna variable. Tampoco en
el análisis multivariado, por lo que se considera que aporta
mucha información, ya que no hay solapamiento de
información. Se plantea que la Quebrada Chaparrala es un
sistema torrencial con crecientes súbitas, lo que limita el
desarrollo de la comunidad de macroinvertebrados acuáticos,
reduciendo su capacidad bioindicadora de la calidad biológica
del agua, no obstante, los índices ICA y EPT parecen
sobreestimar la calidad del agua.
5. CONCLUSIONES
Las concentraciones de la mayoría de las variables
fisicoquímicas como la temperatura del agua, conductividad
eléctrica, SDT, oxígeno disuelto, % de saturación de oxígeno,
pH, potencial redox, DQO, alcalinidad, dureza total, algunas
especies de nitrógeno y fosforo total se encontraron dentro de
los rangos permisibles para aguas de consumo humano, excepto
variables como la turbiedad, nitritos y ortofosfatos, las
cuales reflejaron una disminución gradual en la calidad del
agua por contaminación antrópica, especialmente por
actividades del sector cafetero y agrícola.
Variables fisicoquímicas como la turbiedad, DQO,
alcalinidad, nitratos, N-amoniacal, nitrógeno total, fósforo
total, ortofosfatos y dureza total evidencian continuas
fluctuaciones y aumentos en los niveles admisibles de calidad
para abastecimiento humano, propicios para el deterioro de la
calidad de la corriente a lo largo del gradiente longitudinal,
sin embargo, a pesar de estos niveles y fluctuaciones de
contaminación por actividades antrópicas, la corriente hídrica
aún es capaz de autopurificarse y generar un efecto buffer de
amortiguación.
La distribución espacio temporal de
macroinvertebrados acuáticos en la quebrada la Chaparrala a lo
largo de su perfil longitudinal presenta una abundancia
destacada de géneros como Simullium, Baetodes, Camelobaetidus, Thraulodes y Smicridea que frecuentan un rango
ambiental amplio de oligosaprobio a ligeramente mesosaprobio,
no obstante se pudo identificar en el tramo final de la
corriente un organismo abundante, característico de ambientes
mesosapobios (Physa), organismo que manifiesta un
deterioro del recurso y afectacion de la calidad.
Respecto a los índices comunitarios, es posible
determinar una similaridad media entre las estaciones de toma
de muestra, lo cual se puede evidenciar en el bajo valor en la
dominancia y la alta diversidad de especies.
En relación con los valores encontrados para el
índice biótico BMWP/Col es posible determinar que la calidad
hidrobiológica de la quebrada La Chaparrala en las diferentes
campañas de muestreo presenta un rango de calidad aceptable a
crítica a medida que se desciende desde la parte alta de la
quebrada hasta su desembocadura, sin embargo, es posible
apreciar la capacidad amortiguadora y de recuperación
intrínseca de la corriente para fluctuar de una calidad
critica a aceptable, hecho tangible que se registró durante el
último periodo de muestreo y análisis.
El índice ICA modificado tiene en cuenta una amplia
gama de factores químicos en el ambiente que caracterizan la
calidad del cuerpo de agua, la corriente superficial evidencia
un rango de jerarquía de calidad buena a aceptable, en
consecuencia es apta para disponer del recurso para el
abastecimiento humano. El índice BMWP/Col se presenta como el
mejor indicador de la calidad biológica del agua, por lo que
se recomienda su uso para la evaluación y diagnóstico del
estado ecológico en este cuerpo de agua. No obstante,
idealmente se debería realizar esta evaluación mediante el uso
de diatomeas, para acotar los resultados obtenidos.
La hipótesis de que la quebrada La Chaparrala
presenta un gradiente de contaminación se acepta, ya que a lo
largo del gradiente longitudinal se tiene que las estaciones
presentan mayor deterioro subsecuentemente, es decir que el
gradiente de contaminación es proporcional, por lo que se
puede afirmar que la fuente de agua presenta un continuo
estrés generado por la contaminación independientemente de que
este cuerpo de agua exhiba la capacidad de reponerse en
ciertos trayectos. Aunque, el gradiente es inverso, ya que
debido a la presencia de cultivos de café se encontró menor
calidad del agua en la parte alta, la cual se recupera en la
parte media.
En general, la quebrada La Chaparrala como fuente de
abastecimiento principal del acueducto urbano del municipio de
Andes tiene una buena calidad fisicoquímica e hidrobiológica,
a pesar de que los resultados obtenidos muestran una tendencia
notable de contaminación, por lo que demanda la implementación
de medidas preventivas para el mejoramiento y calidad del
recurso.
6.
Agradecimientos
Los autores agradecen el apoyo de la Universidad de
Antioquia, quien mediante la convocatoria de regionalización
permitió realizar esta investigación.
7.
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