DEPARTAMENTO DE SUELOS INSECTOS ACUÁTICOS COMO INDICADORES DE LA CALIDAD EN CUATRO RÍOS DE LA REPUBLICA MEXICANA; ESTUDIO PRELIMINAR.

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1 Introducción DEPARTAMENTO DE SUELOS INSECTOS ACUÁTICOS COMO INDICADORES DE LA CALIDAD EN CUATRO RÍOS DE LA REPUBLICA MEXICANA; ESTUDIO PRELIMINAR. TESIS PROFESIONAL Que como requisito parcial para obtener el Título de INGENIERO EN PLANEACIÓN Y MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES. Presenta LILIÁN GISSELA RODRÍGUEZ SÁNCHEZ. Chapingo, México. Noviembre de

2 Introducción Esta tesis fue realizada bajo la dirección del Dr. Alejandro Sánchez Vélez y asesorada por el Dr. Felipe de Jesús Torres Pérez, revisada, corregida y aprobada por los miembros del jurado calificador como requisito parcial para obtener el título de: INGENIERO EN PLANEACIÓN Y MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES. JURADO CALIFICADOR PRESIDENTE: Dr. Alejandro S. Sánchez Vélez. SECRETARIO: Ing. José Rico Cerda. VOCAL: M. C. Beatriz C. Aguilar Valdez. SUPLENTE: Dr. Felipe de Jesús Torres Pérez. SUPLENTE: Dr. Antonio Vázquez Alarcón. 2

3 Introducción ÍNDICE GENERAL Contenido Página Índice de cuadros... vii Índice de figuras... viii Resumen x Summary xi 1. INTRODUCCIÓN OBJETIVOS E HIPÓTESIS PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA REVISIÓN DE LITERATURA Ríos Contaminación de ríos Fuentes puntuales de contaminación Fuentes no puntuales de contaminación Insectos acuáticos Origen de los insectos acuáticos Morfología de insectos acuáticos Orden Odonata Orden Ephemeroptera Orden Plecoptera Orden Trichoptera Orden Megaloptera Orden Hemíptera Orden Coleóptera Orden Díptera Colecta e identificación de insectos

4 Introducción 4.4. Insectos acuáticos como bioindicadores Diversidad acuática Valoración económica del agua MÉTODOS Y MATERIALES Ubicación y características del área de estudio Ríos Tamasopo y Tanchachín, San Luis Potosí Ríos Xico y Los Ídolos, Veracruz Río Putla, Oaxaca Método de investigación Material y equipo RESULTADOS Y DISCUSIÓN Ríos de San Luis Potosí Río Tamasopo Río Tanchachín Ríos de Veracruz Río Xico Río Los Ídolos Río de Putla, Oaxaca CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES LITERATURA CITADA ANEXOS

5 Introducción INSECTOS ACUÁTICOS COMO INDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA EN CUATRO RÍOS DE LA REPUBLICA MEXICANA; ESTUDIO PRELIMINAR. RESUMEN El presente estudio propone el uso de indicadores biológicos de la calidad del agua, en cuatro ríos de la Republica Mexicana. El método utilizado consiste en la asignación de un índice biótico (IB) propuesto por Hilsenhoff (1988) citado por Resh et al. (1996), consiste en colectar alrededor de 100 organismos de diferentes hábitats dentro de la corriente de agua. Estos se identifican y se asigna un valor de tolerancia a la contaminación, después se aplica una ecuación y finalmente se evalúa la calidad del agua de acuerdo al valor del índice. El número total de macroinvertebrados encontrados en Tamasopo, San Luis Potosí, fue de 38, en Tanchachín, SLP, 152, en Xico, Veracruz, 84, en Los Ídolos, Ver, sólo 37 y en Putla, Oaxaca, 112, y de acuerdo al índice aplicado, se encontró que en todos los puntos de muestreo la calidad del agua fue excelente, sin embargo en Tamasopo, SLP, Los Ídolos y Xico, Ver, no se puede confiar en la categoría otorgada debido a que no se encontró más de 100 organismos como el método lo establece (IB), además de que existe la posibilidad de contaminación provocada por el hombre. En cambio, en Tanchachín, SLP y Putla, Oax, si se encontró más de 100 organismos lo que asegura tener una calidad de agua excelente, indicando que a una mayor diversidad, mejor calidad del agua, y en donde no existe contaminación significativa causada por la actividad del hombre. Palabras clave: Bioindicadores, insectos acuáticos, contaminación, calidad del agua. 5

6 Introducción AQUATIC INSECTS AS INDICATORS OF THE QUALITY OF THE WATER IN FOUR RIVERS OF THE MEXICAN REPUBLIC; I STUDY PRELIMINARY. SUMMARY The present study to proposes the use of biological indicators of the quality of the water, through the knowledge of existent macroinvertebrates in four rivers of the Mexican Republic. The used biotic index proposed by Hilsenhoff (1988) mentioned by Resh et al. (1996), were they are collected around 100 organisms, in each stream. These were identified and it assigns a value of tolerance to the contamination, later on the equation is applied, and finally the quality of the water is evaluated based on this index. The total number of macroinvertebrates found in Tamasopo, San Luis Potosí, was of 38, in Tanchachín, SLP, 152, in Xico, Veracruz, 84, in The Idols, Veracruz, only 37 and in Putla, Oaxaca, 112, and according to the applied index, it was found that in all the sampling points the quality of the water was excellent, however in Tamasopo, SLP, The Idols and Xico, Veracruz, do not make sure the category because it was not collected 100 organisms, besides there is the possibility of provoked by human pollution. On the other hand in Tanchachín, SLP and Putla, Oax, if it was more than 100 organisms what assures to have a quality of excellent water, indicating that to a bigger diversity, better quality of the water, and where contamination is not a problem. Key words: Bioindicators, aquatic insects, contamination, quality of the water. 6

7 Introducción 1. INTRODUCCIÓN Vivimos en un planeta acuático; en un planeta de agua. Este recurso dador de vida cubre cerca del 71% de la superficie de la tierra. La preciada envoltura es en su mayor parte agua salada y el resto que es agua dulce, ayuda a mantener el clima de la Tierra, diluir los contaminantes y es esencial para toda forma de vida. El agua dulce en la Tierra a pesar de ser tan escasa, gracias al ciclo hidrológico se recicla y purifica de manera constante, lo que nos permite disponer de ella en innumerables formas. A pesar de su importancia, el agua es uno de los recursos más deficientemente administrados en el Planeta, ya que se desperdicia y contamina y nos ocupamos muy poco de su conservación (Miller, 1994). México enfrenta actualmente grandes problemas ambientales, entre los que destacan, la disminución de la disponibilidad de agua en las zonas más pobladas y la creciente contaminación de los embalses y ríos que sirven como fuentes de abastecimiento. En el caso de los ríos que cuentan con una enorme variedad de ecosistemas, y no obstante ser de suma importancia para satisfacer las necesidades del hombre, se ha ignorado la amenaza que representa la descarga de contaminantes para esos ambientes acuáticos, confiando en una capacidad asimilativa ilimitada de los sistemas fluviales. La contaminación de las corrientes de agua impactan no sólo la cubierta vegetal sino también los organismos de los ecosistemas acuáticos, que son los que participan en la depuración de este recurso renovable. La biota acuática que habita diferentes nichos de la corriente tiene sus preferencias o exigencias con respecto a los factores físicos-químicos y bióticos del medio, es decir, la estructura de las poblaciones sufre una perturbación que se manifiesta por la dominancia de algunas especies de flora y fauna o la desaparición completa de otras. Estas perturbaciones condicionan 7

8 Introducción frecuentemente la presencia o ausencia de ciertas especies animales o vegetales, sirviendo así como indicadores biológicos de la contaminación y por ende de la calidad del agua. El énfasis en estudios de insectos acuáticos, fue expandiéndose exponencialmente en las últimas tres décadas (Merrit y Cummins, 1996), donde los insectos acuáticos juegan un papel muy importante debido a que ciertos grupos pueden reflejar las condiciones de la calidad del agua. Una de las técnicas basadas en estos indicadores biológicos es el Biomonitoreo, el cual permite determinar la salud de un sistema acuático, mediante la evaluación de los índices de sensibilidad de los organismos acuáticos ante la presencia de contaminantes (Sánchez y García, 1999). El empleo de macroinvertebrados acuáticos (principalmente insectos) como bioindicadores de la calidad en corrientes de agua es una técnica menos costosa y requiere menos inversión de tiempo, para la evaluación que las técnicas convencionales de laboratorio. Por todo lo anteriormente expuesto, es justificable realizar investigaciones donde se prueben técnicas de biomonitoreo para determinar la distribución y abundancia de organismos acuáticos sensibles a la contaminación, como indicadores de la calidad y estado de la corriente. 8

9 Introducción 9

10 Objetivos e hipótesis 2. OBJETIVOS E HIPÓTESIS OBJETIVOS - Determinar taxonómicamente los insectos acuáticos presentes en las corrientes de agua. - Proponer un método preliminar que permita inferir sobre la calidad del agua y su grado de perturbación en función de los organismos presentes en su ambiente acuático. - Realizar una evaluación de los insectos acuáticos presentes en cuatro corrientes de la republica Mexicana, para ser usados de manera preliminar como indicadores biológicos de la contaminación o calidad del agua. - Evaluar un índice de diversidad reportado en la bibliografía que pueda ser utilizado en un futuro como punto de referencia respecto a la salud de una corriente en comparación con los análisis químicos. HIPÓTESIS - La diversidad de macroinvertebrados en una corriente puede ser utilizada como indicador de la calidad del agua y del estado de salud de ese ecosistema. 10

11 Planteamiento del problema 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Las cuencas de montaña, así como la vegetación riparia, han sufrido alteración en su cobertura, composición y estructura debido a que durante mucho tiempo el hombre ha utilizado a los ríos como vertederos de todo tipo de desechos, provocando riesgos de enfermedades en las comunidades del medio rural. Sin embargo gracias a su capacidad de arrastre, los ríos absorben grandes cantidades de contaminantes, pero las concentraciones de éstos han superado los límites de la capacidad autodepurativa, rompiéndose el equilibrio entre los distintos componentes del medio acuático. Así en los ecosistemas acuáticos, donde se alberga una gran diversidad de organismos han sido fuertemente afectados y muchas especies ya han desaparecido, sin haber sido descritas taxonómicamente y son quizás actualmente las más amenazadas y las menos conocidas. De esta manera, el problema de la falta de estudios y conocimientos de los ecosistemas acuáticos, es grave y por tanto son esenciales. Aunque en México se han realizado investigaciones respecto a las especies acuáticas, aún no se cuenta con la información suficiente, por lo que es necesario seguir investigando para tener un mayor conocimiento. De esta manera, es indispensable caracterizar biológicamente la flora y fauna de las corrientes para tener conocimiento de la biodiversidad acuática que existe y saber el grado de perturbación que han sufrido, así como la calidad del agua que se tiene en las corrientes. Para evaluar la calidad del agua, se utilizan los parámetros físico-químicos, sin embargo estos métodos son de laboratorio y demasiado costoso, el equipo es muy sofisticado y el tiempo que se requiere es amplio, además de personal especializado. Este trabajo, se propone el uso de indicadores biológicos de la calidad del agua, a través del conocimiento de los macroinvertebrados, que son 11

12 Planteamiento del problema sensibles a las perturbaciones en el medio, y la presencia o ausencia de determinados macroinvertebrados pueden indicar de manera directa la presencia de alguna sustancia contaminante. Esto nos puede servir para promover su conocimiento, poder vigilar su conservación, tener un mejor aprovechamiento y sobre todo valorar los recursos que aún poseemos. La presente investigación se realizó en cuatro microcuencas de montaña de la República Mexicana, como una contribución al conocimiento de macroinvertebrados existentes en las corrientes, contando con una caracterización biológica de la biodiversidad acuática, a sí como calidad del agua con que se cuenta y que en años posteriores se realizará con mayor detalle para poder determinar índices de la calidad del agua para México. 12

13 Revisión de literatura 4. REVISIÓN DE LITERATURA. 4.1 Ríos Los ríos, se distinguen de las torrentes por tener pendientes moderadas (no mayores al 5%), correr o surcar valles amplios, su caudal sólido lo componen materiales de gran volumetría fina, sus crecidas son paulatinas y poseen un caudal de estiaje considerable (Sánchez y García, 1999). Los ríos forman parte de la circulación general del agua o ciclo hidrológico. La presencia de grandes cantidades de agua es lo que distingue a la Tierra de otros planetas conocidos y lo que hace posible la vida. En la Tierra hay más de millones de km 3 de agua que son continuamente reciclados y transformados a su paso por los océanos, la atmósfera, la biosfera y por los suelos y las rocas de la geosfera (Miller, 1994). Si se mide la cantidad de agua de cada uno de los componentes del ciclo hidrológico, la de los ríos sólo representa una pequeña parte del sistema. La mayor parte es agua salada, ya que los océanos contienen el 96,5% del agua terrestre. El 3.5% restante es agua dulce, concentrada principalmente en las reservas de las regiones frías (69% del total), como los casquetes polares, glaciares, y en forma de nieve; o en el subsuelo, en forma de agua subterránea (30% del total). Los lagos contienen un 0.25%, mientras que la atmósfera acumula el 0.4%. El agua de los ríos sólo suma un reducido 0.006% del agua dulce de la Tierra, pero tiene una relevancia que compensa su escaso volumen. Ello se debe a que el agua de los ríos, al fluir debido a la gravedad, erosiona y modela el paisaje, al transportar y depositar rocas y sedimentos. Otra razón es que el agua constituye un recurso natural renovable, tanto para los humanos como para los animales y las plantas (Enciclopedia Océano, 1997). 13

14 Revisión de literatura 4.2 Contaminación en ríos La contaminación de las aguas tiene su origen desde que el hombre abandona sus hábitos de cazador y recolector y se dedica a la agricultura, y con la necesidad del agua para el riego, fertilización de los campos de cultivo, además del combate de plagas y enfermedades, va aumentando progresivamente hasta la actualidad. Así todo organismo vivo tiene sus preferencias o exigencias con respecto a los diferentes factores fisicoquímicos y bióticos del ambiente. Los medios acuáticos son colonizados por poblaciones animales y vegetales, cuya estructura responde a cierto equilibrio, en condiciones normales (Peasson, 1979). Cuando este equilibrio suele romperse por las actividades humanas, las cuales ocasionan graves daños a los ecosistemas (se habla de una contaminación), los organismos responden con gran resistencia y capacidad de adaptación que puede ser medida en la frecuencia de sus individuos (densidad) y las poblaciones (diversidad). La Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (1998), define a la contaminación como: la presencia en el ambiente de uno o más contaminantes o cualquier combinación de ellos que cause desequilibrio ecológico. Rueda (s/f) menciona que la contaminación del agua es la incorporación al flujo de materias extrañas, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales y de otros tipos, o aguas residuales. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para otros usos. Hoy día la investigación científica y tecnológica nos permite tener un vasto conocimiento con el propósito de establecer métodos de evaluación, debido a que el problema de la contaminación del agua sigue incrementándose 14

15 Revisión de literatura cada vez más, alcanzando proporciones globales. Estos incrementos no se podrán detener mientras siga creciendo la población, que a su vez requiere una mejor condición de vida, lo que provoca alteraciones en los ecosistemas y consecuentemente la contaminación y el agua puede llegar a estar tan contaminada por las actividades que el hombre realiza, que no sea útil para muchos propósitos, e incluso sea nociva para una gran diversidad de organismos, incluyendo al propio hombre. Las principales fuentes de descargas de contaminantes que afectan los cuerpos de agua, se dividen en puntuales y no puntuales o difusas Fuentes puntuales de contaminación. Las fuentes puntuales descargan contaminantes en localizaciones especificas a través de tuberías, alcantarillas, etc., a cuerpos de agua superficiales (Miller, 1994). Aguas de uso doméstico Las aguas domésticas son todas aquellas aguas residuales que contienen detergentes, jabones, sales, desperdicios orgánicos, etc., y que son vertidas en los ríos, en su mayoría sin recibir ningún tipo de tratamiento (Glass, 1973). Los detergentes producen una acción nociva sobre el agua, inhiben las oxidaciones biológicas y químicas produciendo por tanto, en aguas muy contaminadas, una baja demanda bioquímica de oxígeno, así como el aumento del contenido en fosfatos, favoreciendo la proliferación de algas y procesos de eutrofización (Seoánez, 1996). 15

16 Revisión de literatura Aguas de uso industrial Los procesos de producción industrial iniciados a principios del siglo XIX, ha requerido la utilización de grandes volúmenes de agua para la transformación de materias primas, siendo los efluentes de dichos procesos productivos, vertidos en los cauces naturales de agua como ríos, lagos, lagunas etc., con desechos de contaminantes; y aun cuando la tecnología ha logrado reducir de alguna forma el volumen y tipo de contaminantes vertidos a los cauces, ello no ha ocurrido ni en la forma ni en la calidad necesarias para que el problema de la contaminación de las aguas esté resuelto (Rivera, s/f). La contaminación del agua se produce a través de la introducción directa o indirecta en los cauces o acuíferos de sustancias sólidas, líquidas, gaseosas, así como de energía calórica, entre otras. Esta contaminación es causante de daños en los organismos vivos del medio acuático y representa, además, un peligro para la salud de las personas y de los animales (Rueda, s/f). La industria se encuentra entre las actividades que demandan mayor volumen de agua para uso consuntivo (Cuadro 1), lo que representa pérdidas y contaminación de aguas superficiales y subterráneas (INEGI, 1999b). Cuadro 1. Usos consuntivos y no consuntivos del agua, según origen del agua, INEGI (km 3 ). Origen Superficial Subterráneo Total Consuntivo 1 Agrícola Público Industrial Acuícola Termoeléctricas Total No consuntivo 4 Hidroeléctricas Esta clase de uso que consume o disminuye las reservas de agua dulce. 2 Incluye industrias y servicios conectados a las redes de abastecimiento. 3 Se refiere a industria autoabastecida. Excluye Termoeléctricas. 4 Uso que no disminuye las reservas de agua dulce, son utilizados sin necesidad de tratamiento. 16

17 Revisión de literatura Por ejemplo Zavala et al. (1998), menciona que algunas fábricas generadoras de electricidad tiran agua caliente. Ésta aumenta la temperatura del agua de los ríos y lagos disminuyendo la cantidad de oxígeno, lo que causa daños a la fauna acuática. También se perjudica al enfriar las aguas, por ejemplo algunas fábricas que liberan agua fría al fondo de los cuerpos de agua. Así también existe contaminación de agua por metales pesados y desechos tóxicos, ya sea de origen natural, por la agricultura o la industria como son: cadmio, plomo, cobre, asbesto, benceno, cloro, hidrocarburos aromáticos, fenoles, cresoles, mercurio, cloruro de vinilo, xyleno, tuloeno, etc. Estudios recientes realizados en Nogales, Sonora reportaron la presencia de cromo, hierro, plomo, magnesio, mercurio y otros compuestos orgánicos volátiles como el triclorometano, tricloroetano, tricloroetileno, entre otros (Rivera, s/f). Principalmente en el Norte del país, en los últimos años ha existido un crecimiento industrial desmedido y muchas de esas industrias utilizan sustancias químicas tóxicas para el medio ambiente en general, utilizando los ríos para desecharlas sin tratamiento alguno y en ocasiones esas aguas son utilizadas para la agricultura, lo que constituye un riesgo para la salud (Murrieta, s/f). En nuestro país existen una serie de Normas Oficiales Mexicanas (NOM) con el propósito de cuidar los recursos naturales, sin embargo no existen NOM, donde se considere a los macroinvertebrados y a la flora, sólo existen NOM de límites máximos permisibles de contaminación, entre las que destacan 1 : - Norma Oficial Mexicana NOM-001-ECOL-1996, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de agua y bienes nacionales (Diario Oficial, lunes 24 de junio de 1996). - Norma Oficial Mexicana NOM-CCA-031-ECOL-1993, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas 1 ( 17

18 Revisión de literatura residuales a cuerpos receptores provenientes de restaurantes o de hoteles (Diario Oficial, lunes 18 de octubre de 1993). - Norma Oficial Mexicana NOM-CCA-031-ECOL-1993, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales provenientes de la industria, actividades agroindustriales, de servicios y el tratamiento del agua residual a los sistemas de drenaje y alcantarillado urbano o municipal (Diario Oficial, lunes 18 de octubre de 1993). - Norma Oficial Mexicana NOM-CCA-032-ECOL-1993, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales de origen urbano o municipal para su disposición mediante riego agrícola (Diario Oficial, lunes 18 de octubre de 1993). - Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, Salud Ambiental, agua para uso y consumo humano-límites permisibles de calidad y tratamiento a que debe someterse el agua para su potabilización (Diario Oficial, jueves 18 de enero de 1996) Fuentes no puntuales de contaminación. Las fuentes no puntuales son grandes áreas de terrenos que descargan contaminantes al agua superficial y subterránea sobre una región extensa, y partes de la atmósfera donde los contaminantes son depositados en las aguas superficiales (Miller, 1994). Aguas de uso agrícola La principal fuente no puntual de la contaminación del agua es la agricultura. Actualmente en nuestro país se siguen realizando desmontes, con la finalidad de aumentar las áreas de cultivos, sin embargo muchas veces se tienen terrenos improductivos, donde existe un uso intensivo de plaguicidas, y fertilizantes químicos. 18

19 Revisión de literatura La contaminación de ríos, lagos y estuarios, y la mortandad de peces y mariscos por el escurrimiento de agua con plaguicidas (Miller, 1994), es causa de la lixiviación de plaguicidas hidrosolubles, nitratos provenientes de fertilizantes inorgánicos comerciales, y sales que provienen del agua y riego. Foster et al. (1991) menciona que la agricultura intensiva ha requerido cada vez mayores cantidades de fertilizantes y plaguicidas, hasta el punto que ha provocado alarmantes aumentos en su concentración en los cuerpos de agua, por lo que representa un peligro potencial para los usuarios, se ha demostrado la existencia de altas tasas de lixiviación de nitratos y otros iones móviles de muchos suelos sometidos a siembras continuas, sostenidas por aplicaciones de grandes cantidades de fertilizantes inorgánicos, y otros dos principales nutrientes de plantas como es el potasio y fosfato, no son lixiviados de tierras cultivadas en cantidades significativas, debido a su fuerte retención fisicoquímica en el suelo (cuadro 2). Seoánez (1996) menciona que el uso de los plaguicidas y fertilizantes sobre suelos o vegetales, pueden incorporarse a las masas hídricas o a los cursos de agua por escorrentía superficial debido a las lluvias, así como por infiltración hacia los acuíferos. Al aparecer los plaguicidas en el agua, sufren degradaciones y a veces se transforman en productos más tóxicos. El nivel de toxicidad varía según las especies, influyendo también en ello ciertas características del medio como ph, temperatura, contenidos en CO2 y oxígeno, etc (Peasson, 1979). 19

20 Revisión de literatura Cuadro 2. Características de los principales fertilizantes agrícolas, lixiviados en el suelo según Foster et al. (1991). Tipo Adsorción en suelo Movilidad en suelo Catión anión DE NITRÓGENO Baja solo Ca Baja alta NH4NO3,NO2 Nitrato de calcio Parcial NH4 Baja alta NH4NO3,NO2 Salitre de amonio Baja solo Na Baja alta NH4NO3,NO2 Salitre de sodio Baja solo K Baja alta NH4NO3,NO2 Posibles contaminantes Catión anión Salitre de potasio Aumentado NH4 Baja alta NH4NO3,NO2 y Ca Salitre de amonio y cal Parcial NH4 Baja media MH4SO4 Sulfato de amonio Alta NH4 Baja alta NH4NO3,NO2 Amoníaco líquido Parcial NH4 Baja alta NH4NO3,NO2 Agua amoniacal Parcial NH4 Baja alta NH4NO3,NO2 Urea Parcial NH4 Baja alta NH4NO3,NO2 Cianamida cálcica Parcial NH4 Baja alta NH4NO3,NO2 Urea-50/amoniaco-50 Parcial NH4 Baja alta NH4NO3,NO2 DE FÓSFORO Superfosfato Muy alta Extremadamente baja HPO4 Superfosfato granulado Muy alta Extremadamente baja HPO4 Tri-superfosfato Muy alta Extremadamente baja HPO4 Fosfatos pulverizados Muy alta Extremadamente baja HPO4 Polvo de Thomas Muy alta Extremadamente baja HPO4 Superfosfato simple Muy alta Extremadamente baja HPO4 + fosfato crudo DE POTASIO Cloruro de potasio Baja solo K Baja alta K Cl Idem+sulfato Baja solo K Baja alta K Cl de magnesio Sulfato de potasio Baja solo K Baja media K Cl NPK combinado Aumentada Baja alta KNO3,NO2,PO4 Aguas de uso pecuario La ganadería comercial y las granjas avícolas, son la fuente de muchos contaminantes orgánicos de las aguas superficiales y subterráneas. Estos contaminantes incluyen tanto sedimentos procedentes de la erosión de las tierras de cultivo como compuesto de fósforo y nitrógeno que, en parte, proceden de los residuos animales y los fertilizantes comerciales (Rivera, s/f).los residuos animales tienen un alto contenido en nitrógeno, fósforo y materia consumidora de oxígeno, y a menudo albergan organismos patógenos. 20

21 Revisión de literatura Aguas de lluvia Menciona Seoánez (1996) que el agua de lluvia que teóricamente debería de ser pura, en la práctica presenta ciertas cantidades de materiales en suspensión que ha arrastrado en su camino a través del aire, sobre todo cuando lavan caminos y carreteras donde pueden recoger incluso aceites e hidrocarburos. Estos materiales en suspensión, pueden contener dióxido de azufre, óxido de nitrógeno que posteriormente formaran dióxido de nitrógeno, vapor de ácido nítrico y ácido sulfúrico, que descienden a la superficie y la cual es llamada comúnmente como lluvia ácida. De acuerdo a Miller (1994) la lluvia natural tiene un ph que varía de 5.0 a 5.6, pero la lluvia ácida que es dañina a los ecosistemas acuáticos cuando el ph está por debajo de 5.5 y un ph inferior a 4.3 comúnmente no contiene peces Insectos acuáticos Los insectos son considerados típicamente terrestres, sin embargo a lo largo de su evolución, diversos grupos han invadido secundariamente el medio acuático. Dicha invasión ha ocurrido en muy distintos grupos y bajo diferentes condiciones, existiendo desde los grupos que permanecen sumergidos en el agua, por lo menos en una de las fases en su ciclo de vida, hasta aquellos que viven en las orillas de los cuerpos de agua o permanecen sobre ella pero sin sumergirse (Galindo, 1990). Y aunque menos del 3% de todas las especies de insectos tienen estados acuáticos (Daly et al. 1984), en algunas aguas dulces pueden comprender por encima del 95% del total de individuos o especies de macroinvertebrados. 21

22 Revisión de literatura Trece órdenes de insectos contienen especies con estados semiacuáticos y acuáticos, en cinco de éstos todos tienen especies en estados acuáticos: Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera, Megaloptera y Trichoptera. Las ocho órdenes restantes contienen especies terrestres, acuáticas o semiacuáticas (Lehmkuhl, 1979) (Cuadro 3). Las especies semiacuáticas viven en hábitats de márgenes húmedos (algunos Hemípteros), o son asociadas con las superficies altas de la interfase de aire-agua (algunos Colembolos), o normalmente viven alrededor de la superficie del agua solamente sumergidos temporalmente, quizás para ocultarse (algunos Ortópteros). Con la excepción de algunos ejemplos interesantes, solamente escarabajos acuáticos y chinches contienen especies en la cual ambos adultos y estados inmaduros ocurren debajo del agua (Coleópteros y Hemípteros) (Ward, 1992). Cuadro 3. Órdenes de insectos que tienen hábitos acuáticos, según Lehmkuhl (1979). Orden Acuático / subacuático Estado de vida acuático No. De especies No. De especies no acuáticas acuáticas Collembola Acuático Todos Ephemeroptera Acuático Náyades 625 Ninguna Odonata Acuático Náyade2s 5001 Orthoptera Subacuático Todos Plecoptera Acuático Náyades 425 Ninguna Hemiptera Acuático y Todos Subacuático Neuroptera Subacuático Larvas Megaloptera Acuático Larvas y pupas 40 Ninguna Coleoptera Acuático y Subacuático Todos Trichoptera Acuático Larvas y pupas 1000 Ninguna Lepidoptera Subacuático Larvas Díptera Acuático y Subacuático Larvas y pupas 1700? Hymenoptera Subacuático Larvas y pupas 85?

23 Revisión de literatura Origen de los insectos acuáticos. Aunque el origen de los insectos acuáticos no es muy conocido, existen registros fósiles, donde se determina la era en la cual hicieron su aparición y ha podido permitir seguir los pasos de su evolución (Galindo, 1990). Un punto en el que se está de común acuerdo es el origen terrestre de los insectos. Ningún hexápodo áptero actual es verdaderamente acuático, por ejemplo los Colémbolos sólo viven en la superficie del agua sin sumergirse (Galindo, 1990). De los órdenes existentes más antiguos tenemos: los Ephemeroptera, que son estrictamente acuáticos en el estado ninfal. Los otros órdenes que son estrictamente acuáticas en su estado inmaduro son: Odonata, Plecoptera, Megaloptera (Neuroptera) y Trichoptera (Cuadro 4). En períodos posteriores existieron numerosas invasiones pequeñas de ambientes dulceacuícolas, dando salida a especies únicas de familias de insectos acuáticos (Lehmkuhl, 1979). Cuadro 4. Secuencia de aparición de los órdenes de insectos acuáticos en el registro fósil. Millones de años Era Insectos 0-70 Cenozoica No se conocen detalles de insectos Cretácico Lepidoptera Jurásico No se conocen detalles de insectos Triásico Diptera, Hymenoptera y Trichoptera Pérmico Odonata, Plecoptera, Hemiptera, Coleoptera, Megaloptera Carbonífero superior Ephemeroptera Carbonífero inferior No se conocen detalles de insectos Devónico Primeros insectos sin alas. Fuente: Lehmkuhl, Morfología de los insectos acuáticos. Según Ward (1992), los insectos acuáticos exhiben una inmensa serie de adaptaciones conductuales, morfología y fisiología. Sin embargo, sus diversas adaptaciones, reflejan sucesiones de la invasión del agua a fenómenos que 23

24 Revisión de literatura probablemente ocurrieron independientemente en tiempos críticos de la historia, especialmente sistemas respiratorios, características conductuales y mecanismos para mantener correcta las concentraciones de sal, así como sus movimientos alrededor del agua, que residen en un único micro-hábitat acuático, empleando un único recurso alimenticio (McCafferty, 1981). Además, el mismo McCafferty, menciona que estas adaptaciones pueden ser importantes para descripciones de grupos de insectos acuáticos y generalmente tienen una alta correlación con la morfología, así pueden indicar la clase de hábitat acuático en la cual viven los insectos. Uno de los rasgos más característicos de los insectos es el hecho de presentar metamorfosis en mayor o menor escala (Equihua y Anaya, 1996). Metamorfosis es el cambio en estructura y forma durante la vida de un insecto (Howell, 1996). Dentro de los insectos se conocen los siguientes tipos de metamorfosis: Ametábola y Metábola, esta última se divide en Hemimetábola y Holometábola (Equihua y Anaya, 1996). Según Howell (1996), la vida de los insectos pueden ser divididas dentro de tres clases principales dependiendo del grado de cambio entre los instares inmaduros y el imago (adulto): Metamorfosis Amétabola Fig. 1. Metamorfosis Ametábola. Los insectos cambian poco de forma, a través de instar larvales (Howell, 1996). Además sólo difieren de los adultos en tamaño y desarrollo sexual; los adultos pueden continuar mudando (Equihua y Anaya, 1996). Según Domínguez (1979a) larvas y adultos pueden tomar diferentes tipos de alimentos y ocupar medios ambientes radicalmente distintos. Los órdenes que se incluyen en este grupo son: Protura, Collembola, Diplura y Thysanura. 24

25 Revisión de literatura Metamorfosis Hemimetábola Fig. 2. Metamorfosis Hemimetábola (ninfa) Los insectos que presentan este tipo de desarrollo pasan por una metamorfosis simple o incompleta (huevo, ninfa y adulto). Las formas juveniles son llamadas ninfas y son sumamente parecidas a los adultos, excepto por la presencia de las alas y desarrollo sexual (Equihua y Anaya, 1996). Las ninfas muestran los mismos hábitos alimenticios que los adultos y con frecuencia se les encuentra alimentándose sobre la misma planta. Los órdenes que presentan este tipo de metamorfosis son: Orthoptera, Dermaptera, Isóptera, Embioptera, Zoraptera, Mallophaga, Anoplura, Thysanoptera, Hemiptera y Homoptera (Domínguez, 1979a). Fig. 3. Metamorfosis Hemimetábola (Náyade) En este tipo de metamorfosis también se incluyen las formas acuáticas conocidas como náyades: Ephemeroptera, Plecoptera y Odonata, mismas que difieren de los adultos por presentar órganos provisionales y en el tipo de adaptación al medio, mientras que los adultos son aéreos (Equihua y Anaya, 1996). Sin embargo, larvas de Odonata, Ephemeroptera y Plecoptera son todas acuáticas y altamente modificadas por su vida sumergidas en el agua (Howell, 1996). Metamorfosis Holometábola Fig. 4. Metamorfosis Holometábola. Conocida también como metamorfosis completa; huevo, larva, pupa y adulto (Equihua y Anaya, 1996). Los estados 25

26 Revisión de literatura inmaduros activos son completamente diferentes a los adultos y reciben la denominación de larvas, además de un estado de desarrollo pupal de reposo, en el que ocurren grandes modificaciones (Domínguez, 1979a). En este tipo de metamorfosis se encuentra los órdenes Neuroptera, Coleoptera, Strepsiptera, Mecoptera, Trichoptera, Lepidoptera, Diptera, Siphonaptera y Hymenoptera. A continuación se describen algunas características de las principales órdenes de insectos acuáticos, según diversas fuentes: Orden Odonata Los insectos Odonata son relativamente grandes y frecuentes, de colores vistosos. Los estados inmaduros son acuáticos y los adultos por lo regular están cerca del agua. En todas sus formas de vida son depredadores y se alimentan de varios insectos y otros organismos, y desde el punto de vista antropocéntrico son benéficos. Los adultos son inofensivos a la gente; ellos no muerden o pican (Borror et al., 1989). Existen especies que pertenecen a tres suborden: Anisozygoptera, contiene dos especies que son restringidas a Japón y los Himalayas, aunque sólo dos familias son vivientes, existen evidencia de fósiles de 10 familias extintas, Zygoptera o caballitos del diablo, comprende 17 familias vivientes, estos mantienen las alas encima del cuerpo en posición de descanso y Anisoptera o libélulas, en la cual hay 8 familias vivientes, a diferencia de las otras éstas mantienen las alas extendidas cuando descansan. Aunque los términos "caballitos del diablo" y "libélulas" son usados comúnmente, los miembros de estos dos últimos subórdenes son bastante similares en estructura, apariencia y biología general, como consecuencia muchos entomólogos tienden a referirse a todos los odonata como "libélulas" (Dudley y Felmate, 1992) 26

27 Revisión de literatura Los Odonata son de metamorfosis hemimetábola (incompleta); huevo, náyade y adulto (Domínguez, 1979a) y pasan de 10 a 15 instars (Fig.3). Su ciclo de vida puede variar desde 1 hasta 5 años (Equihua y Anaya, 1996). Menciona Borror et al., (1989) que las náyade Odonata son acuáticas y respiran por medio de agallas. Las agallas de las náyade Zygoptera tienen tres estructuras con forma de hoja al final del abdomen. Estas náyades nadan por ondulaciones del cuerpo, y las agallas funcionan como las colas de los peces. Las agallas de las náyades de Anisoptera están colocadas en el recto y su respiración absorbe agua con oxígeno a través del ano, posteriormente expulsan el exceso de agua en forma de chorro, utilizándolo como medio de propulsión. Las náyades varían en hábitos, pero todas son acuáticas y se alimentan de pequeños organismos acuáticos. Ellas usualmente viven en espera de su presa, en una planta o más o menos enterrados en el lodo. La presa generalmente es pequeña, pero algunas de las grandes náyades (particularmente Aeshnidae) ocasionalmente atrapan renacuajos y pequeños peces. Las náyades tienen el labio modificado dentro de una estructura peculiar con la cual capturan a su presa. El labio es doblado debajo de la cabeza cuando no lo usan (Borror et al., 1989.) La importancia de las náyades de Odonata, es que son una parte importante de investigación en la determinación de los efectos de corrientes contaminadas y en ciertos campos de la medicina (Merrit y Cummins, 1996). Además de su tamaño y colores brillantes, los Odonata son deleitados por Entomólogos y por las altas velocidades que alcanzan los adultos en los vuelos, donde se estima que es de 25 a 35 km por hora y posiblemente hasta 56 km (Lehmkuhl, 1979). 27

28 Revisión de literatura Orden Ephemeroptera Los adultos de este grupo de insectos se conocen comúnmente como moscas de mayo, son insectos de metamorfosis hemimetábola (incompleta); huevo, náyade y adulto (Equihua y Anaya, 1996)(fig.3). Merrit y Cummins (1996) menciona que muchas larvas de moscas de mayo son raspadores (aparato bucal que raspa las piedras cubiertas de algas), colectoras (que filtran la corriente capturando materia orgánica digerible) y se alimentan de una gran variedad de detritus, algas y material animal. Así también menciona Borror et al. (1989) que las moscas de mayo sirven de alimento para muchos otros animales, incluyendo pájaros, anfibios, arañas y muchos insectos depredadores. Las larvas de moscas de mayo son de pequeño a mediano tamaño (3-10 mm), alargadas, cuerpo blando con dos o tres largas colas como hilos. Son comunes cerca de estanques y corrientes de agua; tienen forma como de hoja o agallas plumosas a lo largo del lado del abdomen y los tres (raramente dos) filamentos caudales. Los adultos tienen alas membranosas con numerosas venas (Borror et al., 1989). Algunas larvas son de forma aerodinámica y muy activas, y hacen madrigueras en su hábitat. Cuando se van a trasforman al estado adulto, las náyades suben a la superficie del agua y mudan. Frecuentemente emergen en enormes números en lagos y ríos y algunas veces puede acumularse a lo largo de las costas o caminos próximos (Lehmkuhl, 1979). Los adultos de muchas especies viven de dos horas a tres días, aunque algunas viven menos de 90 minutos, en estos períodos cortos se lleva a cabo la reproducción (Merrit y Cummins, 1996). Según Equihua y Anaya (1996), la mayoría de las especies de Ephemeroptera son univoltinas (una generación por 28

29 Revisión de literatura año), unas pocas presentan varias generaciones en un año, e incluso otras requieren para completarlo de 2 a 3 años. La importancia que tienen los Ephemeroptera, en el estado de náyade es que son restringidas a tipos de hábitats particulares, lo que permite que los hábitat acuáticos pueden servir como un indicador de las características ecológicas (incluyendo la degradación de contaminación) de los hábitats (Borror et al., 1989) y ambos adultos y náyades son un importante alimento usado por pescadores como carnada Orden Plecoptera Los Plecopteros constituyen un grupo con dos fases diferentes en su ciclo de vida. Una juvenil, llamada náyade, de vida acuática, que dura la mayor parte de la existencia del animal de uno a varios años, y otra adulta, de vida terrestre o aérea, con una duración muy breve entre unos pocos días o unas semanas (Tierno y Sánchez, 1996.) Las moscas de las piedras adultos tienen cuatro alas membranosas, las alas frontales son alargadas y un poco estrechas, las últimas alas son más cortas que las alas frontales, algunas moscas de las piedras tienen alas reducidas o ausentes, usualmente en los machos. Su aparato bucal es masticador, los cercos son grandes y cortos; y estos insectos sufren una metamorfosis hemimetabola (Borror et al., 1989). Su ciclo de vida se completa en un año en las especies pequeñas, mientras que en las grandes, varía de 3 a 4 años y sufren de 12 a 33 instars, dependiendo de la especie (Equihua y Anaya, 1996). Las náyade de moscas de las piedras son alargadas con grandes antenas, cercos grandes y muchas veces con agallas en forma de ramas en el tórax y alrededor de las bases de las piernas. Estas náyade son encontradas 29

30 Revisión de literatura debajo de las piedras en corrientes o a lo largo de orillas de lagos (así el nombre común de estos insectos), algunas especies se alimentan de plantas y otras son depredadoras u omnívoras (Borror et al., 1989). Los adultos pueden encontrarse en la vegetación riparia o entre rocas o escombros (Merrit y Cummins, 1996). Las náyade son miembros importantes de ecosistemas acuáticos y abundan frecuentemente en agua con alto contenido de oxígeno, además de contribuir como mayores de la cadena alimenticia por ser cazadores de peces (Lehmkuhl, 1979). Las moscas de las piedras, viven asociadas a cursos fluviales de aguas limpias, por lo que se han utilizado como indicadores de ríos bien conservados y poco contaminados. Además, juegan un papel ecológico importante en los ecosistemas acuáticos al servir de presa a multitud de especies, tanto en su fase larvaria como en el estado adulto. En general, los plecópteros se caracterizan por su elevada sensibilidad a los cambios ambientales, por lo que se han utilizado habitualmente como bioindicadores de aguas con una alta calidad biológica (Tierno y Sánchez, 1996.) Orden Trichoptera Los Trichoptera son un grupo con alrededor de 4500 especies en todo el mundo y alrededor de 1000 especies y 17 familias en Norte América (Lehmkuhl, 1979). Estos insectos sufren una metamorfosis holometabola (metamorfosis completa); huevo, larva, pupa y adulto (Equihua y Anaya, 1996). Las larvas de Trichoptera pueden ser encontrados en casi todos los hábitats pero menciona Domínguez (1979a) que viven principalmente en aguas de corrientes rápidas o lentas o en charcos o lagos. Muestran una marcada 30

31 Revisión de literatura preferencia por las aguas más frías y cristalinas. Excepto que ellos no son tolerantes a excesos de contaminación (Lehmkuhl, 1979). Los adultos son insectos de color obscuros, semejante a las polillas y algunas palomillas nocturnas pequeñas (Lehmkuhl, 1979). Las larvas tienen el cuerpo alargado, blando, más o menos cilíndrico y viven dentro de estuches o nidos sedosos (Domínguez, 1979a). Así el mismo Lehmkuhl, menciona que las larvas son de dos tipos, algunas son cruciformes las cuales construyen casas con la unión de las piernas a el abdomen y campodeiformes que son larvas de vida libre con elongación anal en las piernas; tienen cabeza bien desarrolladas, piernas torácicas y un par de apéndices como un par de ganchos al final del abdomen, los segmentos abdominales llevan agallas filamentosas (Borror et al., 1989). Las más espectaculares funciones de los Trichoptera son las casas y las capturas de alimento construidos por las larvas (Lehmkuhl, 1979). Las casas hechas por las larvas son de pedazos abandonados de otras, ramitas, granos de arena, piedrecillas u otro material y son de diferente tamaño. Los materiales usados en hacer las casas son sujetados con seda a algún objeto en el agua, cuando ellos tienen completo su crecimiento cierran la abertura de su casa y pupan dentro de ésta, después cortan la casa con sus mandíbulas para salir, nadan a la superficie, se arrastran fueran del agua y en alguna piedra, tallo, tronco u objeto similar emergen los adultos. Los adultos son atraídos en las noches por la luz. Muchas especies de éstos entran al agua y colocan sus huevos en piedras u otro objeto. Los huevos usualmente incuban en pocos días, y en más especies la larvas requieren cerca de un año de desarrollo, los adultos viven cerca de un mes (Borror et al., 1989). Las larvas de Trichoptera en cuanto a sus hábitos alimenticios, son omnívoras, se alimentan en el plancton, diatomeas y diversos organismos 31

32 Revisión de literatura acuáticos. Algunas especies particularmente las formas de vida libre son depredadoras, consumen larvas de Chironomidae y otras larvas acuáticas, si se presentan condiciones adversas y el alimento escasea, pueden tornarse caníbales (Domínguez, 1979a). Además la principal importancia biológica de este grupo es el hecho de que las larvas son una parte importante del alimento de muchos peces y otros animales acuáticos (Borror et al., 1989) Orden Megaloptera El Orden Megaloptera y los Neuroptera acuáticos constituyen probablemente menos de 300 especies, representada por tres familias: Sialidae, Corydalidae y Sisyridae. Las larvas acuáticas son depredadoras y habitan ambos ambientes loticos y lenticos (Merrit et al., 1996). Estos órdenes son de metamorfosis completa, es decir Holometabola (fig. 5), la mayoría son de hábitos carnívoros (Equihua y Anaya, 1996). Generalmente se encuentran en todo tipo de ambiente acuáticos, éstos incluyen estanques, lagos, arroyos y ríos, se les encuentra adheridos a las plantas, rocas o pedazos de troncos de madera (Borror et al., 1989) Orden Hemíptera Hay cerca de especies de Hemíptera en todo el mundo y alrededor de 4600 especies en Norte América. Alrededor del 10% de las especies son acuáticas. De el total de 44 familias de Norte América alrededor de 15 son acuáticas o semiacuáticas (Lehmkuhl, 1979). Este grupo de insectos acuáticos se conocen comúnmente como chinches verdaderas, son insectos de metamorfosis hemimetábola; huevo, ninfa y adulto (Equihua y Anaya, 1996). 32

33 Revisión de literatura Los Hemiptera acuáticos ocupan una gran variedad de hábitats, que puede incluir agua salina, lagos de altas montañas, así como los ríos; básicamente son depredadores (Borror et al., 1989). La respiración de estas chinches, es por medio de un depósito de aire, que es llevado entre las alas y el abdomen, en una burbuja delgada (agallas físicas), algunas familias lo hacen a través de tubos, en el pronoto o en la punta del abdomen (Merrit et al., 1996). Los Hemiptera acuáticos tienen diferente importancia, según (Jansson, 1977) citado por Merrit et al. (1996), mencionan que los Corixidae muestran ser buenos indicadores de la calidad de las aguas lénticas, así como también depredadores de mosquitos y además sirven de alimento para peces y tortugas Orden Coleoptera El orden coleópteros es el grupo más grande de insectos, y que contiene alrededor del 40% de las especies conocidas de los Hexápodos. Estos varían en longitud desde menos de un milímetro a alrededor de 125 mm (Borror et al., 1989). Los escarabajos pueden ser acuáticos en el estado larval y adulto. A diferencia de los Dípteros los cuales muestran una extrema modificación en el estado larval, los coleópteros tienen generalmente conservados los tres pares de patas torácicas verdaderas y mandíbulas masticadoras (Lehmkuhl, 1979). Borror et al.,(1989), menciona que las mandíbulas de muchos escarabajos son fuertes y son usados en la compresión de semillas, y para atrapar a sus presas o para roer madera. Las larvas varían considerablemente en forma en las diferentes familias. Las larvas de la mayoría de escarabajos son campodeiformes o 33

34 Revisión de literatura escarabeiformes, pero algunos son platiformes, elateriformes y unos pocos vermiformes. Se alimentan de toda clase de plantas y animales. Muchos son fitófagos, depredadores, carroñeros, otros se alimentan de moho u hongos; y unos pocos son parásitos. Algunos son de hábitat subterráneo, muchos son acuáticos o semiacuáticos; y unos pocos viven como comensales en los nidos de insectos (Borror et al., 1989). Los coleópteros para poder respirar en el agua llevan un abastecedor de aire bajo los élitros o en una capa aterciopelada de superficie de cabellos. Las larvas respiran a través de agallas (Lehmkuhl, 1979). Las larvas de Coleoptera se encuentran en muchas situaciones, unas son terrestres y otras acuáticas, sin embargo la mayoría de los coleópteros tienen larvas terrestres. Un buen número de larvas acuáticas y terrestres son depredadoras sobre otros insectos y unas pocas familias tienen larvas que son parásitas (Domínguez, 1979b) Orden Díptera Los Diptera son de metamorfosis holometábola (completa); es decir huevo, larva, pupa y adulto (Domínguez, 1979b). Este orden presenta la mayor diversidad de hábitos, por ejemplo, algunas especies son acuáticas pudiendo vivir en aguas normales, salinas, muy contaminadas e incluso en áreas donde existe petróleo crudo (Equihua y Anaya, 1996). Y otras son restringidas a corrientes de agua limpia (Lehmkuhl, 1979). Algunos adultos de este orden patinan en la superficie del agua o son restringidos a orillas. En las larvas acuáticas, la respiración se lleva a cabo por medio de branquias, particularmente situadas en la región caudal del abdomen(equihua y Anaya, 1996). 34