Ciencia en su PC ISSN: Centro de Información y Gestión Tecnológica de Santiago de Cuba. Cuba

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1 Ciencia en su PC ISSN: Centro de Información y Gestión Tecnológica de Santiago de Cuba Cuba Naranjo-López, Juan Carlos; López-del Castillo, Pedro BIOLOGICAL MONITORING WORKING PARTY, UN ÍNDICE BIÓTICO CON POTENCIALIDADES PARA EVALUAR LA CALIDAD DE LAS AGUAS EN RÍOS CUBANOS Ciencia en su PC, núm. 2, abril-junio, 2013, pp Centro de Información y Gestión Tecnológica de Santiago de Cuba Santiago de Cuba, Cuba Disponible en: Cómo citar el artículo Número completo Más información del artículo Página de la revista en redalyc.org Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

2 BIOLOGICAL MONITORING WORKING PARTY, UN ÍNDICE BIÓTICO CON POTENCIALIDADES PARA EVALUAR LA CALIDAD DE LAS AGUAS EN RÍOS CUBANOS BIOLOGICAL MONITORING WORKING PARTY, A BIOTIC INDEX TO EVALUATE WATER QUALITY IN CUBAN RIVERS Autores: Juan Carlos Naranjo-López, naranjo@bioeco.ciges.inf.cu ¹ Pedro López-del Castillo¹ ¹Centro Oriental de Ecosistemas y Biodiversidad (BIOECO). Cuba, Cuba. RESUMEN Santiago de Se hace un análisis de las bases teóricas y la aplicación práctica del Biological Monitoring Working Party de Cuba ( BMWP-Cub.) para evaluar la calidad de las aguas corrientes. Se utilizaron fuentes bibliográficas específicas, actualizadas y datos inéditos de los autores sobre monitoreos en más de 15 ríos de la zona oriental. El funcionamiento del BMWP -Cub. tiene como base teórica el principio de la relación directa que existe entre los cambios que sufren las comunidades de macroinvertebrados, en su composición y estructura, bajo los efectos de agentes contaminant es vertidos en ríos y arroyos. De manera que las perturbaciones en las poblaciones son una medida del grado de contaminación de las aguas. Debido a que el BM WP- Cub. opera con los niveles taxonómicos de familias su aplicación es sencilla, barata y precisa para la determinación de los grados de contaminación en ríos y arroyos cubanos. Palabras clave: BMWP, contaminación, macroinvertebrados dulceacuícolas ABSTRACT The present paper shows a n analysis of the theoretical basis and practical implementation of the Cuba s Biological Monitoring Working Party (BMWP - Cub.) to evaluate the quality of running waters. Updated and specific literature sources were used, as well as unpublished data on monitoring in over 15 rivers from the east of Cuba. BMWP -Cub. is theoretically based on the principle of the direct relationship existing among the changes macroinvertebrate communities suffer in their composition and structure, caused by the pollutants discharged into rivers and streams. Hence, populations disturbances are a measure of the degree of water pollution. Since BMWP -Cub. operates with family taxonomic levels, its application is simple, inexpensive and accurate for determining the levels of pollution in Cuban rivers and streams. Key words: BMWP, pollution, freshwater m acroinvertebrates

3 INTRODUCCIÓN Las comunidades de macroinvertebrados, principalmente los insectos, que habitan las aguas de continentes e islas son un interesante objeto de estudio para los ecólogos fluviales y conservacionistas. Uno de los problemas ci entíficos más interesantes es la capacidad que tienen las comunidades de responder frente a los cambios ambientales. Si se pueden medir con exactitud las variaciones en la composición y estructura de las comunidades, se podrá, en teoría, medir indirectamente la intensidad de los cambios ambiental es, e.g. contaminación del agua, alteraciones de las riberas, uso de los suelos circundantes a los cauces y otros impactos. Actualmente está establecido que la diversidad de plantas, animales y el número de individuos, dentro y en los alrededores de los cursos de agua, son excelentes indicadores de su salud. Cuanto más diversas son las poblaciones mejor es la salud de estos ecosistemas y viceversa. Antecedentes Los conceptos biológicos de Forbes (1887) sobre comuni dad sentaron las bases para desarrollar las primeras ideas acerca de los biomonitoreos. Según este concepto, las comunidades de plantas y animales podrían utilizarse para determinar el grado de contaminación orgánica en ríos. Posteriormente, hubo una profundización teórico conceptual por Forbes y Richardson (1913); Forbes (1928) y Richardson (1928) clasifican las zonas de contaminación a lo largo del río Illinois en Estados Unidos de Norteamérica. Sin embargo, el primer uso de un índice biótico proviene de Alemania, a principios del siglo XX, cuando Kolkwitz y Marsson (1909) desarrollan la idea de la saprobidad (grado de contaminación) en ríos, como medida del grado de contaminación de aguas residuales, que provoca disminuciones del oxígeno disuelto y del ef ecto que esta causa en la biota de ríos (Cairns y Pratt, 1993). El Biological Monitoring Working Party (BMWP) fue creado en Inglaterra por Hellawell (1978) para analizar la tolerancia a la contaminación orgánica de familias de macroinvertebrados. Posterio rmente, el índice fue perfeccionado en la propia Inglaterra (Armitage et al., 1983), se ordenaron las familias en 10 niveles y se les

4 hizo corresponder una puntuación entre 1 y 10, siguiendo un gradiente de mayor a menor tolerancia a la contaminación. Más tarde, los valores de tolerancias de las familias presentes en Inglaterra fueron adaptados a las familias de España (Alba - Tercedor y Jiménez-Millán, 1987), y para diferenciar el índice lo denominaron BMWP. Al año siguiente, Alba-Tercedor y Sánchez-Ortega (1988) correlacionaron el índice con cinco grados de contaminación. Por último, la Directiva Marco sobre el agua COM-97, aprobada por el Parlamento Europeo, ha aceptado el término estado ecológico como una medida de la calidad de las aguas, y se propone la cuenca hidrográfica como unidad de estudio (Giraldo, 2004). Partiendo de los resultados en Inglaterra y España, en Latinoamérica se han hecho adaptaciones del BMWP para evaluar la calidad de las aguas. En el libro Bioindicación de la calidad del agua en Colombia (Roldán, 2002) se propone el uso del BMWP/Col. En Costa Rica se hicieron sugerencias para la utilización del BMWP en torrentes tropicales, basado en 40 muestras de cuatro ríos (Hermanson, 1999). En seis localidades de Argentina se investigaron ci nco índices bióticos, entre ellos el BMWP, tanto en torrentes montañosos como en la parte baja; en una de las localidades, al suroeste de Poland, los índices fueron correlacionados con diferentes factores, encontrándose resultados positivos (Chila, 1998). En otro trabajo, realizado también en Argentina, se propone el BMPS ( Biotic Monitoring Patagonian Stream) para evaluar la calidad biológica en ríos de La Patagonia. Este índice es una adaptación del BMWP a las condiciones de Argentina (Miserendino y Pizzolón, 1999). Para Brasil, Junquiera et al (2000) adaptaron el BMWP e hicieron tablas de tolerancias de familias a nivel regional y correlacionaron sus resultados con análisis físico -químicos, lo cual reafirmó la eficacia del método. Naranjo et al. (2005) crearon el BMWP-Cub., que como los anteriores es una derivación adaptada del BMWP original, con las tablas de tolerancias de las familias de macroinvertebrados cubanos. Fundamentación El empleo de metodologías de evaluación de la calidad de las aguas con macroinvertebrados acuáticos posee varias ventajas evidentes: son de un costo inferior a la de análisis físico-químicos y existen técnicas de muestreo estandarizadas que no requieren equipos costosos, se logra una mayor rapidez en

5 su aplicación, poseen una alt a fidelidad, los métodos físico -químicos solo reflejan lo que ocurre en el momento de la medición (son fotografías ) del ecosistema por lo que deben de ser aplicados frecuentemente; sin embargo, los métodos biológicos reflejan condiciones existentes tiemp o atrás (son videos ) debido a la alta diversidad de especies en la comunidad y los complejos y largos ciclos de vida, que a su vez ofrecen un amplio rango de tolerancia a las perturbaciones que actúan en los ecosistemas dulceacuícolas. Asimismo, cuando se utilizan métodos biológicos que operan con el nivel taxonómico de familias no se requieren especialistas para la determinación del material c olectado, los macroinvertebrados tienen tamaños relativamente grande (visibles a simple vista) y además son de fácil muestreo, se encuentran en todos los sistemas acuáticos, lo cual facilita los estudios comparativos; la mayoría de las especies son sedentarias y están más expuestas a las sustancias vertidas en las aguas. No se trata de sustituir el uso de los métodos físico- químicos para conocer el nivel de contaminación de las aguas, sino de su racionalización y, por tanto, de disminuir el costo del monitoreo y seguimiento en una cuenca hidrográfica (Alba -Tercedor, 1996). En Cuba las metodologías, aprobadas por ley, de estudio y seguimiento de la calidad de las aguas en ríos y arroyos miden parámetros físico-químicos y de los biológicos solo se hacen análisis de coliformes fecales. Por esta razón, el objetivo del trabajo es explicar los basamentos teóricos del BMWP -Cub., sus ventajas, facilidades y las formas en que se puede aplicar en la práctica para determinar el grado de contaminación de las aguas corrientes de ríos y arroyos cubanos. METODOLOGÍA Se realizó una profunda revisión bibliográfica con el fin de explor ar todos los aspectos, tanto teóricos como prácticos, relacionados con la aplicación del BMWP. Se recomendó el uso de la metodología de muestreo de macroinvertebrados utilizada por Naranjo et al. (2010) (Fig.1).

6 Figura 1. Medición de la velocidad de la c orriente con un flujómetro en zona de remanso RESULTADOS Bases teóricas del índice BMWP -Cub. En nuestra opinión, el índice analizado está basado en el siguiente enunciado: si se emplean métodos para medir cambios en las comunidades afectadas, ya sea la variación de la riqueza de especies y/o el número de individuos/especies, se podrá tener una idea aproximada del estado en que se encuentra el ecosistema. Aplicación práctica del BMWP-Cub. La metodología se ajusta fundamentalmente para ríos pequeños de un an cho de 5 hasta 20 m, con una profundidad media entre 10 cm y 1 m, y una velocidad de la corriente aproximada a 1 m.seg -1 (Fig. 2).

7 Figura 2. Rabiones del río San Juan en la parte este de la ciudad de Santiago de Cuba. La ribera ha sido deforestada por el hombre Se recomienda en la metodología separar tres fases: 1. Selección de las áreas de trabajo, 2. Muestreo en el campo (Fig. 1) y 3. Procesamiento de las muestras y de los datos obtenidos. Los detalles de cada una de las fases son ofrecidos por Naranjo et al. (2010). En Cuba el índice ha sido aplicado en 16 ríos del oriente y centro del país. Los datos permanecen inéditos, en todos los casos los resultados fueron satisfactorios. DISCUSIÓN Bases teóricas del índice BMWP - Cub. El oxígeno disuelto es un factor limitante importante en ecosistemas acuáticos. En los ríos, la disolución del oxígeno sucede de forma natural como consecuencia de la velocidad de las corrientes. Cuando los niveles de materia orgánica aumentan debido a la descarga de desperdicios y aguas albañales, ocurre una natural disminución del oxígeno disuelto debido al aumento de los procesos oxidativos de la materia orgánica. La reducción del oxígeno afecta, de manera variable, la

8 fisiología de los individuos que componen la comunidad, algu nas poblaciones son más tolerantes que otras a este cambio. El efecto final es la alteración de la estructura y composición de la comunidad (Fig. 3). Figura 3. Insectos acuáticos, comunes en aguas de ríos y arroyos cubanos, que se utilizan como indicadores dentro del BMWP-Cub. A- Dixella sp., B- Paltostoma palominoi, C- larva de Gyrinidae, D- Pheneps sp., E- Caribaetis alcarrazae, F- Alisotrichia alayoana, G- Cernotina sp., H- Rhagovelia collaris, I- Caribaetis planifrons. Las medidas de las alteraciones en la estructura y composición de las comunidades, con el uso de entes vivos, son conocidas como índices biológicos. Entre los muchos que se han generado durante el siglo pasado se destacan dos grupos fundamentales: los í ndices de diversidad, de los cua les el más utilizado por su eficacia ha sido el Índice de Shannon -Weaver (H ), elaborado en 1963 sobre la base de la teoría matemática de la información (Shannon y Weaver, 1949) y su aplicación en Ecología fue propuesta inicialmente por Margalef (1968). Este índice mide en unidades de bits/individuo con escala logarítmica base 2. En el contexto de los ecosistemas fluviales el índice adquiere un valor máximo de 4.5 bits/individuo para las comunidades de macroinvertebrados bentónicos. Valores inferiores a bits/individuo son indicativos de que el ecosistema se

9 encuentra sometido a tensión (vertidos, dragados, canalizaciones, regulación por embalses, y otros impactos). El índice disminuye mucho en aguas muy contaminadas (Naranjo y González 2007). El segundo grupo está constituido por los índices bióticos, basados en el nivel de tolerancia de organismos a diferentes grados de contaminación en el agua. Los dos más empleados son el Índice Biótico de Hilsenhoff (IB), originalmente desarrollado en la Universidad de Wisconsin-Madison (Hilsenhoff, 1977) para valorar las bajas concentraciones originadas por el vertimiento de materia orgán ica en ríos de Estados Unidos. E ste índice exige determinaciones sistemáticas hasta el nivel de especies, aunque en los últimos año s hay propuestas de su utilización empleando el nivel de familia. El otro es el Biological Monitoring Working Party (BMWP) por sus siglas en inglés, a diferencia del IB, analiza la tolerancia de familias de macroinvertebrados. Esto, en la práctica, resulta ventajoso para aquellos países donde el grado del conocimiento sistemático al nivel específico de los invertebrados es bajo y la diversidad de especies es alta, como en los países neotropicales (Naranjo et al., 2005). Aplicación práctica del BMWP Los macroinvertebrados han sido utilizados en la evaluación de la calidad de las aguas en ríos (Fig. 3), desde principios del siglo pasado y son numerosos los métodos existentes y países en los que se aplican por ley (Ghetti y Bonazzi, 1981; Hellawel, 1986; Metcalfe, 1989; De Paw y Vanhoren, 1983; Rosenberg y Resh, 1993). Naranjo et al. (2010) publican la primera metodología de trabajo con macroinvertebrados dulceacuícolas de ríos y arroyos cubanos, acorde con los requerimientos internacionales. Los autores fundame ntan la necesidad de realizar estudios comparativos en diferentes zonas geográficas con un método único. El porcentaje de eficiencia general del índice fue de 95.9 %, una alta confiabilidad para un índice que por primera vez se aplica en Cuba y que indudab lemente deberá seguir validándose (Naranjo et al., 2005).

10 CONCLUSIONES Las comunidades de macroinvertebrados sufren cambios en su composición y estructura por la acción de sustancias contaminantes, por lo que de forma indirecta se puede medir el nivel de c ontaminación orgánica en las aguas corrientes. El BMWP-Cub. es un índice sencillo, barato e indispensable, que debe ser incorporado en los análisis de las aguas de ríos y arroyos de Cuba, con el fin de conocer con exactitud los niveles de contaminación. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alba-Tercedor, J. (1996). Macroinvertebrados acuáticos y calidad de las aguas de los ríos. IV Simposio del Agua en Andalucía (SIAGA), Edit. Almeria Vol. II: Alba-Tercedor, J. y Jiménez-Millán, F. (1987). Evaluación de las variaciones estacionales de la calidad de las aguas del río Guadalfeo, basado en el estudio de las comunidades de macroinvertebrados acuáticos. Lucdeme III, Icona, Monografía 48: 91 pp. Alba-Tercedor, J. y A. Sánchez-Ortega. (1988). Un método rápido y simple para evaluar la calidad biológica de las aguas corrie ntes basado en el de Hellawell, Limnética, 4, Armitage, P. D., D. Mosss, J. F. Wright y M. Furse (1983). The performance of a new biological a water quality score system based on macroin vertebrate over a wide range of unpolluted running-water sites. Water Resource, 17, Cairns, J. y R. Pratt (1993). A history of biological monitoring using benthic macro - invertebrates. En D. M. Rosenberg and V. H. Resh (Eds.) Freshwater Biomonitori ng and Benthic Macro-invertebrates. (P.10-27). New York: Editorial Chapman and Hall. Chila. M. A. (1998). An attempt to application of benthic macro -invertebrates for the assessment of water quality. Acta Hydrobiolical, 40, De Paw, N. y G. Vanhoren (1983). Method of bilogical quality assesment of watercourses in Belgium. Hydrobiología, 100, Forbes S. A. (1887). The Lake as a Microcosm. Bulletin of the Scientific Association (Peoria, IL),

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