ESTRUCTURA DE LA COMUNIDAD DE MACROINVERTEBRADOS Y CA- RACTERIZACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA MEDIANTE BIOINDICA- CIÓN EN LA CUENCA BAJA DEL RÍO OVEJAS

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1 ESTRUCTURA DE LA COMUNIDAD DE MACROINVERTEBRADOS Y CA- RACTERIZACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA MEDIANTE BIOINDICA- CIÓN EN LA CUENCA DEL RÍO OVEJAS MACRO INVERTEBRATE COMMUNITY STRUCTURE AND CHARACTERIZATION OF THE WATER QUALITY BY BIOINDICATION IN OVEJAS RIVER LOWER BASIN Hilldier Zamora González 1*, Jhan A Sandoval 2, Guillermo L Vásquez Z 1, Gerardo I Naundorf S 1, Leonidas Zambrano P 1, Jorge González 1 1. Universidad del Cauca Departamento Biología, Grupo de Estudios en Recursos Hidrobiológicos Continentales UNICAUCA. hilldier@unicauca.edu.co, gvasquez45@gmail.com, gsanz@unicauca.edu.co, leonidaszambranopolanco@gmail.com, ljgonza@unicauca.edu.co 2. Fundación Ecoambiental de Colombia, Grupo de Estudios en Recursos Hidrobiológico Continentales UNICAUCA. jasandoval@unicauca.edu.co Recibido: Agosto 29 de 2012 Aceptado: Octubre 16 de 2012 *Correspondencia del autor. Carrera 7 N 10 N 18 Prados del norte, Teléfono , Popayán-cauca-Colombia E mail: hilldier@unicauca.edu.co RESUMEN El río Ovejas es uno de los principales tributarios del alto río Cauca, su cuenca drena una área aproximada de 947 Km 2 y confluye al río Cauca tres y medio kilómetros aguas abajo del embalse La Salvajina a una altitud de msnm. Durante Octubre de 2008 y Septiembre de, se colectaron mensualmente en tres (3) tramos o estaciones de Muestreo, Macroinvertebrados Acuáticos Epicontinentales (MAE), se realizaron mediciones de parámetros físico-químicos hídricos y el comportamiento de los caudales. Los tramos de muestreo fueron seleccionados, teniendo en cuenta las posibilidades de impactos del proyecto de trasvase para conducir el río Ovejas al embalse La Salvajina, con el fin de incrementar la capacidad de generación hidroenergética. Se determinó la estructura de la comunidad de macroinvertebrados por sitio y por época de estudio. Con base en los resultados, se concluye que el río Ovejas a pesar de estar impactado por actividades antrópicas en su cuenca alta y media, el trayecto de cuenca baja objeto del estudio presenta características fisicoquímicas y biológicas normales de un cuerpo de agua natural y no revela condiciones que puedan afectar el desarrollo de la biota acuática en general. La variable que influye sobre la estructura de la comunidad de macroinvertebrados es la época, ya que las condiciones físico-químicas hídricas del río no tuvieron cambios importantes. Los resultados de calidad biológica aplicando el BMWP y de Shannon Weaver, permiten determinar que existe una correspondencia entre estos parámetros y las características físico-químicos del sistema. Palabras clave: Macroinvertebrados, bioindicación, calidad biológica, BMWP, Shannon Weaver, Caudal ecológico, río Ovejas. 81

2 Revista de la Asociación Colombiana de Ciencias Biológicas ABSTRACT Ovejas River is a major tributary of the upper basin of Cauca River. Its watershed drains an area of approximately 947 Km2, and it empties to Cauca River 3,5 miles downstream from the Salvajina dam at an altitude of 1,000 meters Aquatic macro invertebrates samples were collected between October 2008 and September in three sampling stations. Physicochemical characteristics of the water and the behavior of the flow were analyzed as well. The site of the working stations were selected taking into account the potential impacts of water diversion project of the Ovejas River. This project pretends to increase the capacity of hydropower generation of Salvajina Generation Power Plant by diverting the Ovejas River water to the Salvajina dam. The structure of the macro invertebrate community was determined, comparing site and weather of study. Based on these results, we concluded that Ovejas River, despite being impacted by human activities in the upper and middle basin, the downstream water under this study presents physicochemical and biological characteristics of the water that are considered natural, and not reveal conditions which may affect the development of the aquatic biota in general. The variable that most influences the community structure of macro invertebrates is the weather, while physicochemical conditions had no significant changes. BMWP and Shannon Weaver indices indicated a clear correspondence between these parameters and the physicochemical characteristics of the system. Keywords: Macro invertebrates, Bioindication, biological quality, BMWP, Shannon Weaver Index, Ecological flow, Ovejas River. INTRODUCCIÓN Tradicionalmente la evaluación de la calidad del agua, ha estado basada principalmente en los análisis fisicoquímicos. Para este fin, se han desarrollado numerosos métodos e índices que tratan de interpretar la situación real, o grado de alteración de los sistemas acuáticos, unos se basan exclusivamente en análisis de condiciones químicas, que si bien en principio son de una gran precisión, son testigos de las condiciones instantáneas de las aguas, por lo tanto los efectos de los contaminantes se detectan si son dispuestos en el momento. Es decir, los resultados son puntuales en la dimensión cronológica y no revelan mucho de la evolución de una carga contaminante y la capacidad amortiguadora de los ecosistemas acuáticos. 82 Con el fin de realizar una actualización de línea base para el estudio Actualización de la caracterización hídrica e hidrobiológica del área de influencia del proyecto de trasvase del rio Ovejas al embalse La Salvajina, para identificar y evaluar posibles impactos ambientales, se determinó la variación de la composición y estructura de la comunidad de macroinvertebrados acuáticos tanto temporal como espacialmente, frente al estrés hídrico representado por la variación del caudal durante dos épocas marcadas por diferente régimen pluviométrico, en la cuenca baja del río Ovejas, de otra parte se corroboró el carácter bioindicador de las familias registradas en relación con los parámetros físicos-químicos hídricos, a medida que transcurrieron las dos épocas, con el fin de establecer de esta manera la calidad ecológica del agua, fueron considerados los lineamientos establecidos por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. MATERIALES Y MÉTODOS Siguiendo pautas de estudios anteriores en razón a que el estudio se enmarca en una actualización y complementación de la información para evaluar integralmente el área de influencia del proyecto de trasvase, fueron seleccionadas tres (3) estaciones de Muestreo, teniendo en cuenta los sitios con mayor posibilidad de ser influenciados por la ejecución de las obras, dichas estaciones fueron: Estación No. 1 o sitio de presa, río

3 Ovejas, a 1166 msnm, GPS: N ; W , Estación No. 2. o Gelima, río Ovejas, aguas abajo del proyectado sitio de presa a 1070 msnm, GPS: N ; W , Estación No. 3 o Confluencia, río Ovejas a 1020 msnm, GPS: N ; W Los diferentes muestreos, fueron realizados mensualmente durante un periodo de 12 meses, desde Octubre de 2008, hasta Septiembre de, abarcando dos épocas climáticas de la zona, caracterizadas como época de baja intensidad de lluvias con bajos caudales (Baja) y época de alta intensidad de lluvias con altos caudales (Alta). Caracterización Físico-química hídrica. Para la medición de estas variables, se tomaron muestras compuestas en cada estación de muestreo en recipientes plásticos con capacidad de 2L, dichas muestras fueron fijadas, etiquetadas y refrigeradas y se enviaron para ser analizadas posteriormente en el laboratorio ECOQUIMICA, el cual está debidamente certificado por el IDEAM. Colecta de los invertebrados acuáticos (MAE) Los muestreos se realizaron empleando una red de pantalla con ojo de malla de 0.5 mm. En este caso, los muestreos se complementaron revisando manualmente piedras, substratos marginales, flotantes y superficiales con ayuda de pinzas, pinceles y tamices. El muestreo se dio por terminado cuando no se encontraron representantes de nuevos taxa. Las muestras colectadas, fueron etiquetadas y transportadas en frascos plásticos con alcohol al 70%, con fecha, código, estación de muestreo, tipo de red empleada y nombre del colector o colectores. Luego de ser colectados y conservados en alcohol al 70%, los organismos, fueron separados, identificados, contados y almacenados en el laboratorio de Recursos Hidrobiológicos de la Universidad del Cauca, La identificación de estos organismos se realizó hasta el nivel taxonómico más bajo posible (morfotipos dentro de cada género), con ayuda de estereoscopios y utilizando diferentes claves taxonómicas entre otras las propuestas por Roldán (1988) (1), Merrit y Cummins (1984) (2) y Flint (1991) (3), McCafferty y Provonsha (1978) (4), Pennak (1978) (5), Dominguez, E & Fernández, H. R. (6) y Fernández y Domínguez (2001) (7). Análisis estadístico. Con el fin de estimar cambios tanto a nivel espacial como temporal con relación a la estructura de la comunidad de macroinvertebrados acuáticos, se aplicaron las siguientes pruebas: Para determinar la interdependencia o asociación en cuanto a clasificación, basados en la estructura de la comunidad, se aplica el índice de similitud de Bray Curtis (Ludwig & Reynolds 1988) (8); para tal efecto son tenidas en cuenta las estaciones y épocas de muestreo, con el fin de observar la ordenación espacial de los diferentes grupos y su asociación a cada estación y época climática, se aplica un análisis de escalamiento no métrico multidimensional MDS basado en el coeficiente de Bray Curtis, (Ludwig & Reynolds 1988) (8), dicho análisis, el cual operó sobre una matriz de medidas de similitud para su cálculo se utilizó el programa Past; para entender como diversos taxa responden simultáneamente a factores externos como las variables ambientales, se realiza un análisis de correspondencia canónica; adicionalmente se realiza un análisis de correspondencia sin tendencia (DCA), el cual se aplica para eliminar las distorsiones inherentes al análisis de ordenación por correspondencia. Con la información obtenida directamente en los muestreos realizados durante el periodo de estudio, y con el fin de conocer la estructura de la comunidad, se determinaron algunos parámetros como: la abundancia relativa (%), el Indice de Diversidad Biológica planteado por Shannon-Weaver (Washington, 1949) (9), la distribución de especies y finalmente para evaluar la calidad biológica del agua, se utiliza el índice de calidad biológica BMWP, adaptado para Colombia (Zamora, 2007) (10), todos estos cálculos, se hicieron para cada estación de muestreo, para las dos épocas y en general para toda la cuenca baja. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Con relación a la físico-química hídrica, el análisis de componentes principales determinó que durante el tiempo de estudio en las diferentes estaciones no se presentó un cambio sustancial en cuanto a las condiciones físico-químicas. Con respecto a los macroinvertebrados acuáticos epicontinentales MAE, Para toda la zona y durante todo el periodo estudiado, se determinaron en total 2856 individuos, pertenecientes a 49 géneros, agrupados en 30 familias y 11 órdenes. 83

4 Revista de la Asociación Colombiana de Ciencias Biológicas En total acumulado para la zona de estudio durante las dos épocas, los géneros más abundantes fueron: Thraulodes con el 14,74%, perteneciente a la familia Leptophlebiidae, Anacroneuria con 14,6%, perteneciente a la familia Perlidae, seguido en tercer lugar Leptonema con 9,84%, perteneciente a la familia Hydropsychidae. En el cuanto a las familias, son dominantes Leptophlebiidae con 24,30%, Hidropsychidae con 19,19% y Perlidae con 14,60%. Sitio de presa o estación 1. En total, se colectaron 1027 individuos, pertenecientes a 36 géneros, agrupados en 26 familias y 11 órdenes, siendo los géneros más representativos para las dos épocas Tricorytodes con 13,15%, Leptohyphes con 11,59% y Smicridea con 9,25% En cuanto a las familias más abundantes, encontramos en su orden, Leptophlebiidae representando el 18.5% de la muestra, seguido por Hydropsychidae con 17.62%, seguida de Tricorythidae con 13.15% Para época baja. Se encuentran dominando los géneros Leptohyphes con 13,9%, seguido de Tricorytodes con 13,03% seguido de Smicridea con 11,41%. Para época alta. Se encuentran dominando los géneros Leptonema con 21,27%, Tricorytodes con 13,57% y Chironomus Mf 1 con 12,22%. Sitio Gelima o estación 2. En total se capturaron en total 1143 individuos, pertenecientes a 31 géneros, de 20 familias en 10 órdenes, siendo los géneros más abundantes, Thraulodes con 18,99%, Anacroneuria con 16,71% y Smicridea con 11,72%, en cuanto a las familias dominantes, estuvieron representadas por Leptophlebiidae 30.18%, Hydropsychidae 21.26% y Perlidae 16.71% Para la época baja. Dominaron Thraulodes con 20,24%, Anacroneuria con 16,78 y Smicridea con 13,03% Para la época alta. Se encuentran dominando para esta época Leptohyphes con 18,46%, Anacroneuria con 16,15 y Leptonema con 13,85% Sitio de Confluencia o Estación 3. Se capturó un total de 686 individuos, pertenecientes a 33 géneros, agrupados en 20 familias y 9 órdenes, se destacaron en abundancia los géneros Anacroneuria con 24,2%, Thraulodes con 18,22% y Leptonema con 12,54%. 84 Época de baja intensidad de lluvias con bajos caudales. Se determinaron en total de 2288 individuos, pertenecientes a 38 géneros, agrupados en 24 familias, durante esta época se destacó la dominancia de los géneros Thraulodes con 17%, Anacroneuria con 12,94% y Smicridea con 11,23%, en cuanto a las familias, estuvieron representadas por Leptophlebiidae con 27,23%, Hydropsychidae con 20,15% y Perlidae 12,94% Época de alta intensidad de lluvias con altos caudales. Se determinaron en total 568 individuos, pertenecientes a 40 géneros, de 27 familias, los géneros dominantes estuvieron representados por Anacroneuria con 21,30%, Leptonema con 13,56%, seguido de Leptohyphes con 10,74%, en cuanto a familias, estuvieron representadas como más abundantes la familia Perlidae con un total de 21.30%, Hydropsychidae con el 15,32% y Leptophlebiidae 12,50% Análisis estadístico. Al aplicar el índice de similitud de Bray Curtis, (Ludwig & Reynolds 1988) (8), se puede observar una clara separación entre las dos épocas (alta y baja), lo que nos puede indicar que las condiciones brindadas por cada una de las épocas, afectan la estructura y composición taxonómica de la comunidad, este fenómeno puede ser explicado principalmente por los cambios en el nivel del caudal o dinámica hídrica, ya que bajo el punto de vista físico-químico no hay cambios significativos. Para determinar la interdependencia o asociación en cuanto a clasificación, se elaboró un dendrograma, basado en el coeficiente de similitud de Bray Curtis, (Ludwig & Reynolds 1988) (8), teniendo en cuenta las estaciones y épocas de muestreo. Dicha prueba, se aplicó basados en la estructura, producto de las abundancias promedio a nivel de género teniendo en cuenta además las tres estaciones y dos épocas de muestreo. Las estaciones más semejantes, se presentan para la época baja al haber una mayor estabilidad del medio, de tal manera para la época baja tenemos la estación 2 (Gelima) y la estación 1 (Sitio de presa) con el porcentaje más alto en similitud (52,2%), seguidos de confluencia en la misma época, de otra parte encontramos un el segundo grupo para la época de alta conformado por la estación 2 (Gelima) y la estación 3 (confluencia) con el 48,35% y por último se encuentra la estación 1 (Sitio de presa) con 39,57%. Con el fin de observar la ordenación espacial de cada una de las estaciones y su asociación a cada época, se

5 aplica una prueba multivariante de análisis de escalamiento no métrico multidimensional (MDS). En cuanto al análisis métrico multidimensional, encontramos una correspondencia con el análisis de Clusters de Bray Curtis, (Ludwig & Reynolds 1988) (8), se definen dos grupos en cuanto a época y se evidencia que en época de alta pluviosidad y altos caudales tienden a ser menos semejantes las estaciones, de tal manera que la época hidrológica sí está afectando la estructura de los macroinvertebrados. Análisis de con base en el índice de Shannon Weaver (H ) (9): Diversidad entre zonas. La estación 1 o sitio de presa, con mayor variedad de hábitat, por la cual se obtuvo un valor por encima del promedio anual (2.02) correspondiente a mediana, en este sitio encontramos el mayor número de órdenes, familias y géneros. Diversidad entre épocas. Para la época de baja intensidad de lluvias con bajos caudales, se encontró un valor promedio de 1,98 por encima pero muy cercano del promedio total de la zona y las dos épocas; para la época de alta intensidad de lluvias con altos caudales, se encontró un valor de 1,95, por debajo pero muy cercano del promedio de la zona, aunque la diferencia no es significativa, este fenómeno puede deberse a la inestabilidad y el estrés producido por el aumento de la velocidad y nivel de caudal. Para las dos épocas, los valores corresponden a una mediana. La variación de la entre épocas para el periodo de estudio, con respecto a este índice es mínima, caracterizándose de igual manera las dos épocas como de mediana y aguas ya que los valores están comprendidos entre el rango de 1,6 y 3,0. La estación con más bajo índice de de Shannon-Weaver (H ) (9), fue la estación 2 o Gelima, con un valor de 1,92, el cual se encuentra por debajo del promedio anual (1,96), mediana, aunque el valor obtenido no difiere considerablemente de las otras dos estaciones, esta condición puede deberse a la presencia de una presa que actúa como una barrera artificial que disminuye considerablemente la velocidad del agua y favorece la acumulación de partículas finas, por lo que en este sitio se pueden encontrar representantes de Oligoquetos. De otra parte, se encuentra la estación 3 o confluencia, caracterizada por la confluencia de la quebrada Los Cafés el río Ovejas y el Cauca, con un valor de 1,95, correspondiente a mediana. Disminuye el número de individuos, pero con una que se mantiene muy semejante a la estación 2. Encontramos un valor de índice de Shannon - Weaver (H ) (9), promedio para toda la zona de estudio, abarcando las dos épocas de 1,96, correspondiente a una mediana, los diferentes valores promedio para las épocas y estaciones se pueden ver en la Tabla 1. Bioindicación y Calidad del agua. Índice BMWP adaptado para Colombia (Zamora, 2007) (10),: Las tres estaciones de muestreo son muy similares en este aspecto, a pesar de tener diferencias con respecto a la oferta de hábitat, velocidad de corriente entre otros, presentan una calidad biológica de agua de tipo aceptable, correspondiente a aguas clase III, presentando además una alta relación con la fisico-química y el índice de de Shannon - Weaver (H ) (9). Tabla 1. Promedios de índice de Shannon para cada estación según la época. SITIO DE PRESA GELIMA CONFLUENCIA 2,10 1,95 1,95 1,89 1,89 2,01 Tabla 2. Promedio de calidad biológica mediante el índice BMWP, para estaciones y épocas. SITIO DE PRESA GELIMA CONFLUENCIA

6 Revista de la Asociación Colombiana de Ciencias Biológicas Tabla 3. Calidad biológica mensual para la zona, según índice BMWP, durante el periodo de estudio. MES Octubre NIVEL DE PROMEDIO CAUDAL BMWP CALIDAD DE CARACTERÍSTICAS AGUA BAJO 39,5 DUDOSA Contaminadas Nov ALTO 48 DUDOSA Contaminadas Dic ALTO 66 ACEPTABLE Enero 29 ALTO 84 ACEPTABLE Febrero 26 ALTO 73 ACEPTABLE Marzo 26 ALTO 109 BUENA limpias Abril 23 de ALTO 74 ACEPTABLE Mayo 28 de BAJO 80,5 ACEPTABLE Junio 25 de BAJO 64,5 ACEPTABLE Julio 23 de BAJO 74,6 ACEPTABLE Agosto 27 de BAJO 99 ACEPTABLE Septiembre 17 BAJO 86 ACEPTABLE de 86

7 Tabla 4. Caracterización del río Ovejas, según la calidad biológica (BMWP) y (Shannon Weaver) por mes durante el periodo de estudio. Meses Octubre NIVEL DE CAUDAL PROMEDIO BMWP CALIDAD DE AGUA BAJO 40 DUDOSA CARACTERÍ STICAS Contaminadas PROMEDIO SHANNON CARACTERÍ STICAS 1,27 Baja Nov ALTO 48 DUDOSA Contaminadas 1,77 Dic ALTO 66 ACEPTABLE 1,83 Enero 29 ALTO 84 ACEPTABLE 2,08 Febrero 26 ALTO 73 ACEPTABLE 2,06 Marzo 26 ALTO 109 BUENA limpias 2,31 Abril 23 de ALTO 74 ACEPTABLE 2,00 Mayo 28 de BAJO 81 ACEPTABLE 2,17 Junio 25 de BAJO 65 ACEPTABLE 1,73 Julio 23 de BAJO 75 ACEPTABLE 2,14 Agosto 27 de BAJO 99 ACEPTABLE 2,08 Septiembre 17 de BAJO 86 ACEPTABLE 2,33 87

8 Revista de la Asociación Colombiana de Ciencias Biológicas Tabla 5. Caracterización del río Ovejas, según la calidad biológica (BMWP por épocas durante el periodo de estudio. BMWP CALIDAD CARACTERISTICA PROMEDIO ANUAL 75 ACEPTABLE ÉPOCA LLUVIAS S /PROMEDIO CAUDAL BAJO 73 ACEPTABLE ÉPOCA DE LLUVIAS S/ PROMEDIO CAUDAL ALTO 77 ACEPTABLE CONCLUSIONES. A pesar que el río Ovejas en su cuenca alta y media está siendo impactado por varias actividades antrópicas, entre las cuales se destacan el lavado de fique y las rallanderías, el tramo de estudio presenta características fisicoquímicas y biológicas normales para un cuerpo de agua natural. El factor que influye sobre la estructura de la comunidad de MAE, está dado por la época y no por la fisicoquímica del sistema. Existe una correspondencia entre la calidad biológica encontrada y los datos físico-químicos del sistema. La variabilidad fue mínima y las tres zonas se caracterizan por tener valores correspondientes a mediana con tendencia a alta, grado de calidad aceptable con tendencia a buena y aguas durante las dos épocas. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a la Universidad del Cauca, EPSA y al grupo de Estudios en Recursos Hidrobiológicos Continentales por la financiación, apoyo logístico y científico para el desarrollo del presente estudio. 88

9 BIBLIOGRAFÍA 1. Roldán, G. Guía para el estudio de los macroinvertebrados acuáticos del Dpto de Antioquia. 217 pag Bogotá, Fondo FEN. Colombia Colciencias Universidad de Antioquia Merrit, R. W. y K. W. Cummins, An introduction to the aquatic insects of North America 2ª ed, Dubuque, Iowa, Kendall/Hunt Publishing Company, 1984; 722 pp. 3. Flint, O., Studies of neotropical caddisflies: the taxonomy, phenology and faunistics of trichoptera of Antioquia, Colombia Smithson. Contrib. Zool., 1991; 520: McCafferty W. P, and Provonsha. Acuatic Entomology. Science Books International. Boston, Massachusets Pennak, R. Fresh Water Invertebrates of the United Estates. Second Edition. Awiley - Interscience Publication New York Dominguez, E & Fernández, H. R. Macroinvertebrados bentónicos sudamericanos. Sistemática y biología. Fundación Miguel Lilo, Tucumán, Argentina. ; 656 pp. 7. Fernández H. R., E. Domínguez (Eds.). Guía para la Determinación de los Artrópodos Bentónicos Sudamericanos. Serie: Investigaciones de la UNT. Universidad Nacional de Tucumán. Tucumán-Argentina Ludwig & Reynolds. Statistical Ecology. John Wiley & Sons, Nueva York. 1988; 337 pp 9. Shannon, C.E. and Weaver, W. The mathematical theory of communication. The University of Illinois Press, Urbana Zamora, H. El índice BMWP y la evaluación biológica de la calidad del agua en los ecosistemas acuáticos epicontinentales naturales de Colombia. Revista de la Asociación Colombiana de Ciencias Biológicas, 2007; ISSN