los macroinvertebrados y su valor como indicadores de la calidad del agua

5/10/2018 Los Macroinvertebrados y Su Valor Como Indicadores de La Calidad Del Agua

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LOS MACROINVERTEBRADOS Y SU VALOR CINDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA

porGabriel Roldan Perez

ResumenRoldan Perez, G.: Los macroinvertebrados y su valor como indicadores de la calidad delagua. Rev. Acad. Colomb. Cienc. 23(88): 375-387. 1999. ISSN 0370-3908.Se hace un analisis de la problematica de la contaminaci6n del agua y se discuten algunos

de los metodos mas usados para medir su grado de deterioro mediante los bioindicadores.Existen metodos biol6gicos para evaluar la calidad del agua que son de amplio uso en paisesdesarrollados, pero debido a que la fauna acuatica alii existente es diferente a la nuestra, nopueden aplicarse en el tr6pico sin antes conocer que tipo de organismos viven aquf y cuales sonsus exigencias ecol6gicas. Se propone la adopci6n de un metodo para la evaluaci6n de la cali-dad del agua en ecosistemas de montana tropicales, utilizando los macroinvertebrados comobioindicadores.

Palabras clave: macroinvertebrados acuaticos, bioindicadores, calidad de agua, indices dediversidad, sistema saprobio, Indice bi6tico.Abstract

An analysis of the water pollution problems is presented and some of the more used methodsfor assessment of its damage degree through bioindicators are discused. There are biologicalmethods for assessment of water quality widely used in developed countries. Because the aquaticfauna existing there is different from the one here, those methods can not be applied in thetropics before knowing what kinds of organisms live here and what ecological requirementsthey have. The adoption of a method for assessment of water quality in tropical mountainsecosystems is proposed, using macroinvertebrates as bioindicators.

Key words: aquatic macroinvertebrates, bioindicators, water quality, diversity indeces,saprobien system, biotic index.

* Universidad deAntioquia, Posgrado de Biologfa, A.A. 1226, Medellin, Colombia. E-mail: [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]


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376 REV. ACAD. COLOMB. CIENC.: VOL. XXIlI, NUMERO 88-SEPTIEMIntroduccion

Se considera que un organismo es un indicador decalidad de agua, cuando este se encuentra invariablementeen un ecosistema de caracterfsticas definidas y cuandosu poblaci6n es porcentualmente superior 0 ligeramentesimilar al resto de los organism os con los que comparteel mismo habitat. Asf por ejemplo, en nos de montana deaguas frias, muy transparentes, oligotroficas y muy bienoxigenadas, se espera siempre encontrar poblacionesdominantes de efemer6pteros, tric6pteros y plecopteros;pero tambien se espera encontrar en bajas proporciones,odonatos, hemipteros, dipteros, neuropteros, acaros,crustaceos y otros grupos menores.

Por el contrario en nos y quebradas que estan siendocontaminadas con materia organica, de aguas turbias, conpoco oxigeno y eutroficadas, se espera siempre encontrarpoblaciones dominantes de oligoquetos, chironomidos yciertos mo lusco s; pero ocasionalmente, puedenpresentarse algunos pocos individuos que se consideranindicadores de agus limpias. En situaciones intermedias,o sea en aguas que comienzan a mostrar sfntomas decontaminacion, 0 por el contrario que comienzan arecuperarse, es comun encontrar poblaciones dominantesde turbelarios, hirudfneos, ciertos moluscos (Lymnaeidaey Physidae), de quironomidos y oligoquetos, mezcladasen menor proporcion con ciertos efemer6pteros ytric6pteros (Roldan, 1992).

La situacion asi planteada, resulta aparentemente facilde entender y de apl icar. De hecho, una personaexperimentada en reconocer a simple vista todos estosorganismos en el campo, en unos pocos minutos despuesde levantar algunas rocas y troncos sumergidos, y deacuerdo con las caracterfsticas de olor y color de lasaguas, puede con certeza dar un diagnostico rapido a cercade la calidad del agua. En otras palabras, puede afirrnarcon relativa seguridad si el ecosistema no esta perturbado,o si por el contrario, algo preocupante esta sucediendo.Un ecologo de este tipo, es como un medico experi-mentado, que con solo una auscultacion general a unpaciente lo encuentra bien de salud; 0 por el contrario,descubre algunos sintomas que 10 hacen pensar que algoesta afectando dicho paciente. En este caso, examenesmas rigurosos y pruebas de laboratorio podran confirmarcon certeza la gravedad de la enfermedad que aqueja alenfermo.

Este sfrnil lleva a pensar c6mo un ecologo acuatico,al igual que un especialista clinico, debe conocer losmetodos y los equipos que Ie permitan hacer unaevaluacion mas certera del ecosistema. En este caso, un

conocimiento detal1ado de los organismoindividual es fundamental; es decir, a nivelespecie, si quiere que su diagnostico sea 10posible. Si a esto se suman una serie de anaquimicos y microbiologic os, el ecologo acuanologo, podra con mayor certeza diagnverdadero estado del ecosistema.

El estado de conocimiento que aunColombia de la fauna de macroinvertebradosaun no permite llegar a un refinamiento, comen Estados Unidos y en Europa, donde seclaves hasta el nivel de especie para la mayorfauna existente en estos parses. Con un esconocimiento, se puede trabajar con indicesde diversidad, que permiten ver con mayordetalle la estructura de la comunidad, sus misus nichos ecologicos.

Es por 10 tanto, importante reconocer elque tiene la bioindicacion como un metodola calidad del agua. La presencia de una coun cuerpo de agua determinado, es un fndicede las condiciones que allf estan prevaleciendofluctuaciones de contaminaci6n que puedanno son 10 suficientemente fuertes como paracambio significativo en la misma. Asf, por ejeuna zona determinada de un rio se encuentraltos de oxfgeno, poca turbiedad, bajo cconductividad, pero la fauna encontrada estpor oligoquetos, moluscos y quiron6midos, nque en dicho sitio prevalecen la mayor partecondiciones de extrema contaminaci onmomentos de alta oxigenaci6n que puedantan fugaces, que no son suficientes para provocsignificativos en la estructura de la comunicondiciones se dan, por ejempio, despues delluvia, en que el agua se oxigena por la diturbulencia.Historia de la blondicacion

La degradaci6n de los recursos acuaticomotivo de preocupacion del hombre endecadas. Los primeros esfuerzos por determineco16gico causado por los residuos domindustriales en las corrientes de agua fueronpor Kolkwitz & Marsson (1908, 1909), creamanera las bases del sistema saprobio, amutilizado actualmente en Alemania y algueuropeos. No fue hasta mediados de los alioscomenzaron a utilizarse diferentes metodoevaluacion de calidad del agua mediante el


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indicadores biol6gicos. Patrick (1949, 1950) proponemetodos biol6gicos para evaluar las condicionesecol6gicas de las corrientes.En la decada de los 50's y principios de los 60'scomienza a discutirse el concepto de diversidad deespecies bas ado en indices matematicos derivadosfundamentalmente de la teoria de la informacion

(Brillouin, 1951; Beck, 1955; Margalef, 1951, 1956,1958; Shannon &Weaver, 1949; Simpson, 1949; Wilhm,1967, 1968, 1970; Wilhm & Dorris, 1966, 1968;Sheldon, 1969). Dicha teorta parte della base de que amayor informaci6n que se tenga acerca de un hecho,suceso 0 situaci6n, mayor y mas preciso sera elconocimiento que se tenga acerca de ella. Si se parte dela base de que una comunidad natural se ecaracteriza porposeer muchas especies y pocos individuos por especie(como es el caso ofrecido por condiciones ambientalespoco fluctuantes a 10 largo del tiempo, promedio ideal:ni muy frio ni muy calido), 0 estar constituido par pocasespecies y muchos individuos por especie (como es elcaso de ecosistemas sometidos a condiciones ambientalesfluctuantes a 10 largo del tiempo, 0 de presi6n ambientalnatural, como ocurre en las grandes profundidades en loslagos, las partes altas en las montafias y las latitudesextremas polares). De acuerdo con 10 anterior, los dafioscausados por la contaminaci6n organica e industrial 0por la destrucci6n de habitats por actividades agrfcolas 0mineras, pueden medirse mediante el analisis de lascomunidades resultantes, comparadas con las noperturbadas.

Washington (1984) hace una revision de los indicesde diversidad, bi6ticos y de similitud con especialreferencia a los ecosistemas acuaticos, Presenta 18 Indicesde diversidad, 19 indices bi6ticos y cinco indices desimilitud y analiza su aplicabilidad a los sistemasbiol6gicos. Para ella mayoria de los indices aun no sontotalmente satisfactorios. Prat et al, (1986) realiza enEspana una cornparacion entre dos indices de calidad delagua, uno que utiliza parametres fisicoqufmicos (rSQA)y el otro parametres biol6gicos (BILL). encontrando bajacorrelaci6n entre elIos.

Barbour et al. (1995) presentan un total de 63 tiposde mediciones para evaluaci6n rapida de los ecosistemas,De ellos: a) ocho corresponden a "medidas de riqueza"los cuales se fundamentan en el analisis del numero detaxones encontrados; b) 15 se refieren a "enumeraciones"que son en realidad calculos basados en porcentajes dedeterrninados taxones; c) 15 corresponden a los "Indicesde diversidad y similitud de la comunidad" donde estanlos mas conocidos (Shannon & Weaver, 1949; Simpson,

1949; Margalef, 1951); d) 12 se refierenbioticos" siendo los mas conocidos el BMWde saprobiedad; e) 10 indices conocidosciones funcionales", donde se considera elque desempefian los organismos en la compor ejernplo: colectores, fi ltradores,depredadores, etc; f) por ultimo se comedidas denominados "indices combinadlos cuales se mencionan el Indice de lamacroinvertebrados, el promedio de puntay puntaje de la condicion biologica.

En la decada de los aiios 80's y encomienza a generalizarse el uso de estoproponerse otros nuevos 0 modificacioexistentes. Karr (1991) introduce el concede Integridad Biologica" - IBI, el cual es umultiparametrica para la evaluaci6n debasada en la comunidad de peces. Dadaque este metodo ha tenido en Norteamextendido su usa a otros grupos biol6gicosPetts (1992) examinan la factibilidad debi6ticos y las predicciones basadas ecomputarizado conocido como RIVPInVertebrate Prediction and Classificat(Wright et al., 1989) para valorar la perbentica. Wright (1995) aplica el metodo RGran Bretafia y llega a la conclusi6n de quepara otras regiones de Europa, dado queexisten rios tan grandes y caudalososcontinente.

Resh et al, (1995) desarrollan en Mametodos rapidos de evaluaci6n del agumacroinvertebrados acuaticos como bioindieste metodo como el del Reino Unidocondiciones del habitat y predicen la faunun determinado sitio. Alba -Tercedor (1utilizacion de los macroinvertebrados acprogramas de evaluaci6n de la calidad del autilizando para ello el Indice BMWP' adPeninsula Iberica. Towsend et aI. (1997perturbaci6n en las corrientes en relacaracterfsticas de las especies de macroinla riqueza de dichas especies.

Lorenz et al. (1997) desarrollan uindicadores en el rfo Rin (Alemania) con bate6ricos que describen los rfos naturales ese consideran la zonacion, la hidraulica,nutrientes, la jerarqufa de tributarios y e"do continuo", entre otros. Munne et ablecen en Espana un fndice de calidad que v


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378 R EV . A C AD . C OL OM B. C IE NC .: V OL. X XIII. N UM ER O 88 -SE PT IEDinamica de los sedimentose conservaci6n del bosque de ribera (QBR). Se trata decomparar el estado actual del sistema que se estudia conun estado de referencia donde la biodiversidad y lafuncionalidad del sistema solamente estarianinfluenciados por las perturbaciones de origen natural.

Los indicadores de la calidad del aguaPrincipales tipos de perturbaciones antropicas enlos rtosLas principales fuentes de perturbaciones causadas enlos ecosistemas acuaticos por el hombre estan rela-cionadas con la contaminacion de origen dornestico,industrial, agricola, minero y deforestaci6n, como las masimportantes. Estas perturbaciones pueden resumirse dela siguiente manera:1. Directo al lecho del rio

Regulaci6n del flujo y desviacionDestrucci6n del habitat: dragado, revestimiento,canalizacion, construccion de presasAlteraci6n de la temperatura, del pH, salinidadVertimientode aguas servidasVertimiento de t6xicos (metales pesados, pesti-cidas)Elementos radiactivosManipulaci6n de la cadena alirnenticia (especiesex6ticas)

2. Indirectoa. En el area de captaci6n:

Practicas forestales (erosion, arrastre de sedimen-tos)QuemasConstrucci6n de viasSubstraccion de agua y canales de desvfoContaminaci6n del airePracticas agricolas

b. En la zona ripariaInsolacion (efectos en la productividad primaria)Alteraci6n de la temperatura del aguaDinamica de nutrientesAportes aloctonos

Morfologfa del cauceLos anteriores impactos pueden medificarse mediante el uso de bioindieadorespeso indicativo debe previamente definirseNiveles de perturbaciones en los rios ccomunidades de macroinvertebradosPrat & Ward (1994) plantean los difede perturbaci6n causados en los ecosistemalas comunidades correspondientes a cadaSe establece la forma como cambian las comacroinvertebrados en la riqueza de esdiversidad y en la productividad. Asf, lasnaturales se caraeterizan por ser diversas y hCuando se presenta una perturbac irincomienzan a aparecer especies toleranteslas intolerantes; puede presentarse ademas

de depredacion, Con perturbaciones altaslas especies intolerantes y la tramas alimentcada vez mas lineales. Cuando la pertdemasiado alta, s610 estan presentes una prepresentadas en grandes mimeros. Enextremas, solo se encuentran microorganbacterias, algas y ciliados.Evaluacion quimlca y biolOgica de faagua: Ventajas y desventajasIgualmente (Prat, 1998) hace una comp

ventajas y desventajas que ofrecen los metoy los biol6gicos. Dentro de las ventajas ofrmetodos quimicos estan: los cambiosdetallados, la determinaci6n precisa de la cy la facil estandarizaci6n. Dentro de las dposible contaminacidn de las muestras, la ntemporal y los costos elevados. En cuantobtologleos, tiene la ventaja de hacer iespaciales y temporales, haeer estudios dlacion , dar respuesta a contaminacionespuntuales y medir la degradacion de habitata las desventajas estan la sensibilidad tedifieultades de cuantificaci6n y estandarizaccon las aguas subterraneas,

Ventajas y desventajas de los diferentesbioindicacionPrat (1998) discute algunos metodos b

la evaluaci6n de la ealidad del agua. A niveonsidera los macroinvertebrados, las maalgas como indicadores puntuales de mate


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eutroficacion y acidificacion. Estos metodos tienen laventaja de ser simples y baratos: los inconvenientes sonlos de no tener un conocimiento adecuado de la taxo-nomfa. La tabla 1 presenta las ventajas y desventajas dela bioindicacion cuando se utili zan comunidades, metodosmicrobiologicos, bioqufmicos, bioensayos, analisisqufmicos 0 estudios histologicos y morfologicos. Notesecomo los macroinvertebrados son los que ofrecen metodosmas simples, baratos y sensitivos.

Caracteristicas ideales de un bioindicadorCuando se habla de caracteristicas ideales de un

bioindicador, se observa que solo unos pocos organismospodrian estrictamente llenar estos requerimientos. Paradefinir un bioindicador de calidad de agua, primero debeconocerse la flora y fauna acuatica de la region motivode estudio. Asi, para regiones de zonas templadas comoEuropa y Estados Vnidos ya existen organismosplenamente identificados hasta nivel de especie con suvalor y peso indicativo. Para nuestros paises tropicales,este conocimiento es aun muy deficiente y solo se tieneun conocimiento hasta nivel de familias 0 en el mejor delos casos hasta genero. Los macroinvertebrados son losde mas amplia aceptacion dadas las siguientes ventajas:

Son abundantes, de amplia distribucion y facilesde recolectarRelativamente faciles de identificar, si se com-paran con OlTOS grupos men oresSon sedentarios en su mayoria y reflejan las con-diciones localesPoseen ciclos de vida largosSon apreciables a simple vistaSe pueden cultivar en el laboratorioVarian poco geneticamenteResponden rapidamente a los tensores am-bien tales

Aceptacion de los diversos taxa como indicadores dela calidad del agua

Gbetti & Bonazzi (1981) consideran los macroinver-tebrados acuaticos como los de mayor popularidad comobioindicadores. Tienen la ventaja de tener un tiempo devida largo y se observan a simple vista. Les siguen enpopularidad las algas, los protozoos y las bacterias. Losvirus, los hongos, las macrofitas y los peces s610 ocupanun 10% del total de organismos acuaticos, (Tabla 2).

Ventajas y desventajas de los diferentesorganismos acudticos como indicadorecalidad de las aguasPrat (1998) compara las ventajas y des

bacterias, los protozoos, las algas, los macrolas macrofitas (en terminos de biomasa) y loa que los macroinvertebrados acuaticos porobservables a simple vista, por ser de ampliposeer ciclos de vida relativamente largosmayor parte de los grupos a caracterfsticasde agua, han sido seleccionados por la mayinvestigadores como los mejores indicadordel agua (Tabla 3).Los sistemas de blomdicaclon

De acuerdo can la literatura existenteaiios 50's la tendencia de la evaluacion biola producir indices. Como resultadoactual mente cerca de 100 indices. De Pau(1993) discuten varias experiencias parade acuerdo con los macroinvertebrados combioindicadores de la calidad del agua. Mdistingue tres enfoques principales parespuesta de las comunidades de los macroa la contaminacion. Estos son: el saprdiversidad y el bi6tico.El enfoque saprobico

Se basa en la tolerancia a la contaminespecies indicadoras presentes. Liebmanncomo autores desde mitad del siglo XIXorganismos de aguas limpias y de aguasKolkwitz & Marsson (1902, 1908, 1inicialmente su sistema en los microorgplancton y el perifiton presentes en lasEuropa Central. Posteriormente comenzaromacroinvertebrados , las macr6fitas y los

Al igual que otros sistemas de bioisistema sapr6bico se desarro1l6 paranumerico, conocido como indice saprobico,en Alemania se utiliza ampliamente "el sisteel cual esta basado en el principio pKolkowitz & Marsson (1908, 1909). Enutilizan todos los organismos acuaticos dey las algas hasta los vertebrados como indcalidad del agua. Es importante saberaplicacion se requiere conocer los organinivel de especie. Tambien se tienen en cparametres fisicoqufrnicos como el oxigen


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380 REV.ACAD . COL OMB . C IE NC .: VOL.XXIII , NUMERO88SEPTTabla 1.Ventajas y desventajas de los diferentes mttodos de bioindicacion (Peat, 1998)

Organismos Usos Contaminaclon Ventajas Desvusados indicada

Especies indo invertebrados impac.punt, M.O simples taxomacr6fitas tendencias eutroficaci6n baratos uso localalgas basicos acidificaci6n no equipos cambEstudios com. invertebrados evaluaci6n M.O idem uso

tendencias eutroficaci6n camimpactos t6xicosMet. microbi. bacterias impactos salud . simples resuvigilancia M.O. baratos falso

salud (tranFisiol.bioqu. invertebrados impactos M.O sensitivos tecnialgas advertencia eutroficaci6n medidas en conopeces t6xicos continuo comBioensayo invertebrados vigilancia M.O rapidos laboTest toxicidad peces advertencia pesticidas simples difer

impactos t6xicos continuos campADlilisis peces impactos t6xicos salud caroquimicos moluscos tendencias pesticidas equiorganismos plantas salud comHistologia invertebrados impactos t6xicos sensibles comMorfologia peces advertencia pesticidas

basicos M.O

Tabla 2. Aceptacion de los diversos taxones como indicadores de lacaIidad del agua (Ghetti & Bonazi, 1981)

o 10 20 30Grupo Porcentaje %

Virus xxBacterias xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxBongosAlgasmacrofitasProtozoos

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Macroinv. xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxPeces xxxxxx

DBOS y el amonio. Igualmente se incluye el "Indicesapr6bico" el cual es un valor que va de 1.0 a 4.0 y seobtiene mediante la ecuacion abajo sefialada. De acuerdocon los resultados se obtienen siete clasesvan desde las mas limpias basta las mascontaminadas (Tabla 4).


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Organismo VentajasTabla 3. Ventajas y desventajas de los diferentes grupos de organismos acuaticos como indicadores de la calidad de las aguas (P

DesventajasBacterias Crecimiento rapido

Facil cultivoProtozoos Facil muestreoSistemas saprobiosAlgas Problemas muestreocuantitativo. Eutrofiabien.Macroinvertebrados Tiempo vida largoIndicadores sencillosMacr6fitas(biomasa) Visibles facilmenteFacil muestreoPeces Mucha informaci6nArriba red tr6fica MovilidadMuestreo diffcil

Indice SaprobionL Si x Ai x Gi;=1

Donde:

S=S= fndice sapr6bicoi= mirnero de orden

de taxonesS= valor de

saprobiedad de lostaxonesA= cifra de abundancia

de los taxonesG= peso indicativo de

los taxonesn = mimero de tax ones

nI Ai x Gii = 1

La ventaja del sistema saprobico es que incluye unagran variedad de taxones y comunidades y es aplicable atodo tipo de rfos, La desventaja es la de que solo en muypocas regiones se tiene un conocimiento de losorganismos hasta el nivel de especie.

El enfoque de la diversidadUsa tres componentes de la estructura de la comu-

nidad, a saber: riqueza, uniformidad y abundancia paradescribir la respuesta de la comunidad a la calidadambiental. Una comunidad natural se caracteriza par teneruna alta diversidad 0 riqueza y un bajo numero deindividuos por especie. Por el contrario, una comunidad

lncertidumbre viabilidadTiempos de vida cortosProblemas de taxonomiaProblemas derivaNo indicadas metales,pesticidas. Probl.taxon6m.

Muestro cuantitativoGrupos heterogeneosCambios naturalesPoca variedad

bajo la presion de la contaminaci6n, se cposeer un bajo mimero de especies, pero mduos por especie. Esto 10 provocan tambiennaturales extremas. Basado en 10 anterior,de la comunidad se tom a como una medidadel agua del rio.

Se han desarrollado muchos indicesdiversidad. El mas conocido y usado es elWeaver (1949). Este refleja igualdad:uniforme es la distribuci6n entre lascomponen la comunidad mayor es el valor

Indiee de Diversidad (Shannon- Weave

SH' = -L ( ni I n) In (ni In)

i=1

H' = indicediversi

ni= mimerindividespeci

n= numerindivid

In= logarit

Existen otros fndices de diversidad mcomo el de Margalef (1951) y el Simpsonal igual que los anteriores, tienen el liidentificaci6n de los organismos hasta nivLas siguientes son las respectivas f6rmulas


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Tabla 4. Criterios para el dictamen de calidad de aguas corrientes basado en el sistema saprobioClase Grado cont. Grado de Indice saprobio DBOS NH4-N 0organica saprobied mg/l mg/l

poca 0 ninguna oligosaprobio l.0 - < 1.5 trazas >contaminaci6n

I - II poea oligosaprobio 1.5 -contaminaei6n -betamesosa-

probioII mediana betameso- 1.8 - < 2.3 2-6 < 0.3 >eontaminaci 6n saprobioII - III contarninacion alfa-betameso 2.3 - < 2.7 5 - to < 1.0 >critica saprobioIII contaminaei6n alfamesosa 2.7 -< 3.2 7 -13 > 0.5 >

fuerte probioIII-IV eontaminaci6n alfamesosa- 3.2 - 0.5 15 >0.5

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