Construcción de un índice integral basado en macroinvertebrados para determinar la calidad del agua con influencia agroindustrial

Michael Niño-de-Guzman Tito; Jesús Manuel Vásquez-Ramos

doi:10.17268/sci.agropecu.2022.010

Autores/as

Michael Niño-de-Guzman Tito Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, Perú
Jesús Manuel Vásquez-Ramos Universidad de los Llanos, Colombia

DOI:

https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2022.010

Palabras clave:

Bio-evaluación, bioindicador, gradiente abiótico, métricas biológicas, presiones antropogénicas

Resumen

Los índices fisicoquímicos y biológicos se vienen utilizando de manera aislada, si los parámetros de estos índices se aplicaran de manera integral, reunirían en una única medida la variabilidad funcional y estructural de los componentes bióticos y abióticos de la calidad del agua. El objetivo de este estudio fue construir un índice integral de calidad del agua. Once puntos de muestreo fueron seleccionados considerando distintos grados de intervención agroindustrial. Se midieron 21 variables abióticas y 27 métricas biológicas. Los macroinvertebrados fueron recolectados cuantitativamente e identificados hasta nivel taxonómico de familia. Mediante un ACP, previa estandarización y exclusión de variables no correlacionadas (VIF ≤ 10) se determinó el gradiente abiótico que representó a las variables abióticas que explicaron las perturbaciones en el agua; con el gradiente abiótico y las métricas biológicas se realizó una correlación de Pearson, y se seleccionaron aquellas métricas biológicas que presentaron una correlación elevada y no redundante (Pearson 0,6 ≤ r ≤ 0,8); con las métricas biológicas seleccionadas se procedió a formular y categorizar el índice; finalmente, mediante una regresión lineal simple, el índice propuesto fue comparado con otros cinco índices (ICA, ICOMO, EPT, BMWP/col. y ASPT). Los resultados mostraron que el gradiente abiótico fue definido por el CP 1 que explicó el 65,5% de la varianza acumulada, representado por la altitud (r = 0,411), hierro (r = 0,345) y oxígeno disuelto (r = 0,329). Las métricas biológicas utilizadas para el diseño del índice fueron: % de raspadores, % de nadadores, NEF de orden 2, tolerancia de Ephemeroptera y Trichoptera. Se concluyó que el índice integral presenta mayor nivel predictivo (R²= 0,87) de la calidad del agua, frente a los demás índices: ASPT (R²= 0,79), BMWP/col. (R²= 0,68), EPT (R²= 0,61), ICOMO (R²= 0,35) e ICA (R²= 0,27).

Citas

Alba-Tercedor, J. (1996). Macroinvertebrados acuáticos y calidad de las aguas de los ríos. Memorias del IV Simposio el agua en Andalucía. Siaga, 2, 202-2013.

Álvarez, L. (2005). Metodologías para la utilización de los macroinvertebrados acuáticos como indicadores de la calidad del agua. Instituto de investigación de recursos biológicos Alexander von Humboldt. Bogotá, Colombia.

Arman, N., Salmiati, S., Said, M., & Aris, A. (2019). Development of macroinvertebrate-based multimetric index and establishment of biocriteria for river health assessment in Malaysia. Ecological Indicators, 104, 449-458.

Baptista, D., Souza, R., Vieira, C., Mugnai, R., Souza, A., & Oliveira, R. (2011). Multimetric index for assessing ecological condition of running waters in the upper reaches of the Piabanha-Paquequer-Preto Basin, Rio de Janeiro, Brazil. Zoología, 28(5), 619–628.

Casatti, L., & Teresa, F. (2012). A multimetric index based on fish fauna for the evaluation of the biotic integrity of streams at a mesohabitat scale. Acta Limnologica Brasiliensia, 24(4), 339–350.

Couceiro, S., Hamada, N., Forsberg, B., Pimentel, T., & Luz, S. (2012). A macroinvertebrate multimetric index to evaluate the biological condition of streams in the Central Amazon region of Brazil. Ecological Indicators, 18, 118–125.

Domínguez, E., & Fernandéz, H. (2009). Macroinvertebrados bentónicos sudamericanos. Fund. Miguel Lillo. San Miguel de Tucumán, Argentina.

Ertaş, A., Yorulmaz, B., & Sukatar, A. (2022). Comparative analysis of biotic indices for assessment of water quality of Balaban Stream in West Anatolia, Turkey. Biología, 77, 721–730.

Fierro, P., Arismendi, I., Hughes, R., Valdovinos, C., & Jara-Flores, A. (2018). A benthic macroinvertebrate multimetric index for Chilean Mediterranean streams. Ecological Indicators, 91, 13-23.

Forero, L., Longo, M., Ramírez, J., & Chalar, G. (2014). Índice de calidad ecológica con base en macroinvertebrados acuáticos para la cuenca del Río Negro (ICERN-MAE), Colombia. Biología Tropical, 62(2), 233-247.

Gabriels, W., Lock, K., De Pauw, N., & Goethals, P. (2010). Multimetric Macroinvertebrate Index Flanders (MMIF) for biological assessment of rivers and lakes in Flanders (Belgium). Limnologica - Ecology and Management of Inland Waters, 40, 199-207.

Hamada, N., Nessimian, J., & Barbosa-Querino, R. (2019). Insectos aquáticos na Amazonia brasileira taxonomía, biología e ecología. Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia. Instituto Nacional de Pesquería de la Amazonía. Manaus-AM, Brasil.

Helson, J., & Williams, D. (2013). Development of a macroinvertebrate multimetric index for the assessment of low-land streams in the neotropics. Ecological Indicators, 29, 167-178.

Hernández-Mira, F., Rosas-Acevedo, J., Reyes-Umaña, M., Violante-González, J., Sigarreta-Almira, J., & Vakhania N. (2021). Multimetric Index to Evaluate Water Quality in Lagoons: A Biological and Geomorphological Approach. Sustainability, 13, 4631.

IANAS. (2019). Calidad del agua en las américas riesgos y oportunidades. Red interamericana de academias de ciencias. Ciudad de México, México.

Jun, Y., Won, D., Lee, S., Kong, D., & Hwang, S. (2012). A multimetric benthic macroinvertebrate index for the assessment of stream biotic integrity in Korea. International Journal of Environmental Research and Public Health, 9(10), 3599–3628.

Li, Ruqiang Z., Jin Y., Qiuwen C., Mengnan H., & Jun W. (2021). A method to determine water quality categories based on biotic index of macroinvertebrates in the Yangtze River Delta. Ecological Informatics, 66, 101484.

Macedo, D., Hughes, R., Ferreira, W., Firmiano, K., Silva, D., Ligeiro, R., & Callisto, M. (2016). Development of a benthic macroinvertebrate multimetric index (MMI) for Neotropical Savanna headwater streams. Ecological Indicators, 64, 132–141.

Maroñas, M., Marzoratti, G., Vilches, A., Legarralde, T., & Darrigran, G. (2010). Guía para el estudio de macroinvertebrados II. Introducción a la metodologia de muestreo y análisis de datos. ProBiota, 12, 1-34

Nguyen, H., Everaert, G., Gabriels, W., Hoang, T., & Goethals, P. (2014). A multimetric macroinvertebrate index for assessing the water quality of the Cau river basin in Vietnam. Limnologica, 45, 16-23.

Prat, N., Ríos, B., Acosta, R., & Rieradevall, M. (2009). Los macroinvertebrados como indicadores de calidad de las aguas. Fund. Miguel Lillo, San Miguel de Tucumán, Argentina.

R Development Core Team. (2016). Introducción a R Notas sobre R: Un entorno de programación para Análisis de Datos y Gráficos. [Versión 1.0.1].

Rivera-Usme, J., Pinilla-Agudelo, G., & Camacho-Pinzón, D. (2013). Macroinvertebrate Trophic Groups in an Andean Wetland of Colombia. Acta Biológica Colombiana, 18(2), 279–292.

Roldán, G., & Ramírez, J. (2008). Fundamentos de limnología neotropical. Fondo Editorial Universidad Católica de Oriente, Fondo Editorial Universidad Católica de Oriente. Antioquía, Colombia.

Roldán, G. (2016). Los macroinvertebrados como bioindicadores de la calidad del agua: cuatro décadas de desarrollo en Colombia y Latinoamérica. Revista de la academia colombiana de ciencias exactas, Físicas y naturales, 40(155), 254–274.

Rueda-Sevilla, J., & Hernández-Villar, R. (2009). Atlas fotográfico de los invertebrados acuáticos de la cuenca del Río Júcar en la provincia de Albacete. Instituto de estudios albacetences. Abastece, España.

Saal, I., Bouchelouche D., Hamache C. et al. (2021). Evaluation of the surface water quality in the Kebir-Rhumel catchment area (northeast Algeria) using biotic indices and physico-chemical analyses. Environ Sci Pollut Res, 28, 46565–46579.

Schoolmaster, D., Grace, J., & Schweiger, W. (2012). A general theory of multimetric indices and their properties. Methods in Ecology and Evolution, 3(4), 773–781.

Shiyun, C., Gong, Y., Wang, H., Zheng, J., Hu, J., & Dong, F. (2017). A pilot macroinvertebrate-based multimetric index (MMI-CS) for assessing the ecological status of the Chishui River basin, China. Ecological Indicators, 83, 84-95.

Touron-Poncet, H., Bernadet, C., Compin, A., Bargier, N., & Céréghino, R. (2014). Implementing the Water Framework Directive in overseas Europe: A multimetric macroinvertebrate index for river bioassessment in Caribbean islands. Limnologica, 47, 34-43.

Vera-Sánchez, D., & Pinilla-Agudelo. (2020). Aproximación preliminar a un índice multimétrico de macroinvertebrados (IMARBO) para evaluar el estado ecológico de ríos de las cuencas alta y media del río Chicamocha en Boyacá, Colombia. Gestión y Ambiente, 23(1), 37-55.

Villamizar, M., Arenas, R., Gamarra, Y., Cerón, A., Restrepo, R., & Bernal, J. (2019). Calidad de agua de la quebrada Mamarramos. Santuario de Flora y Fauna Iguaque, Colombia. Tecnología y ciencias del agua, 10(6), 90-116.

Yorulmaz, B., & Ertaş, A. (2021). Water quality assessment of Selendi Stream and comparative performance of the indices based on benthic macroinvertebrates and physicochemical parameters. Biología, 76, 2599–2607.