evaluación de la integridad biótica del río sabinal, basado

evaluación de la integridad biótica del río sabinal, basado

EVALUACIÓN DE LA INTEGRIDAD BIÓTICA DEL RÍO SABINAL, BASADO EN EL
ANÁLISIS DE LA COMUNIDAD DE PECES.
Luis Alberto Jiménez Castellanos1
Roberto Reynoso Santos1
Ernesto Velásquez Velásquez2
RESUMEN
El crecimiento de la población humana y el aumento del uso del agua para diferentes
actividades, han influido de manera negativa incrementando los niveles de contaminación. El
Índice de Integridad Biótica (IIB) es una herramienta que permite caracterizar la calidad
biológica de redes fluviales, usando la comunidad de peces, con la combinación de parámetros
hidromorfológicos y físico-químicos. Este índice adaptado para su uso en el río Sabinal,
pretende describir al ambiente en seis clases de calidad de agua, basada en once atributos de
la comunidad de peces para evaluar los efectos de alteración ambiental, agrupados en tres
categorías básicas de la comunidad de peces: Riqueza y composición de especie, estructura
trófica, y condición y abundancia de peces, debido a los niveles de contaminación que se
descargan al río Grijalva. Para tal efecto, se realizaron muestreos biológicos y físico-químicos
en cinco estaciones del afluente del Sabinal, durante los meses de Abril y Mayo del 2004. Ocho
especies de peces equivalentes al 66.6% conforman la ictiofauna actual: Astyanax aeneus,
Cichlasoma grammodes, Poecilia sphenops, Poeciliopsis gracilis, Poeciliopsis fasciata,
Profundulus punctatus, Prufundulus labialis, Rhamdia guatemalensis, incluidas dentro de cinco
familias: Cichlidae, Characidae, Pimelodidae, Profundulidae, siendo la más representativa la
familia Poeciliidae, las otras familias muestran una baja representatividad en base al número de
especies detectadas. Los resultados correspondientes al IIB demostraron cuatro clases de
calidad de agua: Estación uno “ Regular y calidad tres”, Estación dos “Regular–Pobre y calidad
tres–cuatro”, Estación cinco “Pobre – Muy Pobre y calidad cuatro–cinco”, Estación tres y
Estación cuatro se obtuvieron los valores más bajo “ Mala y calidad seis”.
PALABRAS CLAVES: IIB, Calidad, Físico-Químicos, Contaminación.
INTRODUCCIÓN
A pesar de que Chiapas cuenta con una gran riqueza y diversidad (flora, fauna y cultural),
presenta deficiencia en cuanto a las acciones y programas que implican la conservación de la
naturaleza, el desarrollo sustentable, la equidad de los recursos y el bienestar humano, lo que
indica que falta mucho por hacer.
El río Sabinal y sus tributarios representan una fuente importante de agua, sobre todo para los
municipios de Berriozabal, San Fernando y Tuxtla Gutiérrez, en el Estado de Chiapas. Sin
embargo como muchos otros ríos en todo el mundo, este recurso natural se encuentra en
franco deterioro ecológico y escénico.
El agua comprende una gran parte de la masa de muchos organismos vivos, es importante en
muchas reacciones químicas y tiene propiedades singulares, que también afectan al ambiente
(Villee et al.,1996). Es un recurso finito y vulnerable, tiene valor económico, social y ambiental
en todos los usos a los que se destina, sin agua las especies animales y vegetales no existirían,
por otro lado la contaminación en el agua es de origen antropogénico; dentro de los principales
1
2
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias: [email protected]
Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas.
encontramos sedimentación, evaporación y diversos niveles de contaminación que afectan la
flora y fauna natural.
Esta contaminación está relacionada con los vertidos de origen doméstico, representada por
altos porcentajes de materia orgánica y microorganismos de origen fecal e industrial a los
cuerpos de agua, generando altos porcentajes de morbi-mortalidad en la población (Curtis y
Barnes, 2000).
Uno de los efectos de la contaminación fue publicado por Eggenstein (2001), acerca del área
del Rhin. Una avalancha de materiales fecales, sales y aceite e incontables venenos químicos,
ensuciaban los ríos donde la gente bebe el agua, al hacer estudios de los organismos que
habitan las aguas, los peces examinados demostraron tumores, inflamaciones, hígados
dañados, etc. encontrándose un aumento del 26% de cadmio altamente tóxico, en los peces el
cual provoca leucemia y osteomielitis.
Muchos seres vivos pueden desarrollarse bien en aguas de calidad muy diversa, pero otros
están estrechamente unidos a unas condiciones ambientales muy específicas; sólo estos
últimos son apropiados como organismos indicadores.
Según Alba-Tercedor (1996), el uso de comunidades bióticas en la evaluación y cartografía de
la calidad de las aguas, no significa que sea algo nuevo. Se han desarrollado metodologías de
aplicación específica a determinadas cuencas que se aplican por ley y de forma rutinaria.
En Gran Bretaña, al amparo del Consejo Nacional del Agua, (Armitage et al.,1983), ordenaron
las familias de macroinvertebrados acuáticos en 10 grupos siguiendo un gradiente de menor a
mayor tolerancia a la contaminación. A cada familia le hicieron corresponder una puntuación
que oscila desde 10 hasta 1, para la obtención del B.M.W.P (Biotical Métrica Water Potencial).
Con el uso de comunidades como sistema para determinar la calidad del agua, es posible
comparar la situación en las estaciones de muestreo.
Para Alba-Tercedor (1996), los organismos vivos que habitan en los cursos del agua presentan
adaptaciones evolutivas a unas determinadas condiciones ambientales y presentan unos límites
de tolerancia a las diferentes alteraciones de las mismas. Estos límites de tolerancia varían, y
así, frente a una determinada alteración se encuentran organismos “sensibles” que no soportan
las nuevas condiciones impuestas, comportándose como “intolerantes”, mientras que otros, que
son “tolerantes” no se ven afectados. Si la perturbación llega a un nivel letal para los
intolerantes, estos mueren y su lugar es ocupado por comunidades de organismos tolerantes.
Del mismo modo, aún cuando la perturbación no sobrepase el umbral letal, los organismos
intolerantes abandonan la zona alterada, con lo cual dejan espacio libre que puede ser
colonizado por organismos tolerantes. De modo que, variaciones inesperadas en la
composición y estructura de las comunidades de organismos vivos de los ríos pueden
interpretarse como signos evidentes de algún tipo de contaminación.
Las metodologías de estudio y seguimiento de la calidad de las aguas están basados casi
exclusivamente en análisis físico-químicos. Las técnicas que utilizan a los macroinvertebrados,
comunidades de peces, y vegetación como indicadores de calidad han demostrado su total
eficacia en la detección de puntos de alteración y en el cartografiado de la calidad de las aguas.
El bajo costo de la utilización de estos métodos, la rapidez de su aplicación y su fiabilidad los
hace idóneos para la vigilancia del agua. Presentan la ventaja de que reflejan las condiciones
existentes tiempo atrás antes de la toma de muestras; mientras que los métodos analíticos
actuales ofrecen una visión puntual del estado momentáneo de las aguas en el momento de la
toma de muestras.
En condiciones naturales el río Sabinal tiene la capacidad de regularse, el problema de la
contaminación está relacionado con los vertidos de origen domestico, liberando en el agua
muchas sustancias que superan su capacidad para eliminarlas por medios naturales, afectando
las comunidades que viven en ella, y su funcionamiento nos afecta totalmente.
El Índice de Integridad Biótica (IIB), es un calificativo de las condiciones de la biota en un sitio
contaminado, para la construcción del índice deben tomarse en cuenta a los principales
organismos, poblaciones, comunidades y ecosistemas. La integridad biótica debe medirse en el
sitio y se tendrá que comparar contra un área semejante pero no impactada por los
contaminantes (Mejía et al., 2002).
Los indicadores proporcionan al público sobre el estado del ambiente, pero deben tener ciertas
características como, la suficiente sensibilidad para detectar las fases tempranas de cambio,
capaces de proporcionar evaluaciones continuas sobre un rango amplio de perturbación,
independientes del tamaño de muestra, relevantes a fenómenos ecológicos significativos a
diferentes niveles de organización. Ya que ningún indicador posee todas estas características,
se requiere un conjunto de indicadores complementarios que evalúe aspectos de composición,
estructura y de función en los diferentes niveles de organización.
Los habitantes de la ciudad de Tuxtla Gutiérrez ubicados a orillas del río Sabinal, utilizan a este
río como medio para la extracción de peces para alimentación en la parte alta-baja y para
drenaje en la parte media y baja. Su rescate, saneamiento y preservación es de mucha
importancia, por ser tributario del Río Grijalva. Por lo antes señalado la presente investigación
consistió en analizar y caracterizar la calidad del agua del Río Sabinal mediante el análisis de la
comunidad de peces con la aplicación del Índice de Integridad Biótica desarrollado por Karr
(1981), que juega un papel de gran importancia para interpretar la información obtenida en los
monitoreos de este recurso, complementado con un análisis físico-químico del agua. Esta
información puede servir de base para establecer esquemas de prevención, corrección y
control.
MATERIALES Y MÈTODOS
La subcuenca del río Sabinal, se denomina así por presentar en su cauce poblaciones de
Sabinos (Taxodium mucronatum), nace en la loma El chupadero, unos 5 kilómetros al noroeste
de la población de Berriozabal, Chiapas, a una altitud de 1,100 msnm y baja por una cañada
donde forma unas pozas y cascadas de agua limpia, después entra en el municipio de Tuxtla
Gutiérrez para descargar finalmente, en el río Grijalva cerca de un lugar que se conoce como el
“nido de las Águilas”, con una longitud aproximada de 35 kilómetros.
El río Sabinal se encuentra ubicada dentro de la Región hidrológica No. 30 Grijalva-Usumacinta
como cuenca del río Sabinal, y se integra por 14 microcuencas de las cuales son: 24 de Junio,
Arroyo Centro, Cerro Hueco, Chacona, El Poti, Patria Nueva, Poc Poc, Pomarosa, San Agustín,
San Francisco, San José el Arenal, San Roque, Santa Ana y Totoposte. Dentro de esta misma
cuenca se localizan tres manchas urbanas: San Fernando, Berriozabal y Tuxtla Gutiérrez,
siendo está ultima la más urbanizada (CNA, 2003).
La evaluación de la calidad del agua se realizó en un total de cinco estaciones de muestreo en
los meses de abril y mayo del 2004, de acuerdo a la accesibilidad al curso del agua y
degradación: 1) Pozas Berriozabal; 2) Tec. Monterrey; 3) 5ª Ote y 4ª Nte; 4) Prolongación 6ª
Ote; 5) Campo de Golf. En cada estación se realizaron 3 muestreos, sobre orillas con y sin
vegetación, bajo piedra, ramas, parte alta, media y baja del sitio (Karr, 1981; Gaviño et
al.,1972), el muestreo fue dirigido a toda la comunidad de peces desde juveniles hasta peces
adultos y vegetación ribereña.
Se utilizaron diferentes artes de pesca, para la captura de los peces: el chinchorro de (2 x 2 m)
y con 5 mm de luz de malla, con el cual se realizaron 20 lances repetidos, con una duración de
2 horas aproximadamente, los anzuelos de 2 cm utilizando camarón fresco como carnada. El
contenido de cada lance, se coloco en un bote blanco de polietileno de 19 litros y 30 cm de
diámetro, para su posterior conteo. Se aseguró que se incluyera a todas las familias que habitan
en el punto a estudiar.
El muestreo finalizó cuando los lances no aportaron representantes de nuevas familias de
peces, las muestras colectadas en solución de alcohol etílico al 70%, se trasladaron al
laboratorio para su posterior identificación y conservados en solución de formaldehído al 10%
para su almacenamiento.
En todos los sitios de muestreos se determinaron las variables físicas del agua: temperatura,
claridad (luz-disco Secchi), olor, color y espumas), la hora de medición fue a las 10:30 a.m. y
una repetición a las 13:00 p.m.
Las especies capturadas fueron identificadas en campo y en laboratorio, mediante claves
sistemáticas (Álvarez, 1970; Domínguez y Rodiles, 1998; Velasco, 1976). Los ejemplares
conservados en formaldehído al 10% se depositaron en la Universidad de Ciencias y Artes de
Chiapas, de la Facultad de Biología. Los resultados obtenidos fueron sometidos a un análisis
taxonómico para conocer la comunidad de peces del río Sabinal.
El sistema originalmente propuesto por Karr (1981) para el río Illinois, EUA y adaptado para el
Río Sabinal, pretende describir al ambiente en seis clases de calidad de agua (Cuadro 1).
Cuadro 1. Clases de calidad de agua
Clase de integridad
Puntuación
Color
Calidad
Excelente ( e )
52-55
Azul
1
Buena ( b )
42-47
Verde
2
Regular ( r )
32-38
Amarillo
3
Pobre ( p )
21-28
Naranja
4
<18
Rosa
5
0
Rojo
6
Muy pobre ( mp )
Ausencia peces ( m )
Este índice se basa en once atributos de la comunidad de peces para evaluar los efectos de
alteración ambiental, agrupados en tres categorías básicas de la comunidad de peces: Riqueza
y composición de especie, estructura trófica, y condición y abundancia de peces (Cuadro 2).
A cada atributo se le asignó un valor de cinco (situación esperada-buena), tres (situación
regular) y uno (situación mala). Para la obtención del IIB se hace la suma total de la puntuación
correspondiente a cada una de ellas. El valor obtenido anteriormente se hace corresponder con
una determinada clase de calidad cotejándola con el Cuadro 2, y ese punto se representa en el
mapa del área de estudio del color correspondiente.
Según Alba-Tercedor (1996) aquellos valores que queden entre los límites establecidos en la
tabla 1 se consideran entre dos clases, alternando los colores representativos de las clases de
calidad correspondiente.
El valor del Índice de Shannon Wiener para el IIB ( H= Pi ( LnPi ) ) se calculo conforme lo
descrito por Taylor y Miller (1980) describiendo 15 especies en 8 familias la fauna ictiologíca del
Río Grande de Chiapa, Por las condiciones naturales se establecen como 12 las especies para
el río Sabinal para una situación inalterada. Este número de especies dividido en tres, nos
proporciona un rango para la asignación del valor correspondiente al cinco, tres, uno.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La adaptación del IIB para el río Sabinal (Cuadro 3) tiene una gran ventaja por la capacidad de
integrar diversos atributos ecológicos, la elección de la riqueza de especies y el número total de
individuos como primer criterio, es debido a consideraciones biogeográficas, estaciónales y
características del área.
La riqueza de peces que conforman la ictiofauna actual para el río Sabinal equivale al 66.6% del
total de las especies citadas por Taylor y Miller (1980) para este río. Como resultado del estudio
se registraron ocho especies de peces: Astyanax aeneus, Cichlasoma grammodes, Poecilia
sphenos, Poeciliopsis gracilis, Poeciliopsis fascista, Profundulus punctatus, Profundulus labiales
y Rhamdia guatemalensis, incluidas dentro de cinco familias: Characidae, Cichlidae,
Pimelodidae, siendo las más representativas la familia Poeciliidae con tres especies, seguida de
la Profundulidae con dos especies, y las otras familias muestran una baja representatividad en
base al número de especies detectadas.
Cuadro 2. Parámetros utilizados para determinar la Integridad Biótica del río Sabinal, basado en
la comunidad de peces.
Categorías
5
3
1
Composición y riqueza de especie
a) Número de especies
>9
5-8
<4
b) Presencia de sp. Intolerantes
>2
1
0
c) Número de ciclidos
>7
3-6
<2
d) Número de sp. Exóticas
0
1
>2
>2.19
2.18-1.39
<1.38
f) Proporción de omnívoros
<20
20-45
>45
g) Proporción de dentritívoros
>2
1
0
h) Proporción de insectívoros
>3
1
0
i) Proporción de carnívoros
>3
1-2%
0
>280
279-140
>140
0
1-2
3
e) Índice de diversidad (Shannon-Wiener)
Composición trófica
Abundancia y condición de los peces
j) Número de individuos
k) Proporción de peces con anomalías
La presencia de especies intolerantes es importante, por ser las primeras en desaparecer con
un aumento en la contaminación, ocasionada por insecticidas, desechos domésticos,
industriales e inclusive por la concentración de arcillas coloidales en suspensión, y la continua
erosión de campos
Las modificaciones en una especie, sea esta presa o predador puede afectar a toda la biota de
un ecosistema. Karr (1981) establece que un indicador favorable puede ser obtenido
examinando la composición trófica de la comunidad, los cambios resultantes en esta por
alteración de la calidad del agua, condición del hábitat o disminución de recursos alimenticios se
puede medir a través de indicadores tróficos. El sitio declina en calidad a medida que el
porcentaje de omnívoros se incrementa, como resultado de la degradación de la base
alimentaria, especialmente de los invertebrados. Un porcentaje mayor al 5 % indican
ecosistemas saludables, de otra forma en consecuencia las especies oportunistas aumentan en
número y proporción.
En virtud de lo anterior y con la adaptación del IIB para el río Sabinal se establecen cuatro
clases de Integridad Biótica:
Estación 1: Regular y calidad 3
En base a los parámetros analizados, la ausencia de turbidez, pH neutro, presencia de
vegetación ribereña y microhábitat no alterado, se puede señalar que existe poco impacto sobre
las comunidades bióticas del río. La evaluación de la comunidad de peces con el Índice de
Integridad Biótica (Figura 1), presenta signos de deterioro, pocas especies intolerantes y
estructura trófica alterada por el aumento en la frecuencia de omnívoros. Lo anterior se debe a
la baja presión de asentamientos humanos, captura de las especies carnívoras (Rhamdia
guatemalensis y Cichlasoma grammodes), y que a pesar de esto se conserva la estructura del
ecosistema, lo que disminuye el impacto hacia este afluente
Cuadro 3. Evaluación del IIB en cinco estaciones del Río Sabinal.
Composición y Riqueza especies Estación1 Estación 2 Estación 3 Estación 4 Estación 5
A) Número de especie
3(7)
3(6)
AP
AP
1(4)
B) Presencia especie intolerantes
5(4)
5(3)
AP
AP
1(0)
C) Número de cíclidos
1(1)
1(1)
AP
AP
1(0)
D) Número de especies exóticas
5(0)
5(0)
AP
AP
5(0)
E) Índice Diversidad (S-W)
3(1.43)
1(1.30)
AP
AP
1(1.22)
Composición trófica
F) % Omnívoros
1(71.4)
1(66.6)
AP
AP
1(100)
G)% Dentritívoros
1(0)
1(0)
AP
AP
1(0)
H)% Invectívoros
1(0)
1(0)
AP
AP
1(0)
I) % Carnívoros
3(2)
3(29)
AP
AP
1(0)
Abundancia y condición de peces
J)Peces con anomalías
5(0)
5(0)
AP
AP
5(0)
K)Abundancia de organismos
5(420)
5(356)
AP
AP
1(192)
Sumatoria
33
31
0
0
19
Clase Integridad Biótica
R
R-P
M
M
P-MP
Estación 2: Regular – Pobre y calidad 3 – 4
Se demuestra por medio de los parámetros analizados que existe impacto, encontrando agua
revuelta, poca vegetación ribereña, microhábitat modificado y con signos de deterioro, pocas
especies intolerantes, con dominancia de especies omnívoros de hábitat generalistas,
tolerantes a la contaminación (Figura 1). La perturbación de este lugar es ocasionada por la
pesquería del Astyanax aeneus, Rhamdia guatemalensis y Cichlasoma grammodes estas dos
últimos carnívoros, originando la dominancia por parte de peces omnívoros como son el
Profundulus punctatus, Poecilia sphenops, Poeciliopsis gracilis, según Araujo (1998), la calidad
del sitio declina en medida que aumenta la proporción de individuos omnívoros. Algunos efectos
negativos para la baja diversidad son debidos a las modificaciones del hábitat y alteraciones en
fuentes de energía de las cuales depende la biota acuática.
El aumento del cauce en la zona, utilizando maquinaria para el dragado extinguieron la
comunidad de peces que se encontraban a 500 metros del sitio de estudio, además de la
interrupción del paso de agua a un metro del sitio de colecta ha ocasionado que el agua
produzca malos olores, afectando a terceros, como es el caso del Tecnológico de Monterrey, y
vecinos que se proveen del recurso. Una parte de las especies que se enfrentan a la extinción
actualmente están en peligro debido a la destrucción de su hábitat por actividades humanas.
Estación 5:Pobre – Muy Pobre y calidad 4 –5
El análisis de los parámetros y el uso del IIB (Figura 1), demuestra que hay pocos peces
presentes muy tolerantes a la contaminación, con alto porcentaje de omnívoros, peces con
posibles enfermedades. La presencia de drenajes, basura provoca un sitio contaminado y con
estrés ambiental, la diversidad de especies se relaciona inversamente con el estrés ambiental
sobre un hábitat, sólo aquellas especies capaces de tolerar condiciones ambientales extremas
pueden vivir en una comunidad sometida al estrés ambiental, así la diversidad de especies en
un río contaminado es baja comparada con la de un río limpio
Estación 3 y 4:Mala y calidad 6
El mismo río cuando entra a la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, presenta un cambio importante
respecto a los parámetros analizados, indicando agua de mala calidad ambiental, con fuerte
grado de perturbación y se ve expresado en la tasa de extinción de la comunidad de peces.
Analizando los resultados reportados, con los análisis fisicoquímicos de descargas ubicadas en
la 15 Poniente y 5ª Norte, la Colonia el Vergel y la Colonia Paso Limón, existen parámetros que
rebasan los límites máximos permisibles según la NOM-ECOL-001-1996, tales como los
Sólidos Suspendidos Totales, Demanda Bioquímica de Oxígeno, Sólidos Sedimentables y
Coliformes Fecales.
Figura 1. Evaluación de la integridad biótica en 5 estaciones del río Sabinal.
CONCLUSIONES
La longitud aproximada del río Sabinal es de 35 Kilómetros, encontrándose en este trabajo un
total de ochos especies, agrupadas en seis géneros y cinco familias. Los resultados de la
evaluación de la comunidad de peces con el Índice de Integridad Biótica (IIB) según se aprecia
en la figura 1 define a la parte alta correspondiente a la estación uno como: de clase Regular
“R” y calidad tres, esto se ve reflejado en la estructura del ecosistema y trófica de la comunidad.
Las estaciones dos y cinco presentan una baja diversidad, con dominancia de especies
omnívoras. La estación dos se ubica entre las clases Regular- Pobre “R-P”, de calidad trescuatro. la estación cinco presenta una clases de agua Pobre-Muy Pobre “P-MP”, de calidad
cuatro-cinco como se aprecia en la figura 2.
El río cuando entra a la ciudad de Tuxtla Gtz., Chiapas, presenta un cambio importante respecto
a la fisicoquímica del agua, la diversidad de especies decrece drásticamente, son excluidas
todas las especies intolerantes y tolerantes, la calidad de agua en esta zona es de 6, lo que has
sido observado en ambientes con fuerte grado de perturbación expresado en la tasa de
extinción, a la que es sometida por la población humana.
El mapa de calidad del agua, desarrollado mediante el uso de parámetros físico-químicos y del
análisis de la comunidad de peces señalan que hay áreas que tienen buena, regular y mala
calidad de agua. Detectándose puntos de alteración en la calidad del agua del río Sabinal, lo
que puede facilitar la selección de áreas de referencia y áreas de impacto, también se conoció
la estructura de la comunidad de peces en zonas perturbadas y en equilibrio.
Figura 2. Mapa de calidad de agua del río Sabinal, Chiapas., basado en la comunidad de
peces empleando el Índice de Integridad Biótica (IIB).
BIBLIOGRAFÍA
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