Introducción DEPARTAMENTO DE SUELOS INSECTOS ACUÁTICOS COMO INDICADORES DE LA CALIDAD EN CUATRO RÍOS DE LA REPUBLICA MEXICANA; ESTUDIO PRELIMINAR. TESIS PROFESIONAL Que como requisito parcial para obtener el Título de INGENIERO EN PLANEACIÓN Y MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES. Presenta LILIÁN GISSELA RODRÍGUEZ SÁNCHEZ. Chapingo, México. Noviembre de 2001. 1 Introducción Esta tesis fue realizada bajo la dirección del Dr. Alejandro Sánchez Vélez y asesorada por el Dr. Felipe de Jesús Torres Pérez, revisada, corregida y aprobada por los miembros del jurado calificador como requisito parcial para obtener el título de: INGENIERO EN PLANEACIÓN Y MANEJO DE LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES. JURADO CALIFICADOR PRESIDENTE: __________________________ Dr. Alejandro S. Sánchez Vélez. SECRETARIO: __________________________ Ing. José Rico Cerda. VOCAL: __________________________ M. C. Beatriz C. Aguilar Valdez. SUPLENTE: __________________________ Dr. Felipe de Jesús Torres Pérez. SUPLENTE: __________________________ Dr. Antonio Vázquez Alarcón. 2 Introducción ÍNDICE GENERAL Contenido Página Índice de cuadros .............................................................................................. vii Índice de figuras ............................................................................................... viii Resumen .............….................................................…...........................…......... x Summary ................…...........................................................................….....…. xi 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 1 2. OBJETIVOS E HIPÓTESIS ............................................................................ 3 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................... 4 4. REVISIÓN DE LITERATURA ......................................................................... 6 4.1. Ríos ............................................................................................................ 6 4.2. Contaminación de ríos ................................................................................ 7 4.2.1. Fuentes puntuales de contaminación ....................................................8 4.2.2. Fuentes no puntuales de contaminación ............................................ 11 4.3. Insectos acuáticos .................................................................................... 14 4.3.1. Origen de los insectos acuáticos ........................................................ 16 4.3.2. Morfología de insectos acuáticos ....................................................... 16 4.3.2.1. Orden Odonata ............................................................................. 19 4.3.2.2. Orden Ephemeroptera .................................................................. 21 4.3.2.3. Orden Plecoptera ......................................................................... 22 4.3.2.4. Orden Trichoptera ........................................................................ 23 4.3.2.5. Orden Megaloptera ...................................................................... 25 4.3.2.6. Orden Hemíptera ......................................................................... 25 4.3.2.7. Orden Coleóptera ........................................................................ 26 4.3.2.8. Orden Díptera .............................................................................. 27 4.3.3. Colecta e identificación de insectos ................................................... 28 3 Introducción 4.4. Insectos acuáticos como bioindicadores ................................................. 29 4.5. Diversidad acuática .................................................................................. 37 4.6. Valoración económica del agua ................................................................ 38 5. MÉTODOS Y MATERIALES ........................................................................ 41 5.1 Ubicación y características del área de estudio ......................................... 41 5.1.1 Ríos Tamasopo y Tanchachín, San Luis Potosí ................................42 5.1.2 Ríos Xico y Los Ídolos, Veracruz ...................................................... 43 5.1.3 Río Putla, Oaxaca ............................................................................. 45 5.2 Método de investigación ............................................................................. 47 5.3 Material y equipo ........................................................................................ 50 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ..................................................................... 51 6.1 Ríos de San Luis Potosí ............................................................................ 51 6.1.1 Río Tamasopo ................................................................................... 51 6.1.2 Río Tanchachín ................................................................................. 50 6.2. Ríos de Veracruz ...................................................................................... 55 6.2.1 Río Xico .............................................................................................. 55 6.2.2 Río Los Ídolos ..................................................................................... 58 6.3 Río de Putla, Oaxaca ................................................................................ 63 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................... 76 8. LITERATURA CITADA ................................................................................ 80 9. ANEXOS ....................................................................................................... 86 4 Introducción INSECTOS ACUÁTICOS COMO INDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA EN CUATRO RÍOS DE LA REPUBLICA MEXICANA; ESTUDIO PRELIMINAR. RESUMEN El presente estudio propone el uso de indicadores biológicos de la calidad del agua, en cuatro ríos de la Republica Mexicana. El método utilizado consiste en la asignación de un índice biótico (IB) propuesto por Hilsenhoff (1988) citado por Resh et al. (1996), consiste en colectar alrededor de 100 organismos de diferentes hábitats dentro de la corriente de agua. Estos se identifican y se asigna un valor de tolerancia a la contaminación, después se aplica una ecuación y finalmente se evalúa la calidad del agua de acuerdo al valor del índice. El número total de macroinvertebrados encontrados en Tamasopo, San Luis Potosí, fue de 38, en Tanchachín, SLP, 152, en Xico, Veracruz, 84, en Los Ídolos, Ver, sólo 37 y en Putla, Oaxaca, 112, y de acuerdo al índice aplicado, se encontró que en todos los puntos de muestreo la calidad del agua fue excelente, sin embargo en Tamasopo, SLP, Los Ídolos y Xico, Ver, no se puede confiar en la categoría otorgada debido a que no se encontró más de 100 organismos como el método lo establece (IB), además de que existe la posibilidad de contaminación provocada por el hombre. En cambio, en Tanchachín, SLP y Putla, Oax, si se encontró más de 100 organismos lo que asegura tener una calidad de agua excelente, indicando que a una mayor diversidad, mejor calidad del agua, y en donde no existe contaminación significativa causada por la actividad del hombre. Palabras clave: Bioindicadores, insectos acuáticos, contaminación, calidad del agua. 5 Introducción AQUATIC INSECTS AS INDICATORS OF THE QUALITY OF THE WATER IN FOUR RIVERS OF THE MEXICAN REPUBLIC; I STUDY PRELIMINARY. SUMMARY The present study to proposes the use of biological indicators of the quality of the water, through the knowledge of existent macroinvertebrates in four rivers of the Mexican Republic. The used biotic index proposed by Hilsenhoff (1988) mentioned by Resh et al. (1996), were they are collected around 100 organisms, in each stream. These were identified and it assigns a value of tolerance to the contamination, later on the equation is applied, and finally the quality of the water is evaluated based on this index. The total number of macroinvertebrates found in Tamasopo, San Luis Potosí, was of 38, in Tanchachín, SLP, 152, in Xico, Veracruz, 84, in The Idols, Veracruz, only 37 and in Putla, Oaxaca, 112, and according to the applied index, it was found that in all the sampling points the quality of the water was excellent, however in Tamasopo, SLP, The Idols and Xico, Veracruz, do not make sure the category because it was not collected 100 organisms, besides there is the possibility of provoked by human pollution. On the other hand in Tanchachín, SLP and Putla, Oax, if it was more than 100 organisms what assures to have a quality of excellent water, indicating that to a bigger diversity, better quality of the water, and where contamination is not a problem. Key words: Bioindicators, aquatic insects, contamination, quality of the water. 6 Introducción 1. INTRODUCCIÓN Vivimos en un planeta acuático; en un planeta de agua. Este recurso dador de vida cubre cerca del 71% de la superficie de la tierra. La preciada envoltura es en su mayor parte agua salada y el resto que es agua dulce, ayuda a mantener el clima de la Tierra, diluir los contaminantes y es esencial para toda forma de vida. El agua dulce en la Tierra a pesar de ser tan escasa, gracias al ciclo hidrológico se recicla y purifica de manera constante, lo que nos permite disponer de ella en innumerables formas. A pesar de su importancia, el agua es uno de los recursos más deficientemente administrados en el Planeta, ya que se desperdicia y contamina y nos ocupamos muy poco de su conservación (Miller, 1994). México enfrenta actualmente grandes problemas ambientales, entre los que destacan, la disminución de la disponibilidad de agua en las zonas más pobladas y la creciente contaminación de los embalses y ríos que sirven como fuentes de abastecimiento. En el caso de los ríos que cuentan con una enorme variedad de ecosistemas, y no obstante ser de suma importancia para satisfacer las necesidades del hombre, se ha ignorado la amenaza que representa la descarga de contaminantes para esos ambientes acuáticos, confiando en una capacidad asimilativa ilimitada de los sistemas fluviales. La contaminación de las corrientes de agua impactan no sólo la cubierta vegetal sino también los organismos de los ecosistemas acuáticos, que son los que participan en la depuración de este recurso renovable. La biota acuática que habita diferentes nichos de la corriente tiene sus preferencias o exigencias con respecto a los factores físicos-químicos y bióticos del medio, es decir, la estructura de las poblaciones sufre una perturbación que se manifiesta por la dominancia de algunas especies de flora y fauna o la desaparición completa de otras. Estas perturbaciones condicionan 7 Introducción frecuentemente la presencia o ausencia de ciertas especies animales o vegetales, sirviendo así como indicadores biológicos de la contaminación y por ende de la calidad del agua. El énfasis en estudios de insectos acuáticos, fue expandiéndose exponencialmente en las últimas tres décadas (Merrit y Cummins, 1996), donde los insectos acuáticos juegan un papel muy importante debido a que ciertos grupos pueden reflejar las condiciones de la calidad del agua. Una de las técnicas basadas en estos indicadores biológicos es el “Biomonitoreo”, el cual permite determinar la salud de un sistema acuático, mediante la evaluación de los índices de sensibilidad de los organismos acuáticos ante la presencia de contaminantes (Sánchez y García, 1999). El empleo de macroinvertebrados acuáticos (principalmente insectos) como bioindicadores de la calidad en corrientes de agua es una técnica menos costosa y requiere menos inversión de tiempo, para la evaluación que las técnicas convencionales de laboratorio. Por todo lo anteriormente expuesto, es justificable realizar investigaciones donde se prueben técnicas de biomonitoreo para determinar la distribución y abundancia de organismos acuáticos sensibles a la contaminación, como indicadores de la calidad y estado de la corriente. 8 Introducción 9 Objetivos e hipótesis 2. OBJETIVOS E HIPÓTESIS OBJETIVOS - Determinar taxonómicamente los insectos acuáticos presentes en las corrientes de agua. - Proponer un método preliminar que permita inferir sobre la calidad del agua y su grado de perturbación en función de los organismos presentes en su ambiente acuático. - Realizar una evaluación de los insectos acuáticos presentes en cuatro corrientes de la republica Mexicana, para ser usados de manera preliminar como indicadores biológicos de la contaminación o calidad del agua. - Evaluar un índice de diversidad reportado en la bibliografía que pueda ser utilizado en un futuro como punto de referencia respecto a la salud de una corriente en comparación con los análisis químicos. HIPÓTESIS - La diversidad de macroinvertebrados en una corriente puede ser utilizada como indicador de la calidad del agua y del estado de salud de ese ecosistema. 10 Planteamiento del problema 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Las cuencas de montaña, así como la vegetación riparia, han sufrido alteración en su cobertura, composición y estructura debido a que durante mucho tiempo el hombre ha utilizado a los ríos como vertederos de todo tipo de desechos, provocando riesgos de enfermedades en las comunidades del medio rural. Sin embargo gracias a su capacidad de arrastre, los ríos absorben grandes cantidades de contaminantes, pero las concentraciones de éstos han superado los límites de la capacidad autodepurativa, rompiéndose el equilibrio entre los distintos componentes del medio acuático. Así en los ecosistemas acuáticos, donde se alberga una gran diversidad de organismos han sido fuertemente afectados y muchas especies ya han desaparecido, sin haber sido descritas taxonómicamente y son quizás actualmente las más amenazadas y las menos conocidas. De esta manera, el problema de la falta de estudios y conocimientos de los ecosistemas acuáticos, es grave y por tanto son esenciales. Aunque en México se han realizado investigaciones respecto a las especies acuáticas, aún no se cuenta con la información suficiente, por lo que es necesario seguir investigando para tener un mayor conocimiento. De esta manera, es indispensable caracterizar biológicamente la flora y fauna de las corrientes para tener conocimiento de la biodiversidad acuática que existe y saber el grado de perturbación que han sufrido, así como la calidad del agua que se tiene en las corrientes. Para evaluar la calidad del agua, se utilizan los parámetros físico-químicos, sin embargo estos métodos son de laboratorio y demasiado costoso, el equipo es muy sofisticado y el tiempo que se requiere es amplio, además de personal especializado. Este trabajo, se propone el uso de indicadores biológicos de la calidad del agua, a través del conocimiento de los macroinvertebrados, que son 11 Planteamiento del problema sensibles a las perturbaciones en el medio, y la presencia o ausencia de determinados macroinvertebrados pueden indicar de manera directa la presencia de alguna sustancia contaminante. Esto nos puede servir para promover su conocimiento, poder vigilar su conservación, tener un mejor aprovechamiento y sobre todo valorar los recursos que aún poseemos. La presente investigación se realizó en cuatro microcuencas de montaña de la República Mexicana, como una contribución al conocimiento de macroinvertebrados existentes en las corrientes, contando con una caracterización biológica de la biodiversidad acuática, a sí como calidad del agua con que se cuenta y que en años posteriores se realizará con mayor detalle para poder determinar índices de la calidad del agua para México. 12 Revisión de literatura 4. REVISIÓN DE LITERATURA. 4.1 Ríos Los ríos, se distinguen de las torrentes por tener pendientes moderadas (no mayores al 5%), correr o surcar valles amplios, su caudal sólido lo componen materiales de gran volumetría fina, sus crecidas son paulatinas y poseen un caudal de estiaje considerable (Sánchez y García, 1999). Los ríos forman parte de la circulación general del agua o ciclo hidrológico. La presencia de grandes cantidades de agua es lo que distingue a la Tierra de otros planetas conocidos y lo que hace posible la vida. En la Tierra hay más de 1.400 millones de km3 de agua que son continuamente reciclados y transformados a su paso por los océanos, la atmósfera, la biosfera y por los suelos y las rocas de la geosfera (Miller, 1994). Si se mide la cantidad de agua de cada uno de los componentes del ciclo hidrológico, la de los ríos sólo representa una pequeña parte del sistema. La mayor parte es agua salada, ya que los océanos contienen el 96,5% del agua terrestre. El 3.5% restante es agua dulce, concentrada principalmente en las reservas de las regiones frías (69% del total), como los casquetes polares, glaciares, y en forma de nieve; o en el subsuelo, en forma de agua subterránea (30% del total). Los lagos contienen un 0.25%, mientras que la atmósfera acumula el 0.4%. El agua de los ríos sólo suma un reducido 0.006% del agua dulce de la Tierra, pero tiene una relevancia que compensa su escaso volumen. Ello se debe a que el agua de los ríos, al fluir debido a la gravedad, erosiona y modela el paisaje, al transportar y depositar rocas y sedimentos. Otra razón es que el agua constituye un recurso natural renovable, tanto para los humanos como para los animales y las plantas (Enciclopedia Océano , 1997). 13 Revisión de literatura 4.2 Contaminación en ríos La contaminación de las aguas tiene su origen desde que el hombre abandona sus hábitos de cazador y recolector y se dedica a la agricultura, y con la necesidad del agua para el riego, fertilización de los campos de cultivo, además del combate de plagas y enfermedades, va aumentando progresivamente hasta la actualidad. Así todo organismo vivo tiene sus preferencias o exigencias con respecto a los diferentes factores fisicoquímicos y bióticos del ambiente. Los medios acuáticos son colonizados por poblaciones animales y vegetales, cuya estructura responde a cierto equilibrio, en condiciones normales (Peasson, 1979). Cuando este equilibrio suele romperse por las actividades humanas, las cuales ocasionan graves daños a los ecosistemas (se habla de una contaminación), los organismos responden con gran resistencia y capacidad de adaptación que puede ser medida en la frecuencia de sus individuos (densidad) y las poblaciones (diversidad). La Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (1998), define a la contaminación como: la presencia en el ambiente de uno o más contaminantes o cualquier combinación de ellos que cause desequilibrio ecológico. Rueda (s/f) menciona que la contaminación del agua es la incorporación al flujo de materias extrañas, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales y de otros tipos, o aguas residuales. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para otros usos. Hoy día la investigación científica y tecnológica nos permite tener un vasto conocimiento con el propósito de establecer métodos de evaluación, debido a que el problema de la contaminación del agua sigue incrementándose 14 Revisión de literatura cada vez más, alcanzando proporciones globales. Estos incrementos no se podrán detener mientras siga creciendo la población, que a su vez requiere una mejor condición de vida, lo que provoca alteraciones en los ecosistemas y consecuentemente la contaminación y el agua puede llegar a estar tan contaminada por las actividades que el hombre realiza, que no sea útil para muchos propósitos, e incluso sea nociva para una gran diversidad de organismos, incluyendo al propio hombre. Las principales fuentes de descargas de contaminantes que afectan los cuerpos de agua, se dividen en puntuales y no puntuales o difusas. 4.2.1. Fuentes puntuales de contaminación. Las fuentes puntuales descargan contaminantes en localizaciones especificas a través de tuberías, alcantarillas, etc., a cuerpos de agua superficiales (Miller, 1994). Aguas de uso doméstico Las aguas domésticas son todas aquellas aguas residuales que contienen detergentes, jabones, sales, desperdicios orgánicos, etc., y que son vertidas en los ríos, en su mayoría sin recibir ningún tipo de tratamiento (Glass, 1973). Los detergentes producen una acción nociva sobre el agua, inhiben las oxidaciones biológicas y químicas produciendo por tanto, en aguas muy contaminadas, una baja demanda bioquímica de oxígeno, así como el aumento del contenido en fosfatos, favoreciendo la proliferación de algas y procesos de eutrofización (Seoánez, 1996). 15 Revisión de literatura Aguas de uso industrial Los procesos de producción industrial iniciados a principios del siglo XIX, ha requerido la utilización de grandes volúmenes de agua para la transformación de materias primas, siendo los efluentes de dichos procesos productivos, vertidos en los cauces naturales de agua como ríos, lagos, lagunas etc., con desechos de contaminantes; y aun cuando la tecnología ha logrado reducir de alguna forma el volumen y tipo de contaminantes vertidos a los cauces, ello no ha ocurrido ni en la forma ni en la calidad necesarias para que el problema de la contaminación de las aguas esté resuelto (Rivera, s/f). La contaminación del agua se produce a través de la introducción directa o indirecta en los cauces o acuíferos de sustancias sólidas, líquidas, gaseosas, así como de energía calórica, entre otras. Esta contaminación es causante de daños en los organismos vivos del medio acuático y representa, además, un peligro para la salud de las personas y de los animales (Rueda, s/f). La industria se encuentra entre las actividades que demandan mayor volumen de agua para uso consuntivo (Cuadro 1), lo que representa pérdidas y contaminación de aguas superficiales y subterráneas (INEGI, 1999b). Cuadro 1. Usos consuntivos y no consuntivos del agua, según origen del agua, INEGI 1998. (km3). Superficial Origen Subterráneo Total Consuntivo1 Agrícola Público2 Industrial3 Acuícola Termoeléctricas Total 44.4 4.1 1.6 1.1 0.0 51.2 16.1 9.4 2.5 0.0 0.2 28.2 60.5 13.5 4.1 1.1 0.2 79.4 No consuntivo4 Hidroeléctricas 119 0.0 119 1Esta clase de uso que consume o disminuye las reservas de agua dulce. industrias y servicios conectados a las redes de abastecimiento. 3Se refiere a industria autoabastecida. Excluye Termoeléctricas. 4Uso que no disminuye las reservas de agua dulce, son utilizados sin necesidad de tratamiento. 2Incluye 16 Revisión de literatura Por ejemplo Zavala et al. (1998), menciona que algunas fábricas generadoras de electricidad tiran agua caliente. Ésta aumenta la temperatura del agua de los ríos y lagos disminuyendo la cantidad de oxígeno, lo que causa daños a la fauna acuática. También se perjudica al enfriar las aguas, por ejemplo algunas fábricas que liberan agua fría al fondo de los cuerpos de agua. Así también existe contaminación de agua por metales pesados y desechos tóxicos, ya sea de origen natural, por la agricultura o la industria como son: cadmio, plomo, cobre, asbesto, benceno, cloro, hidrocarburos aromáticos, fenoles, cresoles, mercurio, cloruro de vinilo, xyleno, tuloeno, etc. Estudios recientes realizados en Nogales, Sonora reportaron la presencia de cromo, hierro, plomo, magnesio, mercurio y otros compuestos orgánicos volátiles como el triclorometano, tricloroetano, tricloroetileno, entre otros (Rivera, s/f). Principalmente en el Norte del país, en los últimos años ha existido un crecimiento industrial desmedido y muchas de esas industrias utilizan sustancias químicas tóxicas para el medio ambiente en general, utilizando los ríos para desecharlas sin tratamiento alguno y en ocasiones esas aguas son utilizadas para la agricultura, lo que constituye un riesgo para la salud (Murrieta, s/f). En nuestro país existen una serie de Normas Oficiales Mexicanas (NOM) con el propósito de cuidar los recursos naturales, sin embargo no existen NOM, donde se considere a los macroinvertebrados y a la flora, sólo existen NOM de límites máximos permisibles de contaminación, entre las que destacan 1: - Norma Oficial Mexicana NOM-001-ECOL-1996, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de agua y bienes nacionales (Diario Oficial, lunes 24 de junio de 1996). - Norma Oficial Mexicana NOM-CCA-031-ECOL-1993, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas 1(http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/agua/no_001.htm) 17 Revisión de literatura residuales a cuerpos receptores provenientes de restaurantes o de hoteles (Diario Oficial, lunes 18 de octubre de 1993). - Norma Oficial Mexicana NOM-CCA-031-ECOL-1993, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales provenientes de la industria, actividades agroindustriales, de servicios y el tratamiento del agua residual a los sistemas de drenaje y alcantarillado urbano o municipal (Diario Oficial, lunes 18 de octubre de 1993). - Norma Oficial Mexicana NOM-CCA-032-ECOL-1993, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales de origen urbano o municipal para su disposición mediante riego agrícola (Diario Oficial, lunes 18 de octubre de 1993). - Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, Salud Ambiental, agua para uso y consumo humano-límites permisibles de calidad y tratamiento a que debe someterse el agua para su potabilización (Diario Oficial, jueves 18 de enero de 1996). 4.2.1.2 Fuentes no puntuales de contaminación. Las fuentes no puntuales son grandes áreas de terrenos que descargan contaminantes al agua superficial y subterránea sobre una región extensa, y partes de la atmósfera donde los contaminantes son depositados en las aguas superficiales (Miller, 1994). Aguas de uso agrícola La principal fuente no puntual de la contaminación del agua es la agricultura. Actualmente en nuestro país se siguen realizando desmontes, con la finalidad de aumentar las áreas de cultivos, sin embargo muchas veces se tienen terrenos improductivos, donde existe un uso intensivo de plaguicidas, y fertilizantes químicos. 18 Revisión de literatura La contaminación de ríos, lagos y estuarios, y la mortandad de peces y mariscos por el escurrimiento de agua con plaguicidas (Miller, 1994), es causa de la lixiviación de plaguicidas hidrosolubles, nitratos provenientes de fertilizantes inorgánicos comerciales, y sales que provienen del agua y riego. Foster et al. (1991) menciona que la agricultura intensiva ha requerido cada vez mayores cantidades de fertilizantes y plaguicidas, hasta el punto que ha provocado alarmantes aumentos en su concentración en los cuerpos de agua, por lo que representa un peligro potencial para los usuarios, se ha demostrado la existencia de altas tasas de lixiviación de nitratos y otros iones móviles de muchos suelos sometidos a siembras continuas, sostenidas por aplicaciones de grandes cantidades de fertilizantes inorgánicos, y otros dos principales nutrientes de plantas como es el potasio y fosfato, no son lixiviados de tierras cultivadas en cantidades significativas, debido a su fuerte retención fisicoquímica en el suelo (cuadro 2). Seoánez (1996) menciona que el uso de los plaguicidas y fertilizantes sobre suelos o vegetales, pueden incorporarse a las masas hídricas o a los cursos de agua por escorrentía superficial debido a las lluvias, así como por infiltración hacia los acuíferos. Al aparecer los plaguicidas en el agua, sufren degradaciones y a veces se transforman en productos más tóxicos. El nivel de toxicidad varía según las especies , influyendo también en ello ciertas características del medio como pH, temperatura, contenidos en CO 2 y oxígeno, etc (Peasson, 1979). 19 Revisión de literatura Cuadro 2. Características de los principales fertilizantes agrícolas, lixiviados en el suelo según Foster et al. (1991). Tipo DE NITRÓGENO Nitrato de calcio Salitre de amonio Salitre de sodio Salitre de potasio Salitre de amonio y cal Sulfato de amonio Amoníaco líquido Agua amoniacal Urea Cianamida cálcica Urea-50/amoniaco-50 DE FÓSFORO Superfosfato Superfosfato granulado Tri-superfosfato Fosfatos pulverizados Polvo de Thomas Superfosfato simple + fosfato crudo DE POTASIO Cloruro de potasio Idem+sulfato de magnesio Sulfato de potasio NPK combinado Adsorción en suelo Baja solo Ca Parcial NH4 Baja solo Na Baja solo K Aumentado NH4 y Ca Parcial NH4 Alta NH4 Parcial NH4 Parcial NH4 Parcial NH4 Parcial NH4 Parcial NH4 Movilidad en suelo Catión anión Baja alta Baja alta Baja alta Baja alta Baja alta Posibles contaminantes Catión anión NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 Baja media Baja alta Baja alta Baja alta Baja alta Baja alta Baja alta MH4SO4 NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 NH4NO3,NO2 Muy alta Muy alta Muy alta Muy alta Muy alta Muy alta Extremadamente baja Extremadamente baja Extremadamente baja Extremadamente baja Extremadamente baja Extremadamente baja HPO4 HPO4 HPO4 HPO4 HPO4 HPO4 Baja solo K Baja solo K Baja alta Baja alta K Cl K Cl Baja solo K Aumentada Baja media Baja alta K Cl KNO3,NO2,PO4 Aguas de uso pecuario La ganadería comercial y las granjas avícolas, son la fuente de muchos contaminantes orgánicos de las aguas superficiales y subterráneas. Estos contaminantes incluyen tanto sedimentos procedentes de la erosión de las tierras de cultivo como compuesto de fósforo y nitrógeno que, en parte, proceden de los residuos animales y los fertilizantes comerciales (Rivera, s/f).Los residuos animales tienen un alto contenido en nitrógeno, fósforo y materia consumidora de oxígeno, y a menudo albergan organismos patógenos. 20 Revisión de literatura Aguas de lluvia Menciona Seoánez (1996) que el agua de lluvia que teóricamente debería de ser pura, en la práctica presenta ciertas cantidades de materiales en suspensión que ha arrastrado en su camino a través del aire, sobre todo cuando lavan caminos y carreteras donde pueden recoger incluso aceites e hidrocarburos. Estos materiales en suspensión, pueden contener dióxido de azufre, óxido de nitrógeno que posteriormente formaran dióxido de nitrógeno , vapor de ácido nítrico y ácido sulfúrico, que descienden a la superficie y la cual es llamada comúnmente como lluvia ácida. De acuerdo a Miller (1994) la lluvia natural tiene un pH que varía de 5.0 a 5.6, pero la lluvia ácida que es dañina a los ecosistemas acuáticos cuando el pH está por debajo de 5.5 y un pH inferior a 4.3 comúnmente no contiene peces. 4.3. Insectos acuáticos Los insectos son considerados típicamente terrestres, sin embargo a lo largo de su evolución, diversos grupos han invadido secundariamente el medio acuático. Dicha invasión ha ocurrido en muy distintos grupos y bajo diferentes condiciones, existiendo desde los grupos que permanecen sumergidos en el agua, por lo menos en una de las fases en su ciclo de vida, hasta aquellos que viven en las orillas de los cuerpos de agua o permanecen sobre ella pero sin sumergirse (Galindo, 1990). Y aunque menos del 3% de todas las especies de insectos tienen estados acuáticos (Daly et al. 1984), en algunas aguas dulces pueden comprender por encima del 95% del total de individuos o especies de macroinvertebrados. 21 Revisión de literatura Trece órdenes de insectos contienen especies con estados semiacuáticos y acuáticos, en cinco de éstos todos tienen especies en estados acuáticos: Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera, Megaloptera y Trichoptera. Las ocho órdenes restantes contienen especies terrestres, acuáticas o semiacuáticas (Lehmkuhl, 1979) (Cuadro 3). Las especies semiacuáticas viven en hábitats de márgenes húmedos (algunos Hemípteros), o son asociadas con las superficies altas de la interfase de aire-agua (algunos Colembolos), o normalmente viven alrededor de la superficie del agua solamente sumergidos temporalmente, quizás para ocultarse (algunos Ortópteros). Con la excepción de algunos ejemplos interesantes, solamente escarabajos acuáticos y chinches contienen especies en la cual ambos adultos y estados inmaduros ocurren debajo del agua (Coleópteros y Hemípteros) (Ward, 1992). Cuadro 3. Órdenes de insectos que tienen hábitos acuáticos, según Lehmkuhl (1979). Orden Collembola Ephemeroptera Odonata Orthoptera Plecoptera Hemiptera Neuroptera Megaloptera Coleoptera Trichoptera Lepidoptera Díptera Hymenoptera Acuático / subacuático Estado de vida acuático Todos Náyades Náyade2s Todos Náyades Todos No. De especies acuáticas 25 625 5001 5 425 400 No. De especies no acuáticas 300 Ninguna Acuático Acuático Acuático Subacuático Acuático Acuático y Subacuático Subacuático Acuático Acuático y Subacuático Acuático Subacuático Acuático y Subacuático Subacuático Larvas Larvas y pupas Todos Larvas y pupas Larvas Larvas y pupas Larvas y pupas 5 40 1000 1000 50 1700? 85? 300 Ninguna 30000 Ninguna 10000 17000 17000 1000 Ninguna 4600 22 Revisión de literatura 4.3.1. Origen de los insectos acuáticos. Aunque el origen de los insectos acuáticos no es muy conocido, existen registros fósiles, donde se determina la era en la cual hicieron su aparición y ha podido permitir seguir los pasos de su evolución (Galindo, 1990). Un punto en el que se está de común acuerdo es el origen terrestre de los insectos. Ningún hexápodo áptero actual es verdaderamente acuático, por ejemplo los Colémbolos sólo viven en la superficie del agua sin sumergirse (Galindo, 1990). De los órdenes existentes más antiguos tenemos: los Ephemeroptera, que son estrictamente acuáticos en el estado ninfal. Los otros órdenes que son estrictamente acuáticas en su estado inmaduro son: Odonata, Plecoptera, Megaloptera (Neuroptera) y Trichoptera (Cuadro 4). En períodos posteriores existieron numerosas invasiones pequeñas de ambientes dulceacuícolas, dando salida a especies únicas de familias de insectos acuáticos (Lehmkuhl, 1979). Cuadro 4. Secuencia de aparición de los órdenes de insectos acuáticos en el registro fósil. Millones de años 0-70 70-135 135-185 185-225 225-270 Cenozoica Cretácico Jurásico Triásico Pérmico Era 270-350 Carbonífero superior Insectos No se conocen detalles de insectos. Lepidoptera No se conocen detalles de insectos. Diptera, Hymenoptera y Trichoptera Odonata, Plecoptera, Hemiptera, Coleoptera, Megaloptera Ephemeroptera Carbonífero inferior No se conocen detalles de insectos. 350-400 Devónico Fuente: Lehmkuhl, 1979. Primeros insectos sin alas. 4.3.2 Morfología de los insectos acuáticos. Según Ward (1992), los insectos acuáticos exhiben una inmensa serie de adaptaciones conductuales, morfología y fisiología. Sin embargo, sus diversas adaptaciones, reflejan sucesiones de la invasión del agua a fenómenos que 23 Revisión de literatura probablemente ocurrieron independientemente en tiempos críticos de la historia, especialmente sistemas respiratorios, características conductuales y mecanismos para mantener correcta las concentraciones de sal, así como sus movimientos alrededor del agua, que residen en un único micro-hábitat acuático, empleando un único recurso alimenticio (McCafferty, 1981). Además, el mismo McCafferty, menciona que estas adaptaciones pueden ser importantes para descripciones de grupos de insectos acuáticos y generalmente tienen una alta correlación con la morfología, así pueden indicar la clase de hábitat acuático en la cual viven los insectos. “Uno de los rasgos más característicos de los insectos es el hecho de presentar metamorfosis en mayor o menor escala” (Equihua y Anaya, 1996). ”Metamorfosis es el cambio en estructura y forma durante la vida de un insecto” (Howell, 1996). Dentro de los insectos se conocen los siguientes tipos de metamorfosis: Ametábola y Metábola, esta última se divide en Hemimetábola y Holometábola (Equihua y Anaya, 1996). Según Howell (1996), la vida de los insectos pueden ser divididas dentro de tres clases principales dependiendo del grado de cambio entre los instares inmaduros y el imago (adulto): Metamorfosis Amétabola Fig. 1. Metamorfosis Ametábola. Los insectos cambian poco de forma, a través de instar larvales (Howell, 1996). Además sólo difieren de los adultos en tamaño y desarrollo sexual; pueden continuar los adultos mudando (Equihua y Anaya, 1996). Según Domínguez (1979a) larvas y adultos pueden tomar diferentes tipos de alimentos y ocupar medios ambientes radicalmente distintos. Los órdenes que se incluyen en este grupo son: Protura, Collembola, Diplura y Thysanura. 24 Revisión de literatura Metamorfosis Hemimetábola Fig. 2. Metamorfosis Hemimetábola (ninfa) “Los insectos que presentan este tipo de desarrollo pasan por una metamorfosis simple o incompleta (huevo, ninfa y adulto). Las formas juveniles son llamadas ninfas y son sumamente parecidas a los adultos, excepto por la presencia de las alas y desarrollo sexual” (Equihua y Anaya, 1996). Las ninfas muestran los mismos hábitos alimenticios que los adultos y con frecuencia se les encuentra alimentándose sobre la misma planta. Los órdenes que presentan este tipo de metamorfosis son: Orthoptera, Dermaptera, Isóptera, Embioptera, Zoraptera, Mallophaga, Anoplura, Thysanoptera, Hemiptera y Homoptera (Domínguez, 1979a). Fig. 3. Metamorfosis Hemimetábola (Náyade) En este tipo de metamorfosis también se incluyen las formas acuáticas conocidas náyades: como Ephemeroptera, Plecoptera y Odonata, mismas que difieren de los adultos por presentar órganos provisionales y en el tipo de adaptación al medio, mientras que los adultos son aéreos (Equihua y Anaya, 1996). Sin embargo, larvas de Odonata, Ephemeroptera y Plecoptera son todas acuáticas y altamente modificadas por su vida sumergidas en el agua (Howell, 1996). Metamorfosis Holometábola Fig. 4. Metamorfosis Holometábola. Conocida también como metamorfosis completa; huevo, larva, pupa y adulto (Equihua y Anaya, 1996). Los estados 25 Revisión de literatura inmaduros activos son completamente diferentes a los adultos y reciben la denominación de larvas, además de un estado de desarrollo pupal de reposo, en el que ocurren grandes modificaciones (Domínguez, 1979a). En este tipo de metamorfosis se encuentra los órdenes Neuroptera, Coleoptera, Strepsiptera, Mecoptera, Trichoptera, Lepidoptera, Diptera, Siphonaptera y Hymenoptera. A continuación se describen algunas características de las principales órdenes de insectos acuáticos, según diversas fuentes: 4.3.2.1 Orden Odonata Los insectos Odonata son relativamente grandes y frecuentes, de colores vistosos. Los estados inmaduros son acuáticos y los adultos por lo regular están cerca del agua. En todas sus formas de vida son depredadores y se alimentan de varios insectos y otros organismos, y desde el punto de vista antropocéntrico son benéficos. Los adultos son inofensivos a la gente; ellos no muerden o pican (Borror et al., 1989). Existen especies que pertenecen a tres suborden: Anisozygoptera, contiene dos especies que son restringidas a Japón y los Himalayas, aunque sólo dos familias son vivientes, existen evidencia de fósiles de 10 familias extintas, Zygoptera o caballitos del diablo, comprende 17 familias vivientes, estos mantienen las alas encima del cuerpo en posición de descanso y Anisoptera o libélulas, en la cual hay 8 familias vivientes, a diferencia de las otras éstas mantienen las alas extendidas cuando descansan. Aunque los términos "caballitos del diablo" y "libélulas" son usados comúnmente, los miembros de estos dos últimos subórdenes son bastante similares en estructura, apariencia y biología general, como consecuencia muchos entomólogos tienden a referirse a todos los odonata como "libélulas" (Dudley y Felmate, 1992) 26 Revisión de literatura Los Odonata son de metamorfosis hemimetábola (incompleta); huevo, náyade y adulto (Domínguez, 1979a) y pasan de 10 a 15 instars (Fig.3). Su ciclo de vida puede variar desde 1 hasta 5 años (Equihua y Anaya, 1996). Menciona Borror et al., (1989) que las náyade Odonata son acuáticas y respiran por medio de agallas. Las agallas de las náyade Zygoptera tienen tres estructuras con forma de hoja al final del abdomen. Estas náyades nadan por ondulaciones del cuerpo, y las agallas funcionan como las colas de los peces. Las agallas de las náyades de Anisoptera están colocadas en el recto y su respiración absorbe agua con oxígeno a través del ano, posteriormente expulsan el exceso de agua en forma de chorro, utilizándolo como medio de propulsión. Las náyades varían en hábitos, pero todas son acuáticas y se alimentan de pequeños organismos acuáticos. Ellas usualmente viven en espera de su presa, en una planta o más o menos enterrados en el lodo. La presa generalmente es pequeña, pero algunas de las grandes náyades (particularmente Aeshnidae) ocasionalmente atrapan renacuajos y pequeños peces. Las náyades tienen el labio modificado dentro de una estructura peculiar con la cual capturan a su presa. El labio es doblado debajo de la cabeza cuando no lo usan (Borror et al., 1989.) La importancia de las náyades de Odonata, es que son una parte importante de investigación en la determinación de los efectos de corrientes contaminadas y en ciertos campos de la medicina (Merrit y Cummins, 1996). Además de su tamaño y colores brillantes, los Odonata son deleitados por Entomólogos y por las altas velocidades que alcanzan los adultos en los vuelos, donde se estima que es de 25 a 35 km por hora y posiblemente hasta 56 km (Lehmkuhl, 1979). 27 Revisión de literatura 4.3.2.2 Orden Ephemeroptera Los adultos de este grupo de insectos se conocen comúnmente como “moscas de mayo”, son insectos de metamorfosis hemimetábola (incompleta); huevo, náyade y adulto (Equihua y Anaya, 1996)(fig.3). Merrit y Cummins (1996) menciona que muchas larvas de moscas de mayo son raspadores (aparato bucal que raspa las piedras cubiertas de algas), colectoras (que filtran la corriente capturando materia orgánica digerible) y se alimentan de una gran variedad de detritus, algas y material animal. Así también menciona Borror et al. (1989) que las moscas de mayo sirven de alimento para muchos otros animales, incluyendo pájaros, anfibios, arañas y muchos insectos depredadores. Las larvas de moscas de mayo son de pequeño a mediano tamaño (3-10 mm), alargadas, cuerpo blando con dos o tres largas colas como hilos. Son comunes cerca de estanques y corrientes de agua; tienen forma como de hoja o agallas plumosas a lo largo del lado del abdomen y los tres (raramente dos) filamentos caudales. Los adultos tienen alas membranosas con numerosas venas (Borror et al., 1989). Algunas larvas son de forma aerodinámica y muy activas, y hacen madrigueras en su hábitat. Cuando se van a trasforman al estado adulto, las náyades suben a la superficie del agua y mudan. Frecuentemente emergen en enormes números en lagos y ríos y algunas veces puede acumularse a lo largo de las costas o caminos próximos (Lehmkuhl, 1979). Los adultos de muchas especies viven de dos horas a tres días, aunque algunas viven menos de 90 minutos, en estos períodos cortos se lleva a cabo la reproducción (Merrit y Cummins, 1996). Según Equihua y Anaya (1996), la mayoría de las especies de Ephemeroptera son univoltinas (una generación por 28 Revisión de literatura año), unas pocas presentan varias generaciones en un año, e incluso otras requieren para completarlo de 2 a 3 años. La importancia que tienen los Ephemeroptera, en el estado de náyade es que son restringidas a tipos de hábitats particulares, lo que permite que los hábitat acuáticos pueden servir como un indicador de las características ecológicas (incluyendo la degradación de contaminación) de los hábitats (Borror et al., 1989) y ambos adultos y náyades son un importante alimento usado por pescadores como carnada. 4.3.2.3 Orden Plecoptera Los Plecopteros constituyen un grupo con dos fases diferentes en su ciclo de vida. Una juvenil, llamada náyade, de vida acuática, que dura la mayor parte de la existencia del animal de uno a varios años, y otra adulta, de vida terrestre o aérea, con una duración muy breve entre unos pocos días o unas semanas (Tierno y Sánchez, 1996.) Las moscas de las piedras adultos tienen cuatro alas membranosas, las alas frontales son alargadas y un poco estrechas, las últimas alas son más cortas que las alas frontales, algunas moscas de las piedras tienen alas reducidas o ausentes, usualmente en los machos. Su aparato bucal es masticador, los cercos son grandes y cortos; y estos insectos sufren una metamorfosis hemimetabola (Borror et al., 1989). Su ciclo de vida se completa en un año en las especies pequeñas, mientras que en las grandes, varía de 3 a 4 años y sufren de 12 a 33 instars, dependiendo de la especie (Equihua y Anaya, 1996). Las náyade de moscas de las piedras son alargadas con grandes antenas, cercos grandes y muchas veces con agallas en forma de ramas en el tórax y alrededor de las bases de las piernas. Estas náyade son encontradas 29 Revisión de literatura debajo de las piedras en corrientes o a lo largo de orillas de lagos (así el nombre común de estos insectos), algunas especies se alimentan de plantas y otras son depredadoras u omnívoras (Borror et al., 1989). Los adultos pueden encontrarse en la vegetación riparia o entre rocas o escombros (Merrit y Cummins, 1996). Las náyade son miembros importantes de ecosistemas acuáticos y abundan frecuentemente en agua con alto contenido de oxígeno, además de contribuir como mayores de la cadena alimenticia por ser cazadores de peces (Lehmkuhl, 1979). Las moscas de las piedras, viven asociadas a cursos fluviales de aguas limpias, por lo que se han utilizado como indicadores de ríos bien conservados y poco contaminados. Además, juegan un papel ecológico importante en los ecosistemas acuáticos al servir de presa a multitud de especies, tanto en su fase larvaria como en el estado adulto. En general, los plecópteros se caracterizan por su elevada sensibilidad a los cambios ambientales, por lo que se han utilizado habitualmente como bioindicadores de aguas con una alta calidad biológica (Tierno y Sánchez, 1996.) 4.3.2.4 Orden Trichoptera Los Trichoptera son un grupo con alrededor de 4500 especies en todo el mundo y alrededor de 1000 especies y 17 familias en Norte América (Lehmkuhl, 1979). Estos insectos sufren una metamorfosis holometabola (metamorfosis completa); huevo, larva, pupa y adulto (Equihua y Anaya, 1996). Las larvas de Trichoptera pueden ser encontrados en casi todos los hábitats pero menciona Domínguez (1979a) que viven principalmente en aguas de corrientes rápidas o lentas o en charcos o lagos. Muestran una marcada 30 Revisión de literatura preferencia por las aguas más frías y cristalinas. Excepto que ellos no son tolerantes a excesos de contaminación (Lehmkuhl, 1979). Los adultos son insectos de color obscuros, semejante a las polillas y algunas palomillas nocturnas pequeñas (Lehmkuhl, 1979). Las larvas tienen el cuerpo alargado, blando, más o menos cilíndrico y viven dentro de estuches o nidos sedosos (Domínguez, 1979a). Así el mismo Lehmkuhl, menciona que las larvas son de dos tipos, algunas son cruciformes las cuales construyen casas con la unión de las piernas a el abdomen y campodeiformes que son larvas de vida libre con elongación anal en las piernas; tienen cabeza bien desarrolladas, piernas torácicas y un par de apéndices como un par de ganchos al final del abdomen, los segmentos abdominales llevan agallas filamentosas (Borror et al., 1989). Las más espectaculares funciones de los Trichoptera son las casas y las capturas de alimento construidos por las larvas (Lehmkuhl, 1979). Las casas hechas por las larvas son de pedazos abandonados de otras, ramitas, granos de arena, piedrecillas u otro material y son de diferente tamaño. Los materiales usados en hacer las casas son sujetados con seda a algún objeto en el agua, cuando ellos tienen completo su crecimiento cierran la abertura de su casa y pupan dentro de ésta, después cortan la casa con sus mandíbulas para salir, nadan a la superficie, se arrastran fueran del agua y en alguna piedra, tallo, tronco u objeto similar emergen los adultos. Los adultos son atraídos en las noches por la luz. Muchas especies de éstos entran al agua y colocan sus huevos en piedras u otro objeto. Los huevos usualmente incuban en pocos días, y en más especies la larvas requieren cerca de un año de desarrollo, los adultos viven cerca de un mes (Borror et al., 1989). Las larvas de Trichoptera en cuanto a sus hábitos alimenticios, son omnívoras, se alimentan en el plancton, diatomeas y diversos organismos 31 Revisión de literatura acuáticos. Algunas especies particularmente las formas de vida libre son depredadoras, consumen larvas de Chironomidae y otras larvas acuáticas, si se presentan condiciones adversas y el alimento escasea, pueden tornarse caníbales (Domínguez, 1979a). Además la principal importancia biológica de este grupo es el hecho de que las larvas son una parte importante del alimento de muchos peces y otros animales acuáticos (Borror et al., 1989). 4.3.2.5 Orden Megaloptera El Orden Megaloptera y los Neuroptera acuáticos constituyen probablemente menos de 300 especies, representada por tres familias: Sialidae, Corydalidae y Sisyridae. Las larvas acuáticas son depredadoras y habitan ambos ambientes loticos y lenticos (Merrit et al., 1996). Estos órdenes son de metamorfosis completa, es decir Holometabola (fig. 5), la mayoría son de hábitos carnívoros (Equihua y Anaya, 1996). Generalmente se encuentran en todo tipo de ambiente acuáticos, éstos incluyen estanques, lagos, arroyos y ríos, se les encuentra adheridos a las plantas, rocas o pedazos de troncos de madera (Borror et al., 1989). 4.3.2.6 Orden Hemíptera Hay cerca de 20000 especies de Hemíptera en todo el mundo y alrededor de 4600 especies en Norte América. Alrededor del 10% de las especies son acuáticas. De el total de 44 familias de Norte América alrededor de 15 son acuáticas o semiacuáticas (Lehmkuhl, 1979). Este grupo de insectos acuáticos se conocen comúnmente como “chinches verdaderas”, son insectos de metamorfosis hemimetábola; huevo, ninfa y adulto (Equihua y Anaya, 1996). 32 Revisión de literatura Los Hemiptera acuáticos ocupan una gran variedad de hábitats, que puede incluir agua salina, lagos de altas montañas, así como los ríos; básicamente son depredadores (Borror et al., 1989). La respiración de estas chinches, es por medio de un depósito de aire, que es llevado entre las alas y el abdomen, en una burbuja delgada (agallas físicas), algunas familias lo hacen a través de tubos, en el pronoto o en la punta del abdomen (Merrit et al., 1996). Los Hemiptera acuáticos tienen diferente importancia, según (Jansson, 1977) citado por Merrit et al. (1996), mencionan que los Corixidae muestran ser buenos indicadores de la calidad de las aguas lénticas, así como también depredadores de mosquitos y además sirven de alimento para peces y tortugas. 4.3.2.7 Orden Coleoptera El orden coleópteros es el grupo más grande de insectos, y que contiene alrededor del 40% de las especies conocidas de los Hexápodos. Estos varían en longitud desde menos de un milímetro a alrededor de 125 mm (Borror et al., 1989). Los escarabajos pueden ser acuáticos en el estado larval y adulto. A diferencia de los Dípteros los cuales muestran una extrema modificación en el estado larval, los coleópteros tienen generalmente conservados los tres pares de patas torácicas verdaderas y mandíbulas masticadoras (Lehmkuhl, 1979). Borror et al.,(1989), menciona que las mandíbulas de muchos escarabajos son fuertes y son usados en la compresión de semillas, y para atrapar a sus presas o para roer madera. Las larvas varían considerablemente en forma en las diferentes familias. Las larvas de la mayoría de escarabajos son campodeiformes o 33 Revisión de literatura escarabeiformes, pero algunos son platiformes, elateriformes y unos pocos vermiformes. Se alimentan de toda clase de plantas y animales. Muchos son fitófagos, depredadores, carroñeros, otros se alimentan de moho u hongos; y unos pocos son parásitos. Algunos son de hábitat subterráneo, muchos son acuáticos o semiacuáticos; y unos pocos viven como comensales en los nidos de insectos (Borror et al., 1989). Los coleópteros para poder respirar en el agua llevan un abastecedor de aire bajo los élitros o en una capa aterciopelada de superficie de cabellos. Las larvas respiran a través de agallas (Lehmkuhl, 1979). Las larvas de Coleoptera se encuentran en muchas situaciones, unas son terrestres y otras acuáticas, sin embargo la mayoría de los coleópteros tienen larvas terrestres. Un buen número de larvas acuáticas y terrestres son depredadoras sobre otros insectos y unas pocas familias tienen larvas que son parásitas (Domínguez, 1979b). 4.3.2.8 Orden Díptera Los Diptera son de metamorfosis holometábola (completa); es decir huevo, larva, pupa y adulto (Domínguez, 1979b). “Este orden presenta la mayor diversidad de hábitos, por ejemplo, algunas especies son acuáticas pudiendo vivir en aguas normales, salinas, muy contaminadas e incluso en áreas donde existe petróleo crudo” (Equihua y Anaya, 1996). Y otras son restringidas a corrientes de agua limpia (Lehmkuhl, 1979). Algunos adultos de este orden patinan en la superficie del agua o son restringidos a orillas. En las larvas acuáticas, la respiración se lleva a cabo por medio de branquias, particularmente situadas en la región caudal del abdomen(Equihua y Anaya, 1996). 34 Revisión de literatura Los Díptera son un importante componente en ecosistemas acuáticos, son consumidores primarios y como alimento para otros invertebrados (peces, anfibios, reptiles, pájaros y mamíferos) (Merrit y Cummins, 1996). Según los mismos Merrit y Cummins, “ los díptera acuáticos puede servir en biomonitoreos de la calidad del agua, conservación biológica y en investigaciones científicas, en la estructura y función de ecosistemas acuáticos y adaptaciones ecológicas a ambientes acuáticos”. 4.3.3 Colecta e identificación de insectos Las técnicas de colecta de formas inmaduras de insectos son muy variadas, ya que dependen en gran parte del hábitat que se muestrea en un momento determinado. Para ciertos grupos de insectos se requieren materiales específicos, como por ejemplo, para los insectos de apariencia repulsiva resulta útil una pinza de disección, para insectos pequeños un aspirador, para los de hábitat acuáticos una red acuática, para los que se desarrollan en la hojarasca un embudo de Berlesse, entre otros (Equihua y Anaya, 1996). “Uno de los implementos más versátiles para muestreos de ambientes dulceacuicolas es la “red de captura ” (Fig. 5), es una malla unida a un rectángulo o triangulo de estructura de metal, adaptada a un palo. Ésta permite remover las piedras en contra de la corriente, y la fauna es arrastrada dentro de la malla ” (Hellawell, 1986). Fig. 5. Red para captura de macroinvertebrados El paso para la identificación es comprender la biología y ecología de insectos acuáticos; esto eventualmente permite el desarrollo de estrategias propias para el manejo (Howell, 1996). Una vez identificados los insectos se 35 Revisión de literatura clasifican de acuerdo a una estricta nomenclatura internacional que se aplica a todos los animales (Howell, 1996). Por ejemplo, la mosca de mayo (Hexagenia limbata) es clasificada de la siguiente manera: Taxon Nombre Reino Animalia Fylum Arthropoda Clase Insecta Subclase Pterygota Infraclase Paleoptera Orden Ephemeroptera Superfamilia Familia Ephemeroidea Ephemeridae Subfamilia Ephemerinae Género Hexagenia Subgénero Especie Autor (Hexagenia) limbata (Jean G.A.Serville). 4.4. Insectos acuáticos como bioindicadores Väisänen y Heliövaara (1993), mencionan que los sistemas acuáticos contaminados no tienen macroinvertebrados específicos que son comunes en agua sin contaminar, y aunque sólo aproximadamente el 5% de insectos usan toda una parte de su ciclo de vida en un ambiente acuático el agua tiene que ser estudiada al menos como muchos ecosistemas terrestres; y el hacer uso de especies o grupos taxonómicos capaces de reflejar el estado de conservación de una biota y su biodiversidad, endemismo o grado de intervención, es el principio fundamental de los Bioindicadores (Brown, 1991). Indicador es un elemento de medición asociado a un factor que proporciona una medida cuantitativa o cualitativa de la evolución en magnitud de un fenómeno, con base a una función de valores de dichos elementos (Meffe 36 Revisión de literatura et al. 1994); y un bioindicador es un organismo vivo que puede ser desde un microbio, un insecto o un pez, hasta una planta o una alga, que nos permite cuantificar y calificar el nivel y evolución de la contaminación presente de un sistema acuático determinado en virtud de su sensibilidad diferencial a diversas sustancias tóxicas (Sánchez y García, 2000). Según Andrade (1998), los insectos como bioindicadores del hábitat, responde a cinco aspectos fundamentales: 1. Alta riqueza y diversidad de especies: cuatro de cada cinco especies de animales son insectos, lo que en términos de probabilidad facilita cualquier labor de captura. 2. Fácil manipulación: Con excepción de las especies con riesgos de efectos tóxicos para el hombre, la mayoría requieren bajos esfuerzos de captura, ya sea con trampas de baja o gran selectividad. El tamaño de los ejemplares reduce la labor de captura y el traslado de muestras . 3. Fidelidad ecológica: Muchas especies de insectos pueden presentar rangos estrechos de tolerancia a los factores abióticos; esto permite, en principio, relacionar determinados grupos de insectos con determinados hábitats y microhábitats. 4. Sensibilidad frente a perturbaciones mínimas: Este factor permite seleccionar variables demográficas o de comportamiento que pueden ser medidas u observadas en el campo, y lo que es más importante, que tengan una estrecha correlación con las variables abióticas preseleccionadas. 5. Corta temporalidad generacional: A diferencia de la mayoría de animales, un gran número de especies son polivoltinas, es decir con varias generaciones en un ciclo anual, lo que posibilita gestiones de monitoreo a corto plazo. Recurrir al uso de bioindicadores, es una estrategia de gran importancia y es quizá uno de los mejores métodos para juzgar el estado de conservación 37 Revisión de literatura de un sistema acuático, ya que es mucho más rápido, barato y fácil de utilizar que otros procedimientos (Tierno et al., 1996.) El monitoreo de la contaminación acuática o biomonitoreo, es considerado un instrumento que permite realizar un seguimiento temporal y especial de parámetros, con el objeto de establecer tendencias o conocer la evolución de la calidad del agua o salud ecológica del recurso hídrico (Hellawell, 1986). Según Lehmkuhl (1979), algunos métodos donde se usan organismos como indicadores, implican análisis matemáticos complejos, basados en información teórica y cálculos de índices de diversidad, y menciona a Hilsenhoff (1977), que estableció un método de evaluación de hábitats acuáticos que se puede aplicar fácilmente. Este método utiliza las taxas de los insectos acuáticos, se les asigna un valor dentro de un rango de 0 a 10 (Cuadro 5). El valor está basado en una observación en campo, y si es posible en experimentos en el laboratorio. Así los taxa con valor de 0 son los organismos extremadamente intolerantes a la contaminación; la taxa con valor de 4 a 6 son tolerantes, y la que puede sobrevivir a grandes cantidades de contaminación tienen un valor de 10. 38 Revisión de literatura Cuadro 5. Índice biótico basado en valores para macroinvertebrados (Adaptado por Hilsenhoff, 1988), citado por Resh et al. (1996). Grupo taxonómico Orden PLECOPTERA EPHEMEROPTERA TRICHOPTERA ODONATA Familia Leuctridae Pteronarcidae Perlidae Capniidae Chloroperlidae Nemouridae Taeniopterigidae Perlodidae Ephemerellidae Leptophlebiidae Metretopodidae Oligoneuridae Polymitarcidae Baetiscidae Baetidae Ephemeridae Heptageniidae Tricorythidae Potomanthidae Caenidae Siphlonuridae Brachycentridae Lepidostomatidae Helicopsychidae Psychomyiidae Calamoceratidae Helicopsychidae Philopotamidae Sericostomatidae Uenoidae Hydroptilidae Hydropsychidae Leptoceridae Limnephilidae Phryganeidae Molannidae Polycentropodidae Rhyacophilidae Agrionidae Gomphidae Macromiidae Cordulegastridae Aeshnidae Calopterygidae Corduliidae Coenagrionidae Libellulidae Lestidae Valor de tolerancia a la contaminación 0 1 2 1 2 3 4 7 1 2 3 4 6 1 3 5 9 39 Revisión de literatura Continuación cuadro 5 ... MEGALOPTERA COLEOPTERA DÍPTERA AMPHIPODA ISOPODA ACARIFORMES DECAPODA MOLLUSCA OLIGOCHAETA HIRUDINEA TURBELLARIA Corydalidae Sialidae Elmidae Psephenidae Dryopidae Blephariceridae Anthericidae Tipulidae Dolochopodidae Ephydridae Empididae Ceratopogonidae Chironomidae Simuliidae Muscidae Tabanidae Syrphidae Psychodidae Gammaridae Talitridae Aseliidae Lymnaeidae Physidae Sphaeridae Bdellidae Platyhelminthidae 0 4 4 5 0 2 3 4 6 10 4 8 8 4 6 6 8 8 10 4 Para usar este método, se selecciona el hábitat acuático a estudiar. Se colecta alrededor de 100 organismos. Los organismos son identificados y el total de cada número se registra, entonces se usa la fórmula para índices bióticos: BI = ni ai / N Donde: BI = Índice biótico ni = Número de especímenes en cada familia. ai = Valor de tolerancia asignado para cada familia (Cuadro 5). N = Número de macroinvertebrados colectados (usualmente 100) 40 Revisión de literatura Así para cada taxón se multiplica el número de individuos colectados por el valor del grupo, adicionando los valores para todos los grupos presentes, y dividido por el total de insectos colectados. Después se realiza una evaluación de la calidad del agua basada en el índice biótico calculado de acuerdo al cuadro siguiente. Cuadro 6. Calidad del agua (adaptado por Hilsenhoff, 1988), citado por Resh et al. (1996). Índice biótico 0.00-3.75 3.76-4.25 4.26-5.00 5.01-5.75 5.76-6.50 6.51-7.25 7.26-10.0 Calidad Excelente Muy buena Buena Regular Pobremente regular Pobre Muy pobre Sin embargo el uso de insectos acuáticos como indicadores de la calidad del agua no es reciente, Dudley et al.(1992), menciona que Kolenati (1848), demostró que la ausencia de larvas de Trichoptera de un arroyo era el resultado de una perturbación proveniente de la ciudad, también menciona que se desarrolló un método para evaluar el grado de contaminación en un sistema acuático por Cairs y Dickson (1971), donde se calcula la diversidad de la especie basado en la proporción de especies o tipos diferentes de insectos y cada uno se define como levantamiento secuencial de “especies idénticas”, así el nombre de Índice de la Comparación Secuencial (SCI), este índice requiere especialización taxonómica y se basa en diferencias en la forma, color y tamaño de los insectos. Pero el primer sistema comprensivo de valoración de la calidad del agua biológica se desarrollo en Europa, por Kolkwitz y Marsson (1908, 1909), y es conocido como el “sistema de los saprobios”, que estudia las comunidades en los sucesivos estados de deterioro y recuperación frente a las contaminantes de tipo orgánico, aunque la utilización completa de este sistema necesita la 41 Revisión de literatura identificación de las especies y por lo tanto la de especialistas, es relativamente cómodo descrubir en el medio acuático la presencia de algunas formas microscópicas de algas, de bacterias u hongos filamentosos, características de un estado más o menos grave de contaminación orgánica, el sistema comprende cuatro grados de saprobios (Seoánez, 1996): - Zona fuertemente contaminada: zona polisapróbica (). - Zona muy contaminada: zona alfa-mesosapróbica (). - Zona moderadamente contaminada: zona beta-mesosapróbica (). - Zonas apenas contaminadas: zona oligosapróbica (o). El método de Liebmann (1947,1962), citado por Seoánez (1996), fue desarrollado a partir de los saprobios y este método conserva cuatro grados clásicos, a los que denomina clase de calidad, y recomienda utilizar los protozoos cosmopolitas para la valoración de la calidad del agua. Hellawell (1996), menciona a Kothé(1962), a Pantle y Buck (1955), Zelinka y Marvan (1961) y Beck (1954) quienes desarrollaron índices de contaminación, propuestos para los sistemas acuáticos en general, una gama de especies consideradas como indicadores de determinados grados de contaminación orgánica donde: Kothé (1962), empleó un índice simple llamado “especie déficit”, donde emplea la densidad de especies, que decrece cerca y bajo el punto de descarga de un contaminante, sólo es importante el número total de especies y el déficit viene dado según la fórmula: F = Aj – Ax x 100 Aj Donde: 42 Revisión de literatura Ax = número de especies del lugar que se está estudiando. Aj = número de especies de la muestra número 1, que se toma como referencia. El valor se da en tantos por ciento, que varían desde 0 (A x = Aj, ningún déficit de especies) hasta el 100% (pérdida total de la especie en Ax). Pantle y Buck (1955), este método fue modificado a partir del sistema de los saprobios y se aplica a aguas corrientes, y utiliza 3 grados de frecuencia: 1 = hallazgos casuales 2 = frecuentes 3 = abundantes El índice viene dado por la expresión: S = (s h) / h Donde: h = frecuencia de cada especie encontrada, según los tres grados de frecuencia mencionados. s = grado sapróbico de cada especie según las listas de Liedmann, siendo: s = 1, para organismos indicadores oligosapróbicos. s = 2, para organismos indicadores beta-sapróbicos. s = 3, para organismos indicadores alfa-mesosapróbicos. s = 4, para organismos indicadores polisapróbicos. La interpretación de los resultados: s = 1.0-1.5 contaminación muy débil (o). s = 1.5-2.5 contaminación moderada (). s = 2.5-3.5 contaminación fuerte (). s = 3.5-4.0 contaminación muy fuerte (). Zelinka y Marvan (1961), este método es aplicable a aguas remansas y corrientes, define 5 grados de saprobiedad, los 4 clásicos y un nuevo grado, 43 Revisión de literatura xenosapróbico, para aguas totalmente limpias y determina un gran número de organismos encontrados en las aguas, su distribución en las diferentes clases de saprobiedad, dando un valor a cada caso, de tal manera que la suma de ésta es igual a 10 para cada especie. Beck (1954), otro índice propuesto es éste, donde la diferencia entre número de especies intolerantes y tolerantes, hace una contribución de sus limitantes de contaminación orgánica, donde: I = 2Si - St Si = número de especies intolerantes. St = tolerante a la contaminación, donde raramente exceden 10. 4.5. Diversidad acuática La Biodiversidad, es la variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos, entre otros, los ecosistemas terrestres, marinos y otros ecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies y de los ecosistemas (LGEEPA, 1998). La cantidad, variaciones y regularidad de las aguas de un río son de enorme importancia para las plantas, animales y personas que viven a lo largo de su cauce. Los ríos y sus llanuras de inundación sostienen diversos y valiosos ecosistemas, no sólo por la capacidad del agua dulce para permitir la vida; sino también por las abundantes plantas e insectos que mantiene y que forman la base de las cadenas tróficas (Enciclopedia Océano, 1997). En el cauce de los ríos, los peces se alimentan de plantas y los insectos son comidos por aves, anfibios, reptiles y mamíferos. Fuera del cauce, los humedales producidos por filtración de agua e inundación albergan entornos ricos y variados, no sólo importantes para las especies autóctonas, sino 44 Revisión de literatura también para las aves migratorias y los animales que utilizan la vegetación ribereña como lugar de paso en sus migraciones estacionales (Heras, s/f). Los ecosistemas de los ríos (fluviales) pueden considerarse entre los más importantes de la naturaleza y su existencia depende totalmente del régimen de los mismos. Por lo tanto, se debe tener gran cuidado para no alterar este régimen al actuar sobre el río y su cuenca, ya que una gestión poco responsable de los recursos del agua o su sobreexplotación pueden tener efectos desastrosos para el ecosistema de ribera (Martín, 1999). 4.6. Valoración económica del agua La escasez creciente del agua, su uso irracional y explotación serán el problema prioritario que la generación presente deberá resolver a la brevedad. La relación conflictiva y poco virtuosa entre el uso del agua, su evaluación económica y su apreciación ecológica y ambiental nos está conduciendo a situaciones inmanejables y sin salida. Aunado a lo anterior, la disminución de la calidad del agua con lleva otros problemas de gran trascendencia socioeconómica y ambiental como es la perdida de diversidad biológica pues es bien sabido que más del 50% de la biodiversidad esta asociada a corrientes y cuerpos de agua (Sánchez y García, 2000). Históricamente al agua se le ha considerado como un don o un bien publico casi gratuito. Ello nos lleva a la necesidad urgente de valuar económicamente, y en sus justos términos, al ambiente. Al fallar el mercado en hacer explicito los valores y servicios que proveen los recursos naturales, éstos se ofrecen en forma "gratuita" generándose una diferencia entre la valoración privada y la social de los mismos (Barry, 1995). Es por eso que el objetivo principal de la economía ambiental es valuar las preferencias de la sociedad a favor o en contra de un cambio ambiental 45 Revisión de literatura (Toledo, 1998). Las actividades económicas y el consumo se han beneficiado indiscriminadamente de los subsidios que otorgan tanto el medio como el uso de los recursos naturales. La mejor expresión de ello es la utilización del agua sin asignarle prácticamente ningún valor (Barry, 1995). Por lo que Toledo (1998) menciona que los economistas ambientales han elaborado una verdadera taxonomía de valores en torno a la naturaleza de los bienes y servicios ambientales, y se comienza por distinguir los valores de uso de los valores de no-uso ó valores intrínsecos del ambiente, los valores de uso o beneficios del usuario se derivan del uso actual del ambiente, y suelen dividirse en directos, indirectos y de opción, en tanto que el valor del ambiente como beneficio potencial, como algo opuesto a su valor de uso presente, es conocido como su valor de opción, y finalmente el valor de no-uso, intrínseco o valor de existencia es un valor asignado a un bien el cual no está relacionado con su uso actual o potencial. El valor económico total se analiza de acuerdo a ciertas características, dentro de las que están la irreversibilidad, incertidumbre y unicidad; esta combinación de atributos estructurales dictará y condicionará las preferencias de los consumidores, por ejemplo Sánchez y García (2001), mencionan en el cuadro 7, los valores económicos de los ecosistemas acuáticos a partir de diferentes tipos de mercado. 46 Revisión de literatura Cuadro 7. Valor económico de los Ecosistemas acuáticos. DIRECTO (mercado existente) a) Pesca b) Ecoturismo c) Materiales de construcción d) Forrajes acuáticos INDIRECTO FUTURO U OPCIONAL (sin mercado actual) (sin mercado) a) Investigación Beneficios potenciales de: b) Captura de carbono a) Microbiodiversidad c) Amortiguamiento acuática climático b) Hallazgos científicos d) Fijación de que la investigación nitrógeno obtenga e) Contemplación c) Utilización por las f) Calidad panorámica generaciones futuras visual d) Incremento del valor g) Captación de agua directo por el mercado subterránea especulativo del agua h) Refugio de fauna silvestre i) Captación de contaminantes j) Producción de oxígeno (PPN) k) Reciclamiento de nutrientes l) Continuidad de tramas de vida m) Servicios ambientales en general Fuente: Sánchez y García (2001). 47 Métodos y materiales 5. METODOS Y MATERIALES. 5.1. Ubicación y características de los sitios de estudio. Los muestreos fueron realizados en cuatro microcuencas de los estados de San Luis Potosí, Veracruz y Oaxaca, de la Republica Mexicana (Fig. 6), los ríos fueron elegidos arbitrariamente, buscando solamente su representatividad en cuanto a su clima y vegetación en zonas tropicales. Dentro del estado de San Luis Potosí, la microcuenca que se eligió fue sólo una porción de la cuenca del Río Santa María, la del río Tamasopo y Tanchachín, del estado de Veracruz fueron dos microcuencas la del Río Xico y Los Ídolos, y finalmente en el estado de Oaxaca se eligió la microcuenca del Río Putla. 30 25 Tamasopo y Tanchachín San Luis Potosí Xico e Ídolos Veracruz 20 Putla, Oaxaca. 15 -115 -110 -105 -100 -95 -90 Fig. 6. Localización de microcuencas en los diferentes estados de la Republica Mexicana. 48 Métodos y materiales 5.1.1. Ríos Tamasopo y Tanchachín, San Luis Potosí. El área de estudio se ubica en la Huasteca Potosina (Fig. 7), los ríos Tamasopo y Tanchachín son afluentes de la cuenca del Río Santa María que después forman el Tampoán y lleva sus aguas al Pánuco. La delimitación de la microcuenca, se realizó tomando sólo una porción, debido a que dicha cuenca abarca más de un Estado y que los muestreos fueron realizados en los ríos Tamasopo y Tanchachín y tener una mejor localización de los muestreos. 22.05 22.00 21.95 Río Tamasopo 21.90 21.85 21.80 21.75 99.55 99.50 99.45 99.40 99.35 99.30 99.25 99.20 99.15 99.10 SIMBOLOGIA Límite de Microcuenca San Luis Potosí Corriente Fig. 7. Croquis del área de estudio en San Luis Potosí. La microcuenca abarca una pequeña parte del Municipio de Cárdenas, Alaquines, Rayón, Ciudad Valles y en su mayor parte de Tamasopo y Aquismón. La microcuenca pertenece a la RH26 Pánuco, con un clima (ACm) semicálido húmedo con abundantes lluvias en verano. La vegetación de la zona corresponde a selva baja caducifolia, agricultura de temporal con selva baja caducifolia y agricultura de riego y temporal (INEGI, 1999a). 49 Métodos y materiales Ciudad Valles Alaquines 22.05 22.00 21.95 Río Tamasopo 21.90 21.85 Rayón Tamasopo 21.80 Aquismón 21.75 99.55 99.50 99.45 99.40 99.35 99.30 99.25 99.20 99.15 99.10 SIMBOLOGIA Límite de Microcuenca Muestreo Corriente De 2501 a 15000 Habitantes. Límite Municipal Menos de 2501 Habitantes. Fig. 8. Puntos de muestreos en los ríos Tamasopo y Tanchachín, SLP. Los muestreos se realizó en el mes de abril de 2000, en el río Tamasopo se realizó cerca del poblado Agua Buena, donde se encuentra la Cascada de con dicho nombre, se efectúo en este lugar porque tiene influencia turística, el del muestreo del río Tanchachín se realizó cerca del poblado (Fig. 8). 5.1.2 Ríos Xico y Los Ídolos, Veracruz. El río Xico se ubica en el centro del estado de Veracruz (Fig. 9), es afluente del río los Pescados que desemboca en la Antigua y el río Los Ídolos es afluente del río La Bandera que después se une al Actopan desembocando en playa Chachalacas. Las microcuencas pertenecen a la Región Hidrológica 28 del Papaloapan, la región presenta un clima (ACf) semicálido húmedo con 50 Métodos y materiales lluvias todo el año. La vegetación de la zona corresponde a selva baja caducifolia con agricultura y pastizal (INEGI, 1995). 19.50 19.40 97.10 97.00 96.90 96.80 96.70 96.60 SIMBOLOGIA Límite de Microcuenca Veracruz Corriente Fig. 9. Croquis del área de estudio en Veracruz. La microcuenca del río Xico abarca una pequeña parte de los municipio de Perote, Ayahualulco, Acajete, Tlalnelhuayocan, Xalapa, Teocelo, y en su mayor parte Xico y Coatepec. La microcuenca del río Los Ídolos abarca los municipio de Xalapa, Emiliano Zapata y Actopan (Fig. 10). 51 Métodos y materiales Alto Lucero Xalapa Acajete Perote Tlalnelhuayocan Actopan Xico Coatepec Ayahualulco 19.40 Teocelo Ixhuacan de los Reyes 97.10 Emiliano Zapata Cosautlan de Carvajal 97.00 19.50 Tlaltetela 96.90 Jalcomulco 96.80 96.70 96.60 SIMBOLOGIA Límite de Microcuenca Más de 500000 Habitantes Corriente De 2501 a 15000 Habitantes Límite Municipal Menos de 2501 Habitantes Muestreo Fig. 10. Puntos de muestreo en los ríos Xico y Los Ídolos, Ver. Los muestreos en los ríos de Veracruz, fueron realizados en el mes de junio de 2000, en el río Xico el muestreo se efectuó cerca del municipio de dicho nombre, y en el río Los Ídolos, fue ubicado a un lado del poblado los Ídolos. 5.1.3 Río Putla, Oaxaca. La microcuenca del Río Putla, se ubica dentro de la Región Mixteca y Región Sierra Sur, localizada al noroeste con el distrito de Juxtlahuaca, al noreste con Tlaxiaco, al suroeste colinda con el estado de Guerrero, y al sur y sureste con Putla de Villa Guerrero (Fig. 11). Pertenece a la Región Hidrológica 20, Costa Chica-Río Verde, la región presenta un clima (ACw) semicálido subhúmedo con lluvias en verano. La vegetación de la zona corresponde a selva baja caducifolia con agricultura y pastizal (INEGI, 1999c). 52 Métodos y materiales 17.25 17.20 17.15 17.10 17.05 17.00 98.10 98.05 98.00 97.95 97.90 97.85 SIMBOLOGIA Límite de Microcuenca Corriente Oaxaca Fig. 11. Croquis del área de estudio en Oaxaca. El muestreo del río Putla se realizó en el mes de diciembre de 1999, pasando el municipio de Putla de Villa Guerrero, Oaxaca (Fig. 12). 53 Métodos y materiales San Juan Mixtepec San Sebastian 17.25 San Martín Itunyoso 17.20 Santiago Juxtlahuaca 17.15 17.10 SIMBOLOGIA Límite de Microcuenca 17.05 Edo. Guerrero Corriente Límite Municipal Muestreo Constancia del Rosario 98.10 98.05 98.00 97.95 Putla Villa de Guerreo 97.90 De 2501 a 15000 Habitantes. 17.00 97.85 Fig. 12. Punto de muestreo del río Putla, Oaxaca. 5.2. Método de investigación * Revisión bibliográfica y cartográfica Se realizó una revisión de la literatura existente sobre insectos indicadores de la contaminación del agua, respecto a las características de estos y el estado sanitario, así también las cartas topográficas de los tres estados de estudio (San Luis Potosí, Veracruz y Oaxaca) localizando las microcuencas y los municipios al que pertenecen. Se realizó la delimitación de 54 Métodos y materiales estas, a una escala de 1:250000 para mejor ubicación y después se procedió a la digitalización de las microcuencas en el programa Atlas, y se exportaron a Surfer versión 7.0, para realizar las figuras, posteriormente se insertaron en Word. * Colecta de datos La colecta de datos se realizó para cada uno de los ríos, en un solo punto de colecta, los parámetros que se midieron fueron: (a) velocidad de la corriente, con la finalidad de poder determinar la diferencia de los hábitats lénticos y lóticos y en caso de existir diferencia realizar dos colectas, (b) colecta botánica, está se realizó para tener referencia de la perturbación existente y (c) colecta de macroinvertebrados, para aplicar el índice biótico. a) El gasto en m3/seg de los ríos se realizó bajo el método de sección y velocidad, con molinete Gurley, que es un instrumento constituido por una rueda con aspas, la cual, al ser sumergida en una corriente gira proporcionalmente a la velocidad de la misma (Briones, et al. 1997). La sección hidráulica se determinó con cinta y estadal. El método de aforo utilizado fue el de los 6/10, el cual consiste en colocar el molinete a los 6/10 de profundidad, contados a partir de la superficie del agua hacia el fondo y en el centro de cada fracción (SRH, 1964). Cada molinete viene calibrado de fábrica, acompañado por una ecuación y un registro, para medir la velocidad se cuentan las revoluciones en un determinado número de segundos, se inicia el aforo, anotando la distancia del origen a la orilla del agua, la profundidad en el margen correspondiente, las revoluciones que se cuentan y el número de segundos de la observación, después se realizan los cálculos con la ecuación y llenado de la hoja de registro. b) La colecta de material botánico, se realizó para cada río, colectándose la vegetación ribereña, que se encontraba en un transecto de unos 10 metros de longitud de la bóveda riparia, de donde se realizó el aforo, las plantas se 55 Métodos y materiales colocaron en prensas botánicas y después se identificaron en el herbario de la División de Ciencias Forestales. c) La colecta de macroinvertebrados acuáticos, en algunos casos se realizó en dos tipos de hábitat, por lo anteriormente expuesto: - Hábitat Lótico. Se refiere al hábitat donde el agua tiene fluidez y como consecuencia turbulencias, así la cantidad de oxígeno disuelto es mayor y mejor aprovechable para la vida acuática (McCafferty, 1981). - Hábitat Léntico. Se refiere a un hábitat donde el agua está en calma (remansos), básicamente recibe poca corriente y no tiene mucho cambio de agua, con menos niveles de oxígeno disuelto y mayor contenido de materia orgánica sedimentada (McCafferty, 1981). Los macroinvertebrados se colectaron con una red de captura (fig. 5), que se introduce para remover el sustrato, la corriente del agua arrastra y deposita los insectos acuáticos en ella. Los insectos son colocados en frascos con alcohol, diluido al 70%, el cual sirve como agente letal y a la vez preservador, se etiquetaron los frascos, posteriormente fueron transportados al laboratorio de Mesofauna de Preparatoria Agrícola donde fueron separados e identificados por medio de claves taxonómicas, así como el registro del número de cada familia o género. Después se utilizó el método de Hilsenhoff (1988), citado por Resh et al. (1996), donde se asigna a los insectos su valor de tolerancia a la contaminación, después se aplicó la ecuación del Índice Biótico y finalmente se determina una evaluación de la calidad del agua basada en el índice biótico calculado de este mismo autor. 56 Métodos y materiales 5.3. Material y equipo Enseguida se enlista el material y equipo utilizado para la elaboración de este trabajo: Cartas topográficas de INEGI Software (Atlas, Surfer , Word y Excel) Computadora, Scanner Redes entomológicas y prensas botánicas Etiquetas Paquetes de algodón Charolas de disección Microscopio Microscopio con cámara fotográfica Frascos entomológicos Tubos de ampolleta Alcohol, diluido al 70% Cajas petri, agujas de disección Pinzas de relojero Claves entomológicas Calculadora, Cronometró Cuerda, Cinta métrica Molinete Gurley 57 Resultados y discusión 6. RESULTADOS Y DISCUSION En este capítulo se reportan la composición de los hábitats de los ríos, los macroinvertebrados encontrados, así como la calidad del agua que según los bioindicadores utilizados para su determinación. 6.1 Ríos de San Luis Potosí 6.1.1 Río Tamasopo a) Aforo de la corriente En este río se realizaron dos aforos con el molinete Gurley, estos fueron en una corriente lótica y léntica, para poder saber cual es el gasto parcial para cada hábitat, en un ambiente lótico se registró un mayor gasto el cual fue de 4.8 m3/seg en comparación con 0.48 m3/seg de un hábitat léntico (Cuadro 1A). b) Colecta botánica En cuanto a la vegetación ribereña de este lugar solo se pudieron identificar unas pocas especies, debido a que se necesitaba tener completo los especimenes (flor o fruto) y en esa época no se pudierón encontrar plantas completas. Sin embargo se pueden mencionar que en su gran mayoría existen grandes árboles de los géneros Taxodium, como también Platanus, Salíx, Populus y Tamarix, que componen la bóveda arbórea de esa corriente. c) Colecta de macroinvertebrados Los macroinvertebrados que se encontraron fueron de muy poca diversidad, donde el 8 % correspondió al orden Odonata, el 16 % para el orden Hemiptera, los ciprinidos alcanzaron un 31% y los más abundantes fueron los Moluscos con 45 %, esto se puede apreciar en cuadro 8. 58 Resultados y discusión Cuadro 8. Macroinvertebrados presentes en el río Tamasopo, SLP. Phylum Artropoda Hábitat Orden Léntico Odonata Lótico Odonata Léntico Hemiptera Lot-terr Hemiptera Phylum Mollusca Hábitat Clase Lótico Gasteropoda Otros Hábitat Léntico Ciprinidos Suborden Anisoptera Zygoptera Familia Gomphidae Coenagrionidae Gerridae Pyrrochoridae Subclase Mesogastropoda Genero Telebasis Metrobates Orden Mesogastropoda Familia Hydrobiidae Número 2 1 4 2 Número 17 Número 12 Posteriormente se aplicó el método de Hilsenhoff (1988), citado por Resh et al. (1996), para inferir sobre el estado de la calidad del agua, donde los resultados son los siguientes: Cuadro 9. Índice biótico para Tamasopo, San Luis Potosí. Familia Gomphidae Coenagrionidae N Índice biótico Ni 2 1 ai 1 9 ni ai 2 9 Total 11 38 0.289 De acuerdo al índice biótico calculado, la calidad del agua puede ser clasificada como excelente, sin embargo el índice menciona que para aplicarse se requiere un mínimo de 100 organismos y en este punto de muestreo solo se encontró 38, por lo que en este punto de muestreo no se puede asegurar la categoría de excelencia. 6.1.2 Río Tanchachín a) Aforo de la corriente En este río no se realizaron aforos debido a que la velocidad de la corriente era muy rápida y cuantiosa y no era posible realizar el aforo vadeando. b) Colecta botánica El transecto donde se realizo el muestreo no existía vegetación ribereña, a los lados del río solo se practicaba agricultura y a lo lejos se podía observar especies de Salíx y leguminosa del género Acacia. 59 Resultados y discusión c) Colecta de macroinvertebrados En este río se encontró mayor diversidad de macroinvertebrados , de estos, alcanzaron un 89% los insectos del total de los ejemplares, en contraste con un 5% de arácnidos, 1% de anfibios, 1% de anélidos, 3% de crustáceos y 1% de ciprinidos (Cuadro 10). El 89% de los insectos fueron identificados dentro de 26 familias de 6 ordenes, dentro de las ordenes de mayor importancia se encuentran: - Orden Odonata. Esta constituido por 29 náyades y solo un adulto, el orden Zygoptera resulto más abundante, ya que el suborden Anisoptera solo contó con 2 ejemplares. - Orden Ephemeroptera. Este orden resulto un poco más abundante que los Odonata, siendo estos más sensibles a la contaminación. - Orden Plecoptera. De este orden solo se colectaron unos pocos ejemplares de la familia Perlidae, genero Anacroneuria. - Orden Megaloptera. Los ejemplares colectados corresponden al genero Corydalus, los cuales parecen mostrar una gran preferencia por aguas limpias. - Orden Trichoptera. Este orden fue el más abundante, sin embargo no se pudo identificar, debido a que no se contó con una clave para este orden, pero en general este orden parece tener una marcada preferencia por aguas sin contaminar. - Orden Hemíptera. De este orden, el genero más abundante fue Naucoridae, la cual desaparece totalmente en aguas contaminadas. - Orden Coleóptera. Solo se encontraron 2 familias, con 5 especies diferentes, pero no parecen tener gran relevancia. De los otros macroinvertebrados, los que más abundaron fueron los Moluscos, los cuales también parece tener preferencias por agua limpias. 60 Resultados y discusión Cuadro 10. Macroinvertebrados del río Tanchachin, SLP. Phylum Artropoda Hábitat Orden Lótico Odonata Lótico Odonata Lótico Ephemenoptera Lótico Ephemenoptera Lótico Ephemenoptera Lótico Ephemenoptera Lótico Plecoptera Lótico Megaloptera Terrestre Megaloptera Lótico Trichoptera Lótico Hemiptera Lótico Hemiptera Lótico Hemiptera Lótico Hemiptera Lótico Hemiptera Lótico Coleoptera Lótico Coleoptera Lótico Coleoptera Lótico Coleoptera Lótico Coleoptera Lótico Coleoptera Phylum Annelida Lótico Clase Olichaeta Otros Lótico Anfibios Lótico Ciprinidos Lótico Arácnidos Lótico Arácnidos Lótico Crustáceos Suborden Zygoptera Zygoptera Familia Coenagrionidae Calopterygidae Leptophlebiidae Baetidae Tricorythidae Heptageniidae Perlidae Corydalidae Corydalidae Genero Argia Hetaerina Paraleptophlebia Baetodes Leptohyphes Linygmula Anacroneuria Corydalus Corydalus Naucoridae Belostomatidae Gerridae Ochteridae Veliidae Dryopidae Dryopidae Carabidae Dryopidae Dryopidae Dryopidae Ambrysus Sf. Belostomatinae Metrobates Octherus Rhagovelia Helichus Pelonomus Dryops Postelichus Dryops Número 26 1 16 8 5 2 2 5 1 40 8 1 1 1 3 2 2 1 8 1 1 2 Anudos 2 1 1 7 4 Decápodos Una vez identificados, se procedió a aplicar el método: Cuadro 11. Índice biótico para Tanchachín, SLP. Familia Coenagrionidae Calopterygidae Leptophlebiidae Baetidae Tricorythidae Heptageniidae Perlidae Corydalidae Dryopidae N Índice biótico ni 26 1 16 8 5 2 2 6 14 ai 9 5 2 4 4 4 1 0 5 ni ai 234 5 32 34 20 8 2 0 70 Total 405 152 2.664 61 Resultados y discusión Después de consultar el cuadro de calidad del agua de Hilsenhoff (1988), citado por Resh et al. (1996), se clasifica el índice biótico como excelente, para este punto de muestreo se encontró más 100 organismos lo que indica que a una mayor diversidad, mejor calidad del agua. 6.2 Ríos de Veracruz 6.2.1 Río Xico a) Aforo de la corriente En este río solo se realizó un aforo, debido a que la velocidad era muy constante, es decir no existía gran diferencia, este se efectúo en el hábitat léntico donde su gasto parcial solo fue 0.193 m3/seg (Cuadro 1B). b) Colecta botánica La vegetación ribereña de este río fue muy diversa (Cuadro 12), sin embargo muchas especies no se pudieron identificar, porque no se encontró flor o fruto. Se pudo observar el gran impacto del hombre a la vegetación por el acelerado esparcimiento en los márgenes de los ríos del pasto elefante (Pennisetum purpureum) planta exótica que esta desplazando a la vegetación fluvial nativa. En la Fig. 13, se ilustra un perfil de la composición y estructura del tramo donde se realizó el muestreo, la numeración corresponde al cuadro 13. Cuadro 12. Vegetación riparia del río Xico, Veracruz No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Familia Araceae Solanaceae Urticaceae Zingiberaceae Cyperaceae Commelinaceae Marantaceae Bromelliaceae Bromelliaceae Commelinaceae Amaryllidaceae Platanaceae Moraceae Urticaceae Urticaceae Gramineae Especie Xanthosoma sp. Brugmansia candida Pers. Pilea sp. Hedychium coronarium Koening et. Smir. Piper a.ff. fraguanum Tripogandia cumanensis (kunth) Woods. Calathea a.ff. lutea (Aubl J.A. Schultes) Tillandsia guatemalensis B.L.Smith. Tillandsia a.ff. fasciculata Sw. Trisanthemum holosericea (Kunth) Woods. Hymenocallis a.ff. partita Ravenna. Platanus sp. Ficus a.ff. obtusifolia Urera caracasana (Jacq) Griseb. Urera elata (Sw.) Griseb. Pennisetum purpureum 62 Resultados y discusión Fig. 13. Estructura y composición de la vegetación ribereña del río Xico, Ver. (Dibujo fuera de escala). 63 Resultados y discusión c) Colecta de macroinvertebrados En esta colecta solo se encontraron insectos acuáticos (Cuadro 13), donde abundaron los Ephemeroptera con 62%, en seguida el orden Hemiptera con 15%, Trichoptera con 8%, el orden Odonata 7%, Coleoptera con 6% y Plecoptera solo 1%, además se colectaron un Hemiptera y Coleoptera terrestres que se encontraban cerca del río, los géneros encontrados fueron: Cuadro 13. Macroinvertebrados del río Xico, Veracruz. Phylum Artropoda Hábitat Orden Léntico Odonata Léntico Odonata Léntico Odonata Léntico Ephemenoptera Léntico Ephemenoptera Léntico Ephemenoptera Léntico Plecoptera Léntico Trichoptera Léntico Hemiptera Léntico Hemiptera Terrestre Hemiptera Léntico Coleoptera Léntico Coleoptera Léntico Coleoptera Terrestre Coleoptera Suborden Anisoptera Zygoptera Zygoptera Familia Libellulidae Calopterygidae Coenagrionidae Heptageniidae Baetidae Baetidae Perlidae Genero Breohmorhoga Hetaerina Argia Heptagenia Centroptilum Dactylobaetis Anacroneuria Naucoridae Belostomatidae Legidae Noteridae Lampyridae Elmidae Tenebrionidae Ambrysus Belostoma Notomicrus Photinus Ordovebria Número 1 4 1 49 1 2 1 7 10 2 1 1 2 1 1 El índice biótico para Xico quedó de la siguiente manera, al aplicar la ecuación: Cuadro 14. Índice biótico para Xico, Veracruz Familia Libellulidae Calopterygidae Coenagrionidae Heptageniidae Baetidae Perlidae Elmidae N Índice biótico ni 1 4 2 49 3 1 1 ai 9 5 9 4 4 1 4 ni ai 9 20 18 196 12 1 4 Total 260 84 3.09 65 Resultados y discusión El índice biótico para Xico, fue de 3.09, que significa una calidad del agua de excelente, pero de acuerdo a este no cumple con los 100 organismos, debido a que solo se tiene 84 organismos, sin embargo para este caso tampoco se puede asegurar su categoría. 6.2.2 Río Los Ídolos a) Aforo de la corriente En este río tampoco se pudo determinar el gasto, debido a que el lugar llevaba demasiada corriente y no era posible vadear. b) Colecta botánica La colecta botánica se realizó exitosamente, debido a que la gran mayoría de las plantas se identificaron (Cuadro 15), aquí se encontró con una gran diversidad vegetal, desde epifitas, trepadoras, rastreras, arbustos hasta grandes árboles como se ilustra en la figura 14, en la composición y estructura de la vegetación, el número de la planta corresponde al cuadro 15. Cuadro 15 . Vegetación riparia del río Los Idolos, Veracruz. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Familia Titiaceae Titiaceae Polypodiaceae Polypodiaceae Polypodiaceae Polypodiaceae Polypodiaceae Polypodiaceae Lythraceae Comvolvuraceae Verbenaceae Verbenacea Ladiada Solanaceae Guttifereae Boraginaceae Compositeae Compositeae Annoneae Moraceae Moraceae Especie Triunfetta sp. Heliocarpus appendiculatus Turc. Campyluncaram tenuipes Maxum. Blechnum occidentale L. Polypodium fraternum Schlecht & Cham Densdactia distenta (Kunth) Moore. Polypodium lanceulatum L. Adiantum capilus-veneris L. Cuphea hyssopifolia H.B.K. Ipomoea mutabilis L. Verbena carolina L. Petrea volubilis L. Ocimum micranthum Willd. Solanum appendiculatum Derral. Vismia mexicana Schl. Tournefortia glabra L. Polymnia maculata Car. Eupatorium morifolium Annona globiflora Schl. Ficus glabrata H.B.K Ficus obtusifolia H.B.K. 66 Resultados y discusión Continuación cuadro 15… 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Cyperaceae Gramineae Anacardiaceae Sapotaceae Sapindeae Sapindeae Sapindeae Euphorbiaceae Simarubaceae Leguminoseae Leguminoseae Rutaceae Bignoniaceae Bignoniaceae Anarcardiaceae Cyperus hermaphroditus (Jacq) Standl. Cenchrus brownei Roem y Schulta Comocladia mollisima H.B.K. Bumelia sp. Thouinidium decandrum L. Serjania a.ff. recemosa chum. Talisia a.ff. olivaeformis (H.B.K) Acalypha schiedeana Schl. Alvaradoa amorphoides Mimosa pigra L. Inga spuria Humb & Bonpl ex Willd Murraya a.ff. paniculata Jacq. Tabebuia rosea (Bertol) Astianthus viminalis (H.B.K) Baill. Mangifera sp. 67 Resultados y discusión Fig. 14. Estructura y composición de la vegetación ribereña del río Los Ídolos. (Dibujo fuera de escala). 68 Resultados y discusión c) Colecta de macroinvertebrados La colecta de macroinvertebrados fue muy limitada (Cuadro 16), solo se encontraron ordenes de Ephemeroptera, Megaloptera, Trichoptera, Hemiptera y otros. Cuadro 16. Macroinvertebrados del río Los Idolos, Veracruz. Hábitat Lótico Lótico Lótico Lótico Lótico Lótico Hábitat Lótico Lótico Phylum Clase Orden Familia Genero Artropoda Insecta Ephemenoptera Leptophlebiidae Paraleptophlebia Leptohyphes Artropoda Insecta Ephemenoptera Tricorythidae Corydalus Artropoda Insecta Megaloptera Corydalidae Ambrysus Artropoda Insecta Hemiptera Naucoridae Artropoda Insecta Trichoptera Artropoda Insecta Aracnida Phylum Clase Subclase Orden Familia Molusca Pelecypoda Molusca Gasterapoda Prosobrancha Mesogastropoda Hydrobiidae No. 2 3 2 2 8 1 No. 2 17 El índice biótico se aplicó, aun siendo pocos ejemplares , debido a que solo son 37 organismos, de lo cual resultó lo siguiente: Cuadro 17. Índice biótico para Los Ídolos, Veracruz. Familia Leptophlebiidae Tricorythidae Corydalidae N Índice biótico ni 2 3 2 ai 2 4 0 ni ai 4 12 0 Total 16 37 0.432 El resultado fue que la calidad del agua es excelente, sin embargo se tiene que del 100% de los organismos solo se utiliza el 18.9% para el indice biótico, por lo que no se asegura su categoría. 70 Resultados y discusión 6.3 Río Putla, Oaxaca. a) Aforo de la corriente En este río el aforo de la corriente fue en un hábitat léntico, para poder saber cual es el gasto parcial este hábitat, se realizó como ya se menciono anteriormente con un molinete Gurley y el gasto fue de 1.31 m 3/seg (Cuadro 1C). b) Colecta botánica En este lugar se encuentra una gran variedad de vegetación (cuadro 18), debido a que es un lugar donde guarda humedad, por lo que se identificaron las especies de plantas que existían en el tramo de muestreo y se pudo realizar el perfil de estructura y composición más detallado (Fig. 15), el número de la planta corresponde al cuadro 18. Cuadro 18. Vegetación riparia del río Putla, Oaxaca. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Familia Leguminoseae Myrtaceae Araceae Araceae Zingiberaceae Rubiaceae Gramineae Lauraceae Compositae Araceae Piperaceae Araceae Araceae Araliaceae Amaryllidaceae Araceae Gramineae Moraceae Lauraceae Tiliaceae Cyperaceae Leguminoseae Melastomataceae Gramineae Gramineae Moraceae Araceae Marantaceae Nombre científico Lonchocarpus caudatus Pett. Syzygium jambos (L)Alston Anthurium sp. Spathiphyllum phryniifolium Schott. Hedychium coronarium Koen. Sommera arborenscens Schl. Cynodon nlemfuensis vanderyst Nectandra tlabrescens Benth. Ageratum conyzoides L. Philodendron a.f. aentti Jerm Kunth Piper adunum L. Philodendron a.f. guttieferum Kuntre Monstera pertusa Liebm. Oreopanax a.f. peltatus Liebm. Hymenocallis glauca Backer ex Buth y Hook Xanthosoma xantosoma Pennisetum setosum Rich. Cecropia obtucifolia Bertol. Nectandra glabrescens Benth. Triunfetta semitriloba Jacq. Cyperus laxus Lamb. Centrosema a.f. galeottii Fanta Miconia a.f. laeviegata (L) DC Lasiacis divaricata (L) Hitch Oplismenus burmannii (Retz) Beauv Ficus maxima Miller Philodendron sp. Calathea lonocephala Co. (kuntze) Kenedy ó Nichol Son. 71 Resultados y discusión Fig. 15. Estructura y composición de la vegetación ribereña del río Putla, Oax. Basado en un modeló de Sánchez y García (2000). (Dibujo fuera de escala). 72 Resultados y discusión c) Colecta de macroinvertebrados En el muestreo de este río fue donde se encontró mayor cantidad de insectos acuáticos, el cual representa el 94% del total de los macroinvertebrados, donde solo el 2% de Moluscos y 4% de anfibios, tan solo los Hemiptera representan el 27% del total (cuadro 19). Cuadro 19. Macroinvertebrados del río Putla, Oaxaca Phylum Artropoda Orden Odonata Odonata Odonata Ephemenoptera Ephemenoptera Plecoptera Megaloptera Trichoptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Hemiptera Coleoptera Coleoptera Coleoptera Coleoptera Coleoptera Coleoptera Coleoptera Coleoptera Orthoptera Phylum Molusca Clase Pelecypoda Otros Anfibios Suborden Anisoptera Zygoptera Anisoptera Familia Libellulidae Calopterygidae Gomphidae Leptophlebiidae Tricorythidae Perlidae Corydalidae Genero Pantala Hetaerina Progomphus Paraleptophlebia Leptohyphes Anacroneuria Corydalus Gelostocoridae Gelostocoridae Belostomatidae Gerridae Gerridae Gerridae Veliidae Veliidae Nepidae Pentatomidae Naucoridae Belostomatidae Psephenidae Hydrophilidae Hydrophilidae Dystiscidae Dystiscidae Dryopidae Elmidae Limnichidae Blattidae Gelostocoris Nerthra Belostoma Aquaris Gerris Limnoporus Rhagovelia Husseyella Curicta Ambrysus Abedus Eubrianax Tropisternus Hydrochara Dytiscus Laccodytes Dryops Ordobrevia Limnichus Número 11 3 1 19 3 3 4 11 1 1 2 1 6 2 9 2 2 1 2 1 1 4 1 1 7 1 1 2 2 2 Anuros 5 Los resultados del índice biótico para la calidad del agua del río Putla fueron los siguientes: 74 Resultados y discusión Cuadro 20. Índice biótico para el río Putla, Oaxaca Familia Libellulidae Calopterygidae Gomphidae Leptophlebiidae Tricorythidae Perlidae Corydalidae Psephenidae Dryopidae Elmidae N Índice biótico ni 11 3 1 19 3 3 4 1 1 1 ai 9 5 1 2 4 1 0 4 5 4 ni ai 99 15 1 38 12 3 0 4 5 4 Total 181 112 1.616 La calidad del agua para el río Putla fue de excelente calidad, lo que demuestra la importancia de la bóveda riparia, al encontrarse una gran cantidad de organismos, y donde no se encontró demasiada perturbación. De forma general se tiene que solo en tres sitios se realizaron aforo debido a que, en los otros dos la corriente era muy rápida y no era posible vadear, como se indica en el cuadro 21, sin embargo solo el río Tamasopo se realizaron dos aforos uno en el habitat léntico y otro en el lótico, ya que en este punto de muestreo existía diferencia de gasto m 3/s, y en los otros solo se realizó en el habitat léntico. Cuadro 21. Características de los puntos de muestreo. Ríos Aforo m3/s Léntico Tamasopo 0.486 Tanchachín Xico Putla No. de % de IB 4.802 5 38 3 7.8 0.289 *** 2 152 80 52.6 2.664 16 84 61 72.6 3.09 36 37 7 18.9 0.432 28 112 47 41.9 1.616 *** 1.31 Total de Lótico de flora** macroinvertebrados individuos* individuos* 0.193 Ídolos No. de sp * utilizados para el índice biótico (IB). ** aproximadamente en un tramo de 10 metros. ***no se realizó aforo. 75 Resultados y discusión En cuanto a las especies de flora que se encontró en la bóveda riparia, se tiene que en el único sitio donde no existía está fue en el río Tanchachín, SLP, debido a que se practica la agricultura y solo se podía ver algunas especies de Salíx y Acacia, en los sitios donde se encontró mayor cantidad especies que se pudieron identificar fue en Los Ídolos, Veracruz y en Putla, Oaxaca (Cuadro 22), aunque en Tamasopo, SLP también existía un abundante bosque de galería no se pudieron identificar muchas de ellas. 160 140 Macroinvertebrados 120 100 80 60 40 20 0 Tamasopo Tanchachín Ríos Xico Ídolos Putla Fig. 16. Gráfica comparativa de total de macroinvertebrados en cada río muestreado. En lo que a los macroinvertebrados respecta se tiene que el lugar con mayor número de estos fue en Tanchachín, San Luis Potosí (Fig. 16), debido a que se muestreo en la parte baja, donde confluyen el río Tamasopo y 76 Resultados y discusión Tanchachín, aunque en ese punto de muestreo no existía vegetación riparia, en las partes altas de los ríos existe un abundante bosque de galería, que a lo largo del cauce van depurando el agua, por lo que se tiene una calidad del agua con índice de 2.66 que se clasifica como de excelente, donde se utiliza del 100% de la muestra el 52.6% para aplicar el índice biótico (Cuadro 22),demás de que en este sitio no existen descargas de aguas negras, en el río Tamasopo se tiene que del 100% sólo se utiliza el 7.8%, y como se mencionó anteriormente no se asegura su categoría de excelencia debido a que la muestra no cumple con los 100 organismos. En comparación con el muestreo de Los Ídolos, Veracruz, donde también se realizó en las partes bajas, pero aquí la abundancia de macroinvertebrados fue mucho menor, aunque este sitio también presenta calidad del agua como excelente no asegura su categoría debido a que solo se encontró 37 organismos de los cuales sólo se utiliza el 18.9% para el índice biótico, sin embargo se debe tomar en cuenta que este río pasa por la ciudad de Xalapa, donde se descargan a éste aguas negras, aunque después se le unen al cauce principal otras corrientes lo que hace que se filtren las aguas, por lo que, aquí juega un papel muy importante tanto la microbiota y macrobiota como el bosque de galería que es el que se encarga de filtrar, y es así que al final no llega tan contaminada el agua. En las parte altas como en Xico, Veracruz, donde el bosque de galería sufre alteraciones en su composición y estructura, como consecuencia de las perturbaciones del hombre, como lo es pasto elefante (Pennisetum purpureum), que está desplazando la vegetación nativa, se tiene que los macroinvertebrados encontrados no llegaron a los 100 organismos requeridos para el índice biótico, sin embargo se aplicó debido a que del 100% del total de la muestra el 72.6% se utiliza para dicho índice, lo que nos da más seguridad de la categoría de excelente. 77 Resultados y discusión Otro muestreo en las parte altas fue en Putla, Oaxaca donde se encontró una mayor diversidad de macroinvertebrados y de vegetación riparia, pero aquí se puede decir que fue porque no existía alteración en esta parte de la cuenca tanto del bosque ribereño como de la corriente. En cuanto a los macroinvertebrados encontrados, se tiene que se colectaron 9 órdenes de insectos acuáticos de 13 que existen que contienen especies acuáticas o semiacuaticas, lo que prueba una vez más la megadiversidad que existe en nuestro país, es decir que cuenta con los hábitats requeridos para estas órdenes, por ejemplo algunos de esos hábitats se ilustran en la Fig. 17, donde muestra algunas ordenes importantes como bioindicadoras de la calidad del agua. De los insectos colectados, según el índice biótico los del orden Plecoptera y Megaloptera, son excelentes indicadores de una buena calidad, es decir este orden no soporta alguna perturbación por lo que este orden es el principal que se puede utilizar como bioindicador, después se puede decir que los Ephemeroptera (Fig. 18) y Trichoptera (Fig. 19), son muy sensibles a algún cambio en su ambiente, por lo que llegan a desaparecer, los Odonata (Fig. 20), son insectos fáciles de identificar y también son buenos indicadores de la calidad de sus ambientes, otros que también son buenos indicadores de la calidad del agua son los caracoles (Fig. 21). Los Coleópteros como son la familia Psephenidae (Fig. 22), son excelentes indicadores de una buena calidad del agua, estos insectos son encontrados pegados en las piedras. Algunos del orden de los Hemíptero (Fig. 23), son encontrados en los ambientes acuáticos pero el índice biótico no los reporta como buenos o malos indicadores de la calidad del agua. 78 Resultados y discusión Fig. 17. Idealización de los hábitats de los principales órdenes de insectos acuáticos. 79 Resultados y discusión Fig. 18. Orden Ephemeroptera (tamaño aprox. 1.0 cm). Este orden fue encontrada en todos los sitios excepto Tamasopo, SLP. Fig. 19. Orden Trichoptera (tamaño aprox. 4 cm). Este orden se encontró en los mismos sitios que la anterior. 80 Resultados y discusión Fig. 20. Orden Odonata (tamaño aprox. 5 cm). Este orden se encontró en Tamasopo y Tanchachín, SLP, Putla, Oax. y Los Ídolos, Ver. Fig. 21. Moluscos (tamaño aprox. 3 cm). Los Moluscos sólo fueron encontrados en Los Ídolos, Ver, en Putla, Oax. y en Tamasopo, SLP. 81 Resultados y discusión Fig. 22. Ord en Col eóp tera (ta mañ o apr ox. 1 cm). Los cole ópteros sólo fueron encontrados Xico, Ver, Putla, Oax., y Tanchachín, SLP. único que se encontró en todos los muestreos. Fig. 23. Ord en He míp tera (ta ma ño apr ox. 3 cm) . Est e es el orden 82 Conclusiones y recomendaciones 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES De acuerdo a los objetivos planteados y los resultados obtenidos de este estudio preliminar se puede llegar a las siguientes conclusiones: Particulares: Río Tamasopo, San Luis Potosí En el punto de muestreo de ésta corriente se puede inferir que la influencia turística (contaminación) afecta a los macroinvertebrados del lugar, por lo que solo se encontraron 38 organismos, sin embargo según el índice biótico calculado la calidad del agua se clasifica como excelente, pero cabe señalar que no se asegura su categoría, debido a que no cumple con el requisito de contabilizar 100 organismos. Río Tanchachín, San Luis Potosí En esta corriente, la calidad del agua fue excelente, debido a que se encontraron nueve familias de cinco ordenes diferentes, pudiéndose aplicar correctamente el índice biótico, lo que indica una mayor diversidad de insectos acuáticos. Río Xico, Veracruz El índice biótico para el sitio de muestreo de éste río, fue el más elevado de los cinco, esto se debe a que del 100% de los organismos colectados se utiliza el 72.6% para dicho índice, pero de acuerdo a este no cumple debido a que solo se tiene 84 organismos, sin embargo para este caso se puede asegurar más su categoría por el porcentaje utilizado. Río Los Ídolos, Veracruz Aunque en este punto de muestreo se tiene un abundante bosque de galería, no sucedió lo mismo con los macroinvertebrados. Sin embargo el índice se aplico para tener referencia de la calidad del agua, el cual fue excelente, aun cuando solo se encontraron 37 organismos, y que no asegura su categoría. 84 Conclusiones y recomendaciones Río Putla, Oaxaca La calidad del agua para esta corriente, fue excelente utilizándose diez familias de cinco ordenes, aplicable a la ecuación de índice biótico, lo que muestra que a una mayor diversidad de vegetación riparia y macroinvertebrados, mejor calidad del agua. Generales: La diversidad de macroinvertebrados en una corriente puede ser utilizada como indicador de la calidad del agua y su estado sanitario, debido a que en ecosistemas acuáticos existen macroinvertebrados que no son comunes en sistemas contaminados. El índice biótico aplicado, puede ser utilizado en un futuro como punto de referencia respecto a la salud de una corriente frente a los análisis químicos, siempre y cuando las especies presentes se encuentren reportadas en las listas del índice o bien avanzar en la sistemática de macroinvertebrados acuáticos. En todos los puntos de muestreo, la calidad del agua fue clasificada como excelente, sin embargo no en todos los sitios se asegura tal categoría. Solo en dos sitios fue aplicable el índice biótico (Tanchachín, SLP y Putla, Oax.), donde existió mayor diversidad de macroinvertebrados y como consecuencia una evidente calidad del agua. Varias familias que se encontraron no existen clasificadas en el IB de Estados Unidos, por lo que quedaron fuera de la contabilización de tal índice de calidad. El uso de insectos acuáticos como indicadores de la calidad del agua, ofrece amplias perspectivas como un método económico e integral en el manejo de cuencas. 85 Conclusiones y recomendaciones Limitaciones del estudio: Los insectos acuáticos colectados no se pudieron identificar a nivel especie, debido a que en México no existen claves taxonómicas, en algunos casos solo se identificó a nivel orden o en su caso familia o género. Como consecuencia de estas claves el orden Trichoptera no se pudo identificar a familia, no pudiéndose utilizar en el índice biótico, y es un orden importante como indicador de la calidad del agua. Por lo que se recomienda: Seguir realizando investigaciones en los ambientes acuáticos, sobre todo de la fauna de los ríos que corren el peligro de extinguirse, con las consecuentes perdidas económicas para la sociedad, dados los servicios ambientales que proveen. Realizar un IB, ya que solo se tiene para E.U.A y en México existe mayor diversidad de especies, por lo que se puede tener más especies bioindicadoras. Es urgente aplicar técnicas para proteger los bosques de galería del impacto antropocéntrico, así como de su contaminación biológica. Dar continuidad a esta investigación para poder tener más puntos de referencia, pero ahora realizándolo en comparación con análisis químicos convencionales sobre calidad del agua. Es necesario que en todas las comunidades rurales de montaña se instalen plantas de tratamiento de aguas negras para disminuir la cantidad de materia orgánica arrojada a los ríos, debido a que eutrofiza los mismos y reduce la cantidad de oxigeno disponible provocando serias consecuencias a muchas especies de insectos acuáticos. Finalmente se debe fomentar la aplicación de métodos que involucren económicamente los servicios ambientales que proveen los sistemas acuáticos para proteger los cuerpos de agua, evitando su contaminación y promoviendo su protección y conservación, lo que garantiza su aprovechamiento sustentable para generaciones futuras. 86 Literatura citada 8. LITERATURA CITADA ANDRADE G. C. 1998. Utilización delas mariposas como bioindicadora del tipo de hábitat y su biodiversidad en Colombia. In: Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Vol. XXII(84):407-421. BARRY C. F. 1995. Economía ambiental. Una introducción. Bogota, Colombia. McGraw-Hill. pp. 27-30 BORROR D.J., C. A TRIPLEHORN y N. JOHNSON. 1989. An introduction to the study of insects. Orlando, Florida, U.S.A. Sixth Ed. Saunder College Publishing. pp. 174-177, 186-190, 412-432. BRIONES S. G. y C. I GARCÍA. 1997. Aforo del agua en canales y tuberías. México. Ed. Trillas. pp. 32-37. BROWN, K. S. JR. 1991. 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Revoluciones por segundo En el punto (m/s) Velocidad Coeficiente Media del tramo (m/s) Anchura (m) Sección Profundidad Área (m2) media (m) Gasto parcial (m3) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0.156 5 60 0.083 0.068 1 0.068 2 0.215 0.43 0.0292 0.282 10 60 0.167 0.125 1 0.125 2 0.380 0.760 0.0951 0.180 10 60 0.167 0.125 1 0.125 2 0.288 0.575 0.0719 0.216 15 60 0.250 0.182 1 0.182 2 0.371 0.743 0.1352 0.348 15 60 0.250 0.182 1 0.182 2 0.426 0.853 3.361 0.1552 0.4866 0.192 45 40 1.125 0.78 1 0.779 2 0.27 0.54 0.42091 0.3 80 40 2 1.38 1 1.377 2 0.473 0.95 1.30118 0.276 65 40 1.625 1.12 1 1.121 2 0.458 0.92 1.02559 0.258 55 40 1.375 0.95 1 0.95 2 0.44 0.88 0.83615 0.306 40 40 1 0.69 1 0.694 2 0.463 0.93 0.64206 0.228 35 40 0.875 0.61 1 0.609 2 0.348 0.7 0.4231 0.138 25 40 0.625 0.44 1 0.438 2 0.175 0.35 5.25 0.15333 4.80231 96 Cuadro 1B. Aforo del río Xico, Veracruz (Ecuación 0.01067(N)+0.2287). Sondeo Molinete Velocidad Sección # de revoluciones Tiempo en seg. Revoluciones por segundo En el punto (m/s) Coeficiente Media del tramo (m/s) Anchura (m) Profundidad media (m) Área (m2) Gasto parcial (m3) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0.192 45 40 1.125 0.034 1 0.034 2 0.27 0.54 0.0183 0.3 80 40 2 0.044 1 0.044 2 0.473 0.95 0.0418 0.276 65 40 1.625 0.040 1 0.040 2 0.458 0.92 0.0368 0.258 55 40 1.375 0.037 1 0.037 2 0.44 0.88 0.033 0.306 40 40 1 0.033 1 0.033 2 0.463 0.93 0.031 0.228 35 40 0.875 0.032 1 0.032 2 0.348 0.7 0.0224 0.138 25 40 0.625 0.029 1 0.029 2 0.175 0.35 5.27 0.0103 0.19366 Distancia del punto inicial (m) Profun didad (m) Profundidad de la observación (m) 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 0 0.32 0.44 0.50 0.45 0.46 0.46 0.43 0.44 0.51 0.39 0.38 0.24 0.23 3 6/10 97 Cuadro 1C. Aforo del río Putla, Oaxaca (Ecuación 0.68279(N)+0.01133). Sondeo Distancia del punto inicial (m) 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Molinete 0.13 0.13 0.18 0.22 0.28 0.32 0.36 0.34 0.42 0.47 0.43 0.53 0.40 0.49 0.50 0.51 0.57 0.44 0.31 0.30 0.28 0.21 0.17 0.17 0.11 0.07 0.09 0.08 Velocidad Sección Coeficiente Media del tramo (m/s) Anchura (m) Profundidad media (m) Área (m2) Gasto parcial (m3) 7 En el punto (m/s) 8 9 10 11 12 13 14 45 0.133 0.102 1 0.102 2 0.097 0.0284 0.0028 2 45 0.044 0.041 1 0.041 2 0.177 0.354 0.0145 0.192 11 45 0.244 0.178 1 0.178 2 0.275 0.55 0.0979 0.204 13 45 0.288 0.208 1 0.208 2 0.345 0.69 0.1435 0.282 14 45 0.311 0.223 1 0.223 2 0.412 0.824 0.1837 0.318 13 45 0.288 0.208 1 0.208 2 0.465 0.93 0.1934 0.294 13 45 0.288 0.208 1 0.208 2 0.455 0.91 0.1892 0.306 10 45 0.222 0.163 1 0.163 2 0.5 1 0.163 0.264 10 45 0.222 0.163 1 0.163 2 0.522 1.044 0.1701 0.18 8 45 0.177 0.132 1 0.132 2 0.34 0.68 0.0897 0.126 5 45 0.111 0.087 1 0.087 2 0.267 0.534 0.0464 0.102 1 45 0.022 0.026 1 0.026 2 0.18 0.36 0.0093 0.042 2 45 0.044 0.041 1 0.041 2 0.115 0.23 0.0094 0.048 1 45 0.022 0.026 1 0.026 2 0.0825 0.165 8.2994 0.0042 1.3177 Profun- Profundidad de la didad observación (m) (m) 2 3 4 0 6/10 # de revoluciones Tiempo en seg. Revoluciones por segundo 5 6 0.08 6 0.132 98