Estructura y composición de las comunidades de macroinvertebrados acuáticos en ríos altoandinos del Ecuador y Perú. Diseño de un sistema de medida de la calidad del agua con índices multimétricos

Abstract

En la presente tesis se muestrearon ríos sobre los 2000 msnm (ríos altoandinos tropicales) que se distribuyen en la amplia región de los Andes del Norte (Ecuador) y los Andes Centrales (Perú) en Sudamérica. El muestreo de las 123 localidades se realizó en época seca, las cuales se seleccionaron tomando en cuenta su grado de alteración, que van desde sin o poca alteración (referencia) hasta muy alterados. En una primera instancia se analizaron las carácteristicas fisicoquímicas e hidromorfológicas de los ríos, las cuales mostraron una alta influencia de la altitud. Se registraron reducciones en la temperatura y oxígeno a medida que la altitud se incrementaba, por otra parte las diferencias en la heterogeneidad de los hábitats, así como la calidad del bosque de ribera fueron dos factores con un alta importancia al momento de caracterizar los ríos altoandinos. Se econtraron diferencias en la mineralización en los diferentes dominios morfotectónicos, siendo más elevados los valores de conductividad en las zonas del sur, debido a la geomorfología propia de cada zona. La comunidad bentónica mostro estar altamente influenciada por la altitud y la latitud. La altitud mostró intervenir positiva o negativamente en la abundancia y frecuencia de algunos géneros como Hyalella, Podonomopsis, Claudioperla, Anomalopsyche, Paltostoma, Rheotanytarsus, Camelobaetidius, etc. Por su parte, la latitud reveló la tendencia de algunos taxa a disminuir o aumentar su abundancia y frecuencia, tal es el caso de Anacroneuria, Camelobaetidius, Anchytarsus, Hagenulopsis, Claudioperla, Austrelmis, Smicridea, etc. Por otra parte y como punto novedoso para el conicimiento de la zona de estudio, se analizó a la familia Chironomidae a nivel de género, hecho importante para el conocimiento taxónomico de la familia en ríos tropicales de los Andes sobre los 2000 msnm, ya que no hay trabajos a este nivel taxonómico en la zona altoandina. La familia Chironomidae mostro patrones similares a los de la comunidad bentónica en general, sindo los factores relacionados con la altitud (oxígeno y temperatura) lo que determinan en gran medida su distrbución, sin embargo, al igua que el resto de la comunidad la heterogenidad de hábitats mostraron ser de suma importancia para la familia de los quironómidos. Además, la litografía y la biogeografía fueron dos factores que determinan la composición de esta familia. Con esta visión general, se analizaron los patrones de biodiversidad de estos ríos, donde se determinó que la comunidad bentónica altoandina tiene una amplia variabilidad en la diversidad local mientras que si analizamos la diversidad Gamma hay una tendencia a disminuir tanto a medida que la altitud y la latitud aumentan. Por su parte se evidenció cambios en la composición de la comunidad, la cual fue evidente también en ambos gradientes, sin embargo debido a la amplia heterogeneidad ambiental fue necesario analizar la reposición de especies a diferentes escalas de agrupación ya que sin esta corrección los cambios ambientales locales no permiten visualizar los patrones existentes en la comunidad, indicandonos la importancia de los factores locales en la biodiversidad regional. Finalmente, y con la recopilación de la estructura, composición y distribución de la fauna béntica, así como de la variabilidad ambiental tanto natural como antropogénica, se desarrolló un índice multimétrico que nos permite evaluar la calidad ecológica de los ríos altoandinos aplicable a una zona geográfica amplia. Los análisis previos al desarrollo del índice multimétrico demostraron que la variabilidad de la zona alta (localidades de páramo y puna) y la zona baja (localidades de bosque montano) era diferente. Posteriormente usando a las comunidades de macroinvertebrados acuáticos de las localidades de referencia se determinaron a dichas zonas como tipologías diferentes, las cuales se usaron para desarrollar el IMEERA-B (Bosque) y el IMEERA-P (Páramos y Punas). En nuestro estudio en la zona baja el gradiente de presión está determinado por la contaminación orgánica y la degradación hidromorfológica, y en la zona alta el gradiente está influenciado por la contaminación orgánica y la heterogeneidad del hábitat. Finalmente, se determinaron 6 métricas para IMEERA-B que evalúan la riqueza, el hábito y la tolerancia/intolerancia, y para el IMEERA-P se determinaron 4 métricas que evalúan la riqueza y la tolerancia/intolerancia.

STRUCTURE AND COMPOSITION OF AQUATIC MACROINVERTEBRATES COMMUNITIES IN HIGHLAND ANDEAN RIVERS OF ECUADOR AND PERU. DESIGN OF A MEASURE OF WATER QUALITY WITH MULTIMETRIC INDEXES

In this thesis we sampled Highland Andean Rivers above 2000 m a.s.l. (tropical andean highland rivers) which are distributed in a wide geographical region of the North Andes (Ecuador) and Central Andes (Peru) in South America. In total 123 sites were sampled in dry season, which were selected taking into account the anthropogenic influence gradient, ranging from no alteration, little alteration (i.e., reference) to highly altered. The physico-chemical caracteristics of rivers showed a high altitud influence. We recorded a decrease in both temperature and oxygen as altitude increases. Habitat heterogeneity and the riverine forest quality were identified as determinant enviromental characteristics regarding the andean higland rivers studied. The mineralization show differences between the morphotectonics groups, while were the conductivity was higher at the south, depending on the geomorphology of each zone. The sampled macroinvertebrate assemblages were influenced by both latitudinal and altitudinal gradients. In detail, assemblages showed different gradient responses (positive or negative), depending of the organism and its requirements. The patterns of abundance and richness are probably determined by the environmental variability observed, and described by the temperature, oxygen, habitat heterogeneity and the presence, and absence of riverine forest. The family Chironomidae, as we expected, showed different responses depending of the genus, while the composition of the family was determined mainly by temperature, oxygen, lithography. and biogeography. We also studied the biodiversity patterns of Highland Andean Rivers rivers. The benthic community assemblage showed a high variability at local diversity (alpha diversity), while the gamma diversity decreased in both latitude and altitude gradients. Moreover, the community presented some discontinuities in the beta diversity. Regarding latitudinal gradient, the composition of assemblage changed in each morphological group, while altitude changes were described by vegetation types (mountain forest or páramo-puna) or presence or absence of riverine forest. Finally, using the aquatic macroinvertebrate communities of the reference sites, two different zones were identified as distinct from each other: from 2000 to 3500 m a.s.l and those sites at altitudes higher than 3500 m a.sl.. For such reasons two versions of a multi-metric index - the IMEERA index - were developed. The IMEERA B index includes six metrics evaluating richness, habit and tolerance/intolerance. The IMEERA P index was calculated using four metrics evaluating richness and tolerance/intolerance. Results showed that in lower altitudes (Bosque river type, IMEERA-B index), the pressure gradient was driven by the organic pollution and the hydromorphological degradation, while in higher altitudes (Páramo and Puna river types; IMEERA-P river type), the gradient was driven by the organic pollution and the habitat heterogeneity.