Macroinvertebrados acuáticos como bioindicadores de calidad de agua en la Microcuenca Casacay, cantón Pasaje

¹Universidad Técnica de Machala; Machala - Ecuador; CP 070211

eespinoza17@utmachala.edu.ec

RESUMEN

Los ecosistemas acuáticos de la microcuenca Casacay enfrentan amenazas por contaminantes que afectan su calidad. Este estudio evaluó la calidad del agua en cinco puntos de la parte media y baja del río Casacay utilizando macroinvertebrados como bioindicadores. Se recolectaron 273 individuos pertenecientes a 21 familias y 7 órdenes, destacando Baetidae, Blephariceridae y Leptophlebiidae. Se aplicaron los índices BMWP/COL, EPT, ASPT e IBF para evaluar la integridad biológica. Los resultados mostraron variaciones espaciales en la calidad del agua, destacando valores aceptables en las zonas montañosas y deterioro en zonas agrícolas y recreativas. El análisis descriptivo reveló que el índice BMWP/COL tuvo una media de 69 y una desviación estándar de 26.44, indicando variabilidad en la calidad del agua. El índice EPT presentó una media de 57 con desviación estándar de 19.14, sugiriendo sensibilidad a la contaminación en zonas impactadas.

Palabras clave: Cuenca alta, cuenca baja, diversidad trófica, índices bióticos, monitoreo biológico.

ABSTRACT

The aquatic ecosystems of the Casacay micro-basin face threats from pollutants that affect their quality. This study evaluated water quality at five points in the middle and lower reaches of the Casacay River using macroinvertebrates as bioindicators. A total of 273 individuals belonging to 21 families and 7 orders were collected, with Baetidae, Blephariceridae, and Leptophlebiidae being the most prominent. The BMWP/COL, EPT, ASPT, and IBF indices were applied to assess biological integrity. The results showed spatial variations in water quality, with acceptable values in mountainous areas and deterioration in agricultural and recreational areas. The descriptive analysis revealed that the BMWP/COL index had a mean of 69 and a standard deviation of 26.44, indicating variability in water quality. The EPT index had a mean of 57 with a standard deviation of 19.14, suggesting sensitivity to pollution in impacted areas.

Keywords: Upper basin, lower basin, trophic diversity, biotic indices, biological monitoring.

1. Introducción

Los ecosistemas acuáticos ofrecen servicios fundamentales como la purificación del agua, la supervisión de las inundaciones y el soporte del hábitat para la biodiversidad y las comunidades humanas [1],[2], [3]. La presencia de contaminantes químicos y microbiológicos en el agua pueden provocar consecuencias crónicas y agudas en la salud del ecosistema [4].

El incremento de la producción de nuevos contaminantes exige la necesidad de emplear otras técnicas adicionales para el estudio de parámetros físicoquímicos, como la utilización de indicadores biológicos, entre ellos se destaca el seguimiento con macroinvertebrados acuáticos que revelan transformaciones presentes en los cuerpos hídricos [5],[6],[7].

Durante un largo periodo de tiempo, los macroinvertebrados bentónicos han constituido una herramienta clave en el monitoreo ecológico de arroyos y ríos, debido a características biológicas relevantes como sus ciclos de vida relativamente breves, movilidad reducida, alta frecuencia en diversos ecosistemas y sensibilidad a los cambios en las condiciones fisicoquímicas del agua [8]. Familias del orden Ephemeroptera, como Baetidae y Leptophlebiidae, son ampliamente reconocidas por su alta susceptibilidad a la contaminación y frecuentemente utilizadas en índices biológicos como EPT (Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera) y BMWP (Biological Monitoring Working Party) para determinar la integridad ecológica de sistemas lóticos. Estas propiedades les permiten responder rápidamente a alteraciones ambientales locales, lo que, sumado a su facilidad de recolección e identificación taxonómica, los convierte en organismos ideales para evaluar la calidad del agua superficial. [7], [8], [9], [10]

La forma más sencilla de valorar la calidad biológica es a través de un valor que analice un atributo esencial de la comunidad que reaccione de manera evidente a la alteración que nos interesa describir, como por ejemplo la abundancia específica [11]. De manera similar, los macroinvertebrados acuáticos reflejan el estado ecológico de los ríos, debido a que algunas especies son dependientes de aguas de alta calidad para su desarrollo y supervivencia, mientras que otras pueden prosperar y abundar en condiciones de alta contaminación [12].

La estimación de las propiedades fisicoquímicas del agua y los contaminantes del entorno no muestra la condición precisa del agua, para obtener una visión integral, resulta indispensable supervisar la composición biológica del cuerpo de agua, como las acciones humanas pueden impactar el entorno acuático de diversas formas, estos contaminantes pueden modificar el sistema hidrológico alterar las propiedades químicas y físicas del agua [13]. El propósito de este estudio fue evaluar la calidad del agua en cinco puntos dentro de la parte media y baja de la microcuenca Casacay a partir del análisis de macroinvertebrados acuáticos, reflejando la condición ecológica de este cuerpo de agua aplicando bioindicadores de calidad como, BMWP/Col, EPT, IBF y ASPT [14].

2. Materiales y Métodos

Área de estudio

La subcuenca del río Casacay, se encuentra ubicada en la provincia de El Oro, cantón Pasaje, en la parte baja de la cuenca del río Jubones, dentro de los límites de la Demarcación Hidrográfica de Jubones (DHJ). De acuerdo con la información proporcionada por Jumbo, (2015) [15], la extensión de este territorio alcanza los 121,78 km², lo que equivale a 12 178 hectáreas. Se caracteriza por tener un clima mesodérmico o semihúmedo, su temperatura oscila entre los 18°C y 28°C, tiene una altura de 111 a 150 metros sobre el nivel del mar [16]. La microcuenca del Casacay representa un espacio natural de importancia social, adicionalmente provee servicios ecosistémicos como protección de las fuentes de agua, turismo y recreación [17]. Específicamente en las estaciones de muestreo que se extienden desde la estación 1, situada en las coordenadas 3°31'47.5"S y 79°27'57.7"W, a una altitud de 208 m.s.n.m., hasta la estación 5, en las coordenadas 3°48'1.3"S y 79°29'46.4"W, con una altitud de 93 m.s.n.m. Esta área abarca una sección representativa del río, desde la cuenca media hasta el inicio de su desembocadura en el principal afluente, permitiendo evaluar las variaciones en la calidad de agua y la macrofauna acuática [18].

Método de muestreo para macroinvertebrados acuáticos

Los muestreos se efectuaron en la temporada de lluvias entre los meses de abril y mayo, se determinaron cinco puntos de muestreo en la parte media y baja del río Casacay con una separación de 900m en cada punto, se realizaron 6 repeticiones por cada estación en la orilla del río, la captura de los macroinvertebrados se realizó según Roldán, (1996) [19]. Para la recolección de las muestras se utilizó una red Surber con la finalidad de capturar los macroinvertebrados con apertura de malla de 500µm con un marco de 33 x 33cm2 [20].

En cada punto de muestreo se realizó una colecta a contra corriente [14], con las manos se empleó una técnica de remoción del fondo quedando así atrapados los individuos en la red, esta operación se realizó tres veces en cada repetición, luego cuidadosamente se tomó el material recogido en la red y se depositó en bandejas para la separación de los individuos [21]. Los especímenes recolectados se colocaron en frascos plásticos con su respectiva rotulación, y preservados con alcohol al 70% para evitar que las muestras presenten endurecimiento [19].

Clasificación de Macroinvertebrados

La identificación de los macroinvertebrados recolectados se realizó con la ayuda de un estéreo Microscopio de marca Q170-T Trinocular (Better Scientific), lo que permitió observar con detalle las características morfológicas de los individuos para una correcta clasificación, para la determinación taxonómica se emplearon claves especializadas: [19],[22],[23],[24],[25],[26] que facilitaron la clasificación a nivel de familia y género. Estas claves, reconocidas por su rigurosidad y adaptabilidad a la fauna acuática regional, aseguraron una identificación precisa y confiable de los ejemplares analizados.

Aplicación de Índices para valorar la calidad del agua

Se estableció el BMWP (Biological Monitoring Working Party), propuesto por Hellawel en 1970 y adaptado por Roldán Pérez e identificado como BMWP/Col, la puntuación critica por taxón ASPT (Average Score Per Taxon),[27],[28] y finalmente el índice Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera (EPT), que evalúa ordenes de macroinvertebrados que aplican como indicadores de calidad por sensibilidad a los contaminantes [29].

Índice BMWP/COL

El Biological Monitoring Working Party se ha establecido como un método muy práctico y rápido para valorar la calidad del agua usando los macroinvertebrado como bioindicadores [30].

Donde:

S_i = Puntaje asignado a la familia de macroinvertebrados.
n = Número total de familias presentes.

Índice ASPT

El Average Score Per Taxon se evaluó dividiendo el puntaje total del BMWP/COL con el número de taxones presentes, este índice reduce la influencia de la riqueza taxonómica y da como resultado una medida normalizada de la calidad del agua [31].

Donde:

S_i = Puntaje asignado a la familia i.
n = Número total de familias presentes.

Índice EPT

El análisis se realizó mediante el uso de tres órdenes agrupados los cuales son más sensibles a los contaminantes [29].

NTFP = Número total de familias presentes.

Índice IBF

Los datos recopilados a partir de la identificación taxonómica de los macroinvertebrados, hasta el nivel de familia, y el conteo de los individuos por familia, fueron organizados y se asignó un puntaje según su nivel de tolerancia [31].

Donde:

S = Sensibilidad media de las especies.
R = Riqueza taxonómica.
N = Número total de individuos.

Análisis estadístico

Para identificar diferencias potenciales entre las zonas de muestreo y los índices de calidad, se llevó a cabo un análisis descriptivo que evalúa la composición de macroinvertebrados y la calidad del agua en distintos puntos de muestreo, utilizando primero un componente exploratorio que explicó la variación mediante la desviación estándar [32].

3. Resultados y Discusión

La distribución de los macroinvertebrados se presentó en 5 zonas de muestreo realizadas dentro de la Cuenca Media y Cuenca Baja del Rio Casacay donde se obtuvo un total de 273 individuos de macroinvertebrados, que corresponden a 21 familias y 7 órdenes (Tabla 1). La familia que tuvo más presencia fue la Baetidae con 96 individuos, seguido de Blephariceridae con 64 individuos y la tercera Leptophlebiidae con 32 individuos. Las ninfas de Baetidae son frecuentes en la mayor parte de los arroyos y ríos que no están contaminados [24], la familia Blephariceridae son indicadores de aguas claras y limpias [33], por último las ninfas de la familia Leptophlebiidae frecuentemente se encuentran en quebradas y ríos de Centroamérica, siendo los cuerpos de agua más limpios aquellos que presentan una mayor diversidad de estas especies [24].

En una investigación que se realizó en la cuenca del río seco en Nicaragua se reveló que los macroinvertebrados acuáticos son generalmente utilizados como indicadores de calidad del agua y documentan claramente las familias dominantes (incluyendo Baetidae y Blephariceridae) para evaluar la salud del hábitat [34]. La composición y organización de las comunidades de macroinvertebrados se ve alterada por los contaminantes, debido a la actividad humana, se ha producido un incremento significativo en la cantidad y velocidad de los sedimentos finos que se descargan en los entornos de agua dulce. Este aumento se atribuye a diversas actividades antropogénicas, como la horticultura, la silvicultura, la minería, la construcción de carreteras y la expansión de la urbanización, lo que a su vez impacta la calidad del agua [35],[30],[31].

El predominio de las familias Baetidae y Blephariceridae, son típicamente asociadas a aguas de calidad relativamente buena, sugiere que estas zonas de muestreo aún podrían mantener condiciones favorables para ciertos grupos de macroinvertebrados, aunque la abundancia de Leptophlebiidae por su mayor tamaño [36], podría indicar una tolerancia a condiciones de mayor turbidez, posibles resultados de actividades humanas cercanas a las zonas de muestreo, además tiene características de ambientes acuáticos lénticos y lóticos, suelen habitar bajo troncos, entre piedras y en zonas ribereñas con vegetación, siendo bioindicadores de cuerpos de agua con calidad de moderada a buena [37].

Estas familias se destacan debido a que coinciden con estudios recientes que refuerzan su importancia como bioindicadores en zonas lóticas relativamente prístinas. Por ejemplo, análisis realizados en cuencas montañosas del noreste Argentina han encontrado que Baetidae y Ephemerellidae perdieron entre 1/3 y 1/2 de su abundancia al exponerse a descargas de aguas contaminadas sugiriendo que estas familias son sensibles a alteraciones ambientales [38].

La distribución porcentual de macroinvertebrados acuáticos por grupo taxonómico con la cuenca media y la cuenca baja, revelando una fuerte dominancia de Ephemeroptera en la parte media de la cuenca, mientras que en la cuenca baja destaca una gran proporción de Diptera (Figura 2). Rodríguez, (2020) [39] señaló que este patrón sugiere diferencias ecológicas importantes entre los tramos del río, posiblemente asociadas a la calidad del agua y las condiciones del entorno. Aunque algunos grupos como Hemiptera muestran proporciones similares, órdenes como Plecoptera y Trichoptera son marginales o están ausentes, probablemente debido a su sensibilidad a alteraciones fisicoquímicas del sustrato [40]. Estudios recientes en regiones montañosas han documentado que la composición de grupos EPT (Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera) responde fuertemente al deterioro del sustrato y a la pérdida de oxígeno disuelto, lo que explica su disminución en zonas impactadas, mientras que los dípteros proliferan en ambientes más eutróficos o perturbados [41].

En algunos ríos andinos de Ecuador, la dominancia de Ephemeroptera se asocia con zonas de alta oxigenación y baja carga orgánica, mientras que Diptera, particularmente Chironomidae, proliferan en tramos más sombreados y eutrofizados [42]. Por su parte, Maués-Silva et al., (2024) [43] destacan que Trichoptera y Plecoptera sufren cuando hay alteraciones hidromorfológicas y pérdida de vegetación ribereña, lo que coincide con su escasa presencia en la gráfica.

El orden Ephemeroptera se conoce y destaca su capacidad para ser indicadores altamente efectivos de la calidad de aguas cristalinas y sin presencia de contaminantes, aunque existen individuos que soportan ciertos porcentajes de polución orgánica. Normalmente esta agrupación se presenta más en aguas frías que en aguas cálidas y la gran variedad de especies se presenta en aguas con circulación, así lo indican estudios como los de [33]. Se sostiene también que los efemerópteros se utilizan eficazmente para monitorear la calidad de las aguas superficiales [44]

En conjunto, la gráfica refuerza la hipótesis de diferencias ecológicas notables entre ambas zonas, probablemente debidas a gradientes de perturbación antrópica, alteraciones en la dinámica del flujo y en la calidad del agua, respaldando la interpretación basada en los estudios citados.

En la Cuenca Media, el índice BMWP/Col presentó valores de 94 en la Zona Montañosa, pero en la Zona de Recreación indica una calidad dudosa. El índice EPT mostró valores de 69 en Zona Montañosa (buena) y 76 en la Zona de Captación el valor estimado fue (muy buena), sugiriendo una rica biodiversidad de órdenes sensibles. El ASPT se mantuvo en niveles excelentes. El IBF reflejó muy buena calidad en Zona Montañosa y excelente en la Zona de Captación, pero la Zona de Recreación se determinó un impacto negativo en la biodiversidad. En la Cuenca Baja, los valores de BMWP/Col fueron similares. El índice EPT fue (muy buena) en la Zona Captación y el ASPT (excelente), lo que resalta una calidad favorable del agua. El IBF en la Zona Captación (excelente) y Zona Agrícola (ZA) tuvo una puntuación de (excelente).

La comparación de los 4 índices aplicados entre la Cuenca Media y la Cuenca Baja revela matices importantes en la de la calidad del agua mediante el uso de bioindicadores, en primer lugar, los valores BMWP/COL oscilan entre 94 y 99 (aceptable) en las estaciones Zona Montañosa y Zona de Captación, pero descienden hasta 39 (dudosa) en Zona de Recreación y 51 en Zona Agrícola, este descenso en la calidad podría estar relacionado con fuentes de contaminación locales, como actividades agrícolas o vertidos domésticos, que afectan la biodiversidad acuática, lo cual también ha sido reportado en estudios similares [45], [46]. Esta variabilidad en el BMWP/COL refleja su fuerte dependencia del esfuerzo de muestreo realizado y del número de familias, tal como observaron Armitage et al., (1983) al notar que el BMWP/COL incrementa sustancialmente con la réplica de muestras, a diferencia del ASPT que permanece estable incluso al aumentar el número de réplicas [47]

En cambio el índice EPT, que cuantifica la riqueza de Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera, muestra valores elevados (69-76) en las estaciones con mejor calidad, pero desciende a 27 en la Cuenca Baja, subrayando la sensibilidad de estos órdenes a la degradación ambiental [47]. El ASPT, en cambio, mantiene niveles excelentes (7,1-7,8) en casi todas las estaciones, lo que coincide con la observación de Lenat y Resh (2001) de que el promedio de puntuación por taxón es menos afectado por diferencias en esfuerzo de muestreo y ofrece una métrica más robusta frente a las variaciones de condición natural [48].

Por último, el IBF confirma los resultados del ASPT, con valores de “muy buena” a “excelente” en todas las estaciones, excepto en la Zona de Recreación de la cuenca media. Este hallazgo refuerza la necesidad de combinar índices basados en tolerancias con aquellos órdenes sensibles (EPT), así como promedios normalizados (ASPT), para lograr una evaluación más y objetiva de la calidad biológica del agua [49].

El BMWP/Col presenta un promedio de 69.00 y una desviación estándar de 26.44, lo que indica una variabilidad elevada entre los puntos de muestreo y sugiere la existencia de hábitats heterogéneos a lo largo de los lugares analizados. Este índice es muy receptivo a variaciones en la calidad del agua y en la estructura de las comunidades de macroinvertebrados. Coincide, así, con lo que reportan Morelli et al., (2014) [50], quienes observaron que en los ríos con elevados contenidos de materia orgánica los índices de diversidad tienden a ser bajos, interpretándose como una merma de las especies más sensibles y una expansión de los organismos tolerantes a las alteraciones. En este caso, la elevada desviación estándar resalta las variaciones espaciales de la calidad del agua.

Con una media de 57.00 y una desviación estándar de 19.14, el índice EPT evidencia una variación notable en la representación de los grupos más sensibles: Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera. Ese patrón apunta a una calidad del agua que puede responder de forma más acentuada a variaciones estacionales o modificaciones en el régimen de caudales, según Sotomayor et al., (2025) [51] observaciones previas en la Cuenca Andina corroboran este resultado, dado que los organismos de ciclo de vida breve y alta vulnerabilidad se ven alterados de manera intensa por los cambios estacionales en los caudales. En estudios realizados en Colombia, se ha verificado que los grupos de EPT al presentar tales oscilaciones, pone de manifiesto la dinámica de la calidad del agua, que parece más sensible y variable a lo largo del tiempo [52],[53],[54].

En el caso del ASPT, la media se sitúa en 7.26 y la desviación estándar en 0.33, lo que revela una dispersión baja. Esto sugiere que las especies que componen la comunidad se comportan de manera relativamente tolerante ante las variaciones que pueden presentarse en las condiciones del agua [55]. Resultados que coinciden con trabajos previos de Roldán, (2024) [52] y de Figueroa et al., (2003) [5], los cuales han documentado que en sistemas acuáticos donde las condiciones ambientales se mantienen más estables, las comunidades tienden a albergar más especies resistentes y menos sensibles a los cambios.

El índice IBF, que presenta una media de 3.63 y una desviación estándar de 2.46, pone de manifiesto una ligera variabilidad en la composición funcional de la comunidad de macroinvertebrados, sugiriendo así una mezcla funcional que se puede catalogar como moderada. No obstante, la elevada desviación estándar evidencia que esta variabilidad no se distribuye de forma homogénea en todas las estaciones de muestreo, hallazgo que coincide con lo planteado por Mauad et al., (2020) [56], según los cuales los índices de biomasa funcional, el IBF entre ellos, muestran menor sensibilidad a las fluctuaciones estacionales en el caudal y la temperatura que otros índices, como el EPT [57]. La escasez de una respuesta más marcada en el IBF indica que este índice reacciona de forma atenuada ante cambios rápidos en las condiciones del agua, lo que a su vez lo posiciona como un indicador fiable de la estabilidad del ecosistema a escala temporal prolongada.

4. Conclusiones

Tomando en cuenta los resultados, se puede deducir que los macroinvertebrados acuáticos son un bioindicador sensible y práctico para determinar la calidad del agua en la microcuenca Casacay, pues permiten distinguir el impacto antrópico y las áreas mejoradas en cuanto su integridad ecológica. En esta área se evidencia además que los niveles de degradación biológica derivada de actividades recreativas y agrícolas también se pueden reconocer por medio de la aplicación conjunta de BMWP/COL, ASPT, EPT e IBF. El monitoreo ecosistémico revela claramente la necesidad de diseñar estrategias estandarizadas llevando a cabo muestreos periódicos combinando estos parámetros con mediciones fisicoquímicas para fortalecer la resiliencia ante alteraciones y optimizar extrapolaciones en diversas escalas temporales. La modelación hidromorfológica junto con otros factores deberían ser consideradas para hacer más comprensibles las dinámicas que son responsables por toda esa variabilidad biológica observada.

Financiamiento

Los autores expresan que no ha sido necesario financiamiento externo para realizar esta obra de investigación.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribucuón de auto/es:

Bajo los lineamientos CRediT (Taxonomía de Roles de Contribuyente), los autores dan fe de las contribuciones realizadas al trabajo de investigación, que se detallan:

Edú Espinoza, 35%: Escritura, gestión, recursos e investigación Jorley Escalante, 35%: Escritura, gestión, recursos e investigación Alex Luna, 20%: visualización, administración del proyecto, análisis de datos, metodología. Teddy Ochoa, 10%: Escritura, gestión curación de datos

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