Influencia de las prácticas agropecuarias sobre cursos de agua de Patagonia: empleo de macroinvertebrados y sistema de defensa a múltiples agentes xenobióticos (MXR) como biomonito...

• Autores: Horak, Cristina Natalia
• Año de publicación: 2020
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Assef, Yanina Andrea; Gómez, Nora
• Materia: Ciencias Naturales; Usos de la tierra; Biomonitoreo; Macroinvertebrados bentónicos; Calidad del agua
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

La calidad de los ecosistemas dulceacuícolas está determinada por las condiciones del agua y también por la integridad de los ecosistemas de ribera, debido a la gran conectividad que existe entre estos ambientes. Los disturbios que el hombre produce en las riberas pueden conducir a la degradación de estos ecosistemas y a la pérdida de los servicios que estos brindan. En las últimas décadas, actividades como la producción de pasturas y hortalizas, así como el desarrollo de la ganadería con formatos intensivos y semi-intensivos (engorde de ganado en confinamiento), asociadas a ríos y arroyos de piedemonte, se han convertido en prácticas muy difundidas en el noroeste del Chubut. Los efectos que estas actividades producen sobre los cursos de agua son materia de interés mundial. Entre ellos se incluyen cambios en las condiciones fisicoquímicas del agua, enriquecimiento en nutrientes y la llegada al agua de compuestos como metales, fármacos y pesticidas. Estas alteraciones deterioran el recurso hídrico y perjudican a la biota que allí se desarrolla. Muchos organismos acuáticos poseen mecanismos que les permiten habitar ambientes contaminados. El sistema de resistencia a múltiples xenobióticos (MXR), asociado a la expresión de un conjunto de proteínas de membrana (entre ellas la P-glicoproteína o P-gp), constituye uno de estos mecanismos. Éste actúa como una primera línea de defensa, transportando al exterior de las células las sustancias que puedan resultar tóxicas para el organismo. Como este sistema puede ser modulado por numerosos compuestos, se lo ha propuesto como un posible biomarcador en el testeo ecotoxicológico. El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la influencia de distintas prácticas agropecuarias sobre los cursos de agua, utilizando ensambles de macroinvertebrados bentónicos como biomonitores, en distintos niveles de organización biológica. Se evaluó la integridad ecológica de los arroyos teniendo en cuenta las características fisicoquímicas del agua, los efectos de estas actividades sobre los ensambles de macroinvertebrados, y también la actividad del sistema de detoxificación MXR como biomarcador en organismos presentes en los sitios de muestreo. Además, se exploró la respuesta de este sistema in vitro para el testeo de contaminantes acuáticos asociados a estas prácticas productivas. Para esto, se seleccionaron tres arroyos, denominados Ruca, Enna e Ingram, ubicados en un área de transición en la zona de piedemonte (NO, Chubut, Argentina). Se ubicaron tres sitios de muestreo en el arroyo Ruca (R1, R2, R3) y cuatro en los arroyos Enna (E1, E2, E3, E4) e Ingram (I1, I2, I3, I4). Los sitios numerados como 1 (R1, E1, I1) fueron definidos como sitios de referencia ya que no estuvieron asociados a las prácticas intensivas o semi-intensivas evaluadas, y presentaron las mejores condiciones de cada sistema. En los 11 sitios, se determinaron bimensualmente las características fisicoquímicas del agua, (entre julio 2015 – abril 2016). Se tomaron muestras de agua para estudios bacteriológicos en los muestreos de agosto y noviembre 2015. Se realizaron análisis de pigmentos fotosintéticos para estimar la biomasa de perifiton presente (en tres oportunidades en agosto y noviembre 2015 y abril 2016). Se registró la riqueza de especies y la cobertura porcentual de macrófitas en cada sitio. Para evaluar los cambios producidos por las actividades agropecuarias en las condiciones de los arroyos y sus riberas se utilizaron dos índices adaptados para ambientes de la cordillera patagónica: el índice de calidad de hábitat (ICH) o medida de heterogeneidad ambiental y el índice de calidad de ribera (QBRp) que evalúa la complejidad y los atributos de la vegetación de la ribera. Se utilizaron macroinvertebrados como bioindicadores de la calidad del agua en dos niveles de organización: a nivel bioquímico, mediante el uso del sistema MXR, y a nivel de comunidad biológica, evaluando las características de los ensambles de macroinvertebrados bentónicos. Se utilizaron moluscos de las especies Chilina dombeiana y Physa acuta para evaluar la actividad del sistema MXR mediante ensayos de bioacumulación del sustrato fluorescente rodamina B (RB) en presencia y ausencia de un inhibidor específico de la P-gp (verapamilo). Se evaluó también la capacidad del Glifosato y la Ivermectina de inducir el sistema MXR en ambas especies. Para esto, los organismos fueron separados en grupos y expuestos a concentraciones crecientes de Glifosato (formulado comercial y principio activo) e Ivermectina durante períodos de 4 días y 10 días. Posteriormente, se realizaron los ensayos de bioacumulación de RB para evaluar la presencia de cambios en la actividad MXR. Se realizaron muestreos cuantitativos de la comunidad de macroinvertebrados bentónicos en dos momentos contrastantes con respecto a las condiciones hidrológicas: aguas altas (agosto 2015) y aguas bajas (octubre-noviembre 2015). Estos muestreos se realizaron en 9 de los 11 sitios antes mencionados, debido a que los sitios E3 y E4 se localizaron en una zona de humedales conectados (datos no comparables) por lo que no se monitoreó el bentos. En cada visita se colectaron seis muestras de macroinvertebrados con red Surber, tres en correderas y tres en pozones en segmentos de arroyo de 50 a 100 m. El material fue fijado in situ y posteriormente separado, identificado hasta el menor nivel taxonómico posible, y contabilizado en el laboratorio. Se calculó la riqueza taxonómica, la densidad total de individuos, la densidad relativa de cada grupo faunístico y diversidad (H’). Además se analizó la estructura trófica (grupos funcionales). Finalmente se efectuó una evaluación y selección de diferentes métricas de macroinvertebrados en relación a su respuesta frente a los disturbios registrados. Se realizó un análisis de componentes principales (ACP) para examinar la variación de las características físicas, químicas y biológicas de los sitios estudiados (11 sitios). Para evaluar si existieron diferencias ambientales entre los sitios se realizaron análisis no paramétricos (ANOVA Kruskal-Wallis). Para identificar diferencias en la actividad MXR entre los organismos de los distintos sitios de estudio, y en los organismos expuestos a Glifosato e Ivermectina, se realizaron análisis de la varianza (ANOVA) y test t de Student. Se examinó la relación entre las asociaciones de los ensambles de macroinvertebrados o métricos seleccionados y las variables ambientales, mediante un análisis de correspondencias canónicas (ACC) y correlaciones no paramétricas de Spearman. Finalmente se analizó la capacidad predictora de las variables ambientales sobre los métricos basados en los ensambles de macroinvertebrados utilizando modelos lineales generalizados de efectos mixtos. Las características ambientales registradas mostraron que los sitios afectados por actividades agropecuarias presentaron una degradación moderada de la calidad del agua. Los sitios asociados a ganadería intensiva y semi-intensiva exhibieron un aumento en las concentraciones de nutrientes (NH4+), conductividad eléctrica, TSS y una disminución en el oxígeno disuelto. Asimismo, se registró, un aumento en el número de E. coli y en la concentración de clorofila a epilítica, lo que en conjunto podría estar indicando un proceso de eutrofización de estos ambientes. Si bien los disturbios observados fueron moderados, los ensambles de macroinvertebrados bentónicos respondieron en forma significativa a los mismos. La actividad MXR evaluada en moluscos presentes en los sitios de estudio resultó poco sensible a los disturbios registrados. Sin embargo, este biomarcador mostró una respuesta diferencial al ser evaluado en organismos provenientes de sitios más disturbados, como aquellos afectados por desechos urbanos. Además se pudo comprobar que sustancias como el Glifosato y la Ivermectina, utilizadas en las prácticas agropecuarias de la región, son capaces de inducir in vitro la actividad de este sistema. Es por esto que de incrementarse el nivel de disturbio o de aumentar el ingreso de estas sustancias en los ambientes acuáticos, este biomarcador podría resultar útil para generar alertas tempranas de cambios que podrían resultar riesgosos para la biota del lugar. La comunidad de macroinvertebrados bentónicos mostró una alta riqueza taxonómica (111 taxones), distribuida en cinco Phyla. Los sitios asociados a actividades ganaderas intensivas mostraron una disminución del número de especies de los grupos sensibles como Plecoptera y un aumento de los tolerantes como Annelida y Diptera. Se observó un aumento de la contribución del grupo colectores-recolectores, así como una disminución del grupo raspadores en sitios con alteración de zonas de riberas por la presencia de ganado. Esto podría estar asociado al empobrecimiento en la calidad y cantidad de alimento, así como a una mayor deposición de sedimentos finos en el lecho de los arroyos. Los ensambles de macroinvertebrados respondieron consistentemente a los disturbios evaluados. Los atributos de los ensambles se correlacionaron con los factores ambientales antes mencionados, que reflejaron procesos de degradación. Métricas como riqueza de EPT y el número de familias de insectos mostraron una asociación lineal con respecto a la concentración de amonio en los sitios de estudio sugiriendo efectos tóxicos de esta forma de nitrógeno. Estas métricas, basadas en datos cualitativos (de cálculo rápido), proporcionan información útil sobre las condiciones ecológicas predominantes en los arroyos estudiados. Los cambios producidos por las actividades agropecuarias que se desarrollan en cuencas del noroeste del Chubut afectan la calidad del agua de los arroyos. Los disturbios resultaron moderados en comparación a otros (ej. urbanización), anticipando la importancia de generar estrategias de monitoreo y mitigación tendientes a proteger la integridad de los ecosistemas y de los servicios que estos brindan. La información aquí generada, podría contribuir a minimizar los daños ambientales. El trabajo en conjunto con los productores y los responsables de gestión es vital para generar estrategias para la conservación de los recursos acuáticos de Patagonia.
Doctor en Ciencias Naturales
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Naturales y Museo