Estudio de la calidad del agua en arroyos pampásicos mediante la técnica de deriva de exuvias pupales de Chironomidae

• Autores: Zanotto Arpellino, Juan Pablo
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Donato, Mariano Humberto; Montalto, Luciana
• Materia: Ciencias Naturales; Chironomidae; técnica de exuvias pupales; arroyos pampeanos; fenología; bioindicación
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

La familia Chironomidae (Diptera) es utilizada como indicador de calidad del agua, con géneros considerados sensibles y géneros tolerantes a la contaminación, capaces de habitar sitios contaminados y anóxicos. Una faceta importante del ciclo de vida de Chironomidae es la programación temporal de las actividades reproductivas en las cuales el voltinismo y la fenología son características muy importantes que se ven afectadas por factores ambientales, en particular el clima. Hacia la última etapa del ciclo de vida de los quironómidos, cuando el adulto emerge de la pupa, deja liberado en el agua su tegumento denominado exuvia. La presencia de aire dentro de la exuvia pupal permite que permanezca flotando en la superficie del agua, luego por acción del viento y/o de las corrientes, éstas concentran en áreas de remansos o en la vegetación ribereña. La recolección de dichas exuvias de forma sistemática se denomina “Técnica de Exuvias Pupales de Chironomidae” (Chironomid Pupal Exuviae Technique- CPET). Dicha técnica permite recolectar taxones que se han originado en una amplia gama de microhábitats, la recolección y procesamiento de muestras es más eficientes, comparado con el muestreo de larvas, y se logra una mayor resolución taxonómica hasta el nivel de especie. El objetivo general de esta tesis es conocer la variación espacial y temporal de los atributos estructurales del ensamble de Chironomidae en arroyos pampásicos mediante el empleo de la Técnica de Exuvias Pupales de Chironomidae (CPET) para definir patrones de emergencia y su valor como indicadores de la calidad ambiental. Los objetivos específicos de esta investigación son: 1) determinar la estructura del ensamble de Chironomidae en arroyos pampásicos, 2) establecer patrones de emergencia para las diferentes especies en relación con las variables ambientales, 3) definir patrones de distribución de Chironomidae y caracterizar a los ambientes con relación a los taxones dominantes y a sus características fisicoquímicas, 4) determinar los posibles ensambles de exuvias pupales de Chironomidae como indicadores de calidad de agua y 5) elaborar una clave de identificación de exuvias pupales de Chironomidae para arroyos pampásicos. En base a los objetivos anteriormente propuestos se postulan las siguientes hipótesis: H1: Los patrones de emergencia de las especies de Chironomidae presentan diferencias temporales con relación a las variables ambientales, H2: la aplicación de la Técnica de Exuvias Pupales de Chironomidae constituye una herramienta eficiente para evaluar la calidad de aguas de los arroyos pampásicos a partir de ensambles característicos y H3: el uso de suelo urbano homogeneiza los ensambles de Chironomidae en arroyos pampásicos, generando la disminución de la diversidad y la dominancia de los taxones tolerantes. El trabajo de tesis se llevó a cabo en arroyos pertenecientes a la región Tributarios del río Paraná y Río de la Plata. Para la realización del estudio fenológico, se muestrearon mensualmente cuatro arroyos durante un año. Para el análisis de bioindicación se seleccionaron dos arroyos control y dos arroyos con uso urbano, y se realizó un muestreo estacional durante dos años. Si bien los ríos y arroyos de la provincia de Buenos Aires presentan un alto grado de modificación debido al uso de la tierra, los arroyos elegidos como control presentan una mínima perturbación. En cada sitio de muestreo, se recolectó todo el material suspendido en las orillas del arroyo mediante una red D de 25 cm de diámetro y 250 μm de abertura de malla. En cada sitio se tomaron tres muestras a lo largo de un transecto de 30 m2. El material recolectado se conservó con etanol al 70%. En todos los sitios de muestreo se relevaron los parámetros fisicoquímicos e hidráulicos. En laboratorio se realizó la separación, montaje e identificación de las exuvias al menor nivel taxonómico posible, mediante el uso de claves correspondientes. A partir de los datos obtenidos se calcularon atributos estructurales del ensamble como la densidad, riqueza, diversidad y equitatividad. Para el análisis de diversidad, fenología y voltinismo, se realizaron análisis de la varianza y correlación de Spearman entre los atributos biológicos de las especies y las variables ambientales. Además, se utilizaron gráficos XY-plot y la densidad de kernel para determinar los picos de emergencia y el voltinismo de las especies. Como resultados más relevantes, se registraron un total de 36 géneros y 62 especies pertenecientes a las subfamilias Chironominae, Orthocladiinae y Tanypodinae. Los taxones dominantes fueron Parachironomus sp.2, Polypedilum sp.A y Rheotanytarsus sp.1, los cuales representaron el 53% del total de exuvias recolectadas. Las variables precipitación, fotoperíodo y temperatura del agua y del aire, se correlacionaron positivamente con las distintas métricas ecológicas de Chironominae y Tanypodinae, en tanto que Orthocladiinae se correlacionó negativamente con la temperatura del aire. El análisis fenológico reveló que durante marzo y abril se registró la mayor riqueza y densidad de especies emergentes de Orthocladiinae y Tanypodinae. Por otro lado, durante octubre, Chironominae presentó la mayor densidad de emergencia, pero con menor número de especies. A partir del análisis de los ciclos de vida, se observó que la mayoría de las especies son univoltinas y en menor proporción bivoltinas y multivoltinas. Dentro de las especies univoltinas se identificaron 10 con bivoltinismo facultativo. Dentro de las especies bivoltinas, una resultó multivoltina facultativa. Las variables ambientales que estructuran la emergencia de Chironomidae en la región de estudio son principalmente las precipitaciones, el fotoperiodo y la temperatura del agua y aire, determinando la fenología y el voltinismo de las especies en el periodo analizado. Aunque aún se requieren más estudios, el CPET puede ser una valiosa herramienta para registrar las variaciones en los ciclos de vida de las especies como consecuencia de cambios en el ambiente, ya que, por ejemplo, un aumento en la temperatura favorecería el desarrollo de especies multivoltinas. En el estudio sobre bioindicación, se realizaron análisis de la varianza de los sitios y de las variables ambientales. Para la determinación de taxones indicadores se realizó un análisis IndVal y el análisis de curvas ROC para hallar valores de corte que permitieran identificar la respuesta a la perturbación. Además, para conocer la autoecología de las especies, se realizó el cálculo del óptimo y el rango de tolerancia para las variables ambientales. Como principales resultados, se contabilizó un total de 31 géneros y 54 especies pertenecientes a las subfamilias Chironominae, Orthocladiinae y Tanypodinae. La riqueza total de especies osciló entre 1 y 19. La densidad en los arroyos menos impactados varió entre 0 y 156,51 exuvias.m-2, con una dominancia de Cricotopus sp.2, Parachironomus sp.2 y Rheotanytarsus sp.1. En los arroyos urbanos la abundancia osciló entre 0 y 203,5 exuvias.m-2, las especies predominantes fueron Chironomus callligraphus y Cricotopus sp.1, las cuales representan el 92% de la densidad. Para los arroyos con uso del suelo urbano, el arroyo Carnaval presentó los menores valores en cuanto a las variables fisicoquímicas, siendo similares a los arroyos de referencia. En cambio, el arroyo Rodríguez presentó los valores más altos de conductividad, pH, nutrientes, DBO5 y DQO y se caracterizó por la presencia de C. calligraphus, Cricotopus sp.1 y Dicrotendipes embalsensis. El análisis IndVal identificó a C. calligraphus y Cricotopus sp.1 con un alto valor indicador ≥50%, y a D. embalsensis con un valor ≥25%. El arroyo Rodríguez está fuertemente impactado por el entorno urbano que lo rodea, lo que se refleja en su baja calidad del agua y como resultado tanto del aumento de iones en los efluentes como de la descomposición de la materia orgánica del área urbana. El IndVal nos muestra a C. callligraphus, Cricotopus sp.1 como especies indicadoras y a D. embalsensis como especie detectora de cambio del ensamble debido al uso del suelo urbano. Las larvas de Chironomus presentan adaptaciones fisiológicas y morfológicas que les permiten habitar sitios con alto enriquecimiento orgánico causado por actividades humanas. De las tres especies de Cricotopus registradas, solo una especie estuvo presente en los sitios contaminados (Cricotopus sp.1). Este es uno de los géneros con mayor número de especies dentro de la subfamilia Orthocladiinae y se encuentra en hábitats con diferentes estados tróficos y niveles de impacto. Los resultados del presente trabajo de tesis doctoral permitieron ampliar la riqueza taxonómica para la región, y extender la distribución de géneros y especies. A partir de esta información se generó una clave de identificación de exuvias para el área. Por otra parte, las especies registradas fueron mayormente univoltinas y en menor proporción bi y multivoltinas; teniendo como factores determinantes a las precipitaciones, el fotoperiodo y la temperatura del agua y aire. El análisis fenológico y del voltinismo permitió conocer cómo varían los ciclos de vida de las especies la región Tributarios del Paraná y Río de la Plata, información que es fundamental para la interpretación de los resultados del análisis de bioindicación ya que muchas especies indicadoras emergen en diferentes estaciones del año. La aplicación de la CPET proporciona información acerca de cuáles serían los ensambles indicadores adecuados para evaluar la calidad de aguas en arroyos urbanos, permitiendo diferenciar los efectos de este uso sobre los sistemas acuáticos de la región Tributarios del rio Paraná y Rio de La Plata. Un mejor conocimiento autoecológico de las especies y una mejor resolución taxonómica reduce los problemas asociados a sacar conclusiones de resultados que incluyen taxones con tolerancias e historias de vida potencialmente diferentes. La calidad del agua es un factor importante que estructura a las comunidades de Chironomidae en los arroyos pampeanos. El conocimiento de los umbrales ecológicos y el alcance de los impactos humanos en los ambientes de agua dulce permitirá mejorar la aplicación de iniciativas de conservación adecuadas para la protección de la biodiversidad acuática neotropical. La aplicación de la CPET en arroyos de la región Tributarios del Paraná y Río de la Plata constituye una novedad y una herramienta potencial para ser utilizada en diferentes ambientes acuáticos de nuestro país. Es un primer aporte al conocimiento de base para futuras aplicaciones en biomonitoreo mediante el reconocimiento de asociaciones de especies de Chironomidae indicadoras de diferentes condiciones ambientales. Asimismo, los estudios realizados contribuyen al conocimiento taxonómico y ecológico de esta familia.
Doctor en Ciencias Naturales
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Naturales y Museo