1 INDICADORES BIOLÓGICOS DE CALIDAD DE AGUA

2 INDICADORES AMBIENTALES“Una golondrina no hace verano” SON FORMAS DE DETECTAR IMPACTOS AMBIENTALES SOBRE LAS CONDICIONES DE LOS ECOSISTEMAS, MEDIANTE LA APLICACIÓN DE LA CAPACIDAD PERCEPTIVA, ALGUNA METODOLOGÍA DE MEDICIÓN O PRUEBA SON UTILIZADOS DESDE HACE MUCHO TIEMPO INDICADORES FISICOQUÍMICOS INDICADORES CLIMÁTICOS INDICADORES GEOLÓGICOS INDICADORES SOCIALES INDICADORES ECONÓMICOS INDICADORES DE PROBLEMAS AMBIENTALES INDICADORES BIOLÓGICOS Cantera y Vásquez 2009

3 TIPOS DE INDICADORES AMBIENTALES: EJEMPLOSFISICOQUÍMICOS Temperatura Oxígeno disuelto Turbiedad Dureza pH Sólidos disueltos Sólidos suspendidos Materia orgánica Biocidas Hidrocarburos Metales pesados INDICADORES CLIMÁTICOS Temperatura del aire Humedad relativa Precipitación Vientos INDICADORES GEOMORFOLÓGICOS Geología Topografía Usos del suelo Tipos de rocas Sedimentos Cantera y Vásquez 2009

4 TIPOS DE INDICADORES AMBIENTALES: EJEMPLOSSOCIALES Y ECONÓMICOS Habitantes Densidad de población Actividades económicas Seguridad Servicios públicos Educación INDICADORES PROBLEMAS AMBIENTALES Erosión de laderas Aguas servidas Sólidos y basuras Destrucción de cuencas Desastres Daño de vegetación Contaminación Olores y colores Cantera y Vásquez 2009

5 INDICADORES BIOLÓGICOS O ECOLÓGICOSCONCEPTO: Todos los organismos son indicadores de las condiciones del medio en que habitan, puesto que su existencia en un espacio responde a su capacidad de adaptación. DEFINICIÓN: Un indicador ecológico es aquel factor cuya presencia o valor depende de un grado tal de un estado o proceso del sistema en que se encuentran, en particular si el factor genera algún problema de calidad ambiental VENTAJAS DE LOS INDICADORES BIOLÓGICOS Los organismos acumulan información que los análisis no detectan Disminuye el numero de parámetros utilizados Detectan cambios muy rápidamente La selección de los indicadores reduce los costos de las valoraciones ambientales Cantera y Vasquez, 2009

6 NIVEL INDIVIDUO Y POBLACIONCARACTERÍSTICAS DE LOS INDICADORES ECOLOGICOS Fáciles de medir Tangibles Aplicables a ecosistemas y ambientes socio-culturales y económicos. Fácil obtención de información. Adecuados para aplicación en evaluación. Mediciones deben tener temporalidad. Representativos de los sistemas a evaluar. Sensibles a cambios para determinar magnitud de las desviaciones y sus tendencias espacial y temporal. Deben incluir patrones biológicos. Permitir comparación con valores estándar o condiciones extremas. Facilitar el análisis de la interacción en procesos de evaluación y asignación de valores. TIPOS DE INDICADORES AMBIENTALES NIVEL BIOQUIMICO Biomarcadores moleculares o subcelulares. Concentración de hormonas Cambios en la relación DNA/RNA NIVEL INDIVIDUO Y POBLACION Bio-ensayos o pruebas de toxicidad. Crecimiento poblacional Tasa de natalidad Tasa de mortalidad Supervivencia Abundancia relativa Densidad NIVEL COMUNIDADES Índices diversidad Índices similitud Índices dominancia Índices de riqueza Cobertura Productividad Biomasa Índices bióticos NIVEL FISIOLOGICO Crecimiento Tasa de respiración Tasa de alimentación Consumo de Oxígeno Balance excretorio. Cantera y Vásquez 2009

7 SON ÚTILES LOS INDICADORES BIOLÓGICOS?La respuesta puede ser NO: Si se trata de usar una especie o un solo parámetro como substituto de otras investigaciones o monitoreos; muy común por parte de agencias reguladoras como método para obtener una evaluación rápida y clara de la calidad ambiental. Ej. Una especie NO puede proporcionar la información necesaria para remplazar monitoreos o estudios más completos. A veces se usan para ahorrar costos de investigación. Ej. Los índices de diversidad NO tienen una interpretación numérica que se pueda traducir en una norma sanitaria para medir calidad de aguas naturales, como se hace en estudios de aguas continentales La respuesta puede ser SI: Los organismos pueden ser indicadores con ciertas limitaciones. Ej. Tener cuidado con la interpretación de relaciones causa-efecto. Ej. No hacer automática las indicaciones proporcionadas por una especie a toda su categoría taxonómica (Familia, Género) o a su condición ecológica (nivel trófico, nicho). Cantera y Vásquez 2009

8 NIVELES DE INDICACION AMBIENTAL DE INDICADORES AMBIENTALES PARA EL PROCESO DE EVALUACIONTERCER NIVEL: Son indicadores generales, que agrupan factores: abióticos y antrópicos (humanos). SEGUNDO NIVEL: definen características y patrones de importancia y pueden agrupar otros indicadores específicos de primer nivel. Ej. Suelo, agua, clima, geomorfología dentro del componente abiótico. Ej. Vegetación, fauna dentro del componente biótico. Ej. Actividad agropecuaria dentro del componente antrópico. PRIMER NIVEL: Son cuantificables en términos de medición con unidades definidas. Ej. Precipitación, como indicador del clima del componente abiótico. Ej. (Oxigeno disuelto, Ph, conductividad como indicadores del agua del componente abiótico. Ej. Cultivos, como indicador de actividades Agrícolas del Componente antrópico. Paisaje (indicador 2N) Incluye indicador 3N abiótico-biótico. Cantera y Vasquez, 2009

9 COMPOSICIÓN DE TRES COMUNIDADES BIÓTICASESPECIES COMUNIDAD 1 COMUNIDAD 2 COMUNIDAD 3 Aa 1000 499 2400 Bb 950 476 1678 Cc 870 444 998 Dd 610 432 632 Ee 562 425 385 Ff 505 412 114 Gg 326 395 61 Hh 310 365 24 Ii 279 347 9 Jj 267 325 5 Kk 190 302 3 Ll 173 282 2 Mm 142 268 Nn 112 259 Qq 235 Rr 4 210 Ss 198 Tt 1 179 Uu 151 Vv 73 Ww 18 Xx 14 Yy Zz 6311 S1: 20 especies S2: 24 especies S3: 12 especies

10 Dominancia de especies en tres comunidades bióticas

11 MODELOS DE DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES EN ECOSISTEMAS NATURALES

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14 ÍNDICES UTILIZADOS PARA EVALUAR CALIDAD DE AGUAS NATURALES, USANDO INDICADORES BIOLOGICOSÍndice B.M.W.P. (British Monitoring Working Party): Suma de puntajes atribuidos a cada grupo taxonómico, de acuerdo con una tabla pre-establecida. Índice de diversidad (Shannon Wiener): Indica que tanta diversidad presenta un ecosistema: a mayor diversidad menos alteraciones el ecosistema: H’= -S pi log2 pi; Pi: ni/nt; ni: Número de individuos de cada especie nt: Número total de individuos Índice de equidad (Pielou): Indica que tan uniformemente están repartidas las especies en términos de los números de individuos. J’= H’/log2 S S: Número de especies Índice de Dominancia (Simpson): Indica la presencia de especies dominantes en el ecosistema, a mayor dominancia mayor alteración del ecosistema Ds= S (ni/nt)2

15 PUNTUACIONES PARA LA OBTENCIÓN DEL ÍNDICE B.M.W.P. (Armitage et al. 1983) MODIFICADO Y ADAPTADO A LA FAUNA DEL SUROCCIDENTE COLOMBIANO (Zúñiga de Cardozo et al. 1997). PUNTAJES POR FAMILIAS Puntaje 10: Plecoptera: Perlidae, Ephemeroptera: Oligoneuriidae, Trichoptera: Calamoceratidae Coleóptera: Psephenidae, Díptera: Blephariceridae Puntaje 9: Ephemeroptera: Euthyploiidae, Trichoptera: Helicopsychidae, Odontoceridae, Philopotamidae, Coleóptera: Ptilodactilydae, Neuroptera: Corydalidae Puntaje 8: Ephemeroptera: Leptophleiidae, Polymitarcidae, Caenidae, Trichoptera: Leptoceridae, Hidrobiosidae, Xyphocentronidae, Hydroptilidae. Odonata: CajopterygJdae, Gomphidae, Aeshnidae, Libellulidae Puntaje 7: Ephemeroptera: Leptohyphidae, Trichoptera: Glossosomatidae, Polycentropodidae Coleóptera: Elmidae Puntaje 6: Coleóptera: Scyrtidae, Odonata: Coenagrionidae Díptera: Muscidae, Gasteropoda: Ancylidae

16 PUNTUACIONES PARA LA OBTENCIÓN DEL ÍNDICE B.M.W.P. (Armitage et al. 1983) MODIFICADO Y ADAPTADO A LA FAUNA DEL SUROCCIDENTE COLOMBIANO (Zúñiga de Cardozo et al. 1997). PUNTAJES POR FAMILIAS Puntaje 5: Ephemeroptera: Baetidae, Trychoptera: Hydropsychidae , Hemiptera: Naucoridae Coleóptera: Staphylinidae, Díptera: Tipulidae, Simulidae Puntaje 4: Coleóptera: Curculionidae, Chrysomelidae, Díptera: Tabanidae, Ceratopogonidae, Psychodidae, Dixidae, Empididae, Lepidoptera: Pyralidae, Trícladida: Planariidae Puntaje 3: Coleóptera: Gyrinidae, Dytiscidae, Hydrophilidae, Hemiptera: Hydrometridae, Belostomatidae, Gasteropoda: Physidae, Lymneidae, Planorbidae, Hirudínea: Glossiphonídae, Erpobdellidae Puntaje 2: Díptera: Chironomidae, Culicidae Puntaje 1: Díptera: Syrphidae, Oligochaeta: Tubificidae

17 PUNTUACIONES PARA LA OBTENCIÓN DEL ÍNDICE B. M. W. P. (Armitage et al

18 PUNTUACIONES PARA LA OBTENCIÓN DEL ÍNDICE B.M.W.P. (Armitage et al. 1983) MODIFICADO Y ADAPTADO A LA FAUNA DEL SUROCCIDENTE COLOMBIANO (Zúñiga de Cardozo et al. 1997). INTERPRETACIÓN DEL ÍNDICE Clase Calidad Índice Significado I "Buena“ > 150 Aguas muy limpias Ia “Buena” Aguas no contaminadas o no alteradas de modo sensible II "Aceptable“ Evidencia de contaminación III "Dudosa“ Aguas contaminadas IV "Crítica“ Aguas muy contaminadas V "Muy Crítica“ < Aguas fuertemente contaminadas

19 PUNTUACIONES PARA LA OBTENCIÓN DEL ÍNDICE B. M. W. PPUNTUACIONES PARA LA OBTENCIÓN DEL ÍNDICE B.M.W.P. MODIFICADO Y ADAPTADO A LA FAUNA DEL SUROCCIDENTE COLOMBIANO(Zúñiga de Cardozo et al. 1997) Plecoptera: Perlidae Ephemeroptera: Oligoneuiidae Trichoptera: Calamoceratidae Puntuación: 10 Coleóptera: Psephenidae Díptera: Blephariceridae Ephemeroptera: Euthyplociidae Trichoptera: Philopotamidae Coleóptera: Ptilodactilydae Puntuación: 9 Neuroptera: Corydalidae

20 HIRUDINEA, Glossifonidae (3)INDICADORES BIOLÓGICOS TURBELARIA (4) EPHEMEROPTERA (5 a !0) ODONATA (8) CHIRONOMIDAE (2) TUBIFICIDAE (1) HIRUDINEA, Glossifonidae (3) EPHEMEROPTERA Baetidae (5) PHYSIDAE

21 USO DE INDICADORES AMBIENTALES EN CUERPOS DE AGUA NATURALES

22 RIO AGUACATAL

23

24 RIO AGUACATAL- CERCA DE LA MINA EL CHCHO

25 RIO AGUACATAL-DEPÓSITO DE MATERIALES CERCA AL CHOCHO

26 RIO AGUACATAL-ANTES DEL PUENTE DE LA DESEMBOCADURA

27 RIO CALI

28 RIO CALI-BOCATOMA ACUEDUCTO

29 RIO CALI-CERCA AL ZOOLOGICO

30 RIO CALI-AVENIDA PRIMERA

31 RIO CALI-NORTE DE LA CIUDAD

32 RIO CAÑAVERALEJO

33 RIO CAÑAVERALEJO PARTE SUPERIOR DEL RIO-LA SIRENA

34 RIO CAÑAVERALEJO CANALIZACIÓN CERCA AL VELODROMO

35 RIO CAÑAVERALEJO CANALIZACIÓN CERCA AL VELODROMO

36 RIO CAÑAVERALEJO CANALIZACIÓN CALLE 50

37 RIO MELENDEZ

38 RIO MELENDEZ, PARTE ALTA

39 RIO MELENDEZ, ARRIBA DEL CAMPESTRE

40 RIO MELENDEZ, DETRÁS DEL CAMPESTRE

41 RIO LILI

42

43 RIO LILI-PUENTE DE CIUDAD JARDIN

44 RIO LILI-CARRETERA PANAMERICANA, INGENIO MELENDEZ

45 RIO LILI-DESEMBOCADURA

46 RIO PANCE

47 RÍO PANCE-LA VORAGINE

48 RÍO PANCE-LA VIGA

49 RÍO PANCE-LA VIGA

50 RIO CAUCA

51 RIO CAUCA CERCA DE CALI

52 RIO CAUCA JARILLON

53 PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PTAR

54 ALGUNOS INDICADORES DE LA CONDICIÓN DE LOS RÍOSCOLIFORMES TOTALES 5,0 E6 RIO LILI RIO CAÑAVERALEJO RIO AGUACATAL RIO CAUCA RIO MELENDEZ RIO CALI 4,0 E6 3,0 E6 2,0 E6 1,0 E6 0,0 E6 1 2 3 Cantera y Vasquez, 2009

55 ALGUNOS INDICADORES DE LA CONDICIÓN DE LOS RÍOSDEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO mg/L DBO mg/L Estaciones Cantera y Vasquez, 2009

56 ALGUNOS INDICADORES DE LA CONDICIÓN DE LOS RÍOSTURBIEDAD Cantera y Vasquez, 2009

57 El grupo se separará en tres grupos PROCEDIMIENTO El grupo se reúne en la Universidad Santiago de Cali, de donde se parte para las zonas de trabajo. Es importante salir temprano debido a que por ser sábado podremos tener alta interferencia con los habitantes de áreas cercanas que irán a pasear este día. Una vez en el campo se hará el siguiente procedimiento: (tenga en cuenta que esto es una guía no una receta de cocina, haga otras cosas y consigne las observaciones que considere importantes para aprovechar al máximo esta práctica). El grupo se separará en tres grupos 2. Los trabajos que realizará el grupo serán: Descripción fisiográfica y social: Altura S.N.M., tipos de substratos, geología, forma del lecho del río, vegetación circundante predominante, topografía, uso de la tierra, tipos de viviendas aledañas, aspectos sociales, relaciones ser humano - río Problemas ambientales detectables o consultables: Pérdida de cobertura vegetal, Presencia de basureros cercanos, principales tipos de basuras presentes, aportes de aguas residuales domésticas, productos de la erosión de laderas que caen al río, amenazas de riesgos ambientales Meteorología: Clima del día, temperatura del aire y del agua, humedad relativa, nubosidad, precipitación, vientos, principales tipos de nubes Hidrología: Medición de parámetros fisico-químicos: Temperatura del agua, conductividad, turbiedad, oxígeno disuelto, pH, Tipos de sedimentos móviles, velocidad de Corrientes, calidad organoléptica del agua, presencia de materia orgánica natural Aspectos bióticos: Observación de fauna y flora circundante en el río. Observación de la vegetación dominante en el borde del río: Cálculos de la dominancia. Perifitón: Algas que crecen en forma de películas sobre las piedras del río Comunidades de macroinvertebrados: Recolección, identificación de principales organismos indicadores, cuantificación para establecer algunas estimaciones de diversidad. 3. Para lograr que cada estudiante tenga contacto con las diferentes metodologías y pueda aprender de todas ellas, existirá rotación de las funciones en las dos estaciones que se realizarán: Cantera y Vásquez 2009

58 MATERIALES NECESARIOS Y DESEABI.ES: Redes, nasas para colección de organismos, Pinceles, Pinzas, Lupas, Cámaras, Bandejas plásticas planas, Frascos para guardar muestras, alcohol, Piola de 20 metros, Brújula, Reloj con alturas m.s.n.m., Tabla o libreta para consignar los datos. Ropa apropiada para el trabajo de campo: Tenis, Vestido de Baño, Pantaloneta, sombrero, repelente, protector solar, comida etc. EVALUACION: Los estudiantes deberán hacer, para después de ocho días un informe (máximo 10 páginas todo incluido) donde reúnan los datos colectados y la opinión del grupo sobre el estado de las estaciones visitadas en el río. Incluya la moraleja de los que significó para cada uno de Ustedes (por separado) la práctica de campo, intentando cumplir el objetivo de aprender a diagnósticos ambientales rápidos teniendo como base las propias experiencias logradas. Cantera y Vásquez 2009

59 ORDEN: HAPLOTAXIDA, FAMILIA: TubificidaePRINCIPALES GRUPOS DE ORGANISMOS MACROBENTÓNICOS DE LOS RIOS DE CALI (Invertebrados) PHYLUM: TURBELLARIA Dugesia sp. PHYLUM: ANNELIDA ORDEN: HAPLOTAXIDA, FAMILIA: Tubificidae PHYLUM: MOLLUSCA FAMILIA: LYMNAEIDAE PHYLUM: MOLLUSCA FAMILIA: PHYSIDAE Cantera y Vásquez 2009

60 PRINCIPALES GRUPOS DE ORGANISMOS MACROBENTÓNICOS DE LOS RIOS DE CALI (Insectos)ORDEN: TRICHOPTERA FAMILIA: Hydroptilidae ORDEN: TRICHOPTERA FAMILIA: Odontoceridae ORDEN: MEGALOPTERA FAMILIA: Corydalidae ORDEN: PLECOPTERA ORDEN: EPHEMEROPTERA FAMILIA: Tricorythidae ORDEN: EPHEMEROPTERA FAMILIA: Leptophlebiidae Cantera y Vásquez 2009

61 PRINCIPALES GRUPOS DE ORGANISMOS MACROBENTÓNICOS DE LOS RIOS DE CALI (Insectos)ORDEN: DIPTERA FAMILIA: CHIRONOMIDAE ORDEN: LEPIDOPTERA FAMILIA: PYRALIDAE ORDEN: DIPTERA FAMILIA: SIMULIDAE ORDEN: DIPTERA FAMILIA: CULICIDAE ORDEN: DIPTERA FAMILIA: BLEPHARICERIDAE ORDEN: DIPTERA FAMILIA: TIPULIDAE Cantera y Vásquez 2009

62 FAMILIA: HIDROPHILIDAEPRINCIPALES GRUPOS DE ORGANISMOS MACROBENTÓNICOS DE LOS RIOS DE CALI (Insectos) ORDEN: ODONATA SUBORDEN: ANISOPTERA ORDEN: ODONATA SUBORDEN: ZYGOPTERA ORDEN: COLEOPTERA FAMILIA: HIDROPHILIDAE ORDEN: HEMIPTERA FAMILIA: GERRIDAE ORDEN: COLEOPTERA FAMILIA: ELMIDAE ORDEN: HEMIPTERA FAMILIA: GERRIDAE Cantera y Vásquez 2009

63 SALIDA DE CAMPO CURSO IMPACTO GERENCIA AMBIENTAL ESTUDIO AMBIENTAL DE RÍOS DE CALI INDICADORES ESTACION Aguacatal Cañaveralejo Pance CLIMATICOS CLIMA GENERAL T ° AIRE HUMEDAD RELATIVA NUBOSIDAD TIPOS DE NUBES PRECIPITACION VIENTOS (VEL) OTROS Cantera y Vásquez 2009

64 SALIDA DE CAMPO CURSO IMPACTO GERENCIA AMBIENTAL ESTUDIO AMBIENTAL DE RÍOS DE CALI INDICADORES ESTACION Aguacatal Cañaveralejo Pance HIDROLOGICOS COLOR T ° AGUA TURBIEDAD OXIGENO DISUELTO pH SEDIMENTOS VEL. DE CORRIENTE CAPARROSA CAL. ORGANOLEPTICA MATERIA ORGANICA OTROS Cantera y Vásquez 2009

65 SALIDA DE CAMPO CURSO IMPACTO GERENCIA AMBIENTAL ESTUDIO AMBIENTAL DE RÍOS DE CALI INDICADORES ESTACION Aguacatal Cañaveralejo Pance GEOMORFOLOGICOS GEOLOGIA FORMA DEL CAUCE TOPOGRAFIA TIPOS DE ROCAS TAMAÑOS DE ROCAS PERFILES USOS DEL SUELO ALTURA S. N. M. PAISAJISTICA OTROS Cantera y Vásquez 2009

66 SALIDA DE CAMPO CURSO IMPACTO GERENCIA AMBIENTAL ESTUDIO AMBIENTAL DE RÍOS DE CALI INDICADORES ESTACION Aguacatal Cañaveralejo Pance PROBLEMAS AMBIENTALES EROSION DE LADERAS AGUAS SERVIDAS SOLIDOS Y BASURAS RESIDUOS DE MINERIA CONT. VISUAL DEST. DE CAUCES EXP. DE MATERIALES PERD. DE VEGETACION DESASTRES COLIFORMES OTROS Cantera y Vásquez 2009

67 SALIDA DE CAMPO CURSO IMPACTO GERENCIA AMBIENTAL ESTUDIO AMBIENTAL DE RÍOS DE CALI INDICADORES ESTACION Aguacatal Cañaveralejo Pance SOCIALES HABITANTES VISITANTES TIPOS DE VIVIENDAS ACT. ECONOMICAS REL HOMBRE RÍO SERV. PUBLICOS SEGURIDAD EDUC. AMBIENTAL OTROS Cantera y Vásquez 2009

68 SALIDA DE CAMPO CURSO IMPACTO GERENCIA AMBIENTAL ESTUDIO AMBIENTAL DE RÍOS DE CALI INDICADORES ESTACION Aguacatal Cañaveralejo Pance BIOLOGICOS VEG. CIRCUNDANTE A B C D E MACROF BENTONICA Cantera y Vásquez 2009