El biomonitoreo acuático es la ciencia que permite inferir el estado ecológico de ríos , lagos , arroyos y humedales mediante el examen de los organismos (peces, invertebrados, insectos, plantas y algas) que viven allí. Si bien el biomonitoreo acuático es la forma más común de biomonitoreo, cualquier ecosistema puede estudiarse de esta manera.
Objetivo
El biomonitoreo acuático es una herramienta importante para evaluar las formas de vida acuática y sus hábitats. Puede revelar la salud y el estado general del ecosistema, detectar tendencias ambientales y los impactos de diferentes factores estresantes, y puede usarse para evaluar el efecto que tienen varias actividades humanas en la salud general de los entornos acuáticos. [1] [2] La contaminación del agua y las tensiones generales a la vida acuática tienen un gran impacto en el medio ambiente. Las principales fuentes de contaminación de los océanos, ríos y lagos son eventos o actividades causados por el hombre, como aguas residuales , derrames de petróleo , escorrentías superficiales , basura , minería oceánica y desechos nucleares .
El seguimiento de la vida acuática también puede ser beneficioso para controlar y comprender los ecosistemas terrestres adyacentes. Los cambios rápidos en el medio ambiente, como la contaminación, pueden alterar los ecosistemas y las comunidades, y poner en peligro a las especies que viven en el agua o cerca de ella. Muchas especies acuáticas sirven como fuentes de alimento para las especies terrestres, que, por lo tanto, se ven afectadas por el tamaño y la salud de las poblaciones acuáticas.
Organismos indicadores
Los invertebrados acuáticos, más popularmente las larvas de la especie Tricópteros , son sensibles al cambio climático, a los bajos niveles de contaminación y al cambio de temperatura. [3] [4] Como resultado, tienen la historia más larga de uso en programas de biomonitoreo. [5] Además, las especies macroscópicas: ranas, peces y algunas especies de plantas, así como muchas formas de vida microscópica, como bacterias y protozoos, se utilizan como organismos indicadores en una variedad de aplicaciones, entre ellas la escorrentía de aguas pluviales. [6]
Muchas especies de macroalgas (incluidas las cianobacterias , aunque técnicamente no son algas verdaderas [7] ) también se utilizan en la biomonitorización de entornos acuáticos y marinos, ya que su corta vida las hace muy reactivas a los cambios. [8] [9]
Métodos comunes
Una evaluación de biomonitoreo requiere un conjunto de datos de referencia que, idealmente, define el ambiente en su estado natural o predeterminado. [10] Esto luego se utiliza para comparar con cualquier medición posterior, a fin de evaluar posibles alteraciones o tendencias.
En algunos casos, estos conjuntos de datos se utilizan para crear herramientas estandarizadas para evaluar la calidad del agua a través de datos de biomonitoreo, como el Índice de Contaminación Específica (SPI) y el Índice de Diatomeas Sudafricano (SADI). [11]
Métodos empleados en el biomonitoreo acuático
Monitoreo y evaluación de especies acuáticas (incluidas plantas, animales y bacterias)
Monitorear el comportamiento de ciertas especies acuáticas y evaluar cualquier cambio en el comportamiento de las especies
Analizar la composición bioquímica del cuerpo de agua y su posible influencia en las especies que dependen de él. [12]
Herramientas comunes de evaluación ecológica y biológica
Bioensayos . Los organismos de prueba se exponen a un entorno y se mide su respuesta. Los organismos típicos utilizados en bioensayos son ciertas especies de plantas, bacterias, peces , pulgas de agua ( Daphnia ) y ranas .
Dispositivos de biomonitoreo en línea. Un ejemplo de ello son las células quimiorreceptoras de moluscos y animales similares para monitorear sus hábitats costeros y de agua dulce. Para este propósito se utilizan diferentes tipos de animales, ya sea en el laboratorio o en el campo. El estudio de la actividad de apertura y cierre de las valvas de las almejas es un ejemplo de una posible manera de monitorear in situ la calidad de las aguas dulces y costeras. [15]
Variables consideradas
Calidad del agua
La calidad del agua se clasifica tanto por su apariencia (por ejemplo, clara, turbia, llena de algas) como por su composición química. [16] Determinar los niveles específicos de enzimas , bacterias, metales y minerales que se encuentran en el agua es extremadamente importante. Algunos contaminantes, como los metales y ciertos desechos orgánicos, pueden ser letales para criaturas individuales y, por lo tanto, podrían conducir en última instancia a la extinción de ciertas especies. [12] Esto podría afectar tanto a los ecosistemas acuáticos como a los terrestres y causar alteraciones en otros biomas y ecosistemas.
Temperatura del agua
La temperatura del cuerpo de agua es una de las variables más omnipresentes recogidas en el biomonitoreo acuático. Las temperaturas en la superficie del agua, a través de la columna de agua y en los niveles más bajos del cuerpo de agua ( zona bentónica ) pueden proporcionar información sobre diferentes aspectos de un ecosistema acuático. La temperatura del agua se ve afectada directamente por el cambio climático y puede tener efectos negativos en muchas especies acuáticas, como el salmón. [17] [18] El desove del salmón depende de la temperatura: hay un umbral de acumulación de calor que debe alcanzarse antes de que pueda ocurrir la eclosión. Después de la eclosión, el salmón vive en agua dentro de un rango crítico de temperatura, y la exposición a temperaturas fuera de este puede ser letal. [19] Esta sensibilidad los convierte en indicadores útiles de los cambios en la temperatura del agua, de ahí su uso en estudios sobre el cambio climático. De manera similar, se ha demostrado que las poblaciones de Daphnia se ven afectadas negativamente por el cambio climático, ya que las primaveras más tempranas han provocado que los períodos de eclosión se desacoplen de la ventana máxima de disponibilidad de alimentos. [20]
Composición de la comunidad
Los conjuntos de comunidades de especies y los cambios que se producen en ellas pueden ayudar a los investigadores a inferir cambios en la salud de un ecosistema. En los típicos arroyos templados no contaminados de Europa y América del Norte , predominan ciertos taxones de insectos. Las efímeras ( Ephemeroptera ), los tricópteros ( Trichoptera ) y las moscas de piedra ( Plecoptera ) son los insectos más comunes en estos arroyos no perturbados. Por el contrario, en los ríos perturbados por la urbanización , la agricultura , la silvicultura y otras perturbaciones, predominan las moscas ( Dípteros ) y, especialmente, los mosquitos (familia Chironomidae ).
Geología local
Las aguas superficiales pueden verse afectadas por la geología local, ya que los minerales lixiviados de las rocas subterráneas pueden ingresar a los cuerpos de agua superficiales e influir en la química del agua. Ejemplos de esto son el río Werii (Tigray, Etiopía), donde se han relacionado concentraciones elevadas de metales pesados con la pizarra subyacente, y los pozos de agua potable en comunidades indígenas cerca de Anchorage, Alaska, donde se han relacionado altas concentraciones de arsénico con la formación rocosa subyacente del complejo McHugh. [21]
Limitaciones
Confianza en la identificación precisa de las especies : cuando se utiliza la identificación visual sobre el terreno, existe la posibilidad de que se identifiquen erróneamente las especies, lo que podría dar lugar a análisis y conclusiones incorrectos. Para reducir la probabilidad de tales errores, muchas organizaciones de monitoreo utilizan la verificación de laboratorio de muestras para fines de control de calidad. [22]
Específico de la especie : puede resultar difícil establecer comparaciones entre los resultados a menos que se haya utilizado el mismo organismo indicador en cada estudio, ya que cada especie tiene un nicho individual y condiciones ideales asociadas. Incluso especies similares (según se definen por taxonomía o nicho) pueden tener reacciones diferentes y umbrales de cambio diferentes. [23]
Influencias externas : los cambios en el tamaño de la población o en la salud causados por factores externos pueden interpretarse incorrectamente como resultado de cambios en el medio ambiente. Por ejemplo, una reducción de la población que se produce debido a una enfermedad, pero que coincide con un cambio en las condiciones ambientales, podría interpretarse erróneamente como resultado de este último cambio.
Resultados engañosos - La supervivencia de especies que normalmente se consideran "sensibles" puede llevar a la conclusión de que ha habido pocos cambios o contaminación de un entorno, lo que puede ser incorrecto. Un ejemplo de esto son los anfibios, que tradicionalmente se han considerado una clase muy sensible en lo que respecta a los cambios ambientales, sin embargo, algunas investigaciones indican que esto puede ser cierto solo para los fenoles , ya que los anfibios tienen una sensibilidad similar a otros contaminantes (por ejemplo, metales pesados) que otros grupos taxonómicos acuáticos, como los bivalvos. [24]
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Enlaces externos
Evaluación biológica de la calidad del agua – EPA de EE. UU.
Programas de bioevaluación y biocriterios de EE. UU. para arroyos y ríos vadeables - EPA de EE. UU.