El uso de los microcrustáceos como indicadores biológicos de calidad ecológica en la zona hiporréica

El ecotono hiporréico, o zona hiporréica, es clave en el mantenimiento de los ecosistemas acuáticos tanto superficiales como subterráneos debido a las funciones y servicios ambientales que genera. Además, alberga una gran diversidad de organismos susceptibles de ser utilizados como bioindicadores, de entre los que destacan los microinvertebrados. Pese a ello, aún no ha sido posible desarrollar un indicador biológico de calidad ecológica similar a los utilizados en los ambientes acuáticos superficiales (ríos, lagos, etc.). Hasta la fecha, únicamente existe un único índice, el “GW-Fauna-Index”, no biológico en sentido estricto, aplicable en la determinación de la calidad ecológica de los ecosistemas acuáticos subterráneos y a la zona hiporréica. Por tanto, aún se requiere un conocimiento más profundo acerca de los fenómenos y parámetros clave que determinan la distribución y diversidad de la fauna presente en ellos, para el desarrollo de un índice biológico de calidad ecológica adaptado a dichos ambientes. Dicho índice supondría una herramienta útil en la toma de decisiones para garantizar una gestión integrada y sostenible de los recursos hídricos por parte de los organismos de gestión y planificación.

Rubén Rasines Ladero, IMDEA-Agua

La calidad del agua, entendida como la propiedad o conjunto de propiedades inherentes a la misma que permiten juzgar su valor, supone la medición de las condiciones físico-químicas, biológicas y radiológicas en relación con los requisitos de una o más especies bióticas o a cualquier necesidad humana o propósito [1]. La Directiva Marco del Agua (2000/60/CE), supuso un avance en los procedimientos para la determinación de la calidad ecológica (estado ecológico) de las masas de agua superficiales (ríos, lagos, embalses, etc.) mediante la utilización de diversos índices. Entre ellos destacan los índices biológicos, que se basan en la utilización de los macroinvertebrados acuáticos como organismos centinela [2].

Sin embargo, en otros ambientes acuáticos como los subterráneos (aguas subterráneas), o los asociados a éstas (Figura 1), no existen aún unos procedimientos estandarizados para la determinación del estado ecológico. Puesto que estos ambientes acuáticos subterráneos poseen una gran relevancia socio-económica y biológica debido a que contienen el 30% del agua dulce disponible a nivel mundial y una gran diversidad faunística [3], desde la Unión Europea se ha potenciado su caracterización y protección mediante la aprobación de diferentes directivas. Entre ellas destacan la directiva 91/676/CEE, relativa a la protección de las aguas contra la contaminación producida por nitratos procedentes de fuentes agrarias, o la 2006/118/CE, relativa a la protección  de las aguas subterráneas contra la contaminación y el deterioro. Sin embargo, únicamente Alemania (Ley Alemana de Gestión del Agua) y Suiza (Seguimiento Nacional de Aguas Subterráneas, NAQUA) han introducido, en su ordenamiento jurídico, aspectos relacionados con la evaluación del estado ecológico de las aguas subterráneas [4].

Figura 1. Ambientes acuáticos asociados a las aguas subterráneas. 1: manantiales; 2: cuevas; 3: acuíferos; 4: zona hiporréica. (Fuente: Universidad de Liège, departamento de geología; y McCabe, D.J. 2010. Rivers and streams: Life flowing. Nature Education Knowledge, 1(12),4).

Dentro de los ambientes acuáticos subterráneos, o asociados a ellos, cabe destacar la zona hiporréica (Figura 1). Esta “zona”, situada entre los ecosistemas acuáticos superficiales y subterráneos (lo que en ecología se conoce como ecotono), fue descrita por primera vez desde un punto de vista biológico en 1935 [5]. Además de albergar una abundante comunidad de invertebrados con una ecología muy diversa (desde organismos estigobiontes – totalmente adaptados a los ambientes subterráneos – a organismos epigeos – menos adaptados a ambientes subterráneos y que aparecen en capas más superficiales), la zona hiporréica proporciona una serie de servicios ambientales. De entre ellos, cabe destacar: a) soportar los intercambios de nutrientes, materia orgánica, agua, energía y fauna entre los ecosistemas superficiales y subterráneos; b) actuar como zona de atenuación ante fenómenos de contaminación;  y c) actuar como refugio de fauna bentónica durante los periodos de sequía y/o grandes avenidas [3,4]. Todo ello otorga a este ecotono una especial importancia para la gestión y el estudio integrado de los ecosistemas acuáticos.

A partir de los años 90, el incremento en los estudios científicos acerca de la zona hiporréica y su biota, permitió, no sólo el avance en la comprensión sobre el papel, las funciones y los servicios ambientales de la misma, sino también en el conocimiento de las comunidades de microinvertebrados que en ella habitan [6,7]. Además se puso de manifiesto que las variaciones en las poblaciones de estas comunidades eran indicadoras de diferentes procesos y/o fenómenos que ocurrían en dicho ambiente [7,8]. De este modo surgió la posibilidad de utilizar los organismos, en especial los microinvertebrados, como bioindicadores de: a) el empeoramiento de la calidad del agua por procesos de contaminación; b) de las interacciones entre las aguas superficiales y subterráneas; y/o c) de las características (granulometría, litología, etc.) y contenido en nutrientes de los sedimentos hiporréicos [6,7,8]. Sin embargo, la distribución parcheada, tanto espacial como temporal de sus poblaciones, unido a la heterogeneidad intrínseca del ecotono hiporréico y la complejidad de las interacciones que se producen a través de él, ha impedido, hasta la fecha, el establecimiento de un índice biológico de calidad ecológica fiable, que pueda considerarse equivalente a los ya establecidos, y ampliamente utilizados, en las masas de agua superficiales [2,9].

Los índices biológicos de calidad ecológica persiguen, mediante la determinación de métricas sobre la fauna (abundancia, presencia de determinadas familias, grupos o géneros, etc.), establecer la calidad de un determinado lugar, simplificando además el gran número de factores ambientales que pueden afectar a su distribución [9]. Hasta el año 2006 no apareció el que, hasta la fecha, es el único índice ecológico (no biológico en sentido estricto) aplicado a los ambientes acuáticos subterráneos [10]. El “GW-Fauna-Index” se basa en el estudio de aquellos parámetros abióticos (temperatura, oxígeno disuelto y el contenido de detritus), caracterizados por ser los más influyentes respecto a la presencia y/o distribución de los organismos acuáticos subterráneos [10]. A pesar de ello, este hito supuso el primer paso para el desarrollo de un posible índice biológico de calidad aplicable a estos ambientes. En cualquier caso, aún se requiere profundizar en el conocimiento sobre la zona hiporréica y su fauna a lo largo de diferentes tipologías de ríos (o regiones), y a diferentes escalas, para la consecución de este objetivo.

En este sentido, desde el grupo de investigación sobre ecología de aguas subterráneas del Instituto IMDEA-Agua, integrado por la Dra. Sanda Iepure (directora del equipo) y el investigador pre-doctoral Rubén Rasines, se está realizando una caracterización extensiva sobre la biota acuática de la zona hiporréica de los ríos y acuíferos aluviales pertenecientes a la cuenca hidrográfica del Jarama (Comunidad de Madrid y alrededores). Dicha caracterización persigue profundizar en el conocimiento sobre la ecología y la biología de los ecosistemas acuáticos subterráneos y de la zona hiporréica mediante la determinación de su biodiversidad, funciones y los servicios ambientales que en ellos se generan. Las investigaciones del grupo de la Dra. Iepure se centra, más concretamente, en el grupo de los microcrustáceos (ostrácodos y ciclopoides, Figura 2), que han demostrado, dentro del conjunto de organismos que conforman la meiofauna hiporréica, ser útiles para la identificación de afecciones sobre ecosistemas acuáticos subterráneos, y que les convierten en buenos organismos centinela para dichos ambientes [6,8].

Figura 2. Organismos encontrados en ambientes acuáticos subterráneos (microcrustáceos). Izquierda: ostrácodo; derecha: copépodo (ciclopoide). (Fotografías reales obtenidas mediante microestereoscopio en IMDEA-Agua).

 

Referencias

[1] Johnson, D.L., Ambrose, S.H., Bassett, T.J., Bowen, M.L., Crummey, D.E., Isaacson, J.S., Johnson, D.N., Lamb, P., Saul, M. y Winter-Nelson, A.E. 1997. Meanings of environmental terms. Journal of environmental quality, 26, 581-589.

[2] Alba-Tercedor, J., Pardo, I. , Prat, N. y Pujante, A. 2005. Metodología para el establecimiento el Estado Ecológico según la Directiva MARCO del Agua: protocolos de muestreo y análisis para invertebrados bentónicos. Confederación Hidrográfica del Ebro-Ministerio de Medio Ambiente, Zaragoza.

[3] Griebler, C. y Avramov, M. 2015. Groundwater ecosystem services: a review. Freshwater Science, 34(1), 355-367.

[4]  Steube, C., Richter, S. y Griebler, C. 2009. First attempts towards an  integrative concept for the ecological assessment of groundwater ecosystems. Hydrogeology Journal, 17, 23-35.

[5] Sabater, F. y Vila, P.B. 1991. The hyporheic zone considered as an ecotone. Oecologia aquatic, 10, 35-43.

[6] Iepure, S., Meffe, R., Carreño, F., Rasines-Ladero, R. y de Bustamante, I. 2014. Geochemical, geological and hydrological influence on ostracod assemblages distribution in the hyporheic zone of two Mediterranean rivers in central Spain. International Review of Hydrobiology, 99, 435-449.

[7] Leigh, C., Stubbington, R., Sheldon, F. y Boulton, A.J. 2013. Hyporheic invertebrates as bioindicators of ecological health in temporary rivers: a meta-analysis. Ecological indicators, 32, 62-73.

[8] Iepure, S., Martinez-Hernández, V., Herrera-López, S., Rasines-Ladero, R., y de Bustamante, I. Response of microcrustacean communities from the surface-groundwater interface to water contamination in urban river system of the Jarama basin (central Spain). Environmental Science and Pollution Research, 20(8), 5813-5826.

[9] Schmidt, S.I. y Hahn, H.J. 2012. What is groundwater and what does this mean to fauna? – An opinion. Limnologica, 42, 1-6.

[10] Hahn, H.J. 2006. The GW-Fauna-Index: A first approach to quantitative ecological assessment of groundwater habitats. Limnologica, 36, 119-137.

 

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