Ecuador Caudal Ecologico
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Proyecto para definir caudales ecológicosen ríos del Sistema Papallacta
Plan de trabajopara monitoreo de macroinvertebrados
como indicadores para caudales ecológicos
Odile Fossati & Roger Calvez<[email protected]> <[email protected]>
Quito, Noviembre 2005
Fossati & Calvez 2005 - 2
Indice
pagina
Introducción 3
1 - Zonas de estudio 4a - El sistema Papallacta 5b - El sistema Antisana 5
2 - Caudales ecológicos 6
3 - Calidad del agua 7
4 - Macroinvertebrados bentónicos 8a – Indices 8b - Métodos de muestreo y de estudio 9c - Descripción del hábitat 11
5 - Otros componentes del ecosistema 11
6 – Cronograma 12
Discusión 14
Conclusiones 15
Bibliografía 16
Anexo 17
Fossati & Calvez 2005 - 3
Introducción
Los caudales ecológicos son estimados para mantener un hábitat fluvial
con capacidad de sostener la vida de la ribera y del medio acuático,
preservando la flora y la fauna, conservando los peces y la calidad
estética del paraje fluvial y protecgiendo los tramos de interés científico o
cultural. Para la evaluar los caudales ecológicos se necesita un buen
conocimiento del funcionamiento ecológico de los ríos, o al menos del
componente clave que son los invertebrados.
Los macroinvertebrados bentónicos son considerados como buenos
indicadores de la calidad de ambientes acuáticos lénticos o corrientes. La
descripción de las comunidades permite la definición de indices
relacionados con la calidad ambiental del lugar. Existen índices simples y
otros mas complicados, resultando de cálculos mas o menos complejos.
Se pueden también calcular índices bióticos, usando el conocimiento de la
ecología de los invertebrados. Numerosos índices biópticos se han
desarollado en el mundo pero no existen hasta ahora un índica para
Ecuador, para la zona andina o para la zona neotropical.
Tres otros grupos de seres vivos son de importancia para la definición de
caudales ecológicos porque viven en el agua: las algas, los macrófitos y
los peces. Además, puede resultar interesante tomar en cuenta otros
seres vivos que no viven en el agua pero la necesitan, mas que todos los
Amphibios, algunos Aves y Mamiferos y la vegetación ribereña.
Las actividades se realizarán en dos etapas. La primera etapa, orientada
a la investigación y al análisis de métodos de cálculo de caudales
ecológicos esta presentada en este informe, con un enfoque principal a
los macroinvertebrados bentónicos.
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1 - Zonas de estudio
Las zonas de estudio se encuentran aproximadamente a 70 km al sudeste
de la ciudad de Quito, en los vertientes orientales de la Cordillera central
de Ecuador. El estudio se interesa a dos sistemas de tipos diferentes. El
sistema Papallacta sale de lagunas en valles con pendientes fuertes y
vegetación de bosques (fotos 1-2). El sistema Antisana sale del glaciar del
mismo nombre y fluye, con pendientes débiles, en páramos (fotos 3-4).
Foto 1 - Río Chalpi Grande. Foto 2 - Sitio de muestreo.
Foto 3 - Río Antisana . Foto 4 - Sitio de muestreo.
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a - El sistema Papallacta
Se hizo un recorrido de campo por el río Chalpi Grande el lunes 21 de
noviembre. El río Chalpi Grande es un afluente del río Papallacta río
abajo de la parroquia del mismo nombre y el río Papallacta es un afluente
del río Quijos. Ya existen sitios de medida de caudal a las alturas de 4
000 m (río arriba de la laguna Mogote) y 3 000 m (río Chalpi Grande,
tramo instalado con una escala), con accessos simples. El valle se
encuentra poco intervenido. El río, después de la laguna Mogote, corre
con fuerte pendiente en un bosque tropical (Foto 1). El sustrato es muy
grueso y inestable en relación con la pendiente fuerte (Foto 2).
En este río se hará una zonificación con quatro sitios, incluyendo un sitio
río arriba de la laguna, un sitio en el río Chalpi Grande y dos sitios en el
rio Papallacta, uno río abajo de la confluencia con el río Chalpi grande y
el último arriba de Baeza (Tabla 1).
Tabla 1 - Sitios de estudio en el sitema Papallacta.
Río Localización Altura
Mogote río arriba de la laguna 4 000 m
Chalpi grande río arriba de la escala 3 000 m
Papallacta 1 río abajo de la confluencia
con el Chalpi grande 2 600 m
Papallacta 2 río arriba de Baeza 3 950 m
b - El sistema Antisana
Se hizo un recorrido de campo por el río Antisana el martes 22 de
noviembre. El río Antisana sale del glaciar del mismo nombre y fluye con
baja pendiente en una zona larga de páramo (Fotos 3 y 4). Esta zona se
encuentra intervenida por la presencia de la laguna Micacocha (3900 m
de altura). También se notan la presencia de ganado, actividades
relacionadas con este (incendios de los pajonales) y actividades de caza
Fossati & Calvez 2005 - 6
como perturbaciones del sistema ecológico. El río Antisana es un afluente
del río Napo.
En este sistema se estudiarán el río Humbolt que sale del glaciar, el río
Ramon Huahuna río arriba de la escala de medida del caudal y el río
Condorpamba (Tabla 2).
Tabla 2 - Sitios de estudio en el sistema Antisana.
Río Localización Altura
Humbolt 3 950 m
Ramon Huahuna río arriba de la escala 3700 m
Condorpamba 3 600 m
2 - Caudales ecológicos
Los caudales ecológicos son estimados para mantener un hábitat fluvial
con capacidad de sostener la vida de la ribera y del medio acuático,
preservando la flora y la fauna, conservando los peces y la calidad
estética del paraje fluvial y protecgiendo los tramos de interés científico o
cultural. Existen dos lineamientos para determinar los caudales
ecológicos: el análisis de registros históricos de caudales y módelos de
simulación de la relación existente entre las variables hidráulicas y la vida
acuática. El uso de registros de caudales resuelta de un simple cálculo.
Los módelos de simulación son mas complejos, usando varios parámetros
ambientales.
Una buena descripción del hábitat y su modelización permite caracterizar
la calidad ambiental para los seres vivos del río (Capra et al. 2003). En
Francia se han desarollado módelos respecto a los peces, como módelos
derivados del método IFIM norteamericano (Bovee et al. 1986, Souchon &
Capra 2004). Una caracterización simplificada dentro de un sitio es
posible mediante un programa especializado (Lamouroux & Capra 2002,
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Lamouroux & Jowett 2005). Se puede conocer la repartición de los peces
en relación con los caudales cuando se conocen las variaciones del lecho
mojado y de las profundidades para dos caudales y las exigencias de las
especies.
3 - Calidad del agua
Las aguas se describe con ayuda de varios parámetros físico-químicos.
Los primeros parámetros, relacionados con la hidrología, son el caudal, la
velocidad promedia, la profundidad promedia y el lecho mojado. Los
parámetros físicos principales son la transparencia, el color, los sólidos
disueltos y suspendidos, la conductividad, la alcalinidad, la dureza total.
El oxígeno es un componente muy importante de las aguas. Se mide en
concentraciónes (mg.l-1) o en porcentajes de saturación (por eso es
necesario anotar la presión atmosférica y la temperatura del agua).
También importantes son las formas del carbono (carbonatos y
bicarbonatos principalmente), las formas del nitrógeno (nitritos, nitratos,
amoniaco), los cloruros, los sulfatos y los fosfatos. Los otros cationes
principales son el calcio, el magnesio, el manganeso y el sodio. Los
metales pesados pueden encontrarse muy importantes. En la cordillera
central de Ecuador, hay que tomar en cuenta el arsénico, en relación con
los sustratos volcánicos.
Se pueden desarollar comunidades de bacterias en las aguas en relación
con las contaminaciones orgánicas. La medida de colibacilos totales y
fecales permite una primera evaluación de este tipo de perturbación.
Parámetros generales como la hora, la temperatura del agua y del aire, la
presencia o no de nubbes, de viento y de lluvia completan la descripción.
El estudio de un río necesita un recorrido mensual de esos parámetros
físico-químicos, la misma semana del mes.
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4 - Macroinvertebrados bentónicos
a - Indices
Los macroinvertebrados bentónicos son considerados como buenos
indicadores de la calidad de ambientes acuáticos lénticos o corrientes. La
bibliografía relacionada con el tema es inmense. La descripción de las
comunidades permite la definición de indices relacionados con la calidad
ambiental del lugar. Existen indices simples como el EPT (número de
Insecta Ephemeroptera, Plectoptera y Trichoptera) o la riqueza (números
de invertebrados diferentes) y otros mas complicados, resultando de
cálculos mas o menos complejos (diversidad, equitabilidad...).
Se pueden también calcular índices bióticos, usando el conocimiento de la
ecología de los invertebrados. Varios índices se han desarollado en el
mundo. En la área neotropical se aplican generalmente indices derivados
del BMWP que es el indice de Inglaterra (ver Armitage et al. 1983 para
Inglaterra y Roldán-Perez 2004 para Colombia).
b - Métodos de muestreo y de estudio
El método más conocido de muestreo de los invertebrados bentónicos es
la red surber que permite muestrear una área conocida de sustrato
(Figura 1). Tiene dos límites : cuando las aguas se encuentran
estancadas y cuando el substrato es demasiado grueso y las aguas
demasiado rápidas. Es estos casos se puede utilizar una red de mano,
tomando en cuenta la misma superficie que para la red surber (Figura 2).
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Figura 1 - Dibujo y uso de una red surber.
Figura 2 - Foto y uso de una red de mano.
Ademas se toma en cada sitio una muestra integradora, por tiempo de
muestreo, sacando los invertebrados en el campo cada vez que las
condiciones climáticas lo permiten (Foto 5). En el campo se fijan las
muestras con formalin.
En el laboratorio se pasan las muestras al alcool 70 %. Se hace después
la limpieza con ayuda de una lupa binocular de nivel mediano (Foto 6), Se
agrupan los invertebrados por ordenes.
Se guarda y se pesa la materia orgánica con balanzas finas. La
identificación de cada grupo de invertebrados se hace con ayuda de una
lupa binocular de mayor nivel y de documentación especializada.
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Foto 5 - Limpieza de
una muestra de invertebrados
en el campo. Foto 7 - Lupa binocular para la limpieza
en el laboratorio.
c - Descripción del hábitat
Parametros generales del sitio muy importantes para los
macroinvertebrados son la altura, el pendiente del lecho y de las riberas,
la vegetación ribereña y del valle, la estabilidad del sitio. Estos parámetros
se describirán una vez durante el primer año de estudio. Elo pendiente del
lecho se medirá exactamente usando equipo especializado.
Se caracterizará el sustrato con treinta puntos en dos sectores del tramo.
Se dibujará el tramo, caracterizando los hábitats dominantes y localizando
los puntos de muestreo. Se caracterizará la vegetación acuática, con una
evaluación de su superficie y una descripcion de las especies y formas de
vida presentes.
En cada punto de muestro se caracterizará el mesohábitat con velocidad,
profundidad, perilitón, sustrato superficial y sub-capa. Al mismo tiempo
que los invertebrados, se mide la materia orgánica (gruesa y fina) y la
granulometría. El peso seco de materia orgánica se mide en el
laboratorio. La granulometría gruesa se mide en el campo con ayuda de
una placa calibrada. La granulometria fina se mide en el laboratorio
mediante tamices y balanzas.
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5 - Otros componentes del ecosistema
Otros seres vivos que no viven en el agua pero la necesitan son también
importantes para el funcionamiento general del ecosistema deben
incluirse en los estudios. La diversidad de Anfibios en Ecuador es bien
conocida. Ademas existen en la zona del Antisana especies de interes
como el jambato y la rana marsupial quienes suben hasta el piso alto
andino. Algunas Aves son relacionados con los ríos, principalmente el
pato de páramo y la pava de monte. Dentro de lo Mamíferos, podria ser
interesante revisar si hay murcielagos dependientes de esas aguas. La
vegetación ribereña es un componente importante porque toma parte de
la vida del ecositema y también porque tiene valor estético.
Dentro de la PUCE, Universidad Católica de Quito, trabajan especialistas
de insectos acuáticos (Dean Jacobsen), de Anfibios (Luis Coloma) y de
Aves (Tjitte De Vries). Existen además en esta universidad un herbario y
colecciones des fauna. En Quito, dentro de la EPN (Escuela Politécnica
de Ecuador) trabaja un ictiologo (Ramiro Barriga). Esta Universidad
participó a programas internacionales de evaluación de la biodiversidad
acuática como el programa Aquarap de Conservación Internacional. Otras
competencias se encuentren en las otras universidades de Quito.
6 - Cronograma
Se preven un año de preparación de las metodologías (2006), el estudio
de un ciclo anual completo (2007) y la síntesis de los resultados (2008).
El año 2006 será un año de preparación metodológica y de primeras
medidas para el estudio de los ríos de los sistemas Papallacta y Antisana.
Se estudiará la calidad del agua cada mes, a carga de la EMAAP,
empezando durante el mes de enero.
Se estudiarán las comunidades de macroinvertebrados bentónicas
durante dos épocas con hidrologías diferentes, es decir en época de
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aguas bajas (principio de febrero) y en época de aguas altas (septiembre).
Este trabajo se hará conjuntamente entre el IRD (participación al trabajo
de campo y preparación del trabajo de laboratorio) y el EMAAP
(participación al trabajo de campo y trabajo de laboratorio). El trabajo de
laboratorio, a carga del EMAAP necesitará al mínimo un técnico para la
limpieza y el medio-tiempo de un ingenieur (Maria-Elena Gordillo) para las
primeras identificaciones.
En época de aguas bajas, se estima el tiempo necesario para cada sitio
del sistema Papallacta a un día, y a cinco días el trabajo de campo en el
sistema Antisana, debido a las dificuldades de acceso. Se preverá un
tiempo mayor para la época de aguas altas para tener en cuenta las
dificuldades climáticas.
La tabla 3 resume los componentes acuáticos para incluir en el estudio de
los ríos de los sistemas Papallacta y Antisana durante el año 2006.
Tabla 3 - Componentes acuáticos
Componente Acción Fechas Realización
Hidrología
caracterización en curso EMAAP
Calidad del agua
caracterización feb. sept. 2006 EMAAP
otros meses 2006 EMAAP
Invertebrados y plantas acuáticas
aguas bajas feb. 2006 IRD - EMAAP
aguas altas sept. 2006 IRD - EMAAP
estudio de las muestras 2006 EMAAP
Propuesta de protocolo completo nov. 2006 IRD
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La primera campaña (febrero 2006) se preve de la manera siguiente:
Preparación y estudio del sistema Papallacta - 1 semana
Estudio del sistema Antisana - 1 semana
Instalación del laboratorio y contactos con especialistas - 3 días
Discusión
Siete sitios de muestreo se estudiaran, cuatro en el sistema Papallacta
(Tabla 1) y tres en el sistema Antisana (Tabla 2), empezando con esos
más fácil de acceso.
El Anexo contiene la lista del equipo necesario para el estudio de los
macroinvertebrados bentónicos, en el campo como en el laboratorio.
Para el campo se preven al minimo seis personas con las siguientes
responsabilidades : físico-química (EMAAP), caracterización hidrológica
(Roger Calvez-IRD y EMAAP), caracterización ambiental y red de mano
(Odile Fossati-IRD), surber (Maria-Elena Gordillo-EMAAP), ayuda general
(EMAAP). Para el laboratorio serán necesarias dos personas.
Las actividades de parte del IRD durante el año 2006 serán la preparación
y una participación al trabajo de campo y de laboratorio, la formación del
personal para el estudio de los macroinvertebrados bentónicos, una
ayuda con las identificaciones de nivel general y de nivel especializado, la
designación de un protocolo completo para los invertebrados incluyendo
tratamientos de datos, propuestas de protocolos para los otros
componentes y contactos con especialistas de Ecuador y de otros paises.
Durante los años 2007 y 2008, las actividades de parte del IRD serán la
supervisión del trabajo hecho por otros grupos y la síntesis de los
resultados, llegando a propuestas de trabajo para otros ríos en la zona
del Proyecto Ríos Orientales y propuestas de caudales ecológicos para
los sistemas Papallacta y Antisana.
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Durante el año 2006, las actividades de parte del EMAAP serán la
organización y una participación del trabajo de campo y de laboratorio
(caracterización de los caudales y de las aguas, limpieza de las muestras,
identificación de los invertebrados). En 2007, se preve la participación de
otros grupos en los estudios para alargar el rango de estudios y para que
los análisis sean independientes del EMAAP que no puede ser juez y
parte en el asunto de los caudales ecológicos,
Conclusión
El trabajo por hacer durante el año 2006 preve dos campañas de
muestreo de los macroinvertebrados bentónicos, un seguimiento completo
de la físico-química del agua (empezando en enero), la instalación de un
laboratorio de limpieza de muestras y de identificación de los
invertebrados. En 2007 se estudiara un ciclo anual completo, llegando a
propuestas de caudales ecológicos durante el año 2008.
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Bibliografía principal
Armitage P.D. Moss D. Wright J.F. Furse M.Y 1983 - The performance ofa new biological water quality score system based on macroinvertebratesover a wide range of unpolluted running-water sites. Wat. Res. 17 : 333-347.
Bovee K.D. et al. 1986 - The instream flow incremental methodology.Instream flow information paper. Rep. 21 FWS/OBS 86/7, Fish and wildlifeservice, Office of biological service, Ft Collins, Colorado, USA.
Capra H. Sabaton C. Gouraud V. Souchon Y. Lim P. 2003 - A populationdynamic model and habitat simulation as a tool to predict brown troutdemography in natural and bypassed stream reaches. Riv. Res. Applic. 19: 551-568.
Lamouroux N. Capra H. 2002 - Simple predictions of instream habitatmodel outputs for target fish populations. Freshwat. Biol. 47 : 1543-1556.
Lamouroux N. Jowett I.J. 2005 - Generalized instream habitat models.Can. J. Fish. Aquat Sci. 62 : 7-14.
Roldan-Perez 2004 - Bioindicación de la calidad del agua en Colombia.Uso del método BMWP-Col. Univ. Antioquia ed. 170 p.
Souchon Y. Capra H. 2004 - Aquatic habitat modelling: biologicalvalidations of IFIM/Phasbim methodology and new perspectives.Hydroecol. Appl. 14 (1) : 9-25.
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Anexo
Equipo para el estudio de macroinvertebrados bentónicos
Trabajo de campo Numero A cargo de
red surber 1 IRD
red de mano 1 IRD
pinzas de campo 3 IRD
frascos de plastico (medio-litro y litro) 10 + 5 / sitio EMAAP
formalin 1 l / sitio EMAAP
etiquetas EMAAP
velocímetro (con helice fina) 1 EMAAP
tabla para la granulometría 1 IRD
bandejas, baldes 2 + 2 IRD
formularios de campo IRD
waders y botas 1 / persona EMAAP - IRD
equipo para la físico-química EMAAP
cajas de transporte EMAAP - IRD
Trabajo de laboratorio
equipo para la físico-química EMAAP
tubos o frascos pequeños 100 / sitio EMAAP
alcool 70 % EMAAP
pinzas finas EMAAP
lupa para la limpieza 1 EMAAP
lupa para la identificación 1 EMAAP
tamices EMAAP
balanzas
(materia orgánica y granulometría fina) 1 EMAAP