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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO DEPARTAMENTO DE ENSEÑANZA, INVESTIGACIÓN Y SERVICIO EN SUELOS INGENIERIA EN RECURSOS NATURALES RENOVABLES “BIOINDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA EN LA CUENCA DEL RÍO TOLANTONGO, HIDALGO" TESIS PROFESIONAL Que como requisito para obtener el título: INGENIERO EN RECURSOS NATURALES RENOVABLES PRESENTA: Ramírez Acevedo Anabel Chapingo, México, Diciembre de 2009 Esta tesis titulada: “BIOINDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA EN LA CUENCA DEL RÍO TOLANTONGO, HIDALGO" fue realizada por la C. Anabel Ramírez Acevedo bajo la dirección del Dr. Alejandro Sánchez Vélez. Fue revisada y aprobada por el siguiente Comité Revisor y Jurado Examinador, para obtener el título de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables. JURADO EXAMINADOR ___________________________________________ PRESIDENTE Dr. Alejandro Sánchez Vélez ___________________________________________ SECRETARIO Dra. Rosa María García Núñez ___________________________________________ VOCAL M.C. Felipe Reyes Fuentes ___________________________________________ SUPLENTE M.C. Guillermo Carrillo Espinoza ___________________________________________ SUPLENTE Ing. Filiberto Zavala Zaragoza Chapingo, Texcoco, Edo. de México, Diciembre del 2009. AGRADECIMIENTOS Agradezco a la Universidad Autonoma Chapingo por brindarme la oportunidad de concluir mis estudios de Licenciatura y formarme como persona. Agradezco a mi madre, Por darme la vida, su cariño, comprensión y apoyo sin condiciones ni medida. Gracias por guiarme sobre el camino de la educación. Agradezco a mis hermanas: Nancy, Alma, Araceli y Deicy. Por sus comentarios, sugerencias y opiniones. Además de ser mis mejores amigas y por su grata compañía. A mis pequeños sobrinos que alegran mi vida, bienvenidos a la familia. Agradezco a mi abuelo Ramiro. Por ser un padre y enseñarme los caminos de la vida. Agradezco a la Sra. Catalina por su apoyo incondicional. Agradezco a la señora Onorina y a sus hijas Ivette, Brenda y Denise por permitirme ser parte de su familia. Agradezco a mi asesor de tesis, Dr. Alejandro Sánchez Vélez, por su valiosa asesoría, por todos los conocimientos que compartió conmigo y por su valioso tiempo dedicado a este trabajo de tesis, por aportanrme información valiosa para la elaboración de est tesis. Un agradecimiento profundo a mis amigos Nori, Edgar, susi, Laura y Alfonso por todos los momentos vividos durante la licenciatura. Especialmente a Cuauhtemoc. Por tu apoyo, compresión y amor. Gracias por ser parte de mi vida. Finalmente quiero agradecer a todas aquellas personas que de alguna manera hicieron posible la terminación de este trabajo de tesis. Agradezco a los miembros del Comité de tesis, por su profesionalismo y por sus valiosos comentarios y sugerencias durante el desarrollo del trabajo de tesis. Dr. Alejandro Sánchez Vélez Dra. Rosa María García Núñez M.C. Felipe Reyes Fuentes M.C. Guillermo Carrillo Espinoza Ing. Filiberto Zavala Zaragoza Finalmente quiero agradecer a todas aquellas personas que de alguna manera hicieron posible la terminación de este trabajo de tesis. Gracias a todos. DEDICATORIA Este trabajo de tesis está dedicado con todo mi amor y cariño a mi familia que tanto amo. Einstein: “La imaginación es más importante que el conocimiento. El conocimiento es limitado, la imaginación rodea el mundo”. ÍNDICE GENERAL CONTENIDO Pág. ÍNDICE DE FIGURAS .........................................................................................................................................iv ÍNDICE DE CUADROS ........................................................................................................................................vi ÍNDICE DE ANEXOS ......................................................................................................................................... vii RESUMEN .......................................................................................................................................................... viii SUMMARY ............................................................................................................................................................. x 1.INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................... 1 2.OBJETIVOS E HIPÓTESIS .............................................................................................................................. 3 2.1.Objetivo general .............................................................................................................................................. 3 2.2.Objetivos específicos ...................................................................................................................................... 3 2.3.Hipótesis ......................................................................................................................................................... 3 3.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA........................................................................................................... 4 4.REVISION DE LITERATURA ........................................................................................................................ 11 4.1.Importancia del agua ..................................................................................................................................... 11 4.2.Calidad del agua............................................................................................................................................ 11 4.3.Aspectos fisicoquímicos que determinan la calidad del agua ....................................................................... 12 4.4.Contaminación del agua ................................................................................................................................ 18 4.5.Bioacumulación ............................................................................................................................................ 19 4.6.Contaminantes del agua y sus fuentes ........................................................................................................... 20 4.7.Impacto mundial: cambio climático sobre ecosistemas acuáticos ................................................................ 20 4.8.Manejo de cuenca hidrográfica ..................................................................................................................... 21 4.9.Ecosistemas acuáticos dulceacuícolas........................................................................................................... 22 4.9.1.Ecosistemas lóticos ................................................................................................................................ 22 4.9.2.Ecosistemas lénticos .............................................................................................................................. 25 4.10.Geomorfología de los ríos ........................................................................................................................... 28 4.11.Importancia de los bosques de galería y macroinvertebrados acuáticos en los sistemas fluviales …………………………………………………………………………………………………………31 4.12.Bienes y servicios ambientales de los ecosistemas y su valoración económica .......................................... 34 4.13.Concepto de indicador biológico ................................................................................................................ 35 4.14.Criterios generales para la elección de bioindicadores ............................................................................... 36 4.15.Organismos indicadores .............................................................................................................................. 37 4.16.Criterios para la selección de los insectos acuáticos como indicadores ...................................................... 38 4.17.Métodos biológicos de evaluación de calidad del agua .............................................................................. 39 4.17.1.Índices .................................................................................................................................................. 40 4.18.Origen de los insectos acuáticos ................................................................................................................. 49 4.19.Clasificación de los insectos ....................................................................................................................... 49 4.20.Morfología de los insectos acuáticos .......................................................................................................... 51 4.20.1.Metamorfosis ....................................................................................................................................... 51 4.21.Órdenes y familias de insectos acuáticos para el biomonitoreo en México ................................................ 55 i 4.21.1.Orden Collembola ................................................................................................................................ 55 4.21.2.Orden Ephemeroptera .......................................................................................................................... 56 4.21.3.Orden Plecoptera ................................................................................................................................. 60 4.21.4.Orden Odonata .................................................................................................................................... 63 4.21.5.Orden Hemiptera ................................................................................................................................. 68 4.21.6.Orden Trichoptera ............................................................................................................................... 72 4.21.7.Orden Megaloptera .............................................................................................................................. 78 4.21.8.Orden Coleoptera................................................................................................................................. 78 4.21.9.Orden Diptera ...................................................................................................................................... 85 4.21.10.Orden Lepidoptera ............................................................................................................................. 92 4.21.11.Orden Neuroptera .............................................................................................................................. 92 4.21.12.Orden Hymenoptera ........................................................................................................................... 93 4.22. Colecta y preservación de insectos acuáticos ........................................................................................ 94 5.MÉTODO DE INVESTIGACIÓN Y MATERIALES ................................................................................... 95 5.1.Método de investigación .............................................................................................................................. 95 5.1.1.Fase de gabinete ......................................................................................................................................... 95 5.1.2.Fase de campo ............................................................................................................................................ 95 5.1.3.Fase de laboratorio ..................................................................................................................................... 96 5.1.4.Segunda fase de gabinete ........................................................................................................................... 96 5.2.Material y equipo .......................................................................................................................................... 98 6.ÁREA DE DE ESTUDIO .................................................................................................................................. 99 6.1.Caracterización física de la cuenca del río Tolantongo .............................................................................. 101 6.2.Caracterización ambiental de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ............................................................. 105 6.3.Caracterización socioeconómica ................................................................................................................. 110 6.4.Sitios de muestreo establecidos en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ...................................................... 111 6.5.Muestreo de insectos acuáticos ................................................................................................................... 112 6.6.Muestreo de cobertura vegetal ribereña ...................................................................................................... 112 6.7.Encuesta de manejo y uso de los recursos naturales en la cuenca del río Tolantongo ................................ 114 7.RESULTADOS ................................................................................................................................................ 115 7.1.Aforo de la corriente ................................................................................................................................... 115 7.2.Colecta botánica de vegetación. .................................................................................................................. 116 7.3.Colecta de insectos acuáticos. ..................................................................................................................... 119 7.4.Encuesta de manejo y uso de los recursos naturales en la cuenca del río Tolantongo ................................ 123 7.5.Estimación de escurrimientos superficiales ................................................................................................ 124 8.PROPUESTAS INTEGRALES DE RESTAURACIÓN Y MANEJO DE LOS RECUROS NATURALES EN LA CUENCA DEL RÍO TOLANTONGO, HGO., CON BASE A LOS RESULTADOS OBTENIDOS ……. ..................................................................................................................................................................... 129 8.1.Establecimiento de vivero forestal para reforestación de áreas degradadas................................................ 129 8.2.Restauración ribereña.................................................................................................................................. 133 8.3.Obras de conservación de suelos y agua ..................................................................................................... 134 8.4.Estufas ahorradoras de leña ........................................................................................................................ 138 8.5.Humedales artificiales para tratar aguas residuales ..................................................................................... 138 8.6.Capacidad de carga adecuada en Grutas de Tolantongo, Hgo. .................................................................... 140 ii 8.7.Manejo de residuos orgánicos e inorgánicos ............................................................................................. 142 8.8.Fomentar educación ambiental. .................................................................................................................. 143 9.MARCO LEGAL E INSTITUCIONAL APLICABLE A LA GESTIÓN DE ECOSISTEMAS ACUÁTICOS EN MÉXICO .............................................................................................................................. 144 9.1. La Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos. ................................................................... 145 9.2.Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente La LGEEPA. ..................................... 146 9.3.Aprovechamiento de flora y fauna silvestres. ............................................................................................. 149 9.4.Aprovechamiento sustentable del agua y los ecosistemas acuáticos. .......................................................... 150 9.5.Participación social en el aprovechamiento y uso sustentable. ................................................................... 151 9.6.Acceso a la justicia ambiental. .................................................................................................................... 151 10.CONCLUSIÓNES ......................................................................................................................................... 152 11.RECOMENDACIONES................................................................................................................................ 154 12.LITERATURA CITADA .............................................................................................................................. 155 13.ANEXOS ......................................................................................................................................................... 159 iii ÍNDICE DE FIGURAS FIGURAS Pág. Fig. 1. Sustitución de bosque de galería para la construcción de cabañas, albercas caminos en las grutas de Tolantongo. ....................................................................................................................................................... 5 Fig. 2. Aplicación de Anaquat a los cultivos establecidos en los márgenes del río Tolantongo, en grutas de Tolantongo. ....................................................................................................................................................... 6 Fig. 3. Obstrucción de cauces en el Arenalito por construcción de caminos. ........................................................... 7 Fig. 4. Deslizamiento de masas al río Tolantongo por alteraciones antropogènicas. ................................................ 7 Fig. 5. Extracción de arena de la gruta de Tolantongo por el deslave de los cerros.................................................. 8 Fig. 6. Uso indiscriminado de detergentes. ............................................................................................................... 9 Fig. 7. Agua tratada regresada al río Tolantongo, sitio grutas de Tolantongo. ........................................................ 9 Fig. 8. Principales amenazas de los sistemas dulceacuícolas, según Dogeon et al., (2005); citado por Serrano, (2006).............................................................................................................................................................. 18 Fig. 9. Componentes de una cuenca, según Martínez, (2006b)............................................................................... 21 Fig. 10. Dimensiones para la definición de un sistema lóticos (Herzing et al., 2007). .......................................... 28 Fig. 11. Línea de máxima profundidad (Herzing et al., 2007). ............................................................................... 29 Fig. 12a. Sistema Rabión-Estanque y Fig. 12b. Sistema Escalón-Estanque ......................................................... 30 Fig. 13. Vista transversal de la ubicación de los niveles del cauce de un ecosistema lótico (Herzing et al., 2007). ........................................................................................................................................................................ 30 Fig. 14. Integridad biológica de sistemas acuáticos, tomado de Hammer, (1991); citado por De la Lanza et al., (2007b)............................................................................................................................................................ 40 Fig. 15. Insectos sin metamorfosis (Domínguez, 1986). ......................................................................................... 52 Fig. 16. Grupo paurometábola, Orden Hemiptera. ................................................................................................. 53 Fig. 17. Grupo Bathmedometabola, Orden Odonata. ............................................................................................ 53 Fig. 18. Insectos con metamorfosis completa (Domínguez, 1986). ........................................................................ 54 Fig. 19. Insecto: Ephemeroptera: Baetidea (Voshell, 2007). ................................................................................. 57 Fig. 20. Insecto: Ephemeroptera: Caenide (Voshell, 2007). ................................................................................... 57 Fig. 21. Insecto: Ephemeroptera: Ephemerellidae (Voshell, 2007). ....................................................................... 58 Fig. 22. Insecto: Ephemeroptera: Ephemeridae (Voshell, 2007). ........................................................................... 58 Fig. 23. Insecto: Ephemeroptera: Heptageniidae (Voshell, 2007). ......................................................................... 58 Fig. 24. Insecto: Ephemeroptera: Isonychiidae (Voshell, 2007). ............................................................................ 58 Fig. 25. Insecto: Ephemeroptera: Leptohyphidae (Voshell, 2007). ........................................................................ 59 Fig. 26. Insecto: Ephemeroptera: Leptohlebiidae (Voshell, 2007). ........................................................................ 59 Fig. 27. Insecto: Ephemeroptera: Siphlonuridae (Voshell, 2007). .......................................................................... 60 Fig. 28. Insecto: Plecoptera: Capniidae (Voshell, 2007)......................................................................................... 61 Fig. 29. Insecto: Plecoptera: Chloroperlidae (Voshell, 2007). ................................................................................ 61 Fig. 30. Insecto: Plecoptera: Leuctridae (Voshell, 2007). ....................................................................................... 62 Fig. 31. Insecto: Plecoptera: Nemouridae (Voshell, 2007). .................................................................................... 62 Fig. 32. Insecto: Plecoptera: Nemouridae (Voshell, 2007). .................................................................................... 62 Fig. 33. Insecto: Plecoptera: Perlodidae (Voshell, 2007). ....................................................................................... 63 Fig. 34. Insecto: Plecoptera: Pteronarcyidae (Voshell, 2007). ................................................................................ 63 Fig. 35. Insecto: Odonata: Anisoptera: Aeshnide (Voshell, 2007). ........................................................................ 64 Fig. 36. Insecto: Odonata: Zygoptera: Calopterygidae (Voshell, 2007). ................................................................ 65 Fig. 37. Insecto: Odonata: Zigoptera: Coenagrionidae (Voshell, 2007). ................................................................ 65 Fig. 38. Insecto: Odonata: Anisoptera: Gomphidae (Voshell, 2007). ..................................................................... 66 Fig. 39. Insecto: Odonata: Zigoptera: Lestidae (Voshell, 2007). ............................................................................ 66 Fig. 40. Insectos: Odonata: Anisoptera: Libellulidae (Voshell, 2007). ................................................................... 67 Fig. 41. Insecto: Hemiptera: Belostomatidae (Voshell, 2007). ............................................................................... 69 Fig. 42. Insecto: Hemiptera: Corixidae (Voshell, 2007). ........................................................................................ 70 Fig. 43. Insecto: Hemiptera: Gerridae (Voshell, 2007). .......................................................................................... 70 Fig. 44. Insecto: Hemiptera: Naucoridae (Voshell, 2007). ..................................................................................... 71 Fig. 45. Insecto: Hemiptera: Nepidae (Voshell, 2007). .......................................................................................... 71 Fig. 46. Insecto: Hemiptera: Notonectidae (Voshell, 2007). .................................................................................. 72 Fig. 47. Insecto: Hemiptera: Veliidae (Voshell, 2007). .......................................................................................... 72 Fig. 48. Insecto: Trichoptera: Glossosomatida (Voshell, 2007).............................................................................. 74 Fig. 49. Insecto: Trichoptera: Helicopsychidae (Voshell, 2007). ........................................................................... 74 iv Fig. 50. Insecto: Trichoptera: Hydroptilidae (Voshell, 2007). ................................................................................ 75 Fig. 51. Insecto: Trichoptera: Hydropsychidae (Voshell, 2007). ............................................................................ 75 Fig. 52. Insecto: Trichoptera: Lepidostomatidae (Voshell, 2007). ......................................................................... 75 Fig. 53. Insectos: Trichoptera: Leptoceridae (Voshell, 2007)................................................................................. 76 Fig. 54. Insectos: Trichoptera: Limnephilidae (Voshell, 2007). ............................................................................. 76 Fig. 55. Insecto: Trichoptera: Odontoceridae (Voshell, 2007). .............................................................................. 76 Fig. 56. Insecto: Trichoptera: Philopotamidae (Voshell, 2007). ............................................................................ 76 Fig. 57. Insecto: Trichoptera: Polycentropodidae (Voshell, 2007). ........................................................................ 77 Fig. 58. Insecto: Trichoptera: Rhyacophilidae (Voshell, 2007). ............................................................................. 77 Fig. 59. Insecto: Trichoptera: Sialidae (Voshell, 2007). ......................................................................................... 78 Fig. 60. Insecto: Trichoptera: Corydalidae (Voshell, 2007). .................................................................................. 78 Fig. 61. Insectos: Coleóptera: Dytiscidae (Voshell, 2007). .................................................................................... 80 Fig. 62. Insecto: Coleóptera: Dryopidae (Voshell, 2007). ...................................................................................... 81 Fig. 63. Insectos: Coleoptera: Elmidae (Voshell, 2007). ........................................................................................ 82 Fig. 64. Insectos: Coleoptera: Gyrinidae (Voshell, 2007)....................................................................................... 82 Fig. 65. Insectos: Coleoptera: Haliplidae (Voshell, 2007). ..................................................................................... 83 Fig. 66. Insectos: Coleoptera: Hydrophilidae (Voshell, 2007). .............................................................................. 83 Fig. 67. Insectos: Coleoptera: Psephenidae (Voshell, 2007)................................................................................... 85 Fig. 68. Insecto: Diptera: Athericidae (Voshell, 2007). .......................................................................................... 87 Fig. 69. Insecto: Diptera: Ceratopogonidae (Voshell, 2007). ................................................................................. 87 Fig. 70. Insecto: Diptera: Chaoboridae (Voshell, 2007). ........................................................................................ 88 Fig. 71. Insecto: Diptera: Chironomidae (Voshell, 2007). ...................................................................................... 88 Fig. 72. Insecto: Diptera: Culicidae (Voshell, 2007). ............................................................................................. 88 Fig. 73. Insecto: Diptera: Dixidae (Voshell, 2007). ................................................................................................ 89 Fig. 74. Insecto: Diptera: Empididae (Voshell, 2007). ........................................................................................... 89 Fig. 75. Insecto: Diptera: Emphydridae (Voshell, 2007). ....................................................................................... 90 Fig. 76. Insecto: Diptera: Psychodidae (Voshell, 2007). ........................................................................................ 90 Fig. 77. Insecto: Diptera: Simuliidae (Voshell, 2007). ........................................................................................... 90 Fig. 78. Insecto: Diptera: Syrphidae (Voshell, 2007). ............................................................................................ 91 Fig. 79. Insecto: Diptera: Stratiomydae (Voshell, 2007). ...................................................................................... 91 Fig. 80. Insecto: Diptera: Tabanidae (Voshell, 2007). ............................................................................................ 91 Fig. 81. Insecto: Diptera: Tipulidae (Voshell, 2007). ............................................................................................. 92 Fig. 82. Diagrama de flujo del método de investigación. ....................................................................................... 97 Fig. 83. Localización de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ................................................................................. 99 Fig. 84. Localización de la cuenca del río Tolantongo, comprendida en 4 municipios de Hidalgo. .....................100 Fig. 85. Distribución territorial Municipal en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ...............................................101 Fig. 86. Curva hipsométrica de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. .....................................................................102 Fig. 87. Perfil longitudinal del cauce principal de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ........................................102 Fig. 88. Secciones tranversales de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ................................................................103 Fig. 89. Sección tranversal de la parte alta de la cuenca del río Tolantongo, Hgo................................................103 Fig. 90. Sección tranversal de la parte media de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ...........................................104 Fig. 91. Sección tranversal de la parte baja de la cuenca del rio Tolantongo, Hgo. ..............................................104 Fig. 92. Altura media de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ...............................................................................105 Fig. 93. Climograma para la cuenca del río Tolantongo, Hgo. .............................................................................106 Fig. 94. Localización geográfica de los sitios de muestreo en la cuenca estudiada. .............................................111 Fig. 95. Bosque tropical caducifolio .....................................................................................................................113 Fig. 96. Transecto de muestreo de vegetación ribereña y rocas realizadas en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ...................................................................................................................................................................... 114 Fig. 97. Evolución de los valores del índice de calidad del agua obtenidos en el muestreo de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., durante dos años consecutivos. ......................................................................................123 Fig. 98. Ubicación de los diferentes tipos de obras para el control de escurrimientos y azolves. .........................137 Fig. 99. Sistemas de agua superficial libre (Palomino, 1996). ..............................................................................140 v ÍNDICE DE CUADROS CUADRO Pág. Cuadro 1. Concentración de salinidad para diferentes tipos de agua ...................................................................... 13 Cuadro 2. Clasificación de aguas ............................................................................................................................ 14 Cuadro 3. Servicios ambientales que brindan los ecosistemas acuáticos ................................................................ 35 Cuadro 4. Valores de puntuación para las familias de macroinvertebrados; adaptada por Hilsenhoff, (1988); citado por Rodríguez, (2001), en el Índice de Hilsenhoff. ................................................................. 44 Cuadro 5. Calidad del agua de acuerdo a la puntuación del Índice de Hilsenhoff. ................................................ 45 Cuadro 6. Grupos de macroinvertebrados utilizados en el Índice biótico de Beck. ................................................ 45 Cuadro 7. Valores de puntuación para las familias de macroinvertebrados, según Jiménez, (2007); en el Índice Biological Monitoring Working Party. ........................................................................................................... 48 Cuadro 8. Categorías de calidad del agua de acuerdo a la puntuación del Índice Biological Monitoring Working Party ................................................................................................................................................................ 48 Cuadro 9. Secuencia de aparición de los órdenes de insectos acuáticos en eregistro fósil. .................................... 49 Cuadro 10. Clasificación general de la clase insecta. ............................................................................................. 50 Cuadro 11. Caracterización física de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ...........................................................101 Cuadro 12. Superficie en ha por uso de suelo y vegetación en la cuenca del río Tolantongo. .............................109 Cuadro 13. Habitantes por localidad que se encuentran dentro del territorio de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ......................................................................................................................................................................110 Cuadro 14. Lista de plantas de la primera colecta (2008) .....................................................................................116 Cuadro 15. Lista de plantas de la segunda colecta (Julio 2009)............................................................................117 Cuadro 16. Lista de plantas de la tercera colecta (Octubre 2009). ........................................................................118 Cuadro 17. Colectas de insectos acuáticos en el sitio el Arenalito. ......................................................................120 Cuadro 18. Calidad del agua de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., para los años 2008 y 2009. ......................122 Cuadro 19. Cálculo de la probabilidad y periodo de retorno de la lluvia máxima en 24 horas de la estación: 00013070 el Santuario, Cardonal, Hgo. ........................................................................................................125 Cuadro 20. Cálculo de período de retorno de de cinco años. .............................................................................125 Cuadro 21. Cálculo de escurrimiento superficial. .................................................................................................128 vi ÍNDICE DE ANEXOS ANEXOS Pág. Anexo 1. Localización de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., en Google Earth Pro. ..........................................159 Anexo 2. Mapa Topográfico de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). ...........................................160 Anexo 3. Tipos de climas distribuidos en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). ...........................161 Anexo 4. Hidrología superficial en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). .....................................162 Anexo 5. Unidades geológicas distribuidas en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). ....................163 Anexo 6. Tipos de suelos distribuidos en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). ............................164 Anexo 7. Uso de suelo en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). ....................................................165 Anexo 8. Modelo de elevación digital de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). ............................166 Anexo 9. Mapa de Riesgo de Erosión en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (Global Land Cover Facility, 2009)………………………………………………. .....................................167 vii RESUMEN El Creciente interés por conocer el estado actual de los cuerpos acuáticos y su evolución en el tiempo, ha estimulado una fuerte investigación durante las últimas décadas, en la búsqueda de establecer estándares de juicio respecto a la calidad de agua que permitan satisfacer las demandas de uso del recurso. El presente estudio, propone el uso de insectos acuáticos como indicadores de calidad del agua para la cuenca del río Tolantongo, Hgo., perteneciente a cuatro municipios: Cardonal, Thahuiltepa, Eloxochitlán y Nicolás Flores, con una superficie de 20, 509 ha. Esta cuenca es muy conocida por el turismo que visita las grutas de Tolantongo, pero poco se sabe de la degradación ecológica que esta presenta, se conoce poco acerca de su funcionamiento y estructura. De esta forma, se toma en cuenta los insectos acuáticos como indicadores tanto de la integridad ecológica como de la calidad del agua. En este trabajo, se conocerá la estructura y los cambios ecológicos de la comunidad macroinvertebrada por medio del estudio de sus componentes de dicha cuenca hidrográfica, y que sirva como base para elaborar estrategias de planeación y manejo sustentable de los recursos naturales. Se llevaron a cabo muestreos de insectos acuáticos y de vegetación riberena en dos años consecutivos, atendiendo a diferentes grados de perturbación antrópica. El muestreo de insectos acuáticos se realizó en el río Tolantongo, en la comunidad del Arenalito, municipio de Cardonal, por ser un sitio estratégico donde convergen las aguas de la parte alta y media de la cuenca. En el primer muestreo (2008), se cuantificaron 130 individuos correspondientes a 7 órdenes. Los grupos más abundantes fueron Hemiptera: 8 familias y un total de 86 individuos, le sigue Ephemeroptera: 5 familias y 11 individuos, Trichoptera: 1 familia y 10 individuos, Coleoptera: 5 familias y 9 individuos, Odonata: 7 familias y 8 individuos, Diptera: 4 familias y 4 individuos y por ultimo Megaloptera: 1 familia y 2 individuos. En el segundo muestreo (Julio 2009), se cuantificaron 125 individuos correspondientes a 5 órdenes que en abundancia primero está el orden Coleoptera: 1 familias y 54 individuos, Hemiptera: 4 familias y 53 individuos, Trichoptera: 2 familia y 9 individuos, Ephemeroptera: 1 familia y 6 individuos y Odonata, 1 familia y 3 individuos. viii En el tercer muestreo, (Octubre 2009), se cuantificaron un total de 130 individuos, pertenecientes a 6 órdenes. Hemiptera: 6 familias y 48 individuos, Coleoptera: 3 familias y 44 individuos, Ephemeroptera: 1 familia y 25 individuos, Diptera: 2 familias y 7 individuos, Odonata, 2 familia y 5 individuos y por ultimo Trichoptera: 2 familia y 9 individuos. Para la vegetación ribereña, se realizaron colectas en las mismas fechas que la de los insectos acuáticos. En el primer muestreo se realizó en el año 2008 en las grutas de Tolantongo. En el segundo muestreo realizado en Julio de 2009, fue también en las grutas de Tolantongo. En el tercer muestreo de vegetación ribereña, se llevó a cabo en octubre del 2009, los sitios establecidos fueron: Barrio de Tixqui, Boxo (Cuenca alta), San Miguel Tlázintla, el Arenalito, río arriba del Arenalito (cuenca media). Con el análisis comparativo de los sistemas muestreados, se observó que la cuenca está siendo perturbada por efectos causados principalmente por el hombre. Considerando esta problemática, en este estudio se hace una propuesta de manejo integral para mantener el equilibrio de la cuenca del río Tolantongo esperando sirvan como guía para aplicarlo a nivel nacional. Palabra clave: insectos acuáticos, vegetación ribereña. ix SUMMARY The growing interest for knowing the current state of the aquatic body and your evolution in the time, has stimulated a strong investigation during the last decades, in the search of establishing standards of judgment of quality of water that permit satisfy the claims of use of the means. The present study, proposes the use of aquatic insects as indicators of quality of the water for the established of the Tolantongo, Hgo., river, belonging to four municipalities: Cardonal, Thahuiltepa, Eloxochitlán and Nicolas Flores, with a surface of 20,509 has. This the established is very known for the tourism that visits the grottoes of Tolantongo, but little hears from to him the ecological degradation that this presents, little is known about your functioning and constructs. In this way, it takes into account to him the aquatic insects as indicators so much of the ecological integrity as of the quality of the water. In this work, will know the structure and the ecological changes of the macroinvertebrada community by means of the study of his components of watershed happiness, and that it serves as base to elaborate strategies of planeación and manage sustainable of the natural resourceses. They carried out show you of aquatic insects and of riberena vegetation in two consecutive years, attending to different degrees of antrópica disturbance. The monitoring of aquatic insects carried out in the Tolantongo river, in the Arenalito community, municipality of thistle-plagued place, for be a strategic place where converge the waters of the high part and stocking of the wooden bowl. For the first sampling take place in 2008, quantized 130 individual correspondents to 7 órdenes. The more abundant groups went Hemiptera: 8 families and a total of 86 individual, follows you Ephemeroptera: 5 families and 11 individual, Trichoptera: 1 family and 10 individual, Coleoptera: 5 families and 9 individual, odonate: 7 families and 8 individual, Diptera: 4 families and 4 individual and for finish off Megaloptera: 1 family and 2 individual. For the following second muestreo (July 2009), quantized 125 individual correspondents to 5 órdenes that in abundance first is the Coleoptera order: 1 family and 54 individual, Hemiptera: 4 families and 53 individual, Trichoptera: 2 families and 9 individuals, Ephemeroptera: 1 family and 6 individuals and Odonate, 1 family and 3 individual. x The third muestreo, (October 2009), quantized a total of 130 individual, belonging to 6 orders. Hemiptera: 6 families and 48 individual, Coleoptera: 3 families and 44 individual, Ephemeroptera: 1 family and 25 individual, Diptera: 2 families and 7 individual, odonate, 2 families and 5 individual and for finish off Trichoptera: 2 family and 9 individual. For the riparian vegetation, carried out collect in the same dates that those of the aquatic insects. The first muestreo carries out in the year 2008 in the grottoes of Tolantongo. The second carried out muestreo in July 2009, went also in the grottoes of Tolantongo, and the third muestreo of riparian vegetation, carry out to him in October of the 2009, the established places went: Barrio of Tixqui, Boxo (high watershed), San Miguel Tlázintla, the Arenalito, upstream of the Arenalito (middle basin). With the comparative analysis of the muestreadoses systems, it is observed that the wooden bowl is being disturbed for effects caused for the man. Considering these problematic, in this study it makes to him proposals of integral handling to keep the equilibrium of the wooden bowl of the Tolantongo river and that it serves as guide to apply it perfectly level national. Key words: aquatic insects, riparian vegetation. xi 1. INTRODUCCIÓN La accidentada topografía de México y su ubicación favorecen el desarrollo de una gran variedad de cuerpos de agua dentro de su territorio, así como una flora y fauna diversificada y rica en especies nativas que sólo ahí existen (endémicas), estos sistemas acuáticos desempeñan un papel fundamental dentro de los ecosistemas. Por ello, es necesario atender muchos de estos problemas relativos a su integridad, al sostenimiento y a la supervivencia de sus especies. La conservación de los ecosistemas y su biodiversidad han recibido mucho interés en los últimos años y actualmente es considerado un tema prioritario a nivel mundial. Los ecosistemas acuáticos revisten un especial interés para el ser humano ya que el agua constituye un recurso imprescindible para el desarrollo de las actividades humanas. Estas actividades que impulsan el desarrollo de la sociedad, ejercen una fuerte presión sobre los ecosistemas naturales, afectando a las especies que los integran, su estructura, la persistencia y calidad de los servicios ambientales que brindan. La importancia del agua justifica un estudio integral de los mismos, considerando el ambiente físico (geomorfología, hidrología, morfometría, tipo de sustrato, clima, estado de conservación de la vegetación marginal; diversidad de insectos bentónicos; grupos funcionales tróficos); con la finalidad de evaluar la calidad de agua mediante la obtención de biomonitoreo e índices bióticos muy utilizados por la facilidad de su obtención, sus resultados inmediatos y sus bajos costos. Para poder emplear los insectos acuáticos como indicadores de calidad del agua, es indispensable efectuar estudios previos que nos permitan obtener listas taxonómicas que caractericen cada ambiente, información sobre la distribución de los diversos taxa y requerimientos ambientales de los mismos. Sólo de esta manera se puede planear la conservación de los recursos naturales y construir índices bióticos que permitan evaluar el estado de calidad de cada sistema. El estado actual de conocimiento de la diversidad de insectos acuáticos en la cuenca del río Tolantongo es escaso o nulo en investigaciones, ya que existen muy pocos registros de estudios acuáticos efectuados en México con métodos biológicos. El estado de desconocimiento de la entomofauna acuática existente en el área de estudio, lleva a realizar una prospección minuciosa de los diferentes ambientes (lóticos y lénticos) para poder evaluar la composición faunística de la comunidad invertebrada y de esta manera observar si existe un cambio en la riqueza taxonómica a nivel altitudinal y ambiental. 1 El estudio de la diversidad y la distribución de los macroinvertebrados acuáticos brindan la información necesaria sobre el estado actual de intervención del río Tolantongo y sus principales afluentes; de esta obtener un conocimiento preciso de la calidad de agua en cuanto a la potabilidad para animales, humanos y usos industriales entre otros beneficiarios. Las funciones básicas de estos indicadores biológicos, determinan los cambios y condición del ecosistema en relación con los procesos de desarrollo y la sociedad misma; dan un diagnostico sobre las causas y efectos potenciales de los problemas actuales detectados en el medio ambiente, a fin de elaborar las respuestas, acciones curativas y preventivas necesarias para evitar el deterioro ambiental; así como predecir y evitar futuros efectos de las actividades humanas y las políticas alternativas. El presente trabajo proporciona bases fundamentales para la determinación de la calidad del agua y por ende la generación de propuestas de planeación de los recursos naturales en la cuenca del río Tolantongo. Para su realización se utilizó como base la cartografía de INEGI Escala 1:50 000, se elaboraron mapas temáticos de geología, suelos, topográfico, uso de suelo, hidrología, con el uso del software ArcView 3.2 para delimitar dichas capas. Si bien los pobladores ya han identificado las áreas de potencial productivo (turismo), hay algunos aspectos que trató de que sean más apropiados, como son la utilización de especies forestales adecuadas para reforestar la cuenca, uso de fertilizantes orgánicos en área agrícolas para mejorar rendimientos, obras de conservación de suelo y agua para retención de la erosión, agroforestería, entre otras propuestas que desarrollaré a lo largo del trabajo de tesis. 2 2. OBJETIVOS E HIPÓTESIS 2.1. Objetivo general Evaluar la calidad del agua en la cuenca del río Tolantongo mediante indicadores ecológicos del estado de los sistemas fluviales y la aplicación del Índice Biótico para la generación de propuestas de planeación y manejo sustentable de la cuenca y que pueda ser usada como guía a nivel nacional. 2.2. Objetivos específicos Determinar taxonómicamente los insectos acuáticos presentes en las corrientes de agua de la cuenca del río Tolantongo. Describir morfológicamente cada uno de los taxas encontrados, precisando el lugar específico de mayor afluencia sobre el cual se desarrollan. Establecer un reconocimiento de la flora y fauna que se encuentra en los sectores aledaños al río, teniendo en cuenta que son factores de influencia de los organismos que se pueden desarrollar. Determinar las fuentes de impacto y definir las alternativas de mitigación y restauración de la cuenca que alimenta parcialmente la corriente del río. Desarrollar un diagnóstico del estado de los recursos naturales de la cuenca del río Tolantongo. Generar información de la Cuenca del río Tolantongo, Hgo. útil para los tomadores de decisiones. 2.3. Hipótesis “Los insectos de vida acuática son muy sensibles a cualquier perturbación del entorno, por tanto son organismos indicadores de calidad del agua”. 3 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la cuenca del río Tolantongo, Hgo., confluyen una serie de factores de origen antrópica que afectan al equilibrio natural de los ecosistemas terrestres y acuáticos. Se registra un deterioro ambiental expresado en problemas de pérdida de la cobertura vegetal y hábitat, saqueo ilegal de especies florísticas y faunísticas, caza furtiva, introducción de especies exóticas, pérdida de biodiversidad, cambio de uso de suelo, fragmentación del paisaje, erosión, riesgo de bloqueo de la entrada a las grutas de Tolantongo, contaminación del agua y suelo, manejo inadecuado de los residuos sólidos, libre acceso a los recursos comunes, costos transaccionales y free riders, incremento de los niveles de consumo, falta de educación ambiental, escasa información del área de estudio y el cambio climático global, son las principales amenazas. Los cambios de la abundancia y composición, así como de la estructura trófica de la comunidad de macroinvertebrados están asociados a estos factores. Deforestación, y pérdida de hábitat. En la cuenca del río Tolantongo, se tiene un alto deterioro de la vegetación primaria. La vegetación se considera deteriorada y requiere acciones de restauración y manejo. La deforestación está asociada a la tala inmoderada que han llevado a cabo los habitantes de la misma a lo largo de los años para satisfacer sus necesidades. Sin embargo en las grutas de Tolantongo, la tala de árboles es para la obtención de leña que venden a los turistas para que realicen fogatas a la orilla del río. Estas acciones afectan el ciclo hidrológico, habiendo mayor escorrentía y menor infiltración, disminuyendo la recarga de acuíferos, así como los azolves que este acarrea provocando la formación de cárcavas. Introducción de especies exóticas. Las especies exóticas, según De la lanza, (2007a), son aquellas especies que no son nativas de México y que han sido introducidas en la mayoría de los sistemas acuáticos mexicanos. La introducción de especies exóticas, es ya un problema grave ambientalmente. En la cuenca del río Tolantongo, las especies de flora exóticas invasoras son: Sporobolus sp. (pasto), origen Suramericano (Cabrera, 2005). Rhynchelytrum roseum (pasto rosado), nativo de Afríca (Mondragón, 2009a). Typha spp. (espadaña), es una especie exótica, nativa del sur de Estados Unidos y Centroamerica (Wikipedia, 2009). Arundo donax (carrizo), es una especie exótica para México, originaria de España meridional (Infojardin, 2009). Ricinus communis (higuerilla), con posible área de origen en Africa, estatus exótica (Mondragón, 2009b). 4 Festuca sp. (cañuela alta) originaria de Afríca (Semillas de césped, 2009). Nicotiana glauca (Tabaco), área de origen América tropical, probablemente Sudamérica, catalogada como probablemente exótica (Mondragón, 2009c). Estas especies proliferan una vez eliminando los bosques de galería por áreas agrícolas y demás cambios de uso del suelo, propiciando las condiciones adecuadas para que se desarrollen estas especies, trayendo consigo problemas graves, ya que no son tan eficientes como los bosques de galería. Este tipo de vegetación ripícola, es considerada como azonales con un régimen hídrico especial, ocupan franjas angostas a lo largo de las corrientes fluviales, lo que permite un aporte continuo de agua freática (Pérez et al., 2007), retiene gran cantidad de sedimentos, depuran las aguas devolviéndolas al río de buena calidad, son alimento y hábitat de fauna silvestre etc. En cuanto a la fauna la especie más abundante es Quiscalus mexicanus (zanates), y en los cuerpos de agua (Sitio La gloria) Poecilia reticulata (pez Guppys) muy probablemente. Cambio de uso del suelo. El cambio de uso de suelo que se presenta en la cuenca, son principalmente originados por la destrucción de la vegetación ribereña (Fig. 1), la sustitución de estos bosques de galería que son convertidos a áreas agrícolas y se establecen cultivos como mango, plátano, papaya, cítricos, que alteran drásticamente el equilibrio ecológico. La Construcción de cabañas, caminos y demás servicios que se demandan en el sitio turístico grutas de Tolantongo y que además rebasan la capacidad de carga del sitio. Fig. 1. Sustitución de bosque de galería para la construcción de cabañas, albercas caminos en las grutas de Tolantongo. 5 En los recorridos de campo que se realizaron en la cuenca del río Tolantongo, se pudo observar la aplicación del producto químico Anaquat, a los cultivos establecidos en los márgenes del río en el sitio grutas de Tolantongo (Fig. 2). Según Isenring, (2006) el uso de este producto puede tener impactos negativos en los individuos expuestos. Su toxicidad para organismos y el medio ambiente es la siguiente: Peligroso para el medio ambiente; muy tóxico para organismos acuáticos; puede causar efectos adversos a largo plazo en los ambientes acuáticos, en aves y mamíferos representa un riesgo de moderado a alto, y representa un alto riesgo para la salud humana. El uso desmedido de estos productos constituye en la cuenca del río Tolantongo un problema grave. Esto sólo se presenta en la cuenca baja. Fig. 2. Aplicación de Anaquat a los cultivos establecidos en los márgenes del río Tolantongo, en grutas de Tolantongo. Fragmentación del paisaje. En los recorridos de campo, se pudo observar la extracción de mármol, donde se ve reflejada en la parte baja de la cuenca gran cantidad de sedimentos al río Tolantongo ya que los suelos quedan susceptibles a erosión. La fragmentación del paisaje, en la parte alta y media de la cuenca aunque no es mucha la población, pero si los impactos que se ven reflejados en el desarrollo de los pueblos, abriendo caminos en zonas muy frágiles y lo que son servicios públicos como la energía eléctrica y el agua potable. En la cuenca baja el establecimiento irregular de ejidatarios en las grutas de Tolantongo por ser un sitio de alto potencial, se están asentando familias en las laderas del río Tolantongo. 6 En este sitio, existen dos ejidos y el límite de sus tierras las divide el río Tolantongo. El siguiente problema que menciono brevemente es la obstrucción de cauces. En el trabajo de campo se apreció que la construcción de camino en toda la cuenca, desde la parte alta hasta la parte baja, gran cantidad de masas de tierras se desplazan hacia los cauces, afectando en gran medida el funcionamiento natural de estos ecosistemas (Fig. 3 y 4). Fig. 3. Obstrucción de cauces en el Arenalito por construcción de caminos. Acontinuación muestro un claro ejemplo de deslizamiento de masa en la cuenca. En la parte alta de esta ladera se extrae el mármol, en la parte media se construyó el camino para llegar a las grutas de Tolantongo y la parte baja se aprecia este panorama. Fig. 4. Deslizamiento de masas al río Tolantongo por alteraciones antropogènicas. 7 Erosión. La erosión máxima que se presenta en la cuenca, es alrededor de 335.268 ton/ha, causando deformación del terreno y pérdida del suelo superficial. Se considera que bajo condiciones naturales, la erosión es estable, siempre y cuando se mantenga la cubierta vegetal. Riesgo de bloqueo de la entrada a las grutas de Tolantongo. Debido a las problemáticas antes mencionadas, existe riego de deslave de cerros que arrastra tierra, rocas pudiendo bloquear la entrada de la gruta del río Tolantongo (Fig. 5), principalmente en la época de lluvias, pudiendo desaparecer definitivamente esta fuente termal que atrae el turismo, por lo que se deben mitigar a la brevedad posible todos los impactos cuenca arriba. Fig. 5. Extracción de arena de la gruta de Tolantongo por el deslave de los cerros. Calidad del agua. La disminución de la calidad del agua de las principales corrientes de la cuenca es ya un problema relevante que se ve reflejada en la fauna acuática. En la parte baja de la cuenca, el agua lleva gran cantidad de sedimento, residuos sólidos, detergentes, plásticos, productos químicos de la agricultura que se lixivia a los cauces y mantos freáticos, la desviación de cauces para riego que modifican las propiedades físicas y químicas del agua. Acontinuacion presento el uso desmedido de detergentes de uso diario para el aseo de las instalaciones grutas de Tolantongo (Fig. 6). 8 Fig. 6. Uso indiscriminado de detergentes. Otra fuente de impacto muy importante en la contaminación del agua es la descarga de aguas residuales desde la parte alta hasta la parte baja de la cuenca (Fig. 7). Ya que se cuenta con plantas tratadores de drenaje (fosa de oxidación), pero no son eficientes, regresando las aguas al río Tolantongo en condiciones inapropiadas. En el sitio turístico grutas de Tolantongo, también usan esta tecnología, la salida del agua tiene gran cantidad de detergentes, mal olor y en esa forma, es regresada al río Tolantongo. De las grandes ganancias que se obtienen del servicio turístico, nada es invertido para mejorar la calidad del hábitat. Fig. 7. Agua tratada regresada al río Tolantongo, sitio grutas de Tolantongo. 9 Libre acceso a los recursos comunes. El problema radica en aquellos bienes y servicios que son de libre acceso (no se puede restringir su uso) pero son limitados, ya que son conducidos a la sobreexplotación y el agotamiento ya sea temporal o permanente. El sobrepastoreo en la cuenca es un claro ejemplo de este problema, el ganado principalmente caprinos, bovinos, anda sueltos, en los campos consume la vegetación y no permiten que se regenere, desencadenando problemas como erosión de los suelo, desplazamiento de fauna silvestre entre otros. Costos transaccionales y free riders. En la cuenca del río Tolantongo, no existe hasta el momento, alguien que organice y regule el uso y manejo de sus recursos naturales que garantizan el desarrollo de la misma. Sin embargo si se aprovecha el potencial de la belleza natural que se caracteriza por poseer un río de aguas termales y las grutas donde parte, pero nadie paga los daños causados. Incremento de los niveles de consumo. La idea que se tiene sobre desarrollo de los pueblos, es tener servicios de agua, luz, carreteras, para mejorar su calidad de vida por encima de la estabilidad de los ecosistemas. Desechos sólidos. La disposición final de los desechos es un problema generalizado en los municipios de la cuenca, ya que no se tienen sitios para ello, ni prácticas adecuadas de recolección y manejo de los mismos. Escasa información del área de estudio. En México existen pocos estudios relacionados con bioindicadores de calidad del agua, por lo que no es suficiente y se requiere más información y conocimiento sobre estos ecosistemas para garantizar su existencia. En el contexto del desarrollo sustentable con perspectivas hacia el aprovechamiento y conservación de ambientes acuáticos, los bioindicadores juegan un papel importante para el manejo adecuado de los recursos, ya que son los mejores bioindicadores de contaminación acuática, debido a que son muy abundantes, se encuentran en prácticamente en todos los ecosistemas de agua dulce y su recolección es simple y de bajo costo. 10 4. REVISION DE LITERATURA En la revisión bibliográfica, describo la importancia que tiene el estudio del agua y los métodos que existen para determinar su calidad. La revisión de literatura, es un marco referencial para estudiar el problema que existe en la cuenca del río Tolantongo. 4.1. Importancia del agua El agua es tan importante y necesaria como escasa. Importante porque nos es imprescindible para la vida. Se calcula que en la tierra existen aproximadamente 1, 385, 000, 000 km3 de agua, de los cuales 97.3% es salada, el 2.08% se encuentra congelada en los polos y sólo una pequeña parte está efectivamente disponible para nuestras necesidades. La renovación natural del recurso se realiza a través del ciclo hidrológico. Por precipitación cae 28% del agua en la tierra y el 72% en el mar. Del agua que cae en la tierra: 7% se percola a los acuíferos 8% va al mar por escurrimiento y, El 13% restante, regresa a la atmosfera por evaporación (de los cuerpos de agua superficiales) y evapotranspiración (de la cubierta vegetal). De tal manera que sólo el 7% del agua de lluvia se recupera en los diversos cuerpos de agua para su posible empleo como agua dulce, mientras que el 93% se pierde por medios físicos o biológicos (evapotranspiración) (Jiménez, 2001). El 67% del territorio Mexicano es árido o semiárido y solamente el 33 % es húmedo o subhúmedo. La precipitación media anual es de 777 mm, de los cuales cerca del 27% se transforma en un escurrimiento de 13, 000 m3/s con una parte no recuperable de aproximadamente 3,488 m3/s (Garduño, 1992; citado por Jiménez, 2001). 4.2. Calidad del agua La disponibilidad del agua depende no sólo de la cantidad, sino también de su calidad. Aunque haya agua, si está contaminada y se encuentra en una condición tal que sea no acorde con el uso que se le quiere dar, su empleo se limita (Jiménez, 2001). El termino calidad de agua se aplicó originalmente para el consumo humano, después para el uso agrícola e industrial y hasta hace poco la acuicultura. 11 Con base en la composición del agua, y en consecuencia de sus características, se puede clasificar para diversos fines, según las necesidades y actividades antropogénicas. Por tanto, la calidad del agua se refiere a las características físicas, químicas y biológicas de los cuerpos de agua superficiales y subterráneos. Estas características afectan la capacidad del agua para sustentar tanto a las comunidades humanas como la vida vegetal y animal (Martínez, 2006a). 4.3. Aspectos fisicoquímicos que determinan la calidad del agua Las aguas dulces no son totalmente puras, debido a que en su dinámica por la tierra erosionan y disuelven los componentes de las rocas y suelos de diferente constitución edafológica; además contienen aquellos gases presentes en la atmosfera, que disuelven en la interface entre ambos medios. La materia orgánica particulada forma parte de los detritos y la materia orgánica disuelta, de las sustancias húmicas. Tener en cuenta ciertas propiedades y características del agua que se encuentra en los cuerpos naturales, permite la compresión, el manejo y la conservación de los organismos que habitan en ese ecosistema. A continuación se mencionan las características fisicoquímicas del agua (Martínez, 2006a). Luz. Considerando los aspectos ecológicos, la profundidad hasta donde se recibe el 1% de la luz incidente y donde se llevan a cabo los procesos fotosintéticos se denomina zona eufótica (Martínez, 2006a). Temperatura. La temperatura de un cuerpo de agua caracteriza su estado térmico o energía de movimiento de las moléculas; esta energía se denomina calor y la temperatura es un indicador. En ambientes acuáticos, el calor provienen directamente de la radiación solar con longitudes de onda infrarroja que inciden en la superficie, además aquella radiación que penetra, genera calor por efecto de absorción, creándose un gradiente de la superficie al fondo en condiciones de estabilidad. El incremento de la temperatura aumenta el metabolismo y, en consecuencia, los requerimientos energéticos que se satisfacen mediante el consumo de materia orgánica particulada del medio natural, en la que se incluye el fitoplancton; también influye en la reproducción y al supervivencia de los estadios larvarios, especialmente para ciertos organismos (Martínez, 2006a). Salinidad. Este término se define como la concentración total de todos los iones disueltos por kilogramo de agua, sin ser especifico para el cloruro de sodio. 12 Existe una preponderancia distintiva entre los iones como el sodio, potasio, calcio y magnesio, y los cationes como cloruros, sulfatos y carbonatos, entre otros, para aguas de diferente origen. El contenido salino en los cuerpos de agua, es resultado de sus distintos orígenes en la hidrosfera. Hunt, (1967); citado por Martínez, (2006a), propone (Cuadro 1) una concentración de salinidad para diferentes tipos de agua: Cuadro 1. Concentración de salinidad para diferentes tipos de agua Salinidad Elemento mg/l % 3 Lluvia 0.003 30 Aguas superficiales 0.03 300 Aguas subterráneas 0.3 3000 Aguas estuarinas y lagunares 3.0 30000 Agua de mar 33.0 30000 Agua de cuencas lacustres 333.0 Fuente. Hunt, (1967); citado por Martínez, (2006a). La salinidad influye en la distribución de los organismos, y a nivel funcional, en la reproducción, nutrición y crecimiento, con diferencias entre especies (Alzieu, 1994; citado por Martínez, 2006a). Potencial de hidrogeno (pH). La mayoría de los organismos toleran cambios de pH dentro del intervalo de 6 a 9 que normalmente se presenta en ambientes acuáticos. Niveles extremos como condiciones acidas de 5 y alcalinidad de 9, pueden causar mortalidad en más del 50% de fases juveniles, condiciones ácidas o alcalinas reducen la natación debido tal vez a la acumulación de amonio y la imposibilidad del transporte de oxigeno (Boyd, 1990; citado por Martínez, 2006a). En aguas acidas hay una inhibición en el intercambio Na/H en la superficie de las agallas con pérdida de sodio. Los cabios de pH influyen también en el balance de CO2 en las agallas (Bruno y Tomasso, 1991; citado por Martínez, 2006a). Indirectamente el mayor riesgo de pH extremos en una alta toxicidad de algunos compuestos contaminantes como metales pesados, amonio no ionizado, acido cianhídrico o sulfhídrico (Martínez, 2006a). Oxigeno disuelto. En ambientes naturales la concentración de este gas está en constante cambio, dependiendo de factores fisicoquímicos como la temperatura y la salinidad, y la de factores biológicos como la fotosíntesis y la respiración. 13 La fuente principal de oxigeno en el agua es la atmosfera, y en la interface entre este ambiente y el agua, no se alcanza totalmente el equilibrio debido a los factores ya señalados, además del efecto de la turbulencia regida por el viento. La dirección de difusión entre ambos medios depende de las diferencias de presión gaseosa; durante la noche se presenta un déficit de oxigeno disuelto que permite un flujo del gas atmosférico hacia el agua, contrario a lo que sucede por la mañana, debido a que la fotosíntesis mantiene un excedente de oxigeno en el agua, que se cede a la atmosfera o que se consume por respiración. Tanto la temperatura como el oxigeno son factores importantes en los organismos, el primero porque controla el metabolismo a través de la dinámica molecular y las tasas de reacción bioquímica, y el segundo porque las limita. Fry, (1971); citado por Martínez, (2006a), señala que ambos factores rigen el movimiento y la distribución de organismos en su hábitat. Los organismos acuáticos requieren de un medio favorable que no debe contener menos de 70% de saturación de oxigeno disuelto (Alzieu, 1992; citado por Martínez, 2006a). Los organismos requieren concentraciones adecuadas de oxigeno disuelto para su sobrevivencia y adecuado crecimiento; la concentración mínima del gas varía según la especie y el tiempo de exposición. Un organismo puede tolerar un contenido bajo por algunas horas sin efecto aparente de daño, pero puede morir si la exposición dura varios días (Martínez, 2006a). Dureza y alcalinidad. Este término hace referencia al contenido de calcio y magnesio como carbonatos y bicarbonatos (dureza temporal) y sulfatos, cloruros y otros iones de ácidos fuertes (dureza permanente) (Wetzel, 1975; citado por Martínez, 2006a). Sawyer y McCarty, (1967); citado por Martínez, (2006a), clasifica las aguas (Cuadro 2) con base en su contenido de carbonatos más sulfatos de calcio y magnesio. Cuadro 2. Clasificación de aguas Suaves 0-75 mg/l Moderadamente duras 75-150 mg/l Duras 150-300 mg/l Muy duras >300 mg/l Fuente. Sawyer y McCarty, (1967); citado por Martínez (2006a). La alcalinidad total se refiere a la concentración de bases totales en miligramos por litro o equivalentes de carbonatos de calcio. 14 En ambientes acuáticos el pH de las primeras horas del día es mayor en aguas con una moderada o alta alcalinidad total, que en aguas con baja alcalinidad. Las aguas con baja alcalinidad son pobremente amortiguadas contra cambios de pH y la remoción del CO2 rápidamente eleva el pH, que puede llegar a 10 o más (Swingle, 1961; citado por Martínez, 2006a). Las fluctuaciones del pH no son tan amplias a elevadas alcalinidades con un intervalo de 6 a 8 en el amanecer, ó de 9 a 10 en la tarde. En aguas de alcalinidad total extrema y baja dureza, el pH puede rebasar 11 en período de rápida fotosíntesis (Martínez, 2006a). Azufre. Este elemento es utilizado por los organismos tanto en su forma mineral como orgánica y su ciclo es importante particularmente en aguas dulces, en donde la descomposición de la MO proteínica sulfurosa y la reducción anaeróbica de los sulfatos en aguas estratificadas, contribuyen a alterar las condiciones que afectan marcadamente el ciclo de otros nutrientes, la productividad y la distribución biológica (Wetzal, 1975; citado por Martínez, 2006a). Las fuentes naturales de los compuestos del azufre en el agua son la roca, los fertilizantes y el transporte atmosférico que ha aumentado en últimas fechas. El acido sulfhídrico (H2S) es adicionado en grandes cantidades a la atmosfera en gases volcánicos, de forma biogénica y fuentes industriales (Kellogg et al., (1972), citado por Martínez, 2006a), este acido experimenta una serie de reacciones oxidativas para dar dióxido y trióxido de azufre (SO2 y SO3) y acido sulfúrico (H2SO4). Las concentraciones de los compuestos del azufre en aguas naturales, varían con la litología regional, aplicación de fertilizantes sulfatados en la agricultura y fuentes atmosféricas (Wetzel, 1975; citado por Martínez, 2006a). El ciclo del azufre con frecuencia es determinado por la actividad biológica. La MO contiene proteínas con azufre (cisteína, metionina, cistina), que en condiciones aérobicas se remineraliza a sulfatos y en condiciones anaeróbicas, sulfatos que con actividad bacteriana se reducen a sulfuros; una fracción de ese azufre pasa a formar parte de la MO microbiana y eventualmente el sulfuro orgánico finaliza en el pool de la MO en descomposición, o constituirá un mineral. En embalses y sistemas abiertos, la concentración de azufre dependerá de la naturaleza geológica, de la dinámica de circulación y de las características hidrológicas. Según Boyd, (1990); citado por Martínez, (2006a), en regiones de baja salinidad el azufre de sulfatos está entre 1 a 5 mg/l, pero en aguas altamente salinas, en particular de regiones áridas y las que tienen comunicación con el mar es elevado. 15 En ambientes naturales como las lagunas y estuarios, el sedimento tiene una función importante en la presencia y contenido de este gas, dado que es el almacén de MO en descomposición que induce a la producción del acido sulfhídrico, y los procesos de difusión química, remoción por acción mecánica de los escarbadores o por dragado y canalizaciones, disponen en cantidades suficientes para causar problemas en peces y crustáceos, incluso la muerte (Martínez, 2006a). Metales pesados. Bajo condiciones normales, las aguas contienen concentraciones, muy bajas de metales pesados denominadas traza, del orden de nanogramos por litro; en el sedimento pueden incrementarse debido a la presencia de materia orgánica y arcilla. Ecológicamente hablando se clasifican dentro de los elementos menores y son no conservativos es decir, son química y biológicamente reactivos. En la actualidad las actividades humanas han incrementado su concentración tanto en el agua como en el sedimento y en consecuencia en los organismos planctónicos y bentónicos. Groot et al., (1976); citado por Martínez, (2006a), señaló que la concentración de los metales traza en el agua, resulta de la abundancia y ocurrencia de ciertas rocas y minerales que las aguas de los ríos intemperizan y disuelven, para después transportarlos en su drenaje hasta alcanzar el océano en las formas: disuelta, particulada o coloidal. Según Burton, (1976); citado por Martínez, (2006a), en la fase sedimentaria pueden ocurrir varios cambios: Precipitación del material disuelto para dar una nueva fase sólida. Incorporación del material dentro de una fase sólida ya presente. Liberación del material de la fase sólida al agua. Las aguas naturales tienen material sólido en suspensión como limos, arcillas y MO particulada que absorben, o forman quelatos e incluso hidróxidos, óxidos y carbonatos a los cuales se les denomina, junto con los disueltos, metales pesados totales. La fracción disuelta es la que puede ser tóxica. El boro es el de menor concentración en aguas naturales y es un nutriente esencial para plantas; una concentración normal es de 0.045 mg/l a 0.010 mg/l; sin embargo, en regiones áridas con altas tasas de evaporación puede ser mayor; el agua de mar alcanza 4 mg/l. el Zn, junto con el Fe, Mn y Cu, se denominan micronutrientes necesarios para las plantas y en algunos casos para los animales (Boyd, 1990; citado por Martínez, 2006a). 16 El requerimiento de estos elementos no es muy claro aún, pero son extremadamente reactivos y sus concentraciones son a nivel de mg/l, arriba de las cuales pueden ser tóxicos. El cobre es soluble en pequeñas cantidades a los pH de las aguas naturales, como es el caso de los minerales tenorita y malaquita (CuO y Cu2 (OH)2 CO3, respectivamente), incluso en presencia de carbonatos, como en el caso del último mineral. Las formas larvarias de los organismos son más sensibles que los adultos; el cobre, zinc, níquel, plomo y cadmio son medianamente tóxicos, comparados con el mercurio y la plata que son altamente tóxicos, y el cromo y manganeso que son poco nocivos (Alzieu, 1991; citado por Martínez, 2006a). A pesar de que los elementos medianamente tóxicos, pueden tener efectos menores, repercuten en la producción de los organismos. La absorción de metales pesados por la mayoría de los animales acuáticos puede ser mediante difusión pasiva de un complejo orgánico a través de la membrana celular. La tasa de absorción es directamente proporcional a concentración externa, como es el caso del manganeso (Bryan, 1976; citado por Martínez, 2006a). No hay evidencia de que los animales pueden evitar la entrada de los metales por cambio rápido de permeabilidad. Existe una estrecha relación entre la absorción y su toxicidad aguda, el cobre la plata son mas tóxicos que el zinc. Además hay una variante entre las diferentes formas químicas y su tasa de absorción así como su toxicidad, influye también la salinidad y dureza del agua, presencia de otros metales, agentes formadores de complejos y quelatos, cambio en el pH y la temperatura, grado de hambruna y también por las diferentes respuestas entre especies. En este último se encuentra el estado fisiológico, estrés y ciclos de vida. Aun cuando la tasa de difusión es proporcional a la concentración del medio exterior, el contenido en el interior de los organismos puede ser diferente. Los metales como el plomo, la plata y el cobre son pobremente regulados en su entrada a los organismos. Dentro de los metales pesados se distinguen los esenciales que son utilizados para alguna función coenzimatica o metabólica como el zinc, hierro, cobre, cobalto, manganeso, cromo, molibdeno, vanadio, selenio, níquel, y estaño; y los que no son esenciales como el plomo, plata, mercurio y cadmio; en ambas formas cuando se exceden sus concentraciones inhiben los sistemas enzimáticos y metabólicos en los organismos (Martínez, 2006a). 17 Sedimentos. La MO disuelta y particulada se encuentra normalmente en los medios acuáticos, tanto en la columna de agua como en el sedimento, la MO requiere de oxigeno para su descomposición, este gas bajo condiciones normales, probablemente penetre de 1 a 2 mm (Blackburn, 1987; citado por Martínez, 2006a), lo que origina diferencias en las condiciones de oxido-reducción que a su vez influyen en la velocidad de descomposición y en la formación de compuestos refractarios, que favorece la disolución de metales pesados con el incremento de toxicidad; situaciones que ponen en riesgo a la comunidad acuática. La degradación de la MO en el sedimento es la fuente de la energía biológica y química; este proceso consume oxigeno (Martínez, 2006a). 4.4. Contaminación del agua Los ecosistemas acuáticos son los más afectados por la contaminación. Ellos reciben la mayor cantidad de contaminantes, lo que trae como consecuencia la disminución de la gran cantidad de oxígeno indispensable para la vida de los animales y de la conservación del plancton, que son la fuente de alimento de gran número de ellos (Jiménez, 2001). Los ecosistemas dulceacuícolas son considerados los más amenazados a nivel mundial, ya que su biodiversidad declina a mayor velocidad que los ecosistemas terrestres y al mismo tiempo se desconoce la totalidad de su diversidad biológica. Estos ecosistemas están sujetos a cinco amenazas principales (Fig. 8) (Serrano, 2006). Fig. 8. Principales amenazas de los sistemas dulceacuícolas, según Dogeon et al., (2005); citado por Serrano, (2006). 18 En general, se define la contaminación del agua como "presencia de elementos y sustancias en concentraciones no deseados, que puedan afectar a la salud o bienestar del hombre, o ser una amenaza de la naturaleza", lo que permite diferenciar: a) Contaminación natural, resultado del equilibrio dinámico de la Tierra, actividad geofísica y ciclos naturales del agua. b) Contaminación artificial (antropogénicas), resultado de las actividades y presencia del hombre. Un contaminante es el exceso de materia o energía (calor) que provoca daños a los humanos, animales, plantas y bienes, o bien, que perturbe negativamente las actividades que normalmente se desarrollan cerca o dentro del agua, de esta forma, no existe una división precisa entre las aguas contaminadas y las no contaminadas; este calificativo se atribuye en función del uso, las exigencias higiénicas y el grado de avance de la tecnología para determinar los efectos a medir los contaminantes. A pesar de la dificultad para definir la contaminación, es claro que esta provoca el abatimiento o muerte de la flora y fauna, impide el uso del agua en industrias o ciudades y deteriora el medio ambiente, o incluso el paisaje (Jiménez, 2001). 4.5. Bioacumulación Todos los organismos están compuestos de células individuales y para que estas células obtengan nutrientes y elementos traza esenciales absorben selectivamente y almacenan una gran variedad de moléculas. Este es un proceso natural llamado bioacumulación o biocentración (Gerard, 1999). Cuando se bioacumulan las sustancias químicas su concentración aumenta al paso del tiempo en un organismo, en relación con la que tiene el ambiente. Esto ocurrirá si estos compuestos químicos se retienen en el tejido adiposo con mayor rapidez que la de su desdoblamiento (metabolismo) o excreción (Mackenzie, 2005). La bioamplificación por otra parte, no se produce a nivel celular, sino a nivel ecosistema. Suele ocurrir cuando el compuesto tóxico en cuestión no se excreta fácilmente del organismo sino que se almacena y la carga tóxica de gran número de organismos en un nivel trófico inferior se acumula y se concentra más aun por un organismo en un nivel trófico superior a medida que el material va ascendiendo en la cadena alimenticia (Gerard, 1999). 19 4.6. Contaminantes del agua y sus fuentes La extensa gama de contaminantes que se descargan en las aguas superficiales se pueden agrupar en amplias categorías. Fuentes puntuales. Las aguas negras domesticas y los desechos industriales se llaman fuentes puntuales (localizadas o puntiformes), ya que en general se recolectan mediante una red de tubos o canales y se conducen hasta un sólo punto de descarga en el agua receptora. El termino aguas negras municipales incluye las aguas domésticas y los desechos industriales, cuya descarga está permitida en los alcantarillados sanitarios. En general, la contaminación de fuentes puntual se puede reducir o eliminar mediante la matización de los desechos y con un tratamiento adecuado del agua de desecho, antes de descargarla en un cuerpo de agua (Mackenzie, 2005). Fuentes no puntuales. A los escurrimientos agrícolas los caracterizan múltiples puntos de descarga y se llaman fuentes no puntuales. Con frecuencia el agua contaminada pasa sobre la superficie del terreno, o a lo largo de canales de drenado natural y llega hasta el cuerpo de agua más cercano. Aun cuando las aguas de escurrimiento urbano y agrícola se recolectan en tubos o canales, en general se transportan por la distancia más corta posible hasta la descarga, de modo que no es económicamente factible su tratamiento en cada descarga. En general, la reducción de la contaminación agrícola, no puntual requiere cambios en las prácticas del uso del terreno y una mejor educación. La contaminación no puntual debido al agua de lluvia urbana, y en particular el agua pluvial recolectada en alcantarillados combinados que conducen agua pluvial y aguas negras municipales, pueden necesitar más trabajo de ingeniería para corregirla (Mackenzie, 2005). 4.7. Impacto mundial: cambio climático sobre ecosistemas acuáticos El cambio climático puede tener efectos potenciales significativos en la hidrología de los bosques de montaña y especialmente en el caudal hídrico disponible aguas abajo. Cada vez es más clara los impactos del cambio climático en los ecosistemas acuáticos, hay fuertes tendencias al calentamiento y la disminución de caudal medio de los sistemas lótico y lénticos, el aumento de la temperatura media, disminuye en torno la precipitación media anual. El calentamiento puede llevar a las menores concentraciones de oxígeno disuelto, así como la evaporación potencial más alto, lo que deteriora la calidad del agua del río y la cantidad. 20 La utilización de los insectos acuáticos como indicadores de los impactos del cambio climático sobre las aguas corrientes proporciona información valiosa de la degradación del hábitat. Predicción de los efectos del futuro cambio climático en la distribución de los insectos acuáticos y estructura de la comunidad en un ecosistema acuático (Pachauri, 2008). 4.8. Manejo de cuenca hidrográfica Los recursos naturales en diferentes partes de México han sido sometidos a diferentes usos y prácticas de manejo por las presiones de la población, ante esta situación es necesario desarrollar sistemas de manejo de estos recursos, que permitan dar uso racional y realizar un ordenamiento de las actividades agrícola, forestales, pecuarias, turísticas, etc. para regular los usos del agua, con la participación directa de los propietarios. El manejo de cuenca hidrográfica, se define como la planificación del uso y manejo del suelo, planta y agua en una unidad de drenaje, que permite aprovechar y proteger los recursos naturales para obtener una producción optima de bienes y servicios y alcanzar la sustentabilidad (Martínez, 2006b). El aprovechamiento deberá realizarse en función de las potencialidades y limitaciones impuestas por la fragilidad natural de los ecosistemas y valorando profundamente la importancia estratégica de sus corrientes hídricas (Martínez, 2006b). Una cuenca (Fig. 9), es el área que desagua agua, sedimento y las materias disueltas a una salida común por algún punto en el canal de la corriente. Muchos procesos ecológicos y humanos ocurren dentro de los límites de cuencas, y también contribuyen a la salud (y los beneficios económicos) de una cuenca (Martínez, 2006b). Fig. 9. Componentes de una cuenca, según Martínez, (2006b). 21 El agua que circula en la cuenca se mantiene constante gracias a una serie de intercambios entre la atmósfera y la corteza terrestre que se designa con el nombre de ciclo hidrológico. (Martínez, 2006b). Según Guevara, (2000), el manejo de cuencas tiene como objetivos: Mantener o incrementar el volumen de agua. Mantener y mejorar la calidad del agua. Regular el régimen de las descargas de agua. Reducir el riesgo de inundación y Minimizar los riesgos de erosión y sedimentación. 4.9. Ecosistemas acuáticos dulceacuícolas Las aguas dulces constituyen un hábitat donde viven y se desarrollan gran variedad de seres vivos, los cuales dependen del agua para su subsistencia. En cuanto a las masas de aguas continentales podemos distinguir dos tipos ecosistemas lóticos y lénticos. 4.9.1. Ecosistemas lóticos Comprende todas las aguas interiores que no presentan corriente continua, se clasifican en: Arroyos y ríos de montaña. La topografía de cada región, y la íntima relación entre la fuerza de gravedad de la tierra y el flujo del agua, determinan la ubicación y limites de las llamadas cuencas hidrográficas superficiales, usualmente formadas por depresiones que, juntas, frecuentemente resultan en estructuras animadas de mayores dimensiones (Allen y Hoekstra, 1992; Sánchez, 2003; citado por Herzing et al., 2007). Las corrientes rápidas de montaña con velocidad de más de 50 cm/seg; propician una alta oxigenación del agua, que favorece a formas de vida vegetal, animal, fúngica y microorganismos característicos, especialmente las comunidades de algas que crecen en los rápidos y los muchos invertebrados estrictamente asociados a torrentes (Nielsen, 1950; citado por Herzing et al., 2007). La vegetación sumergida, emergente y flotante tiende a ser comparativamente pobre pero, curiosamente, en esas corrientes la productividad primaria es relativamente alta debido al arrastre de nutrientes desde las partes más elevadas (Nelson y Scott, 1962; citado por Herzing et al., 2007). 22 Distintas especies animales, microscópicas y macroscópicas por igual (protozoarios, insectos, anfibios y peces, entre mucha más) han logrado adaptarse a estas condiciones espaciales, aprovechando la energía que aportan nutrientes orgánicos provenientes tanto de la fotosíntesis local como de aportaciones del medio terrestre corriente arriba. Muchas de esas especies animales son estrictamente dependientes de esas condiciones e, incluso, pueden ser endémicas a esos sitios. La vegetación de ribera en las corrientes de montaña, forma comunidades cuya composición florística suele ser característica y puede incluir taxones endémicos. La usual transparencia del agua en corrientes de montaña depende de muchos factores, destacadamente de la densidad de la vegetación en la cabecera y corriente arriba, pero en cualquier caso las condiciones hidrológicas son, físicas, químicas y biológicamente distintas a las de los ríos de planicie baja, que se forman con la afluencia de distintos arroyos de montaña una vez que estos alcanzan el pie de monte (Herzing et al., 2007). Ríos de pie de monte y de planicie. En estos lugares, durante la época más seca, las aguas que arriban al río de planicie son claras, pero al llegar la época lluviosa, la turbiedad de los afluentes es mucho mayor debido al arrastre de materiales que se inicia desde las distintas cabeceras de cuenca que confluyen. Todo esto puede determinar las características de la productividad primaria en inicio de un río de planicie. También puede existir mantos freáticos, de distintos tamaños y formas, cuyas aguas pueden verse finalmente a ríos de planicie en forma de manantiales, luego de un largo tiempo desde su infiltración al subsuelo (Maass, 2003; citado por (Herzing et al., 2007). El flujo de agua de los ríos en áreas con pendiente muy ligera es naturalmente más lento, lo que ocasiona frecuentemente cursos sinuosos que favorecen la formación de meandros (curvas exteriores que se aprecian en forma de “c” o “s”). Estos meandros, aunque tienen la tendencia a permanecer por tiempos considerables sufren paulatinamente la debilitación de su estructura, especialmente en las áreas donde la corriente se ve forzada a iniciar al giro (Leet y Judson, 1968; citado por Herzing et al., 2007). Otro de los efectos más notorios en cuerpos de agua lóticos es que, cuando fluyen por pendientes suaves, los detritos recibidos por arrastre desde corriente arriba tienden a sedimentarse más en el fondo y, por otra parte, esto puede ser más probable el desarrollo de comunidades planctónicas. 23 Por otro lado, a distintas altitudes pueden presentarse diferentes componentes de la flora acuática y distintos tipos de vegetación sumergida, emergente y flotante, con historia biogeografía única y cuya existencia pueda estar determinada por las condiciones geomorfológicas y climáticas locales, en cada tramo del río. La fauna acuática en ríos de planicie a baja altitud suele ser claramente distinta a la de arroyos de montaña, generalmente con mayor presencia de animales acuáticos que se alimentan de detritos y, también en general, con una menor diversidad de especies acuáticas de altos requerimientos de oxigeno, transparencia del agua y turbulencia. Esto no significa que la importancia de los ríos de planicie baja sea menor; por el contrario, estos pueden ser hogar de gran diversidad de especies y el único hábitat disponible para especies endémicas que han evolucionado en condiciones de particular turbidez, menor oxigenación y en dependencia mutua con otras especies locales, animales y vegetales (Herzing et al., 2007). Pozas y lagunetas intercaladas en cauces de ríos. Estos rasgos del paisaje son ejemplos de situaciones intermedias entre los conceptos de ecosistemas lóticos y lénticos. En numerosas áreas de México los rasgos topográficos favorecen que un río, sea de montaña o de planicie, forma vasos naturales en distintos tramos de su curso. Al ingresar a tales vasos, dependiendo de la profundidad y la forma que estos tengan, las aguas cambien de velocidad. Con ello sus dinámicas, a menos térmica y de intercambio gaseoso, también se modifican, en parte porque existe cierto flujo neto de agua, el volumen contenido en la poza es grande y la mayor parte de este no logra ser movido. Entre muchas particularidades de estos tipos de entornos acuáticos, las características del fondo pueden ser radicalmente diferentes a las del resto del curso del río; esto también tiene efectos en la presencia y distribución de especies de flora y fauna acuáticas estrictas (y también de algunas facultativas). Por otra parte, si una poza de este tipo es somera, la temperatura del agua puede llegar a ser alta en las horas de insolación, pero también tiende a enfriarse más por la noche. Así, la marcha diaria y estacional de temperatura del agua en una poza de río somera resulta muy variable, en comparación con una poza profunda, que en general será más fría pero con menor variación térmica. Por otro lado, los vasos profundos intercalados en ríos suelen tener una estratificación térmica mejor definida que las partes del cauce con corriente más perceptible, lo cual influye en la composición, estructura y funciones de las comunidades bióticas presentes de pozas profundas. 24 Mientras que en los tramos de arroyos o ríos que tienen corriente definida, y por ello mejor oxigenación, predomina la producción de materia orgánica, en los vasos profundos intercalados predomina la descomposición (Smith, 1980; citado por Herzing et al., 2007). En ríos cuyo flujo es íntimamente, la presencia de pozas profundas provee la única opción de supervivencia para muchas especies acuáticas durante la sequía, las cuales se concentran en ellas. Esto incluso puede favorecer el encuentro de los sexos de algunos animales acuáticos en las pozas, evento que es menos probable en las épocas en que el agua fluye más intensamente por el cauce (Herzing et al., 2007). Corrientes Subterráneas. Como consecuencia de procesos de mecánica hidráulica iniciados hace millones de años y aun vigentes, el agua de lluvia ha penetrado en la corteza terrestre y sigue acumulándose en algunos sitios. Estos mantos freáticos con frecuencia se encuentran a profundidades considerables, formando lentes de agua que son de la mayor importancia como estabilizadores del terreno, y cuya trascendencia alcanza también la vida humana, pues son las fuentes del agua que se obtiene mediante pozos profundos, especialmente en regiones áridas. Biológicamente hablando, la legendaria pureza de las aguas subterráneas obedece a que muy pocos organismos patógenos son capaces de sobrevivir en esas lentes de líquido encerradas por roca impermeable. Sin embargo, no todas las aguas subterráneas tienen esas características: sobre todo en terrenos calizos proclives a la infiltración del agua pluvial y a la erosión hídrica, los ríos de superficie están virtualmente ausentes y son reemplazados por corrientes subterráneas (Bakalowicz, 1999; citado por Herzing et al., 2007). 4.9.2. Ecosistemas lénticos Incluyen todas las masas de agua que se mueven continuamente en una misma dirección. Existe por consiguiente un movimiento definido y de avance irreversible. Cuerpos de agua en cuencas endorreicas. Las cuencas endorreicas, son geoformas comparables a ollas, dentro de las cuales las únicas salidas para el agua captada pueden ser la infiltración en el subsuelo o la evaporación progresiva hacia la atmósfera. El aporte de agua proviene principalmente de la precipitación pluvial local, aunque en unos cuantos casos también pueden recibir aporte de agua presente en el subsuelo (que compensa la evaporación). 25 En algunos cráteres de volcanes existen lagunas mantenidas por el aporte pluvial (llamadas axalapascos en lengua náhuatl) que satisfacen, estrictamente, la definición de una laguna de cuenca endorreica y cuyo nivel de agua muy difícilmente excederá los bordes del cráter. Aun en esos cráteres-lago, aparentemente quietos, pueden distinguirse rasgos estructurales que muestran que no se trata de simples recipientes de líquido estático. La zona más allá de donde la luz alcanza, se puede denominar zona profundal y en ella ocurren procesos biológicos muy distintos que en la más superficial, pudiendo predominar los de tipo anaeróbico (Herzing et al., 2007). Lagos en general. En principio los lagos oligotróficos; siendo profundos, tienen una superficie pequeña en relación con el volumen de agua contenido; en ellos el líquido es claro y de tonalidades azulosas debido a la profundidad; los sedimentos del fondo tienen más materia inorgánica que orgánica y el oxígeno se encuentra presente en algún grado en sitios próximos al fondo. En contraste, normalmente los lagos eutróficos tienen: siendo someros, tienen una gran superficie de agua en relación con el volumen del agua contenido; en ellos el líquido con abundancia de nitrógeno y fósforo, lo que estimula el crecimiento de algas y otros vegetales; fitoplancton concentrado hacia la superficie, lo que da a las aguas un tono verdoso y frecuentemente turbio, lo cual a su vez restringe el paso de la luz, por lo que la productividad primaria se concentra en una angosta capa superior; y además, detritos orgánicos que se acumulan en el fondo, lo cual contribuye a la abundancia de nutrientes y propicia condiciones anaeróbicas en el fondo (Smith, 1980; citado por Herzing et al., 2007). Además, la influencia del régimen local de temperatura (tanto diario como estacional) puede determinar la existencia de otro tipo de zonación temporal de un lago. En latitudes templadas, sobre todo en el verano, las aguas más superficiales se calientan con mayor rapidez y alcanzan mayores temperaturas, formando una capa de densidad menor que las aguas más profundas; a esta capa se le llama epilimnion. Justamente debajo de este epilimnion existe una capa de grosor variable, caracterizada porque su temperatura y densidad varían drásticamente en tramos muy pequeños de profundidad (por esta razón también se le ha llamado termoclina). Por debajo de la termoclina las aguas tienen menor temperatura y ésta resulta más uniforme, lo cual determina que la densidad sea mayor hacia el fondo; esta última zona se llama hipolimnion (Wallace et al., 1984; citado por Herzing et al., 2007). 26 La zonación explicada ocurre principalmente en los meses cálidos, mientras que en meses más fríos los vientos enfrían la superficie y la zonación se vuelve menos definida, lo cual propicia la mezcla de aguas en una laguna dada, con la consecuente llegada de más oxígeno al fondo y de sedimentos a las capas superficiales. Humedales en sentido estricto. Los humedales (wetlands en inglés) se pueden definir como áreas en las cuales el nivel del agua está cerca de, justo al, o encima del nivel de la superficie del terreno (Smith, 1980; citado por Herzing et al., 2007). El carácter somero de estos ecosistemas acuáticos hace que su dinámica hidrológica esté sujeta a variaciones muy considerables de temperatura, y que frecuentemente no exista una estratificación (o que ésta no sea fácilmente perceptible). En estos ecosistemas, que pueden incluso hallarse en las márgenes de cuerpos de agua permanentes pero que están fuertemente vinculados a las variaciones del nivel del agua, el aporte tanto de partículas arrastradas por el viento durante la temporada de sequía como de materia orgánica de las plantas y animales acuáticos muertos al secarse el terreno, provee los nutrientes que reiniciarán los ciclos en la siguiente fase húmeda. En muchos lugares donde los mantos freáticos se encuentran cerca de la superficie del terreno, el régimen de lluvias puede determinar la saturación permanente, lo que crea condiciones óptimas para la formación de ciénagas poco profundas, que resultan de la mayor importancia como hábitat para numerosas especies silvestres. Estas ciénagas tienen parte de su superficie acuática despejada (espejo de agua), lo cual es un atractivo básico para muchas aves en vuelo durante sus migraciones; además, la presencia de crustáceos, insectos, moluscos y otros invertebrados, así como de gramíneas y otras plantas de ribera provee fuentes de alimento de alta calidad para ellas; y, por si fuera poco, otras aves las residentes encuentran en las ciénagas masas importantes de vegetación densa de tular y otras comunidades vegetales, que les aportan cobijo y opciones para anidar en relativa seguridad. Asimismo, una importante diversidad de especies nativas de peces se encuentran asociados con áreas de ciénagas y otros humedales relativamente poco profundos (Herzing et al., 2007). Charcas de temporal. En muchas regiones de la Tierra existen extensiones relativamente secas con relieve muy suave, en las cuales la precipitación pluvial no es suficiente para generar y mantener lagos de grandes dimensiones permanentes. 27 Estas charcas estacionales, que podrían parecer poco importantes, constituyen sin embargo hábitat de humedal críticos para numerosos anfibios e invertebrados y, no obstante su corta duración en el ciclo anual, tienen características de productividad primaria muy importantes para numerosas formas de vida silvestre locales. En particular puede decirse que estas charcas de las épocas lluviosas son especialmente importantes para la vida de ciertas plantas, invertebrados y vertebrados de las regiones áridas; muchos de estos organismos tienen ciclos reproductivos y de crecimiento estrechamente ajustados a la corta duración anual de las charcas (MacKay et al., 1990; citado por Herzing, et al., 2007). En regiones áridas, la conservación de las charcas de temporal (en inglés, vernal ponds) puede ser de la mayor prioridad para la conservación de la vida silvestre local. En el trabajo de conservación ecológica no deben desdeñarse estos ambientes acuáticos, pues muchas especies microendémicas de anfibios y otros organismos pueden depender estrictamente de ellos (Herzing et al., 2007). 4.10. Geomorfología de los ríos La definición de los sistemas lóticos sólo como flujos de agua que van de la cabecera a la boca de una cuenca es limitado. Los movimientos verticales y laterales del agua, la energía, los materiales y los organismos; influyen sobre el carácter de los corredores lóticos, incluyendo sus entornos riparios. Así mismo, los cambios de esos factores en el tiempo son críticos en la compresión de estos sistemas, de tal manera que para definir a un sistema lótico es necesario considerar estos procesos como tetradimencionales., (Fig. 10) (Herzing et al., 2007). Fig. 10. Dimensiones para la definición de un sistema lóticos (Herzing et al., 2007). 28 Los cauces de los sistemas lóticos son construidos por procesos geomórficos transversales (erosión), longitudinales (transporte y depositación de sedimentos), verticales (columna de agua y sustrato) y ocurren simultáneamente. En su base, estos procesos están regulados por “el poder del agua”, que resulta de la combinación de la magnitud del flujo y de la pendiente. En general se reconocen de tres tipos de descargas de agua: la formadora de canal (o dominante), la efectiva y la de máxima ribera (bankfull). De ellas, es la formadora del canal la que provoca procesos geomórficos longitudinales y transversales. Estos fenómenos dependen de la conformación de la línea de máxima profundidad, a partir de la cual se disipa la energía que permite la erosión del cauce así como el transporte y déposito de sedimentos. La línea de máxima profundidad depende de la naturaleza del terreno (Fig. 11) (Herzing et al., 2007). Fig. 11. Línea de máxima profundidad (Herzing et al., 2007). Las relaciones entre la disipación de la energía dentro de los cauces de la corriente y la pendiente provocan la conformación de las secciones del sistema: estanques, rabiones y escalones (Herzing et al., 2007). Lo que permite reconocer dos tipos de sistemas longitudinales: 1) Sistemas de rabión-estanque (Fig. 12a) y 2) Sistemas de escalón-estanque (Fig. 12b). 29 Fig. 12a. Sistema Rabión-Estanque 1 Rabión y 2 Estanque Fig. 12b. Sistema Escalón-Estanque 1 Escalón y 2 Estanque Los tres tipos de descarga determinan la forma final del cauce en conjunto con el “pulso de corriente”, que está representando por las variaciones cíclicas del caudal.Por ello la estructura del cauce incluye tres límites: la línea de máxima ribera, que es aquella donde el flujo del agua alcanza su máximo al menos cada 2 años; el otro límite de la ribera corresponde a la corriente activa; el tercero es el límite o línea llanura de inundación, que corresponde al punto que la corriente alcanza por lo menos una vez cada cinco años (Fig. 13). Área de inundación Fig. 13. Vista transversal de la ubicación de los niveles del cauce de un ecosistema lótico (Herzing et al., 2007). 30 Las relaciones entre estos puntos clave permiten reconocer algunos de los parámetros que afectan la estabilidad de las corrientes: ancho del canal, profundidad del canal, velocidad de flujo, descarga, pendiente, materiales del fondo del canal, entrada de sedimentos y la distribución del tamaño de las partículas del sedimento (Rosgen, 1996; Rosgen y Silvey, 1998; citado por Herzing et al., 2007). Estas variables no son independientes entre sí, sino que interactúan en la conformación del cauce y permiten estimar el tipo de cauce esperado de acuerdo con su posición topográfica y con el relieve del paisaje, a lo que se le conoce como “estado más probable”. 4.11. Importancia de los bosques de galería y macroinvertebrados acuáticos en los sistemas fluviales La vegetación que crece naturalmente en las orillas de los ríos constituye un elemento esencial para el buen funcionamiento de los ecosistemas fluviales. Las funciones que cumple la vegetación de ribera y los macroinvertebrados acuáticos son múltiples, pasando muchas de ellas inadvertidas (Asensio, 2003). En los siguientes párrafos, se describen algunas funciones que se llevan a cabo en los sistemas fluviales. Fuente de energía. En los tramos de cabecera, donde la composición de especies y las relaciones entre ellas son bastante más sencillas que aguas abajo, la caída otoñal de las hojas de los árboles situados en las orillas del cauce supone una fuente de materia orgánica, y por tanto de energía, de gran importancia porcentual. Las hojas caídas son degradadas por hongos (capaces de destruir la celulosa de las hojas, haciéndolas digeribles) y bacterias, comidas posteriormente por invertebrados acuáticos que convierten en finas partículas la materia vegetal caída de los árboles circundantes. Con ese primer paso se da entrada a materia (y energía) exógenas en el entramado del ecosistema fluvial; luego, otros insectos se ocuparán de aprovechar las partículas que arrastra la corriente, para lo cual han desarrollado órganos filtradores apropiados, y los depredadores (tanto peces como crustáceos, insectos, etc.) se alimentarán de los que ramonearon las hojas (Asensio, 2003). Las comunidades de organismos, muestran un reflejo de las condiciones del medio, que son muy importante para el transporte y la utilización de energía de ecosistemas fluviales (Newbold et al., 1982; citado por Quiróz y Rodríguez, 2006). 31 La presencia de insectos acuáticos a través de sus hábitos alimenticos, es de extrema importancia para auxiliar en la purificación del agua; ellos intervienen en el proceso de bioturbación, que significa el movimiento de nutrientes en la columna del medio acuático. En este proceso los insectos jugarán un papel importante en la transformación y translocación de la energía en el sistema siendo la vía de escape, con aquellos grupos que tienen su etapa adulta terrestre, o bien los que realizan migración, como las formas que permiten la liberación (Merritt et al., 1984; citado por Quiróz y Rodríguez, 2006). La biodiversidad y abundancia de los insectos acuáticos que intervienen en la bioturbación (Conjunto de pequeñas perturbaciones en un sedimento, debidas a desplazamientos de organismos vivos. Es un indicio de oxigenación del medio sedimentario, siendo los medios reductores poco propicios al desarrollo de la fauna), dependerá de varias características que se encuentran estrechamente relacionadas con la calidad del agua; tales atributos involucran aspectos morfológicos, fisiológicos e inclusive etológicos, que incluyen la selección de sitios, colonización, establecimiento, ciclo de vida, estacionalidad y temporalidad, tanto de los sistemas acuáticos como de los mismos insectos (Merritt et al., 1984; citado por Quiróz y Rodríguez, 2006). Filtro verde y estabilidad. La vegetación de ribera es capaz, a través de su sistema radical, de modificar la composición química de las aguas freáticas que llegan al río, e incluso la de las propias aguas corrientes. La tupida red de raíces de las plantas ribereñas absorbe los nutrientes disueltos en el agua, para su propio beneficio, y con ello disminuye la carga orgánica del ecosistema acuático, frenando los fenómenos de eutrofización. La existencia de un buen bosque de ribera, interpuesto entre el río y los terrenos agrícolas, es una buena garantía contra la llegada de los fertilizantes que los cultivos no han asimilado (generalmente por haber sido abonados en exceso), aunque su capacidad de ejercer de filtro verde, tiene como todo un límite que en demasiadas ocasiones, se sobrepasa ampliamente. Además, gracias a su entramado de raíces, los árboles ribereños sujetan las orillas, frenando su erosión (Asensio, 2003). Luz, temperatura y oxígeno. La sombra que la vegetación riparia proyecta sobre el cauce, evita la incidencia lumínica directa sobre el agua. En los tramos profundos la importancia de ese parasol natural no es muy grande, pero en los tramos someros evita el calentamiento excesivo del agua en verano y amortigua las fluctuaciones bruscas de temperatura. 32 Al margen de que todos los animales acuáticos tienen un rango de temperaturas propio, fuera del cual no son capaces de sobrevivir, la temperatura ambiental incide directamente sobre la actividad celular. A mayor temperatura del agua, mayor actividad metabólica de los animales acuáticos y, consecuentemente, mayor necesidad de oxígeno. Por otra parte, cuando llega mucha luz solar directamente al cauce, la vegetación acuática, tanto la enraizada al fondo como la flotante, se desarrolla incontroladamente (siempre y cuando las condiciones físicas no lo impidan). La proliferación de macrófitas acuáticas y algas provoca graves déficits de oxígeno disuelto en las primeras horas de la mañana, ya que durante la noche respiran (consumen oxígeno) y no realizan la fotosíntesis (no aportan oxígeno) (Asensio, 2003). Refugio y vía de comunicación. Otro aspecto importante de la vegetación de ribera es su función de refugio para la fauna acuática, tanto para los peces, a su sombra y entre sus raíces (los peces son, generalmente, umbrófilos, lo que quiere decir que buscan zonas en las que la luz solar no incida directamente para pasar los períodos de baja actividad), como para los insectos acuáticos, que utilizan las copas de los árboles ribereños para descansar, para refugiarse de sus depredadores, para alimentarse, para reproducirse y fijar sus puestas de huevos, para realizar la metamorfosis necesaria en el paso de la larva al adulto, etc. Al margen de los organismos estrictamente acuáticos, los bosques de ribera ofrecen soporte, refugio y fuente de alimentación a numerosas especies. En las riberas se pueden encontrar animales que, de forma permanente, viven en ellas, como son ciertos reptiles, aves que nidifican en esas zonas y/o se alimentan de animales acuáticos, y mamíferos que dependen del medio fluvial para sobrevivir. También se ha demostrado la importancia de los bosques ribereños para muchas especies de mariposas diurnas, resulta también la función de los bosques de ribera como vía de comunicación entre ecosistemas bien conservados, o que albergan fauna de gran interés, pero que se encuentran aislados entre sí (Asensio, 2003). Paisaje. Desde un punto de vista más antropocéntrico, el valor paisajístico de los bosques ribereños es indiscutible. La existencia de los bosques de galería diversifica la composición de especies vegetales del territorio, y constituye un elemento que aporta un punto de frescura y las tradición ancestral, existente aún en muchos pueblos (Asensio, 2003). 33 4.12. Bienes y servicios ambientales de los ecosistemas y su valoración económica Los ecosistemas naturales proveen de multitud de bienes y servicios indispensables para la vida diaria y el desarrollo de las sociedades. Estos bienes y servicios son resultado, finalmente, de la biodiversidad y de los procesos ecológicos que se llevan a cabo de manera natural y que mantienen en funcionamiento a los ecosistemas. Actualmente, el reconocimiento de la importancia de los bienes y servicios ambientales se ha fortalecido en virtud de la dificultad, tanto económica como técnica, de sustituirlos una vez que los ecosistemas han sido degradados o destruidos en una región. Aunque el agua dulce para el consumo humano es uno de los bienes más importantes que los ecosistemas acuáticos brindan a la humanidad, existen otros no menos importantes; en cuanto a bienes que se cotizan directamente en el mercado, además del agua potable, podemos distinguir su utilidad como medios para el transporte humano y de mercancías, la generación de energía eléctrica, el abasto de alimentos y la irrigación de las tierras agrícolas. En el caso de los bienes y servicios no cotizados en el mercado, debemos destacar el papel que los humedales tienen como reguladores del control de las “avenidas” que resultan de los eventos de precipitación intensa (lo que evita o reduce las pérdidas humanas y económicas derivadas de las inundaciones), el mantenimiento de su rica biodiversidad (que incluye no sólo las especies que se emplean como alimento o como fuentes de materiales, sino también a las que sostienen a los ecosistemas), el reciclaje de nutrimentos (por medio de los ciclos biogeoquímicos), la purificación del agua de los desechos domésticos e industriales y la regulación del clima a nivel local y regional. La importancia y el valor de los servicios ambientales que brinda la biodiversidad se ha reconocido muy recientemente (Cuadro 3). 34 Cuadro 3. Servicios ambientales que brindan los ecosistemas acuáticos Servicios de regulación Regulación atmosférica y del clima: regulación de gases de efecto invernadero, temperatura, precipitación y otros procesos climáticos; composición química de la atmosfera. Balance hidrológico: Recarga de acuíferos, almacenamiento de agua para la agricultura e industria. Control de la contaminación: Retención, recuperación y remoción de nutrimentos y contaminantes. Protección contra la erosión: Retención de suelos. Eventos naturales: control de inundaciones y protección contra tormentas. Servicios culturales Espiritual e inspiracional: bienestar y significado religioso Recreación: turismo y actividades recreativas. Valor estético Educción e investigación científica Servicios de provisión Alimento: pesca comercial y deportiva, frutos y granos. Agua dulce: agua para consumo humano y agrícola. Fibra, madera, comestible: leña, turba, etc. Productos bioquímicos Recursos genéticos: genes para biotecnología y especies ornamentales. Servicios de soporte Biodiversidad Formación de suelo: retención de sedimentos y acumulación de materia orgánica. Reciclaje de nutrimentos y fertilidad Polinización: sustento para polinizadores. Fuente: Informe de la situación del medio ambiente en México (compendio de estadísticas ambientales, 2008). 4.13. Concepto de indicador biológico En general, todo organismo es indicador de las condiciones del medio en que se desarrolla, ya que de cualquier forma su existencia en un espacio y momentos determinados responden a su capacidad de adaptarse a los distintos factores ambientales. Un indicador biológico acuático se ha considerado como aquel cuya presencia y abundancia señala algún proceso o estado del sistema en el cual habita. Los indicadores biológicos se han asociado directamente con la calidad del agua más que con procesos ecológicos o con su distribución geográfica. Es pertinente aclarar que más que un organismo, el indicador biológico se refiere a la población de individuos de la especie indicadora, y en el mejor de los casos al conjunto de especies que conforman una comunidad indicadora (González et al., 2006). 35 El concepto de organismo indicador se refiere a especies seleccionadas por su sensibilidad o tolerancia a diversos tipos de contaminación o sus efectos. Un indicador biológico es característico de un medio ambiente, que cuando mide, cuantifica la magnitud del estrés, las características de hábitat y el grado de exposición del estresor o el grado de respuesta ecológica a la exposición (De la Lanza et al., 2007b). 4.14. Criterios generales para la elección de bioindicadores El uso de bioindicadores, es una herramienta analítica para dar información de la estructura y función de comunidades biológicas presentes o sobre el cambio de condiciones pasadas (De la Lanza et al., 2007b). El empleo de bioindicadores tienen limitaciones como: Grado al cual pueden ser detectados impactos sutiles. La carencia de herramientas de diagnostico para determinar las causas del impacto observado. El estado de conocimiento para definir ecorregiones y áreas de referencia. Los indicadores biológicos no tiene una expresión numérica precisa, comparados con los análisis físicos y químicos. Se requiere aparentemente personal con cierta experiencia. El muestreo consume más tiempo. Cairns y Dickson, (1971); citado por De la Lanza et al., (2007b), señalan los siguientes beneficios de los indicadores: Los datos biológicos son fácilmente accesibles como los químicos y físicos. La información puede expresarse numéricamente. Existen conceptos biológicos que, propiamente aplicados proveen información mejor que otros descriptores para cierto tiempo de contaminación. La colección y evaluación de información biológica puede realizarse por grupos industriales u otros ajenos a la biología. Zwart, (1995); citado por De la Lanza et al., (2007b), señala que los métodos de biomonitoreo en las estrategias de control de la contaminación química tienen varias ventajas sobre el monitoreo químico: Miden la biohabilidad de los compuestos, integrando la concentración y su toxicidad intrínseca. 36 Integran los efectos en un gran número de individuos. La respuesta biológica es integrativa y acumulativa en la naturaleza, especialmente en los niveles altos de organización biológica, lo cual reduce el número de medidas en espacio y tiempo. Como desventaja: Dificultad de relacionar los efectos observados con una contaminación en especial y por lo tanto, no remplazaran el análisis químico. Algunos requerimientos en el monitoreo, son exclusivos, y dentro de la relevancia ecológica, con una relación directa. Este método biológico de monitoreo de calidad del agua puede usar desde el taxón, familia, género o incluso la especie, aunque existen dificultades frecuentes a nivel especifico y la mayoría de las veces no se cuenta con personal capacitado; aunado a este último, se requiere hacer observaciones en campo en las que a la hora de la colecta de las muestras se pueden definir el taxón o familia y no siempre asiste el especialista. Los organismos que se conservan para su identificación en el laboratorio frecuentemente pierden características físicas (color y ciertos rasgos morfológicos) útiles para su clasificación (De la Lanza et al., 2007b.) 4.15. Organismos indicadores Existen varios organismos que pueden ser usados como indicadores para la calidad del agua tales como: Bacterias, Protozoarios, Algas, Macroinvertebrados, Macrofitas y Peces (De la Lanza et al., 2007b). Dentro del empleo de los Macroinvertebrados, los más usados son los insectos, y estos tienen varias ventajas: Diversidad de formas y hábitats. Muchas especies sedentarias que pueden indicar efectos en el sitio de muestreo. Todas las comunidades responden al cambio. Especies de larga vida, pueden indicar efectos de contaminación en el tiempo. Entre las desventajas que presentan son: Dificultades cuantitativas de muestreo. Sustrato importante durante las muestras. Algunas especies trasportadas en aguas en movimiento. Conocimiento necesario de su ciclo de vida será necesario para la interpretación. Algunos grupos tienen dificultades para su identificación. 37 4.16. Criterios para la selección de los insectos acuáticos como indicadores Los criterios que se toman en cuenta para la selección de insectos acuáticos se muestran en el siguiente listado (De la Lanza et al., 2007b). 1. Biológicamente relevantes en el balance y equilibrio de las comunidades, dada su importancia ecológica como alimento para vertebrados, peces, aves y anfibios, así como en la transferencia de energía por su dispersión, deriva emergencia en el ciclo de nutrientes, por la diversidad de hábitos que presentan: carnívoros, herbívoros, detritívoros, filtradores, recolectores y desmenuzadores. 2. Socialmente relevantes dado que algunas especies resultan atractivas para su conservación en áreas naturales protegidas, como especies endémicas en criterio para la biodiversidad o en el establecimiento de límites permisibles para la protección de vida acuática. 3. Especialmente sensibles a la contaminación de una respuesta rápida con cambios en la estructura de la comunidad, sucesión de especies, bioacumulación, efectos mutagénicos y extinción como en el caso de algunos dípteros. 4. La evaluación de estas respuestas se pueden utilizar al comparar estaciones para muestreo, sitios o localidades en los distintos tipos de sistemas, ya sean lóticos o lénticos. 5. Utilización en el diagnostico de un contaminante en especial, dada la particularidad de bioacumular algunas sustancias tóxicas como el caso de algunos dípteros o ephemeropteras, en los que se puede determinar el tipo de contaminante, tiempo de exposición, concentración y déposito del mismo en el sistema, en laboratorio y compararlas con un mínimo de error. 6. Los datos generados pueden interpretarse desde una forma descriptiva como en el diagnostico de una buena, regular y mala calidad del agua, hasta la predicción de un problema de salud pública como el transporte de sustancias tóxicas por bioacumulación y el establecimiento de estos indicadores para medidas legales. 7. El costo efectivo en tiempo y dinero es menor cuando se utilizan los insectos acuáticos como indicadores ya sea en la evaluación de la calidad del agua al momento, así como en el aprovechamiento de los resultados a futuro en el problema de la contaminación. 8. La integración de estas evaluaciones con insectos acuáticos da un panorama más amplio, ya que representan un vasto porcentaje de la biota total de un ecosistema acuático, tanto en comparación como abundancia, por lo que al integrar los resultados se cubre gran parte del análisis del ecosistema. 38 9. Su evaluación en un biomonitoreo continuo permite establecer referencias históricas que sirvan para conocer la evaluación de un sistema acuático, así como para establecer predicciones temporales. 10. Conociendo la sensibilidad y/o los rangos de tolerancia de algunas especies se puede analizar la degradación del mismo. 11. La mayoría de las especies tienen ciclos de vida cortos y llegan a tener varias generaciones al año, lo que permite la rápida recuperación y establecimiento de nuevos organismos. 12. Presentan gran potencial para seguir utilizándolos como una medida de evaluación, ya que existe una gran diversidad de especies y muchos tienen una amplia distribución que permite recolectarlos y disponer de ellos con relativa facilidad. 13. Proporcionan una escala o criterio apropiado para el manejo del problema, ya que se pueden manejar como monitores naturales de las condiciones que prevalecen en el agua. 14. Proporcionan información única puesto que se constituye en gran medida como parte fundamental de la biomasa total de los organismos con hábitos bentónicos. 15. Ellos proveen una rápida información de los efectos de una alteración en un sistema acuático con el conocimiento de la biología de estas especies, es decir el observar el establecimiento y el crecimiento en abundancia de organismos tolerantes y/o facultativos y la extinción de los intolerantes a la contaminación. 4.17. Métodos biológicos de evaluación de calidad del agua Aun cuando la contaminación del agua es ante todo un problema biológico, muchos países han dependido esencialmente de parámetros físico-químicos para evaluar la calidad del agua. Para ello, se han desarrollado numerosos métodos e índices que tratan de interpretar la situación real, o grado de alteración de los sistemas acuáticos (Toro et al., 2003; citado por González et al., 2006). Los índices biológicos informan de la situación tanto momentánea como de lo acontecido algún tiempo antes de la toma de muestras, es decir, es como tener información del presente y pasado de lo que está sucediendo en las aguas (Alba-Tercedor, 1988; citado por González et al., 2006). 39 4.17.1. Índices El creciente deterioro de los ecosistemas acuáticos ha venido demandando el desarrollo de sistemas y métodos, que permiten conocer su grado de alteración debido a causas naturales y/o antropogénicas. Entre las metodologías más recientes se encuentra el de integridad biótica que conjuga elementos estructurales y funcionales de los ecosistemas acuáticos para conocer el estado aproximado de sus procesos ecológicos y evolutivos. Esta conjunción de medidas lleva a la evaluación de la integridad biológica en los cuerpos de agua (Fig. 14) (De la Lanza et al., 2007b). Integridad fisica INTEGRIDAD ECOLOGICA integridad quimica integridad biologica Fig. 14. Integridad biológica de sistemas acuáticos, tomado de Hammer, (1991); citado por De la Lanza et al., (2007b). La valoración biótica es una evaluación de las condiciones de un cuerpo de agua usando estudios y medidas directas de la biota residente en aguas superficiales (Barbour et al., 1999; citado por Herzing et al., 2007). Las técnicas desarrolladas para estas evaluaciones son conocidas como “protocolos de evaluación biótica”, y fueron concebidas como estrategias con buen balance como costo-beneficio, científicamente validas y orientadas a: Facilitar el análisis de múltiples sitios en campo. 1. Obtener resultados rápidos para la toma de decisiones. 2. Proveer reportes científicos de fácil acceso para el público. 3. Promover procedimientos ambientales sanos. 40 Los protocolos que se han desarrollado también pueden aplicarse para: a) Caracterizar la existencia y severidad de daños en los recursos acuáticos. b) Ayudar a identificar fuentes y causas de los daños. c) Evaluar la efectividad de las acciones de control de la contaminación y restauración en ambientes acuáticos. d) Validar estudios accesibles y acumular valoración de impactos. Estos protocolos parten del principio de que las alteraciones de cualquier tipo en los sistemas acuáticos se reflejan en daños sobre la condición y el funcionamiento de sus comunidades bióticas; entre ellos están la pérdida de los taxa sensibles y los cambios en estructura de las comunidades. En México las aguas corrientes han sido negativamente impactadas; es difícil encontrar arroyos y ríos prístinos en la actualidad (Herzing et al., 2007). La medición de la integridad biótica según (Herzing et al., 2007), tiene las siguientes ventajas: 1. Costo-eficiente. Se trata de una herramienta rápida que no requiere de la inversión en equipos costosos para el monitoreo. 2. Válida científicamente. Es el resultado de profundos análisis aplicando el rigor científico, para garantizar que su aplicación permita contar con datos confiables. 3. Provee datos múltiples en un muestreo. Para que se genere una herramienta práctica, como óptimo, un sólo muestreo es suficiente para obtener información válida. Se recomienda que en sistemas lóticos el muestreo se haga en la época de sequía, cuando las condiciones hidrológicas permiten encontrar las comunidades acuáticas más estables que reflejen mejor las variaciones de origen antropogénicos. 4. Resultados rápidos para la toma de decisiones. Atiende a los manejadores de los recursos acuáticos, quienes requieren de métodos efectivos que permitan establecer una manifestación indicativa de los impactos sobre los ecosistemas acuáticos. 5. Produce reportes científicos de más fácil acceso al público. Los protocolos y sus resultados pueden diseñarse de forma que puedan aplicarse e interpretarse por personas sin estricta formación científica. 6. Utiliza procedimientos ambientalmente benignos. La toma de datos no impacta a las comunidades bióticas ni a los procesos del ecosistema que se halla bajo monitoreo. 7. Es multimétrica. Un evento de toma de datos debe proveer varias mediciones. Estas son las variables (métricas) que componen al índice. 41 8. Es multivariada. El diseño del índice debe emplear el poder de la estadística multivariada. La certidumbre de un índice es una de sus mayores fortalezas, por lo que su simplicidad no debe poner en riesgo su confiabilidad, lo que se logra a través del rigor de los análisis durante su diseño. 9. Tiene enfoque regional. Las debilidades de otros modelos pueden estar relacionadas con la distribución geográfica de las especies o con particularidades de los ecosistemas. Se han desarrollado diversos y múltiples índices; desde el punto de vista histórico De la Lanza et al., (2007b), menciona: a) Sapróbico (1901). b) Índice numérico original (1933). c) Índice de Shannon y Weaver (1948). d) Índice de Simpson (1949). e) Índice de diversidad ( Margalef, 1951). f) Índice biótico de Beck (1954). g) Índice de Odum. h) Índice de Cairns (1971). i) Índice estadístico de Pielou (1975). Los arriba citados son generales y los siguientes son más específicos para el ecosistema acuático: j) Asociación de poblaciones (Wilhm, 1970). Usada por el autor para Macroinvertebrados bentónicos (De la Lanza et al., 2007b). k) Índice de Goodnight y Whitley (1960). Basado en la abundancia relativa aplicada a oligoquetos y otros organismos bentónicos (De la Lanza et al., 2007b). l) Índice de Brinkhursts (1966). Especialmente propuesto para tubifícidos en enriquecimiento orgánico (De la Lanza et al., 2007b). m)Proporción nematodos/copépodos de Rafaelli y Mason (1981). Usado en contaminación marina (De la Lanza et al., 2007b). n) Histogramas de Patrick (1949). Que utiliza los índices de diversidad y biótico. Estos histogramas, los organiza en cinco clases: 42 Saludable Semisaludable Contaminado Muy contaminado Atípico El Autor utiliza siete grupos taxonómicos para construir su histograma: Algas azules y rotíferos aplanados; oligoquetos; protozoarios; diatomeas y la mayoría de algas verdes; todos los rotíferos (no incluido rotíferos aplanados) además de almejas, caracoles y gusanos; todos los insectos y crustáceos y todos los peces. Estos grupos son iguales a los elegidos para ser empleados en México para la calidad del agua. Sin embargo, el citado autor propone el empleo simultaneo de los siete, por lo cual no ha sido ampliamente usado (De la Lanza et al., 2007b). o) Índice de Graham (1965). Esta es una adaptación que hizo este autor al índice de Wodiwiss (1960). Utiliza una escala del 1 al 6 con un incremento de deterioro en la calidad del agua hacia número altos, indicando que el 6 es la ausencia de Macroinvertebrados bentónicos (De la Lanza et al., 2007b). p) Marcado biológico de Chandler (1970). Chandler señala que los peces por su movilidad no son buenos indicadores y los protozoarios reaccionan rápidamente pero tienen problemas de identificación, por tanto los Macroinvertebrados bentónicos son las bases más fáciles para la evaluación de la contaminación del agua (De la Lanza et al., 2007b). q) Índice de Chutter (1972). Chutter considera que su índice biótico es una medida de la contaminación del agua por compuestos alóctonos como materia orgánica fácilmente oxidable y sus productos de descomposición (De la Lanza et al., 2007b). r) Índice de Hilsenhoff (1977). Hilsenhoff señala que el valor de rango de 0 a 10 (Cuadro 4), señala que su valor de calidad correspondiente dependía de la sensibilidad o tolerancia de los animales, que es una particularidad local o regional. La taxa con valor de 0 son los organismos extremadamente intolerantes a la contaminación; la taxa con valor de 4 a 6 son tolerantes, y la que puede sobrevivir a grandes cantidades de contaminación tiene un valor de 10 (Rodríguez, 2001). 43 Cuadro 4. Valores de puntuación para las familias de macroinvertebrados; adaptada por Hilsenhoff, (1988); citado por Rodríguez, (2001), en el Índice de Hilsenhoff. Orden Plecoptera Ephemeroptera Trichoptera Odonata Megaloptera Coleoptera Diptera Amphipoda Isópoda Acariformes Decapoda Mollusca Oligochaeta Hirudinea Turbelaria Familia Leuctridae, Pteronarcidae. Perlidae, Capniide, Chloroperlidae. Nemouridae, Taeniopterigidae, Perlodidae. Ephemerellidae Leptohlebiidae, Metretopodidae, Oligoneuridae, Polymitarcidae. Baetiscidae Baetidae, Ephemeridae, Heptageniidae, Tricorythidae, Potomanthidae. Caenidae, Siphlonuridae. Brachycentridae, Lepidostomatidae. Helicopsychidae, Psychomyiidae. Calamoceratidae, Helicopsychidae, Philopotamidae, Sericostomatidae, Uenoidae. Hydroptilidae, Hydropsychidae, Leptoceridae, Limnephilidae, Phryganeidae. Molannidae, Polycentropodidae, Rhyacophilidae. Agrionidae, Gomphidae. Macromiidae, Cordulegastridae, Aeshidae. Calopterygidae, Corduliidae. Coenagrionidae, Libellulidae, Lestidae. Corydalidae Sialidae Elmidae, Psephenidae. Dryopidae Blephariceridae Anthericidae Tipulidae Dolochopodidae Ephydridae, Ceratopogonidae, Chironomidae, Simuliidae, Muscidae, Tabanidae. Syrphidae, Psychodidae. Gammaridae Talitridae Aseliidae Lymnaeidae Physidae, Sphaeridae. Bdellidae Platyhelminthidae Valor de tolerancia a la contaminación 0 1 2 1 2 3 4 7 1 2 3 4 6 1 3 5 9 0 4 4 5 0 2 3 4 6 10 4 8 8 4 6 6 8 8 10 4 Fuente: Adaptada por Hilsenhoff, (1988); citado por Rodríguez, (2001). 44 La fórmula para índices bióticos es:BI = ∑ni ai/N Donde: BI = Índice biótico ni = Número de especies en cada familia ai = Valor de tolerancia asignado para cada familia (Cuadro 4) N = Numero de macroinvertebrados colectados (usualmente 100) Cuadro 5. Calidad del agua de acuerdo a la puntuación del Índice de Hilsenhoff. Índice biótico Calidad 0.00-3.75 Excelente 3.76-4.25 Muy buena 4.26-5-00 Buena 5.01-5.75 Regular 5.76-6.50 Pobremente regular 6.51-7.25 Pobre 7.26-10.0 Muy pobre Fuente: Adaptada por Hilsenhoff, (1988); citado por Rodríguez, (2001). s) Índice biótico. Las señales de tolerancia de los organismos son generalmente dadas genéricamente, usualmente referidas a especie o familia. Cabe destacar que uno de los índices que aun se emplean ampliamente, es el Índice Biótico de Beck, basada en tres clases de bentos: Clase I (intolerante); Clase II (facultativo), y Clase III (tolerante a la contaminación). Este índice es utilizado por las Organizaciones Monitoreadoras de Ciudadanos en los Estados Unidos, ya oficializado por la EPA (desde 1990). En virtud de que es aplicado a Macroinvertebrados (y en especial a insectos), propone los siguientes grupos (Cuadro 6): Cuadro 6. Grupos de macroinvertebrados utilizados en el Índice biótico de Beck. Intolerantes Facultativos Tolerantes Ephemenóptera Odonata Tricóptera Decápoda Hirudinea Megalóptera Isópoda Diptera Plecóptera Amphipoda Physidae Coleóptera Diptera Oligochaeta Gastrópoda Coleóptera Fuente: De la Lanza et al., (2007b). Además Beck consideró que los organismos facultativos se consideran menos tolerantes que los denominados tolerantes y más tolerantes que los intolerantes. 45 Dicho índice se explicará brevemente: A = 0-9 B = 10-99 C = 100 0 más El número de taxa en cada grupo es multiplicado por el valor de tolerancia del grupo (intolerante = 3, facultativo = 2, tolerante = 1); la suma de estos grupos, denomina el índice del Valor Acumulativo, IVA (o comunidad) es nominada en una escala de excelente, bueno, regular y pobre. Este índice es una posibilidad que sea utilizado en México por su sencillez y bajo costo (De la Lanza et al., 2007b). t) Medida funcional. Algunas medidas funcionales del grupo de los alimentadores (índice de Comparación secuencial, ICS) pueden ser apropiados para ser usados como bioindicadores, que por su simpleza, a continuación se describe su metodología según Cummings y Wilzbach (1985); citado por De la Lanza et al., (2007b). 1) Tomar una muestra de sitios como subhábitats: Acumulación de hojarasca (constituida por materia orgánica particulada); Grandes ramas y troncos; Detritos finos (materia orgánica particulada fina); Perifiton (algas adheridas a las rocas y superficies de madera); Plantas vasculares o musgo. 2) Separar el grupo de invertebrados de cada subhábitats muestreado. 3) Asignación de Macroinvertebrados a grupos funcionales comedores y efectuar el conteo. Estimar la biomasa relativa en cada categoría, que pueda ser través de volumen desplazado. 4) Calcular las proporciones de los diferentes grupos funcionales y comparar estas proporciones para los diferentes tipos de arroyos o corrientes. 5) Predecir proporciones que puedan variar regionalmente. El índice de Comparación Secuencial (ICS) de Cairns (1967) se compara de especímenes en líneas o corridas y se calcula a través de la formula: ICS = Número de fila (o corrida) Número de individuos 46 u) Evaluación aproximada rápida. Resh y Jackson (1993). desarrollaron una evolución rápida aproximada para el monitoreo de la calidad del agua con fines de salud humana; esta evaluación la aplican en Estados Unidos y Europa (De la Lanza et al., 2007b). v) Índice del estado trófico de Carlson (1977) (IET). Este índice, aunque es propio para medir el grado de eutrofia en aguas dulces lenticas, ha sido propuesto por la EPA (1991) como un análisis de rutina en el monitoreo de la calidad de lagos realizado por voluntarios. Se basa en medir la transparencia (disco de Secchi), la clorofila “a” y el fosforo total. El autor desarrolla la siguiente formula (De la Lanza et al., 2007b). 𝐼𝐸𝑇 (𝑑𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑒𝑐𝑐ℎ𝑖) = 10(6 − 𝐼𝐸𝑇 (𝑐𝑙𝑜𝑟𝑜𝑓𝑖𝑙𝑎 "𝑎" = 10(6 − Ln disco de Secchi ) Ln 2 2.04 − 0.68 Ln clorofila "a" ) Ln2 IET (TP) = 10(6 − Ln 48 ) TP Ln2 w) Biological Monitoring Working Party (BMWP). Se basa en la asignación a las familias de macroinvertebrados acuáticos de valores de tolerancia a la contaminación comprendidos entre 1 (familias muy tolerantes) y 10 (familias intolerantes). La suma de los valores obtenidos para cada familia detectada en un punto nos dará el grado de contaminación del punto estudiado (Jiménez, 2007). Las puntuaciones asignadas a cada familia (Cuadro 7) de macroinvertebrados según el BMWP' se resumen acontinuación: 47 Cuadro 7. Valores de puntuación para las familias de macroinvertebrados, según Jiménez, (2007); en el Índice Biological Monitoring Working Party. Familia Puntación Siphlonuridae, Heptageniidae, Leptophebiidae, Potamanthidae, Ephemeridae, Taeniopterygidae, Leuctridae, Capniidae, Perlodidae, Perlidae, Chloroperlidae, Aphelocheiridae, Phryganeidae, Molannidae, 10 Beraeidae, Odontoceridae, Leptoceridae, Goeridae, Lepidostomatidae, Brachycentridae, Sericostomatidae, Athericidae, Blephariceridae. Astacidae, Lestidae, Calopterygidae, Gomphidae, Cordulegasteridae, Aeshnidae, Corduliidae, Libellulidae, Psychomyiidae, Philopotamidae, 8 Glossosomatidae. Ephemerellidae, Nemouridae, Rhyacophilidae, Polycentropodidae, 7 Limnephilidae. Neritidae, Viviparidae, Ancylidae, Hydroptilidae, Unionidae, Corophiidae, 6 Gammaridae, Platycnemididae, Coenagriidae. Oligoneuriidae, Dryopidae, Elmidae, Helophoridae, Hydrochidae, Hydraenidae, Clambidae, Hydropsychidae, Tipulidae, Simuliidae, 5 Planariidae, Dendrocoelidae, Dugesiidae. Baetidae, Caenidae, Haliplidae, Curculionidae, Chrysomelidae, Tabanidae, Stratiomydae, Empididae, Dolichopodidae, Dixidae, Ceratopogonidae, Anthomyidae, Limoniidae, Psychodidae, Sialidae, Piscicolidae, Hidracarina. Mesoveliidae, Hydrometridae, Gerridae, Nepidae, Naucoridae, Pleidae, Notonectidae, Corixidae, Helodidae, Hydrophilidae, Hygrobiidae, Dysticidae, Gyrinidae, Valvatidae, Hydrobiidae, Lymnaeidae, Physidae, Planorbidae, Bithyniidae, Sphaeridae, Glossiphoniidae, Hirudidae, Erpobdellidae, Asellidae, Ostracoda. Chironomidae, Culicidae, Muscidae, Haumaleidae, Ephydridae. Oligochaeta (todas las clases), Syrphidae. 4 3 2 1 Fuente: Jiménez, (2007). Finalmente, tras la suma de los valores correspondientes a cada una de las familias presentes en la zona de estudio, se obtiene la calidad del agua, que se puede encuadrar en una de las 5 categorías presentes en el Cuadro 8. Cuadro 8. Categorías de calidad del agua de acuerdo a la puntuación del Índice Biological Monitoring Working Party Clase Puntuación Calidad del agua I 120 Aguas muy limpias I 101-120 Aguas limpias II 61-100 Aguas ligeramente contaminadas III 36-60 Aguas contaminadas IV 16-35 Aguas muy contaminadas V < 16 Aguas fuertemente contaminadas Fuente: Jiménez, (2007). 48 4.18. Origen de los insectos acuáticos Aunque el origen de los insectos acuáticos no es muy conocido, existen registros fósiles, donde se determina la era en la cual hicieron su aparición y ha podido permitir seguir los pasos de su evolución (Cuadro 9) (Galindo, 1990; citado por Rodríguez, 2001). Cuadro 9. Secuencia de aparición de los órdenes de insectos acuáticos en el registro fósil. Millones de años Era Insectos 0-70 Cenozoica No se conocen detalles de insectos. 70-135 Cretácico Lepidoptera 135-185 Jurásico No se conocen detalles de insectos. 185-225 Triásico Diptera, Hymenoptera y Trichoptera Odonata, Plecoptera, Hemiptera, 225-270 Pérmico Coleoptera, Megaloptera. Carbonífero superior Ephemeroptera 270-350 Carbonífero inferior No se conocen detalles de insectos. 350-400 Devónico Primeros insectos sin alas. Fuente: Lehmkuhl, (1979); citado por Rodríguez, (2001) 4.19. Clasificación de los insectos Históricamente la ordenación de los insectos ha ido superando diferentes fases, hasta llegar a la clasificación que hoy conocemos como clásicas o comúnmente aceptadas. Según De Liñán (1998), (Cuadro 10), corresponde a la clasificación general de la clase insecta. Sin embargo hay que tomar en cuenta que existen otras clasificaciones que se siguen actualizando. 49 Cuadro 10. Clasificación general de la clase insecta. SUBCLASE Apterygota Ordenes Thysanura Diplura Protura Collembola SUBCLASE Pterygota Ordenes División Exopterygota Ephemeroptera Odonata Plecoptera Grylloblattodea Orthoptera Phasmida Dermáptera Embióptera Dictyoptera Isóptera Zoraptera Psocóptera Mallophaga Siphunculata Hemiptera Homóptera Thysanoptera División Endopterygota Ordenes Neuroptera Mecoptera Lepidoptera Trichoptera Diptera Siphonaptera Hymenoptera Coleoptera Fuente: De Liñán, (1998). El paso para la identificación es comprender la biología y ecología de insectos acuáticos. De acuerdo a una nomenclatura internacional se clasifica como sigue (Howell, 1996; citado por Rodríguez, 2001): 50 Taxón Reino Fylum Clase Subclase Infraclase Orden Superfamilia Subfamilia Género Subgénero Especie Autor 4.20. Morfología de los insectos acuáticos En este apartado del trabajo de tesis, se estudia los diferentes aspectos del ciclo biológico de la clase insecta. 4.20.1. Metamorfosis En el transcurso de su vida los insectos sufren modificaciones más o menos apreciables en su forma. A este fenómeno se le denomina metamorfosis (Coronado, 1985). El desarrollo que los insectos experimentan desde la formación de la célula huevo hasta alcanzar el estado adulto puede ser dividido en dos grandes periodos: el embrionario y el postembrionario. El desarrollo embrionario se produce en el interior del huevo, en algunos casos dentro, pero más común fuera, del cuerpo de la hembra. El desarrollo postembrionario abarca desde el momento en que se produce la eclosión del huevo, con la emergencia de la larva o ninfa, hasta que se alcanza el estado definitivo de imago (estado adulto). La duración de los dos períodos es muy variable dependiendo de los distintos grupos de insectos y de las condiciones del medio (De Liñán, 1998). El grado de intensidad con que se manifiesta ha dado lugar al reconocimiento de varios tipos que podemos enumerar como sigue (Coronado, 1985): 1. AMETABOLA (subclase Apterygota). Insectos sin metamorfosis. Los insectos de este grupo exhiben el tipo más primitivo de desarrollo postembriónico, los cambios estructurales son prácticamente imperceptibles. Los insectos que muestran este tipo de crecimiento mudan de tiempo en tiempo pero los sucesivos instares sólo difieren en tamaño y en el desarrollo de los órganos sexuales. También es posible que sigan mudando a través de la vida adulta (Domínguez, 1986). 51 La subclase Apterygota según Domínguez, (1986), tienen un desarrollo ametábolo: Protura, Collembola, Diplura y Thysanura como se muestra en la Fig. 15. Fig. 15. Insectos sin metamorfosis (Domínguez, 1986). 2. METABOLA (Subclase Pterygota). Insectos con metamorfosis. a) Hemimetábola (División Exopterygota). Insectos con metamorfosis incompleta, gradual, simple o directa. Los insectos que tienen desarrollo hemimetábolo, cuenta con formas jóvenes que son extremadamente parecidas a los adultos, excepto por la completa ausencia de alas en los primeros instares, aunque eventualmente, después de cierto tiempo, las alas comienzan aparecer en forma de rudimentos o paquetes alares adheridos a la pared exterior del cuerpo. De manera semejante, el desarrollo de los órganos sexuales es incompleto en las formas inmaduras, a esta última se les denomina ninfas. Comúnmente las ninfas muestran los mismos hábitos alimenticios que los adultos y con frecuencia se les encuentra alimentándose sobre la misma planta. Los órdenes que presentan metamorfosis incompleta son los siguientes: Ephemeroptera, Odonata, Orthoptera, Dermáptera, Isóptera, Embióptera, Plecoptera, Zoraptera, Psocóptera (Corrodentia), Mallophaga, Anoplura (Siphunculata), Thysanoptera, Hemiptera (Heteroptera), Homóptera (Domínguez, 1986). Comstock divide a los insectos aquí considerados como Hemimetábola en dos grupos: PAUROMETABOLA Y HEMIMETABOLA. En los paurometábola (Fig. 16), los jóvenes en sus primeros instares son muy activos y diferentes de los adultos en tamaño y en el desarrollo de los órganos sexuales; generalmente son insectos de hábitos terrestres, algunos acuáticos pero en ambos casos la respiración es traqueal. 52 Los órdenes que presentan esta división son: Orthoptera, Dermáptera, Isóptera, Embióptera, Zoraptera, Psocóptera (Corrodentia), Mallophaga, Anoplura (Siphunculata), Thysanoptera, Hemiptera (Heteroptera), Homóptera. Huevos Fig. 16. Grupo paurometábola, Orden Hemiptera. En las Hemimetábolas el desarrollo es parecido al de los jóvenes de los Paurometábola pero éste se ve interrumpido por un período de reposo más o menos definido antes de alcanzar el estado adulto, variando en hábitat como el régimen alimenticio. A los jóvenes del grupo Bathmedometabola (Fig. 17), se les da la denominación de náyades. Los náyades son ninfas acuáticas que se distinguen de las ninfas acuáticas y terrestres de los Paurometábola porque respiran por medio de agallas o branquias traqueales. Los órdenes incluidos en el grupo Bathmedometabola son: Ephemeroptera, Odonata y Plecoptera (Domínguez, 1986). Huevos Fig. 17. Grupo Bathmedometabola, Orden Odonata. 53 3. HOLOMETÁBOLA. (División Endopterygota). Insectos con metamorfosis completa (huevo, larva, pupa o crisálida y adulto). En los insectos que tienen metamorfosis completa (Fig. 18), ocurren grandes cambios estructurales e internos. Los estados inmaduros activos son completamente diferentes a los adultos y reciben la denominación de larvas. Las larvas se alimentan en forma muy activa y carecen de primordios alares externos, además, el estado adulto es precedido de un estado pupal generalmente inactivo y no se alimentan. Las grandes variaciones en estructura por lo general, van acompañadas de notables modificaciones en hábitos. En consecuencia, larvas y adultos pueden tomar diferentes tipos de alimentos y ocupar medios ambientes radicalmente distintos. Una vez que la larva ha finalizado su desarrollo, se inicia el paso al siguiente estado, cesando en partes sus movimientos y dejando alimentarse; entonces se prepara a construir la celda o capullo donde va a tener lugar la transformación; en este momento todavía conserva el aspecto larvario y se le denomina prepupa; posteriormente y una vez realizada la mutación; pero aun envuelta en la cubierta característica y sin estar dotada generalmente de movimiento aparente, constituye el estado denominado pupa. Los órdenes incluidos son: Neuroptera, Coleoptera, Strepsiptera, Mecoptera, Trichoptera, Lepidoptera, Diptera, Simphonaptera e Hymenoptera (Domínguez, 1986). Fig. 18. Insectos con metamorfosis completa (Domínguez, 1986). 54 4. HYPERMETABOLA (División Endopterygota). Insectos con hipermetamorfosis. Existen unos cuantos insectos que presentan el fenómeno de hipermetamorfosis el cual consiste en que las larvas durante su desarrollo pasan a través de varios tipos larvarios distintos. La hipermetamorfosis ocurre notablemente en los 4 órdenes siguientes: Neuroptera, Coleoptera, Strepsiptera e Hymenoptera (Domínguez, 1986). 4.21. Órdenes y familias de insectos acuáticos para el biomonitoreo en México En los siguientes párrafos, se describen las características principales de órdenes, familias y algunos géneros de insectos acuáticos que en alguna etapa de su vida, son útiles como indicadores de calidad del agua. Están agrupadas de acuerdo a la metamorfosis que tienen Ametábolo (Collembola), Hemimetábolo (Ephemeroptera, Plecoptera, Odonata, Hemiptera) y Holometábola (Megaloptera, Neuroptera, Coleoptera, Trichoptera, Lepidoptera, Diptera e Hymenoptera). Su importancia en el biomonitoreo radica en que algunos taxones son muy sensibles a la contaminación, pudiendo responder con cambios en la densidad de la población, en la estructura de la comunidad y hasta en la extinción de las especies (De la Lanza et al., 2007c). 4.21.1. Orden Collembola El orden Collembola, son pequeños insectos ápteros, con cuerpo cubierto de escamas y de pequeños pelos, tienen un órgano saltatorio bifurcado en su extremo posterior, compuesto por un tubo ventral, retináculo y furcula. Cabeza con piezas bucales hundidas dentro de capsula cefálica (entignata), de tipo masticador. Ojos compuestos ausentes, sólo reunión de pocos ocelos (de 1 a 8). Antenas cortas con menos de 4 artejos, con músculos intrínsencos flagelares. Tarso reducido a dos uñas desiguales. Abdomen de seis segmentos, carecen de genitalia externa y de cercos. Viven en ambientes húmedos (carecen de tráqueas y la respiración es cutánea). Flotan sobre el agua (cutícula hidrófuga y pequeño tamaño). Dentro de las especies de agua dulce el mejor ejemplo es Podura aquatica; sin embargo, hay otras especies vinculadas a este ambiente, como Ballistura schoetti que se ha encontrado en canales de Xochimilco y de Mixquic en el Distrito Federal, y que parece tener un estilo de vida semiacuático. 55 Lo mismo ocurre con varias Sminthurides, muchas de ellas aún no descritas, que tienen una fúrcula adaptada para saltar en el agua ya que en el ápice de ésta, el mucrón está ensanchado como una cola de castor. También tienen las patas adaptadas para caminar sobre la superficie del agua. Otras especies que han sido citadas de agua dulce no están más que de manera secundaria en este medio, como el caso de Xenylla humicola, ya que dada la composición de su cutícula, la mayoría de los colémbolos pueden flotar en la superficie de los líquidos, al menos por un corto tiempo (Palacios, 2000). 4.21.2. Orden Ephemeroptera El orden de insectos Ephemeroptera, recibe su nombre debido a su efímera etapa final de adultos alados, cuyo único propósito, en las limitadas horas de existencia como tales, es de reproducirse y morir. Estos insectos son denominados como moscas de mayo, son insectos pequeños de cuerpo suave, poseen de dos a tres colas filiformes al final del abdomen, los adultos tienen dos pares de alas membranosas (Marín, 2007). Los adultos viven cerca de los cursos de agua, lagos o estanques. El apareamiento se realiza frecuentemente en una parada nupcial, reuniéndose los adultos de ambos sexos en grandes enjambre. Los huevos son depositados sobre o dentro del agua. Generalmente son ovíparas, pero hay especies ovovivíparas. Algunas son partenogenéticas (De Liñán, 1998). Las ninfas por lo general se desarrollan entre uno y dos años, en su desarrollo posembrionario, pueden experimentar de 23 a 45 mudas, según la especie. Los estados inmaduros (ninfas) son acuáticos pudiendo ser reconocidas por que tienen una cabeza prognata (mandíbula saliente) o hipognata; antenas, ojos compuestos y ocelos semejantes a los del adulto. Boca de tipo masticador. En el tórax, las pterotecas aparecen gradualmente durante el desarrollo. Patas con tarsómeros inmóviles, terminados en una uña; la forma de las patas varían de acuerdo con los hábitos nadadores, excavadores o trepadores de las ninfas. El abdomen termina en dos largos cercos y generalmente un paracerco mediano. Presenta de cuatro a siete pares de traqueobranquias aplanadas, cilíndricas o ramificadas; capaces de movimientos coordinados, que remueven el agua que circunda el cuerpo (De Liñán, 1998). La muda subimaginal (estado intermedio entre la fase del imago y la fase de ninfa), se produce generalmente en la superficie del agua; el subimago da un corto vuelo y se posa en un lugar cercano, en el que experimenta la muda imaginal (Estado adulto). 56 Las ninfas subimagos son presas de muchos peces; juegan un papel importante en la productividad piscícola. Los adultos son también alimento de aves y murciélagos (De Liñán, 1998). Las ninfas se alimentan ya sea de materia vegetal o bien orgánica e incluso de otros insectos de otras o la misma especie. Los adultos poseen piezas bucales vestigiales, es decir no se alimentan, sólo viven de uno a dos días, únicamente para reproducirse (Mayerl, 1998). Los ephemerópteros viven por lo regular en aguas corrientes, limpias y bien oxigenadas; sólo algunas especies parecen resistir cierto grado de contaminación (Mayerl, 1998). Estos insectos, son utilizados como indicadores de calidad ambiental, ya que son muy sensibles a contaminantes externos y son específicos en cuanto al requerimiento del hábitat (Marín, 2007). En los siguientes párrafos se explican brevemente las familias indicadoras. Familia Baetidea Las náyades de esta familia (Fig. 19) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos y lénticos y ocurren en una gran diversidad de sustratos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño pequeño a mediano y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Acentrella sp., Baetis sp., Baetodes sp., Callibaetis sp., Camelobaetidius sp., Cloeodes sp., Fallceon sp. y Moribaetis sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 19. Insecto: Ephemeroptera: Baetidea (Voshell, 2007). Familia Caenidae Las náyades de esta familia (Fig. 20) (Voshell, 2007), se encuentran principalmente en sistemas lóticos y ocurren en sustratos arenosos con detritos, masa de raíces y vegetación, también pueden encontrarse en charcas. El género representativo para el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia es: Caenis sp., pero podría ser restringido por su tamaño pequeño (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 20. Insecto: Ephemeroptera: Caenide (Voshell, 2007). 57 Familia Ephemerellidae Las náyades de esta familia (Fig. 21) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos y en ocasiones están asociadas a la vegetación. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño mediano a grande y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Drunella sp., Ephemerella sp. y Serratella sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de sus requerimientos ambientales y distribución restringida (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 21. Insecto: Ephemeroptera: Ephemerellidae (Voshell, 2007). Familia Ephemeridae Las náyades de esta familia (Fig. 22) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos y ocurren en sustratos de cieno y arcilla. El género representativo para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño grande y con un análisis de presencia y/o ausencia es Hexagenia sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 22. Insecto: Ephemeroptera: Ephemeridae (Voshell, 2007). Familia Heptageniidae Las náyades de esta familia (Fig. 23) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos y ocurren en sustratos pedregosos, detritos y sustratos a la deriva. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Epeorus sp., Ironodes sp., Nixe sp., Rhithrogena sp. y Stenonema sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 23. Insecto: Ephemeroptera: Heptageniidae (Voshell, 2007). Familia Isonychiidae Las náyades de esta familia (Fig. 24) (Voshell, 2007), se encuentran en los sistemas lóticos y el género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño grande y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Isonychia sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 24. Insecto: Ephemeroptera: Isonychiidae (Voshell, 2007). 58 Familia Leptohyphidae Las náyades de esta familia (Fig. 25) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos y ocurren en sustratos arenosos, detritos, entre vegetación o masa de raíces. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño mediano y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Leptohyphes sp. y Tricorythodes sp., ambos géneros ampliamente distribuidos en México (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 25. Insecto: Ephemeroptera: Leptohyphidae (Voshell, 2007). Familia Leptophlebiidae Las náyades de esta familia (Fig. 26) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos y ocurren en una variedad de sustratos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño mediano a grande y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Choroterpes sp., Farrodes sp., Hydrosmilodon sp., Thraulodes sp., y Traverella sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 26. Insecto: Ephemeroptera: Leptohlebiidae (Voshell, 2007). Familia Oligoneuriidae Las náyades de esta familia, se encuentran en sistemas lóticos y el género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño mediano a grande y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Lachlania sp. (De la Lanza et al., 2007b). Familia Polymitarcyidae Las náyades de esta familia, se encuentran en sistemas lóticos y ocurren en sustratos mixtos de arena y grava o cieno y arcilla. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño grande y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Campsurus sp. y Euthyplocia sp. (De la Lanza et al., 2007b). 59 Familia Siphlonuridae Las náyades de esta familia (Fig. 27) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos y lénticos. El género representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño grande y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Siphlonurus sp (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 27. Insecto: Ephemeroptera: Siphlonuridae (Voshell, 2007). 4.21.3. Orden Plecoptera A estos insectos se les llama moscas de las piedras. Son de tamaño mediano a pequeño, de cuerpo blando aplastado, se les encuentra en piedras cerca de ríos o lagunas, poseen cuatro alas membranosas, de piezas bucales masticadoras, en algunos adultos son vestigiales (no se alimentan), poseen metamorfosis simple, el estado ninfal lo realizan dentro del agua. En general la forma de la ninfa recuerda la del adulto, excepto por la ausencia de alas y la presencia en la mayoría de las especies de traqueobranquias (en forma primitiva hay 5-6 pares de branquias abdominales, pero en las más evolucionadas aparecen en forma tubular o en penachos de filamentos, situados generalmente en la cabeza (submentón), cuello, tórax o en el extremo del abdomen, rodeando el ano, (rara vez en las regiones laterales del abdomen) (De Liñán, 1998). Los adultos de plecópteros son malos voladores, que no se apartan mucho de los márgenes del agua, posándose sobre las rocas, los arbustos o la vegetación, donde se produce la cópula. Los huevos los ponen sobre el agua durante el vuelo, aunque las especies braquípteras o ápteras hacen la puesta introduciéndose en su interior, algunas especies son ovovivíparas. Las ninfas perecen a lo largo de su desarrollo pues son alimento preferido de muchos peces. El desarrollo posembrionario es lento, algunas especies lo completan en un sólo año pero otras necesitan 2, 3 y hasta 4 años. En ese periodo experimentan numerosas mudas, según las especies (10-12; por lo general o más de 30 en especies longevas). Antes de la aparición, las instar de las ninfas finales tiende a emigrar hacia el barro donde se arrastran en el agua para verter sus pieles (Mayerl, 1998). Las ninfas de los Plecópteros viven en aguas rápidas, bien oxigenadas, debajo de las piedras, troncos, ramas y hojas. 60 Los altos requisitos de la calidad del agua de las ninfas se requiere en casi todos pero unas pocas especies habitan conforme a niveles bajos del oxígeno, a altas temperaturas y al enriquecimiento orgánico, y éste ha conducido a su uso eficaz como indicadores biológicos de la degradación ambiental. El microhábitat específico ocupado depende de una variedad de factores ambientales tales como la naturaleza de la capa inferior (tamaño y configuración de partícula), del régimen actual, de la presencia de otros organismos, y de las variaciones químicas y físicas del agua. La temperatura, la preferencia del hábitat, cambia a menudo mientras que las ninfas cambian de estadios, por estas razones, son consideradas como bioindicadoras de calidad de agua (Marín, 2007). Familia Capniidae Las náyades de esta familia (Fig. 28) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenada. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Capnia sp., Capnura sp. y Mesocapnia sp., pero podría ser restringido dada su distribución (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 28. Insecto: Plecoptera: Capniidae (Voshell, 2007). Familia Chloroperlidae Las náyades de esta familia (Fig. 29) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenada. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Bisancora sp. y Haploperla sp,. pero podría ser restringido dada su distribución (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 29. Insecto: Plecoptera: Chloroperlidae (Voshell, 2007). 61 Familia Leuctridae Las náyades de esta familia (Fig. 30) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenada. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Paraleuctra sp., pero podría ser restringido dada su distribución (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 30. Insecto: Plecoptera: Leuctridae (Voshell, 2007). Familia Nemouridae Las náyades de esta familia (Fig. 31) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenada. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Amphinemura sp. y Malenka sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 31. Insecto: Plecoptera: Nemouridae (Voshell, 2007). Familia Perlidae Las náyades de esta familia (Fig. 32) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenada. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Anacroneuria sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 32. Insecto: Plecoptera: Nemouridae (Voshell, 2007). 62 Familia Perlodidae Las náyades de esta familia (Fig. 33) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenada. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Isoperla sp. y Cultus sp., pero podría ser restringido dada su distribución (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 33. Insecto: Plecoptera: Perlodidae (Voshell, 2007). Familia Pteronarcyidae Las náyades de esta familia (Fig. 34) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y aguas bien oxigenadas. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Pteronarcys sp., pero podría ser restringido dada su distribución (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 34. Insecto: Plecoptera: Pteronarcyidae (Voshell, 2007). 4.21.4. Orden Odonata Las libélulas, o caballitos del diablo, como se les conoce comúnmente, son insectos de cuerpo relativamente largo, de colores llamativos. Los estados inmaduros (ninfas) son acuáticos, su morfología, condicionada por la vida acuática, es muy diferente a la del adulto. La cabeza es prognata, poco móvil y unida al tórax por un ancho cuello. Las antenas son más reducidas. El aparato bucal presenta una estructura diferenciada y bien armada denominada mascara, por su situación y aspecto en reposo; deriva del labio y es capaz de extenderse con rapidez y de capturar a las presas que le sirven de alimento, generalmente larvas de otros insectos, pero también renacuajos y peces pequeños. El tórax tiene una disposición normal, los esbozos alares parecen como expansiones cuticulares dorsales bien visibles, normalmente paralelas. Las patas son marchadoras, a veces muy largas y en las especies zapadoras el primer par aparece modificado para excavar. El abdomen está formado por 11 segmentos, los diez primeros están bien diferenciados y el último vestigial. 63 El excretor caudal diferencia morfológicamente dos tipos de ninfas, que se corresponden con dos grupos de odonatos se les ha catalogado subórdenes: Los Anisópteros, cuyo abdomen termina en la denominada pirámide caudal o anal, compuesta por un par de cercoides, una prolongación medio-dorsal o epiprocto y un par de formaciones lateroventrales o paraproctos, que son auténticos cercos. Los Zigópteros, cuyo extremo caudal presenta tres traqueobranquias, normalmente lamelares; estas laminas branquiales sirven, además de para realizar gran parte del intercambio gaseoso, para la natación. Los adultos son voladores, encontrados cerca o lejos del agua. El acoplamiento tiene rasgos curiosos, condicionados por la disposición de los órganos copuladores accesorios en los machos, situados en los segmentos abdominales. La copula se realiza durante el vuelo y se prolonga, generalmente entre 5 y 30 minutos. Se distinguen dos tipos de puesta: endofítica en la que los huevos, usualmente de forma alargada, son introducidos mediante un ovopositor bien desarrollado en los tejidos de las plantas acuáticas (propias de Zigópteros y sólo algunos Anisópteros), y la llamada exofítica, en que los huevos, usualmente esféricos, son depositados libremente sobre el agua o sobre las plantas acuáticas (es propia de Anisópteros). Los huevos hacen eclosión generalmente entre dos y cinco semanas, aunque en algunas especies pueden entrar en diapausa. La forma que emerge es una prolarva, que, a los pocos instantes, se desprende de la cutícula que la envuelve, convirtiéndose en una ninfa libre en al que ya se aprecian los órganos morfológicos distintivos de grupo al que pertenece. El periodo ninfal es muy variado; puede desarrollarse en unas pocas semanas o prolongarse uno, dos y hasta cinco años. El numero de mudas es numeroso (de 10 a 15, según la especie) (De Liñán, 1998). Son considerados indicadores de calidad ambiental por que las hembras adultas tienden a ovopositar en cuerpos de agua no contaminados y las ninfas se desarrollan en aguas no contaminadas (Marín, 2007). Familia Aeshnide Las náyades de esta familia (Fig. 35) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos, con depósitos de detritos, bajo rocas y sobre hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, con un análisis de presencia y/o ausencia y amplia distribución son: Aeshna sp., Anax sp., Coryphaeschna sp., Gynacantha sp., Oplonaeschna sp., Remartinia sp., y Triacanthagyna a sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 35. Insecto: Odonata: Anisoptera: Aeshnide (Voshell, 2007). 64 Familia Amphipterygidae Las náyades de esta familia, son de hábitos acuáticos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Amphipteryx sp., pero podría ser restringido por que se desconocen sus requerimientos ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Calopterygidae Las náyades de esta familia (Fig. 36) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos con depósitos de detritos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, con un análisis de presencia y/o ausencia es: Hetaerina sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 36. Insecto: Odonata: Zygoptera: Calopterygidae (Voshell, 2007). Familia Coenagrionidae Las náyades de esta familia (Fig. 37) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos, de detritos y sobre hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, con un análisis de presencia y/o ausencia y amplia distribución son: Acanthagrion sp., Anisagrion sp., Argia sp., Enacantha sp., Enallagma sp., Hesperagrion sp., Ischnura sp., Leptobasis sp., Nehalennia sp., Neoerythromma sp. y Telebasis sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 37. Insecto: Odonata: Zigoptera: Coenagrionidae (Voshell, 2007). Familia Cordulegastridae Las náyades de esta familia, se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas con depósitos de detritos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Lauragaster sp. (De la Lanza et al., 2007b). 65 Familia Cordulidae Las náyades de esta familia se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos, con depósitos de detritos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Macromia sp. y Neocordulia sp. (De la Lanza et al., 2007b). Familia Gomphidae Las náyades de esta familia (Fig. 38) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos con depósitos de detritos en el sedimento. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, un análisis de presencia y/o ausencia y amplia distribución son: Agriogomphus sp., Aphylla sp., Erpetogomphus sp., Gomphus sp., Phyllocycla sp., Phyllogomphoides sp. y Progomphus sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 38. Insecto: Odonata: Anisoptera: Gomphidae (Voshell, 2007). Familia Lestidae Las náyades de esta familia (Fig. 39) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos, con depósitos de detritos, y sobre hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Archilestes sp. y Lestes sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 39. Insecto: Odonata: Zigoptera: Lestidae (Voshell, 2007). Familia Libellulidae Las náyades de esta familia (Fig. 40) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos, con depósitos de detritos y sobre hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, con un análisis de presencia y/o ausencia y amplia distribución son: 66 Anatya sp., Brachymesia sp., Brechmorhoga sp., Cannaphila sp., Dythemis sp., Elasmothemis sp., Erythemis sp., Erythrodiplax sp., Idiataphe sp., Libellula sp., Macrodiplax sp., Macrothemis sp., Miathyria sp., Micrathyria sp., Orthemis sp., Pachydiplax sp., Paltothemis sp., Pantala sp., Perithemis sp., Paniplax sp., Pseudoleon sp., sympetrum sp., Tauriphila sp., Tholymis sp., Tramea sp. y Uracis sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 40. Insectos: Odonata: Anisoptera: Libellulidae (Voshell, 2007). Familia Megapodagrionidae Las náyades de esta familia son de hábitos acuáticos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Heteragrion sp. y Paraphlebia sp., pero podría ser restringido por que se desconocen sus requerimientos ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Perilestidae Las náyades de esta familia son de hábitos acuáticos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Perissolestes sp., pero podría ser restringido por que se desconocen sus requerimientos ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Platystictidae Las náyades de esta familia son de hábitos acuáticos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Palaemnema sp., pero podría ser restringido por que se desconocen sus requerimientos ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Polythoridae Las náyades de esta familia son de hábitos acuáticos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Cora sp., pero podría ser restringido por que se desconocen sus requerimientos ambientales (De la Lanza et al., 2007b). 67 Familia Protoneuridae Las náyades de esta familia se encuentran en las márgenes de sistemas lóticos en hidrófitas vasculares o sobre rocas. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo a sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Neoneura sp., Protoneura sp. y Psaironeura sp. (De la Lanza et al., 2007b). Familia Pseudostigmatidae Las náyades de esta familia son de hábitos acuáticos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Mecistogaster sp., Megaloprepus sp. y Pseudostigma sp., pero podría ser restringido por que se desconocen sus requerimientos ambientales. (De la Lanza et al., 2007b). 4.21.5. Orden Hemiptera Los insectos que componen este grupo son llamados chinches de gua. En sus formas adulta e inmadura son acuáticos. Su característica principal son sus alas, poseen cuatro, la parte basal (cerca de la cabeza) del primer par es engrosada y coriácea, y la parte apical (por el abdomen) membranosa, este tipo de ala se le conoce como hemiélitro, el segundo par de alas son membranosos, poseen piezas bucales succionadoras se alimentan de savia, hemolinfa (sangre) de otros insectos. Algunas especies poseen glándulas odoríferas (Marín, 2007). En la cabeza, ojos usualmente prominentes y bien desarrollados, los ocelos pueden presentarse aunque están ausentes en muchas familias acuáticas, en algunos se pueden presentar también en las formas aladas de algunas especies. El aparato bucal está conformado por un rostro o pico más o menos largo, que aloja dos pares de largos y delgadísimos estiletes, que pueden protruirse por un mecanismo exclusivo, hasta alcanzar los tejidos de plantas y/o animales de los que se alimentan, sólo en la familia Corixidae tanto el rostro como los estiletes son muy cortos, aunque conformados por el mismo. El tórax que es tres veces segmentado lleva las patas y las alas unidos por fusiones o suturas extras, los segmentos son difíciles de identificar excepto en las formas aladas. El abdomen usualmente lleva una o varias glándulas excretoras y algunas veces canales laterales de excreción. Las patas presentan llamativas adaptaciones para los ambientes acuáticos, los segmentos de las patas tienen diferentes longitudes y cada pata consta de una coxa articulada con el cuerpo seguida por un trocánter que une la coxa y el fémur. El fémur y la tibia son generalmente los segmentos más largos de la pata, el tarso tiene una, dos o tres articulaciones, y el tarso distal lleva una uña. 68 El abdomen, lleva los espiráculos y la genitalia, el primer segmento visible ventralmente es el segundo y los primeros siete segmentos son similares. Entre el octavo y el décimo segmento se encuentra la genitalia, y puede o no distinguirse (De Liñán, 1998). Casi todos los hemípteros son ovíparos, aunque se conoce alguno de viviparísmo. El huevo de estos insectos muestra una gran variedad de formas y estructuras, a veces de extraordinaria complejidad. La postura de los huevos se realiza sobre el sustrato, sobre el suelo, plantas y aún, sobre el dorso de los machos, como es el caso de Belostoma. La vida posembrionaria comprende comúnmente seis períodos ninfales, antes de llegar al estado adulto. Los cambios experimentados en cada muda afectan principalmente a la coloración, numero y proporciones relativas de los arteojos antenales y tarsales, forma de la cabeza y protórax y los rudimentos alares. Las modificaciones más drásticas se producen en la última muda ninfal, que da lugar al insecto adulto. En algunas especies después de la muda imaginal el insecto pasa por una fase de maduración, que puede durar varios días. En algunos casos llega a invernar en estado adulto, no alcanzando la madurez sexual hasta la primavera siguiente (De Liñán, 1998). La respiración no es exclusivamente acuática, por lo tanto, disponen de variadas adaptaciones para tomar oxigeno del aire, como tubos anales, canales abdominales y reservorios dorsales donde están localizados los espiráculos, entre otros. Los hemípteros viven en remansos de ríos y quebradas; pocos resisten las corrientes rápidas. Son frecuentes también en lagos, ciénagas y pantanos. Algunas especies resisten cierto grado de salinidad y temperaturas de las aguas termales. Los hemípteros son depredadores de insectos acuáticos y terrestres; las especies más grandes pueden alimentarse de peces pequeños y crustáceos (De Liñán, 1998). Familia Belostomatidae Los integrantes de esta familia (Fig. 41) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos entre detritos e hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, por presentar un tamaño grande y de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Abedus sp., Belostoma sp. y Lethocerus sp., pero podría ser restringido por sus hábitos nectónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 41. Insecto: Hemiptera: Belostomatidae (Voshell, 2007). 69 Familia Corixidae Los integrantes de esta familia (Fig. 42) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos entre hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Corisella sp., Hesperocorixa sp., Krizousacorixa sp., Sigara sp. y Trichocorixa sp., pero podría ser restringido por sus hábitos nectónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 42. Insecto: Hemiptera: Corixidae (Voshell, 2007). Familia Gerridae Los integrantes de esta familia (Fig. 43) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Gerris sp., Limnogonus sp., Limnoporus sp. y Metrobates sp., pero podría ser restringido por sus hábitos neustónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 43. Insecto: Hemiptera: Gerridae (Voshell, 2007). Familia Hydrometridae Los integrantes de esta familia son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Hydrometra sp., pero podría ser restringido por sus hábitos nectónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Familia Macroveliidae Los integrantes de esta familia son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: 70 Macrovelia sp., Oravelia sp., pero podría ser restringido por sus hábitos neustónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Familia Mesoveliidae Los integrantes de esta familia son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lénticos entre hidrófitas vasculares. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Mesovelia sp., pero podría ser restringido por sus hábitos neustónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Familia Naucoridae Los integrantes de esta familia (Fig. 44) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos entre hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, por presentar un tamaño grande y de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Ambrysus sp. y Cryphocricos sp., pero podría ser restringido por sus hábitos nectónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 44. Insecto: Hemiptera: Naucoridae (Voshell, 2007). Familia Nepidae Los integrantes de esta familia (Fig. 45) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos entre detritos e hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, por presentar un tamaño grande y de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Nepa sp. y Ranatra sp., pero podría ser restringido por sus hábitos nectónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 45. Insecto: Hemiptera: Nepidae (Voshell, 2007). 71 Familia Notonectidae Los integrantes de esta familia (Fig. 46) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Buenoa sp. y Notonecta sp., pero podría ser restringido por sus hábitos nectónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 46. Insecto: Hemiptera: Notonectidae (Voshell, 2007). Familia Pleidae Los integrantes de esta familia son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos entre hidrófitas vasculares. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Neoplea sp., pero podría ser restringido por sus hábitos nectónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Familia Veliidae Los integrantes de esta familia (Fig. 47) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran generalmente en las márgenes y en la zona limnética de los sistemas lóticos y lénticos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Microvelia sp. y Rhagovelia sp., pero podría ser restringido por sus hábitos neustónicos, el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 47. Insecto: Hemiptera: Veliidae (Voshell, 2007). 4.21.6. Orden Trichoptera Este grupo de insectos está compuesto por las polillas de agua, poseen metamorfosis completa. Sólo las formas inmaduras o larvas son acuáticas, su tamaño y color son variables, las larvas de los trichopteros son de dos tipos: campodeiforme y eruciforme. 72 El tipo campodeiforme se caracteriza por tener el cuerpo comprimido y la cabeza prognata; estas larvas no presentan línea lateral ni papilas en el primer segmento abdominal, en general no tienen traqueobranquias y raras veces construyen estuches protectores. El tipo eruciforme, presenta un cuerpo cilíndrico y la cabeza hipognata; además poseen línea lateral y papilas en el primer segmento abdominal, así como traqueobranquias y generalmente construyen estuches o fundas protectoras que las adhieren a su cuerpo con seda secretada por ellas, estas casas son fabricadas con piedras o con madera del lugar donde se desarrollan y viven de forma permanente o no. La fase de larva pasa generalmente por cinco estadios, el cuerpo de las larvas en el último estadio varía de 2 a 40 mm de longitud y suele estar cubierto de pequeños pelos (De Liñán, 1998). Los Trichopteros son insectos de reproducción sexual anfigónica. Sólo algunas especies de alta montaña presentan machos en número muy reducido, lo que induce a pensar que puedan reproducirse también por partenogénesis. Los adultos viven en las proximidades del agua y, aunque son abundantes, son poco conocidos por sus costumbres crepusculares o nocturnas en la mayor parte de las especies y por sus formas y tamaño poco llamativos. Durante el día permanecen posados en la vegetación de las orillas o sobre las piedras, haciendo cortos vuelos para desplazarse de un refugio a otro. El acoplamiento se produce inmediatamente después de la emergencia. La transmisión del esperma puede ser directa o por medio de un espermatóforo que el macho deposita en las vías genitales de la hembra (De Liñán, 1998). Los huevos son generalmente puestos en grupos en los diferentes cursos de agua, sobre la vegetación acuática o sobre las ramas de los árboles y arbustos que cuelgan sobre ella en las orillas. Comúnmente están incluidos en una sustancia mucilaginosa que se incha rápidamente cuando se humedece. Para efectuar la puesta la hembra sumerge el extremo del abdomen o bucean, depositando los grupos de huevos sobre las piedras del fondo. Algunas especies lo hacen en aguas salobres o saladas y excepcionalmente otras ponen sus huevos entre el musgo, en la base de los árboles en los bosques, ya que las larvas se desarrollan en un medio terrestre muy húmedo. El número de huevos por puesta varía entre 300 y 1000, según las especies (De Liñán, 1998). Los hábitats que pueden ocupar en las aguas corrientes son muy variables: unas especies viven en manantiales de alta montaña con aguas muy frías; otras son reófilas y se sitúan en zonas de corrientes y las hay en aguas estancadas y más calientes. En estado larval son consideradas bioindicadoras de calidad del agua (Marín, 2007). 73 Familia Calamoceratidae Las larvas de esta familia se encuentran en sistemas lóticos con corrientes templadas, rápidas y/o lentas y con gran cantidad de detritus de plantas. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Phylloicus sp. (De la Lanza et al., 2007b). Familia Glossosomatidae Las larvas de esta familia (Fig. 48) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lénticos y lóticos templados y cálidos. Se les conoce comúnmente como tricópteros con “concha de tortuga. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, fácil reconocimiento taxonómico y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Glossosoma sp., Culoptila sp. y Protoptila sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 48. Insecto: Trichoptera: Glossosomatida (Voshell, 2007). Familia Helicopsychidae Las larvas de esta familia (Fig. 49) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con corrientes frías y templadas. Se les conoce comúnmente como tricópteros con “concha de caracol”. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, fácil reconocimiento taxonómico y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Helicopsyche sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 49. Insecto: Trichoptera: Helicopsychidae (Voshell, 2007). Familia Hydroptilidae Las larvas de esta familia (Fig. 50) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con corrientes rápidas y lentas tanto templados y cálidos, asimismo se encuentran en lagos. Se les conoce comúnmente como “microtricópteros”. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Alisotrichia sp., Costatrichia sp., Leucotrichia sp., Zumatrichia sp., Hydroptila sp., Mayatrichia sp., Neotrichia sp. y Ochrotrichia sp., pero podría ser restringido por el tamaño pequeño de las especies (> de 5 mm) y lo difícil de su reconocimiento taxonómico (De la Lanza et al., 2007b). 74 Fig. 50. Insecto: Trichoptera: Hydroptilidae (Voshell, 2007). Familia Hydropsychidae Las larvas de esta familia (Fig. 51) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con corrientes rápidas, frías y limpias, así como en situaciones totalmente distintas. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, su tamaño mediano a grande y un análisis de presencia y/o ausencia son: Cheumatopsyche sp., Hydropsyche sp., Smicridea sp., Macronema sp. y Leptonema sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 51. Insecto: Trichoptera: Hydropsychidae (Voshell, 2007). Familia Lepidostomatidae Las larvas de esta familia (Fig. 52) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con corrientes rápidas, frías y limpias, en zonas de alta montaña. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Lepidostoma sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 52. Insecto: Trichoptera: Lepidostomatidae (Voshell, 2007). Familia Leptoceridae Las larvas de esta familia (Fig. 53) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos principalmente en corrientes cálidas. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Nectopsyche sp. y Oecetis sp. (De la Lanza et al., 2007b). 75 Fig. 53. Insectos: Trichoptera: Leptoceridae (Voshell, 2007). Familia Limnephilidae Las larvas de esta familia (Fig. 54) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lénticos y lóticos con temperaturas templadas y buena oxigenación. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, su tamaño grande y un análisis de presencia y/o ausencia son: Clistoronia sp., Hesperophylax sp. y Limnephilus sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 54. Insectos: Trichoptera: Limnephilidae (Voshell, 2007). Familia Odontoceridae Las larvas de esta familia (Fig. 55) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con corrientes frías y templadas y de preferencia “limpias”, en zonas de alta montaña. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Marilia sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 55. Insecto: Trichoptera: Odontoceridae (Voshell, 2007). Familia Philopotamidae Las larvas de esta familia (Fig. 56) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con corrientes templadas adherids a las piedras. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Wormaldia sp. y Chimarra sp., pero podría ser restringido por lo difícil de su reconocimiento taxonómico (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 56. Insecto: Trichoptera: Philopotamidae (Voshell, 2007). 76 Familia Polycentropodidae Las larvas de esta familia (Fig. 57) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos, lénticos y un en estanques temporales. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Cernotina sp., Cyrnellus sp. y Polycentropus sp., pero podría ser restringido por lo difícil de su reconocimiento taxonómico (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 57. Insecto: Trichoptera: Polycentropodidae (Voshell, 2007). Familia Psychomyiidae Las larvas de esta familia se encuentran en sistemas lóticos, donde construyen grandes tubos que adhieren al sustrato. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Xiphocentron sp., pero podría ser restringido por el desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007b). Familia Rhyacophilidae Las larvas de esta familia (Fig. 58) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con corrientes de agua fría, con sustrato pedregoso y gran cantidad de materia orgánica. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Atopsyche sp., pero podría ser restringido por lo difícil de su reconocimiento taxonómico (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 58. Insecto: Trichoptera: Rhyacophilidae (Voshell, 2007). Familia Sericostomatidae Las larvas de esta familia se encuentran en sistemas lóticos con corrientes rápidas y frías, con sustrato arenoso. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Gumaga sp., pero podría ser restringido por el desconocimiento de su distribución (De la Lanza et al., 2007b). 77 4.21.7. Orden Megaloptera Estos insectos son denominados ciempiés de agua. Sólo las formas inmaduras o larvas son acuáticas, generalmente son de tamaño grande y color oscuro; se reconocen por presentar la forma del cuerpo alargado, tienen branquias en forma de penacho a los lados del abdomen y con dos pares de ganchos en la parte terminal del cuerpo (De la Lanza et al., 2007c). Los huevos son puestos sobre la vegetación semiacuática. En zonas templadas su desarrollo completo toma hasta dos o tres años, viven en aguas corrientes limpias, debajo de piedras, troncos y vegetación sumergida; son grandes depredadores. En general, se pueden considerar indicadores de aguas oligotróficas o levemente mesotróficas (De Liñán, 1998). Familia Sialidae Las larvas de esta familia (Fig. 59) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenadas. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Sialis sp., pero podrían ser restringido dada su distribución (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 59. Insecto: Trichoptera: Sialidae (Voshell, 2007). Familia Corydalidae Las larvas de esta familia (Fig. 60) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenadas. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. Los géneros representativos para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Corydalus sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 60. Insecto: Trichoptera: Corydalidae (Voshell, 2007). 4.21.8. Orden Coleoptera Estos insectos son denominados como escarabajos o mayates. Algunas familias tienen hábitos acuáticos en su fase adulta e inmadura, son de color y tamaño variable. 78 La forma adulta se reconoce fácilmente por presentar sus alas anteriores modificadas en forma de estuche y endurecidas; por otro lado, las larvas son de forma alargada, con la cabeza bien desarrollada y sus partes bucales de tipo masticador y tienen metamorfosis completa (De la Lanza et al., 2007c). La mayoría de los coleópteros tienen una reproducción anfigónica y son ovíparas. La partenogénesis, pedogénesis y viviparidad son fenómenos extremadamente raros en este orden de insectos. Los huevos, salvo algunas excepciones, son pequeños, ovoides y más o menos abundantes, siendo depositados por la hembra en sitios generalmente resguardados. En muchas especies es frecuente que se produzcan una o dos generaciones por año, pero también pueden prolongarse la vida larvaria durante varios años. La pupación se produce frecuentemente en el suelo o en las plantas que durante la fase larvaria les servirán de alimento, quedando encerrada la pupa, en algunos grupos, en un capullo protector o en el interior de una cámara de pupacion. En especies acuáticas casi siempre abandonan el medio acuático para pupar o construyen un capullo sumergido, pero lleno de aire. La mayoría de las especies, alrededor del 98% de total, son terrestres, aunque aproximadamente unas 5,000 son acuáticas, viviendo normalmente en agua dulce, aunque algunas habitan en aguas salobres o en litorales inundados periódicamente por las mareas (De Liñán, 1998). Los coleópteros acuáticos adultos se caracterizan por poseer un cuerpo compacto. Las partes bucales se pueden observar fácilmente y según la forma de las mandíbulas se puede determinar su nicho ecológico. Las antenas son visibles y, por lo general, varían en forma y número de segmentos. En cuanto a las larvas, presentan formas muy diversas. Las partes bucales son visibles y presentan una cápsula esclerotizada en la cabeza. El abdomen presenta agallas laterales o ventrales, de forma variada. El abdomen está dividido en esternitos y, por lo general, el último esternito abdominal presenta un opérculo (De Liñán, 1998). La mayoría de los coleópteros acuáticos viven en aguas continentales lóticas y lénticas. En las zonas lóticas los sustratos más representativos son los troncos y las hojas en descomposición, grava, piedras, arena, y la vegetación sumergente y emergente. Las zonas más ricas son las aguas someras en donde la velocidad de la corriente no es muy fuerte, aguas limpias, con concentraciones de oxigeno alto y temperaturas medias. En los ecosistemas lénticos, se encuentran principalmente en las zonas ribereñas, ya sea nadando libremente en la superficie o sobre la vegetación sumergente (De Liñán, 1998). 79 Algunos coleópteros pueden abandonar temporalmente su habitad acuático para pasar al terrestre, dependiendo de las condiciones y horas del día. En cuanto a sus relaciones bióticas, los coleópteros presentan niveles tróficos diferentes, que van desde el segundo nivel en las redes alimenticias acuáticas. Algunos de ellos se les pude encontrar en varios niveles. Por lo tanto, pueden ser herbívoros, carnívoros o dentívoros (De Liñán, 1998). Familia Dytiscidae Los integrantes de esta familia (Fig. 61) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran en arroyos de montaña hasta el nivel del mar, la mayoría en zonas lénticas y algunos en los márgenes de sistemas lóticos de agua dulce. Se les conoce comúnmente como “escarabajos depredadores” (Spangler, 1982). Los organismos con una posible utilidad en el biomonitoreo, de acuerdo con su tamaño, distribución cosmopolita y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Cybister sp. Deronectes sp., Dysticus sp., Eretes sp., Laccophilus sp., Macrovatelus sp., Thermonectus sp., entre otros, pero sería restringido su uso como especies “centinelas”, dado que se desconocen si los ditíscidos tropicales y subtropicales se reproducen continuamente a lo largo de todo el año, su escasa abundancia y sus hábitos solitarios y nectónicos (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 61. Insectos: Coleóptera: Dytiscidae (Voshell, 2007). Familia Dryopidae Los integrantes de esta familia (Fig. 62) (Voshell, 2007), se consideran semiacuáticos y se encuentran principalmente en las orillas y riberas de los ecosistemas lóticos de agua dulce. Sus representantes son considerados como indicadores de aguas “limpias” aunque también se les ha restringido en zonas contaminadas por exceso de materia orgánica. Se les conoce comúnmente como “escarabajos dedo largo”. Los organismos con un posible uso en el biomonitoreo, de acuerdo con su distribución cosmopolita, hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Dryops sp. y Helichus sp., pero sería restringido dado su tamaño pequeño (De la Lanza et al., 2007b). 80 Fig. 62. Insecto: Coleóptera: Dryopidae (Voshell, 2007). Familia Chrysomelidae Los integrantes de esta familia se consideran semiacuáticos y se encuentran en sistemas lénticos o a orillas de los ríos donde crece vegetación acuática sumergida o flotante. El género representativo con una posible utilidad en el biomonitoreo de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Donacia sp., pero podría ser restringido por el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y distribución en México (De la Lanza et al., 2007b). Familia Curculionidae Los integrantes de esta familia pueden ser acuáticos y semiacuáticos, y se encuentran en sistemas lénticos, a orillas de los ríos, charcos y arrozales. Se les conoce comúnmente como “gorgojos de agua”. El género representativo con una posible utilidad en el biomonitoreo de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Lissorhoptrus sp., pero podría ser restringido por su tamaño pequeño y el desconocimiento de sus requerimiento ambientales y su distribución en México (De la Lanza et al., 2007b). Familia Elmidae Los integrantes de esta familia (Fig. 63) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran en sistemas lóticos de agua dulce con corrientes rápidas. La mayoría de sus representantes están considerados como indicadores de aguas “limpias” (Usinger, 1956; Hilsenhoff, 1977; Margalef, 1983; Vázquez, 1985; Mejorada, 1989; De la Lanza et al., 2007b). Los organismos con un posible uso en el biomonitoreo, de acuerdo con su distribución cosmopolita, hábitos bentónicos, altos requerimiento de oxigeno y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Cylloepus sp., Heterelmis sp., Hexacylloepus sp., Macrelmis sp., Mycrocylloe-pus sp., Phanocerus sp., pero sería restringido dado por su tamaño pequeño y su dificultad taxonómica (De la Lanza et al., 2007b). 81 Fig. 63. Insectos: Coleoptera: Elmidae (Voshell, 2007). Familia Gyrinidae Los integrantes de esta familia (Fig. 64) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran en sistemas lénticos, aunque ocurre también en las márgenes de los ríos. Generalmente a este grupo se le desecha como bioindicadores, sin embargo, normalmente se les registra en cuerpos de agua “limpias”. Los organismos con una posible utilidad en el biomonitoreo, de acuerdo con su tamaño, distribución cosmopolita, y un análisis de presencia y/o ausencia son: Dineutus sp., Gyretes sp. y Gyrinus sp., pero sería restringido dado los hábitos neustónicos de los adultos (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 64. Insectos: Coleoptera: Gyrinidae (Voshell, 2007). Familia Heteroceridae Los integrantes de esta familia son coleópteros ribereños que viven en agujeros dentro del suelo húmedo sobre las márgenes de los hábitats acuáticos. Los organismos con una posible utilidad en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y excavadores y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Heterocerus sp., Dampfius sp., y Tropicus sp., pero podrí ser restringido por el desconocimiento de sus requerimientos ambientales y tamaño pequeño (De la Lanza et al., 2007b). Familia Haliplidae Los integrantes de esta familia (Fig. 65) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran en sistemas lénticos, aunque ocurre también en las márgenes de los ríos y hábitats temporales y semipermanentes de agua dulce. Hasta el momento no hay registro de su uso como bioindicadores. 82 Los organismos con una posible utilidad en el biomonitoreo, de acuerdo con su distribución cosmopolita, y un análisis de presencia y/o ausencia son: Haliplus sp. y Peltodytes sp., pero sería restringido dado los hábitos nectónicos y el desconocimiento de sus requerimientos ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 65. Insectos: Coleoptera: Haliplidae (Voshell, 2007). Familia Hydraenidae Los integrantes de esta familia son semiacuáticos y se encuentran en sistemas lénticos, a orillas de los ríos y charcos de agua dulce. Son conocidos como “escarabajos de ciénaga” Hasta el momento no hay registro de su uso como bioindicadores. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Gymnochthebius sp. y Ochthebius sp., pero podría ser restringido por su tamaño pequeño y el desconocimiento de sus requerimientos ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Hydrophilidae Los integrantes de esta familia (Fig. 66) (Voshell, 2007), son enteramente acuáticos y se encuentran en sistemas lóticos, lénticos y hábitats temporales de agua dulce. Se les conoce comúnmente como “escarabajos basureros”, ya que se pueden colectar en zonas con altos niveles de materia orgánica (Spangler, 1982; De la Lanza et al., 2007b). Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con su distribución cosmopolita, tamaño grande y un análisis de presencia y/o ausencia son: Tropisternus sp., Berosus sp., Enochrus sp., Hydrophilus sp. y Helochares sp., pero sería restringido dado sus hábitos nectónicos y su preferencia a usar el oxigeno atmosférico para su respiración (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 66. Insectos: Coleoptera: Hydrophilidae (Voshell, 2007). 83 Familia Hydroscaphidae Los integrantes de son acuáticos y se encuentran en sistemas lóticos sobre musgo y algas de corrientes rápidas, son conocidos comúnmente como “escarabajos botecillos” (Spangler, 1982; De la Lanza et al., 2007b). Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Hydroscapha sp. y Yara sp., pero podría ser restringido por su tamaño pequeño y el desconocimiento en sus requerimiento ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Lepiceridae Los integrantes de esta familia pueden ser considerados como acuáticos o semiacuáticos y se encuentran en sistemas lénticos, a orillas de ríos y lugres húmedos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Lepicerus sp., pero podría ser restringido por su tamaño pequeño y el desconocimiento en sus requerimiento ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Limnichidae Los integrantes de esta familia son semiacuáticos y se encuentran en la interfase aire-agua de sistemas lénticos, lóticos y manglares (Spangler, 1982; De la Lanza et al., 2007b). Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Limnichoderus sp., Limnichites sp. y Eulimnichus sp., pero podría ser restringido por su tamaño pequeño y el desconocimiento en sus requerimiento ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Microsporidae Los integrantes de esta familia son acuáticos y se encuentran en sistemas lóticos en sustratos arenosos o gravas húmedas en los bancos de arroyos y ríos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Microsporus sp., pero podría ser restringido por su tamaño pequeño y por su desconocimiento en sus requerimiento ambientales (De la Lanza et al., 2007b). 84 Familia Noteridae Los integrantes de esta familia son acuáticos y se encuentran en sistemas lénticos y a orillas de ríos donde crece vegetación. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Hydrocanthus sp. y Noterus sp., pero podría ser restringido por su tamaño pequeño, hábitos nectónicos y por el desconocimiento en sus requerimiento ambientales (De la Lanza et al., 2007b). Familia Psephenidae Los integrantes de esta familia (Fig. 67) (Voshell, 2007), son semiacuáticos y sólo las formas inmaduras se encuentran en sistemas lóticos de corrientes rápida. La mayoría de sus representantes están considerados como indicadores de agua “limpia” (Usinger, 1956; Hilsenhoff, 1977; Margalef, 1983; Vázquez, 1985; Mejorada, 1989; De la Lanza et al., 2007b). Se les conoce comúnmente como “escarabajos moneda”. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con su distribución cosmopolita, tamaño grande, hábitos bentónicos altos requerimientos de oxigeno y un análisis de presencia y/o ausencia es: Psephenus sp. (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 67. Insectos: Coleoptera: Psephenidae (Voshell, 2007). 4.21.9. Orden Diptera Estos insectos se les llama moscos o zancudos. Sólo las formas inmaduras o larvas son acuáticas; se reconocen por presentar cabeza bien desarrollada, la forma del cuerpo alargado, tiene tres segmentos torácicos y nueve abdominales, es blando y cubierto de cerdas, espinas apicales o corona de ganchos en prolongaciones que ayudan a la locomoción y adhesión al sustrato. La coloración es amarillenta, blanca o negra. 85 Respiran a través de la cutícula o mediante sifones aéreos; otros poseen agallas traqueales y otros, pigmentos respiratorios (hemoglobina) para sobrevivir en zonas escasa de oxígeno. (De la Lanza et al., 2007c). La mayoría de las larvas pasan por tres o cuatro instars; el período de desarrollo larval puede ser de una semana como un Simuliidae o hasta de un año como en Tipulidae (De Liñán, 1998). Los dípteros en su mayor parte son unisexuales y su reproducción es anfigónica. Sólo algunas especies se reproducen por partenogénesis; otras se reproducen por pedogénesis y algunas son hermafroditas. En general el apareamiento suele ir precedido de danzas nupciales más o menos complejas, acompañadas en ocasiones de atrayentes sexuales y sonidos característicos. La transmisión del esperma puede ser directo o por medio de un espermatóforo. Los huevos son redondeados o alargados, con una superficie lisa o con diversos ornamentos; pueden estar provistos de un pedúnculo o expansiones aliformes y en los acuáticos de flotadores. Son puestos de forma aislada o en masas más o menos compactas. Algunas especies son ovovivíparas otras son vivíparas y la madre libera larvas que, en poco tiempo, efectúan la pupación (De Liñán, 1998). El número de generaciones anuales es muy variado. Generalmente diferentes a los adultos. Las de Nematóceros son mayoritariamente acuáticas o anfibias, mientras que las de Braquíceros y algunas de Nematóceros son terrestres. Muchas son sedentarias o con desplazamientos cortos; sólo algunas acuáticas pueden efectuar migraciones. Las larvas acuáticas viven en aguas saldas, en aguas dulces o en diferentes líquidos orgánicos, en exudados vegetales o en líquidos putrefactos de origen vegetal o animal; algunas viven en líquidos orgánicos de animales vivos, ya sea en los producidos en las heridas o en los jugos digestivos (De Liñán, 1998). Los dípteros en estado adulto son terrestres, algunas especies ápteras pueden ser ocasionalmente anfibias y sólo muy raramente son exclusivamente acuáticas. La mayoría son diurnos y desarrollan sus actividades en días soleados. Los dípteros acuáticos constituyen uno de los órdenes de insectos más complejos, más abundantes y más ampliamente distribuidos. El orden Díptera se considera uno de los grupos de insectos más evolucionados, junto con Lepidóptera y Trichoptera (De Liñán, 1998). Familia Athericidae Las larvas de esta familia (Fig. 68) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: 86 Atherix sp. y Suragina sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 68. Insecto: Diptera: Athericidae (Voshell, 2007). Familia Blaphariceridae Las larvas de esta familia se encuentran en sistemas lóticos. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia es: Blepharicera sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007b). Familia Ceratopogonidae Las larvas de esta familia (Fig. 69) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de sistemas lóticos y lénticos entre detritus y plantas acuáticas. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Bezzia sp., Culicoides sp., Probezzia sp. y Stilobezzia sp., entre otros, pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 69. Insecto: Diptera: Ceratopogonidae (Voshell, 2007). Familia Chaoboridae Las larvas de esta familia (Fig. 70) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en la zona limnética de los sistemas lénticos pero también ocurren en las márgenes de los sistemas lóticos. El género representativo para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia es: Chaoborus sp., pero podría ser restringido por sus hábitos planctónicos y el desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007b). 87 Fig. 70. Insecto: Diptera: Chaoboridae (Voshell, 2007). Familia Chironomidae Las larvas de esta familia (Fig. 71) (Voshell, 2007), se encuentran en sistemas lóticos y lénticos y ocurren en gran diversidad de sustratos y hábitats. En este caso las subfamilias representativas para ser utilizadas en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos, tamaño pequeño a mediano, abundancia y con un análisis de presencia y/o ausencia son: Chironominae, Diamesinae, Orthocladiinae, Podonominae, Prodiamesinae, Tanypodinae y telmatogetoninae de hábitos marinos y estuarios, pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007b). Fig. 71. Insecto: Diptera: Chironomidae (Voshell, 2007). Familia Culicidae Las larvas de esta familia (Fig. 72) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en charcas y márgenes de los sistemas lóticos y en zona limnética de ambientes lénticos entre hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Aedes sp., Anopheles sp., Culex Sp., Culiseta sp., Psorophora sp. y Uranotaenia sp., pero podría ser restringido por sus hábitos planctónicos (De la Lanza et al., 2007). Fig. 72. Insecto: Diptera: Culicidae (Voshell, 2007). 88 Familia Dixidae Las larvas de esta familia (Fig. 73) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Dixa sp. y Dixella sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 73. Insecto: Diptera: Dixidae (Voshell, 2007). Familia Dolichopodidae Las larvas de esta familia se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Argyra sp., Campsicnemus sp., Dolichopus sp. y Hydrophorus sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Familia Empididae Las larvas de esta familia (Fig. 74) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Chelifera sp., Chelipoda sp., Dolichocephala sp. y Hemerodromia sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 74. Insecto: Diptera: Empididae (Voshell, 2007). Familia Emphydridae Las larvas de esta familia (Fig. 75) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus e hidrófitas vasculares. Las subfamilias representativas para ser utilizadas en el biomonitoreo de acuerdo con un análisis de presencia y/o ausencia son: Discomyzinae, Ephydrinae, Gymnomyzinae, Hydrellinae, Ilytheinae, pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). 89 Fig. 75. Insecto: Diptera: Emphydridae (Voshell, 2007). Familia Muscidae Las larvas de esta familia se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Caricea sp., Graphomya sp., Limnophora sp. y Lispoides sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Familia Psychodidae Las larvas de esta familia (Fig. 76) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Pericoma sp., Psychoda sp., Philosepedon sp. y Telmatoscopus sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 76. Insecto: Diptera: Psychodidae (Voshell, 2007). Familia Simuliidae Las larvas de esta familia (Fig. 77) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos sobre rocas e hidrófitas vasculares. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia es: Simulium sp. (De la Lanza et al., 2007). Fig. 77. Insecto: Diptera: Simuliidae (Voshell, 2007). 90 Familia Syrphidae Las larvas de esta familia (Fig. 78) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus, materia orgánica e hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Blera sp., Ceriana sp., Eristalis sp. y Spilomyia sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 78. Insecto: Diptera: Syrphidae (Voshell, 2007). Familia Stratiomydae Las larvas de esta familia (Fig. 79) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus, materia orgánica e hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Caloparyphus sp., Labostigmina sp., Odontomyia sp. y Stratiomys sp., pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 79. Insecto: Diptera: Stratiomydae (Voshell, 2007). Familia Tabanidae Las larvas de esta familia (Fig. 80) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus, materia orgánica e hidrófitas vasculares. Los géneros representativos para ser utilizados en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Atylotus sp., Chysops sp., Haematopota sp. y Tabanus sp., entre otras, pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 80. Insecto: Diptera: Tabanidae (Voshell, 2007). 91 Familia Tipulidae Las larvas de esta familia (Fig. 81) (Voshell, 2007), se encuentran generalmente en las márgenes de los sistemas lóticos y lénticos entre detritus, sedimento orgánico fino, hidrófitas vasculares, algas, así como en agua “limpias”. Las subfamilias representativas para ser utilizadas en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y un análisis de presencia y/o ausencia son: Tipulinae y Limoniinae pero podría ser restringido por su desconocimiento de su distribución en México (De la Lanza et al., 2007). Fig. 81. Insecto: Diptera: Tipulidae (Voshell, 2007). 4.21.10. Orden Lepidoptera A estos insectos se les llama mariposas. Sólo existe un número reducido de especies, con formas inmaduras o larvas acuáticas, generalmente son de tamaño mediano a pequeño y de color oscuro; se reconocen por presentar la forma del cuerpo alargado, poseen numerosas branquias ramificadas sobre los lados del cuerpo, así mismo fabrican un capullo o celdilla sobre las piedras donde habita la larva presentan metamorfosis completa (Marín, 2007). Familia Pyralidae Las larvas de esta familia se encuentran en sistemas lóticos con sustratos pedregosos y agua bien oxigenadas. Se consideran como un buen indicador de aguas “limpias”. El género representativo para ser utilizado en el biomonitoreo, de acuerdo con sus hábitos bentónicos y con un análisis de presencia y/o ausencia es: Petrophila sp. (De la Lanza et al., 2007). 4.21.11. Orden Neuroptera Los representantes de este orden en su modo de vida y desarrollo posembrionario son muy diversos, por lo que resulta difícil de establecer características descriptivas. Aproximadamente unas 250 especies, comprendidas en la Superfamilia Sialoidea, tienen larvas de vida acuática, y aparecen con una morfología variable. En general son campodeiformes, alargadas, con cabeza prognata. Las piezas bucales están siempre bien desarrolladas y son de tipo masticador, o bien están modificadas de manera especial para poder absorber los jugos de sus víctimas, convirtiéndose en piezas de un aparato chupador. El abdomen de las especies que viven en el agua presenta de 7 a 8 pares de prolongaciones segmentarias o branquias traqueales, mientras que los adultos son frecuentes en los márgenes poco soleados de los cursos de agua. 92 Estos imagos tienen un vuelo torpe e irregular, poco sostenido, que no les aleja mucho del medio acuático. Algunas especies son diurnas, aunque la mayoría son crepusculares o muestran actividad en las primeras horas de la noche (De Liñán, 1998). Tras la copula las hembras depositan los huevos en masas compactadas sobre las hojas de vegetación circundante, en los tallos de las plantas emergentes o en las rocas o piedras de la ribera. Las larvas recién emergidas buscan activamente el agua y se sumergen en ella ocultándose bajo las piedras del fondo o en el fango. En este medio desarrollan una vida activa depredadora, alimentándose de oligoquetos, moluscos o larvas de otros insectos que atrapan con sus potentes y dentadas mandíbulas. Finalizando el período larvario en algunos casos después de diez mudas, enterrándose en la arena u ocultándose bajo piedras o entre la vegetación y materia orgánica del suelo para iniciar la fase de pupacion. Las pupas son libres, capaces de utilizar las patas para abrirse camino hasta la superficie, donde se produce la emergencia del adulto. Los Neurópteros del suborden Planipennia son muy numerosos 6000 especies conocidas (De Liñán, 1998). Casi todos los Neurópteros de este grupo son terrestres; un pequeño número son más o menos anfibios en sus fases larvarias y sólo uno o dos géneros tienen formas acuáticas (De Liñán, 1998).Todos estos grupos cumplen un papel importante dentro del ecosistema como: descomponedores de materia orgánica, controladores biológicos, indicadores biológicos, etc. Por esta razón es necesario conocer los órdenes de insectos para reconocerlos rápidamente en el campo y asociarlos con diversas actividades: depredadores, descomponedores, bioindicadores, etc. Los insectos son utilizados en las Evaluaciones de Impactos Ambientales como una herramienta para la toma de decisiones, muy utilizados para determinar la sanidad en ecosistemas (Marín, 2007). 4.21.12. Orden Hymenoptera La familia Ichneumonidae está integrada por especies parasíticas, habitan en todas las regiones zoogeográfcas del mundo. El género Tanychela, perteneciente a la subfamilia Cremastinae, fue descrito hace casi tres décadas (Townes, 1971; citado por Ruiz et al., 2009), y se ha colectado solamente en muy pocas localidades de Estados Unidos, México y Brasil. Contiene dos especies, T. aurea (Townes, 1971; citado por Ruiz et al., 2009), la especie tipo que sólo se encuentra en Brasil, y T. pilosa (Dasch, 1979; citado por Ruiz et al., 2009). El holotipo de T. pilosa procede de California, EU, y el paratipo de México (Michoacán). Esta especie se había obtenido además sólo en otras tres entidades de EU (Idaho, Montana y Washington) (Yu et al., 2005; citado por Ruiz et al. 2009). 93 Tanychela es el único género de Ichneumonidae con hábitos acuáticos en los neotrópicos (Hanson y Gauld, 2006; citado por Ruiz et al., 2009). Las características distintivas de T. pilosa incluyen los tarsos delgados y alargados, uñas tarsales muy alargadas, pubescencia densa en áreas de la cabeza, tórax y coxas, y la cara y el clípeo anchos (Dasch, 1979; citado por Ruiz et al., 2009). Tanychela pilosa es una avispa acuática que parasita a la palomilla acuática Petrophila confusalis (Walker) (Lepidoptera: Pyralidae) en EU (Resh & Jamieson, 1988; citado por Ruiz et al.,. 2009). Tanychela pilosa es un endoparasitoide solitario que pasa el invierno como larva y emerge de la prepupa del hospedero en el verano siguiente. A finales del verano o principios del otoño, la hembra pone un huevo en la cavidad abdominal de la larva de la palomilla (puede haber superparasitismo, estandoresentes hasta 10 larvas en un sólo hospedero pero sólo emerge una avispa); se reporta hasta el 75 % de parasitismo aunque los autores indican que puede ser debido al tamaño de las muestras (Ruiz et al., 2009). 4.22. Colecta y preservación de insectos acuáticos La colecta de insectos acuáticos se lleva a cabo principalmente en cuerpos de agua dulce. Puede hacerse de manera directa utilizando redes acuáticas, también llamadas redes de bentos (Contreras y Ramos, 1999; citado por Márquez, 2005), formadas por un mango rígido y la red plástica de malla fina. Se coloca la red en contra de la corriente y se mueve el sustrato debajo del agua para que los organismos sean llevados por la corriente a la red. En sitios donde no hay corriente, se procede a mover la red en el fondo y a golpear en la vegetación acuática. En las orillas de ríos y riachuelos suelen existir diversas especies de insectos que se ubican debajo de las rocas o en la hojarasca, éstas pueden ser colectadas directamente moviendo el sustrato (Márquez, 2005). La preservación consiste en mantener a los ejemplares colectados en las mejores condiciones posibles para su estudio. Los insectos acuáticos deben ser inicialmente preservados en alcohol etílico al 95%, ya que sus cuerpos poseen una alta cantidad de agua, posteriormente pueden ser cambiados a alcohol al 75% para su preservación (Merritt et al., 1996; citado por Márquez, 2005). Los ejemplares de insectos depositados en colecciones científicas deben incluir una serie de datos mínimos que permitan la elaboración de diversos tipos de estudios, desde listas taxonómicas hasta revisiones sistemáticas y estudios biogeográficos. Estos datos son: localidad de colecta, coordenadas geográficas del sitio de colecta, altitud, tipo de vegetación, sustrato donde se colectó el ejemplar o método de colecta utilizado, fecha de colecta y nombre del o los colectores (Márquez, 2005). 94 5. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN Y MATERIALES En este apartado, se presenta el método de investigación y los materiales utilizados en el trabajo desarrollado en la cuenca del río Tolantongo. 5.1. Método de investigación Para el presente estudio y con la finalidad de alcanzar los objetivos, el método de investigación se dividió en 4 fases: fase de gabinete, fase de campo, fase de laboratorio y segunda fase de gabinete. Para su mayor comprensión en la Fig. 82, se presenta un diagrama de flujo paso a paso de cada una de las actividades necesarias para reunir datos y tratar de resolver los problemas planteados. 5.1.1. Fase de gabinete En la fase de gabinete, que es la etapa inicial del método de investigación, se realizó la revisión bibliográfica, caracterización de la cuenca y delimitación de los puntos de muestreo, a continuación desarrollo cada uno de estos conceptos. Revisión bibliográfica: Se realizó una revisión de la literatura existente sobre insectos acuáticos como indicadores de la calidad de agua, se analizó la información necesaria para obtener los elementos básicos para el desarrollo de este trabajo. Caracterización física de la cuenca: La caracterización física de la cuenca, se realizó por medio de la cartografía de INEGI escala 1:50,000 de la carta topográfica de Meztitlán: F14D61, (1982). Tasquillo: F14C69, (2001) y San Nicolás: F14C59, (2001)., e integrándolo a sistemas de información geográfica (ArcView 3.2), obteniendo así la delimitación de la cuenca y los cálculos de área, perímetro, longitud del cauce principal, densidad de hidrográfica, densidad de corrientes, densidad de drenaje, índice de forma, proporción de elongación, relación de circularidad, coeficiente de compacidad, pendiente media de la cuenca, altura media de la cuenca, que se desarrollarán a lo largo de este trabajo. 5.1.2. Fase de campo La fase de campo consistió en hacer recorridos en la zona de estudio (parte alta, media y baja de la cuenca), y observar minuciosamente el entorno, llevar a cabo el muestreo de vegetación e insectos acuáticos. Al mismo tiempo el levantamiento de la caracterización de sustrato, roca, ribera y bancos de arrastre, ubicación de fuentes de contaminación o de impacto. Además de hacer la valoración de bienes y servicios que proveen estos recursos. 95 5.1.3. Fase de laboratorio Las muestras de insectos acuáticos, se examinaron en el laboratorio de la DICIFO de la Universidad Autónoma Chapingo, con claves propuestas: (De la Lanza, 2007b; Merrit y Cummins, 1996; Voshell, 2007). Hasta el nivel de familia, los insectos acuáticos encontrados se colocaron en frascos con alcohol (70 %) para preservarlos. El método de evaluación empleado fue el Índice BMWP (Biological Monitoring Working Party) que asigna un número del 1 al 10 a las familias de organismos indicadores de calidad de aguas. El valor 1 se asigna para familias indicadores de mala calidad de aguas y 10 para indicadores de excelente calidad de agua e interpretar la calidad de agua. Así como también la clasificación taxonómica de la vegetación ribereña en diversas áreas de la Universidad Autónoma Chapingo, ya que es complejo identificarlas por que se requiere partes de la planta como flor y fruto, que muchas veces no se encuentran. Las áreas visitadas fueron: Área de Recursos Naturales del Departamento de Suelos y Herbario de Preparatoria Agrícola además de consultar a profesores con conocimientos relacionados. 5.1.4. Segunda fase de gabinete Con la información obtenida, se obtuvo el diagnóstico de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., y se procedió a la elaboración de propuestas de restauración y manejo sustentable de los recursos naturales. 96 Método de Investigación Revisión Bibliográfica y docimental FASE DE GABINETE Caracterización de la cuenca del río Tolantongo Definición de los puntos de muestreo y colecta botánica Obtención de la información básica. FASE DE CAMPO Recorrido de campo en las vertientes de la cuenca del ríoTolantongo Hgo. Muestreo de insectos acuáticos y de vegetación (riparia y laderas). Aplicación de encuesta de uso y manejo de recursos naturales a los habitantes de la cuenca. Detección de Fuentes de impacto Diagnóstico sobre la situación ambiental de la cuenca del río Tolantongo, Hidalgo. FASE DE LABORATORIO SEGUNDA FASE DE GABINETE Revisión Bibliográfica de insectos acuáticos Diseño de primer borrador Clasificación taxonómica de los insectos acuáticos y vegetación (riparia y laderas). Elaboración de propuestas de restauración y manejo de los recursos naturales de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Integración de proyectos Discusión, Conclusión y Recomendaciones Informe Final Entrega de Tesis: BIOINDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA, EN LA CUENCA DEL RIO TOLANTONGO, HGO. Ante los poseedores de los recursos naturales (Municipios: Cardonal, Thahuitepa, Eloxochitlán, Nicolás Flores del Estado de Hidalgo). Fig. 82. Diagrama de flujo del método de investigación. 97 5.2. Material y equipo El material y equipo necesario utilizado para la elaboración de este trabajo se enlista a continuación: Para la colecta de plantas e insectos acuáticos se necesitó: Prensas, papel suficiente, etiquetas Frascos, pinzas y alcohol Claves de identificación de insectos acuáticos y vegetación. Para la ubicación de los sitios Un geoposicionador (GPS) Cartas temáticas del INEGI (topográfica) Para el desarrollo del trabajo en general: Equipo de computo Programa ArcView, Eric III, ArcGIS, Google Earth Pro. Cartografía de INEGI Imágenes de satélite (bandas 3 y 4). 98 6. ÁREA DE DE ESTUDIO La cuenca río de Tolantongo, está ubicada en el estado de Hidalgo (Fig. 83), abarcando los municipios de Cardonal, Thahuiltepa, Eloxochitlán y una pequeña parte de Nicolás Flores (Fig. 84), la mayor superficie se encuentra en el municipio de Cardonal se localiza al noroeste del estado de Hidalgo, entre los paralelos 20° 37” de latitud norte y 99° 07” longitud oeste, con una altitud de 2040 msnm. El Municipio de Tlahuiltepa, su localización geográfica es por el Norte, Latitud 20° 55’ 24’’ y por el Oeste, Longitud de 98° 56’ 59’’, se encuentra a una altitud sobre de 2,000 msnm. El municipio de Eloxochitlán, su localización geográfica es por el Norte, Latitud 20° 44’ 43’’ y por el Oeste, Longitud de 98° 48’ 36’’ y una altitud sobre 1,960 msnm. Nicolás Flores, su localización geográfica es por el Norte, Latitud 20° 46’ 01’’ y por el Oeste, Longitud de 99° 09’ 05’’. (Enciclopedia de los Municipios de México. Hidalgo., 2005). Fig. 83. Localización de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. 99 En la siguiente Fig. 84., presento la cuenca del río Tolantongo, Hgo., comprendida en los 4 municipios. Fig. 84. Localización de la cuenca del río Tolantongo, comprendida en 4 municipios de Hidalgo. 100 Así mismo (Fig. 85), se muestra la distribución territorial de la cuenca por los municipios autóctonos. 13.3469 % 3.0508% 0.0008% Nicolás Flores Cardonal Tlahuitepa Eloxochitlán 83.6014% Fig. 85. Distribución territorial Municipal en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. 6.1. Caracterización física de la cuenca del río Tolantongo Las características físicas de una cuenca, según (Martínez, 2006b), se definen como la configuración del área de drenaje que permite entender el ciclo hidrológico en esta unidad de drenaje. Los cálculos del Cuadro 11, se obtuvieron de las formulas establecidas para cada uno de los parámetros considerados en la morfometría de la cuenca. Cuadro 11. Caracterización física de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Área de la cuenca 20, 509 ha. ó 205.09 km2 Perímetro 80.888 km. Longitud del cauce principal 37.438 Km. Densidad hidrográfica 0.024 Densidad de corrientes 1.424 Densidad de drenaje 1.951 Índice de Forma 0.146 Proporción de elongación 0.432 Relación de circularidad 0.394 Coeficiente de compacidad 1.582 Pendiente media de la cuenca 42.737% Altura media de la cuenca 2025.48 m 101 Curva Hipsométrica. Indica la proporción de superficie con relación a la altitud; en el que, el eje vertical representa las altitudes y el eje horizontal las superficies o sus porcentajes de superficie. La cuenca del río Tolantongo, se encuentra en una etapa senil, como se puede ver en la Fig. 86. Fig. 86. Curva hipsométrica de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Perfil Longitudinal Indica la relación entre la distancia recorrida por un río desde su nacimiento y la altura relativa de cada punto de dicho perfil (Fig. 87). Fig. 87. Perfil longitudinal del cauce principal de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. 102 Sección Transversal. La sección trasversal de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., en sus tres partes principales (cuenca alta, media y baja) se muestran en las Fig. 88, 89,90, 91 y 92. Fig. 88. Secciones tranversales de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Fig. 89. Sección tranversal de la parte alta de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. 103 Fig. 90. Sección tranversal de la parte media de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Fig. 91. Sección tranversal de la parte baja de la cuenca del rio Tolantongo, Hgo. 104 Altura media de la cuenca. Representa la forma media del relieve de la cuenca (Fig. 92). En el anexo 8, se aprecia el modelo de elevación digital de la cuenca del río Tolantongo. Fig. 92. Altura media de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Los datos obtenidos de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., indican que la cuenca presenta una forma irregular por lo que está sujeto a crecidas y sus escurrimientos son muy rápidos, debido a las pendientes pronunciadas y los impactos de deforestación de la cuenca, por tanto, en una precipitación intensa y de corta duración, provocará un incremento considerable en los afluentes, lo cual trae consigo problemas de arrastre de sedimentos en la parte baja de la cuenca, por la concentración de agua en un corto período de tiempo. En el anexo 1, se aprecia la cuenca del río Tolantongo en Google Earht Pro. 6.2. Caracterización ambiental de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. La caracterización ambiental de la cuenca del río Tolantongo, se extrajo a partir de la información temática de INEGI, escala 1:50, 000 y de imágenes de satélite, bandas 3 y 4 para calcular el mapa de erosión. En el anexo 2, se presenta el mapa topográfico base. Clima. El factor que determina la presencia de un clima semiárido en el área estudiada es la posición que guarda con respecto a la Sierra Madre Oriental, ya que actúa como fuente lluvias captando la mayor parte de la humedad en su ladera oriental, donde los vientos alisios del 105 noroeste descargan la mayor cantidad de agua y por consiguiente, pasan casi secos a la ladera de sotavento. En la cuenca del río Tolantongo, existen dos tipos de climas que conjugados con otros factores físicos determinan la presencia de diferentes tipos de ecosistemas y diferentes potenciales de aprovechamiento de los ecosistemas (Hiriart y González, 1983). Los climas predominantes son el clima Semiárido, templado con lluvias en verano, del 5 al 10.2% anual, BS1 hw y el Templado, Subhúmedo, con lluvias en verano del 5 al 10.2 % anual, C(Wo); el mapa climatológico se presenta en el Anexo 3. La cantidad de precipitación y temperatura media de normales climatologías de 1997-2000 se distribuye en la Fig. 93. La información se obtuvo de la estación meteorológica: 00013070 El Santuario, Cardonal del Estado de Hidalgo. 120 100 80 Precipitación 60 Temperatura 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Fig. 93. Climograma para la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Fisiografía. La cuenca del río Tolantongo queda comprendida dentro de la región fisiografía denominada Sierra madre Oriental, la principal fuente hidrológica es el río Pánuco (INEGI, 2009). La cuenca del río Tolantongo, presenta elevaciones que van desde los 2700 a 1100 msnm (Hiriart y González, 1983). Hidrografía. Las principales fuentes hidrológicas de este municipio son el río Pánuco, cuenca río Moctezuma con tres corrientes de agua, río Chicavasco, río Quetzalapa y río Carrizal con 106 287 cuerpos de agua. De una gruta en la barranca, nace el río blanco de Tolantongo, el cual forma parte de la cuenca del Pánuco. El río blanco, ya famoso por sus aguas termales sigue una dirección oeste-este por unos 5 km, después de las cuales vierte sus aguas al río Amajac y este a su vez se une al río Metztitlán, uniendo su caudal al río Almolón y este al Quetzalapa que, cerca de Tamazunchale, desemboca en el río Moctezuma, principal afluente del Pánuco (Hiriart y González, 1983). La cuenca del río Tolantongo, drena un área total de 20, 509 ha., el mapa hidrológico se aprecia en el Anexo 4. Geología. El material geológico que se observa son de tres formaciones diferentes dentro de la zona y aunque el que predomina es el material mesozoico (lutitas y calizas), en algunas pequeñas proporciones localizadas existe material ígneo., el mapa geológico se presenta en el Anexo 5 (Hiriart y González, 1983). Suelos. La geología de la formación de la cuenca del río Tolantongo es un factor que influye de manera notoria en la distribución de los diferentes suelos. En el área de estudio, predominan seis tipos de suelos de acuerdo a la clasificación FAO UNESCO: Castañozem, Feozem, Litosoles, Regosoles, Rendzinas y Vertisoles. El mapa edafológico se muestra en el Anexo 6. Los suelos Castañozem se encuentran sólo en el municipio de Cardonal, Estos suelos son ricos en materia orgánica, con pendientes pronunciadas. Suelos con horizonte “a” mólico de color pardo oscuro y acumulación calcárea (horizonte cálcico). Estos suelos se encuentran en zonas semiáridas o de transición hacia climas más lluviosos. En condiciones naturales tienen vegetación de pastizal, con algunas áreas de matorral. Los suelos Feozem, están presentes en una pequeña parte sólo en el municipio de Eloxochitlán. Su principal distintivo es una capa superficial obscura, suave y rica en materia orgánica y nutriente. Son profundos y están situados en terrenos planos, que se utilizan para agricultura de riego o de temporal, con altos rendimientos. Los Litosoles se distribuyen en los tres municipios, Cardonal, Thahuiltepa y Eloxochitlán. Los litosoles son los suelos más pobres de la cuenca, ya que son superficiales (su profundidad 107 es de 10 cm. o menos) y se encuentran sobre roca o tepetate, no aptos para cultivo de ningún tipo. Pueden destinarse al pastoreo. Estos suelos son típicos de las áreas montañosas o donde ocurre una erosión fuerte. La pérdida de la cubierta vegetal en estos suelos, hace fuertemente vulnerable a la erosión hídrica. Los suelos Regosoles se encuentran ampliamente distribuidos en las áreas forestales del municipio de cardonal y la pequeña superficie de Nicolás Flores que se encuentra dentro de la cuenca, son considerados suelos de formación incipiente y de baja fertilidad, la producción de cultivos en este tipo de suelo requiere alta aplicación de fertilizantes o de abonos orgánicos, ya que está condicionado principalmente a su profundidad y a la pedregosidad que presenten. Las Rendzinas se localizan en tres municipios pero la mayor parte en el municipio de Cardonal en las áreas forestales y matorrales. Se caracteriza por tener un horizonte “a” mólico que se encuentra sobre material calcáreo. Es una capa superficial blanda de color oscuro rica en materia orgánica y nutrientes, de alta fertilidad, escasa profundidad y alta permeabilidad. Generalmente se requiere la aplicación de abonos orgánicos en la agricultura ya que el alto contenido de calcio pude producir deficiencias de microelementos. Los Vertisoles, se distribuye sólo en el municipio de Cardonal, Se caracterizan por las grietas anchas y profundas que presentan en época de sequía, son suelos arcillosos de color café rojizo, y pegajosos cuando están húmedos, y muy duros cuando están secos. Su utilización agrícola es muy extensa, variada y productiva, son generalmente muy fértiles, pero presentan problemas en su manejo debido a su dureza, y con frecuencia ocasionan problemas de inundación y drenaje. Presentan una baja susceptibilidad a la erosión. Vegetación. Se reconocen siete tipos de vegetación en el área de estudio según (Hilart y González, 1983), los cuales son: Bosque bajo de Juniperus. Matorral alto subinerme. Matorral mediano inerme. Vegetación riparia. Selva baja caducifolia con Bursera morelensis. Matorral alto espinoso con crasicaules. 108 Matorral alto espinoso con Nolina. Fauna. Se pueden encontrar animales silvestres como el mapache (Procyon lotor), el correcaminos (Geococcyx californianus), el zorrillo (Mephitis macroura), el tejón (Nasua sp.), palomas de alas blancas (Zenaida asiática), serpientes, halcón (Falco), lagartija, coyote (Canis latrans), camaleón cornudo (Phrynosoma modestum), ardillas (Sciurus vulgaris), tlacuache (Didelphis virginiana) y una variedad de aves cantoras, insectos y reptiles (H. Ayuntamiento de Cardonal, Hgo, 2006). Uso del Suelo. En la actualidad las condiciones del uso del suelo han tenido cambios significativos. El uso de suelo en la cuenca del río Tolantongo son: bosque de pino, bosque de encino-pino, bosque de encino, pastizal inducido, bosque de táscate, agricultura de temporal, matorral crasicaule y submontano. La distribución de los tipos de uso del suelo son importantes ya que cada uno requiere diferentes estrategias de manejo. El mapa de vegetación actual de la cuenca, se presenta en el Anexo 7., y la superficie que se tiene en el municipio, se presenta en el siguiente Cuadro 12: Cuadro 12. Superficie en ha por uso de suelo y vegetación en la cuenca del río Tolantongo. Entidad Superficie en Ha Agricultura 2,260 Bosque de encino 4,578 Bosque de encino- pino 5,734 Bosque de pino 0,061 Bosque de táscate 1,532 Matorral crasicaule 0,144 Matorral submontano 5,664 Pastizal inducido 0,536 TOTAL 20,509 Riesgo de erosión. De acuerdo con las condiciones topográficas, climáticas y edáficas de la superficie de la cuenca, la susceptibilidad de erosión máxima presentada en la cuenca del río Tolantongo es de 335.268 Ton/ha/año, ya que presenta hasta 6 tipos de suelo, con pendiente media de hasta 42.7%., el mapa de riesgo de erosión se muestra en el Anexo 9. La erosión estimada se obtuvo de acuerdo a la ecuación universal del suelo, la ecuación es la siguiente: E = R K L S C P. 109 6.3. Caracterización socioeconómica Debido a que la mayor parte del territorio pertenece al municipio de Cardonal, Hgo, la información socioeconómica se tomó de este municipio. En el Cuadro 13 se puede observar las localidades que se encuentran dentro del territorio que abarca la cuenca con el número de habitantes que hay en cada una de ellas. Cuadro 13. Habitantes por localidad que se encuentran dentro del territorio de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Localidades No. de habitantes Barrio de Tixqui 138 El Tixqui 175 El potrero 312 Teola No dato Tepozan 49 Moxthe 95 El boxo 256 Pillas Yonthé 320 La mesa 157 El arenalito 69 San Miguel Tlazintla 317 Ixtcapa No dato Grutas de Tolantongo 79 El Pinalito 104 Tolantongo 55 Total 2, 126 Fuente: Elaboración propia con datos de Pueblos de América y H. Ayuntamiento de Cardonal, Hgo, 2006. El municipio de Cardonal está considerado como de alta marginación, de acuerdo a los principales indicadores de desarrollo en materia de salud, educación, alimentación y vivienda, donde el 78% de la población sabe leer y escribir, mientras que el 22% es analfabeto. La población escolar se distribuye de la siguiente manera, preescolar es de 694; primaria 2909, secundaria 1354 y bachillerato 916 alumnos. La mayor parte de la población económicamente activa (PEA) del municipio, se encuentra en el sector primario representando el 39.8% en actividades agrícolas cuya producción puede considerarse de autoconsumo; asimismo, la ganadería que se practica es extensiva lo que ha provocado la deforestación indiscriminada de pastizales y bosques. La mano de obra incorporada al sector industrial representa el 30% y al sector comercio y servicios le corresponde el 27.7% y sólo el 2.5% en actividades no especificadas (H. Ayuntamiento de Cardonal, Hgo., 2006). El turismo es una actividad que beneficia a dos ejidos pertenecientes a la cuenca, esto se debe a que aquí se encuentran las grutas de Tolantongo y en el ejido vecino La gloria, que es otro lugar ecoturístico. 110 6.4. Sitios de muestreo establecidos en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. Los sitios de muestreos establecidos (Fig. 94), se tomaron en toda la cuenca (alta, media y baja) con el fin de integrar diferentes grados de alteración por influencia humana y determinar la calidad del agua. Fig. 94. Localización geográfica de los sitios de muestreo en la cuenca estudiada. 111 6.5. Muestreo de insectos acuáticos El muestreo de insectos acuáticos se realizó en tres momentos, el primero fue en el año 2008, el segundo muestreo los días 2 y 3 de julio del año 2009 y el tercero 29 y 30 de octubre del 2009. Los tres muestreos se llevaron a cabo en el Arenalito, Crdonal, Hgo., por ser un punto estratégico donde convergen las corrientes provenientes de la parte alta de la cuenca. Primeramente, se seleccionó un segmento del río en el Arenalito, luego se procedió a colectarlos, con sumo cuidado para incorporarlos al fondo de los frascos, con un mínimo de 100 individuos para que sea válida la aplicación del método. En el muestreo realizado en julio del 2009, se encontró un inconveniente, el agua tenía gran cantidad de sedimentos por presentarse un evento de lluvia, lo cual no permitió observar con mayor detalle el cauce del río, por lo que sólo se muestreo en las partes donde el agua estaba estancada y las partículas ya se habían sedimentado. Los otros dos muestreos se realizaron con éxito. Los insectos colectados se guardaron en frascos de vidrio con alcohol para su conservación y su posterior identificación. Después de esto, se llevaron a laboratorio para separar los individuos en órdenes, y clasificarlos hasta el nivel taxonómico de familia. Los insectos fueron colocados en frascos y preservados en alcohol al 70%, al cual se etiquetó con todos los datos de colecta y su taxonomía para que estén disponibles a consulta. 6.6. Muestreo de cobertura vegetal ribereña Se llevaron a cabo muestreos de vegetación en 2 años consecutivos en las mismas fechas que la de los insectos acuáticos. El primer muestreo se realizó en el año 2008 en las grutas de Tolantongo. El segundo muestreo realizado en Julio de 2009, fue también en las grutas de Tolantongo, y el tercer muestreo de vegetación, se llevó a cabo en Octubre del 2009, abarcando los sitios de la cuenca alta, media y baja, buscando para ello los lugares más representativos y con acceso para poder llegar a ellos. Los sitios establecidos fueron: Cuenca alta, Barrio de Tixqui y Boxo. En la cuenca media, San Miguel Tlázintla, y Arenalito, río arriba del Arenalito. 112 Para la colecta de cobertura vegetal, fue a través de un recorrido de campo que consistió en visitar los sitios antes mencionados sobre los márgenes del caucel del río Tolantongo, para hacer un levantamiento del perfil de vegetación ripícola, caracterización de sustrato, roca, ribera y bancos de arrastre, ubicación de fuentes de contaminación o de impacto así como su mitigación. A lo largo del transecto, se observó un sitio de gran interés en las grutas de Tolantongo, una pequeña superficie de bosque tropical caducifolio (Fig. 95), que no es propio del lugar, si no que se debe a la exposición norte de la ladera y que presenta gran diversidad. Pero es importante mencionar que si se sigue impactando esta belleza tiende a desaparecer. Fig. 95. Bosque tropical caducifolio En el recorrido, se realizó una colecta de vegetación, para luego hacer la correspondiente identificación. El transecto establecido para la colecta de la vegetación en los márgenes del río Tolantongo, y obtener las especies más representativas se aprecia en la Fig. 96. 113 Fig. 96. Transecto de muestreo de vegetación ribereña y rocas realizadas en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. 6.7. Encuesta de manejo y uso de los recursos naturales en la cuenca del río Tolantongo Esta actividad, se llevó a cabo en la cuenca alta y media, en las comunidades de Barrio de Tixque, Boxo y San Miguel Tlázintla, esto para tener información detallada de cómo los habitantes de la cuenca del río Tolantongo, aprovechan sus recursos naturales, además de identificar fuentes de contaminación e impacto que afecten la calidad del agua de la cuenca del río Tolantongo y la valoración que los habitantes le dan a sus recursos. 114 7. RESULTADOS En este capítulo se reporta la composición de los hábitats del río Tolantongo, los insectos acuáticos encontrados, las especies de los bosques de galería, así como la evaluación de la calidad del agua, determinada por los bioindicadores. 7.1.Aforo de la corriente En el río Tolantongo se realizaron dos aforos con métodos directos para saber cuál es el gasto parcial para cada hábitat, esto se realizó en el mes de octubre de 2009. Los métodos utilizando para el aforo fueron pintura vegetal y flotadores para medir la velocidad y la cantidad de agua en el río Tolantongo, con el levantamiento de la sección hidráulica se determinó el gasto. El primer aforo se hizo en el Arenalito por ser un punto estratégico donde convergen las corrientes provenientes de la parte alta y media de la cuenca, con el método de flotadores se obtuvo un gasto de 0.274 m3/seg., aplicando un factor de ajuste da un gasto de 0.22 m3/seg, esto debido a que en la corriente la velocidad del agua que fluye superficialmente lleva mayor velocidad que la que fluye a nivel del suelo. El segundo aforo fue en el sitio turístico grutas de Tolantongo con el método de pintura vegetal, el gasto que se obtuvo en el aforo, fue de 2.64 m3/seg. El aumento en el gasto se debe a que ocurre un fenómeno muy importante, nace un manantial termal. Existen tres teorías de las aguas termales de las Grutas de Tolantongo: La primera sostiene que estas aguas provienen del agua que se infiltra y queda en el subsuelo durante la época de lluvia de la cuenca del río Tolantongo, esta agua se va concentrando poco a poco en las grutas a lo largo del año y las aguas termales se deben a que el agua infiltrada antes de llegar a las grutas, hace su recorrido en rocas calizas. Esta teoría tiene la desventaja de que la precipitación de la cuenca no es la suficiente para alimentar durante todo el año el gasto total de las aguas en las grutas. La segunda sostiene que las aguas de las grutas provienen del Bajío Hidalguense, y las aguas termales se deben al tipo de roca calcárea que predomina en el Bajío. Esta teoría se acerca más a la realidad. La tercera teoría sugiere que: las aguas termales se deben a que el agua se percola hasta llegar al núcleo de la tierra y se regresa en forma de vapor, al llegar a la corteza terrestre se condensa y sale en las grutas con una temperatura agradable y soportable por el ser humano, temperaturas de 35-38ºC. Por lo que desde este punto cambian totalmente las características físicas químicas y biológicas del río Tolantongo, Hgo. 115 7.2. Colecta botánica de vegetación. El primer muestreo se realizó en el año 2008 en las grutas de Tolantongo, encontrando gran diversidad de vegetación, debido a que es un lugar donde guarda mucha humedad y que por presentar exposición norte de sus laderas presenta un microhábitat único de bosque tropical caducifolio y las laderas exposición sur todo lo contrario, presentan especies de regiones Cuenca baja áridas y semiáridas. Las especies se enlistan a continuación en el Cuadro 14. Cuadro 14. Lista de plantas de la primera colecta (2008) Número Nombre científico Nombre común 1 Ficus máxima Amate 2 Ficus spp. Amate 3 Juniperus spp. Enebro 4 Agave spp. Maguey 5 Nolina spp. 6 Cephalocereus seniles Cabeza de viejo 7 Yucca spp. Yuca 8 Acacia spp. Huizache 9 Salix spp. Sauce 10 Fouquieria spp. Biznaga 11 Echinocactus spp. Cactus 12 Fouquieria esplendes Ocotillo Grutas 13 Nicotiana glauca Árbol de tabaco de 14 Alnus glabrata Aile Tolantongo 15 Tecota stans Trompeta de oro 16 Syngonium spp Singonio 17 Pinus cembroides Pino 18 Annona spp. Anona 19 Cordia boissieri Anacahuita 20 Carya illinoensis Nogal 21 Eupatorium spp. Chirca 22 Crotalaria spp. Alacrancillo 23 Rhynchelytrum roseum Pasto rosado 24 Asplenium spp. Helecho 25 Karwinskia mollis 26 Sóphora secundiflora Tillidora 27 Flourencia resinosa Porte Árbol Árbol Árbol Rosetofila Arbusto Cactáceas Arbusto Arbusto Árbol Arbusto Cactáceas Arbusto Arbusto Árbol Arbusto Herbácea Árbol Arbustos Herbácea Árbol Herbácea Herbácea Herbácea Helecho Herbácea Árbol Arbusto Fuente: Sánchez. V., A. 2008. Biomonitoreo en Tolantongo, Hgo. 116 El segundo muestreo realizado en Julio de 2009, fue también en las grutas de Tolantongo, Cuenca baja encontrando las siguientes especies enlistadas en el Cuadro 15. Cuadro 15. Lista de plantas de la segunda colecta (Julio 2009). Número Nombre científico Nombre común 1 Bouteloua sp. Pasto navajita 2 Sporobolus sp. Pasto 3 Potamo sp. 4 Arundo donax Carrizo 5 Bacopa sp. Bacopa 6 Solanum sp. Mala mujer Grutas 7 Asclepias curassa Flor de samgre 8 Salvia sp. Chía de 10 Guazuma ulmifolia Guásima Tolantongo 11 Wigandia sp 12 Caesalpinia sp Barba de chivo 13 Ricinus communis Higuerilla 14 Verbesina s. Huichim 15 Phythecellobium sp. Palo cascarudo 16 Mimosa sp. Uña de gato 17 Typha spp. Espadaña 18 Ficus sp. Amate Porte Herbácea Herbácea Herbácea Arbustos Herbácea Herbácea Herbácea Herbácea Árbol Arbusto Arbusto Arbusto Herbácea Árbol Arbustos Arbustos Árbol Fuente: Sánchez. V., A. 2009a. Biomonitoreo en Tolantongo, Hgo. El tercer muestreo de vegetación, se llevó a cabo en Octubre del 2009, encontrando lo siguiente del Cuadro 16. 117 Cuadro 16. Lista de plantas de la tercera colecta (Octubre 2009). Cuenca Alta Barrio Tixqui Boxo Cuenca Media Tlázintla Arenalito No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 20 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Nombre científico Pinus pinea L. Quercus sp. Juglans regia Agave sp. Prosopis sp Acacia sp. Myrtillocactus geometrizans Opuntia sp. Quercus castanea Pinus cembroides Quercus microphylla Junipeerus fláccida Cupressus lusitancia Quercus sp. Quercus mexicana Urtica dioica Steveia sp. Populus sp. Polypodium sp. Seneciosalignus. Senecio sp. Gnaphalium sp. Fraxinus sp. Desmodium inconum Cercocarpus macrophylla Festuca sp. Coniza sp. Schinus molle Prosopis sp Taxodium mucronatum Agave sp. Croton Ciliatoglandulosus Senecio stoechadiformis Fraxinus uhdei Salix humboldtiana Karwinskia humboldtiana Acacia farnesiana Salvia polystachya Dodonea viscosa Eupatorium sp. Castilleja Grindelia inuloides Penstemon Salvia tiliifolia Calia secundiflora Solanum Nicotiana glauca Nombre común Pino piñonero Encino Nogal Maguey Mezquite Huizache Garambullo Nopal Encino Pino Encino Enebro Cedro blanco Encino Encino Ortiga Hierba dulce Álamo Helecho Jaral amarillo Jarilla Gordolobo Fresno Junquillo Cañuela alta Vinagretas Pirul Mezquite Ahuehuete Maguey Vara blanca Jarilla Fresno Sauce Huzache Chía Dodonea Chirca blanca Iñigo Mocuepanixóchtl Salvia Cochabambina Tabaco Porte Árbol Árbol Árbol Rosetofila Árbol Árbol Cactácea Cladodios Árbol Árbol Árbol Árbol Árbol Árbol Árbol Herbácea Herbácea Árbol Helecho Herbácea Herbácea Herbácea Árbol Herbácea Arbusto Herbácea Herbácea Árbol Árbol Árbol Rosetofila Herbácea Herbácea Árbol Árbol Herbácea Árbol Herbácea Herbácea Herbácea Herbácea Herbácea Herbáceas Herbáceas Herbácea Herbácea Arbusto Fuente: Sánchez. V., A. 2009b. Biomonitoreo en Tolantongo, Hgo. 118 Los muestreos realizados en la cuenca del río Tolantongo, reflejan que los bosques de galería presentan alteraciones graves, se encontraron especies indicadoras, que colonizan ambientes modificados tales como: Sporobolus sp, Rhynchelytrum roseum, Typha spp., Arundo donax, Ricinus communis encontrados en la cuenca baja, grutas de Tolantongo. Otra especie invasora Festuca sp. , encontrada en Boxo, perteneciente a la cuenca alta, Nicotiana glauca, encontrada en el Arenalito, parte media de la cuenca. Las especies mencionadas, se adaptan a condiciones ambientales desfavorables y sustituyen al bosque de galería, estas no cumplen las mismas funciones que la vegetación ribereña. Por lo que se debe evitar en todo momento que sigan desapareciendo los relictos de los bosques riparios para impedir la llegada de luz solar directa y se den estos fenómenos indeseables. La composición y estructura de estos bosques, son bastante escasos y se concentran en cierta parte a lo largo de la corriente, por consecuencia de las perturbaciones del hombre. La cobertura vegetal en el bosque de galería disminuye año con año, ya se puede apreciar canalillos y cárcavas que hace pocos años no existían. La importancia de estudiar los bosques de galería para la cuenca del río Tolantongo, radica en que la vegetación de ribera es importante porque es capaz de modificar la composición química de las aguas, a través de sus raíces que absorben los nutrientes disueltos en el agua, y con ello disminuye la carga orgánica del ecosistema acuático, mejorando la calidad del agua. Además de que garantiza protección ante la llegada de los fertilizantes de las áreas agrícolas, como es el caso de las grutas de Tolantongo., sujetan las orillas, frenando la erosión, proporciona un microclima único para la sobrevivencia de muchas especies. La importancia de los bosques de galería para los insectos acuáticos, es que utilizan las copas de los árboles para descansar, refugiarse de sus depredadores, alimentarse, reproducirse y fijar sus puestas de huevos, realizar la metamorfosis necesaria en el paso de la larva al adulto, formando un eslabón importante dentro de la cadena trófica. En concreto, de los bosques de galería, depende el medio fluvial para sobrevivir. 7.3.Colecta de insectos acuáticos. Los resultados obtenidos en las colectas de insectos acuáticos de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., se enlistan en el siguiente Cuadro 17. 119 Cuadro 17. Colectas de insectos acuáticos en el sitio el Arenalito. Primera colecta (2008) No. de Ordenes No. de individuos Orden 1 86 Hemíptera 2 8 Odonata 3 9 Coleóptera 4 11 Ephemeroptera 5 6 7 Total Díptera 4 10 2 1 1 7 15 2 53 3 4 1 1 1 1 1 1 2 1 5 1 1 1 2 1 2 5 1 1 1 1 1 Trichoptera Megaloptera 130 Familia Naucoridae Nepidae Belostomatidae Mesoveliidae Corixidae Veliidae Gelastocoridae Notonectidae Cordulegastridae Libellulidae Cordullidae Petaluridae Calopterygidae Lestidae Coenagrionidae Dysticidae Gyrinidae Elmidae Haliplidae Noteridae Baetidae Caenidae Ephemerellidae Leptophlebiidae Siphlonuridae Stratiomymyiidae Culicidae Chironomidae Tabanidae Hydropsychidae Corydalidae Segunda colecta (Julio 2009) No. de Ordenes 1 No. de individuos 3 Orden Odonata 2 53 Hemíptera 3 54 Coleóptera 4 9 Trichoptera 5 Total 6 Ephemeroptera 125 20 15 6 12 54 8 1 Familia Cordullidae Belostomatidae Veliidae Naucoridae Notonectidae Dysticidae Hydropsychidae Corydalidae Baetidae 120 Tercera colecta (Octubre 2009) No. de Ordenes 1 No. de individuos 48 Orden Hemíptera 2 5 Odonata 3 44 Coleóptera 4 25 Ephemeroptera 5 7 Díptera 6 Total 1 Trichoptera 130 4 34 1 4 1 4 4 1 20 23 1 25 2 5 Familia Naucoridae Belostomatidae Veliidae Gelastocoridae Nepidae Notonectidae Cordullidae Lestidae Dysticidae Dryopidae Haliplidae Baetidae Stratiomymyiidae Simuliidae Philopotamidae Fuente de identificación. De la Lanza, (2007b); Merrit y Cummins, (1996); Voshell, (2007). De acuerdo al índice biótico aplicado: Biological Monitoring Working Party (BMWP), la cuenca río Tolantongo, Hgo., obtuvo la siguiente puntuación (Cuadro 18). 121 Cuadro 18. Calidad del agua de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., para los años 2008 y 2009. Calidad del agua para el año Calidad del agua para Julio Calidad del agua para 2008 2009 Octubre 2009 Familias Puntuación Familias Puntuación Familias Puntuación Naucoridae Nepidae Belostomatidae Mesoveliidae Corixidae Veliidae Gelastocoridae Notonectidae Cordulegastridae Libellulidae Cordullidae Petaluridae Calopterygidae Lestidae Coenagrionidae Dysticidae Gyrinidae Elmidae Haliplidae Noteridae Baetidae Caenidae Ephemerellidae Leptophlebiidae Siphlonuridae Stratiomymyiidae Culicidae Chironomidae Tabanidae Hydropsychidae Corydalidae ∑ 3 3 Cordullidae Belostomatidae Veliidae Naucoridae Notonectidae Dysticidae Hydropsychidae Corydalidae Baetidae 8 Naucoridae Belostomatidae Veliidae Gelastocoridae Nepidae Notonectidae Cordullidae Lestidae Dysticidae Dryopidae Haliplidae Baetidae Stratiomymyiidae Simuliidae Philopotamidae 3 ∑ 26 ∑ 58 3 3 3 8 8 8 3 3 3 5 4 8 8 6 3 3 5 4 3 3 8 8 3 5 4 4 4 5 8 4 4 7 10 10 4 2 2 4 5 128 La calidad del agua en la cuenca de río Tolantongo, Hgo., puede clasificarse como aguas contaminadas, en la Fig. 97 se visualiza como se fue comportando a lo largo de estos 2 años. 122 140 Aguas muy limpias Índice de Calidad del Agua 120 Aguas limpias 100 Aguas ligeramentecontaminadas 80 Aguas contaminadas 60 Aguas muy contaminadas 40 Aguas fuertemente contaminadas 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Fig. 97. Evolución de los valores del índice de calidad del agua obtenidos en el muestreo de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., durante dos años consecutivos. El estudio de los insectos acuáticos, reflejó las condiciones desfavorables de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., por lo que su presencia en estos ecosistemas es de suma importancia, ya que a través de sus hábitos alimenticios, auxilian la purificación del agua. 7.4. Encuesta de manejo y uso de los recursos naturales en la cuenca del río Tolantongo Otra herramienta útil fue la aplicación de encuestas realizadas en la parte alta y media de la cuenca (Barrio de Tixqui, Boxo,) el resultado aportado por los habitantes de estas comunidades, fue muy importante, dijeron que no utilizan fertilizantes, plaguicidas o algún otro químico, para sus cultivos, ya que los rendimientos son muy bajos, debido a que las tierras no son aptas para la agricultura, los cultivos establecidos son: maíz, frijol calabaza, chile y trigo, básicamente para autoconsumo. También se pudo observar que la gente está migrando hacia las ciudades cercanas o bien a los Estados unidos, y las mujeres y niños son los que se dedican a la agricultura. En cuanto al manejo de la basura, la queman. Algo muy importante los habitantes de estas comunidades, están dispuestos a separarla pero necesitan que alguien les diga después que hacer con ello. 123 Otro dato importante es que utilizan leña para cocinar y la madera que se usa es principalmente de los árboles secos de piñón, encino, enebro cuando esto es posible. Todo esto repercute finalmente en la calidad del agua por que todo esta interrelcionado. 7.5. Estimación de escurrimientos superficiales El escurrimiento superficial es la parte de la precipitación que se mueve sobre los terrenos de manera laminar y que, al acumularse en las zonas más bajas del terreno, forma pequeños arroyos que alimentan a las corrientes intermitentes para que éstas a su vez alimenten a los ríos. Se considera que sólo una parte de la precipitación forma el escurrimiento superficial, ya que lo restante puede ser interceptado por la vegetación, almacenada en pequeñas depresiones, infiltrada y retenida en el suelo o bien evaporarse. Cuando este escurrimiento ocurre en suelo desprotegido, provoca erosión en forma de canalillos que finalmente constituyen cárcavas. El papel que desempeña la vegetación (principalmente los bosques), sobre el escurrimiento es el de modificar la forma en que las aguas acceden a los cauces, disminuyendo drásticamente las aportaciones de superficie y aumentando correspondientemente las subterráneas. Otra consecuencia del máximo interés en el bosque del control de los escurrimientos superficiales, consiste en la posibilidad de reducir los caudales originados por los fuertes aguaceros (Cuevas et al., 2007). Probabilidad y periodo de retorno de la lluvia. Para conocer la cantidad de agua que escurre, es necesario conocer la probabilidad de ocurrencia de la lluvia, pues esto es fundamental para el diseño de varias obras de conservación y restauración de suelos. También es necesario conocer el periodo de retorno de la lluvia para que, con ese dato, se estima el escurrimiento medio y máximo instantáneo. En el presente trabajo, se considera un periodo de retorno de cinco años, los datos se tomaron de los registros de precipitación máxima anual en 24 horas, de la estación más cercana a la cuenca del río Tolantongo., 00013070 el Santuario, Cardonal Hgo., y con el programa Eric III se extrajo la información de 15 años ya que esta es necesaria para calcular la probabilidad de lluvia (Cuadro 19). Para calcular la probabilidad de lluvia, se utilizó la siguiente fórmula: 124 𝐏= 𝐦 𝐱𝟏𝟎𝟎 𝐧+𝟏 Donde: P= Probabilidad de la lluvia. m = Número de orden de la lluvia. n = Número de eventos registrados. Para el cálculo del periodo de retorno se aplicó la siguiente fórmula: 𝐧+𝟏 Donde: 𝐅= F = frecuencia o período de retorno. 𝐦 n = número total de años de registro. m = número de orden de la lluvia. Cuadro 19. Cálculo de la probabilidad y periodo de retorno de la lluvia máxima en 24 horas de la estación: 00013070 el Santuario, Cardonal, Hgo. Lluvia Número Período Lluvia mes más Probabilidad Año Año ordenada de orden de retorno (mm) lluvioso (%) (mm) (m) (años) 1991 35.4 Junio 1999 64.3 1 6.25 16.000 1988 36 Febrero 1998 63 2 12.5 8.000 1989 36 Febrero 2002 50.9 3 18.75 5.333 1990 20.6 Agosto 1996 49 4 25 4.000 1992 30.5 Mayo 2003 44.6 5 31.25 3.200 1993 42.5 Septiembre 1993 42.5 6 37.5 2.667 1994 21.5 Octubre 1988 36 7 43.75 2.286 1996 49 Agosto 1989 36 8 50 2.000 1997 31.5 Septiembre 1991 35.4 9 56.25 1.778 1998 63 Septiembre 2001 35 10 62.5 1.600 1999 64.3 Septiembre 1997 31.5 11 68.75 1.455 2000 30 Agosto 1992 30.5 12 75 1.333 2001 35 Agosto 2000 30 13 81.25 1.231 2002 50.9 Agosto 1994 21.5 14 87.5 1.143 2003 44.6 Agosto 1990 20.6 15 93.75 1.067 Total 15 Para saber el valor de la lluvia de un período de retorno de cinco años se hace una interpolación de los valores Cuadro 20. Cuadro 20. Cálculo de período de retorno de de cinco años. Lluvia Máxima en 24 horas (mm) Período de retorno (años) 50.9 5.33 50.429 5 49 4.00 Por lo tanto, la cantidad de lluvia máxima en 24 horas para un período de retorno de 5años es de 50.429 mm. 125 Escurrimiento superficial. El escurrimiento superficial es un tanto difícil de estimar, ya que no se cuenta con datos suficientes, depende de la cantidad e intensidad de la lluvia, la cobertura vegetal tanto herbácea como arbórea, la rugosidad del terreno, la textura y el contenido de materia orgánica del suelo, la pendiente del suelo y el manejo que se le dé a éste. Puesto que en México no se cuenta con suficientes estaciones meteorológicas que registren la intensidad de la lluvia, sólo se tiene el dato de lluvia máxima en 24 horas para determinar la cantidad de la precipitación que escurre en forma superficial. Para estimar el volumen de escurrimiento tomé el método del Servicio de Conservación de Suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de América (USDA-SCS, por sus siglas en inglés), que toma en cuenta la mayoría de los parámetros que inciden en el escurrimiento superficial. Las curvas numéricas son similares al coeficiente de escurrimiento y fueron obtenidas por el USDA–SCS, con base en la observación de hidrogramas procedentes de varias tormentas en diferentes cuencas de Estados Unidos. Estas curvas dependen del tipo de suelo, condición hidrológica de la cuenca, uso y manejo del suelo, así como de su antecedente condición de humedad (Cuevas et al., 2007). Para calcular el escurrimiento medio, a partir de las curvas numéricas, se obtuvo mediante las siguientes relaciones: 𝐐= (𝐏 − 𝟎. 𝟐𝐒)2 𝐏 + 𝟎. 𝟖𝐒 Donde: Q = escurrimiento medio (mm). P = precipitación (mm). S = potencial máximo de retención de humedad (mm). Para calcular el potencial máximo de retención de humedad, se calcula con la siguiente fórmula: 𝐒= 𝟐𝟓𝟒𝟎𝟎 − 𝟐𝟓𝟒 𝐂𝐍 Donde: S = potencial máximo de retención de humedad. CN = curva numérica obtenida de tablas. Escurrimiento máximo instantáneo. El escurrimiento máximo es indispensable para el diseño de las obras de conservación de suelos, propuestas en este trabajo. Usando el escurrimiento medio obtenido mediante el método del USDA-SCS, el área de drenaje, la duración del exceso de lluvia y el tiempo de concentración, se puede obtener una buena estimación del escurrimiento máximo instantáneo a través de la siguiente fórmula: 126 𝛂𝐏𝐀 Donde: QP = escurrimiento máximo instantáneo (m3/seg). α = coeficiente de escurrimiento (Q / P). P = intensidad de la lluvia (mm / hr). A = área de drenaje (ha). 360 = factor de ajuste de unidades. Qp= 𝟑𝟔𝟎 El coeficiente de escurrimiento (α) se obtuvo al dividir el escurrimiento medio calculado entre la cantidad de lluvia. Para aplicar la fórmula se requiere conocer la intensidad de la lluvia (P) en mm/hr. Para ello, la precipitación se divide entre el tiempo de concentración determinado en la fórmula. 𝐋 𝟏.𝟏𝟓 Tc=0.02 𝐇 𝟎.𝟑𝟖 Donde: Tc = tiempo de concentración (minutos). L = longitud de la corriente principal (metros). H = diferencia altitudinal entre el sitio más elevado (parteaguas) y la boquilla de la cuenca o donde se ubica la obra. Para fines prácticos, la duración del exceso de lluvia se puede asumir como el tiempo de duración de la tormenta y el tiempo de concentración, el lapso que tarda en llegar una gota de agua de la parte más alta de la cuenca a su parte más baja o al lugar donde se ubica la obra. El escurrimiento superficial de la cuenca del río Tolantongo, se aprecia en el Cuadro 21. 127 Cuadro 21. Cálculo de escurrimiento superficial. Precipitación Grupo de suelo Condición hidrológica Condición de humedad Agricultura 50.429 D Mala Húmeda (27.2) 91 25.12 Q Gasto medio escurrido (mm) 29.23 4,578 Bosque de encino 50.429 B Mala Húmeda (27.2) 55 207.82 3 5,734 Bosque de encino- pino 50.429 B Regular Húmeda (27.2) 55 4 61 Bosque de pino 50.429 B Regular Húmeda (27.2) 5 1,532 Bosque de táscate 50.429 C Mala 6 144 Matorral crasicaule 50.429 C 7 5,664 Matorral submontano 50.429 8 536 Pastizal inducido 50.429 Rodal Área (ha) Vegetación 1 2,260 2 Esc. Máximo instantáneo (m3/s) Volumen total escurrido (m3) 183.51 660,598.00 0.36 4.61 16,480.80 207.82 0.36 5.78 20,642.40 55 207.82 0.36 0.06 219.60 Húmeda (27.2) 70 108.86 5.97 25.41 91,460.40 Mala Húmeda (27.2) 86 41.35 21.28 8.51 30,643.20 C Regular Húmeda (27.2) 70 108.86 5.97 93.96 338,140.80 C Regular Húmeda (27.2) 79 67.52 13.05 19.44 69,948.00 76.58 341.28 1,228,133.20 20,509 (s) Retención CN máxima potencial Esta información es útil para obtener datos y planear obras de conservación de suelos, manejo y captación de agua de la lluvia, y promover la elección de las obras más apropiadas para conservar y restaurar los suelos. 128 8. PROPUESTAS INTEGRALES DE RESTAURACIÓN Y MANEJO DE LOS RECUROS NATURALES EN LA CUENCA DEL RÍO TOLANTONGO, HGO., CON BASE A LOS RESULTADOS OBTENIDOS Para llevar a cabo con éxito un proyecto de restauración ambiental es indispensable disponer previamente de un buen conocimiento del funcionamiento del ecosistema a restaurar. En este sentido, uno de los objetivos principales de la presente tesis fué obtener suficiente información de la Cuenca del río Tolantongo, Hgo., para que los tomadores de decisiones establezcan adecuadamente los criterios de diseño y organización de las acciones de restauración previstas en este ecosistema, con la finalidad de obtener una mejora en el ambiente. Así, las propuestas para la circulación del agua dulce ideal en el ecosistema, son las siguientes: 8.1. Establecimiento de vivero forestal para reforestación de áreas degradadas El vivero que se recomienda es un vivero temporal, generalmente se ubican en claros del bosque y trabajan por períodos cortos (de 2 a 4 años cuando mucho) e intermitentes, ya que la producción debe coincidir con la temporada de lluvias. Para su funcionamiento se requiere poca infraestructura y la inversión es baja. Básicamente el vivero debe contar con las siguientes instalaciones: semilleros, área de envasado, platabandas (estructuras que sombrean a las plantas), lotes de crecimiento, bodega y equipo e infraestructura de riego. Con las plantas producidas en el vivero se pretende reforestar las áreas degradadas de la cuenca del río Tolantongo. Las especies a producir son las siguientes: Pinus teocote Schiede ex Schltdl., Acacia farnesiana (L.) Willd. (Huizache) y Agave angustifolia Haw. Pero se pueden reproducir muchas más especies dentro del vivero tales como: Pinus pinea L., Pinus cembroides., Junipeerus fláccida., Quercus castanea., Quercus microphylla., Quercus mexicana., Cupressus lusitancia., Mimosa sp., Prosopis sp etc. Entre otras. Estas sólo son algunos ejemplos de las colectas realizadas. Pero seguramente existen muchas más. Para el desarrollo de la tesis sólo tomare tres ejemplo, el manejo es muy parecido pero va a depender de la especie que se quiere reproducir. Las especies seleccionadas, están perfectamente adaptadas por ser nativas de la región, y son más valiosas ecológicamente, hay mayor probabilidad de uso local, fácil obtención de su semilla y se conocen mejor sus plagas y enfermedades. Además de que son especies protectoras para restaurar suelos forestales. 129 Pinus teocote. Es una especie de amplia distribución, resistente a plagas, ha sido utilizado con excelentes resultados en restauración y protección en áreas deforestadas, en sistemas agroforestales y en plantaciones con fines comerciales. Se recomienda que la propagación sea por semillas; la recolección de conos debe realizarse escalando los árboles y haciendo el corte manualmente, o con garrochas especiales de corte. Los conos se depositarán en sacos, cuidando de mantenerlos a la sombra y debidamente etiquetados, posteriormente se trasladarán al vivero lo más rápido posible. El período de colecta es de noviembre a diciembre. En el vivero, los frutos se deben poner a secar con el fin de disminuir su contenido de agua y concluir con la maduración, lo que propiciará la apertura de los conos. El método de secado es al aire libre (Conafort, 2009a). Una vez que las semillas se hayan liberado el siguiente paso es el desalado, y por último la limpieza, donde se busca remover las impurezas y semillas vanas. El número de semillas por kilogramo varía de 69,013 a 255,102, con un número promedio de 162,057, las cuales pueden almacenarse en latas de metal a temperaturas ≤ 0°C, con contenidos de humedad de 6 a 7%; tales condiciones permiten mantener la viabilidad por varios años, la cual oscila entre 3 a 15 años. El porcentaje de germinación varía de 71 a 76%. En la siembra se recomienda realizarla en contenedores V-310 de 310 m3 con 15 cavidades, colocando 3 semillas por cavidad. El sustrato de los contenedores debe presentar consistencia adecuada para mantener la semilla en su sitio, con una mezcla de 55:35:10 de turba, vermiculita y agrolita, para lograr buenas condiciones de drenaje. Se aplicarán fertilizantes foliares en dosis 20-20-20 (N-P-K) cada quince días, en tres ocasiones, también fertilizantes de liberación lenta (picomódulos 30-1510), además de micorrizas (Conafort, 2009a). El deshierbe debe ser continuo en pasillos y al interior de los contenedores que contienen las plantas para evitar problemas de competencia. En el área definitiva de plantación, las cepas se dispondrán sobre curvas a nivel en un arreglo a tres-bolillo. El tamaño de las cepas es de 25x25x25 cm. Las plantas que serán transportadas al área definitiva de plantación, serán las más vigorosas, libres de plagas y enfermedades. La raíz deberá ocupar por lo menos el 50% del volumen total del envase, el diámetro basal del tallo deberá ser ≥ 0.25 cm. la altura total del vástago no mayor a 30 cm., y por lo menos ¼ parte de la longitud total del tallo con tejido leñoso, endurecido. Se aplicará un riego a saturación un día antes del transporte de las plantas. Para el transporte, se utilizarán vehículos cerrados y las plantas se trasladarán debidamente cubiertas, para protegerlas del viento e insolación, y con ello evitar su deshidratación. 130 Para optimizar la capacidad de los vehículos y disminuir los costos de transporte, se construirán estructuras sobre la plataforma de carga y acomodar dos o más pisos (Conafort, 2009a). Las áreas dentro de la cuenca, donde se recomienda las reforestaciones con Pinus teocote, son en sitios ubicados a altitudes de 1,700 a 2,500 msnm, preferentemente en claros de bosques de pino, y encino-pino, y áreas deforestadas. Acacia farnesiana. Es una especie con potencial para reforestación; especie productiva en zonas degradadas de selva y ambientes áridos y salinos. Ha sido exitosamente plantada para la fijación de nitrógeno. Prospera en una gran variedad de suelos desde muy arcillosos hasta muy arenosos (rendzina, vertisol, arenoso, húmedo, caliza, yeso, lutita y aluvión). Los frutos se recolectarán en la segunda quincena de mayo, la colecta se realizará de manera manual y directamente de los individuos, las vainas se depositarán en bolsas de manta y se transportarán al vivero, como los frutos son tardíamente dehiscentes la extracción de la semilla se efectuará colocándolos en un costal y golpeándolos varias veces para romperlos y con ello liberar los propágulos. La selección se realizará manualmente, desechando los restos de los frutos y las semillas con orificios y coloraciones anormales. Una vez limpias se pondrán en bolsas de papel y a la sombra, para que se terminen de secar, de entre 15 y 30 días. La semilla presenta latencia primaria, para romperla se aplicará un tratamiento pregerminativo de abrasión mecánica, que consiste en frotar las semillas en una lija de esmeril, teniendo cuidado de no lesionar el embrión, con esto se obtiene un porcentaje de germinación que varía entre 90 y 95% (Conafort, 2009b). Un kilogramo de semillas cuenta con 14,280, pero el número de semillas viables por kilogramo es de 12,852. La deshidratación de las semillas a contenidos de humedad de 6 a 8% no afecta su viabilidad. El almacenamiento se realizará en frascos con sílica gel y sellados a 25 ± 2°C a la sombra. La siembra será directa en envases individuales, colocando una semilla por envase, la profundidad de siembra no deberá exceder más de dos veces el tamaño de la semilla, de lo contrario la emergencia será muy heterogénea en el tiempo. La siembra deberá realizarse una vez que el sustrato de los envases se encuentre a capacidad de campo, y ya finalizada la siembra los envases se cubren con malla mosquitera. Durante los primeros 30 días el riego debe realizarse dos veces al día (antes de las 7:00 am y después de las 5:00pm); éste se realizará sobre la malla para evitar que el golpeteo del agua exponga las semillas y se deshidraten (Conafort, 2009b). 131 El tiempo necesario para que inicie la germinación a partir de la siembra es de 7 a 9 días, y es necesario para que finalice el proceso de emergencia de entre 12 y 15 días. A partir de los 21 días de edad de las plántulas, la sombra de las platabandas incrementará su altura paulatinamente, iniciando así el proceso de aclimatación de las plantas, y a los 45 días sólo se aplicará a las plantas un riego a saturación diariamente. A partir de los dos meses de edad, se iniciará gradualmente la exposición de las plantas a sol directo, de tal suerte que a los 3 meses se encuentren a insolación total, y los riegos se aplicarán alternadamente, entre someros y a saturación con uno o dos días sin aplicar agua. El envase que se empleará para la producción de esta especie es de 13 cm. de diámetro por 25 cm. de alto. El sustrato es de una proporción 3:2:1 de arena media, arcilla y limo. Se aplicarán fertilizantes de liberación lenta (picomódulos), su aplicación deberá realizarse a partir de la pérdida de cotiledones. Se realizará un deshierbe continuo de los envases, lo cual favorecerá al mejor desarrollo de las plantas, mismo que cobra relevancia durante los primeros 90 días. La talla óptima para realizar la siembra en los sitios definitivos de plantación, se alcanza a los 3 meses, misma que se realizará a principios de junio. En el diseño espacial de las plantaciones se considerará en primer lugar el trazo de curvas a nivel, el cual se realizará considerando un intervalo vertical fijo (3 o 5 m) (Conafort, 2009b). Posteriormente, a lo largo de cada curva de nivel se ubicarán los sitios donde se realizarán las cepas, las cuales se dispondrán en arreglo de tresbolillo, con distancia entre cepas de 1 a 2 m. Habrá variaciones en cada caso, dependiendo de la densidad de planta deseada, la extensión del terreno con que se cuenta, y la capacidad de fuerza de trabajo (Conafort, 2009b). Las áreas de la cuenca recomendadas para efectuar la reforestación con Acacia farnesiana, se ubican en altitudes de 1,700 a 2,200 msnm. Agave angustifolia. El agave adquiere gran importancia en la zona por presentar diversos usos: provee a la comunidad de materia prima para producir shampoo, fibra de ixtle, fibra para diversas manufacturas, elaboración de mezcal; además de recuperar suelos, fomenta la sucesión ecológica y contribuye a restaurar paisajes naturales, convirtiéndose en un sistema productivo ecológica y económicamente compatible (Conafort, 2009c). La propagación será por hijuelos, debido al largo tiempo requerido y a los cuidados que necesita, la reproducción por semilla. La época de recolección de los hijuelos es al alcanzar una altura de 50 cm. La edad óptima de un agave para reproducirse, es entre los 3 y los 5 años. 132 Una planta madre da entre uno y dos hijuelos por año. Para acondicionar la planta previa al trasplante definitivo, se le quitan las hojas maltratadas, las ramillas secas y se dejan expuestas al sol. Los hijuelos se siembran en el período de mayo a junio, 15 días después de la poda, antes del tiempo de lluvia. Se realizarán deshierbes manuales o mecánicos si el terreno presenta problemas de malezas. Si éste presenta pendientes mayores a 12% para evitar la erosión del suelo se removerá la vegetación solamente en los sitios donde se sembrarán las plantas, franjas o alrededor de las cepas (Conafort, 2009c). Esta actividad podrá realizarse por medio de chapear la vegetación, con machetes, o retirarla manualmente. La disposición de las cepas será sobre curvas a nivel en un arreglo a tresbolillo. La distancia entre curvas de nivel dependerá de la pendiente del terreno y de la densidad de plantas que se desee establecer. La apertura de cepas será de 15 a 20 cm. de profundidad y 1.5 a 2 m de separación, dependiendo de las condiciones del terreno, las dimensiones y tipo de cepas podrán variar, esto en función de las estrategias de conservación (Conafort, 2009c). Para el traslado de las plantas, se construirán estructuras sobre la plataforma de carga con la finalidad de acomodar dos o más pisos para optimizar la capacidad de los vehículos y disminuir los costos de transporte. Se fertilizará al momento de la plantación, con abono de gallina. La planta debe quedar asentada y enterrada en un 75% de su volumen, apisonando la tierra para asegurarla (Conafort, 2009c). El sitio recomendado para las plantaciones finales será alrededor de las áreas de cultivos de temporal, para barreras biológicas, así como en la construcción y rehabilitación de bordos de igual forma, se utilizará para reforestar áreas dañadas o desmontadas, ya que además de conservar el recurso no interfiere con el establecimiento de otro tipo de cultivo. Es importante mencionar que esta especies es de las más aptas para plantar en áreas con altos grados de degradación, en donde los suelos son muy delgados y pobres. 8.2. Restauración ribereña Las áreas de restauración ribereña, se deben establecer en parcelas de aproximadamente 50 m (longitud) x 10 m en los márgenes del río, ya que en época de lluvias crecen las avenidas y estas reclaman su terreno. 133 Las especies recomendadas son las que se presentan en los cuadros de resultados de colectas de vegetación ribereña; Ficus máxima., Salix humboldtiana, Taxodium mucronatum, Populus sp., Fraxinus uhdei. Entre otras que seguramente faltan por clasificar. La reforestación se debe realizar en la temporada de lluvias (durante julio y agosto) para obtener mejores resultados. La distribución espacial para las plantas, es recomendada en hileras intercaladas en forma de tres bolillo, usando espaciamientos desde 3 x 3 m y hasta 8 x 8 m. El método utilizado para el terreno es la cepa común y hacer control manual de las malezas, tres veces al año. 8.3.Obras de conservación de suelos y agua Dada la diversidad de condiciones, respecto a la necesidad de corrección, como a la disponibilidad de materiales y condiciones físicas del terreno, se sugiere emplear las siguientes estructuras: Presa de gaviones. Es una estructura que consiste en una caja de forma prismática rectangular de malla de alambre de triple torsión, rellena de piedras. Sirve como protección contra la erosión y, por sus dimensiones, puede variar dependiendo del tamaño de la cárcava. Las presas de gaviones por lo general se utilizan en cárcavas con dimensiones mayores a los 2 m de ancho y 1.5 m de profundidad o más. Estas presas no se recomiendan en cárcavas con dimensiones menores, por su alto costo, y por su cálculo de ingeniería específico. En el diseño de las presas es necesario dimensionarlas hidráulica y estructuralmente en cuanto a su altura, espaciamiento, empotramiento, vertedor y colchón hidráulico. La altura efectiva de la presa se debe calcular con respecto al vertedor. El costo por metro cúbico de una presa de gaviones requiere de 9.40 jornales, que corresponden a $425.00. Además, se requieren $189.00 de materiales (gavión $250.00 y alambre $3.60), por lo que el costo total por metro cúbico es de $614.00 (Cuevas et al., 2007). Presa de piedra acomodada. Es una estructura construida con piedras acomodadas, que se coloca transversalmente a la dirección del flujo de la corriente y se utiliza para el control de la erosión en cárcavas. En promedio miden entre 1.2 metros y 2.5 metros de altura, por lo que, en caso de presentarse cárcavas de mayor dimensión, sólo se construirán hasta este límite. En cuanto a su ancho, de preferencia se deben ubicar en sitios no mayores de 7 metros. 134 Dependiendo de las dimensiones de la presa se establece la profundidad de la zanja, la que se recomienda sea de un cuarto de la presa y con un ancho ligeramente mayor que el grosor de esta misma. Las presas de piedra acomodada se recomiendan en cárcavas con pendientes máximas de 35%. La altura total de la estructura no debe exceder 2.5 metros. El costo promedio para la construcción de presas de piedra acomodada es de $423.00 por metro cúbico (Cuevas et al., 2007). Presa de mampostería. Es una estructura de piedra, arena y cemento, que se construye perpendicular a las cárcavas, controla la velocidad de escurrimiento al formar un escalón que reduce la erosión hídrica y almacena agua. Por lo general, las presas de mampostería se construyen con la finalidad de cubrir la totalidad de la profundidad de la cárcava. El costo por metro cúbico de presa de mampostería requiere de 10.70 jornales, lo que corresponde a $428.00. Además, se requieren los siguientes materiales: cemento ($400.00), arena ($37.60) y agua ($1.95), cuyo costo requerido es de $439.55. Así, por metro cúbico el costo total es de $922.00. Los costos de una presa de mampostería indican que son obras de carácter permanente, por lo que se debe asegurar, antes de iniciar su construcción, que el tiempo útil de esta obra sea el mayor posible. En este trabajo, sólo se recomienda la construcción en sitios estratégicos (Cuevas, et al., 2007). Presa de llantas. Es una barrera o trinchera para el control de azolves, que se forma con llantas de desecho y se coloca de manera transversal al flujo de la corriente de las cárcavas. Las presas de llantas se recomiendan para el control de cárcavas pequeñas con pendientes máximas de 20%, su altura no debe ser mayor a 1.5 metros y el escurrimiento superficial de la cuenca no debe ser de gran volumen. Es importante ubicar los sitios donde se construirán las presas para estimar las dimensiones de las cárcavas y calcular los volúmenes de material que se requieren. Cuando las cárcavas presenten pendientes de 10% a 20%, es conveniente construir una zanja transversal a la cárcava para insertar en las llantas que servirán como base de la estructura. El tamaño de la zanja dependerá de las medidas de llanta que se disponga, así como de la dimensión de las cárcavas. Hay que tomar en cuenta que las llantas son material de desecho y no tienen costo, pero se deben considerar otras actividades para llevar a cabo esta obra, por lo que tiene un costo aproximado de $ 331 (Cuevas et al., 2007). 135 Para las obras anteriormente mencionadas, es conveniente plantar especies forestales o pastos en los terraplenes que se van formando con la acumulación de sedimentos, una vez que se hayan estabilizado. Además de que los resultados de la aplicación son más efectivos si se integran otras prácticas de conservación de suelos (Cuevas et al., 2007). Sistemas agroforestales. La agroforestería, es el nombre con que se asigna a los sistemas y tecnologías de uso de la tierra, donde las especies leñosas son usadas deliberadamente dentro de las mismas unidades de manejo de la tierra, junto con cultivos agrícolas y animales, con algún arreglo espacial o secuencia temporal, de tal manera que hay interacción ecológica y económica entre los diferentes componentes. Los diseños son muy variados de acuerdo con su estructura, función y escala base ecológica, pero para diseñar y manejar un sistema agroforestal resulta muy útil y práctico observar los ecosistemas naturales para duplicar su funcionamiento. Para las zonas de bosque que presenta la cuenca, el sistema más común que se recomienda, son las barreras vivas para la retención de suelo y agua en zonas con pendiente. Se pueden brindar sistemas silvopastoriles que combinen el establecimiento de pastos con producción durante todo el año, como la Festuca o el ray grass en áreas restringidas para pastoreo y corte, o bien intercaladas en el bosque en áreas predeterminadas, así como forrajes de producción estacional, como la avena forrajera. En las zonas áridas y semiáridas es preponderante la utilización de árboles multipropósito mezclados con cultivos o como parte de sistemas pastoriles. Por la gama tan diversa de prácticas agroforestales y la magnitud de sus componentes en la parcela es difícil establecer un costo por hectárea, un estimado de lo que representaría el establecimiento de una plantación (leñosas) es de $895 (Cuevas et al., 2007). Zanjas trincheras (tinas ciegas). Son excavaciones en curvas a nivel de 0.4 m de ancho x 0.4 m de profundidad y 2 m de longitud, en promedio, trazadas a “tres bolillo” y separadas con tabique divisor de 2 metros de largo, este tipo de trabajo se recomienda, ya que en la propuesta de reforestación que se hizo anteriormente, el emplear este tipo de obra, garantizan mejores resultados. Se recomienda para zonas semiáridas y templadas con pendientes no mayores a 40%, ya que el movimiento de tierra que se hace en la zanja aguas arriba propicia que se deposite en la zanja de aguas abajo por el escurrimiento superficial. El costo de cada zanja es de $7.77 y el costo por hectárea de las zanjas con dimensiones antes mencionadas (250 zanjas) es de $1,943.00, en promedio (Cuevas et al., 2007). 136 Los sitios estratégicos para implementar estas obras se muestran en la Fig. 98., esta recomendación lleva un estudio previo en base a la erosión que se tiene en la cuenca del río Tolantongo, Hgo., fue determinada con ayuda de imágenes de satélite actualizadas. TIPO DE DIQUE Gaviones (11) Piedra acomodada (18) Mampostería (4) Llantas (8) Agroforesteria (4) Fig. 98. Ubicación de los diferentes tipos de obras para el control de escurrimientos y azolves. 137 8.4.Estufas ahorradoras de leña El principal combustible natural utilizado para cocinar alimentos en la cuenca del río Tolantongo es la leña, que se emplea en fogones tradicionales, los que aprovechan un bajo porcentaje del calor producido. Esta combustión ineficiente conlleva un alto consumo de leña, lo que produce un impacto negativo sobre los recursos forestales. Las estufas ahorradoras de leña que se proponen, permiten un ahorro sustancial de leña hasta del 50%, por lo que pueden contribuir significativamente a disminuir la deforestación y abatir los costos de la cocción de alimentos. Asimismo, con la eliminación del humo de los hogares se mejora la calidad del aire y por ello se ayuda a mantener la salud de las familias (Programa Especial de Seguridad Alimentaria. PESA, 2007). La estufa ahorradora de leña puede ser de diferentes dimensiones, aunque el modelo recomendado es de 1.60 m x 1.10m x 0.8 m. El material propuesto, se basa en construcción con ladrillo rojo, pegados con cal, arena y ceniza. El costo aproximado de la estufa ahorradora es el $1250.00 (Programa Especial de Seguridad Alimentaria. PESA, 2007). 8.5.Humedales artificiales para tratar aguas residuales La tecnología de humedales artificiales, es una alternativa económica y está definida como un complejo ecosistema de sustratos saturados, vegetación y agua, cuyo objetivo es la remoción de la mayor cantidad de contaminantes del agua residual generados en el hogar o a nivel local (Lara, 1999). Los sustratos en los humedales construidos, incluyen suelo, arena, grava, roca, y materiales orgánicos como el compost. Sedimentos y restos de vegetación se acumulan en el humedal debido a la baja velocidad y a la alta productividad típica de este sistema (Lara, 1999). El sustrato, sedimentos, y los restos de vegetación son importantes por varias razones según Lara, (1999): Soportan a muchos de los organismos vivientes en el humedal. La permeabilidad del sustrato afecta el movimiento del agua a través del humedal. Muchas transformaciones químicas y biológicas tienen lugar dentro del sustrato. El sustrato proporciona almacenamiento para muchos contaminantes. La acumulación de restos de vegetación aumenta la cantidad de materia orgánica en el humedal. La materia orgánica da lugar al intercambio de materia, la fijación de microorganismos, y es una fuente de carbono, que es la fuente de energía para algunas de las más importantes reacciones biológicas en el humedal. 138 La vegetación en los humedales, el mayor beneficio es la transferencia de oxigeno a la zona de la raíz. Lo más importante en los humedales es que las porciones sumergidas de las hojas y tallos muertos se degradan y se convierten en lo que hemos llamado restos de vegetación, que sirven como sustrato para el crecimiento de la película microbiana fija es la responsable de gran parte del tratamiento que ocurre. Las plantas emergentes contribuyen al tratamiento del agua residual y escorrentía de varias maneras, según Lara, (1999): Estabilizan el sustrato y limitan la canalización del flujo. Dan lugar a velocidades de agua bajas y que los materiales suspendidos se depositen. Toman el carbono, nutrientes, y elementos de traza y los incorporan a los tejidos de la planta. Transfieren gases entre la atmosfera y los sedimentos. Es escape de oxigeno desde las estructuras subsuperficiales de las plantas, oxigena otros espacios dentro del sustrato. El tallo y los sistemas de la raíz dan lugar a sitios para la fijación de microorganismos. Cuando se mueren y se deterioran dan lugar a restos vegetales. Las especies vegetales que pueden ser utilizadas para el humedal artificial, ya que son muy abundantes en la cuenca del río Tolantongo son: Typha spp. (espadaña) y Arundo donax, entre otras. Los Microorganismos en los humedales, consume gran parte del carbono orgánico y muchos nutrientes. Según Lara (1999), la actividad microbiana: Transforma un gran número de sustancias orgánicas e inorgánicas es sustancias inocuas o insolubles. Altera las condiciones de potencial redox del sustrato y así afecta la capacidad del proceso del humedal. Está involucrada en el reciclaje de nutrientes. Los humedales construidos proveen un hábitat para una rica diversidad de invertebrados y vertebrados. Para la cuenca del río Tolantongo, se recomienda un sistema superficial libre, estos sistemas consisten típicamente de estanques o canales, con alguna clase de barreras subterránea para prevenir la filtración, suelo u otro medio conveniente a fin de soportar la vegetación emergente, y agua en una profundidad relativamente baja (0.1 a 0.6 m) que atraviesa la unidad (Llagas y Gómez, 2006). 139 La profundidad baja del agua, la velocidad baja de flujo y la presencia de tallos de planta y basura regulan el flujo del agua. Se aplica agua residual pretratada a estos sistemas, y el tratamiento ocurre cuando el flujo de agua atraviesa lentamente el tallo y la raíz de la vegetación emergente (Fig. 99). Fig. 99. Sistemas de agua superficial libre (Palomino, 1996). 8.6. Capacidad de carga adecuada en Grutas de Tolantongo, Hgo. La capacidad de carga es la valoración o estimación de la cantidad de gente que puede estar en un atractivo al mismo tiempo sin perturbarlo, así que se tiene que definir la capacidad máxima de cada área como: las áreas de acampado, senderos, sitios en donde se realizarán las actividades de ríos, rutas, circuitos, etc., con el objeto de evitar concentraciones excesivas y los consecuentes daños en el entorno. Existen varias metodologías para medir el número de visitantes que puede recibir un área sin sufrir deterioro irreversible (SECTUR, 2004). El método Cifuentes (1999), pretende establecer el número máximo de visitas que puede recibir un área determinada, con base en las condiciones físicas, biológicas y de manejo que se presentan en el área (Quesada, 2006). El proceso consta de los siguientes niveles: 140 1. Cálculo de Capacidad de Carga Física (CCF). Entendida como el límite máximo de visitas que se pueden hacer al sitio durante un día. Está dada por la relación entre factores de visita (horario y tiempo de visita), el espacio disponible y la necesidad de espacio por visitante (Cifuentes et al., 1992; citado por Quesada, 2006). Para el cálculo se usa la siguiente fórmula: CCF =S/SP*NV Donde: S = longitud del sendero (m) SP = longitud usada por persona dentro del sendero (m) NV = número de veces que el sitio puede ser visitado por la misma persona en un día. 2. Cálculo de Capacidad de Carga Real (CCR) Es el resultado de asociar la capacidad de Carga Física con una serie de elementos que afectan o limitan el uso del sendero, llamados factores de corrección. Los factores de corrección se obtienen considerando variables físicas, ambientales, ecológicas, sociales y de manejo (Cifuentes et al., 1992; citado por Quesada, 2006), que modifican o podrían cambiar su condición y su oferta de recursos. En el cálculo de la CCR es necesario el análisis de varios factores de corrección particulares para cada sitio. Algunos de los factores de corrección consideradas son: Factor Social (FCsoc) Erodabilidad (FCero) Precipitación (FCpre) Brillo solar (FCsol) Aire (FcAire) Vulnerabilidad de las formaciones (FCvul) Anegamiento (FCane) Humedad relativa (FCHr) Cierres temporales (FCctem) Sonido (FcSon) 3. Cálculo de Capacidad de Manejo (CCM) Es aquella capacidad donde intervienen variables como respaldo jurídico, políticas, equipamiento, dotación de personal, financiamiento, infraestructura y facilidades o instalaciones disponibles (Cifuentes et al., 1992; citado por Quesada, 2006). Esta capacidad es un porcentaje cuyo cálculo considera tres variables: Infraestructura, Equipamiento y Personal con sus respectivos indicadores. 141 4. Cálculo de Capacidad de Carga Efectiva (CCE) Es el resultado de combinar la capacidad de carga física y real con la capacidad de manejo que tenga el área. En otras palabras, es el límite máximo de visitantes que se puede permitir, dada la capacidad para ordenarlas y manejarlas (Quesada, 2006). La Capacidad de Carga Efectiva (CCE) se estima mediante la siguiente fórmula: CCE = CCR * CM Donde: CCR = Capacidad de Carga Real CM = Capacidad de Manejo 8.7.Manejo de residuos orgánicos e inorgánicos La generación de residuos se ha incrementado considerablemente en las últimas décadas y es previsible que continúe creciendo, estos son focos de enfermedades, malos olores, contaminación de agua, suelo y atmósfera. Como alternativa para el aprovechamiento de los residuos orgánicos, se tiene la producción de vermicomposta. Esta es una técnica que permite la reproducción de lombrices en cautiverio (cajones, lechos, camas) para producir humus sólido y líquido (ácido húmico); abonos que son ricos en macro y micro elementos y además contienen una enorme carga microbiana, unos 200.000 millones por gramo. La lombriz que se recomienda es la roja californiana (Eisenia foetida), es muy resistente, vivaz, gran reproductora y de enorme voracidad. Vive unos 15 años, es hermafrodita imperfecta, es sexualmente adulta a los 3 meses y cada siete o diez días pone 1 huevo, que eclosiona entre los 14 y 21 días. El Humus es el estado más avanzado en la descomposición de la materia orgánica y ayuda a mejorar las condiciones físico-químicas del suelo y con esto sustituir la aplicación de fertilizantes sintéticos (Fundación MCCH). En cuanto a los residuos inorgánicos (Vidrio, Plástico, metal, entre otros), se llevarán a las plantas de selección y aprovechamiento, en donde se recuperarán los residuos comercializables y se enviarán a industrias recicladoras que los aprovecharán para producir nuevos productos. 142 8.8.Fomentar educación ambiental. La educación ambiental es considerada una herramienta para adquirir conocimientos, interiorizar actitudes, crear habilidades, modificar comportamientos, cambiar conductas individuales y colectivas, despertar una conciencia crítica y desarrollar la práctica de tomar decisiones, ya sea para un aprovechamiento integrado de los recursos naturales, como para la solución de problemas ambientales e incluso la construcción de sociedades diferentes (Reyes, y Bravo, 2008). En la cuenca del río Tolantongo, Hgo., es recomendable fomentar la educación ambiental en todo su esplendor por medio de talleres de educación ambiental, recorridos de campo en la cuenca para estar en contacto con la naturaleza, campañas del medio ambiente, conferencias, proyecciones audiovisuales etc., ya que cuentan con una gran riqueza de recursos naturales. Es importante que la educación ambiental, vaya dirigida a toda la población, incluyendo las escuelas de nivel básico a nivel medio superior. También abarcar el sitio Turístico Grutas de Tolantongo, y sensibilizar a los dueños de los recursos y a los visitantes para el cuidado del medio ambiente. 143 9. MARCO LEGAL E INSTITUCIONAL APLICABLE A LA GESTIÓN DE ECOSISTEMAS ACUÁTICOS EN MÉXICO En términos generales la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) es la autoridad responsable de establecer los instrumentos de política ambiental para proteger y conservar las diversas especies que pueden existir en un ecosistema acuático; mientras que otra institución, la Comisión Nacional del Agua (CNA), es responsable de la gestión de cuerpos de agua en sí mismos; y una tercera institución. Por su parte, la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (PROFEPA), tiene a su cargo la vigilancia del cumplimiento de la normatividad ambiental. Además, hay que considerar que en una gran parte de los ecosistemas acuáticos y humedales en México también existe intervención de los gobiernos estatales y municipales, en temas clave como el uso del suelo. A esto debemos sumar el hecho de que la legislación aplicable se compone de más de 15 leyes con sus respectivos reglamentos (Herzing et al., 2007). También, existen diez secretarías de estado y cuando menos tres organismos desconcentrados (Instituto Nacional de Ecología, Procuraduría Federal de Protección al Ambiente, Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas, Comisión Nacional del Agua), más otros tantos descentralizados (Comisión Nacional Forestal, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua), como instituciones gubernamentales que tienen alguna participación en el tema; esto independientemente de las personas físicas o morales (universidades, organizaciones de la sociedad civil, etc.) que pudieran relacionarse con la conservación de ecosistemas acuáticos (Herzing et al., 2007). El sistema jurídico y político tiene su fundamento en la supremacía de la Constitución. De hecho, en su artículo 133, la propia Constitución señala: Esta Constitución, las leyes del Congreso de la Unión que emanen de ella y todos los tratados que estén de acuerdo con la misma, celebrados y que se celebren por el Presidente de la República; con aprobación del Senado, serán La Suprema de toda la Unión. Los Jueces de cada Estados arreglarán a dicha Constitución, leyes y tratados, a pesar de las disposiciones en contrario que pueda haber en la Constituciones o leyes de los Estados. Del propio texto constitucional mexicano (artículos 16, 103 y 124), la jerarquía del orden jurídico mexicano; es decir, la legislación expedida por el poder legislativo, es la siguiente: I. Constitución federal II. Leyes constitucionales y tratados III. Derecho federal y derecho local (Carpizo, 1999: 442). 144 9.1. La Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos. Los fundamentos constitucionales que resultan de mayor relevancia en materia de prevención, preservación y protección de los humedales y ecosistemas costeros, son: El artículo 4° constitucional, que señala que toda persona tiene derecho a un medio ambiente adecuado para su desarrollo y bienestar. El artículo 25 constitucional, que establece la rectoría económica del estado; en su párrafo 6° señala: “Bajo criterios de equidad social y productividad se apoyará e impulsará a las empresas de los sectores social y privado de la economía, sujetándolos a las modalidades que dicte el interés público y al uso, en beneficio general, de los recursos productivos, cuidando su conservación y el medio ambiente.” El artículo 27 constitucional, que tiene gran importancia para la regulación de la conservación de los recursos naturales. El artículo 115 constitucional, se refiere a la posibilidad de los municipios de administrar zonas de reserva ecológica. En su fracción V indica: “Los municipios, en los términos de las leyes federales y estatales relativas, están facultados para formular, aprobar y administrar la zonificación y planes de desarrollo urbano municipal; participar en la creación y administración de sus reservas territoriales y zonas de reservas ecológicas, así como controlar y vigilar el uso del suelo, para cuyo efecto expedirán los reglamentos y disposiciones administrativos necesarios.” El artículo 124 constitucional, sienta las bases del Sistema Federal Mexicano, al señalar: “Las facultades que no están expresamente concedidas por esta Constitución a los funcionarios federales, se entienden reservadas a los Estados.” Estas disposiciones constitucionales son la base sobre la cual se construye toda la gestión ambiental del país, puesto que brindan fundamento para imponer limitaciones al desarrollo a través de modalidades a la propiedad privada, como puede ser un área natural protegida o las expropiaciones de zonas degradadas (Herzing et al., 2007). 145 9.2.Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente La LGEEPA. Es el principal ordenamiento jurídico vigente en México, en materia de protección al ambiente en su conjunto. Fue publicada desde 1988, por lo cual ha recibido ya varias reformas; sin duda las más importantes fueron hechas en el año 1996 (Herzing et al., 2007). Instrumentos de política ambienta. La LGEEPA establece varios instrumentos de política ambiental a fin de brindar protección al equilibrio ecológico y el medio ambiente para revertir las tendencias del deterioro ambiental y poder transitar hacia un desarrollo más acorde con el modelo sustentable (Herzing et al., 2007). Planeación ambiental: Según Herzing et al., (2007), son tres los aspectos más importantes de este instrumento (artículos 17 y 18 de la LGEEPA) 1. Los asuntos ambientales deben de estar incorporados dentro del Plan Nacional de Desarrollo. 2. Las actividades que lleven a cabo las distintas entidades y dependencias de la administración pública federal deberán de incorporar asuntos ambientales. 3.- El Gobierno Federal va a promover la participación de la sociedad en las acciones ecológicas (preservación, restauración y protección de los recursos naturales). Ordenamiento Ecológico del Territorio. Mediante este instrumento (OET, artículos 19 al 20 bis de la LGEEPA) según Herzing et al., (2007), se busca ordenar ecológicamente el territorio nacional, para determinar qué se puede y qué no se puede hacer dentro de un área geográfica determinada. Para el ordenamiento hay que tomar en cuenta: 1. La vocación del suelo o de la región. 2. Los ecosistemas que pudiesen llegar a existir en una zona. 3. Si existen características en un área determinada que nos permitan saber si hay ciertos desequilibrios ecológicos. 4. El equilibrio entre asentamientos humanos y sus condiciones ambientales. 5. El impacto ambiental de nuevos asentamientos humanos y vías de comunicación y demás obras y actividades. Según el Art. 19 bis de la LGEEPA, el ordenamiento ecológico territorial puede ser: 1) General del territorio; 2) Regional; 3) Local, y 4) Marino. 146 Instrumentos económicos. Con los instrumentos económicos (artículos 21 al 23 de la LGEEPA) se busca la incorporación de costos ambientales, a fin de promover un cambio de actitud, ya que se busca la compatibilidad de los intereses económicos con los ambientales e incentivar a aquellas personas que llevan a cabo acciones en pro de la naturaleza. Son un mecanismo que permite aplicar los principios de política ambiental, y deben ser complementados por otros instrumentos de política ambiental. Existen tres tipos de instrumentos económicos que incentivan el cumplimiento de la normatividad ambiental (Herzing et al., 2007). Estos instrumentos económicos pueden ser de carácter: Fiscales. Estos estímulos se pueden dar en las áreas de investigación y desarrollo de tecnologías que busquen evitar daños al ambiente; que contribuyan al ahorro de energía y a la utilización de fuentes alternativas menos contaminantes; al ahorro y aprovechamiento sustentable del agua y las que tengan que ver con el establecimiento, manejo y vigilancia de las ANP. Financieros. Son, entre otros, los créditos fianzas, seguros, fondos y fideicomisos que busquen acciones en favor de la preservación del equilibrio ecológico. De mercado. Son los instrumentos que se encuentran relacionados con permisos, licencias, autorizaciones, concesiones, entre otros. Normas Oficiales Mexicanas en materia ambiental. La generalidad del contenido de la legislación ambiental, a mayor detalle que los reglamentos que indican cómo dar cumplimiento a las Leyes, es complementada por Normas Oficiales Mexicanas (artículos 36 al 37 bis de la LGEEPA) que desarrollan dicho contenido hasta un cierto nivel de especificación, la mayoría de las veces técnica, con el propósito de que la legislación ambiental sea efectivamente aplicada. Las NOM buscan, de acuerdo con el artículo 36 de la LGEEPA, garantizar la sustentabilidad de las actividades económicas; son emitidas por la SEMARNAT a través de Subsecretaría de Fomento y Normatividad Ambiental, de la siguiente forma: (Herzing et al., 2007). 1. Establecer límites máximos permisibles de contaminación. 2. Que los agentes económicos puedan reorientar sus procesos productivos. 3. Que se cuente con tecnología limpia. 4. Que los agentes económicos incorporen costos ambientales. 5. Promover actividades productivas que sean eficientes y que sean sustentables. 147 Existe un amplio número de NOM que pueden vincularse a la gestión de manglares, humedales y otros ecosistemas acuáticos, tales como: NOM-059-ECOL-2001 (Protección ambiental-especies nativas de México de flora y fauna silvestres categorías de riesgo y especificaciones para su inclusión, exclusión o cambio-lista de especies en riesgo.); la NOM061-ECOL-1994 (Especificaciones para mitigar los efectos adversos ocasionados en la flora y fauna silvestres por el aprovechamiento forestal) o la NOM-126-ECOL-2000 (Especificaciones para la realización de actividades de colecta científica de material biológico de especies de flora y fauna silvestres y otros recursos biológicos en el territorio nacional), entre otras (Herzing et al., 2007). Evaluación del Impacto Ambienta. La evaluación e impacto ambiental (artículos 28 al 35 bis 3 de la LGEEPA) es el procedimiento a través del cual la SEMARNAT establece las condiciones a que se sujetará la realización de obras y actividades que puedan causar desequilibrio ecológico, o rebasar los límites y condiciones establecidos en las disposiciones aplicables para proteger el ambiente y preservar y restaurar los ecosistemas, a fin de evitar o reducir al mínimo sus efectos negativos sobre el ambiente. Para ello, en los casos que así lo determine el Reglamento, quienes pretendan llevar a cabo alguno de las obras o actividades señaladas, requerirán previamente la autorización en materia de impacto ambiental de la Secretaría. La Autorización de Impacto Ambiental es otorgada por la SEMARNAT como resultado de la presentación y evaluación de un informe preventivo, manifestación o estudio de impacto ambiental o de riesgo, según corresponda; cuando previamente a la realización de una obra o actividad se cumplan los requisitos establecidos en la Ley para evitar o, en su defecto, minimizar y restaurar o compensar los daños ambientales que las mismas puedan ocasionar (Herzing et al., 2007). Áreas Naturales Protegidas. Las áreas naturales protegidas (artículos 44 al 78 de la LGEEPA) son las zonas del territorio nacional y aquéllas sobre las cuales la Nación ejerce su soberanía y jurisdicción, y en donde los ambientes originales no han sido significativamente alterados por la actividad del ser humano o que requieren ser preservadas y restauradas y están sujetas al régimen previsto en la LGEEPA. El artículo 28 de la LGEEPA señala cuáles son las obras y actividades que debe evaluar la Federación en materia de impacto ambiental (Herzing et al., 2007). Las ANP tienen por objetivo: 148 Asegurar el equilibrio y continuidad de procesos evolutivos y ecológicos. Asegurar la preservación y aprovechamiento sustentable de la biodiversidad del territorio nacional. Proporcionar oportunidades para la investigación científica y el estudio de los ecosistemas y su equilibrio. Aprovechamiento sustentable de los ecosistemas y sus elementos. Aprovechamiento sustentable de la biodiversidad del territorio nacional. Proteger los entornos naturales de zonas, monumentos, vestigios arqueológicos, históricos, artísticos, zonas turísticas y áreas de importancia para la recreación, cultura e identidad nacional de los pueblos indígenas. 9.3. Aprovechamiento de flora y fauna silvestres. En el artículo 79 de la LGEEPA (Herzing et al., 2007), se establecen los criterios para la preservación y aprovechamiento sustentable, que son: Preservación de la biodiversidad y del hábitat natural de las especies de flora y fauna del territorio nacional. Continuidad de los procesos evolutivos de las especies. Preservación de las especies endémicas, amenazadas, en peligro de extinción o sujetas a protección especial. Combate al tráfico o apropiación ilegal de especies. Fomento y creación de estaciones biológicas de rehabilitación y repoblamiento de especies de fauna silvestre. Participación de organizaciones sociales, públicas o privadas, y de los demás interesadas en la investigación de flora y fauna silvestre, y de materiales genéticos, para conocer su valor científico, ambiental, económico y estratégico para la Nación. Fomento y desarrollo de la investigación de la fauna y flora silvestre de los materiales genéticos. Fomento y trato digno y respetuoso a las especies animales. Desarrollo de actividades productivas alternativas para las comunidades rurales. Conocimiento biológico tradicional y participación de las comunidades y pueblos indígenas en la elaboración de programas de biodiversidad del área que habitan. 149 9.4.Aprovechamiento sustentable del agua y los ecosistemas acuáticos. En su artículo 88, la LGEEPA señala que para el aprovechamiento sustentable del agua y los ecosistemas acuáticos se consideran los siguientes criterios: Corresponde al Estado y a la sociedad la protección de los ecosistemas acuáticos y del equilibrio de los elementos naturales que intervienen en el ciclo hidrológico. El aprovechamiento sustentable de los recursos naturales que comprenden los ecosistemas acuáticos deben realizarse de manera que no se afecte su equilibrio ecológico. Para mantener la integridad y el equilibrio de los elementos naturales que intervienen en el ciclo hidrológico, se deberá considerar la protección de suelos y áreas boscosas y selváticas y el mantenimiento de caudales básicos de las corrientes de agua, y la capacidad de recarga de los acuíferos; y La preservación y el aprovechamiento sustentable del agua, así como de los ecosistemas acuáticos es responsabilidad de sus usuarios, así como de quienes realicen obras o actividades que afecten dichos recursos. Estos criterios deben ser considerados en la formulación e integración del Programa Nacional Hidráulico; en el otorgamiento de concesiones y permisos; en el establecimiento de zonas reglamentadas, de veda o de reserva; en las suspensiones o revocaciones de permisos, autorizaciones, concesiones o asignaciones otorgados; en las políticas y programas para la protección de especies acuáticas endémicas, amenazadas, en peligro de extinción o sujetas a protección especial; en las concesiones para acuacultura; y en la creación y administración de áreas o zonas de protección pesquera (Herzing et al., 2007). La SEMARNAT, en coordinación con la Secretaría de Salud, es responsable de expedir las NOM pertinentes y adecuadas para el establecimiento y manejo de zonas de protección de ríos, manantiales, depósitos y, en general, fuentes de abastecimiento de agua para el servicio de las poblaciones e industrias, y promoverá el establecimiento de reservas de agua para consumo humano; así como la concertación de acciones de preservación y restauración de los ecosistemas acuáticos con los sectores productivos y las comunidades (Herzing, et al., 2007). 150 Asimismo, la SEMARNAT tiene que realizar las acciones necesarias para evitar, y en su caso controlar, procesos de eutrofización, salinización y cualquier otro proceso de contaminación en las aguas nacionales. Además, debe establecer viveros, criaderos y reservas de especies de flora y fauna acuáticas (Herzing et al., 2007). 9.5.Participación social en el aprovechamiento y uso sustentable. Cada día resulta más evidente la necesidad de que diversos actores de la sociedad civil participen directamente y colaboren en la protección, conservación y aprovechamiento de los humedales y otros ecosistemas acuáticos. Existen diferentes formas reconocidas por la Ley para que cualquier persona pueda participar y colaborar con estos fines (Herzing et al., 2007). 9.6. Acceso a la justicia ambiental. Existen varias conductas en materia ambiental que están tipificadas como ilícitos, ya sean faltas administrativas o como delitos ambientales. Toda persona puede presentar directamente las denuncias penales que correspondan a los delitos ambientales (artículo 182 de la LGEEPA). De hecho, toda persona que tenga conocimiento de la comisión de un delito está obligada a denunciarlo ante el Ministerio Público y, en caso de urgencia, ante cualquier funcionario agente de policía (artículo 116 de la CFPP) (Herzing et al., 2007). 151 10. CONCLUSIÓNES De acuerdo a los objetivos planteados, y los resultados obtenidos de este estudio se llegó a las siguientes conclusiones: El río Tolantongo, es un ecosistema que favorece la presencia y diversidad de insectos acuáticos. Se ve beneficiado por los tipos de vegetación presente, los distintos ambientes producidos por las formas de vida de la vegetación, las variaciones del nivel del cauce y las características fisicoquímicas del agua, lo cual repercute en las condiciones estacionales a la que se ven sometidos estos sistemas acuáticos. Esta heterogeneidad de condiciones ha permitido que en cada orden haya familias de amplia y poca distribución en el río Tolantongo. De los 7 órdenes de insectos encontrados en la cuenca del río Tolantongo, el orden con más abundancia en familias e individuos y que se han adaptado a las condiciones actuales de la cuenca, es el orden Hemiptera, seguida de Coleoptera. Esto ha ocurrido en los dos años consecutivos de llevar a cabo el muestreo. Los Hemípteros es uno de los grupos menos estudiados, a diferencia de Coleopteros es uno de los grupos que mayor información bibliográfica presenta en el país. Los insectos acuáticos son un eslabón importante en la estructura trófica de los ambientes acuáticos por participar activamente en el reciclaje de los nutrientes. Las proporciones encontradas de cada grupo funcional están relacionadas a la disponibilidad de los recursos. El río Tolantongo, puede catalogarse como un sistema acuático contaminado. Se considera que la baja cálida del agua, está dada por todas las perturbaciones antropogénicas en toda cuenca. En el recorrido de campo, se observaron diversas áreas afectadas por diferentes procesos de impacto ambiental como: la fuerte deforestación que provoca los procesos erosivos, los deslaves, la formación de cárcavas, el vertido de aguas de drenaje al río, fragmentación del paisaje, cambio de uso de suelo entre otros que ya se han desarrollado en la tesis con mayor detalle. Además de darme cuenta que los poseedores de los recursos con mayor posibilidad económica (Grutas de Tolantongo) no hacen ningún esfuerzo para mitigar los impactos que día a día se van generando. 152 Contrario a los poseedores de recursos de la parte alta y media de la cuenca que agoraron sus recursos por subsistencia, pero empiezan a realizar labores de reforestación y están dispuestos a recuperar sus recursos, pero sobre todo se deja ver la concientización que las personas ya tienen al darse cuenta de la importancia que esto representa. Sin embargo, dichas acciones no son suficientes; los problemas son muchos y se requiere de la participación de las autoridades correspondientes. En la hipótesis de este trabajo, se planteo que “Los insectos de vida acuática son muy sensibles a cualquier perturbación del entorno, por tanto son organismos indicadores de calidad del agua”. Esta hipótesis es aceptada, ya que en tan sólo un año, ocurrieron cambios en el ambiente acuático que se vio reflejada por la diversidad de órdenes que había a la que actualmente se presentan muy poco o rara vez. 153 11. RECOMENDACIONES Se recomienda el saneamiento de la cuenca del río Tolantongo, Hgo., ya que se ha desequilibrado el ecosistema, y la calidad del agua se ha modificado., de lo contrario de seguir a este ritmo de degradación del medio ambiente, tiene a desaparecer. Para la remediación, se deberán establecer proyectos de recuperación y conservación, de tal forma que se transite a un manejo sustentable. Entre las principales acciones, destacan que en las zonas altas de dicha cuenca se debe rescatar la vegetación forestal; reforestación de áreas ribereñas, construir obras para la captación y retención de agua, implementar tecnologías limpias como las estufas ahorradoras de leña para optimizar los recursos; humedales artificiales para depurar las aguas, antes de regresarlas al río Tolantongo; programa de separación de desechos, capacidad decarga adecuada en el sitio turístico grutas de Tolantongo, educación ambiental etc. El estudio de los insectos acuáticos, trajo consigo un diagnostico acertado, por lo que también se recomienda continuar con el biomonitoreo de macroinvertebrados en puntos estratégicos de la corriente principal y tributarios, que tienen impacto en la parte baja de la cuenca, para tener un control por medio de registros de cómo va evolucionando la calidad del agua, tomar en cuenta los posibles daños a este ecosistema, que serian la causa de su desaparición. Así también con datos precisos se podrán estimar proyección de escenarios futuros, sabiendo así las acciones pertinentes que se deben llevar a cabo por los responsables y autoridades correspondientes y dar a conocer a las personas que reciben beneficios directos e indirectos las consecuencias de sus actos. Es importante actuar de inmediato, ya que las acciones no hacer nada, hará que se pierda el ecosistema permanentemente. 154 12. LITERATURA CITADA ASENSIO, R. 2003. El bosque de Ribera. www.ftpa.es. (09/09/09). CABRERA, R., I. 2005. Las plantas y sus usus de Providencia y Santa Catalina. Universidad del Valle. pp. 156. CONAFORT. 2009a. Fichas Técnicas de reforestación: Pinus teocote. http://www.conafor.gob.mx/index.php?option=com_content&task=view&id=58&Itemid=39 . (07/11/09). CONAFORT. 2009b. Fichas Técnicas de reforestación: Acacia farmesiana. http://www.conafor.gob.mx/index.php?option=com_content&task=view&id=58&Itemid=39 . (08/11/09). CONAFORT. 2009c. 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Unidades geológicas distribuidas en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). 163 Anexo 6. Tipos de suelos distribuidos en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). 164 Anexo 7. Uso de suelo en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). 165 Anexo 8. Modelo de elevación digital de la cuenca del río Tolantongo, Hgo. (INEGI, 2001). 166 Anexo 9. Mapa de Riesgo de Erosión en la cuenca del río Tolantongo, Hgo. ( Global Land Cover Facility, 2009). 167