Acta Biológica Colombiana

BALANCING CONSERVATION NEEDS WITH USES OF RIVER ECOSYSTEMS

Rivers are among the most diverse and threatened ecosystems on the Earth, but their conservation is a requisite for sustainable development. Conservation must consider both the structure and the functioning of the elements (usually species), as well as of their ecosystem. Therefore, successful river conservation must go beyond protecting species to protecting entire ecosystems and the processes that give each ecosystem its special characteristics. River conservation has to meet the legitimate aspirations of human populations for clean, readily available supply of water, without compromising the water needs of ecosystems and nature. Therefore, it is essential to take a landscape perspective that incorporates processes occurring in the riverine riparian areas as well as on connectivity with the land and across the river network.

Los ríos son uno de los ecosistemas más diversos y amenazados de la Tierra, pero su conservación es esencial para un desarrollo sostenible. La conservación debe tener en cuenta tanto la estructura y el funcionamiento de los elementos (por lo general las especies), así como de su ecosistema. Por tanto, la conservación debe ir más allá de la protección de especies, para contemplar la protección de ecosistemas enteros y de los procesos que en ellos acontecen y les proporcionan sus especiales características. La conservación fluvial tiene que responder a las legítimas aspiraciones de las poblaciones humanas de un suministro limpio de agua fácilmente disponible, sin comprometer las necesidades de agua de los ecosistemas y la naturaleza. Por tanto, es fundamental adoptar una perspectiva del paisaje que incorpore procesos que ocurren en las áreas ribereñas fluviales, así como la conectividad con el ecosistema terrestre y toda la red fluvial.

Strategic Environmental Assessment for Priority Basins of the Colombian Andes: Dilemmas, Challenges and Necessities

En Colombia muchos ríos y otros sistemas acuáticos continentales, especialmente en la región Andina (la más poblada del país), sufren varios impactos antropogénicos relacionados con cambios en la cobertura vegetal y el uso y manejo del suelo, que comprometen su calidad y cantidad de agua, y el suministro de otros bienes y servicios ecosistémicos para el futuro. Es necesario que el gobierno colombiano formule nuevas y actualice las políticas, planes o programas, en consulta y cooperación constante con otras instituciones, autoridades civiles y ambientales, e investigadores del país (o del exterior), para alcanzar una corresponsabilidad sobre la gestión sostenible de los ríos en esta región. Esto permitiráimplementar una evaluación más integral de la cuenca y de otros aspectos ribereños, para el uso y manejo del agua dulce, en los actuales, o antes del inicio de nuevos proyectos de desarrollo. La toma de decisión sobre soluciones concertadas se debe integrar desde el nivel más bajo posible, e idealmente con participación de todos los grupos de interés, en un marco de evaluación ambiental estratégica (EAE). En este artículo se plantea una reflexión sobre cómo todos los colombianos y particularmente aquellos de la región Andina, pueden contribuir conjuntamente con el gobierno bajo la visión e implementación de una EAE, para lograr una gestión sostenible, eficaz e integrada, de las cuencas hidrográficas de dicha región y del país en general. Para apoyar la reflexión, se destacan algunos aspectos biofísicos y sociales relativos de la cuenca del río Coello en la zona central del país (departamento del Tolima).

In Colombia many rivers and other inland aquatic systems, especially into the Andean Region (the most populated of the country), suffer several anthropogenic impacts related to land use and land cover compromising their water quality and quantity, and the provision of other goods and ecosystem services for the future. It is imperative that the Colombian government may initiate new and updated policies, plans, programs in constant consultation and cooperation with other institutions, civilian and environmental authorities, and researchers from the country (or elsewhere), to obtain amply responsibility on the sustainable river management, especially in this region. Thus, a more integrative watershed river assessment and related riverine issues are necessaries for the current freshwater use and management, and before that new development projects going to start. Decision making regarding concerted solutions should be carried out at the lowest appropriate level, ideally involving all stakeholders into a strategic environmental assessment framework (SEA). This article discusses several issues about how all Colombians and mainly Andean people, can contribute by working together in partnerships with government under the vision and implementation of a SEA, towards a more effective and integrated sustainable management of river basins in the Andean Region and throughout country. This point-of-view is supported by a biophysical and social vision related to the Coello River Basin in Central Colombia (Department of Tolima).

INTEGRATING CHEMICAL AND BIOLOGICAL STATUS ASSESSMENT: ASSEMBLING LINES OF EVIDENCE FOR THE EVALUATION OF RIVER ECOSYSTEM RISK

This paper describes various approaches to evaluating ecological risk in rivers affected by multiple chemical stressors, with emphasis on biofilm and invertebrate community responses. Metrics should be considered as different lines of evidence that, when weighted, form an advanced weight of evidence approach to establishing the environmental risk on a basin scale. Combination of field surveys to obtain observational data of communities, in situ experiments, toxicological sediment tests and a good chemical description of the medium (water and sediment) helps give an integrative view of the chemical and biological state of a river ecosystem. The greater and more distinct the variables used, the greater is our ability to identify the effects of major stressors impairing communities. Weight of evidence is an integrative methodology for tackling the challenge of determining causal relations and applying this knowledge in the decision-making processes of river management.

Este trabajo describe diferentes aproximaciones para la evaluación del riesgo ecológico en ríos afectados por múltiple contaminación química, con énfasis en la respuesta de las comunidades del biofilm e invertebrados bentónicos. Las métricas descritas se considerarían como diferentes líneas de evidencia que convenientemente ponderadas formarían un sistema de decisión (weight of evidence) para establecer el riesgo ambiental a escala de cuenca. La combinación de trabajo de campo para obtener datos de la comunidad biológica, experimentos in situ, test de exposición en sedimentos, y una buena caracterización química del medio (agua y sedimento), ayuda a tener un resultado integrado del estado biológico y químico del ecosistema fluvial. Cuantas más variables se incorporen, mejor se identificarán los efectos de las presiones químicas en el deterioro de la comunidad. Esta es una metodología integradora que permite abordar el reto de determinar las relaciones causales y aplicar este conocimiento en el proceso de toma de decisión en la gestión de las cuencas fluviales.

FOOD WEB OF A TROPICAL HIGH MOUNTAIN STREAM: EFFECTS OF NUTRIENT ADDITION

In order to define the effect of nutrient enrichment on trophic webs in an Andean mountain stream we performed an experiment using stable isotope ratios (δ15N and δ13C) to analyze different trophic compartments: 1) basal level: CPOM and biofilm; 2) primary consumers - macroinvertebrates: collector-gatherers (Heterelmis sp., Thraulodes sp. and Trichorythodes sp.), and collectorfilterers (Simulium sp.); 3) predators - fish (Oncorhynchus mykiss and Trichomycterus bogotensis). The average fractionation of nitrogen among the primary consumers with respect to CPOM was 4.7 , and 1.7 with respect to biofilm. Predators incremented their δ15N signal by 5.9 % with respect to primary consumers. A depletion of δ15N was observed in Impact with respect to Control reach after fertilization in different compartments (biofilm, Heterelmis, Simulium andTricorythodes), while depletion was not significant for top predators. In most cases, the δ13C signal of biofilm overlapped with that of primary consumers, but a clear enrichment was observed with respect to CPOM. Macroinvertebrate gut contents showed fine detritus to be their most abundant food, and that in general there were no changes in diet as a consequence of nutrient enrichment. The only exception was Heterelmis, who increased its consumption in the Impact reach.

Con el fin de determinar el efecto del incremento de nutrientes sobre la red trófica de un río de montaña andino, se realizó un experimento en donde se analizaron las proporciones de isotopos estables (δ15N y δ13C) para analizar los siguientes compartimientos tróficos: 1) Nivel basal: CPMO y Biofilm; 2) Consumidores primarios - macroinvertebrados: colectores - recolectores (Heterelmis sp., Thraulodes sp., yTrichorythodes sp.) y colectores - filtradores (Simulium sp.); 3) Depredadores - peces (Oncorhynchus mykiss y Trichomycterus bogotensis). La fracción promedio de nitrógeno entre los consumidores primarios con respecto a CPOM fue de 4.7 , y de 1.7 con respecto al biofilm. Los depredadores incrementaron en un 5.9 % la señal δ15N con respecto a los consumidores primarios. Después de la fertilización, se observó en diferentes compartimientos (biofilm, Heterelmis, Simulium yTricorythodes) del tramo impacto un agotamiento de δ15N con respecto al control, mientras que el agotamiento no fue significativo para los depredadores superiores. En la mayoría de los casos la señal δ13C del biofilm se sobrepuso con la de los consumidores primarios pero un claro enriquecimiento fue observado con respecto a CPOM. Los macroinvertebrados referidos fueron seleccionados para analizar su contenido estomacal y los resultados nos mostraron que el detritus fino es el alimento más abundante para los invertebrados, y únicamente, Heterelmis mostró, después de la adición de nutrientes, diferencias significativas en el detritus fino y el material vegetal entre el tramo control y el impactado.

Preliminary Methodological Proposal for Estimating Environmental Flows in Projects Approved by the Ministry of Environment and Sustainable Development (MADS), Colombia

Se presenta una propuesta metodológica para estimar los caudales ambientales en grandes proyectos licenciados por la Agencia Nacional de Licencias Ambientales (ANLA) de Colombia, resultado de un convenio interadministrativo suscrito entre el ahora Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS) de Colombia y la Universidad Nacional de Colombia, Bogotá(UNC). El método propuesto parte de garantizar criterios hidrológicos, continúa con una validación hidráulica y de calidad del agua, sigue con la determinación de la integridad del hábitat, en un proceso iterativo que requiere evaluación para las condiciones antes y después de la construcción del proyecto y que permite establecer un caudal que, además de conservar las funciones ecológicas del río, garantiza los usos del recurso aguas abajo. Específicamente dentro del componente biótico, la propuesta incluye la determinación y monitoreo de índices de integridad biótica para cuatro comunidades acuáticas (perifiton, macroinvertebrados, vegetación ribereña y peces), a fin de hacer un seguimiento a los efectos que puede producir la reducción del caudal a mediano y largo plazo. Se presentan los resultados de la aplicación de la metodología en varios proyectos licenciados por el MADS.

A methodological proposal for estimating environmental flows in large projects approved by Agencia Nacional de Licencias Ambientales (ANLA) in Colombian rivers was developed. The project is the result of an agreement between the MADS and the Universidad Nacional de Colombia, Bogotá(UNC). The proposed method begins with an evaluation of hydrological criteria, continues with a hydraulic and water quality validation, and follows with the determination of habitat integrity. This is an iterative process that compares conditions before and after the project construction and allows to obtain the magnitude of a monthly flow that, besides preserving the ecological functions of the river, guarantees the water uses downstream. Regarding to the biotic component, the proposal includes the establishment and monitoring of biotic integrity indices for four aquatic communities (periphyton, macroinvertebrates, riparian vegetation, and fish). The effects that flow reduction may produce in the medium and long term can be assessed by these indices. We present the results of applying the methodology to several projects licensed by the MADS.

Phytoplankton Composition in the Fluvial-lagoon Systems Pom-Atasta and Palizada del Este, Adjacent to the Terminos Lagoon Campeche, México

Se evaluó la composición y la abundancia de la comunidad fitoplanctónica y su relación con los factores físicos y químicos en los sistemas fluvio-lagunares Pom-Atasta (PA) y Palizada del Este (PE). En febrero de 2011, se recolectaron muestras de agua, tanto en la superficie como a medio fondo, en diez sitios para cada laguna, utilizando una botella van Dorn, para medir la temperatura, salinidad, oxígeno disuelto, nutrientes inorgánicos, clorofila a, y la composición y abundancia de la comunidad fitoplanctónica. Para describir el comportamiento del fitoplancton se calculó la abundancia de las especies, el índice de diversidad de Shannon (H') y la equidad de Pielou (J'). Para analizar la relación de la abundancia de las especies con respecto a las variables ambientales se aplicó un análisis de correspondencias canónicas. Los resultados mostraron, que PE fue la laguna que presentó la mayor diversidad de especies, con 348 taxa, y los valores más altos de abundancia (269 x10³ 103 céls L-1), de H' (3,2) y de J' (0,95). Cylindrotheca closterium fue la especie más abundante en los dos sistemas, presentando su mayor abundancia (52,5 x10³ 103 céls L-1) en PA, formando incipientes florecimientos algales no tóxico. La salinidad fue la variable ambiental que más influyó en la composición y abundancia del fitoplancton.

The composition and abundance of phytoplankton community, and its relation to physical and chemical factors was evaluated in the fluvial-lagoon systems Pom-Atasta (PA) and Palizada del Este (PE), in February, 2011. Water samples were collected in ten sampling sites in each lagoon, with a van Dorn bottle at the surface and in the middle of the water column to measure temperature, salinity, dissolved oxygen, inorganic nutrients, chlorophyll a and the composition and abundance of phytoplankton. In order to describe the behavior of phytoplankton it was calculated species abundance, Shannon-Wiener diversity and Pielou equitability indices were used, and to analyze the relationship between the abundance of phytoplankton species and environmental variables, a canonical correspondence analysis (CCA) was applied. The results showed that PE was the lagoon that presented a great biodiversity with 348 identified taxa, maximum abundance values (269 x10³ 103 cells L-1), H' (3.2) and J' (0.95). Cylindrotheca closterium was the most abundant species in both systems, observing the highest abundance (52.5 x10³ 103 célls L-1) in PA, forming incipient toxic algal blooms. It should be noted that salinity was the most influential environmental variable in the composition and abundance of phytoplankton.

**Spatial Distribution of the Species of the Genus Buenoa (Hemiptera: Notonectidae) in Tumaco (Nariño, Colombia)**

El trabajo se realizó en la finca Mar Agrícola del municipio de Tumaco, con el objetivo de estudiar la distribución de las especies del género Buenoa en condiciones ambientales homogéneas respecto a la temperatura, humedad y altitud, en hábitats acuáticos de agua dulce y otros, con diferentes grados de conductividad y dedicados al criadero del camarón marino Litopenaeus vannamei (Boone, 1931). Los lagos estudiados fueron cuatro de agua dulce y cuatro con diferente conductividad, en los meses de junio a noviembre del 2010. Los resultados indican la distribución heterogénea de las especies del género Buenoa con mayor diversidad en ambientes dulceacuícolas (5 especies) y menor abundancia; mientras en ambientes salobres hay menor diversidad (4 especies) y mayor abundancia. Solo la especie Buenoa dactylis Padilla-Gil 2010 se encuentra en ambos ambientes acuícolas. Se discute posibles implicaciones ecológicas que puedan influir en este patrón de distribución.

The work was carried in the Mar Agrícola farm of the municipality Tumaco, with the objective of studying the distribution of the species of the genus Buenoa in homogeneous environmental conditions regarding temperature, humidity, altitude and aquatic habitats of the freshwater and the others with different grade of conductivity and dedicated to the marine shrimp farming Litopenaeus vannamei (Boone, 1931). The studied lakes were four of freshwater and four with different conductivity, in the months of June to November 2010. The results showed heterogeneous distribution of the species of the genus Buenoa with major diversity in freshwater (5 species) and lower abundance; while in saltwater had lower diversity (4 species) and major abundance. Only Buenoa dactylis Padilla-Gil 2010 was found in both aquatic environments. It is discussed possible ecological implications than can influence this distribution pattern are discussed.

LEAF LITTER MASS LOSS RATES AND ASSOCIATED FAUNA OF TREE SPECIES COMMONLY USED IN NEOTROPICAL RIPARIAN REFORESTATION

A signature of globalization is the prevalence of exotic trees along reforested urban and rural riparian zones in the Neotropics, but little is known about the instream processing of its leaf litter. In this study, leaf litter breakdown rates were measured during 35 days using mesh bags within a reference headwater stream for seven exotic and three native tree species commonly used in urban and rural reforestation. Artocarpus altilis, Schefflera actinophylla and Terminalia catappa scored the highest mass loss rates (>85 %; mean life: t50.

Una de las señales más evidentes de la globalización es la prevalencia de especies de árboles exóticos a lo largo de las zonas ribereñas urbanas y rurales del Neotrópico, pero poco se sabe sobre el procesamiento de su hojarasca dentro de las quebradas. En este estudio se midieron las tasas de pérdida de masa de la hojarasca usando bolsas de angeo en una quebrada de referencia durante 35 días, para siete especies exóticas y tres nativas comúnmente usadas en la reforestación urbana y rural. Artocarpus altilis, Schefflera actinophylla y Terminalia catappa obtuvieron las mayores tasas de pérdida de masa (>85 %; vida media: t50.

**Honey Locust (Gleditsia triacanthos L. (Fabaceae)) Invasion Effect on Temperature, Light and Metabolism of a Pampean Stream**

El asentamiento de especies invasoras en una región generalmente produce cambios en los ecosistemas en los que se introducen. En este caso se analiza el efecto producido por una invasión de Gleditsia triacanthos, la acacia negra, sobre un arroyo pampeano. Esta especie modifica el clima térmico y lumínico del tramo. La amplitud térmica se reduce significativamente en el tramo invadido aunque la temperatura promedio en ambos tramos es similar. La irradiación se reduce entre un 85 y un 95 % bajo el dosel arbóreo. Estas modificaciones disminuyen la producción primaria bruta de 2,7 a 1,7 g O2/m2 en primavera y de 25 a 20 g O2/m2 en verano. La respiración se reduce a la mitad en los tramos invadidos, tanto en primavera como en verano, siendo el metabolismo neto similar en ambos tramos y estaciones del año. Por otro lado, el tramo invadido por acacia tiene muy escasas macrófitas. Se postula que la invasión de acacias además de disminuir la biodiversidad por reducción de las macrófitas y de los organismos asociados a ella reduce la producción primaria provocando cambios en la red trófica.

The establishment of invader species in a region generally modifies the ecosystems where they are introduced. In this study we analyze the effect produced by a Gleditsia triacanthos (honey locust) invasion on a pampean stream. This organism modifies the temperature and the light reaching the stream. Thermal range shows significant differences between reaches but mean temperatures are similar in both reaches. Radiation diminished between 85 and 95 % down the trees. These modifications reduce the primary gross production of 2.7 to 1.7 g O2. m-2 at spring and of 25 to 20 g O2. m-2 at summer. Respiration in spring and summer is halved at invaded reaches, but net ecosystem metabolism is similar in both reach and seasons. Moreover, the reach invaded by honey locust show scarce macrophytes. We argue that the honey locust reduces the diversity by reduction of macrophytes and their associated organisms but also reduce the primary production causing changes in the food web.

Quantification of Coal on Colombian Caribbean Beaches (Department of Magdalena)

Con el fin de cuantificar el porcentaje de carbón mineral en playas del departamento del Magdalena, (Colombia) se llevó a cabo un procedimiento sencillo para separar el sedimento en fracciones sedimentológicas de acuerdo a su densidad. Se utilizaron sedimentos provenientes de seis playas del departamento colectadas de dos niveles mareales en noviembre de 2012 y febrero de 2013, antes y después de un derrame de una barcaza de carbón, que ocurrió el 12 de enero de 2013. Los sedimentos fueron secados, suspendidos en una solución de sodio politungstato (densidad: 2,0 g*cm-3) y centrifugados. Ya que el carbón tiene una densidad menor (1,2-1,9 g*cm-3) que otros minerales inorgánicos, cualquier partícula de carbón presente en una muestra se concentró en la fracción ligera, mientras que las partículas más densas se sedimentaron. Para eliminar materia orgánica no correspondiente a carbón mineral, se sometió la fracción ligera después a una oxidación leve con peróxido de hidrógeno. Adicionalmente, para estimar un límite máximo del contenido de carbón mineral, se determinó la pérdida de peso de sedimentos enteros a partir de combustión a 550 °C. En las seis playas evaluadas, la pérdida máxima de peso por combustión fue de 2,4 % y el porcentaje máximo de la fracción ligera (densidad < 2 g*cm-3) y resistente a oxidación por H2O2 fue de 0,07 % para noviembre 2012 y el 0,02 % para febrero 2013. No se observaron diferencias significativas en el porcentaje de carbón mineral entre los dos muestreos, sugiriendo que el derrame de carbón que ocurrió en el área en enero 2013 no resultó en un aumento del carbón en las playas, muy probablemente debido a la baja densidad que caracteriza al carbón. Se concluye que el porcentaje de carbón en todas las playas examinadas es menor al 0,1 % y que el aspecto negro en los sedimentos se debe a minerales inorgánicos, poco combustibles a 550 °C, con densidad >3 g*cm-3 y que constituyen entre 10 y 70 % del peso seco total de las muestras.

To quantify the percentage of unburnt coal in beach sediments from the department of Magdalena (Colombia) a simple procedure was devised to separate the sediment mineral phases according to their density. Sediments were collected from six beaches, at two tidal heights, in November 2012 and February 2013, before and after a spill from a coal barge that occurred on 12 January 2013. Sediments were dried, suspended in an aqueous solution of sodium polytungstate (density: 2.0 g*cm-3) and centrifuged. Because coal has a lower density (1.2-1.9 g*cm-3) than other inorganic minerals and rocks, any coal particle present in a sample concentrated in the suspended fraction, whereas more dense particles settled. To remove organic matter not corresponding to coal, the light fraction was subsequently subjected to a weak oxidation with hydrogen peroxide. To estimate an upper limit for any coal present, weight loss on ignition at 550 °C was determined for whole sediments. For the six beaches examined, the maximum weight loss on ignition was 2.4 % and the weight percentage of the light fraction (with a density < 2 g*cm-3) and resistant to oxidation by H2O2 was 0.07 % in November 2012 and 0.02 % in February 2013. No significant differences in coal content were found between the two sampling events, suggesting that the coal spill that occurred in January 2013 did not result in an increase in coal accumulation on the beaches, probably due to coal's characteristic low density. We conclude that the weight percentage of carbon in the six beaches investigated is less than 0.1 % and that sediments owe their black appearance to inorganic minerals, poorly-combustible at 550 °C, with a density > 3 g*cm-3, which comprise between 10-70 % of the total sediment dry weight.