Actualidades Biológicas

THE STREAMS OF GORGONA NATURAL NATIONAL PARK WITHIN THE GLObAL CONTEXT: AN INTRODUCTION TO THE SPECIAL ISSUE

This paper highlights the importance of islands for proposing and testing hypotheses in stream ecology, and therefore, advocates for implementing reference studies in Gorgona Island (Colombian Pacific). It firstly summarizes past ecological studies in streams in Gorgona Island and outlines a series of papers resulting from a recent survey. These papers report that Gorgona Island exhibits a maritime climate, a tropical rainforest cover, and a basaltic and intrusive lithology, all typical features of islands elsewhere. They also describe that despite of the insular effect on stream biota, the proximity (< 50 km) of the island to the Pacific coast of Colombia facilitated dispersal of many faunal and floristic components from the continent, thus providing a unique opportunity for studying coastal streams in the Biogeographic Chocó. Finally, the status of Gorgona Island as a natural park established in 1984, and a relatively well known history of land uses, may further contribute to support search programs with long-term and large-scale goals.

Este artículo resalta la importancia de las islas para proponer y someter a prueba hipótesis en ecología lótica y, por lo tanto, aboga por la implementación de estudios de referencia en la Isla Gorgona (Pacífico colombiano). Primero se resumen los estudios pasados realizados en las quebradas de la isla y se bosquejan los artículos que hacen parte de éste número especial, que son el resultado de una expedición reciente. Estos artículos informan que la Isla Gorgona posee un clima marítimo, una cobertura de bosque lluvioso tropical y una litología basáltica e intrusiva, características que también son típicas de otras islas. Ellos también describen que a pesar del ''efecto isla'' en la biota lótica, la proximidad (< 50 km) de la Isla a la costa Pacífica colombiana ha facilitado la dispersión de muchos componentes faunísticos y florísticos desde el continente, y por lo tanto provee una oportunidad única para estudiar las quebradas costeras en el Chocó Biogeográfico. Finalmente, la condición de parque natural establecido en 1984 y la relativamente bien conocida historia de usos pueden ayudar a apoyar programas de investigación con objetivos a largo plazo y gran escala.

HIDROCLIMATOLOGÍA DE LA ISLA GORGONA: PATRONES ESTACIONALES Y RELACIONADOS CON EL ENSO

Most small watersheds in the Tropical Eastern Pacific remain ungauged, and discharge analyses using gauge and simulated data have been published only for a few large rivers. I analyzed a 20-yr record of rainfall and stream discharge from Gorgona Island, a natural national park located 30 km offshore in the Pacific Ocean of Colombia to explore intra- and inter-annual patterns and drivers. Gorgona Island receives > 6.600 mm of annual rainfall thus feeding numerous permanent streams. Inter Tropical Convergence Zone-driven seasonal rainfall patterns (unimodal) were consistent regardless of interannual variability. However, a large yearly variation was observed between May and August. Monthly and annual rainfall in Gorgona Island was greater than at a neighboring continental-coastal area, suggesting the occurrence of orographic and convective rain. El Niño Southern Oscillation slightly influenced interannual variation in rainfall, but it strongly influenced stream discharge. The importance of the Chocó Jet Current and Meso-Scale Stationary Systems is discussed.

Muchas cuencas pequeñas en el Pacífico Oriental Tropical no poseen estaciones limnimétricas y solamente se han publicado análisis hidrológicos de unos pocos ríos. Se analizó un registro de 20 años de precipitación y caudales de la Isla Gorgona, un parque nacional natural ubicado a 30 km de la costa Pacífica colombiana para identificar patrones de variabilidad intra- e inter-anual. La Isla recibe > 6.600 mm de lluvia anualmente que alimentan numerosas quebradas permanentes. El patrón monomodal de precipitación es consistente a pesar de la variación interanual y determinado por la migración latitudinal de la Zona de Convergencia Intertropical. Sin embargo, una mayor variación entre años fue observada en el periodo mayo-agosto. Las lluvias mensuales y anuales fueron mayores que las de áreas costeras continentales vecinas, lo que sugiere la ocurrencia de lluvia orográfica y convectiva. El Niño - Oscilación Sureña influenció levemente la dinámica de la lluvia, pero fuertemente la del caudal. Se discute la importancia de otros sistemas atmosféricos como la Corriente de Chorro del Chocó y Sistemas Estacionarios de Meso-Escala.

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LAS QUEBRADAS DEL PARQUE NACIONAL NATURAL GORGONA, PACÍFICO COLOMBIANO

En Colombia son escasos los estudios biogeoquímicos en quebradas naturales. Por esa razón se midieron varios parámetros físico-químicos y las concentraciones de carbono orgánico disuelto, nitrógeno total, fósforo total, cloruros y sulfatos para aproximarnos al papel de procesos geológicos, atmosféricos y biológicos en las quebradas de la Isla Gorgona en periodos de baja y alta precipitación durante 2008. Las aguas superficiales son prístinas por los bajos contenidos de nitrógeno. La litología volcánica, predominantemente basáltica e instrusiva ultramáfica, posiblemente determina la ocurrencia de aguas salinas (conductividad > 500 µMhos/cm), neutro-alcalinas (pH < 8,5) y ricas en fósforo total (< 200 µg/l). Los aerosoles marinos son los posibles responsables de una alta concentración de cloruros (> 2 mg/l). La concentración de carbono orgánico disuelto fue mayor en bosques maduros (> 60 mg/l) que en secundarios y rastrojos (< 60 mg/l). La baja concentración de sulfatos sugiere que no hay aportes atmosféricos desde fuentes industriales o volcánicas, aunque existen emisiones submarinas de gases en La Azufrada. El disturbio hidrológico alteró la concentración de los elementos dependiendo de su naturaleza y de las características de las cuencas.

Biogeochemical studies in Colombian streams are scarce, for this reason I measured several physico-chemical variables, along with total dissolved organic carbon, total nitrogen, total phosphorous, chloride and sulfur to determine the influence of geologic, atmospheric and biotic processes during low and high rainfall periods. Volcanic lithology (basalts and ultramafic intrusives) is seemly responsible for the occurrence of saline (conductivity > 500 µmhos/cm), neutro-alkaline (pH < 8,5) and phosphorus-rich (< 200 µg/l) waters. Marine aerosols are possibly responsible for chloride inputs (> 2 mg/l). The dissolved organic carbon was higher in mature forest (> 60 mg/l) than in secondary forests and shrublands (< 60 mg/l). The low concentration of sulfates suggests that industrial and volcanic gas emissions do not exist, although underwater gas-bubbling is noticeable at La Azufrada reef. Increased rainfall and discharge altered element concentrations depending on their nature and basin features.

CAMBIOS MULTIANUALES Y ESPACIALES DE LA COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DEL ENSAMBLE DE INSECTOS ACUÁTICOS EN LAS QUEBRADAS PERENNES DE LA ISLA GORGONA, COLOMBIA

Este estudio presenta un análisis del cambio multi-anual de los años 1986, 1993 y 2008, de la composición y estructura del ensamble de insectos acuáticos en cinco quebradas en las vertientes Este (Ilú, Iguapoga y Pizarro) y Oeste (Cocal Norte y La Camaronera o Cocal Sur) de Isla Gorgona, Colombia. Se compararon datos de estudios previos desarrollados por Calá en 1986 y Zamora et al. en 1993 y los obtenidos por el proyecto GIS-BIO en 2008. Se realizaron comparaciones en tres escalas espaciales: isla (diversidad γ), vertientes (β) y quebradas (α). El número de órdenes en 1986, 1993 y 2008 fue 8, 7 y 9, respectivamente. Entre 1993 y 2008 aumentaron el número de familias (de 17 a 27) y el de géneros (de 24 a 51). Debido al incremento en el número de taxones, la similitud (Sorensen) entre 1993 y 2008, fue 57,8% en términos de la composición de familias y 32,0% en relación de géneros. El índice de diversidad de Shannon-Wiener (H') aumentó en el tiempo, en 1993 el promedio para la isla fue 1,92 (1,67-2,12 nats/ind.) y en 2008 fue 2,54 (2,30-2,82 nats/ind.). La dominancia (D) (< 0,19) y la equidad (J') (> 0,68) en promedio fueron similares en ambos períodos. Al comparar las vertientes, la Este presentó mayor número de familias y géneros en ambos períodos. La similitud de la composición faunística entre ellas fue mayor para el año 2008 (74%) que 1993 (50%); por tanto, el recambio de géneros (diversidad β) entre vertientes fue inverso. La relación entre la diversidad local y regional fue de tipo I (insaturada) que para 1993 y 2008. Los patrones temporales y espaciales podrían ser explicados por la deforestación que sufrió el área ''El Poblado'' durante el funcionamiento de la penitenciaria entre 1960 y 1984. El bosque nativo a lo largo de varias quebradas fue reemplazado por cultivos de ''pan-coger'', o sometido a entresaca de madera. Adicionalmente, se construyó una microcentral eléctrica en una de las quebradas. Desde la declaración de Isla Gorgona como Parque Nacional Natural en 1984, las cuencas impactadas entraron en un proceso de recuperación natural. Los muestreos en 1993 y 2008 representaron trayectorias de sucesión de 10 y 24 años, respectivamente. Sin embargo, no se descarta en los resultados, un efecto por las diferencias en el esfuerzo de muestreo entre años y la no disponibilidad para Suramérica de claves taxonómicas para la identificación de los organismos en los años 90s. ésto se apoya en una mayor tasa de registros nuevos de familias y géneros en la vertiente Oeste, cuyo paisaje ha presentado mínima intervención humana.

This study shows an analysis of multi-annual (1986, 1993, and 2008) change of composition and structure of aquatic insect assembles at five streams at the Eastern (Ilú, Iguapoga, and Pizarro) and Western drainage (Cocal Norte and La Camaronera or Cocal Sur) at Gorgona Island. Were used data of Cala from 1986 and Zamora et al. from 1993, and the GIS-BIO project from 2008, in order to make comparisons at three spatial scales: island (γ diversity), drainages (β), and streams (α). The number of orders in 1986, 1993, and 2008 was 8, 7, and 9, respectively. Between 1993 and 2008, the number of families increased from 17 to 29, while the number of genera increasing from 5 to 24. Because of that increase in the number of taxa, the similarity index (Sorensen) between 1993 and 2008 was 57.8% based on the family composition and 32.0% based on genus composition. The Shannon-Wiener's diversity index (H') also increased with time, in 1993 the island's average was 1.92 (range: 1.67-2.12 nats/ind.) and in 2008 was 2.54 (2.30-2.82). Both, dominance (D) (< 0.19) and evenness (J') (> 0.68), were similar in both periods. The Eastern drainage streams showed higher numbers of families and genera during both periods. The similarity of the compositions among drainages was higher for the year 2008 (74%) than for 1993 (50%), then genera turnover (β diversity) between drainages was inverse. The relationship between local and regional diversities followed the type I (unsaturated) during 1993 and 2008. The temporal and spatial patterns may be explained by the extensive deforestation at El Poblado area during the operation of the penitentiary between 1960 and 1984. Native riparian forests were replaced by subsistence crops or were exploited for fire wood. Additionally, a small hydropower central was constructed at a stream. Therefore, the impacted basins have naturally recovered since Gorgona Island was designated as a National Natural Park in 1984. Then, the samplings in 1993 and 2008, represent succession trajectories of at least 10 and 24 years, respectively. However, we do not overlook that the differences in sampling effort between years, and the limited availability of taxonomic keys for South America during the years 90 may have biased the temporal trends. This is supported by a higher rate of new families and genera records at the Western drainage, where the landscape was minimally impacted by human intervention.

ENSAMBLE DE MACROINVERTEBRADOS DE LAS QUEBRADAS DE LA ISLA GORGONA: PATRONES ESPACIALES DURANTE DOS PERIODOS HIDROLÓGICOS CONTRASTANTES

Studies comparing various streams are scarce in tropical insular systems and inexistent in Colombia. In order to understand the spatial patterns of macroinvertebrates in tropical insular streams, and the environmental drivers of such patterns, we tested for patterns among streams but using a nested sampling design from streams to microhabitats in Gorgona Island (Colombia, Tropical Eastern Pacific) during two seasons (low and high precipitation). We found that benthic macroinvertebrate assemblages showed clear differences among streams despite of the variability within nested levels. Hydrologic disturbance tended to homogenize spatial patterns in most of the streams. Although ordinations of sampling units using either macroinvertebrate composition or environmental variables were not fully consistent, it was evident that water physicochemistry influenced by underlying geology was a pervasive driver of macroinvertebrate distribution. We highlight the importance of incorporating multiscale sampling designs for studying distributions of macroinvertebrates in tropical islands, and for biomonitoring.

Los estudios que comparan varias quebradas son aun escasos en los ambientes insulares tropicales e inexistentes en Colombia. Se sometió a prueba la hipótesis de que los ensambles de macroinvertebrados son diferentes entre quebradas utilizando un diseño de muestreo completamente anidado desde el nivel de quebrada hasta el nivel del microhábitat en la Isla Gorgona (Pacífico Oriental Tropical Colombiano) durante dos periodos hidrológicos contrastantes (época seca y época lluviosa). Se encontró que los ensambles de macroinvertebrados son diferentes entre quebradas a pesar de las diferencias observadas en niveles inferiores anidados. El disturbio hidrológico tendió a homogenizar los patrones espaciales. Aunque las ordenaciones basadas en la composición de macroinvertebrados de los ensambles y las variables ambientales no fueron completamente consistentes, fue evidente que las características físico- químicas del agua, influenciadas por la geología, explicaban la distribución de los macroinvertebrados. Resaltamos la importancia de incorporar diseños de muestreo multinivel para estudiar los ensambles de macroinvertebrados insulares tropicales y para el biomonitoreo.

SOBRE LOS FILTROS QUE DETERMINAN LA DISTRIBUCIÓN Y LA AbUNDANCIA DE LOS MACROINVERTEBRADOS DIÁDROMOS Y NO-DÍADROMOS EN CADA NIVEL JERARÁRQUICO DEL PAISAJE FLUVIAL EN ISLAS

Los ecosistemas fluviales presentes en las islas son importantes ya que albergan especies con historias de vida particulares. Algunas de ellas son organismos diádromos como peces, camarones, cangrejos y caracoles que constantemente migran entre las cabeceras de los ríos y los estuarios o el océano para completar sus ciclos de vida. Otros, como los insectos, constituyen la fauna no-diádroma, la cual debido a su limitada capacidad de dispersión, a las altas tasas de especiación y al aislamiento propio de cada isla, podría encontrarse restringida a una región insular. Esta clara diferencia en las estrategias de vida, hace necesario el relevamiento de información acerca de los patrones de abundancia y distribución y de los procesos responsables en todos los niveles de la jerarquía espacial (regiones, microcuencas, segmentos, tramos, hábitats y microhábitats), con el fin de establecer medidas que garanticen un manejo adecuado tendiente a la conservación de estos ecosistemas. Por ello, este trabajo presenta una revisión sobre los principales factores que determinan la estructura de los ensambles diádromos y no-diádromos, y que operan en cada nivel jerárquico de las quebradas insulares.

The fluvial ecosystems in islands are important because they shelter species with particular life histories. Diadromous organisms such as fishes, shrimps, crabs and snails migrate regularly between low-order streams and estuaries or the ocean to complete their life cycles, and therefore are broadly distributed across marine basins. Conversely, non-diadromous fauna, such as the insects, are restricted to particular insular regions due to their limited dispersal capability, relatively high speciation rates, and the island's isolation. As a consequence of the distinctive life histories coexisting in insular streams, it is necessary to provide information on the patterns of abundance and the driving processes throughout all levels within the spatial hierarchy (regions, segments, reach, habitats and microhabitats) in order to establish better management plans and conservation of these ecosystems. Therefore, this paper presents a review about the main processes structuring diadromous and non-diadromous assemblages operating at each hierarchical level in island streams.

PATRONES ESPACIO-TEMPORALES DE LA ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA HOJARASCA EN LAS QUEBRADAS DEL PARQUE NACIONAL NATURAL GORGONA

Este trabajo estima la estructura y composición de la tafocenosis de la hojarasca acumulada en el lecho de nueve quebradas de la isla Gorgona en abril y junio de 2008. La pácora (Cespedesia macrophylla) fue la especie dominante en términos de biomasa total en toda la isla, aunque fue más abundante en las quebradas cuyos bosques ribereños fueron deforestados antes de la declaración del parque nacional o están sometidos a disturbios naturales (e.g., caída de árboles y los derrumbes) que frecuentemente abren el dosel. Sin embargo, se registraron más de cien morfoespecies, veintidós de las cuales se registraron en ambos muestreos. La mayor parte de las especies aporta poca biomasa y número de hojas, y por lo tanto no parecen ser funcionalmente importantes. Además de las especies dominantes, la biomasa total, abundancia total (número de hojas) y riqueza de la tafocenosis difiere significativamente entre las quebradas posiblemente como consecuencia del estado sucesional del bosque ribereño. Durante la época de lluvias se redujo significativamente la biomasa de la hojarasca acumulada.

This paper estimates the structure and species composition of the leaf litter standing stock in nine streams at Gorgona Island during April and June, 2008. The pácora (Cespedesia macrophylla) contributed most of the biomass island wide, although it was restricted to riparian areas either deforested before the designation of the island as a protected area or to forest gaps created by treefall and bank failure. Nonetheless, >100 morphospecies were recognized, and 22 occurred during both sampling dates. Most of the species made a minor contribution in number of leaves and total biomass to the leaf litter standing stock and are not seemly important for ecosystem function. Riparian forests in different succesional stages differ in terms of dominant species, total biomass, total abundance, and richness. Leaf litter biomass was significantly diminished during the rainy season.

CARACTERIZACIÓN DE LA COMPOSICIÓN MICROBIANA DE CUATRO QUEBRADAS DEL PARQUE NACIONAL NATURAL GORGONA

En el trópico y particularmente para Colombia son escasos los estudios de la composición microbiana de quebradas de ambientes insulares y su posible uso como bioindicadores. Este trabajo contribuye a llenar este vacío de información describiendo la composición de la microbiota presente en algunos microhábitats en quebradas de la isla Gorgona. Este estudio determinó la abundancia microbiana de hongos, bacterias heterótrofas y coliformes en hojarasca, en biopelícula de piedras sumergidas y en agua. Estas muestras fueron colectadas en pozos y rápidos, a 10 y 50 msnm, en dos quebradas de la isla Gorgona de cada vertiente. Las quebradas muestreadas corresponden a La Camaronera y Cocal Norte localizadas en áreas no intervenidas e Iguapoga e Ilú consideradas intervenidas, debido a cambios en el uso del suelo y ubicadas en la zona definida como de alta densidad de uso. Se determinaron factores físicos y químicos del agua. Los valores de abundancia microbiana mostraron diferencias de acuerdo a la vertiente, siendo mayores en las quebradas que sufrieron intervención. El análisis de los recuentos de los grupos microbianos y los factores físico químicos del agua de las quebradas, realizado mediante un ordenamiento no métrico multidimensional indicó que las quebradas se separaron de acuerdo a su ubicación dentro de áreas intervenidas y no intervenidas. El análisis mostró que la abundancia de hongos en hojarasca y en agua, y la de coliformes en la biopelícula y en agua son las variables principales de la estructuración. Los parámetros ambientales que mejor se correlacionaron con la ordenación fueron: conductividad, pH y temperatura del agua. Procedimientos de permutación de respuestas múltiples mostraron que las quebradas en áreas no intervenidas difieren significativamente en su composición microbiana de las quebradas localizadas en áreas intervenidas. Los hábitats caracterizados presentaron mayor recuento de bacterias heterótrofas y de hongos. La hojarasca presentó el mayor valor de abundancia, seguido por la biopelícula en las piedras y en el agua. La hojarasca aporta bacterias heterótrofas y hongos en todos los hábitats, tanto rápidos como pozos. Este trabajo sugiere que los grupos microbianos pueden ser utilizados como bioindicadores de intervención en la isla Gorgona.

In the tropics and particularly in Colombia, studies about microbial composition in islands and their possible use as bioindicators are scarce. This work contributes to fill in the current information gaps by establishing the composition of the microorganisms in three stream microhabitats in Gorgona Island. This study determined the abundance of fungi, heterotrophic bacteria and coliforms in leaf litter, biofilms on submerged stones, and in water samples. This samples were collected in both pools and riffles, located at 10 and 50 msnm, in four streams in Gorgona Island: La Camaronera y Cocal Norte located at undisturbed areas, and Iguapoga and Ilú located at disturbed areas. Disturbance was related to past deforestation and proximity to the current zone of high building and use density. Physico-chemical factors of the water were measured. Microbial abundance showed differences relative to the two island's drainages being higher in streams that suffered past disturbances. The analysis of microbial counts and the physico-chemical variables of the water of the streams using Non Metric Multidimensional Scaling separated the streams according to disturbance. The analysis showed that the number of fungi in leaf litter and water, coliforms in the biofilm and in water are the main variables explaining the ordination. The environmental parameters better explaining the ordination were: water conductivity, pH, and temperature. Multiple Response Permutation Procedure showed that streams in undisturbed areas differed significantly in their composition of the streams in disturbed areas. All habitats presented high accounts of heterotrophic bacteria and fungi. The leaf litter presented a higher abundance of heterotrophic bacteria and fungi, followed by the biofilm on stones and water samples. The leaf litter contributed heterotrophic bacteria and fungi to both riffles and pools. This work suggests that the microbial groups studied in this work can be used as bioindicators of disturbance in the Gorgona Island.

DESARROLLO DE LA LIMNOLOGÍA EN COLOMBIA: CUATRO DÉCADAS DE AVANCES PROGRESIVOS

Se hace un recorrido del desarrollo histórico de la limnología en Colombia a partir de la década de los años setenta. Se analizan las características biológicas y fisicoquímicas de los diferentes ecosistemas acuáticos y se valora qué tanta información se tiene de cada uno de ellos. El conocimiento que se tiene de la limnología en Colombia se apoya en la información bibliográfica existente más relevante. Se llega a la conclusión, que sin duda en los últimos cuatro décadas se ha hecho un gran esfuerzo para conocer las características físicas y químicas de nuestros ecosistemas acuáticos y de su flora y fauna asociados a ellos. Sin embargo, aún falta mucho trabajo por realizar en todos campos de la limnología.

An overvew of the historical development of limnology in Colombia since the decade of the seventies was made. The biological and physicochemical characteristics of different aquatic ecosystems and the assessesment of how much information have been gatered is analized. The knowledge of limnology in Colombia is based on information of the most relevant existing literature. It concludes, that certainly in the last four decades has made great efforts to know the physical and chemical characteristics of our aquatic ecosystems and their flora and fauna associated with them. However, still there are too much work to do in all fields of limnology.