El deterioro de la calidad de las aguas costeras es un problema creciente. Las descargas urbanas e industriales descontroladas más la escorrentía agrícola empeoran la calidad de las aguas costeras (^{Aguilera et al., 2019}; ^{Devlin et al., 2020}; ^{Zhou et al., 2021}). Las actividades antropogénicas terrestres y oceánicas no sólo impactan la calidad de las aguas costeras y oceánicas (^{Azrina et al., 2006}; ^{Puccinelli et al., 2016}; ^{Häder et al., 2020}), sino también a la mayoría de los ecosistemas marinos. El paisaje protegido de isla Galeta está ubicado en la costa caribeña de la provincia de Colón, Panamá (^{Wang et al., 2008}). Punta Galeta está aproximadamente a 8 km al nororiente de la ciudad de Colón, cercana a una de las entradas del Canal de Panamá (^{González et al., 2019}; ^{Broce et al., 2022}). El paisaje protegido y su gestión no abordan todas las amenazas existentes y emergentes para los sistemas marinos (^{Halpern et al., 2010}; Broce et al., 2022). Los contaminantes procedentes de las actividades humanas, los derrames de productos químicos o de petróleo en la tierra y en el océano afectan a los ecosistemas marinos (Puccinelli et al., 2016; Aguilera et al., 2019), esto incluye la calidad del agua, los sedimentos y los organismos marinos (^{Angelidis y Aloupi, 2000}; ^{Zhang et al., 2017}; ^{Cebe y Balas, 2018}). Por otro lado, la explotación de los recursos marinos representa una amenaza significativa para el ambiente marino causando una continua degradación de este ecosistema (^{Tonacci et al., 2018}). En este sentido, es primordial medir y controlar la calidad del agua para garantizar el mínimo impacto negativo en los ecosistemas marinos.

Para tratar de mitigar los efectos causados por el hombre, en las pasadas décadas se han promovido muchas iniciativas, como proyectos nacionales e internacionales y regulaciones. Todas estas iniciativas resaltan la necesidad de tomar acciones preventivas que incluyan programas de monitoreo continuo de los ecosistemas costeros (^{Azzellino et al., 2012}; ^{Tonacci et al., 2018}). Entre estas iniciativas, puede mencionarse la Red Mesoamericana de Calidad de Aguas (Remeca), la cual fue impulsada por México e incluyó a Guatemala, Belice, Honduras, El Salvador, Nicaragua, Costa Rica, Panamá, Colombia y República Dominicana. El objetivo principal de Remeca fue el de unificar las técnicas de muestreo de aguas y el análisis dentro de la región y establecer las variables de calidad de aguas como posibles indicadores de cambio climático. En Panamá, dentro de la iniciativa de Remeca, adicional a la medición de los parámetros de calidad de aguas, se incluyeron monitoreos biológicos para evaluar la calidad de agua del ecosistema marino de Punta Galeta. El área de muestreo se limitó a 9,40° N, -79,86° O (Figura 1) e incluyó tres subestaciones localizadas en un sistema somero de pastos marinos cercano a manglares, con una profundidad por debajo de 2 m. La campaña de muestreo tuvo lugar en octubre de 2014 y fue llevada a cabo semanalmente por un periodo de 30 días. Los parámetros fisicoquímicos (i.e. pH, temperatura del agua, salinidad, oxígeno disuelto) fueron medidos usando un equipo multiparamétrico HACH, modelo HQ40d. Cuatro muestras de aguas superficiales fueron colectadas para el análisis de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), coliformes fecales, nitrato y fosfato. Las muestras para el análisis de clorofila-a fueron colectadas y determinadas de acuerdo con el método EPA-446.0. Este método determina clorofilas a (cl a), b (cl b), c ₁ + c ₂ (cl c ₁ + cl c ₂) y los feo pigmentos de la clorofila a (feo a) en el fitoplancton marino y de agua dulce. La espectrofotometría de longitud de onda visible fue usada para medir los pigmentos en concentraciones de subpartes por millón (ppm). Las ecuaciones tricromáticas de ^{Jeffrey y Humphrey (1975)} son usadas para calcular las concentraciones de cl a, cl b, y cl c ₁ + c ₂ .

Las ecuaciones modificadas de ^{Lorenzen (1967)} son usadas para calcular el feo pigmento corregido de cl a y feo a. La concentración de nitrato fue determinada por el método de reducción por cadmio (i.e., HACH 8039) para aguas potables, residuales y marinas. El cadmio reduce el nitrato a nitrito en la muestra. El ion nitrito reacciona en un medio ácido con el ácido sulfanílico para formar una sal intermedia de diazonio. La sal se acopla al ácido gentísico para formar una solución de color ámbar. La longitud de onda de medición es de 500 nm para los espectrofotómetros o de 520 nm para los colorímetros. Para el control de calidad, el instrumento fue calibrado con soluciones estándares de nitrato. Los métodos de adición de estándares y los métodos de soluciones estándares fueron usados para validar los procedimientos de ensayo, reactivo e instrumento. Las concentraciones de fosfato fueron determinadas por el método del ácido ascórbico (i.e., HACH 8048) para aguas potables, residuales y marinas. El ortofosfato reacciona con el molibdato en un medio ácido para producir una mezcla del complejo fosfato/molibdato. El ácido ascórbico reduce al complejo, dando un intenso color azul molibdeno. La longitud de onda de medición es de 880 nm para los espectrofotómetros. Para el control de calidad, el instrumento fue calibrado con soluciones estándares. Los métodos de adición de estándares y los métodos de soluciones estándares fueron usados para validar los procedimientos de ensayo, reactivo, e instrumento. La DBO₅ y los coliformes fecales fueron determinados de acuerdo con los procedimientos del método estándar (^{Garay Tinoco et al., 2003}). Se hizo un análisis estadístico descriptivo y un análisis de varianza de una vía (ANOVA) para evaluar la variabilidad ambiental.

El índice de calidad de agua (ICA) fue calculado con los valores de temperatura, pH, oxígeno disuelto, turbidez, fosfato, nitrato, demanda bioquímica de oxígeno (DBO₅) y coliformes fecales. El índice se calcula a partir del valor Q y un factor de ponderación W, donde Q indica el nivel de calidad de agua relativo a cualquier parámetro individual y el factor de ponderación representa la importancia relativa del parámetro individual para la calidad general del agua (^{Jahan y Strezov, 2017}). El monitoreo biológico incluyó el muestreo de macroinvertebrados bentónicos a lo largo del campo de pastos marinos y protegido de la acción de las olas, entre el bosque de mangle y el arrecife de coral, a una profundidad de < 2 m (Figura 1). El área de muestreo fue dividida en tres submuestras. Cada submuestra tuvo un área de captura de 1 m² sobre el hábitat de pastos marinos. Se hicieron tres réplicas de cada submuestra. El sedimento de fondo fue extraído con un núcleo tipo Hope de 5 cm de diámetro y 15 cm de profundidad. Los organismos fueron separados cuidadosamente del sedimento con las manos para evitar cualquier pérdida de material y preservado en una solución de etanol al 94 %, después de la extracción (^{Azrina et al., 2006}).

Figura 1 Área de estudio. A. Ubicación en América Central de Panamá, B. Mapa de Punta Galeta, Provincia de Colón, Panamá. C. El Laboratorio Marino STRI, y la elipse denota el área de muestreo. 

En la sección de resultados, las variables registradas fueron comparadas con regulaciones internacionales y/o estudios de investigación previos debido a que Panamá no cuenta con una legislación de calidad de aguas marinas. Los valores de temperatura superficial coinciden con los de temperatura regional, que varían entre 25 y 29 °C (^{Beier et al., 2017}). Las aguas más cálidas se observan al sur de 12 ° N en la región Panamá-Colombia del mar Caribe. Los valores mínimos de salinidad indican aguas de baja salinidad (25), debido a la escorrentía y la influencia de la descarga de los ríos (Tabla 1), y los valores máximos (35) indican aguas más saladas, dentro de rangos normales (^{Chollett et al., 2012}; Beier et al., 2017).

Tabla 1. Parámetros fisicoquímicos y biológicos (valores medios y desviación estándar) y el Índice de calidad de agua para aguas marinas en Punta Galeta. Leyenda del índice de calidad de agua: 91-100 (muy buena), 71-90 (buena), 51-70 (moderada), 26-50 (mala), 0-25 (muy mala). (^{Gupta et al., 2003}; ^{Nikoo et al., 2011}). 

Los valores registrados de 1 a 7 NTU de turbidez en Punta Galeta no interfieren con los organismos marinos y su hábitat. Los valores de turbidez son considerados bajos comparados con 30 NTU el cual es un nivel suficiente para alterar la agudeza visual de los organismos marinos (^{Lunt y Smee, 2020}). Los valores de oxígeno disuelto estuvieron entre 7,9 y 13,1 mg L^-1 y los de pH entre 7,8 y 8,4 (Tabla 1). Ambos parámetros son apropiados para la preservación de la vida acuática (^{Van Woesik et al., 2012}; ^{Jordán-Garza et al., 2017}). Los valores de DBO₅ están dentro de 0,1 y 0,2 respectivamente, que están incluidos en los permitidos para la conservación de la vida acuática (^{Alfayate Blanco et al., 2004}; ^{Garrison et al., 2021}; ^{Oyeniran et al., 2021}). Los valores de nitrato registrados están en el rango de 0,2-0,4 mg L^-1.

Según los criterios de calidad del agua, los valores de nitrato excedieron los valores para la conservación de la vida que son 0,04 mg L^-1. Las concentraciones de fosfatos están dentro del rango de 0,04-0,12 mg L^-1, excediendo los criterios ecológicos mexicanos de calidad de agua. Los valores de clorofila a están dentro del rango de 0,08-0,163 mg L^-1, no existe un estándar de calidad de aguas marinas para este parámetro; sin embargo, es un buen indicador de producción primaria. Un aumento en las concentraciones de clorofila a (cl a) está asociado con las ondas de inestabilidad tropical (TIWs, por sus siglas en inglés) en el océano Pacífico ecuatorial (^{Shi y Wang, 2021}).

La concentración de cl a también es fundamental cuando se realizan estudios de modelado a gran escala en el Pacífico tropical. La variabilidad impulsada por el TIW también influencia tanto la intensidad de este, como la temperatura superficial del mar a gran escala (SST, por sus siglas en inglés) en el océano Pacífico tropical. De hecho, la retroalimentación positiva en el ENSO es observada debido al TIW inducido por el efecto de la clorofila a (^{Shi y Wang, 2021}). Las mediciones de coliformes fecales fueron bajas durante el periodo de muestreo, no mostrando contaminación por estas bacterias (< 100 UFC 100 ml^-1). Según el índice global de calidad del agua calculado (ICA) para Punta Galeta, que incluye ocho de los parámetros mencionados anteriormente, la calidad del agua es buena (75).

Un total de 160 organismos bentónicos fueron capturados, 27 en el primer muestreo, 38 en el segundo, 46 en el tercero y 49 en el último muestreo. Los organismos fueron identificados entre clasificaciones taxonómicas de clase, orden y familia. La clasificación taxonómica incluyó clase (Bivalvia), orden (Isopoda, Amphipoda, Brachyura), y familia (Paguroidea, Eunicidae, Ophiodermatidae, Polynoidae, Nereididae, Opheliidae). Diez taxones fueron identificados a partir de los 160 organismos recolectados (Tabla 2). Estudios previos registraron taxones similares en pastos marinos en el Caribe de Panamá (Marshall, 1991). El taxón más abundante fue poliquetos con 144 organismos (90 % del total), seguido por moluscos con 7 (4 % del total), crustáceos y equinodermos con 4 y 5, representando 3 % del total de organismos colectados (Figura 2).

Tabla 2 Organismos bentónicos colectados durante el periodo de muestreo. 

Figura 2 Distribución de organismos bentónicos encontrados en el pasto marino de Punta Galeta. 

La calidad del agua marina en Punta Galeta se basó en el índice de calidad de agua y en los resultados de un estudio biológico a corto plazo. La presencia de macroinvertebrados bentónicos identificados coincide con la riqueza de los sitios tropicales costeros, especialmente debido a la adaptación de las especies de estas comunidades a las condiciones ambientales de esta zona (^{Medeiros et al., 2016}). El número y el tipo de macroinvertebrados fueron determinados en parte por la acción del oleaje, el rango de salinidad y temperatura (^{Horrigan et al., 2005}; ^{Wolf et al., 2008}; Medeiros et al., 2016; ^{De Marchi et al., 2018}), la granulometría y la disponibilidad de materia orgánica (Rodríguez et al., 2006; ^{Beghelli et al., 2012}), y por la buena calidad del agua de mar (^{Lock et al., 2011}; ^{Fierro et al., 2019}). A pesar de que las concentraciones de nitrato y fosfato estaban por encima del valor recomendado (Ma et al., 2020), los valores registrados no restringen la abundancia de macroinvertebrados bentónicos, tal y como informan ^{Peng et al. (2020)} en ríos de China con niveles elevados de nutrientes.

Se requieren estudios a largo plazo con mediciones continuas in situ de las variables fisicoquímicas para entender los cambios estacionales en la calidad del agua y su posterior relación con la abundancia y riqueza de la comunidad bentónica. Estos ensamblajes biológicos se han utilizado como una herramienta eficaz para evaluar la contaminación por aguas residuales (^{Moreno y Callisto, 2006}) y la calidad de los arroyos de agua dulce. Esta herramienta podría ser también un bioindicador eficaz para los ambientes marinos, debido a su estilo de vida sedentario, su gran tamaño, su vida relativamente larga y su tolerancia variable a las presiones inducidas por el hombre (^{Jordan y Smith, 2004}). Los resultados obtenidos en este estudio son relevantes en Panamá para definir el umbral de parámetros físicos donde los poliquetos no sobreviven. El monitoreo de los parámetros fisicoquímicos y los estudios biológicos reflejan mejor la calidad del agua del ecosistema. Los resultados de un estudio más completo pueden funcionar como línea de base para la legislación del medio marino en Panamá.

Las metodologías que incluyen técnicas de monitoreo biológico junto con los procedimientos fisicoquímicos analíticos pueden describir mejor la calidad del agua y el conocimiento del estado ecológico del lugar, datos primordiales para las legislaciones con base científica para la protección de los ambientes marinos.