Introducción

Los embalses o represas son sistemas acuáticos construidos para diversos usos, por tanto, son un importante caso de estudio de investigación (^{J0rgensen & Vollenweider, 1988}), su conocimiento y el manejo de la calidad del agua es elemental, partiendo que existen pocas informaciones sobre su funcionamiento, lo que dificulta el auxilio en la protección para su conservación y gestión de estos ambientes (^{Cifuentes et al., 2014}). En las últimas décadas, estas zonas han sido sometidas a procesos intensivos de transformación y degradación causados por las actividades humanas, llevando a una reducción sustancial de la biota acuática e incluso a su desaparición (^{Rincon, 1996}; ^{Bernal et al., 2006}; ^{Arango et al., 2008}; ^{Rocha et al., 2017}).

Por lo general, la calidad de agua en estos sistemas se mide a través de parámetros fisicoquímicos y bacteriológicos, los cual permite establecer su productividad y sostenibilidad (^{Mustapha, 2008}), además estos estudios han sido útiles para entender el papel de los procesos biológicos, geológicos y atmosféricos en los ciclos biogeoquímicos de los embalses, ríos y cuencas hidrográficas (^{Roldán-Pérez, 1999}; ^{Heino et al., 2004}; ^{Cifuentes et al., 2014}).

Una alternativa a estos métodos, es a través de indicadores biológicos empleando insectos acuáticos (^{Hurtado et al., 2005}; ^{Roldán-Pérez, 2016}; ^{Murillo & Córdoba, 2017}), dado que cuando existen alteraciones de carácter antropogénico, la condición física y química del agua presenta variaciones que limitan a las poblaciones de estos insectos (^{Guevara, 2011}), sin embargo, los métodos fisicoquímicos y biológicos no son excluyentes entre sí, al no reflejar las variaciones espaciales y temporales que presenta la calidad de un sistema hídrico, debido a factores externos e internos al cuerpo de agua, por lo que se recomienda el uso de ambos para tener un panorama amplio del estado de los ambientes acuáticos (^{Xie et al., 2003}; ^{Sierra, 2011}; ^{Torrado, 2016}).

El departamento de Boyacá y su gran extensión de páramos, ríos, quebradas, cuencas y embalses en conjunto, constituyen una alta riqueza hídrica que abastece de este importante líquido a toda la comunidad rural y urbana de más de 1.3 millones de habitantes (^{Celis et al., 2015}). Actividades de mayor intensidad en la región central del país (minería, ganadería, agricultura), han traído como consecuencia el deterioro de la oferta ambiental, especialmente del recurso hídrico, alternando su composición y funcionamiento ecológico en la mayor parte del territorio (^{Rincón, 2002}; ^{Medellín et al., 2004}; ^{Rocha et al., 2015}). De aquí, la importancia de la realización de estudios que permitan explorar el estado de los ecosistemas acuáticos, generando entonces un impulso para desarrollo de investigaciones que evalúen la calidad del agua por medio de la presencia de bioindicadores. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue, reportar las condiciones de calidad de agua, en las represas La Playa y La Copa de los municipios de Tuta y Toca respectivamente, utilizando macroinvertebrados acuáticos como referente de estado del cuerpo de agua y contrastando con aspectos físicos y químicos de sustancias orgánicas e inorgánicas.

Materiales y métodos

Área de estudio.

El proyecto se realizó durante los meses de junio-agosto del 2018 en temporada de sequía según comportamiento meteorológico de la zona. A partir del desarrollo de dos prácticas de campo del curso de Biología para Ingeniería Ambiental e Ingeniería Sanitaria de la Universidad de Boyacá, se obtuvieron muestras biológicas y datos fisicoquímicos en dos represas o embalses, ubicados en la provincia Centro del departamento de Boyacá, Colombia.

La primera zona, represa La Playa (Figura 1; 5°68'71"35 N-73°25'30"27 O), ubicada en el municipio de Tuta, construida en 1966, cuenta con un área de 128 hectáreas, altitud de 2588 m s.n.m.; temperatura promedio de 18 ° C y precipitación media anual de 1205 mm. Según ^{Rodríguez-Zambrano & Aranguren-Riaño (2014)}, este embalse presta el servicio como subcuenca de la parte alta de caudal del río Chicamocha, como sistema de riego de cultivos aledaños y fuente hídrica de ganado bovino y ovino.

Fuente: Autor, 2019.

Figura 1 Represa La Playa, municipio de Tuta (Boyacá). Puntos de colecta material biológico y toma de muestras fisicoquímicas. 

La segunda zona de estudio se conoce como represa La Copa (Figura 2; 5°36'49" N -73°11'43" O), un sistema de agua artificial situado en el municipio de Toca y construido en el año 1990, a una altitud de 2900 m s.n.m.; con una extensión de aproximadamente 880 hectáreas. Las temperaturas en este lugar oscilan entre los 13 y 16 ° C, con precipitación media anual de 1560 mm. Este embalse tiene una importante función, no solamente ecológica por su amortiguación hídrica, sino que, además es el principal abastecedor de riego para la cuenca media del rio Chicamocha, en la actualidad presenta vertimientos provenientes de floricultivos y de actividades agropecuarias locales (^{Cifuentes et al., 2014}).

Fuente: Autor, 2019.

Figura 2 Represa La Copa, municipio de Toca (Boyacá). Puntos de colecta material biológico y toma de muestras fisicoquímicas. 

Resultados

Fueron colectados 979 insectos pertenecientes a cuatro órdenes, 15 familias y 19 géneros, en los nueve levantamientos que se realizaron en cada sistema: el orden con la mayor abundancia fue Díptera con el 57,30 % de los individuos colectados, seguido por Hemíptera (25,02 %), Coleóptera (13,38 %) y en menor representación Odonata (4,29 %) (Tabla 1).

La dominancia de los insectos por familia conforme a la abundancia relativa, registró la presencia de una mayor representación por tres taxones eudominantes: Culicidae, Chironomidae y Pleidae, cuatro dominantes: Hidrophilidae, Gerridae, Notonectidae y Calopterygidae, cinco sub-dominantes: Dytiscidae, Corixidae, Coenagrionidae, Noteridae y Coenagrionidae; los taxones identificados adicionales presentaron abundancia relativa inferior al 1 %, siendo clasificados como recesivos.

Coleóptera y Hemíptera fueron los órdenes con mayor número de familias identificadas, cinco y seis respectivamente, siendo estos citados como organismos comunes que nadan activamente en cuerpos de agua lénticos y en general con poca vegetación sumergida. Los taxones del orden Díptera encontrados fueron Culicidae y Chironomidae. La familia Culicidae fue numéricamente más expresiva con 380 individuos, representado el 38,81 % del total de los insectos encontrados. Su presencia fue eudominante en casi todos los levantamientos, con excepción de los últimos realizados en la represa La Copa. Dentro de la familia Culicidae y Chironomidae, los taxones que presentaron mayor abundancia y frecuencia en los muestreos fueron los géneros Aedes y Crycotopus, con 361 insectos. En los dos sistemas acuáticos se observó la exclusividad de varios géneros de insectos: Donacia, Tegobia, Micracanthia y Rhagovelia, en un ambiente comparado a otro. Sin embargo, no es posible afirmar que la ocurrencia de determinado insecto es característica de un lugar, o represente las condiciones fisicoquímicas exactas de la época de muestreo asociado con sus condiciones de hábitat (Tabla 1).

La calidad de agua según el índice biótico BMWP/Col para las dos zonas de estudio, reportaron valores inferiores a 79, lo que indica aguas ligeramente contaminadas, de baja calidad o con evidencia de efectos de contaminación. La puntuación en el índice ASPT fue de 5,27, revelando la presencia de aguas moderadamente contaminadas en las dos zonas de estudio (Tabla 2).

En cuanto a los parámetros fisicoquímicos, el pH registrado en cada sistema hídrico presentó una variación de 6,5 a 7,5, indicando que el agua se encuentra en un rango neutral. Para el nitrógeno se tomaron en cuenta los nitritos (NO₂) reportando un valor promedio de 0,025 mg/l y nitratos (NO₃) donde se determinó un valor máximo promedio de 10 mg/l en las dos zonas de estudio. En cuanto a la conductividad, las zonas de estudio presentan niveles relativamente altos (valor promedio de 643,5 μS/cm), lo cual permite identificar que el agua se encuentra contaminada; esto posiblemente a la presencia de minerales disueltos que se encuentran en el cuerpo de agua, es decir, presenta altos contenidos iónicos (Tabla 3).

Tabla 3 Registros fisicoquímicos, R1 (Represa La Playa), R2 (Represa La Copa). M: # de muestras identificadas por sistema hídrico. 

Discusión

Con la finalidad de hacer un análisis de la calidad de agua utilizando como indicador biológico los macroinvertebrados presentes en dos sistemas hídricos artificiales en un ecosistema alto-andino, este trabajo constató un número significativo de taxones identificados y una abundancia numérica elevada de organismos comunes en áreas hídricas contaminadas (^{Bervoets et al., 1996}; ^{Roldán-Pérez, 1999}; ^{Giacometti & Bersosa, 2006}; ^{Arango et al., 2008}). La alta presencia de taxones de insectos en las zonas de estudio, se debe a que estos sistemas ofrecen más hábitats y sustratos, inclusive las variaciones anuales de los períodos de lluvia/sequía, la alta radiación, la temperatura y la saturación de oxígeno perturban considerablemente el establecimiento y permanencia en estas zonas (^{Margalef, 1955}; ^{Riss et al., 2002}; ^{Giacometti & Bersosa, 2006}; ^{Arango et al., 2008}; ^{Gamboa et al., 2016}).

La exclusividad de taxones a nivel de género como Donacia, Tegobia, Micracanthia y Rhagovelia, en cada sistema hídrico, según su biología, estos organismos viven entre tallos y hojas de macrófitas, alimentándose tanto de materia vegetal viva, como de materia orgánica en descomposición (^{Maltby, 1991}; ^{Roldán-Pérez, 1999}). Además, presentan una adaptación dentro de un amplio rango de concentraciones de variables fisicoquímicas, registrado en estaciones donde las variables indican altos valores de nutrientes tales como: amonio y nitratos, y con una alta contaminación orgánica (^{Tokeshi, 1993}; ^{Bervoets et al., 1996}; ^{Whiles et al, 2000}; ^{Oviedo-Machado & Reinoso-Flórez, 2018}).

El orden Diptera, siendo el más representativo durante el estudio, se caracteriza por habitar en lugares húmedos, con vegetación abundante y fango (^{Walteros-Rodríguez, 2010}; ^{Oviedo-Machado & Reinoso-Flórez, 2018}). Específicamente, la familia Chironomidae se alimentan de materia vegetal orgánica en descomposición (^{Bervoets et al, 1996}; ^{Murillo & Córdoba, 2017}).

La familia Culicidae, son indicadores de aguas mesoeutróficas (^{Roldán-Pérez, 1980}; ^{Giacometti & Bersosa, 2006}), es decir, se adaptan en zonas de menor grado de enriquecimiento con nutrientes que el medio les provee. Según ^{Angerilli & Beirne (1980)}, la población de estos organismos son altas en ambientes que presentan baja vegetación acuática, pues la vegetación influye en la selección de hábitats para ovopositar por parte de las hembras, al producir cambios en la temperatura del agua y en su composición fisicoquímica.

El orden Hemíptera, representados por la familia Pleidae, estos individuos se clasifican como depredadores de macroinvertebrados y de otros organismos (^{Tokeshi, 1993}; ^{Ríos et al., 2013}). Estos organismos en particular, prefieren aguas quietas de extensión mediana, de poca profundidad, superficie libre y con vegetación sumergida escasa o moderadamente abundante (^{Morrone et al., 2004}; ^{Mazzucconi et al., 2008}), estas estratificaciones son comunes en las dos zonas de estudio, explicando su alta abundancia.

Los coleópteros acuáticos constituyen organismos de gran importancia ecológica para ecosistemas de agua dulce (^{Dügel & Kazanci, 2004}; ^{Manzo, 2005}; ^{Heckman, 2006}). Hydrophilidae, la familia con mayor representación en este grupo, el 75 % de las especies identificadas son acuáticas, y están adaptados a la vida en el agua o al menos en biotipos marginales a veces inundables, mientras otros son solo riparios (^{Oliva et al., 2002}). Los adultos en general se alimentan de materiales vegetales, los que están dentro del agua se alimentan de algas y perifiton pero los de mayor tamaño y las larvas son normalmente depredadoras (^{Roldán-Pérez, 1996}; ^{Oliva et al, 2002}; ^{Riss et al., 2002}).

La familia Dytiscidae registró una abundancia relativamente alta, los organismos de este grupo son de mejor adaptación a la vida acuática y la más diversa de los coleópteros, pues los adultos como las larvas son netamente depredadoras (^{Wallace & Merritt, 1980}; ^{Resh et al, 1988}; ^{Roldán-Pérez, 1999}).

Según los valores asignados en los índices BMWP/Col y ASPT, las aguas de la represa La Playa y La Copa son de baja calidad, con efectos contaminantes evidentes. Estos resultados son similares a los encontrados por ^{Castellanos et al. (2017)} en el Embalse del Guájaro, del municipio de Repelón, Atlántico, así como ^{Pineda & Quiroz (2015)}, donde corroboraron por medio de este tipo de indicadores, que la calidad de agua en este tipo de embalses y lagunas, presentaron valores a aguas ligeramente contaminadas. Concluyen que este tipo de resultados se debe al nivel intenso de materia orgánica a elementos como la vegetación y los propios residuos de los procesos metabólicos de los organismos que allí habitan.

Siguiendo los resultados de los parámetros fisicoquímicos, y estudios previos en las zonas de estudio, es evidente que estos sistemas están influenciados en su mayoría por actividades pecuarias, industria y vertimientos, lo que posibilita la escorrentía de nutrientes (^{Gamboa et al., 2016}; ^{Rocha et al., 2017}). Teniendo en cuenta los tensionantes ambientales que presentan estas dos represas, principalmente los afluentes de aguas residuales, el periodo muestreado presento valores representativos en cuanto a NO3 con registros entre 10 a 23 mg/l y conductividad eléctrica con valores entre 642 a 645 μS/cm, característicos de aportes externos de materia orgánica y iones en solución de fuentes externas al sistema. Lo anterior afecta la productividad de los ecosistemas en general, debido a que muchas de las sales y otros componentes inorgánicos son difíciles de retirar del agua (^{Roldán-Pérez, 2003}; ^{Allan et al, 2006}). Estos resultados son consecuentes con estudios anteriores realizados por ^{Cifuentes et al. (2014)}; ^{Rodríguez-Zambrano & Aranguren-Riaño (2014)}.

En general, la estructura de la comunidad de macroinvertebrados depende de varios factores, algunos abióticos como las condiciones del sedimento, la profundidad, el oxígeno disuelto, el pH, la temperatura y la conductividad entre otros (^{Alba-Tercedor, 1996}; ^{Castellanos & Serrato, 2008}; ^{Forero & Longo, 2014}). Los cambios significativos en las características fisicoquímicas del medio coinciden significativamente con las variaciones en composición y abundancia de las comunidades acuáticas, debido a que existe una estrecha correlación entre los organismos y los factores ambientales (^{Roldán-Pérez, 2003}). Lo planteado confirma la influencia de las características del medio sobre la permanencia de los macroinvertebrados en el ecosistema acuático, sea este un sistema Léntico o Lótico. Los diferentes métodos permiten explorar la manera cómo interactúan las estas variables fisicoquímicas con la comunidad de macroinvertebrados acuáticos, a la vez que dejan observar cómo se correlacionan entre sí los dos grupos de variables (^{Resh et al, 1988}; ^{Torrado, 2016}; ^{Rocha et al, 2017}).

Conclusiones

La composición de fauna de macroinvertebrados acuáticos presente en este estudio está relacionado directamente por los cambios en función de las alteraciones tróficas de las zonas de muestreo.

En este estudio se resalta la abundancia del grupo taxonómico de macroinvertebrados Culicidae, el cual fue el más representativo, con géneros indicadores de elevado nivel trófico, por tanto, una asociación con alta tensión ambiental, concordante con estudios otro tipo de comunidades biológicas como fitoplancton y zooplancton que muestran el aumento del proceso de eutrofización de estos sistemas con el tiempo.

Con los resultados del cálculo del índice de calidad BMWP/Col en cada zona de muestreo realizado durante los meses de junio - agosto de 2018, se distinguen el tipo de calidad de agua: "Ligeramente contaminadas" donde los taxones representativos dentro del estudio, encuentran condiciones propicias para su establecimiento y representatividad dentro de los sistemas.