Biodiversidad de diatomeas como indicador de calidad

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Este artículo de Laura García Rivas trata el uso de los índices de biodiversidad aplicados a las diatomeas como bioindicadores.

¿Se puede determinar la calidad ecológica de los cuerpos acuáticos con los datos de biodiversidad de la comunidad de diatomeas?

Históricamente, se han propuesto dos tipos de métricas para la determinación de la calidad del agua basadas en el estudio de la comunidad de diatomeas. La primera son los índices de autoecología, los cuales son objeto de otro artículo, y la segunda son los índices basados en la diversidad alfa (α) de la comunidades la cual es la diversidad puntual medida en una unidad de muestreo, y consiste en la riqueza de especies, la equidad o equitatividad de la comunidad y los índices de diversidad que engloban varios aspectos de la misma (por ejemplo el índice de diversidad de Shannon-Weaver).

En un recorrido por la bibliografía existente sobre el análisis de la diversidad de la comunidad de diatomeas y su relación con la calidad del agua, se encuentran en primer lugar, artículos que muestran una correlación entre ambos factores, indicando que a mayor diversidad, mayor calidad del agua (Van Dam 1982; Patrick, 1973; Lavoie et al. 2008). Esta afirmación se basa en la asunción de que en condiciones de estrés (contaminación química, aumento de temperatura por vertimientos, eutrofización, etc.), las especies de diatomeas que son intolerantes disminuye mientras que las tolerantes, con amplios rangos ecológicos aumentan drásticamente al no tener competencia.

El índice de diversidad de Patrick está basado en que la diversidad biológica tiene un comportamiento similar bajo condiciones ambientales similares.

Un ejemplo claro es el desarrollo del índice de diversidad de Patrick (Patrick 1965) el cual está basado en que la diversidad biológica tiene un comportamiento similar bajo condiciones ambientales similares, por lo que cuando una comunidad está sometida a un estrés, habrá menos taxones, pero estos tendrán mayor frecuencia relativa. Todo esto se basa en los conceptos y teorías de la ecología tradicional, pero, estudios recientes han mostrado que esta suposición no puede ser extendida a todos los ecosistemas.
Un ejemplo de estos estudios actuales es el llevado a cabo por Blanco et al. (2012), en el que se analizaron 640 estaciones en Francia, encontrándose un total de 934 taxones de diatomeas. Con esta base de datos se analizaron diferentes índices de diversidad que fueron comparados con factores abióticos. El estudio reveló que ninguno de los índices estudiados mostró una relación clara y consistente con la concentración de fósforo total, usada como representante del nivel de eutrofización. Resultados similares fueron obtenidos en Archibald 1972; Lowe & Pan 1996; Jüttner et al 2003, Salusso & Moraña 2002 y Dum 1994, concluyendo, en todos ellos, que el uso de los índices de diversidad no puede ser correlacionado con la calidad de las aguas.

se requiere un estudio de la relación entre los factores abióticos y los índices de diversidad en la zona de interés con el objetivo de obtener una línea base o caracterización de la región

Estos estudios están en consonancia con la teoría de la perturbación intermedia (Connell 1978) que sugiere que la diversidad de especies local se maximiza bajo perturbaciones ecológicas que no son muy frecuentes pero tampoco muy raras, es decir, las especies que crecen en etapas sucesionales tempranas (especies pioneras) y tardías pueden coexistir con condiciones moderadas de perturbaciones. Por tanto, no es posible concluir que la calidad del agua pueda ser inferida desde los índices de biodiversidad.
En conclusión, se requiere un estudio de la relación entre los factores abióticos y los índices de diversidad en la zona de interés con el objetivo de obtener una línea base o caracterización de la región, que permita entender el comportamiento de estos y, así, poder usar estos índices para determinar la calidad del ecosistema. Igualmente, aunque los índices de biodiversidad no puedan ser utilizados para inferir la calidad del agua sin un estudio previo en la región de interés, es necesario el análisis de la diversidad biológica debido a su alto valor ecológico, y en particular, a su interés en Colombia. Para la determinación de la calidad del agua se recomiendan índices de autoecología como el IPS y el IBD que fueron tratados en el artículo previo publicado el 27 de julio de 2017.

 

Porqué diversidad alfa?

La biodiversidad alfa (α) mide la diversidad intrínseca y puntal de una comunidad, mientras que la diversidad beta (β) determina el grado de cambio en la composición de especies entre comunidades en un paisaje, y la diversidad gamma (χ) la riqueza de especies del conjunto de comunidades que integran un paisaje.
En los muestreos de diatomeas en sistemas acuáticos continentales se realiza un estudio de la diversidad α, ya que se toma una muestra puntual de diatomeas en un sitio de muestreo.

 

Bibliografía

Patrick, R., 1965. Algae as indicators of pollution. – In: U.S. Dept. of Health, Education & Welfare,
Biological Problems in Water Pollution. Cincinnati, Ohio PHS Publ. 999-WP-25, pp. 225–231.
Salusso, M.M. & Moraña L.B., 2002. Comparación de índices bióticos utilizados en el monitoreo de dos sistemas lóticos del noreste argentino. Revista de Biología Tropical vol 50, pp. 327-336.
Dunn, Ch. 1994. Gaps in GAP. Plan Sci. Bull. 40: 120–121.
Patrick, R., 1973. Use of algae, especially diatoms, in the assessment of water quality. In Cairns, J. Jr. & K. L. Dickson (eds), Biological Methods for the Assessment of Water Quality. A symposium presented at the Seventyfifth Annual Meeting American Society for Testing and Materials. ASTM, Philadelphia, Special Technical Publication 528: 76–95.
Van Dam H., 1982. On the use of measures of structure and diversity in applied diatom ecology. Aquatic Ecology 16(2):288-288.
Jüttner, I., S. Sharma, B. M. Dahal, S. J. Ormerod, P. J. Chimonides & E. J. Cox, 2003. Diatoms as indicators of stream quality in the Kathmandu Valley and Middle Hills of Nepal and India. Freshwater Biology 48: 2065–2084.
Lowe, R. L. & Y. Pan, 1996. Benthic algal communities as biological monitors. In Stevenson, R. J., M. L. Bothwell & R. L. Lowe (eds), Algal Ecology: Freshwater Benthic Ecosystems. Academic Press, San Diego, 705–739.
Lavoie, I., S. Campeau, F. Darchambeau, G. Cabana & P. J. Dillon, 2008. Are diatoms good integrators of temporal variability in stream water quality? Freshwater Biology 53: 827–841.
Blanco S., Cejudo-Figueiras C., Tudesque L., Bécares E., Hoffmann L., Ector L., 2012. Are diatom diversity índices reliable monitoring metrics? Hydrobiologia 695: 199-206.
Connell, J. H. 1978. Diversity in tropical rain forest and coral reefs. Science 199:1302-13

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