Invertebrados de agua dulce: monitorización y valoración del estado ecológico

Antonio Torralba Burrial

Esquema ponencia

• Directiva Marco del Agua

• Biodiversidad acuática / macroinvertebrados

• Recolección de muestras

• Análisis:

• Métricas individuales

• Multimétricos

• ¿Especies invasoras?

• ¿Libélulas como bioindicadoras?

Directiva Marco del Agua

Desarrollo sostenible

DMA

Calidad aguas

Indicadores calidad

Estado ecológico ríos

Política hídrica sostenible UE

Estado ecosistema acuático

• Biológicos

• Hidromorfológicos afectando biol.

• Físico-químicos afectando biol.

Bioindicadores

Bioindicadores (DMA):

•Fitobentos

•Macrofitos

•Peces

•Macroinvertebrados

Cambios en organismos y

comunidades acuáticas Cambios hábitats acuáticos

Diversidad en ecosistemas acuáticos continentales

Balian et al. 2008

Macroinvertebrados

• Invertebrados

• ≥1 mm (en algún momento)

• Ciclo vital parcial o totalmente acuático

• Diversos grupos • Cnidarios

• Anélidos

• Moluscos

• Artrópodos*

Insectos •Nivel de conocimiento distinto según grupos

•Grupos mayoritarios: dípteros (43%), coleópteros

(18%) y tricópteros (15%)

Balian et al. 2008

Coleópteros

Jäch & Balke 2008

• 12600 spp.

• 6 familias >1000spp

–Ditíscidos

–Hidrénidos

–Hidrofílidos

–Élmidos

–Escírtidos

–Girínidos

• En el mundo

– 46 familias

– ≈ 12600 spp

• En la Península Ibérica

– 20 familias

– 331 spp.

Tricópteros

Moor & Ivanov 2008

Efemerópteros

Barber-James et al. 2008

• En el mundo:

– 42 familias

– ≈ 3000 spp.

– 32% en 12 géneros

• En la Península Ibérica:

– 12 familias

– 147 spp.

Efemerópteros

Leptoflébido Potamántido

Efemérido Heptagénido

Bétido

Cénido

Plecópteros • En el mundo

– 16 familias

– ≈ 3500 spp

• En la Península Ibérica

– 7 familias

–138 spp.

Fochetti & Tierno de Figueroa 2008

Ventajas macroinvertebrados 1. Afectados condiciones físicas, químicas y biológicas

2. tipos de estrés comunidades

3. Indican condiciones concretas tramo

4. Responden con rapidez

5. Parte fundamental redes tróficas

6. Detección rápida

7. Muestreos relativamente sencillos y económicos

8. Abundantes mayoría de las corrientes

Klemm et al. 1990, Barbour et al. 1999

Muestreo

Muestreo: condicionantes

• Resultados suficientemente precisos

• Permitir comparaciones espacio-temporales

• Seguir

• DMA

• Normas internacionales estandarización

• Macroinvertebrados aguas fluviales someras

• Muestreador Surber

• Red de mano

Equipo accesorio campo

Torralba Burrial & Ocharan 2007

Muestreo con red manual

• Muestreo a mano en aguas corrientes poco profundas

• Muestreo a pie en aguas más profundas

• Muestreo en aguas estáticas o corriente lenta

UNE EN 27828

Aguas someras: Surber

UNE EN 28265

Surber vs red manual

• Comparamos en 15 sitios. De acuerdo:

• Tipo de río

• Estado ecológico

• 2 Surber (laminar y turbulento) vs 10’ red manual

Torralba Burrial & Ocharan 2007

• Resultados muy similares, con elevados coeficientes correlación

Torralba Burrial & Ocharan 2007

• Resultados muy similares, con elevados coeficientes correlación

Torralba Burrial & Ocharan 2007

Tamaños malla recomendados

UNE-EN ISO 9391

IBMWP tipos muestreo

•Sin asociarlo

muestreo concreto (Alba-Tercedor & Sánchez-

Ortega 1988)

• Usado con varios

tipos muestreo

•Utilización muestreo

red manual hasta no

ver nuevos taxones (Alba-Tercedor 1996,

Guadalmed)

• Diferenciado del

BMWP original y resto

adaptaciones

Torralba Burrial & Ocharan 2007

Aguas someras: 20 kicks

•Unidad de muestreo: puntapié (kick)

• 20 kicks en 100 m

•Repartidos según cobertura

•¿Área final muestreo variable?

I. Pardo, CHE 2005

Aguas someras: método portugués

• Red de mano (20 cm)

• Tramos de 50 m variados

• Pasadas de 1 m

• 6 pasadas

INAG 2008

Aguas someras: Surber modificado

•Modificaciones para

minimizar nº de

organismos que entran

por deriva durante el

muestreo

UNE EN 28265

Charcas: manga entomológica

CHE 2005

Aguas profundas: dragas

UNE-EN ISO 9391

Sustratos artificiales

• Inmersión “unidades de colonización”

• Recolección posterior

• 4 semanas (recom.)

• 3 réplicas

UNE-EN ISO 9391 Alonso & Camargo 2005

Determinación laboratorio

Análisis

¿Qué métricas empleamos?

• Riqueza taxones/spp

• Nº o % EPT

• BMWP y derivados (IBMWP, BMWPC…)

• ASPT (Ibérico -> IASPT)

• % Chironomidae

• Diversidad

• Ambientes específicos -> SALINDEX

• Multimétricos (METI, IPtIN,IPtIS)

Macroinvertebrados Valor Sensibilidad

Siphlonuridae, Heptageniidae, Leptophlebiidae, Pota-manthidae,

Ephemeridae, Taeniopterygidae, Leuctridae, Capniidae,

Perlodidae, Perlidae, Chloroperlidae, Aphe-locheiridae,

Phryganeidae, Beraeidae, Odontoceridae, Leptoceridae, Goeridae,

Lepidostomatidae, Brachycen-tridae, Sericostomatidae,

Athericidae, Blephariceridae.

10

8

7

6

5

4

3

2

1

Lestidae, Calopterygidae, Gomphidae, Cordulegastridae,

Aeshnidae, Corduliidae, Libellulidae, Psychomyiidae,

Philopotamidae, Glossosomatidae, Astacidae.

Ephemerellidae, Nemouridae, Rhyacophilidae,

Polycentropodidae, Limnephilidae, Ecnomidae

Platycnemididae, Coenagrionidae, Hydroptilidae, Gammaridae,

Atyidae, Corophiidae, Neritidae, Viviparidae, Ancylidae,

Thiaridae, Unionidae.

Oligoneuriidae, Polymitarcidae, Hydropsychidae, Dryopidae,

Elmidae, Helophoridae, Hydrochidae, Hydraenidae, Clambidae,

Tipulidae, Simuliidae, Planariidae, Dendrocoelidae, Dugesiidae.

Baetidae, Caenidae, Haliplidae, Cucurlionidae, Crysomelidae,

Tabanidae, Stratiomyidae, Empididae, Dolichopodidae, Dixidae,

Ceratopogonidae, Anthomyidae, Limoniidae, Psychodidae,

Sciomyzidae, Rhagionidae, Hidracarina, Sialidae, Piscicolidae.

Mesoveliidae, Veliidae, Hydrometridae, Gerridae, Nepi-dae,

Naucoridae, Pleidae, Notonectidae, Corixidae, Helo-didae,

Hydrophilidae, Hygrobiidae, Dytiscidae, Gyrini-dae, Asellidae,

Ostracoda, Valvatidae, Hydrobiidae, Lymnaeidae, Physidae,

Planorbidae, Bithyniidae, Sphaeriidae, Glossiphonidae,

Hirudidae, Erpobdellidae.

Chaoboridae, Chironomidae, Culicidae, Ephydridae, Muscidae,

Thaumaleidae.

Oligochaeta, Syrphidae.

IBMWP

• Valoración IBMWP

• Sumatorio de los taxones presentes, ponderado por su sensibilidad a la contaminación

Alba Tercedor & Sánchez Ortega 1988, Alba-Tercedor et al. 2002

IBMWP

• Valoración IBMWP

• Sumatorio de los taxones presentes, ponderado por su sensibilidad a la contaminación

• Categorización en 5 clases

I Muy bueno

II Bueno

III Moderado

IV Deficiente

V Malo

Alba Tercedor & Sánchez Ortega 1988, Alba-Tercedor et al. 2002

Estado ecológico

I

II

III

IV

V

•Mayoría tramos – Muy bueno (54%)

– Bueno (31%)

• Pero 16% inaceptable DMA

– Moderado

– Deficiente

– Malo

Torralba Burrial 2009

Estado ecológico

I

II

III

IV

V Torralba Burrial 2009

Tipos de ríos

¿Tipos de ríos aragoneses?

• 3 tipos de ríos:

Pirenaicos

Mediterráneos prepirenaicos

Mediterráneos ibéricos

• Las comunidades de macroinvertebrados se ordenan según el tipo de río y el estado ecológico

Torralba Burrial 2009

Tipificación: caso portugués

INAG 2008

Tipificación: caso portugués

INAG 2008

Tipificación: caso español

ORDEN ARM/2656/2008

Umbral IBMWP clase I

• Clásico: 100

• Tipo 1: 75

• Tipo 24: 210

Aplicación conjunta índices • Subcuenca Arba (Zgz)

Torralba Burrial & Ocharan 2009

Aplicación conjunta índices • Subcuenca Arba (Zgz)

• Acusada mediterraneidad

Torralba Burrial & Ocharan 2009

Aplicación conjunta índices • Subcuenca Arba (Zgz)

• Acusada mediterraneidad

Torralba Burrial & Ocharan 2009

Aplicación conjunta índices • Subcuenca Arba (Zgz)

• Acusada mediterraneidad

• Métricas empleadas:

• Riqueza taxones

• Grupos EPT

• Densidad

• IBMWP - IASPT

• Diversidad -

Dominancia - Equidad

Torralba Burrial & Ocharan 2009

Aplicación conjunta índices • Subcuenca Arba (Zgz)

• Acusada mediterraneidad

• Métricas empleadas:

• Riqueza taxones

• Grupos EPT

• Densidad

• IBMWP - IASPT

• Diversidad -

Dominancia - Equidad

Torralba Burrial & Ocharan 2009

Índices multimétricos

• Definen la comunidad mediante una serie de métricas

• Métricas referidas al tipo de río

• Las combinan en una fórmula (índice)

• El valor del índice referido al tipo de río (EQR)

• Clase estado ecológico según separación estado de

referencia

IPtIN

• Índice Portugués de Invertebrados Norte

• IPtIN = Nº Taxa x 0,25 + EPT x 0,15 + Equidad x 0,1 + (IASPT – 2) x 0,3 + Log (Sel. ETD+1) x 0,2

Log (Sel. ETD+1) = Log10 de 1 + suma abundancias algunas familias efemerópteros, tricópteros y dípteros (Heptageniidae,

Ephemeridae, Brachycentridae, Goeridae, Odontoceridae, Limnephilidae, Polycentropodidae, Athericidae, Dixidae, Dolichopodidae, Empididae, Stratiomyidae)

INAG 2009

IPtIS

• Índice Portugués de Invertebrados Sur

• IPtIS = Nº Taxa x 0,4 + EPT x 0,2 + (IASPT – 2) x 0,2 + Log (Sel. EPTCD+1) x 0,2

Log (Sel. EPTCD) = Log10 de 1 + suma abundancias algunas familias de efemerópteros, plecópteros, tricópteros, coleópteros y dípteros (Chloroperlidae, Nemouridae, Leuctridae,

Leptophlebiidae, Ephemerellidae, Philopotamidae, Limnephilidae, Psychomyiidae, Sericostomatidae, Elmidae, Dryopidae, Athericidae)

INAG 2009

Métricas estandarizadas tipo río

INAG 2009

Índice/Valor referencia = EQR

INAG 2009

Ejemplo: ríos Portugal

Aplicación IPtIN

Estandarización

(división por

mediana referencia)

Fórmula IPtIN Estandarización Umbrales

METI

•METI-2010 (Pardo

et al., 2010) (en

espera publicación)

•Ejemplo:

•Asturias

• Ríos costeros

cantabro-atlánticos

• 6 tramos

• 20 kicks

Cálculo METI

• Estandarizar valores (dividir por la mediana de ese métrico en las localidades de referencia del tipo)

Cálculo METI • Suma de las métricas estandarizadas (valor METI)

• Obtención EQR (división por la mediana del METI en las

estaciones de referencia del tipo)

Tramo IBMWP IASPT METI-2010 EQR Clase

1 243 5,79 7,38 0,92 II

2 186 4,77 5,13 0,64 III

3 105 5,25 4,58 0,57 III

4 110 5,24 4,03 0,51 III

5 168 5,42 6,29 0,79 II

6 168 5,42 4,70 0,59 III

¿Especies invasoras?

• Componente significativo cambio global

• Perturbación antrópica

• Afecciones sobre

• Conjunto comunidad IBMWP, IASPT, Multimétricos

• ¿y sobre las spp catalogadas?

Torralba Burrial & Ocharan 2007

Cangrejos invasores

Procambarus

Señal

Cherax

Moluscos invasores

Dreissena

Corbicula

Especies invasoras

• Valoración según posible impacto sobre especies catalogadas como amenazadas

Cangrejo de río (A. pallipes) Náyades (Margaritifera auricularia)

Especies invasoras

• Valoración según posible impacto sobre especies catalogadas como amenazadas

Especies invasoras

Especies catalogadas

afectadas

Clase máxima estado

ecológico

Procambarus clarkii

Austropotamobius pallipes II Pascifastacus

leniusculus

Dreissena polymorpha Margaritifera auricularia III

Corbicula fluminea

Torralba Burrial & Ocharan 2007

¿Las libélulas como bioindicadoras?

Torralba Burrial 2009

Objetivos planteados

1. Explorar las relaciones entre las comunidades de macroinvertebrados y las de odonatos

2. Analizar las relaciones entre las comunidades de odonatos y el estado ecológico de los ríos

3. ¿Son útiles los odonatos como bioindicadores del estado ecológico de los ríos?

Torralba Burrial 2009

Localidades muestreadas

• Macroinvertebrados • 140 tramos

• Red Surber

• Odonata

– 184 tramos

– Red de mano

•Ambas comunidades

– 108 tramos

– Técnicas multivariantes

(IndVal, SIMPER)

Torralba Burrial 2009

Riqueza libélulas y macroinvertebrados

– libélulas o media macroinvertebrados

– macroinvertebratos libélulas

Torralba Burrial 2009

Clase Especie IndVal Significación

I Boyeria irene 31,78 **/***

Cordulegaster boltonii 26,47 **/***

Onychogomphus uncatus 14,66 *

III Ischnura graelsii 39,75 ***

Sympetrum fonscolombii 36,84 ***

Erythromma lindenii 17,58 */**

Ischnura pumilio 16,07 *

Especies bioindicadoras: libélulas

* = p<0,05 ; ** = p<0,01; *** = p<0,001

Torralba Burrial 2009

Especies muy tolerantes

I. graellsii I. pumilio

S. fonscolombii E. lindenii

Especies poco tolerantes

O. uncatus

C. boltonii B. irene

Torralba Burrial 2009

Especies poco tolerantes

C. boltonii B. irene

• Ambas presentan IndVal significativos al unir clases I y II

Clase Especie IndVal Significación

I+II Boyeria irene 36,49 ***

Cordulegaster boltonii 22,92 **

* = p<0,05 ; ** = p<0,01; *** = p<0,001

Torralba Burrial 2009

Fáciles de encontrar •Comportamiento adultos patrullan tramos continuamente

• Distribución ampliamente distribuidos en Aragón

B. irene C. boltonii Torralba Burrial 2009

Fáciles de encontrar •Distribución ampliamente distribuidos en la Península

Ibérica

B. irene C. boltonii

Boudot et al. 2009

Fáciles de identificar

• Baja diversidad de los géneros en el área

• 1 Boyeria sp. en Europa continental (otra en Creta)

Fáciles de identificar

• Baja diversidad de los géneros en el área

• 1 Boyeria sp. en Europa continental (otra en Creta)

• 2 Cordulegaster spp. en la Península Ibérica, C. bidentata con distribución y hábitat muy restringidos

Fáciles de identificar

•Características morfológicas distintivas •Tamaño

•Patrones color

B. irene C. boltonii

Torralba Burrial 2009

Fáciles de identificar

•También identificación sencilla exuvias

B. irene C. boltonii Torralba Burrial 2009

Remarcando

Boyeria irene y Cordulegaster boltonii son spp. muy

prometedoras para implementar proyectos de seguimiento

con voluntarios evaluando estado ecológico ríos

Torralba Burrial 2009

Referencias • ALBA-TERCEDOR & SÁNCHEZ-ORTEGA 1988

Limnetica 8: 51-56

• ALBA-TERCEDOR et al. 2002 Limnetica 21: 175-185

• ALONSO & CAMARGO 2005 Ecosistemas 14: 89-99

• BALIAN et al. 2008 Hydrobiologia 595: 3-8

• BARBER-JAMES et al. 2008 Hydrobiologia 595: 339-350

• BARBOUR et al. 1999 Rapid Bioassessment Protocols for Use in Streams and Wadeable Rivers: Periphyton, Benthic Macroinvertebrates and Fish, 2nd ed

• BOUDOT et al. 2009 Libellula Supplement 9: 1-256

• CHE 2005 Metodología para el establecimiento del Estado Ecológico según la Directiva Marco del Agua. Protocolos de muestreo y análisis para invertebrados bentónicos

• DIJSKTRA & LEWINGTON 2006 Field guide to the dragonflies of Britain and Europe

• FOCHETTI & TIERNO DE FIGUEROA 2008 Hydrobiologia 595: 365-377

• INAG 2008 Tipologia de Rios em Portugal Continental no âmbito da implementação da Directiva Quadro da Água. I - Caracterização abiótica

• INAG 2009 Critérios para a classificação do estado das massas de água superficiais - rios e albufeiras

• JÄCH & BALKE 2008 Hydrobiologia 595: 419-442

• KLEMM et al. 1990. Macroinvertebrate Field and Laboratory Methods for Evaluating the Biological Integrity of Surface Waters

• MOOR & IVANOV 2008 Hydrobiologia 595: 393-407

• TACHET et al. 2000 2000. Invertebrés d’eau douce. Systematique, biologie, écologie

• TORRALBA BURRIAL 2009 Estado ecológico, comunidades de macroinvertebrados y de odonatos de la red fluvial de Aragón

• TORRALBA BURRIAL & OCHARAN 2007 Limnetica 26: 13-24

• TORRALBA BURRIAL & OCHARAN 2007 Limnetica 26: 149-162

• TORRALBA BURRIAL & OCHARAN 2009 Bol. R. Soc. Esp. Hist. Nat. Sec. Biol. 103: 131-144

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Antonio TORRALBA BURRIAL