ÍNDICE DE ESTADO LIMNOLÓGICO (IEL) PARA EVALUAR LAS CONDICIONES ECOLÓGICAS DE LAS CIÉNAGAS DEL...

7/26/2019 NDICE DE ESTADO LIMNOLGICO (IEL) PARA EVALUAR LAS CONDICIONES ECOLGICAS DE LAS CINAGAS DEL CANA

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Acta biol. Colomb., Vol. 15 N. 2, 2010 169 - 188

NDICE DE ESTADO LIMNOLGICO (IEL)PARA EVALUAR LAS CONDICIONES ECOLGICAS

DE LAS CINAGAS DEL CANAL DEL DIQUE, COLOMBIA.

Limnological State Index (LSI) to Evaluate Ecological Conditionsof the Canal del Dique Wetlands, Colombia.

GABRIEL A. PINILLA A.1, Ph. D.; JULIANA DUARTE COY,LEONEL VEGA MORA2, Ph. D.1Departamento de Biologa, Universidad Nacional de Colombia.

Carrera 30 N. 45-03, Edificio 421, Oficina 205, Bogot, [email protected], [email protected] de Ingeniera, Universidad Nacional de Colombia.Carrera 30 # 45-03, Edificio 406, Oficina 239, Bogot, [email protected]

Presentado 23 de septiembre de 2009, aceptado 5 de junio de 2010, correcciones 12 de mayo de 2010.

RESUMEN

Determinar el estado o salud ecolgica de un ecosistema brinda herramientas tiles parasu gestin y conservacin. En Colombia no existen registros de ndices que combinen enun solo parmetro las variables fsicas, qumicas y biolgicas de los sistemas acuticos,

de manera que la evaluacin de su estado ecolgico ha sido fragmentaria o incompleta.En este trabajo se presenta un ndice de Estado Limnolgico (IEL) para las cinagas delCanal del Dique, ecosistemas sometidos a constante presin por parte de las comu-nidades humanas. Para la construccin de este ndice multimtrico se elaboraron grficasde calidad de las variables seleccionadas y se les asignaron valores de importancia. Paraconstruir el IEL se emple la teora de los multiatributos considerando 12 variables.

Tambin se realiz un anlisis de componentes principales de las variables seleccionadas.Se dise una versin simplificada (IEL parcial - IELP) en la que se excluyeron cuatro delas variables biolgicas. Finalmente, se construy una escala de interpretacin de los valo-res obtenidos con estos ndices. El IEL y el IELP se aplicaron a las cinagas del Canal delDique para establecer su condicin ecolgica actual. Los datos muestran que el estadolimnolgico de la mayora de cinagas de esta regin es aceptable, lo que sugiere que

estos ecosistemas lnticos se encuentran dentro de los lmites admisibles de funciona-miento, aunque no estn excentos de procesos de deterioro.

Palabras clave: ndice multimtrico, estado ecolgico, estado limnolgico, cinagas,Canal del Dique.

ABSTRACT

Determining the ecological state or health of an ecosystem offers useful tools for itsmanagement and conservation. In Colombia, indexes of aquatic systems that combine


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170 Artculo - ndice de estado limnolgico (IEL) para evaluar las condiciones ecolgicas de las cinagas del Canal delDique, Colombia. Pinilla, et l.

in a single parameter the physical, chemical and biological variables have not beenpublished, and the evaluation of water bodies ecological state has been fragmentary orincomplete. In this work a Limnological State Index (LSI) for wetlands of the Canal delDique, ecosystems under constant pressure by the human communities, is presented.For the construction of this multi-metric index, graphs of quality of the selected variableswere constructed and values of importance were assigned to them. The theory of themulti-attributes was used to construct the LSI, which considers 12 variables. A PrincipalComponents Analysis was realized with these chosen parameters. A simplified versionwas designed (partial LSI - PLSI) in which four of the biological variables were excluded.Finally, an interpretation scale of the values obtained with these indices was built. TheLSI and the PLSI were applied to wetlands of the Canal del Dique to establish their

current ecological condition. Data show that the limnological state of most wetlandsis acceptable, which suggests that these lentic ecosystems are within tolerable limits offunction, although they are not exempt from deterioration processes.

Key words: multi-metric index, ecological state, limnological state, wetlands, Canal delDique.

INTRODUCCIN

La evaluacin ecolgica de los sistemas acuticos se inici hacia los aos 70, aunquepara esa poca los anlisis se basaban en el estudio de las variables independientes,tanto fsicas, como qumicas y biolgicas (Tolkamp y Gardeniers, 1988). Desde la dca-da de los aos 90 esta metodologa ha cambiado para dar paso a los anlisis multi-

variados y multimtricos que permiten una interpretacin ms compleja y global delecosistema. De esta manera, las variables se integraron y aparecieron los ndices decalidad fisicoqumica (Kung et al., 1992; Dojlido et al., 1994; Van Helmond y Breukel,1997) y de integridad biolgica (Karr, 1991; Jackson y Davis, 1994; Barbour, et al., 1999;Barbour et al., 2000; Pinilla, 2000). Tales ndices se construyen a partir de un agregadode variables que miden la calidad del agua. Un ndice multimtrico puede sumar infor-macin de distintos tiempos y lugares, la cual se traslada a un valor nico que es repre-sentativo del periodo de tiempo y del espacio considerados. De esta manera, se puedenhacer inferencias acerca de las tendencias en la calidad del ambiente acutico estudiado(Schultz, 2001).Como indicadores de la calidad del agua se han utilizado factores como la concen-tracin de nutrientes (el estado trfico), la carga de materia orgnica (el estado sapr-

bico), la saturacin del oxgeno, las caractersticas hdricas y fisicoqumicas y algunasvariables estructurales de comunidades biolgicas como diatomeas, perifiton, plantasacuticas, protozoos, macroinvertebrados y peces (Carlson, 1977; Hilsenhoff, 1987;Nygaard, 1949 citado en Roldn, 1992; Alba-Tercedor, 1996; Thorne y Williams, 1997;Stribling et al., 1998; Vollenweider et al., 1998; Harris y Silveira, 1999; Hill et al., 2003;Roldn, 2003; Viaroli y Christian, 2003; Ferreira et al., 2005; Jiang y Shen, 2005; Milleret al., 2006; Snchez et al., 2007; Reiss, 2006). Concretamente, los ndices ambientalesy ecolgicos de tipo multimtrico buscan la participacin de diferentes atributos del sis-tema dentro de una ecuacin matemtica, lo cual se denomina teora de los multiatri-


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butos (MAUT) (Schultz, 2001). Una forma conveniente de medir la agregacin devariables a travs de la MAUT es con una funcin de multiatributos (MAU), que puedetener la siguiente forma:

donde W es un peso relativo que se da a cada variable i y Vi(Xi) es una funcin de valorde la calidad ambiental de cada variable i, que depende de su indicador X. Esta funcinse iguala a una escala de utilidad o de valores construida cuidadosamente. Tomandoen cuenta estos atributos, los ndices de calidad del agua (ICAs) pueden aplicarse a

diferentes propsitos como el anlisis de tendencias, las investigaciones cientficas, elcumplimiento de estndares, la clasificacin de sitios, la asignacin de recursos o lainformacin al pblico.Casi la totalidad de los ndices multimtricos registrados en la literatura se refieren a lasregiones templadas. Sin embargo, la forma como se evala el estado limnolgico de estossistemas acuticos podra no ser completamente adecuada para las particularidadesde los ambientes tropicales. Los ecosistemas ms trabajados en el mbito internacionalson los ros, y la comunidad sobre la cual se ha construido mayor nmero de mtricas deevaluacin ambiental es la de macroinvertebrados (algunos trabajos son los de Curry,1999; Landson et al., 1999; Jordan y Vaas, 2000; Hu et al., 2007; Smith et al., 2007; Brazneret al., 2007). Los ndices para ecosistemas lnticos han tenido menor desarrollo y algunosgrupos biolgicos, como bacterias, protozoos y zooplancton se han utilizado poco. EnColombia se dispone de un ndice para macroinvertebrados adaptado de otro desa-

rrollado en Europa (Roldn, 2003); tambin existen algunos ejercicios para asignar valoresprimarios de bioindicacin a familias de macroinvertebrados (Riss et al., 2002a; Riss et al.,2002b) y se han realizado los primeros acercamientos a la construccin de ndicesmultimtricos para cinagas del Bajo Magdalena y humedales de Bogot (Martnez, 2009;Castro, 2009; Pinilla, 2010). Como se observa, en el pas los ndices multimtricos decondiciones limnolgicas apenas se han empezado a desarrollar.En este trabajo se presenta un ndice multimtrico que involucra tanto variables fsicasy qumicas, como parmetros biolgicos y ecolgicos de las cinagas del sistemalagunar asociado al Canal de Dique. Estos ecosistemas se han visto fuertemente altera-dos por las acciones de ampliacin y rectificacin del canal navegable, desde su cons-truccin en 1567 por la corona espaola, hasta la ltima rectificacin llevada a caboen 1984 (Alvarado, 2001). Se pretende entonces explorar la utilidad de una herramienta

que evala de manera integral el estado ecolgico de dichas cinagas (y posiblementede ambientes con similares caractersticas), as como determinar agrupaciones de estosecosistemas con base en las variables que componen el ndice.

METODOLOGA

ZONA DE ESTUDIOEl estudio se realiz en las cinagas circundantes al Canal del Dique. Este canal, ubicadoen el bajo Magdalena, constituye una bifurcacin del ro Magdalena y tiene una extensin

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de 115 km. Durante su recorrido cruza los departamentos de Bolvar, Atlntico y Sucre.Dentro de la ecorregin se encuentran 19 municipios y un sistema cenagoso que cubrecerca de 60.000 Ha. En la zona alta del Canal del Dique, comprendida desde el kilmetro0 al 33, se encuentran las cinagas Machado, Los Negros, Jobo y El Gujaro (esta ltimaes una cinaga modificada para convertirla en embalse). El medio Canal del Dique selocaliza entre los kilmetros 33 al 82 y a l se asocian las cinagas Capote, Tupe, Zarzal,La Luisa, Matuya, Mara La Baja y Aguas Claras. El bajo Canal del Dique va desde elkilmetro 82 al 115 y en este sector se ubican las cinagas Juan Gmez, Palotal y LaHonda (Alvarado, 2001). La ubicacin general de estos cuerpos de agua se muestra enla figura 1. La Tabla 1 resume algunas caractersticas de ubicacin, morfologa, variablesfisicoqumicas y usos generales para las principales cinagas de la regin.

Figura 1 Esquema del Canal del Dique. Se muestran las principales cinagas del sistema.

En general, las cinagas del Canal del Dique son ambientes someros, de tamaos muyvariados, que van desde unos pocos kilmetros cuadrados de superficie (La Luisa) hasta

grandes extensiones (El Gujaro); las cinagas Matuya, Jobo y El Gujaro son pocoprofundas, sin embargo, el gran rea de El Gujaro le permite almacenar una impor-tante cantidad de agua. Son notorios los elevados tiempos de retencin de los sistemasMara La Baja, Juan Gmez, Aguas Claras y el conjunto Capote-Tupe-Zarzal, lo queseala una alta susceptibilidad de estos cuerpos de agua a la eutrof ia y la saprobiedad,ya que almacenan mayores cantidades de materia orgnica y nutrientes por el bajorecambio del agua que presentan. Por el contrario, las cinagas Jobo, La Luisa y Matuyatienden a ser ms dinmicas y en consecuencia los nutrientes y la materia orgnica seacumulan menos en el sistema. El Gujaro est sometido a un manejo hidrulico par-



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Cinaga

Ubicac

in

rea

Pro

fun

d.

Vo

lumen

Tiempo

de

Ox

DisProm

pH

Con

duc

tivi

da

d

Usos

ene

lCana

l

(km

2)a

Me

dia(m)a

(x106m

3)a

Re

tenc

in

(mg

l-1)a,

b,

c

Proma,b,

c

Prom

Princ

ipa

lesc

(aos)

b

(mScm-1)a,

b,

c

Jobo

Altocanal

(km2

0),

margenizquierd

a

10,4

2,34

16,5

1,7

5,52

8,6

241,8

Pesca

ElGajaro

Altocanal(km2

5),

(embalse)

margenderecha

99,9

2,7

182

Variable

5,54

8,25

659,5

Acueducto,riego,

pesca,acuicultura.

Capote,

Mediocanal

Tupe,

(km4

1),

Zarzal

margenizquierd

a

32,2

3,4

109,5

11,4

6,86

8,81

286,6

Pesca

LaLuisa

Mediocanal(km

46),

margenderecho

2,9

2,68

7,8

4,3

6,2

8,03

394

Pesca,acueducto,

riegoproyectado.

Matuya

Mediocanal(km

59),

margenizquierd

a

7

1,68

11,7

5,5

5,5

8,06

224

Acueducto,

riego,pesca.

Aguas

Mediocanal(km

65),

Claras

margenderecho

7,5

2,45

18,3

12,3

6,92

8,7

204

Pesca

Juan

Bajocanal(km80),

Gmez

margenderecha

8,8

2,4

20,1

19,5

5,42

8,33

195

Acueducto

Cartagena,riego

proyectado.

Mara

Bajocanal(km80),

LaBaja

margenizquierd

a

39,1

3,5

136,9

41,2

7,6

9,32

274

Riego,acueducto,

pesca.

Honda

Bajocanal(km88),

margenizquierd

a,

sobreelcaoCorrea

-

-

-

-

6,0

7,99

292

Pesca

Tabla1.Caractersticasgenera

lesdealgunascinagasdelCanaldelDique(aUniversidaddelNorte2003a;bestetrabajo;

cCARDIQUEeta

l.,2006).


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ticular, dado su funcionamiento como embalse, por lo que su tiempo de retencin de-pende de los requerimientos a que est sometido. Desde el punto de vista f isicoqumico,estas cinagas presentan aguas oxigenadas, ligeramente alcalinas y con conductividadesmedias a altas dentro del contexto neotropical (Roldn, 1992).En cuanto a los usos, las cinagas del Canal del Dique son muy importantes para lascomunidades ribereas, ya que adems de su utilizacin como sitios de pesca, sirvencomo fuentes de agua para acueductos y distritos de riego (tanto existentes como pro-yectados). Aunque el uso turstico no se ha reportado como significativo (CARDIQUEet al., 2006), esta actividad podra llegar a ser de gran relevancia.

CONSTRUCCIN DEL NDICE DE ESTADO LIMNOLGICO (IEL)

El primer paso consisti en la escogencia de los posibles indicadores del estado eco-lgico. Los datos fisicoqumicos y biolgicos provinieron de estudios previos realizadospor distintos autores y entidades (Alvarado, 2001; Consorcio Hidroestudios yGeoingenieria, 2002; Universidad del Norte, 2003a; Universidad del Norte, 2003b;Aguas de Cartagena S.A.E.S.P, 2005), as como de datos tomados en campo por los au-tores (marzo de 2006). Se tomaron en cuenta las variables sealadas en la Tabla 2, lascuales se han empleados en otros estudios similares (Morales, 1984; Ramrez y Via,1998). Luego, con el fin de detectar agrupaciones de estos ambientes lnticos con res-pecto a los parmetros fisicoqumicos y biolgicos, se realiz un anlisis de compo-nentes principales (ACP) de las variables indicadas en la Tabla 2 registradas en todaslas cinagas del Canal; dichos agrupamientos se contrastaron posteriormente con la ca-tegorizacin obtenida con el IEL. El ACP se realiz con el programa PAST (PalaeontologicalStatistics, Ryan et al., 1995).

Posteriormente se hizo el cmputo del IEL, el cual se bas en dos principios: el clculode los subndices de calidad para cada una de las variables seleccionadas (Ci) y la asig-nacin de un factor de ponderacin a cada una de ellas (Vi). Para la asignacin de lossubndices de calidad Ci se elaboraron grficas de calidad de cada variable (Figs. 2 y 3).Estas curvas se construyeron con base en la literatura (Morales, 1984) y se ajustaronde acuerdo a las condiciones particulares de las cinagas. Las curvas de calidad paracada parmetro tienen una escala que flucta entre 0 y 1 (0= baja calidad y 1= alta ca-lidad). De esta manera, dado un determinado valor de un parmetro, se puede obteneren la curva de calidad su correspondiente Ci.Los factores de ponderacin (Vi) para cada parmetro se establecieron tomando encuenta la experiencia que se ha tenido previamente en estudios limnolgicos y de ca-lidad de aguas (Ramrez y Via, 1998) y en el grado en que cada variable afecta o ref leja

el funcionamiento de las cinagas tropicales (Arias, 1985; Payne, 1986; Esteves, 1988;Roldn, 1992; Pinilla, 2005). La asignacin de factores de ponderacin de cada mtricase observa en la Tabla 3. En dicha tabla tambin se indican las razones que justificanel peso asignado a cada variable. De esta manera, se dio mayor importancia a aquellosparmetros con alta influencia sobre la biota y sobre el funcionamiento ecolgico delas cinagas (oxgeno, nutrientes), o que reflejan de manera sinrgica su productividad(clorofila, pesqueras). El valor final del IEL correspondi a la sumatoria de todos lossubndices de calidad multiplicados por sus respectivas ponderaciones, como se indicaen la ecuacin (1):



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Determinante Unidad de Procesos relacionados en la ecologa de las cinagasy abreviatura medicin

Relacin rea: Adimensional Colmatacin del sistema acutico; periodo hidrolgicovolumen de la (aguas altas, aguas bajas).cinaga (A/V)

pH (pH) Unidades El rango normal est entre cinco y nueve; valores inferioreso superiores determinan condiciones extremas para el desa-

rrollo de muchas especies.

Conductividad, Siemens cm-1 Riqueza inica; valores superiores a 400 micro siemens cm-1

salinidad (Cond) pueden indicar condiciones de contaminacin y estrs para los organismos en ecosistemas de aguas dulces.

Nitratos (NO3) mg L-1 Nitrificacin, desnitrificacin, crecimiento del fitoplancton; por encima de 5 mgL-1 indica eutrofia.

Fsforo total (PT) mg L-1 Conjunto de formas qumicas del fsforo, dentro de las cuales los fosfatos son importantes para el crecimiento del fitoplancton. Por encima de 0,1 mgL-1 indica eutrofia.

Relacin N:P Adimensional Si la relacin est entre 10 y 16, no hay limitacin(N/P) para los organismos; si es menor a 10, el nitrgeno es limitante; si es mayor a 16, el fsforo es limitante.

Oxgeno disuelto % Reaireacin, oxidacin materia orgnica, nitrificacin,(% de saturacin) demanda bntica, fotosntesis y respiracin en cinagas.(SatOx)

Clorofila-a mg m-3 Medida indirecta de la biomasa algal; est relacionada con(Clorof) la produccin primaria. Concentraciones mayores de 10 mg m-3 indican ambientes muy productivos y valores menores a 5 mg m-3 son de aguas poco productivas.

Produccin Kg canoa dia-1 Indicador de la produccin pesquera del ecosistema.pesquera (medidacomo captura porunidad de esfuerzopesquero) (CPUE)

ndices de Nygaard Adimensional Relaciones del nmero de taxones de algas de ambientes(Nygaard) eutrficos con los de sistemas oligotrfcos. Si los valores

soninferiores a uno, el agua tiene baja concentracin denutrientes, de lo contrario es eutrfica (Roldn, 1992).

ndice BMWP Adimensional El Biological Monitoring Working Party (BMWP), es un(BMWP) ndice biolgico de calidad del agua para ros, basado en las familias de macroinvertebrados bentnicos y asociados a

macrfitas. Cuando el BMWP es superior a 120 el agua es de muy buena calidad; si es inferior a 60 hay problemas de contaminacin (Roldn, 2003).

ndice ASPT Adimensional ElAverage Score Per Taxa (ASPT) es el BMWP dividido por el(ASPT) nmero de familias presentes. Valores cercanos a 10 muestran aguas limpias; registros prximos a uno ocurren en sistemas contaminados (Roldn, 2003).

Tabla 2. Determinantes hidrulicos y de calidad del agua seleccionados para el IEL. Se indican entreparntesis las abreviaturas empleadas en la figura 4.


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Figura 2. Curvas de calidad de las variables qumicas utilizadas en la elaboracin del IEL de la cinagasdel Canal del Dique. a) Porcentaje de saturacin de oxgeno disuelto, b) pH, c) Nitrato, d) Fsforo total,e) Relacin N:P, f) Conductividad.



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Figura 3. Curvas de calidad de la variacin rea:volumen y de las variables biolgicas utilizadas en laelaboracin del IEL de la cinagas del Canal del Dique. a) Relacin A:V, b) Concentracin de clorofilaa, c) Abundancia de peces medida como captura por unidad de esfuerzo pesquero (CUEP), d) ndicede Nygaard para el fitoplancton, e) ndice BMWP para macroinvertebrados, f) ndice ASPT para losmacroinvertebrados.



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(1)

Se propuso tambin un ndice parcial (IELP) en el que se removieron las variables Capturapor Unidad de Esfuerzo Pesquero (CPUE), ndice de Nygaard, ndice BMWP e ndice ASPT,ya que en muchas ocasiones no se dispone de la informacin necesaria para calcular estasdeterminantes biolgicas. En la Tabla 3 se incluyen los puntajes de ponderacin reasig-nados para el clculo del IELP, los cuales corresponden en proporcin a los mismosporcentajes asignados a las variables en el IEL. Con el fin de establecer el estado limno-lgico de las cinagas del Canal del Dique, se construy una escala de interpretacin parael IEL y para el IELP.

Variable Unidades Justificacin del puntaje para el IEL Valor (Vi) IEL Valor (Vi) IELP

% de Saturacin % Puntaje alto debido al papel vital delOxgeno Disuelto oxgeno para los organismos 0,15 0,15

pH Unidades Puntaje menor por la relativa estabilidad de este parmetro en las cinagas 0,05 0,1

Concentracin mg L-1 Puntaje intermedio por la importanciade Nitratos moderadamente alta de este nutriente 0,1 0,15

Concentracin mg L-1 Puntaje intermedio por la importanciade Fsforo Total moderadamente alta de este nutriente 0,1 0,15

Relacin Nitratos Puntaje intermedio por ser un indicador/Fosfatos - N:P del nutriente limitante en el agua 0,1 0,15

Conductividad S cm-1 Puntaje menor por los valores relativamente

normales de este parmetro en las cinagas 0,05 0,075Relacin rea/ Puntaje menor por su influencia indirectaVolumen de las en las caractersticas fisicoqumicas 0,05 0,075cinagas A:V

Concentracin mg m-3 Puntaje alto dentro de las variablesde Clorofila-a biolgicas por el papel de las algas en la captacin de energa. 0,1 0,15

CPUE ndice kg canoa Puntaje mayor dentro de las variablesde produccin da-1 biolgicas por la importancia de la pescapesquera en las cinagas. 0,15

ndices de Puntaje moderadamente alto dentro deNygaard las variables biolgicas por la aplicabilidad de este ndice a sistemas lnticos. 0,07

ndice BMWP Puntaje bajo por el origen del BMWP

como un ndice para ros. 0,04

ndice ASPT Puntaje bajo por el origen del ASPT como un ndice para ros. 0,04

SUMATORIA 1 1

Tabla 3. Subndices de importancia (Vi) asignados a las variables utilizadas para la construccin del IEL y delIELP. Los puntajes de las variables fisicoqumicas para el IELP son, en proporcin, semejantes a los de lasmismas variables en el IEL.



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RESULTADOS

EL NDICE DE ESTADO LIMNOLGICO (IEL) Y SU INTERPRETACINLa interpretacin propuesta a los rangos en que puede variar el IEL se muestra en la

Tabla 4. Los estados limnolgicos planteados son crtico, aceptable, adecuado y ptimoy se refieren a la menor o mayor capacidad que tienen las cinagas para cumpliradecuadamente sus funciones ecolgicas. Dichas funciones apropiadas incluyen los si-guientes procesos: buena capacidad de amortiguacin de inundaciones, alta produc-cin primaria y alta respiracin, elevada produccin pesquera y digestin activa de lamateria orgnica, buena recirculacin de nutrientes entre el sedimento y la columna deagua, transferencia eficiente de energa desde los productores hacia los consumidores

y elevada diversidad de las comunidades biolgicas.Valor del IEL Significado

0 - 40 Estado limnolgico crtico. La cinaga est sometida a fuerte estrs que impide el cumplimiento de la mayora de sus funciones ecolgicas.41-60 Estado limnolgico aceptable. La cinaga se encuentra dentro de lmites aceptables

de funcionamiento, pero se presentan disturbios que disminuyen su capacidad de autorregulacin.

61-80 Estado limnolgico adecuado. La cinaga cumple la mayora de sus funcionesecolgicas en forma razonable

81-100 Estado limnolgico ptimo. La cinaga cumple todas sus funciones ecolgicasadecuadamente.

Tabla 4. Clasificacin limnolgica propuesta con base en el IEL, aplicable tambin al IELP.

Los resultados de la aplicacin del IEL a las cinagas del Canal del Dique se muestran en laTabla 5. En esta tabla tambin se incluye una cinaga hipottica en la cual los parmetrosque componen el ndice tienen valores de mximo deterioro (hipereutroficacin, colmata-cin, saprbiedad, acidez, mineralizacin alta, baja diversidad biolgica y mnima produc-cin pesquera). Bajo estas condiciones tericas, el ndice tiene un valor cercano a 16.

Cinaga Valor de IEL Estado Limnolgico

Cinaga Mximo Deterioro 16,27 CrticoPalotal 46,90 AceptableEl Gajaro 46,98 AceptableJobo 48,70 AceptableJuan Gmez 52,85 Aceptable

Honda 52,95 AceptableMatuya 53,12 AceptableTupe 54,65 AceptableZarzal 55,75 AceptableCapote 56,45 AceptableMara La Baja 58,20 AceptableLa Luisa 59,22 AceptableAguas Claras 61,50 Adecuado

Tabla 5. Clasificacin del funcionamiento ecolgico de algunas cinagas del Canal del Dique segn el IEL.


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Con base en el IEL se deduce que solo la cinaga Aguas Claras presenta un funciona-miento ecolgico adecuado. Las dems cinagas alcanzan valores del IEL entre 46,9 y59,2, es decir, la mayora de ellas funcionan aceptablemente; al parecer existen procesosde disturbio que reducen el funcionamiento ecolgico correcto. Ninguna cinaga seacerca a un valor de 80 o superior del IEL y por lo tanto en ninguna se presenta unestado ecolgico ptimo, lo que seala que todas estn sometidas en mayor o menorgrado a procesos de deterioro. En general las cinagas con un IEL mayor se caracterizanpor los altos porcentaje de saturacin de oxgeno, pH menos alcalinos, nutrientes enrangos moderados y valores favorables de los indicadores biolgicos (BMWP, ASPT,Nygaard, CPUE).

ORDENACIN DE LAS CINAGAS CON EL ANLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALESEl ACP permiti ver los agrupamiento de las cinagas de acuerdo a sus condicioneslimnolgicas. El resultado del ACP se presenta en la figura 4, en la que se pueden ver losdistintos grupos de cinagas y las variables que las determinan. Este anlisis dej ver quelos dos componentes de la figura 4 (eje x, eje y) explican cerca del 60% de la varianza delos datos. El ACP mostr que las cinagas de Jobo, Jun Gmez, Matuya, Honda yPalotal forman un grupo de sistemas ms o menos uniformes en sus condicionesecolgicas. Las agrupaciones particulares que se pudieron detectar fueron las siguientes:

Jobo, Juan Gmez y Matuya concordaron en mostrar una relacin A:V ms alta (cinagaspoco profundas); Zarzal, Honda, Palotal y Aguas Claras presentan mayores CPUE(cinagas ms productivas en pesca); Capote y Mara La Baja fueron de aguas msoxigenadas y tuvieron especies de macroinvertebrados propios de aguas ms limpias(cinagas de condiciones menos eutrficas); El Gujaro y La Luisa coincidieron en valores

altos de conductividad y mayor cantidad de nitratos (cinagas ms eutrficas).

Figura 4. Representacin grfica conjunta de cinagas y determinantes limnolgicos obtenida con elACP. Las variables se representan mediante vectores (las siglas se relacionan en la Tabla 2).



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En la figura 5 se comparan los resultados al aplicar el IEL completo y el IEL parcial.Para el IELP los valores de ponderacin (Vi) se modificaron como aparece en la Tabla3. Como puede observarse, cuando se aplica el IELP, la mayora de las cinagasconservan la misma clasif icacin obtenida con el IEL completo. La asignacin del IELPde Aguas Claras baja levemente y queda en el lmite entre estado limnolgico aceptabley adecuado, mientras que La Luisa sube a la condicin de estado limnolgico adecuado;sin embargo, los cambios numricos en el IEL en estas cinagas son pequeos.

Figura 5. Comparacin entre el IEL Completo (a) y el IEL Parcial (b) aplicado a las cinagas del Canaldel Dique.

DISCUSIN

VARIABLES DEL IEL Y SU PONDERACINLa estrategia utilizada para la construccin del ndice propuesto en este trabajo (la cual

se basa en la teora de los multiatributos, Schultz, 2001) ha sido ampliamente probadaen numerosas ocasiones, y esto se refleja en la existencia de ms de 30 ICAs, la mayoradesarrollados en Norteamrica y Europa (Fernndez et al., 2003). No obstante, todosestos ndices se centran en los aspectos fisicoqumicos. Incluso a escalas espacialesmayores, se utiliz la misma estrategia de multiatributos para desarrollar un ndicemultimtrico para evaluar la salud ecolgica del delta del ro Liaohe en China mediantevariables fsicas obtenidas con sensores remotos (Weiguo et al., 2005). Por su parte,los ndices de integridad bitica (IIBs) se restringen a los aspectos biolgicos de ungrupo determinado (Karr, 1991). El IEL propuesto en el presente documento aborda,con este enfoque de los multiatributos, la integracin de los dos aspectos (fsicoqumicoy bitico), para obtener una sola formulacin que de una idea del funcionamientolimnolgico de las cinagas. Dicha integracin constituye un aporte nuevo al tema de

la construccin de ndices ecolgicos y de calidad en el mbito colombiano.Por otra parte, a diferencia de los ICAs, el IEL no pretende detectar solamente el grado decontaminacin de los ecosistemas evaluados, sino establecer en un marco ms amplio, lasalud de estos cuerpos de agua. Dicha salud o estado limnolgico debe entenderse comoel mantenimiento de la funcionalidad de las cinagas en cuanto a su alta productividad,sus condiciones trficas adecuadas, su elevada riqueza biolgica y su papel en la amorti-guacin de inundaciones, entre otros aspectos. En otras palabras, el estado limnolgicoo salud de las cinagas se refiere a la integridad ecolgica necesaria para que estos ambien-tes tengan estabilidad, sostenibilidad y autorenovacin a largo plazo (Ross et al., 1997).


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La asignacin de los factores de ponderacin (Vi, Tabla 3) da a las variables fisicoqu-micas un 60% de importancia y las variables biticas un 40%. Este mayor puntaje otor-gado al componente fisicoqumico es un reconocimiento al papel rector de las variablesabiticas sobre los organismos y su funcionalidad (Margalef, 1980). Por su parte, elpeso ms alto concedido al oxgeno disuelto y a los nutrientes obedece al rol que jueganestos parmetros en el buen desarrollo de las algas, los invertebrados y los peces(Wetzel, 2001). En cuanto a lo bitico, la concentracin de clorofila a y la biomasa depeces son las variables biolgicas de mayor relevancia, ya que se asocian de maneradirecta con la productividad biolgica (primaria y secundaria) de las cinagas (Brazneret al., 2001).Aunque los ndices BMWP y ASPT no son los ms apropiados para los sistemas lnticos,

ya que originalmente se desarrollaron para ambientes lticos, los datos muestran queen las cinagas del Canal del Dique hay una buena relacin entre la mayor saturacinde oxgeno y la presencia de familias propias de aguas limpias. Hay algunos ensayos deadaptacin del BMWP a sistemas cenagosos de la regin Caribe. Al respecto, Oyaga etal., 2003, con base en un estudio en El Gujaro, proponen varias familias de macroin-vertebrados que se podran incluir en un BMWP ajustado a los ambientes lagunares dela zona. Por su parte, Martnez, 2009, en una investigacin sobre los macroinverte-brados como indicadores de calidad del agua en las cinagas de Zapatosa, Mata dePalma y La Pachita, utiliz el BMWP y encontr que los valores relativamente altos deeste ndice (determinados para la comunidad de macroinvertebrados asociados a racesde macrfitas) se corresponden con buenas caractersticas fisicoqumicas del agua.

ELIELY SU APLICACIN A LAS CINAGAS DEL CANAL DEL DIQUE

El estado limnolgico de las cinagas del Canal del Dique determinado en este trabajoequivale a una situacin intermedia, ya que se basa en promedios de las variablesutilizadas, tomadas en distintos momentos y en diferentes aos. Por lo tanto, los resul-tados deben tomarse dentro de dicho contexto. Muy seguramente la utilizacin delndice con datos nuevos o de momentos concretos en el tiempo, podra cambiar laclasificacin de las cinagas que se obtuvo en este estudio. An as, debe resaltarse quedicha categorizacin es un resultado complementario al fin principal de este trabajo,el cual fue de proponer un ndice que valore las condiciones limnolgicas de las cinagasdel Canal del Dique.Como se mencion anteriormente, el estado limnolgico no debe interpretarse solocomo una valoracin de la calidad del agua de las cinagas. Dicho estado se refiereadems a otras condiciones que tienen que ver con la integralidad ecolgica de estos

ambientes acuticos. Los resultados muestran que la mayora de las cinagas con-templadas tiene un estado aceptable, lo cual implica que a pesar de desenvolversemoderadamente bien desde el punto de vista ecosistmico, presentan algunos proble-mas que limitan su funcionalidad. Tal es el caso de Palotal, Jobo y Juan Gmez, en lasque hay una menor oxigenacin del agua (en la figura 4 forman un grupo opuesto a losambientes de mayor saturacin de oxgeno), y esto posiblemente obedece a mayorescargas de materia orgnica, como se ha demostrado en otros ecosistemas similares(Ramos et al., 2006). De igual manera, la menor oxigenacin de sus aguas puede estarrelacionada con bajas concentraciones de clorofila fitoplanctnica, lo cual indicara



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que las microalgas tiene un menor desarrollo en dichas cinagas, algo similar a lo regis-trado en la cinaga de Jotaud por Asprilla et al., 1998, donde la abundancia de algas,la cantidad de clorofila y la concentracin de oxgeno son reducidas. Los bajos valoresdel IEL, en especial en El Gujaro, tambin podran estar asociados a la alta conduc-tividad, puesto que las elevadas concentraciones de iones disueltos provocan estrsosmtico en el fitoplancton (Agrawal, 1999), en los macroinvertebrados (Kefford etal., 2004) y en los peces (Gonzalez et al., 2005). Posiblemente la fuerte intervencinhumana a que est sometido este embalse (descarga de aguas servidas de los muni-cipios y corregimientos circundantes, disposicin de basuras en el rea de influencia,caza y pesca indiscriminada, descarga de plaguicidas organoclorados, deforestacinde las laderas aledaas, Oyaga et al., 2003) influya en su baja calificacin del IEL, pero

debe tambin tenerse en cuenta que la alta conductividad podra ser de origen naturalen esta regin estuarina (sustratos geolgicos compuestos por depsitos ricos en sales,CORMAGDALENA y LEH, 2007).Es importante hacer notar que dentro de la categora de aceptable, algunas cinagastienen puntajes mayores (Mara La Baja y La Luisa), los cuales las acercan ms a condi-ciones adecuadas. En estos sistemas, hay ms oxgeno disuelto, mayor concentracinde clorofila y una relacin rea/volumen baja (tienden a ser ms profundas que otrascinagas), lo cual asegura mejores condiciones para el funcionamiento de estosecosistemas. Tambin hay que resaltar que incluso las cinagas con menor calificacindel IEL estn lejos del valor hipottico calculado para una cinaga en el peor estado dedeterioro (16,2 Tabla 5). Es decir, que a pesar de la intensa intervencin humana en lascinagas del Canal del Dique, ninguna ha alcanzado condiciones de alteracin tales,que hagan imposible su recuperacin.

De los cuerpos de agua con mayores puntajes del IEL, Zarzal y Aguas Claras fuerontambin los que en el ACP se agruparon por una alta productividad pesquera. A su vez,otros sistemas con altos puntajes como Capote y Mara La Baja, mostraron en el ACPtendencia a agruparse por su mayor saturacin de oxgeno disuelto y por una com-posicin de macroinvertebrados (BMWP) propia de aguas limpias. Hay por tanto unabuena congruencia entre las agrupaciones del ACP y la clasificacin obtenida con elIEL. La Luisa es la excepcin, ya que a pesar de su buena calif icacin del IEL, en el ACPse acerc al embalse del Gujaro (de menor IEL), bsicamente por la elevada conduc-tividad y las concentraciones altas de nitratos. No obstante, La Luisa tuvo tambin altasconcentraciones de clorofila, indicio de buena produccin primaria.La aplicacin del IEL y del IELP arroj una categorizacin similar de los ecosistemaslnticos del Canal del Dique, con pequeas variaciones. Al parecer, el IEL completo dis-

crimina mejor las condiciones ecolgicas de las cinagas al tener en cuenta los indica-dores biticos, pero el IELP no muestra resultados muy diferentes. En otras palabras,los ndices biticos ayudan a entender y explicar mejor el estado limnolgico de lascinagas y por ello se recomienda utilizar el IEL que los incluye. No obstante los resul-tados sealan que los dos ndices podran utilizarse indistintamente.Los datos limnolgicos de otras cinagas de la regin interior de la llanura Caribemuestran que los ambientes cenagosos del Canal del Dique son semejantes a aquellasen varios aspectos. Por ejemplo, en la cinaga Paticos, perteneciente al complejo deAyapel, Montoya y Aguirre, 2009, registraron valores promedio de oxgeno disuelto



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(5,85 mg l-1), pH (7,02) y conductividad (56,2 mS cm-1) prximos a los medidos en elcomplejo lagunar del Canal del Dique. En las cinagas de Zapatosa, Mata de Palma y LaPachita, alimentadas por el ro Cesar, la conductividad vara entre 216 y 380 mS cm-1, elpH flucta entre 6,8 y 9 y el oxgeno disuelto oscila entre 4,4 y 10,9 mg l-1 (Martnez,2009). Los datos fisicoqumicos de estas cinagas y de las del Canal del Dique estndentro de los rangos registrados por Roldn, 1992, en este tipo de ecosistemas. Por lotanto, se podra especular que el IEL podra ser aplicable a cinagas con similarescondiciones a las del Canal, con los debidos estudios que permitan un ajuste apropiado.Evidentemente, para una evaluacin ms detallada del funcionamiento ecolgico deun sistema cenagoso, el anlisis que se obtiene con el IEL (o con cualquier otro ndicede integridad ecolgica o de calidad del agua) debe acompaarse de la interpretacin

complementaria que aporta la valoracin directa de las variables ambientales y de lascomunidades biolgicas. El IEL debe tomarse como una herramienta de evaluacin ymonitoreo, pero no reemplaza los estudios ecolgicos detallados, necesarios para unaestimacin juiciosa de los ecosistemas acuticos. En ejercicios similares, se ha visto sinembargo, que un enfoque multimtrico es de gran utilidad para obtener un diagnsticoms exacto del estado ecolgico de los cuerpos de agua (Torrisi et al., 2010). Para esta-blecer la salud ecolgica del ro Tenna en Italia, estos autores utilizaron variables simi-lares a la empleadas en el presente trabajo (un ndice bitico de macroinvertebrados,un ndice de diatomeas, la conductividad y las concentraciones de oxgeno disuelto,fosfatos, nitratos, amonia, entre otras). En dicho estudio se vi que la comunidad dealgas reacciona mejor a la eutroficacin, mientras que los macroinvertebrados son mssensibles a las alteraciones estructurales y a las condiciones fsicas del sistema acutico,respuestas que justifican tener en un mismo ndice a los dos grupos biolgicos.

En sntesis, los resultados muestran que en general el estado limnolgico de las cinagasdel Canal del Dique es aceptable, lo que sugiere que estos ecosistemas lnticos seencuentran dentro de los lmites admisibles de funcionamiento. Sin embargo, la inexis-tencia de ambientes en estado ptimo y la baja cantidad de cinagas en estado ade-cuado sugieren que se presentan disturbios en este complejo cenagoso que disminuyenen buen grado la capacidad de autorregulacin de la mayora de sus cinagas. Es muyprobable que las diferentes obras ejecutadas en el Canal del Dique a lo largo de los aoshayan afectado las cinagas, lo cual se refleja en que el estado limnolgico de la mayorade ellas no es el ideal, sobretodo en lo referente a la produccin pesquera y a los cambiosmorfomtricos.

AGRADECIMIENTOS

El presente estudio se desarroll dentro del Componente Ambiental del ConvenioInteradministrativo LEHUN-CM-037/2005 para la realizacin de estudios e investiga-ciones de las obras de restauracin ambiental y de navegacin del Canal del Dique,desarrollado por la Universidad Nacional de Colombia (Laboratorio de EnsayosHidrulicos LEH) y CORMAGDALENA. Los autores agradecen a dichas institucionesy a sus funcionarios el apoyo para la ejecucin de este trabajo. Igualmente se reconocenlos aportes de los profesores Luis Alejandro Camacho, Erasmo Rodrguez, Jaime IvnOrdez y Carlos Cubillos, quienes colaboraron de diferentes maneras en la realizacin



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de este trabajo. Se agradecen tambin las observaciones de los evaluadores annimosque mejoraron sustancialmente el documento.

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