Estudio de calidad de agua y relaciones ecológicas en quebradas del sur del Huila

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MARIO SANCHEZ R! y JAIRO J. PEREA R.^}

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La identificación tradicional de las que brsdaj en Colombia se refiere a corrientes de agua con extensión y cauda) limitados; hacia las cuales la población establece relaciones de uso de recursos, ubicación geográfica, consumo de iifua y otros aprovechamientos productivos; lo mismo que de depósito para diversos ti[>os de vertimientos.

Kn el departamento det lluila, ubi, ado en la ^ zona andina, su región sur presenta los fuertes plegamientos del Macizo Colombiano, con sus cauces torrenciales que drenan a la Cuenca del Alto Magdalena y están sometidos a la intervención que origina el poblarniento de las laderas montañosas. Kn sus cuencas hidrográfica* se reconocen problemas bíofi'sicos y socioeconómicos que expresan su deterioro: eliminación de coberturas forestales, usos inadecuados del suelo, rendimientos económicos bajos, escasez de servicios para la población, procesos erosivos y alteraciones hidrográficas: todos los cuales requieren de evaluación y control para el mejoramiento de las condiciones de vida y para el equilibrio ambiental.

1.1 análisis de las quebradas y de sus microcuencas exige U consideración de ele mentos geomorfológicos, físico-químicos, climáticos, bióticus y socioeconómicos. Para tal efecto, el enfoque ecológico interpreta las corrientes de agua como sistemas continuos de integración entre los aportes de materiales hechos por la cuenc a, y los conjuntos biológicos que se establecen en el medio acuático. Dicha concepción del ecosistema de corriente desig nado como '‘river-contínuuin" (Vannote y otros, 1980), ha sido utilizada en otro rio det lluila (Sánchez, 1987), encontrando caractcri's-ticas similares a las registradas en otras zonas geográficas (Minshatl y otros, I9S3).

¹    / nvestigación financiada por el "Fondo para

la protección del medio ambiente José Celestino Mutis - FEN Colombia y el Convenio DRI Universidad Sur colombiana.

²    Profesores Ingeniería Agrícola, Universidad

Surcolombiana. Neiva.

1.a búsqueda de un marco interdisciplinario para caracterizar la problemática de las microcuencas y sus cauces, demanda aportes de las Ciencias de la Tierra y de las disciplinas Biológicas, lo mismo que lincamientos de planes de acción que diagnostican los problemas de áreas críticas para formular estrategias de uso, manejo y conservación de recursos. En cuanto al enfoque sobre las microcuencas, tales unidades se han caracterizado por su sensibilidad a precipitaciones de alta intensidad y corta duración, al igual que por su extensión generalmente limitada a superficies inferiores a 130 km' (Lópeü y Hernández, 1980). Sobre las microcuencas andinas se presenta una dinámica de intervención, ocasionada por los asentamientos humanos, que se manifiesta en procesos como eliminación de cobertura foresta], modificación de fertilidad y propiedades físicas de [os suelos, incremento de actividades extractivas y acciones de degra dación ambiental que incluyen la erosión, la sedimentación, la alteración climática e hidrológica y la contaminación de las aguas (Robinson, 1983)

Los grupos taxonómicos de mayor constancia en las corrientes son los macroinverte-brados benticos, entre los que predominan las formas juveniles de los insectos (Hynes, 1970; Cummins, 1974; Bright, 1982; Roldan, 1988). El éxito adaptivo de estos grupos se expresa en modificaciones con evidente adecuación a las condiciones del hábitat; como se observa en las formas corporales de fcphemeroptera y Plecop-tera, en las estructuras y superficies de fijación de algunos Coleóptera, en las secreciones y elaboración de refugios de tos Trichoptera, o en los hábitos generalizados de desplazamiento, fijación y comportamientos reproductivos.

Como componentes bióticos de mayor actividad y tamaño, los peces de laa quebradas han sido reconocidos por su interés económica y ambiental. En ellos se presentan también adaptaciones a las condiciones del flujo y de Iot cauces, pero existe poco conocimiento de tus interacciones en la comunidad. Para la cuenca del Alto Magdalena, la limitación de especies piscícolas en las quebradas, se atribuye principalmente a factores como el menor caudal, la baja temperatura, la reducción de fuentes alimenticias o las barreras ocasionadas por saltos y raudales (Miles, 1947; Dahl, 1971).

F.l conjunto de organismos que integran la comunidad biótica de las quebradas se analiza ^ en torno a la dinámica de transformación de materiales arrastrados a la corriente, habida cuenta de las limitaciones existentes para la producción autóctona (Fisher y Likens, 1973; Anderson y Sedell, 1979). Sobre esta base se ha formulado el modelo ael “river-continuum" (Vannote y otros, 1980), el cual incorpora aspectos geomorfológicos de equilibrio energético; pero sobre todo explica los cambios en la estructura de la comunidad, en relación a las variaciones fisicoquímicas, a las características de la inate-ia orgánica disponible y a la predominancia de formas de vida o categorías funcionales de los organismos, lales categorías han sido descritas especialmente para los "* insectos acuáticos (Cummins, 1973; Merritt y Cummins, 197 8), con identificación de rasgos morfológicos y patrones de comportamiento que permiten ubicar organismos representativos de los grupos señalados como trituradores, recolectores, filtradores, raspadores y depredadores (Sánchez, 1987).

Con el énfasis orientado hacia la estructura y funcionamiento del ecosistema de estas quebradas andinas, el presente trabajo pretende alcanzar un diagnóstico sobre dos microcuencas regionales; una evaluación de parámetros " físico-químicos determinantes en la calidad del recurso hidrico; una interpretación de los componentes biológicos y sus interacciones en el ecosistema; todo lo cual permite la identificación de problemas y el planteamiento de alternativas sobre este tipo de corrientes y sus áreas de drenaje.

Material es Método s

Las microcucncas seleccionadas para el análisis están ubicadas sobre las primaras eslríbaiiones de la cordillera Oriental en su separación del Macizo Colombiano. La Criolla se orienta en sentido sur-norte desembocando en el rio Guachico en Pitalito, mientras la Torrenlosa-Tijiflá drena en sentido oriente-uc-c ¡dente liacia el río Sua/a, cerca al casco urbano tic Acevedo (I-¡gura 1). La selección de estas áreas tuvo en cuenta su importancia agrícola y de abastecí miento de anua para los municipios, sus posibilidades de iti ve si ilación y acceso a los ecosistemas acuáticos, y su represen tatividad de las vertientes montañosas de! lluila.

Aunque existen deficiencias de información específica sobre las áreas estudiadas, el punto de partida lo constituyeron diversas fuentes secundarias regionales y estadísticas de la acción institucional. Se analizaron fotografías aéreas de las dos áreas y planchas topográficas existentes sólo para la Criolla (ICAC), información geológica y de suelos de la Federación de Cafeteros, registros climatológicos del IIIMAT, estadísticas agropecuarias e información socioeconómica de varias fuentes (ICA, DRI. Caja Agraria, DANI y la Oficina Departamental de Planeacion principalmente) Las actividades de campo incluyeron recorridos exploratorios, con participación de profesionales de diversas áreas, dirigidos a detectar las características de las zonas de estudio, complementadas con entrevistas a habitantes de la región, En las corrientes se establecieron estaciones de muestreo en sectores representativos de las microcuencaj (Figuras 2 y 3). En ellas se tomaron muestras para análisis físico-químico según métodos muy conocidos utilizando un pH-metro Schott-Ge-rate, un conductivimetro Chemtrix y un espectrofotómetro Spekol. También se recolectaron muestras de la comunidad béntica combinando el método Surber con mallas de arrastre y se realizaron muestreos exploratorios de pesca por medio de una red circular (‘'chile"). Finalmente se efectuaron determinaciones de caudal por el método de vadeo, utilizando un molinete A.Ott.

Los datos de campo y la información se trabajaron con la asesoría de especialistas en aspectos como fotointerpretacíón geológica y geomorfoiógica, tratamiento de registros climatológicos e hidrológicos, determinación de características fisiográficas y evaluación so c.o económica, Los invertebrados se identificaron en su mayoría al nivel de género por medio de las claves disponibles; (Roldan, 19HK); al igual que las especies de peces (Miles, 1347. Greenwood y otros, 196G), con las cuales se estableció su contenido estomacal y el desarrollo gonadal de las hembras (NikoUki, 1963).

Resultados y Discusión —■

/ Diagnóstico de las Microcueiu as

l.n las áreas de estas microcueneas se reconocen tres unidades de paisaje: montañas, colinas y planicies aluviales. Las primeras comprenden los mayores porcentajes (10% en 1.a Criolla y Sd % en l.a Torrentosa), con fenómenos de remoción en masa; las colinas sufren denudación, aunque este proceso es limitado por un uso no muy intenso de la tierra; y las zonas de planicie, con terrazas aluviales, sólo son representativas en La Criolla ( IX ya que en la otra microcucnca están limitadas a pequeñas vegas cerca a la desembocadura. Sólo se han mapificado los suelos de la franja entre ) .<>00 y 1.800 m.s.n.m. (I-T.DI CAFh, 1985) los cuales pertenecen a los órdenes de Lntisoles c Inceptisoles, y son calificados en su mayoría como fuertemente erodables.

Aunque no existen estaciones meteorológicas dentro de la zona de estudio, los datos de áreas cercanas permiten establecer un régimen climático similar en las dos microcueneas. Se destaca una distribución unimodal tic la precipitación, con máximos de lluvias en abril, mayo y octubre para La Criolla y en abril, junio y julio para La Torrentosa; junto con valores anuales de 1,293 y 1.725 m.m. respectivamente También son similares los patrones de drenaje, aunque existen diferencias en caudales y pendientes de los cauces que son mayores para la segunda microcucnca, la cual tiene mayores aportes de agua y no cuenta con las zonas de planicie presentes en La Criolla.

TABLA 1. DETERMINACION E INTERPRETACION DE LAS PRINCIPALES CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS DE LAS UOS MICROCUENCAS

* Estos valores no fue posible determinarlos por ausencia de plancha* topográficas para la microcuenca Torrentosa - Tijiña

[.as características fisiográficas permiten evaluar el comportamiento de las microcuencas, ante la ausencia de registros tjue determinen la magnitud de fenómenos como el eseurrimicntu, en relación a parámetros climáticos, dales caractcristi. ,s permilcn generalizar la mjmfei tación de la sensibilidad en eslas áreas de drenaje, habida cuenta de las cortas distancias \ el escaso tiempo en que se expresan los flujos de agua incrementados por la precipitación; aunque los valores obtenidos son ligeramente inferiores para I.a Criolla, sin i|ue ello elimine la necesidad de controles por la prolongada intervención de sus vertientes (Tabla 1).

Kr. cuanto a la cobertura vegetal, la zona de vida más extendida es la de bosque húmedo Premontano (IGAC, 1977), pero esta vege tación está muy restringida por la intervención humana generalizada; de tal manera que se reconoce un 25% de cobertura forestal, aunque de ello sólo una tercera parte, o inenos. corresponde al bosque primario, 1.1 uso pecuario representa la mayor destinación de las áreas, pero la ganadería ofrece escasa tccnifi-cación y bajo rendimiento. La actividad agrícola comprende cultivos limpios y semi limpios como frijol, maíz, yuca; pequeñas áreas de caña panelera; y cultivos permanentes,

representados por el café, que alcanzan los mayores niveles de tecnificación. La defores-taciun avanzada y las prácticas agropecuaria? ocasionan procesos erosivos dispersos en I; totalidad de tas áreas, que se califican como di erosión débil o ligera en un 75% y como moderada en las áreas restantes.

Como elementos fundamentales se identi t'ican características socioeconómicas que señalan deficiencias en servicios básicos y bajos ingresos (Tabla 2); las cuales ocasionan deficiente nivel de vida y atraso tecnológico que repercuten en la escasa protección de los recursos naturales.

I.a evaluación integral de las dos micro cuencas asociada al presente trabajo (Medina y 1‘olanía, 1988; Fernández y Ortega, 1989), señala indicadores biofísicas y socioeconómicos en función de su grado de deterioro y del área en que se manifiestan. Ks así como procesos generalizados como la erosión y la degradación de los suelos presentan aún niveles bajos pero con tendencia a agravarse; mientras que aspectos socioeconómicos como la distribución de la tierra, la deficiencia en servicios o el bajo nivel tecnológico, tienen mayor gravedad aunque pueden reducirse progresivamente. Kn un balance general puede considerarse un deterioro incipiente de las microcuencas, pero con estado preocupante si se mantienen las tasas que ocasiona la intervención no conservacionista sobre los recursos.

2 . Calidad del A gua

I.a importancia de esta evaluación corresponde a sus implicaciones para los usos humanos del líquidu y a sus repercusiones sobre la estructura y función del ecosistema de las

quebradas. Los datos fisicoquímicoi reflejan los efectos de intervención en las vertientes y las variaciones climáticas y geomorfológicas. La *4 temperatura se incrementa en relación al descenso en altitud, con mayores registros en las zonas bajas y expuestas de La Criolla. La conductividad y el pll señalan un escaso aporte de sales y otros iones, lo que también se observa en los bajos valores de amonio, fosfatos y dureza. El oxígeno disuelto, la DUO y la DQO muestran vertimientos orgánicos reducidos, aunque se pueden señalar indicios de contaminación en ciertas puntos, que alcanzan carácter preocupante con caudales bajos. Los valores de sedimentos se calculan en máximos de 3.670 ton/año para 1.a Criolla y 4.730 ton/año para La Torrentosa, que no son muy elevados en el "* ámbito regional (CH)hC USGO, 1985), pero tienen efectos de alteración sobre corrientes de bajo caudal como U Criolla.

Desde el punto de vista ecológico, los parámetros fisicoqu únicos permiten establecer una capacidad de autodepuración en i as quebradas, ya que el grado de eutrofícación es aún muy incipiente. Kai.t ei uso prioritario del consumo humano, <&nró>torio el requisito de desinfección de acuerdo al régimen sanitario (MINSALUD, 1984), al igual que la exigencia de análisis bacteriológico. I.s buena la calidad para usos agropecuarios, mientras no se eleve la t arga de sedimentos, l.n síntesis, existen -* alteraciones que repercuten en la calidad del liquido, pero se mantiene la capacidad de recuperación de las corrientes; lo que se relaciona con una utilización poco intensa del suelo, una poblanon limitada y dispersa, y un ¡irado restringido de aportes contaminantes.

i . Organismos y Relaciones Ecológicas '

La composición biológica de estas corrientes responde al marco de condiciones ambientales predominantes, destacándose el desarrollo de los invertebrados benticos, cuyas especies se adecúan a influencias como velocidad, turbulencia, sustratos, aportes de materiales e incidencia del estado y manejo de la cuenca, l’.ntre estos organismos y los peces, se identifican relaciones basadas en el aprove-I hamiento de la materia orgánica; las cuales incluyen actividades de fragmentación, acumulación y modificación de partículas; que han sido descritas en corrientes regionales y de utras ínnas geográficas (Sánchez, 198 7); (Minsliall y otros, 1983).

Aunque se han señalado las limitaciones para ¡a producción primaria en la corriente (Cummins, 1974), algunas muestras revelaron la presencia de diatomeas (Navícula, Stauroneis) junto con algas verdes filamentosas (Ulothrix, Zygncma), y ejemplares menos frecuentes de desmidiáceas y cíanoficeas. Los nichos ecoló-^jgicos más generalizados corresponden a formas juveniles de insectos, concentrados en los microhábitats del sustrato y pertenecientes a ciertos órdenes de amplia distribución (Ilynes, 1970).

I.os Trichoptera identificados se ubican en diez géneros de siete familias, que han sido reportados en corrientes de Antíoquia (Corea, 1981; Roldan, 1988), con variedad de formas y actividades como la elaboración de refugios o casas (figura 2). K.nlre los Kphcmcroptcra se destaca la Familia llaétidae muy generalizada en e! neotrópico (Roldan, 1988) y de la cual se ffcbtuvieron cuatro géneros. Los Díptera son generalmente los de mayor abundancia y se destaca la familia Chironomidac, aunque es muy limitado ei conocimiento de sus especies

La fauna íctica de las quebradas está integrada por los organismos de mayor tamaño y actividad en la corriente. No obstante el muestreo de tipo exploratorio realizado, se recolectaron ocho especies que se han señalado como típicas de la cuenca del Alto Magdalena (Miles, 1947). Las especies más abundantes pertenecen a la familia Characídae: Hemybricon tolimae, Creagrutus magdalenas (Kigura 3) y Astiünax sp.; junto con Parodon suborbitale de !a familia Parontodidae. Además, se recolectaron ejemplares de Pygidium sp. (Pygididae), Itambdia sebae. (Pimelodidae), Chaetoslorna thomsoni (Loricariidae) en la desembocadura de las quebradas a nos mayores y, por último, en 5 -a Criolla se encontró Xiphophorus belleri (Figura 4) (Cyprinodontidae), el cual es originario de México, por lo que su presencia probablemente se debe a una dispersión humana.

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La abundancia de la fauna en las quebradas estudiadas puede considerarse acorde con las condiciones detectadas, lo mismo que resulta similar a otros datos de corrientes tropicales (Bright, 1982; Sánchez, 1987). Igualmente, los Índices de diversidad corresponden a valores normales para corrientes poco alteradas, y no muestran variaciones apreciablcs a lo largo de los cauces, !o que señala una limitada alteración ambiental que concuerda con el resultado físico-químico. Al comparar las dos micro-cuencas, se observa mayor diversidad y riqueza de especies en La Criolla, atribuíbles al desarrollo de un hábitat más estable y diversificado en esta microcuenca, que tiene cambios más notorios de las pendientes, ion mayores longitudes en los cauces y elevación de la temperatura en áreas más planas de la zona baja.

Los mecanismos alimenticios que relacionan a los componentes de una comunidad, entre sí y con las fuentes de materia orgánica, proporcionan una base para el an.ihsis de la estructura y función del ecosistema. I n las quebradas regionales, la interpretación del papel ecológico de las actividades alimenticias de invertebrados y peces, se basa en el modelo del “river-continuum" (Vannote y otros, 19801 el cual incluye la caracterización de las categorías funcionales, en las que se ubican los organismos representativos mediante referencias, datos de campo y observaciones morfológicas y de contenido estomacal en los peces.

Es así como entre los trituradores se ubican géneros de Leptoceridae y Calamoceratidae (Trichoptera), al igual que de Tipulidae (Diptera) y Pyialidae (Lepidoptera), por su actividad sobre trozos vegetales y otros detritus gruesos donde se les localiza con mayor frecuencia. Los recolectores, más abundantes, se encuentran generalmente b^jo las piedras; con elaboración de casas u otras estructuras de retención de partículas en Trichoptera (Lep-tonema, Ochrotrichta); adaptaciones de fijación como ventosas propata» y ganchos en Díptera (Piychodidae, Empididae}; junto con estructuras filamentosas como dentículos y branquias

en Ephemeroptera (Baetis, Baetodes, Dactylo- 4$ baetis, Thruulodes). Kntre los filtradores, que retienen partículas finas de la columna de agua, se ha establecido ta adecuación de órganos como los abanicos de Simulium, las propatas y penachos de Dixella, Limonicola y Ckirono-midat (Díptera), organismos que abundan en hábitats de flujo más uniforme al igual que algunos Ptilodactylidae (Coleóptera), Acariña (Arachnida) y Haplotaxida (Oligochaeta). Los organismos que obtienen alimento de ai^as y partículas asociadas se designan como raspadores y son comunes en condiciones que favorecen la autotrofia, como ocurre con las familias Glossossmatidae y Helycupsychidac ^m (Trichoptera), Psephenidae y l.Imidac (Coleóptera). Poi último, los depredadores son generalmente de mayor tamaño y actividad, cun poblaciones poco densas y ampliamente distribuidas, como se observa en A nacrorteuria (Plecoptera), ( orydüiux (Megaloptera) y varios Ilemiptcra y Odonata.

Kn cuanto a ¡os peces, aunque varios se reportan como omnívoros, lúe posible postular algunas preferencias alimenticias con base en el análisis de sus contenidos estomacales. La especie más abundante, He*nybricon tolimae, muestra variedad en sus fuentes alimenticias, —» pero con predominancia de invertebrados de buen tamaño como recolectores y filtradores, e inclusive se encontró la ingestión de un pequeño pez de la misma especie, lista diversidad de fuentes explica el desarrollo poblacional de la especie y en general de la Eamilia Characidae. Parodon suborbitale y Rambdia sebae tienen mayor ingestión de algas, lo que corresponde a su frecuente localización en charcos o remansos, aspecto similar a Chaetoitoma que no asciende de la desembocadura de las quebradas. Kn Pygidium se ha reportado su alimentación de invertebrados, ^ pero su captura fue muy escasa lo que se atribuye a sus hauitos nocturnos; al igual que ocurre con A stroblepus, el cual no fue capturado pero se menciona como frecuente en estas quebradas.

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Con base en estas observaciones, se ha formulado un esquema cié la trama alimenticia de estas quebradas que se expresa en la Figura 5. Está basado en interacciones detectadas en corrientes de zonas templadas (Cummins, 1974), pero requiere de mayor información tanto taxonómica como ambiental, para precisar y corroborar la ubicación de organismos en esa estructura trófica.

La imagen propuesta sobre la organización del ecosistema de las quebradas, incluye así

aspectos que caracterizan su estabilidad bioló- ^ gica: la dependencia del material orgánico incorporado a la corriente; el escaso aporte de la producción primaria; la complejidad e incidencia de ¡a comunidad béntica con sus actividades de transformación; ei desarrollo y diversidad de algunos grupos en relación con la heterogeneidad de hábitats en los cauces; y las limitaciones de las especies ícticas que comparten fuentes alimenticias aunque muestran desplazamientos preferenciales en sus nichos. F.stas características deben ampliarse con mayor información sobre corrientes andinas, pero aportan elementos para integrara la evaluación ambiental que exige el conocí- *• miento y manejo de las microcuencas y sus corrientes.

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