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Castillo L. y Ochoa N. Comunidad de macroinvertebrados y calidad ecológica de manantiales en la Cuenca Suroriental de Arequipa - Perú
https://doi.org/10.47460/uct.v28i125.871
Comunidad de macroinvertebrados y calidad
ecológica de manantiales en la Cuenca
Suroriental de Arequipa - Perú
Tipo de artículo: artículo de investigación
Recibido (07/07/2024), Aceptado (18/11/2024)
Macroinvertebrate community and ecological quality of springs in the Southeastern Basin of
Arequipa - Peru
Abstract.- The community of aquatic macroinvertebrates present in springs in the Southeastern basin of
Arequipa has been evaluated to obtain the first approximation of the structure and function of this community
in two different times. The structure and function are expressed through the richness of families and
functional feeding groups. Ecological quality is evaluated by obtaining information on the environmental status
using the Macroinvertebrate Community Index (MCI) and the Habitat Quality Index (IQH). The springs studied
present a diverse richness related to the characteristics of each spring. The application of the indices shows an
acceptable ecological state of the springs.
Keywords: macroinvertebrates, ecological quality, indexes.
Resumen: La comunidad de macroinvertebrados acuáticos presentes en manantiales de la cuenca
Suroriental de Arequipa, ha sido evaluada con la finalidad de obtener la primera aproximación de la estructura
y función de esta comunidad en dos épocas distintas. La estructura y función se expresa a partir de la riqueza
de familias y los grupos funcionales de alimentación. La calidad ecológica se evalúa obteniendo información
del estado ecológico mediante el Índice de la Comunidad de Macroinvertebrados (MCI) y el Índice de calidad
del hábitat (IQH). Los manantiales estudiados presentan una riqueza diversa relacionada con las
características de cada manantial. La aplicación de los índices evidencia un estado ecológico aceptable de los
manantiales.
Palabras clave: macroinvertebrados, calidad ecológica, índices.
*Autor de correspondencia: luzcastillo@unsa.edu.pe
Luz Virginia Castillo Acobo
https://orcid.org/0000-0002-3412-9801
luzcastillo@unsa.edu.pe
Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa
Facultad de Ciencias Biológicas,
Departamento Académico de Biología
Arequipa, Perú
Nemesio Alberto Ochoa Torres (†)
https://orcid.org/0000-0002-6700-0510
nochoa@unsa.edu.pe
Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa
Facultad de Ingeniería de Producción y Servicios
Arequipa, Perú
I. INTRODUCCIÓN
Los manantiales son lugares en los que el agua subterránea emerge hacia la superficie de la Tierra,
formando una corriente, estanque o pantano [1], son considerados como ecotonos acuáticos autóctonos con
propiedades funcionales complejas y estructuras eco morfológicas heterogéneas; constituyen una zona de
interacción entre las aguas subterráneas, las aguas superficiales y los ecosistemas terrestres [2].
Contribuyendo con la biodiversidad local y regional debido a la complejidad de hábitat, dependiendo de la
tipología de los manantiales [3], presentan una gran variedad de organismos acuáticos, debido a que sus
aguas poseen una temperatura casi constante [4].
Los manantiales por su estabilidad ambiental y ubicación entre varios ecosistemas terrestres diferentes, han
sido propuestos como "puntos calientes" para la biodiversidad acuática [5], sin embargo, se encuentran
también como los hábitats de agua dulce más amenazados [6]. En ese sentido, la fauna y la flora de
manantiales se han sugerido como indicadores valiosos de la calidad del agua en manantiales [7]. La
composición taxonómica de macroinvertebrados en los manantiales está influenciada por factores
ambientales, físicos y químicos, además de la velocidad de las corrientes, la composición del sustrato o la
altitud [8]. En relación a la fauna de macroinvertebrados presente en los manantiales, esta es diversa e incluye
grupos totalmente acuáticos e insectos acuáticos con fase de dispersión terrestre [9]. La abundancia y
diversidad de la comunidad de macroinvertebrados, usualmente es mayor en los manantiales perennes, sin
embargo, en algunos manantiales intermitentes la abundancia de algunos taxones de insectos como
efemerópteros y dípteros puede ser mayor gracias a su capacidad para colonizar rápidamente los cuerpos de
agua tras la reanudación del caudal [10]. Por tanto, los macroinvertebrados facilitan la determinación de la
condición ecológica de los ecosistemas de agua dulce, que generalmente se estudian solo bajo la perspectiva
físico química, facilitando la comprensión de los procesos ecológicos y factores antrópicos estresantes
involucrados, con el fin de frenar la degradación de los ecosistemas dulceacuícolas , mediante estrategias de
conservación y protección [11].
Los indicadores biológicos que se elaboran a partir de la biota bentónica de los ecosistemas de agua dulce,
constituyen una herramienta útil y versátil para la evaluación biológica expresando la calidad del agua
ambiental. El MCI, índice de la comunidad de macroinvertebrados expresa la tolerancia de los grupos
taxonómicos respecto a procesos de contaminación, por lo que su aplicación permite la evaluación de la salud
de estudio [12]. Esta investigación propone una aproximación al conocimiento de la composición, estructura,
función y estado ecológico de los manantiales de la cuenca sur oriental de Arequipa, poco estudiados en este
aspecto y que constituyen la fuente de recurso hídrico para la zona, sosteniendo actividades productivas y el
consumo humano, al mismo tiempo que conforman ecosistemas que requieren ser evaluados y
monitoreados mediante el empleo de indicadores biológicos, para proteger su calidad ambiental.
El artículo se encuentra estructurado de la siguiente manera: en el primer apartado se describe brevemente
el problema, que motiva el objeto de estudio; el segundo apartado está referido a los conceptos y
caracterización de los manantiales, así como su estado ecológico; el tercer apartado incluye la metodología de
muestreo, evaluación de parámetros físico químicos, el análisis de datos y estimación de índices; finalmente el
cuarto apartado presenta los resultados y se concluye con las inferencias que se desprenden del estudio.
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II. DESARROLLO
Los manantiales evaluados están localizados hidrográficamente en las microcuencas Andamayo, Mollebaya y
Yarabamba, que forman parte de la Cuenca Suroriental de Arequipa. Política y administrativamente
pertenecen a los distritos de Characato, Sabandía, Pocsi, Polobaya y Mollebaya, de la Región Arequipa, Perú.
Toda la zona forma parte de un sistema hidrogeológico complejo caracterizado por la presencia de rocas
volcánicas permeables e impermeables, que le confieren propiedades químicas especificas a las aguas
subterráneas. Los manantiales presentes son de dos tipos, de alto caudal, que provienen de flujos
intermedios; y de bajo caudal que corresponden a flujos locales [13]. De otro lado es importante mencionar
que de forma general las aguas subterráneas se consideran de buena calidad, sin embargo, los afloramientos
o cursos superficiales de las mismas se ven afectados por las actividades antrópicas de la zona, principalmente
agricultura y ganadería.
Limnológicamente, los manantiales se dividen en dos zonas, la eucrenal o springhead y la hipocrenal o
springbrook, se distinguen por la composición de especies debido a diferencias en los parámetros
estructurales y ambientales [14]. La primera viene a ser la zona de afloramiento o surgencia del agua
subterránea, mientras que la segunda, aguas abajo, manifiesta un flujo o corriente [10], [15]. Los índices
bióticos o biológicos contienen información tanto de la estructura de la comunidad de macroinvertebrados,
expresada en abundancia relativa de las especies o grupos taxonómicos presentes; como la funcionalidad o
uso que estos hacen de su hábitat, información que arroja luces sobre la integridad del ecosistema. Un índice
biótico de integridad, o un índice de integridad biótica, es un conjunto de parámetros ecológicos de la
comunidad y de aspectos autoecológicos [16]. La riqueza de familias o composición taxonómica y la
abundancia relativa conforman la base para el desarrollo de índices que miden la calidad o grado de
integridad de los ecosistemas de agua dulce, evidenciando su calidad ecológica.
El estado del ecosistema también se puede evaluar, considerando el enfoque funcional, es decir los grupos
funcionales de alimentación (GFA) [17]. La forma como los macroinvertebrados obtienen su alimento durante
las estaciones del año, evidencian la fragilidad o tolerancia de los mismos a cambios ocasionados por
intervenciones antrópicas, por lo que se puede colegir que las variaciones en sus poblaciones expresan el
estado ecológico de los ecosistemas de agua dulce. Para ello se emplea la abundancia relativa de diversas
categorías funcionales de invertebrados, como indicadores de las condiciones del ecosistema [18].
El Índice de la comunidad de macroinvertebrados ( Macroinvertebrate community index – MCI) [19], se basa
en la tolerancia a la contaminación de los grupos taxonómicos, con valores que van de 1 (extremadamente
tolerante a la contaminación) a 10 (extremadamente sensible a la contaminación), obteniéndose puntajes de 0
a 200.
El estado de conservación de un ecosistema está relacionado con el grado de intervención humana, por lo
que la evaluación de la integridad biótica, no sería cabal, si no se considerará una medición del estado del
hábitat. El Índice de calidad de hábitat [20], refleja la condición de alteración o modificación del ecosistema,
considerando dos criterios para determinar la condición natural del ecosistema, el grado de afectación a la
estructura natural del manantial, y el estado de conservación de la vegetación acuática. Los
macroinvertebrados requieren de estructuras naturales (físicas y biológicas) para que puedan establecerse y
desarrollar, por lo que la evaluación del hábitat manifiesta la fuerza del vínculo entre el medio acuático del
manantial y las comunidades de especies.
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III. METODOLOGÍA
Los siete manantiales evaluados están localizados hidrográficamente en las microcuencas Andamayo,
Mollebaya y Yarabamba, que forman parte de la Cuenca Suroriental de Arequipa. Estos manantiales se ubican
entre los 2515 a 3393 msnm. Los muestreos de macroinvertebrados fueron realizados en dos periodos,
estación seca (octubre de 2017) y estación húmeda (mayo de 2018). Las muestras se tomaron por triplicado
en la zona de corriente de los manantiales, mediante una red Surber de 30x30 cm con abertura de malla de
250 μm. Todo el material de fondo removido y colectado fue depositado en frascos de 500 mL y conservados
con etanol al 70%. Las muestras fueron revisadas en laboratorio para la identificación de los organismos hasta
el nivel taxonómico de familia. En cada punto de muestreo se realizó la medición en campo de los parámetros
fisicoquímicos en agua: temperatura, pH, conductividad y oxígeno disuelto, mediante un equipo
multiparámetros WTW 3430. Así mismo el caudal fue determinado en cada punto de muestreo mediante el
correntómetro OTT MF pro.
La descripción del hábitat en cada uno de los manantiales, se realizó mediante la observación y registro de
características que evidencian intervenciones o afectaciones, así como de aspectos referidos a la vegetación,
tipo de sustrato y de corrientes, entre otros. Para la descripción de la comunidad de macroinvertebrados en
cada uno de los manantiales, se han elegido parámetros ecológicos riqueza de familias y grupos funcionales
de alimentación. En el caso de la riqueza de familias (S), se considera el número total de familias por punto de
muestreo. La abundancia relativa se estima en base al número de individuos por familia que pertenecen a un
determinado grupo funcional de alimentación.
Para el estado ecológico de los manantiales, se ha utilizado el índice MCI que evalúa la calidad del agua en
base a presencia de familias de macroinvertebrados acuáticos. Se calcula sumando los valores de tolerancia
asignados por el índice IBMWP/col para cada taxón presente en una muestra, dividiendo por el número de
taxones muestreados y multiplicando por un factor de escala igual a 20. Para la evaluación del estado
ecológico del hábitat de los manantiales, se utilizó el índice de calidad del hábitat (IQH), que estima el grado de
naturalidad o afectación del hábitat. Para la calidad físico química del agua, los resultados obtenidos para
temperatura, ph, oxígeno disuelto y conductividad eléctrica, fueron contrastados con los estándares de calidad
para agua (ECA) de la Categoría 4: Conservación del ambiente acuático – E2. (ríos de costa y sierra).
IV. RESULTADOS
En cuanto a la riqueza taxonómica de familias de macroinvertebrados por punto de muestreo los mayores
registros se encuentran en los puntos M-4 (Manantial Bautista) con 12 familias para la época seca y 9 familias
para la época húmeda. Mientras que, la menor riqueza registrada se halla en el punto M-1 (Manantial La
Trampa) con 3 familias para ambas épocas de evaluación. Se observa además que la distribución de la riqueza
taxonómica en los diferentes manantiales refleja la complejidad y singularidad de cada uno como ecosistema.
Los manantiales con mayor diversidad de familias de macroinvertebrados indican condiciones ambientales
más estables y recursos más variados que permiten la coexistencia de diferentes grupos funcionales. Por otro
lado, los manantiales con menor riqueza podrían estar influenciados por factores como la intervención
humana, cambios en el flujo de agua o características específicas del sustrato. Esta diversidad sugiere que los
manantiales más diversos podrían desempeñar roles ecológicos clave en la sostenibilidad del entorno acuático
local. La riqueza de macroinvertebrados en los manantiales no solo es un indicador de calidad ambiental, sino
también una manifestación de la resiliencia ecológica frente a variaciones estacionales y presiones externas.
La presencia de una comunidad rica y funcionalmente diversa sugiere una mayor capacidad del ecosistema
para adaptarse a cambios ambientales y mantener procesos ecológicos fundamentales, como la
descomposición de materia orgánica y la regulación del flujo de nutrientes. Estos resultados destacan la
importancia de los manantiales como espacios esenciales para la conservación y como indicadores de la salud
ecológica de los ecosistemas acuáticos circundantes.
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La Tabla 2 proporciona una visión integral de los grupos funcionales de alimentación (GFA) presentes en los
diferentes manantiales evaluados, destacando patrones relevantes en las dinámicas ecológicas de estos
ecosistemas. La predominancia de ciertos grupos, como los colectores-recolectores, indica la presencia de
recursos orgánicos disponibles en los hábitats evaluados, lo que sugiere ecosistemas funcionales en términos
de procesamiento de materia orgánica. Este patrón refleja la importancia de estos macroinvertebrados en el
ciclo de nutrientes y su rol fundamental en la estructuración de la comunidad acuática.
Por otro lado, la distribución de otros grupos funcionales, como raspadores y trituradores, varía
considerablemente entre manantiales, lo que puede estar relacionado con la heterogeneidad ambiental y las
condiciones físicas específicas de cada ubicación, como el tipo de sustrato y la velocidad del agua. Estas
variaciones resaltan cómo los factores ambientales locales y las presiones externas, como las actividades
humanas, influyen directamente en la composición y funcionalidad de la comunidad biológica. Este análisis
enfatiza la necesidad de conservar la diversidad funcional de los macroinvertebrados para mantener la
integridad ecológica de los manantiales y su capacidad para sustentar procesos ecosistémicos clave.
Tabla 1. Niveles de uso de las estrategias de codificación.
Tabla 2. Grupos funcionales de alimentación de los macroinvertebrados por estación y punto de muestreo.
El GFA colector-recolector está conformado por las familias Elmidae, Chironomidae, Baetidae, Lumbriculidae
y Tubificidae. En el GFA raspador comprende las familias Physidae y Planorbidae. El GFA trituradorla con la
familia Hyalellidae. El GFA perforador a la familia Hydroptilidae. El GFA filtrador, la familia Simuliidae. El GFA
depredador las familias Ceratopogonidae, Empididae, Aeshnidae, Gomphidae, Libellulidae, Perlidae, Planaridae
y al orden Rhabditida.
Dado que se ha trabajado hasta nivel de familia, la clasificación de GFA (FFG en inglés) es aproximada.
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A. Índices bióticos
La Tabla 3 proporciona información detallada sobre el Índice de la Comunidad de Macroinvertebrados (MCI),
que evalúa la calidad ecológica de los manantiales en función de la tolerancia de los taxones presentes a la
contaminación. Los resultados muestran una tendencia general hacia una calidad ecológica aceptable, con
variaciones que oscilan entre condiciones "no contaminadas" y "moderadamente contaminadas". Estas
diferencias reflejan cómo factores ambientales y antropogénicos, como la agricultura y la ganadería, influyen
en el estado ecológico de los manantiales.
El análisis de estos índices también pone de manifiesto que, aunque algunos manantiales presentan un
estado más favorable, las fluctuaciones en el MCI entre estaciones sugieren que las condiciones ecológicas no
son completamente estables. Esto subraya la importancia de monitorear continuamente estos ecosistemas
para identificar tendencias y desarrollar estrategias de conservación. La diversidad y abundancia de los
macroinvertebrados desempeñan un papel crucial en la evaluación de la salud del ecosistema, evidenciando
que su presencia no solo indica la calidad del agua, sino también la capacidad de los manantiales para resistir
y recuperarse de perturbaciones externas.
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Los valores del Índice de la Comunidad de Macroinvertebrados (MCI), arrojan de manera general para todos
los manantiales y en ambas estaciones de evaluación, una aceptable calidad ecológica, considerando que
fluctúa entre “no contaminado” y “moderadamente contaminado”, situación que se relaciona con las
actividades de agricultura y ganadería de la zona de estudio. Por otra parte, el Índice de calidad de hábitat
(IQH) (Tabla 4), evidencia un estado de conservación del hábitat acuático de los manantiales, adecuado para la
comunidad de macroinvertebrados. Para el caso de los manantiales moderadamente afectados, esta situación
se debe a la construcción de infraestructura de riego principalmente.
Tabla 3. Índice de la Comunidad de Macroinvertebrados (MCI - Macroinvertebrate Community Index).
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Tabla 4. Índice de calidad del hábitat.
La Tabla 5 ofrece un panorama general de los parámetros fisicoquímicos en los manantiales evaluados,
revelando diferencias significativas en la calidad del agua entre puntos de muestreo y épocas. Aunque la
mayoría de los manantiales cumplen con los estándares establecidos para temperatura, pH y oxígeno disuelto,
las desviaciones observadas en parámetros como la conductividad eléctrica en M-7 evidencian posibles
fuentes de contaminación o alta concentración de sales en este punto específico. Estas variaciones destacan
cómo las condiciones locales, influenciadas por actividades humanas como la agricultura y el uso del suelo,
pueden alterar la calidad del agua y, por ende, impactar negativamente en las comunidades biológicas que
dependen de estos ecosistemas. Este análisis subraya la importancia de implementar medidas de manejo
sostenible para proteger estos recursos y mantener la funcionalidad ecológica de los manantiales.
Tabla 5. Calidad físicoquímica del agua.
En relación con los resultados de parámetros fisicoquímicos en los siete puntos de muestreo y para ambas
épocas de evaluación, los valores registrados para la temperatura en época seca se hallan dentro del rango
16.2 a 19.8 °C y para la época húmeda en el rango de 13.5 a 18.4 °C. Respecto a los valores de pH, oscilan
entre 6.3 y 7.34, comprendidos dentro del rango y que reflejan una buena condición. En cuanto a la
conductividad seis puntos de muestreo presentan valores en el rango de 554 a 860 µS/cm, encontrándose
dentro del ECA; solo el punto M-7 (Santa Ana – Mollebaya) con 1269 µS/cm valor que caracteriza el agua como
dura o con alta concentración de sales. En relación al oxígeno disuelto, los datos obtenidos en todos los
manantiales evaluados se hallan por encima de 5.0 mg/L, excepto en el punto M-7 que finalizando la época
húmeda registra un valor mínimo de 4.4 mg/L. Finalmente, respecto al caudal, se tiene los siguientes valores
por manantial M -1 de 10 a 13 L/s, M - 2 de 139 a 240 L/s, M-3 de 170 a 190 L/s, M-4 de 60 a 72L/s, M-5 de 60
a 83 L/s, M-6 de 60 a 90 L/s y M-7 de 3 a 4 L/s ; los caudales difieren en magnitud dependiendo de la época de
muestreo.
Se observa además que la calidad del agua de los manantiales parece ser adecuada en la mayoría de los
parámetros evaluados, cumpliendo con los límites establecidos en el ECA. Sin embargo, M-7 presenta valores
preocupantes de oxígeno disuelto y conductividad eléctrica, lo que sugiere que este manantial podría estar
más afectado por contaminación o influencias externas. Este comportamiento requiere un análisis más
detallado para garantizar que se minimicen los riesgos ambientales o de salud.
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CONCLUSIONES
La evaluación permitió reconocer que la riqueza de familias para la época seca es de 12 familias y para la
época húmeda de 9 familias. De tal manera que, los grupos funcionales de alimentación predominantes en
los manantiales son colector-recolector y perforador, cada uno de ellos conformado por diferentes familias.
La aplicación del Índice de la Comunidad de Macroinvertebrados (MCI), refleja una buena calidad ecológica
para todos los manantiales evaluados. Así pues, el Índice de calidad del hábitat (IQH) revela un buen estado de
conservación del hábitat acuático de los manantiales.
Los macroinvertebrados constituyen una biota acuática de suma importancia e interés para evaluar el estado
ecológico de diferentes ecosistemas dulceacuícolas con perspectivas a su conservación. Por lo que es
recomendable continuar evaluando otros manantiales de la Cuenca Suroriental. La riqueza de familias de
macroinvertebrados muestra variaciones significativas entre las estaciones seca y húmeda. Este patrón sugiere
que las condiciones climáticas y la disponibilidad de recursos influyen en la composición y distribución de
estas comunidades en los manantiales.
La construcción de infraestructuras para riego y otras actividades humanas ha afectado moderadamente el
estado de conservación de algunos manantiales, como se refleja en el Índice de Calidad del Hábitat (IQH). Esto
destaca la necesidad de estrategias para minimizar el impacto humano en estas áreas vulnerables. Los
manantiales evaluados no solo proveen recursos hídricos esenciales para las actividades humanas, sino que
también funcionan como puntos clave para la biodiversidad acuática. Esto resalta la importancia de proteger
estos ecosistemas no solo por su valor económico, sino también por su contribución ecológica.
Si bien los parámetros fisicoquímicos en la mayoría de los manantiales cumplen con los estándares
establecidos, el caso del manantial M-7 evidencia la necesidad de un monitoreo constante. La presencia de
valores anómalos, como alta conductividad eléctrica y bajos niveles de oxígeno disuelto, sugiere posibles
fuentes de contaminación que deben abordarse.
Castillo L. y Ochoa N. Comunidad de macroinvertebrados y calidad ecológica de manantiales en la Cuenca Suroriental de Arequipa - Perú
RECONOCIMIENTO
A la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA–Investiga), por el financiamiento brindado
durante la investigación (Contrato Iba-10-2016-VRI-UNSA).
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194
ISSN-E: 2542-3401, ISSN-P: 1316-4821
Universidad, Ciencia y Tecnología,
Vol. 28, Núm. 125, (pp. 186-194)
LA AUTORA
Luz Virginia Castillo Acobo, bióloga. Master en Ingeniería Ambiental y Dra. en
Ciencias, con mención en economía y gestión. Docente principal de la Universidad
Nacional de San Agustín de Arequipa. Con 30 años de experiencia en el sector
público y 20 años de experiencia en el sector de la consultoría ambiental.
Castillo L. y Ochoa N. Comunidad de macroinvertebrados y calidad ecológica de manantiales en la Cuenca Suroriental de Arequipa - Perú
