Estudio de las comunidades de peces en relación a la calidad ambiental de arroyos pampeanos para el desarrollo de un Índice de Integridad Biótica Pampeano (PamBII)

Abstract

Las condiciones de baja intervención antrópica cada vez resultan menos frecuentes en los sistemas lóticos de todo el mundo, y los arroyos tributarios del Río de la Plata (ATRdlP) no representan una excepción a tal regla. La transformación del uso de suelo en las cuencas de los ATRdlP ha ocurrido tempranamente en la historia de Argentina, generando una situación de cambio dinámico en el uso de suelo. Esta involucró el reemplazo de pastizales naturales hacia sistemas productivos como ganadería extensiva sobre pastizales, cultivos extensivos e intensivos bajo cubierta, así como urbanización e industrialización en diferentes intensidades. Tales cambios han generado impactos severos sobre la estructura y funcionalidad de los cursos de agua de esta región, afectando la integridad de las comunidades, entre ellas los ensambles de peces. El estudio de los ensambles de peces como indicadores biológicos presenta beneficios que merecen ser destacados. Dada las características de las especies que conforman los ensambles de peces, como movilidad, longevidad, variedad de estrategias reproductivas o diferencias en los requerimientos ecológicos, el estudio de estos conjuntos permite integrar la información ecológica referente a diferentes escalas espaciales y temporales. Los estudios orientados a evaluar el impacto antrópico en estos arroyos y su relación con los ensambles de peces resultan aún escasos. El objetivo principal del presente trabajo de tesis consiste en identificar y abordar los vacíos en el entendimiento de las dinámicas naturales de las comunidades de peces de los ATRdlP y sus cambios en relación con los disturbios de origen antrópico para el desarrollo de hipótesis ecológicas que fundamenten el desarrollo de métricas orientadas al diagnóstico de su integridad ecológica de una manera rápida, efectiva, precisa y generalizable. El documento está estructurado en cinco secciones comprendidas por capítulos que abordan diferentes aspectos de una determinada temática. En la Sección 1, el Capítulo 1 presenta una introducción general que establece el contexto y los objetivos del estudio. La Sección 2 detalla en tres capítulos las metodologías generales empleadas a lo largo del trabajo, proporcionando una base para la comprensión de los enfoques y técnicas utilizadas. Las Secciones 3 y 4 contienen 2 y 3 capítulos específicos respectivamente, los cuales abordan temáticas particulares mediante el análisis de casos de estudio, lo que permite interpretar la problemática desde diferentes perspectivas. En este sentido, la Sección 3 se centra en evaluar los patrones de estructura y dinámica naturales de los ensambles de peces en condiciones de bajo impacto antrópico, analizando su variación longitudinal y temporal en las cuencas y su relación con variables ambientales. En el Capítulo 5 de dicha sección se analizan 122 casos de estudio correspondientes a tramos de arroyo afectados por uso de suelo ganadero de baja intensidad sobre pasturas con el objetivo de evaluar los aspectos referidos a la estructura general de los ensambles de peces de ATRdlP. Este uso de suelo se consideró como la condición más conservada dentro del área de estudio. Se registraron 67 especies de peces, correspondidas a 11 órdenes y 25 familias. Los análisis evidenciaron la dominancia de los órdenes Characiformes y Siluriformes en términos de riqueza específica, abundancia y biomasa. Se evidenció que la estructura de los ensambles de los ATRdlP registra variaciones considerables en el tiempo y espacio. Con el objetivo de analizar tales variaciones, en el Capítulo 6 de la misma sección se evaluaron los principales procesos que estructuran los ensambles de peces en diferentes escalas espaciales, estacionales (2019-2020) y decadales (2009-2010 vs 2019-2020), así como su relación con variables ambientales en dos ATRdlP con bajo impacto antrópico. Las variables ambientales relacionadas con los cambios longitudinales en el ensamble de peces fueron la profundidad, la cobertura de macrófitas y la altitud, que registraron valores más elevados en los sectores de cuenca alta en comparación con los de cuenca baja. La riqueza específica aumentó hacia los sectores de cuenca baja debido a la migración de especies desde el Río de la Plata (RdlP). El análisis de partición de la diversidad beta registró que la mayor proporción de variabilidad estuvo asociada al reemplazo de especies tanto en el componente longitudinal como estacional. Los sectores de cuenca alta mostraron una composición más estable, dominada por especies del orden Characiformes asociadas con macrófitas acuáticas, mientras que los sectores de cuenca baja registraron una mayor inestabilidad en su estructura debido al ingreso de ejemplares juveniles del orden Siluriformes desde el RdlP. Se destaca la relevancia ecológica de los arroyos pampeanos para las poblaciones de peces que habitan en el RdlP. La comparación decadal registró un ordenamiento de los sitios de muestreo consistente con la posición longitudinal en la cuenca y poco relacionado con los períodos de estudio evidenciando una consistencia temporal en los patrones de variación registrados. En la Sección 4 se examinó la respuesta de los ensambles de peces a disturbios ambientales relacionados con el uso del territorio, tales como prácticas de horticultura, industrialización y urbanización en diversas intensidades. Este análisis abarcó diferentes gradientes espaciales y niveles de impacto, proporcionando una visión integral de cómo los cambios en el uso del suelo afectan a estos ensambles. De tal manera, en el Capítulo 7 se evaluó el impacto del uso del suelo hortícola en la calidad del agua y la composición de las comunidades de peces en arroyos pampeanos. Se realizaron cuatro muestreos con frecuencia estacional durante 2018 y 2019 en tres tramos de arroyos hortícolas (TAH) y tres tramos de pastizales (TAP) con baja intervención antrópica, dos de ellos ubicados en un área de reserva de la biosfera. Se determinaron parámetros ambientales y se tomaron muestras de agua y sedimento para análisis de nutrientes y pesticidas, respectivamente. Las comunidades de peces fueron relevadas en dos tipos de hábitat: aguas abiertas (AA) y parches vegetados (PV). La concentración de fósforo reactivo soluble, la frecuencia de detección y concentración de pesticidas fueron significativamente más elevados en TAH, atribuidas principalmente a los eventos de escorrentía tras la aplicación de fertilizantes y pesticidas en los cultivos circundantes. La riqueza específica fue significativamente mayor en TAP para ambos ambientes, AA y PV. La diversidad y equitatividad en PV fueron significativamente mayores en TAP, mientras que la abundancia fue significativamente mayor en HSR debido al predominio de taxones tolerantes a la contaminación ambiental del orden Cyprinodontiformes. El análisis multivariado registró una contribución mayor del orden Cyprinodontiformes en TAH, mientras en TAP las especies del orden Characiformes, comunes en ambientes de bajo impacto ambiental, estuvieron mejor representadas. De esta manera, en este capítulo se demuestran los impactos ocasionados por el uso de suelo hortícola sobre los arroyos pampeanos y sus ensambles de peces. En el Capítulo 8 se evaluaron los efectos del uso de suelo periurbano mediante el estudio de la estructura de la ictiofauna en cuatro ATRdlP, con condiciones contrastantes de usos del suelo y alteraciones hidrológicas. Los relevamientos de ensambles de peces y variables ambientales se realizaron durante el otoño y la primavera de 2017 y 2018. Se estimó la riqueza específica, abundancia y diversidad de los ensambles, así como el grado de intervención hidrológica y la cobertura de humedales para cada cuenca estudiada. Se evaluaron las diferencias entre los sitios de muestreo rurales y periurbanos en términos de variables ambientales y estructura de la comunidad de peces, así como las relaciones entre las variables bióticas y abióticas. Los resultados mostraron diferencias según sus usos del suelo, alteraciones hidrológicas y estructura de la comunidad de peces. Se evidenció el efecto combinado del uso del suelo y las alteraciones hidrológicas sobre la comunidad de peces. A partir de los resultados se concluye que los cambios en estas comunidades pueden reflejar no solo alteraciones en la calidad del agua causadas por el uso del suelo a escala local, sino también la influencia de la integridad ambiental de la cuenca relacionada con modificaciones hidrológicas y otros fenómenos que pueden ocurrir simultáneamente y en diferentes escalas geográficas. El impacto de la urbanización e industrialización fue abordado en el Capítulo 9 mediante el estudio de tramos de arroyos ubicados en la Cuenca Matanza Riachuelo, una de las cuencas hidrográficas más contaminadas del mundo. Se evaluaron las relaciones entre el uso del suelo, la calidad del agua de los arroyos y la estructura de las comunidades de peces a escala de cuenca y subcuenca a partir de datos obtenidos en 44 sitios de muestreo. Se registró un gradiente de variación desde los sectores de cuenca alta de uso principalmente rural hacia la cuenca inferior donde el uso es predominantemente urbano e industrial, promoviendo el empobrecimiento de la calidad del agua. El análisis de redundancia canónica reveló que la concentración de oxígeno disuelto, los metales pesados, los detergentes y Escherichia coli fueron las variables más explicativas de ese gradiente. Las comunidades de peces registraron la mayor riqueza, abundancia y diversidad en las áreas rurales, mientras que, en los sectores urbanizados e industrializados, la comunidad de peces se modificó drásticamente, quedando representada solo por especies tolerantes. Los análisis multivariados indicaron que la estructura de la comunidad de peces fue altamente afectada por el deterioro de la calidad del agua. El estudio combinado de los impactos del uso del suelo en la calidad del agua y las comunidades de peces permitió un diagnóstico detallado de los efectos a escala de subcuenca, lo que sustenta la utilidad de las comunidades de peces como modelo para ese propósito. En la Sección 5 se realizó un análisis integrado de la información obtenida y analizada en los diferentes capítulos, considerando un total de 279 casos de estudio. Como producto final se propone un método de diagnóstico de deterioro ambiental relativamente sencillo, aunque robusto, basado en la riqueza especifica y la abundancia de los ensambles de peces. Se considera que esta herramienta puede presentar un paso previo al desarrollo de un índice de integridad biótica basado en ensambles de peces pampeanos que permita diagnosticar el grado de deterioro de los arroyos tributarios al Rio de la Plata. Se considera que tal herramienta debe incluir no solo los atributos mencionados, sino también métricas que incluyan la categorización de especies según su tolerancia realizada en el Capítulo 10, así como otras métricas planteadas durante el desarrollo del presente trabajo de tesis.