Responses of aquatic macroinvertebrates to human pressure in a tropical highland volcanic basin: Birrís River, Irazú Volcano (Costa Rica)
DOI:
https://doi.org/10.24275/uam/izt/dcbs/hidro/2018v28n2/MarchamaloKeywords:
benthos, resilience, self-purification, volcanic streams, water resourcesAbstract
Background. Tropical mountain rivers are strategic sources of water for human development while biological communities are indicators of the status of these ecosystems. However, volcanic basins close to large urban areas are affected by increasing human pressures that threaten the future of these ecosystems and their benefits to society. Goals. This paper analyzes the evolution of the responses of the aquatic macroinvertebrate assemblages in the face of increasing pressures in the Birrís River basin, which is essential for providing food and energy for the Greater Metropolitan Area of Costa Rica. The hypothesis that volcanic headwater communities are highly vulnerable to human impacts was tested. Methods. Composition and structure of aquatic macroinvertebrate assemblages were assessed along main river channels over two years. Results. The spatial variability of assemblages was related to organic pollution and the self-purification capacity of the river. Temporal variability was mainly explained by the intra-annual climate variability (seasonality). Macroinvertebrate assemblages were dominated by Chironomidae (Diptera), Simuliidae (Diptera), and Baetidae (Ephemeroptera) throughout the year. High flows during the rainy season (May to December) reduced density while diversity peaked at the end of that season. Ephemeroptera and Trichoptera reached their maximum abundance during the dry season, while Diptera showed maximum richness at the end of the rainy season. Conclusions. Biological communities showed spatial and temporal adaptations to the main environmental stresses, including high levels of organic pollution. However, the high slope of river channels favors the self-purification processes, which offer an opportunity for the recovery of ecological integrity combined with control of the organic discharges. More information is needed on taxonomy and autoecology of aquatic fauna and flora in these fragile volcanic environments that are strategic for the protection of water resources in the tropics.
Downloads
References
Acosta, R., B. Ríos-Touma, M. Rieradevall & N. Prat. 2009. Propuesta de un protocolo de evaluación de la calidad ecológica de ríos Andinos (C.E.R.A) y su aplicación en dos cuencas en Ecuador y Perú. Limnetica 28 (1): 35-64.
Alba-Tercedor, J., & A. Sánchez-Ortega. 1988. Un método rápido y simple para evaluar la calidad biológica de las aguas corrientes basada en el de Helawell (1978). Limnetica 4: 51-56.
APHA, AWWA & WPCF (American Public Health Association, American Water Works Association & Water Environment Federation). 1975. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association. Washington DC. USA. 1193 p.
Armitage, P., D. Moss, J. Wright & M. Furse. 1983. The performance of a new biological water quality score system based on macroinvertebrates over a wide range of unpolluted running-water sites. Water Research 17 (3): 333-347. DOI:10.1016/0043-1354(83)90188-4
Astorga, Y., N. De Paw & G. Persoone. 1997. Development and application of cost-effective methods for biological monitoring of rivers in Costa Rica. International Scientific Cooperation Initiative between the University of Gent (Belgium) and the Universidad Nacional (Costa Rica). European Union. Gent. Belgium. 216 p.
Boyero, L. & J. Bosch. 2002. Spatial and temporal variation in macroinvertebrate drift in two neotropical streams. Biotropica 34 (4): 567-574. DOI:10.1111/j.1744-7429.2002.tb00575
Boyero, L. & J. Bosch. 2004. Multiscale spatial variation of stone recolonization by macroinvertebrates in a Costa Rican stream. Journal
of Tropical Ecology 20: 85-95. DOI: 10.1017/S0266467403001019 Boyero, L., A. Ramírez, D. Dudgeon & R.G. Pearson. 2009. Are tropical streams really different? Journal of the North American Benthological Society 28 (2): 397-403. DOI:10.1899/08-146.1
Box, G.E.P. & S.L. Andersen. 1955. Permutation theory in the derivation of robust criteria and the study of departures from assumption. Journal of the Royal Statistical Society, Series B, 17(Pt. 1): 1-34
Chang F., Lawr ence J.E., Ríos-Touma B.., Resh, VH. 2014. Tolerance values of benthic macroinvertebrates for stream biomonitoring: assessment of assumptions underlying scoring systems worldwide. Environmental Monitoring and Assessment 186 (4): 2135-2149. DOI:10.1007/s10661-013-3523-6.
Chaverri-Sánchez, L.G. & A. Borkent. 2007. The meniscus midges of Costa Rica Diptera: Dixidae. Zootaxa 1575: 1-34. DOI:10.11646/zootaxa
1.1
Chaves-Ulloa, R., G. Umaña-Villalobos & M. Springer. 2014. Downstream effects of hydropower production on aquatic macroinvertebrate assemblages in two rivers in Costa Rica. Biología Tropical 62 (Suppl. 2): 179-201. DOI: 10.15517/rbt.v62i0.15787
Córdova, S., H. Gaete, F. Aránguiz & R. Figueroa. 2009. Evaluación de la calidad de las aguas del estero Limache (Chile central), mediante bioindicadores y bioensayos. Latin American Journal of Aquatic Research 37 (2): 199-209. DOI:10.3856/vol37-issue2-fulltext-7
Del Rosario, R. B., E. A. Betts & V. H. Resh. 2002. Cow manure in headwater
streams: Tracing aquatic insect responses to organic enrichment. Journal of the North American Benthological Society 21 (2): 278-289. DOI: 10.2307/1468415
Ferreira, W. R., R. T. Paiva & M. Callisto. 2011. Development of a benthic multimetric index for biomonitoring a Neotropical watershed. Brazilian Journal of Biology 71 (1): 15-25. DOI:10.1590/S1519-69842011000100005
Figueroa, R., C. Valdovinos, E. Araya & O. Parra. 2003. Macroinvertebrados bentónicos como indicadores de calidad de agua de ríos del sur de Chile. Revista Chilena de Historia Natural 76 (2): 275-285. DOI: 10.4067/S0716-078X2003000200012
Flowers, R. W. & C. M. Pringle. 1995. Yearly fluctuations in the mayfly community of a tropical stream draining lowland pasture in Costa Rica. In: L. D. Corkum & J. H. Ciborowski. (Eds.). Current directions in research on Ephemeroptera. Toronto, Canadian Scholars’ Press, pp. 131-150.
Giraldo, L. P., J. Chará, M. C. Zuñiga, A. M. Chará-Sema & G. Pedraza. 2014. Agricultural land use impacts on aquatic macroinvertebrates in small streams from La Vieja river (Valle del Cauca, Colombia). Biología Tropical 62 (Suppl. 2): 203-219. DOI: 10.15517/rbt.v62i0.15788
Hellaw ell, J. M. 1986. Biological indicators of freshwater pollution and environmental management. Elsevier. London. 546 p. Hynes, H. B. N. 1970. The Ecology of Running Water. University of Toronto Press. Canada. 555 p.
Juárez-Flores J. & A. L. Ibáñez-Aguirre. 2003. Abundance and first record of benthic macroinvertebrates in Lake Metztitlán, Hidalgo, Mexico. Hidrobiológica 13 (2): 137-144.
Kohlmann B., A. Arroyo, M. Springer & D. Vásquez. 2015. Chapter: 13. Agrorural effects on the macroinvertebrate assemblage in a tropical river. In: Blanco, J. A. (Ed.). Biodiversity in Ecosystems - Linking Structure and Function. InTech, Editors, pp. 317-351. DOI:10.5772/59073
Longo, M., H. Zamora, C. Guisande & J. J. Ramírez. 2010. Dinámica de la comunidad de macroinvertebrados en la quebrada Potrerillos (Colombia): Respuesta a los cambios estacionales de caudal. Limnetica 29 (2): 195-210.
Lorion, C. M. & Kennedy B. P. 2009. Relationship between Deforestation, Riparian Forest Buffers and Benthic Macroinvertebrates in Neotropical Headwater Streams. Freshwater Biology 54 (1): 165-180. DOI: 10.1111/j.1365-2427.2008.02092.x
Mancilla, G., C. Valdovinos, M. Azocar, P. Jorquera & R. Figueroa. 2009. Efecto del reemplazo de la vegetación nativa de ribera sobre la comunidad de macroinvertebrados bentónicos en arroyos de climas templados, Chile central. Hidrobiológica 19 (3): 193-203.
Merrit, R. W. & K. W. Cummins. 1996. An introduction to the aquatic insects of North America. Kendall/Hunt Publishing Company, Iowa, USA. 849 p.
Paaby, P., A. Ramírez & C. M. Pringle. 1998. The benthic macroinvertebrate community in Caribbean Costa Rican streams and the effect of two sampling methods. Biología Tropical 46 (Supl) 6: 185-199.10.15517/rbt.v46i6.29825
Pringle, C. M., M. C. Freeman & B. J. Freeman. 2000. Regional effects of hydrologic alterations on riverine macrobiota in the New World: Tropical-temperate comparisons. Bioscience 50: 807-823. DOI:10.1641/0006-3568(2000) 050[0807:REOHAO]2.0.CO;2
Pry giel, J., A. Rosso-Darmet, M. Lafont, C. Lesniak, A. Durbec & B. Ouddane. 1999. Use of oligochaete communities for assessment of ecotoxicological risk in fine sediment of rivers and canals of the Artois-Picardie water basin (France). Hydrobiologia 410: 25-37. DOI:10.1023/A:1003799224961
Ramírez, A. & P. E. Gutiérrez-Fonseca. 2014a. Studies on Latin American freshwater macroinvertebrates: recent advances and future directions. Biología Tropical 62 (Suppl. 2): 9-20. DOI:10.15517/rbt.v62i0.15775
Ramírez, A. & P. E. Gutiérrez-Fonseca. 2014b. Functional feeding groups of aquatic insect families in Latin America: a critical analysis and review of existing literature. Biología Tropical 62 (Suppl. 2): 155-167. DOI: 10.15517/rbt.v62i0.15785
Ramírez, A. & C.M. Pringle. 1998. Structure and production of a benthic insect assemblage in a neotropical stream. Journal of the North American Benthological Society 17: 443-46.
Ramírez, A. & C. M. Pringle. 2001. Spatial and temporal patterns of invertebrate drift in streams draining a Neotropical landscape. Freshwater Biology 46: 47-62. DOI: 10.1111/j.1365-2427.2001.00636.x
Ramírez, A. C. M. Pringle & M. Douglas. 2006. Temporal and spatial patterns in stream physicochemistry and insect assemblages in tropical lowland streams. Journal of the North American BenthologicalSociety 25 (1): 108-125. DOI:10.1899/0887-3593(2006)25[108:TA SPIS]2.0.CO;2
Resh, V. H. 1993. Recent trends in the use of Trichoptera in water quality monitoring. pp. 285-291. In: Otto, C. (Ed.). Proceedings of the 7th International Symposium on Trichoptera. Umea. Suecia. Backhuys Publishers, Leiden. Netherlands. 312 p.
Ribeiro O. L. & S. V. Uieda. 2005. Estrutura da comunidade de macroinvertebrados bentónicos de um riacho de serra em Itatinga, Sao Paulo, Brasil. Revista Brasileira de Zoologia 22 (3): 613-618. DOI:10.1590/S0101-81752005000300013
Rincon J. & C. Cressa. 2000. Temporal variability of macroinvertebrate assemblages in a neotropical intermittent stream in northwestern Venezuela. Archiv für Hydrobiologie 148 (3): 421-432. DOI:10.1127/archiv-hydrobiol/148/2000/421
Rios-Touma, B., R. Acosta & N. Prat. 2014. The Andean Biotic Index (ABI): revised tolerance to pollution values for macroinvertebrate families and index performance evaluation. Biología Tropical 62 (Suppl. 2): 249-273. DOI:10.15517/rbt.v62i0.15791
Roldán, G. 1988. Guía para el estudio de los macroinvertebrados acuáticos del Departamento de Antioquía. Universidad de Antioquía. Antioquía. Colombia. 217 p.
Roldán, G. 2003. Bioindicación de la calidad del agua en Colombia: Propuesta para el uso del método BMWP/Col. Colección Ciencia y Tecnología. Editorial Universidad de Antioquia, Colombia, 170 p.
Rosenberg, D. M. & V. H. Resh. 1993. Freshwater biomonitoring and benthic macroinvertebrates. Chapman and Hall. New York. 488 p.
Ruiz-Picos, R. A., Sedeño-Díaz, J. E. & López-López, E. 2016. Ensambles de macroinvertebrados acuáticos relacionados con diversos usos del suelo en los ríos Apatlaco y Chalma-Tembembe (cuenca del Río Balsas), México. Hidrobiológica 26 (3): 443-458.
Sánchez A. J., R. Florido, A. Macossay-Cortez, M. Cruz-Ascencio, H. Montalvo-Urgel & A. Garrido-Mora. 2012. Distribución de macroinvertebrados acuáticos y peces en cuatro hábitats en Pantanos de Centla, sur del Golfo de México. In: Sánchez, A. J, X. Chiappa-Carrara & B. Pérez. Recursos Acuáticos Costeros del Sureste. Volumen II. CONCYTEY, Mérida, México, pp. 416-443.
Sánchez-Argüello R., A. Cornejo, R.G. Pearson & L. Boyero. 2010. Spatial and temporal variation of stream communities in a human-affected tropical watershed. Annales de Limnologie - International Journal of Limnology 46: 149-156. DOI:10.1051/limn/2010019
Springer, M. 2008. Aquatic insect diversity of Costa Rica: state of knowledge. Biología Tropical 56 (Suppl. 4): 273-295. DOI:10.15517/rbt.v56i4.27232
Springer, M., A. Ramírez & P. Hanson. 2010. Macroinvertebrados de agua dulce de Costa Rica I. Biología Tropical 58 (Suppl 4): 3-198. DOI: 10.15517/rbt.v58i4
Stein H., M. Springer & B. Kohlmann. 2008. Comparison of two sampling methods for biomonitoring, using aquatic macro invertebrates in the Dos Novillos River, Costa Rica. Ecological Engineering 34: 267–275. DOI:10.1016/j.ecoleng.2007.06.010
Umaña, G. 1998. Characterization of some Golfo Dulce drainage basin rivers (Costa Rica). Biología Tropical 46 (Supl. 6): 125-135. DOI:10.15517/rbt.v46i6.29651
Vásquez D., R. W. Flowers & M. Springer. 2009. Life history of five small minnow mayflies (Ephemeroptera: Baetidae) in a small tropical stream on the Caribbean slope of Costa Rica. Aquatic Insects 31 (1): 319-332. DOI:10.1080/01650420903083096
Weigel B. M., L. J. Henne, L. & M. Martínez-Rivera. 2002. Macroinvertebratebased index biotic integrity for protection of stream in west‐central México. Journal of the North American Benthological Society 21: 686-700. DOI:10.2307/1468439
Wolda, H. & R. W. Flowers. 1985. Seasonality and diversity of mayfly adults (Ephemeroptera) in a “non-seasonal” environment. Biotropica 17: 330-335. DOI: 10.2307/2388597
Wohl, E. 2006. Human impacts to mountain streams. Geomorphology 76: 217-248.DOI:10.1016/j.geomorph.2006.06.020
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
De acuerdo con la legislación de derechos de autor, HIDROBIOLÓGICA reconoce y respeta el derecho moral de los autores, así como la titularidad del derecho patrimonial, el cual será cedido a la revista para su difusión en acceso abierto.
Publicar en la revista HIDROBIOLÓGICA tiene un costo de recuperación de $500 pesos mexicanos por página en blanco y negro (aproximadamente 29 dólares americanos) y $1000 pesos por página a color (aproximadamente 58 dólares americanos).
Todos los textos publicados por HIDROBIOLÓGICA sin excepción se distribuyen amparados bajo la licencia Creative Commons 4.0Atribución-No Comercial (CC BY-NC 4.0 Internacional), que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en HIDROBIOLÓGICA (por ejemplo incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en HIDROBIOLÓGICA.
Para todo lo anterior, el o los autor(es) deben remitir el formato de Carta-Cesión de la Propiedad de los Derechos de la primera publicación debidamente requisitado y firmado por el autor(es). Este formato se puede enviar por correo electrónico en archivo pdf al correo: enlacerebvistahidrobiológica@gmail.com; rehb@xanum.uam.mx (Carta-Cesión de Propiedad de Derechos de Autor).
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-No Comercial 4.0 Internacional.
