Amortiguación de metales pesados en macrófitas y sedimentos como servicio ecosistémico de bañados de desborde fluvial: Su evaluación mediante índices bióticos con macroinvertebrados

Abstract

Los humedales son uno de los ecosistemas más productivos del planeta y sin embargo están deteriorándose o desapareciendo debido a la producción no sostenible, encarnada en modos actuales de uso del suelo extractivista junto con la demanda antrópica de espacio y agua, poniendo en riesgo su biota y los beneficios ecosistémicos que brindan. En la Ecorregión Pampa, se encuentran humedales con características y funciones particulares compuestos por bañados de desborde fluvial vinculados a determinados tramos de arroyos. Las macrófitas son un componente central de la biogeoquímica de estos ecosistemas, y los invertebrados son uno de los grupos de organismos más diversos que juegan un rol vital en su funcionamiento. El objetivo general de este estudio fue evaluar la capacidad amortiguadora de los bañados de desborde fluvial a los disturbios generados por los diferentes usos del suelo. Además, analizar la eficiencia en la fitoabsorción de metales traza en dos tipos biológicos de macrófitas distintos. Se seleccionaron 4 humedales pampeanos: Arroyo del Gato y Arroyo Carnaval, ambos vinculados a usos del suelo agrícola-urbano (AU), Arroyo Cajaravillas y Arroyo Chubichaminí asociados a usos del suelo agrícola-ganadero (AG). Los muestreos se realizaron durante 6 meses del año 2017 y cada arroyo se dividió en 3 tramos (prebañado – bañado – posbañado). En cada sitio (n=12) se analizó la calidad ecológica a partir de la medición de los parámetros fisicoquímicos del agua: oxígeno disuelto, saturación de oxígeno, conductividad, pH, turbidez, Potencial Oxido-Redox, Temperatura (Tº), Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Demanda Química de Oxígeno (DQO), nitritos, nitratos, amonios y fosfatos; calidad del hábitat físico: porcentaje de materia orgánica (% MO), concentración de metales traza (Cu, Cr y Zn), granulometría del sedimento, velocidad de la corriente, ancho mojado, profundidad media, caudal, Total de Sólidos Suspendidos (SST), Total de Sólidos Disueltos (TDS), cobertura de macrófitas; calidad de la biota (características estructurales y funcionales de los ensambles de invertebrados presentes en el sedimento y en la vegetación). Con el fin de analizar la concentración de metales traza en la biomasa vegetal se seleccionaron especies de 2 tipos biológicos: palustres (n=201) y flotantes arraigadas (n=207), del ensamble de macrófitas en cada sitio. Todas las muestras fueron obtenidas por triplicado. Para el análisis de los datos fisicoquímicos e hidro-gemorfológicos se descartaron las variables colineales a través del análisis de correlación de Pearson y luego en base a estos resultados se realizó un ordenamiento de los sitios a través de un Análisis de Componentes Principales. Para los metales traza en el sedimento (n=216) se evaluó el grado de contaminación utilizando los valores guía establecidos para la Pauta de Calidad del Sedimento Provisional (ISQG), el Nivel de Efecto Probable (PEL) y el Índice de Carga de Contaminación (PLI). La significancia de las variaciones de todos los parámetros ambientales en función del uso del suelo y el tramo analizado fueron evaluadas utilizando Modelos Lineales Generalizados Mixtos (GLMM). Por otro lado, para analizar la fitoabsorción de metales traza en macrófitas se calcularon los factores de Absorción (FA), Translocación (FT), Enriquecimiento Radical (CER) y Enriquecimiento Foliar (CEF). Por último, mediante el uso de GLMM se analizaron las diferencias significativas en función del uso del suelo, tramo y tipo biológico. Para el ensamble de invertebrados (n=423) se midieron distintas métricas representativas de su integridad biótica: grupos funcionales alimentarios (GFA), abundancia relativa, Riqueza Taxonómica, Diversidad de Shannon-Wiener, Equitatividad de Pielou, densidad total, riqueza de odonatos-coleopteros-heteropteros, N° de familias de insectos, N° Crustacea + Mollusca, % Ephemeroptera y Coleoptera, % Ephemeroptera y Trichoptera e índices bióticos locales (IMRP e IBPamp). Finalmente, a través del análisis de correlación de Pearson se excluyeron las métricas colineales. Luego utilizando GLMM se analizaron las diferencias significativas de las métricas seleccionadas en función del uso del suelo, tramo y parámetros ambientales. Los análisis de los parámetros ambientales dieron como resultado que los sitios con uso del suelo AU se caracterizaron significativamente por una elevada concentración de nutrientes (fosfato y amonio) en el agua y del Cu en el sedimento. Además de presentar mayores porcentajes de cobertura de macrófitas, sugiriendo el aporte de fertilizantes aplicados en los cultivos adyacentes a los cauces fluviales de estos humedales. Por otro lado, los sitios con uso del suelo AG se caracterizaron por el aumento significativo del % MO y el ancho mojado, además de presentar mayores valores de DBO5, SST y conductividad lo cual podría deberse a los efectos de la presencia de ganado vacuno (excrementos, pisoteo y pastoreo). Ninguna de las concentraciones de metales traza en sedimento superó los valores de ISQG, PEL ni PLI. Los análisis de concentración de metales trazas en la biomasa vegetal sólo fueron sobresalientes para el FA de Zn, explicando que las macrófitas flotantes arraigadas poseen mayor eficiencia que las palustres (p-valor <2e-16). El ensamble de invertebrados acuáticos estuvo compuesto por 186 taxa, los que estuvieron distribuidos en 16 grupos y 72 familias. Este resultado junto a los 23 taxa de plantas acuáticas y 18 familias que se reconocieron en todo el estudio, demuestra la importancia de los humedales pampeanos como reservorios de biodiversidad. La riqueza taxonómica del ensamble de invertebrados mostró comunidades muy exclusivas, menos simplificadas y más estructuradas en el posbañado y bañado que en el prebañado. Dichas diferencias se vieron escasamente reflejadas en el IBPamp. En cuanto a los GFA los predadores fueron los mejores representados, seguidos por los colectores recolectores. A partir del análisis de correlación se retiraron 10 métricas de las 16 propuestas para ser evaluadas como indicadoras de la integridad biótica del ensamble, y de las cuales 4 (IMRP, OCH, H´ y % de predadores) resultaron ser significativamente distintas en función del uso del suelo y del tramo analizado. El % arcillas, %limo, Cr, Cu y Zn en sedimento fueron los atributos ambientales más significativos con dichas 4 métricas, destacando la importancia de la calidad del sedimento para regular la riqueza y la composición de las comunidades de invertebrados en los humedales pampeanos. A partir de los resultados de los GLMM se observa que los efectos antrópicos del uso del suelo fueron evidenciados en las métricas estructurales del ensamble de invertebrados (OCH e IMRP) que tendieron a declinar en el orden AG - AU, y en los atributos ambientales (fosfato, amonio y Cu en sedimento) que se comportaron en el sentido inverso. Así mismo, los efectos del tramo analizado se vieron reflejados en dos gradientes, el primero relacionado al aumento de OCH e IMRP junto con la declinación de los TDS y el ancho mojado en el orden: prebañado - bañado - posbañado. El segundo relacionado con el porcentaje de cobertura de macrófitas y metales en sedimento (Zn y Cu) en el siguiente orden: prebañado < bañado > posbañado. Concluimos que los usos del suelo influyen en la calidad ecológica de los humedales pampeanos. Pero que, a su vez, los mismos poseen la capacidad de actuar como amortiguadores de tales efectos a través del mejoramiento de su calidad ecológica y de la retención de metales en los bañados. Se hace hincapié en la importancia del sedimento y de la comunidad macrofítica para desarrollar dicha función. Además, se destaca el potencial uso de las especies de macrófitas flotantes arraigadas seleccionadas para procesos de fitorremediación de Zn, y el rol de las comunidades de invertebrados como potenciales bioindicadores. Las conclusiones del presente trabajo contribuyen al conocimiento de la estructura y funcionamiento de estos ambientes particulares, así como de los beneficios ecosistémicos que poseen. Resaltando la importancia de establecer políticas claras para su uso racional que apunten a una planificación urbana sustentable y, lograr de esta manera, su conservación como bienes naturales comunes.