Vertical distribution of beta diversity of macroinvertebrates in an oligotrophic high mountain neotropical lake / Distribución vertical de la diversidad beta de macroinvertebrados en un lago oligotrófico de alta montaña neotropical

RESUMEN Los componentes alfa (α) y beta (ß) de la diversidad gamma (γ), y la partición de ß en anidamiento y recambio, contribuyen a entender los factores que determinan la diversidad biológica. El objetivo de este estudio fue entender los factores que afectan los cambios espaciales de diversidad de macroinvertebrados en lagos andinos tropicales de alta montaña, a partir del estudio de los componentes de diversidad y la partición de la diversidad ß. Para esto, se realizó un muestreo en noviembre de 2018, en un lago ubicado a 3740 m.s.n.m. Se recolectaron macroinvertebrados bentónicos en 20 sitios distribuidos en las zonas litoral, sublitoral y profunda. In situ, se midieron profundidad, temperatura, pH, conductividad y oxígeno disuelto; se realizaron perfiles verticales de oxígeno y temperatura. Se evaluaron los componentes de riqueza mediante el modelo γ= α +ß. Se realizaron: análisis de regresión entre a y g, análisis de disimilitud a partir de la partición de la diversidad ß en recambio y anidamiento, Escalamiento Multidimensional no Métrico (nMDS) y Porcentaje de Similaridad (Simper). Los resultados mostraron que la diversidad a por sitios y zonas del lago es baja con relación a la diversidad g, y la diversidad ß es alta. Esto indica que los lagos tropicales andinos de alta montaña, a pesar de su pequeño tamaño, son importantes para una alta diversidad de macroinvertebrados. La riqueza taxonómica depende de las variaciones ambientales en los gradientes vertical y horizontal. Sin embargo, estos lagos son vulnerables a tensores naturales y antrópicos como el calentamiento global.

ABSTRACT The alpha (α) and beta (ß) components of gamma (γ) diversity, and the partitioning of ß into nesting and turnover, contribute to understanding the factors that determine biological diversity. The objective of this study was to understand the factors affecting spatial changes in macroinvertebrate diversity in tropical high mountain Andean lakes, from the study of diversity components and beta diversity partitioning. For this, sampling was conducted in November 2018, in a lake located at 3740 m.a.s.l. Benthic macroinvertebrates were collected in 20 sites distributed in littoral, sublittoral and deep zones. In situ, depth, temperature, pH, conductivity and dissolved oxygen were measured; vertical profiles of oxygen and temperature were made. Richness components were evaluated using the γ= α +ß model. Regression analysis between a and g, dissimilarity analysis from the partitioning of beta diversity into turnover and nesting, Non-Metric Multidimensional Scaling (nMDS) and Percent Similarity (Simper) were performed. The results showed that a diversity by sites and lake zones is low relative to g diversity, and ß diversity is high. This indicates that high mountain tropical Andean lakes, despite their small size, are important for high macroinvertebrate diversity. Taxonomic richness depends on environmental variations in gradients vertically and horizontally. However, these lakes are vulnerable to natural and anthropogenic stressors such as global warming.

Pupas Podonominae (Diptera: Chironomidae) de los ríos altoandinos tropicales / Podonominae pupae (Diptera: Chironomidae) from the tropical high Andean rivers

Resumen Podonominae es una subfamilia de Chironomidae cuyos estados inmaduros habitan ríos y arroyos fríos. En América del Sur, la mayoría de las especies han sido reportadas solamente para la subregión Andina/Patagónica. Sin embargo, el conocimiento de su diversidad en áreas tropicales es aún escaso. Estudiamos la riqueza de géneros y morfotipos de pupas y exuvias pupales Podonominae (Diptera: Chironomidae) en los ríos altoandinos de Colombia, Ecuador y Perú y se discutió su distribución geográfica en el área de estudio. Los especímenes fueron recolectados entre 2004 - 2011 en 197 puntos de muestreo, 17 cuencas hidrográficas por encima de los 2 000 msnm. Durante la estación seca, muestras bentónicas y de deriva fueron tomadas en diferentes sustratos. Reconocimos tres géneros:Podonomopsis,ParochlusyPodonomus,con uno, nueve y 14 morfotipos respectivamente. Sólo seis de ellos fueron claramente determinados como especies previamente descritas.Podonomopsisestuvo representado sólo por una especie,P. illiesi, encontrado únicamente en ríos altos de Perú (más de 3 500 msnm). La abundancia y riqueza de morfotipos deParochlusfueron las altas en ríos de Ecuador y Colombia (P.incaicus,Parochlussp. 1 yParochlussp. 2 fueron las especies más comunes). Por el contrario,Podonomusfue más diverso y abundante en ríos de Perú (P. caranqui,P. fittkauiyP. fastigiansfueron las especies más comunes).Encontramos un claro patrón de distribución de morfotipos en el gradiente latitudinal. Primero, se confirmó una evidente disminución en la riqueza de morfotipos en relación a los Andes del Sur. Segundo, se encontraron especies comoPodomopsisilliesi,PodonomusfittkauiyPodomusfastigiansque solamente estuvieron presentes en Perú, pero no en Ecuador y Colombia. Para estas especies, la Depresión de Huancabamba (6°S Latitud, Norte de Perú), pudo representar una importante barrera en su dispersión hacia latitudes más bajas. También se presenta una clave taxonómica para la determinación de géneros y morfotipos.

Abstract The Podonominae is a subfamily of Chironomidae which immature stages inhabit cold streams and brooks. In South America, most of the species have been reported only from the Andean/Patagonian subregion. However, the knowledge of its diversity from high tropical areas is still scarce. We studied the richness of genera and morphotypes of pupae and pupal exuviae of Podonominae (Diptera: Chironomidae) in the high Andean rivers from Colombia, Ecuador and Peru, and discussed its geographical distribution in the studied area. The specimens were collected between 2004 and 2011 in 197 sampling points, from 17 basins over 2 000 masl. During the dry season, benthic and drift samples were taken in different substrates. We recognized three genera:Podonomopsis,ParochlusandPodonomus,with one, nine and 14 morphotypes, respectively. Only six of them were clearly determined as species previously described.Podonomopsiswas represented only by one species,P.illiesi, only found in high altitude rivers in Perú (above 3 500 masl). Morphotypes richness and abundance ofParochluswere higher in rivers from Ecuador and Colombia (P.incaicus,Parochlussp. 1 andParochlussp. 2 were the most common species). Conversely,Podonomuswas more diverse and abundant in rivers from Perú (P. caranqui,P. fittkauiandP. fastigianswere the most common species). We found a clear pattern of distribution of morphotypes in the latitudinal gradient. First, we confirmed an evident decrease in the morphotypes richness in relation to the South Andes. Second, we found species such asPodomopsisilliesi,PodonomusfittkauiandPodomusfastigiansthat only were present in Perú, but not in Ecuador and Colombia. For these species, the Huancabamba Depression (6°S Latitude, North of Perú), could represent an important barrier in their dispersion toward lower latitudes. A taxonomic key to genera and morphotypes determination was also provided. Rev. Biol. Trop. 66(1): 6-27. Epub 2018 March 01.

Clave para la determinación de exuvias pupales de los quironómidos (Diptera: Chironomidae) de ríos altoandinos tropicales / Key to chironomid pupal exuviae (Diptera: Chironomidae) of tropical high Andean streams

. The Chironomidae is a cosmopolitan family of Nematoceran flies with more than 20 000 species described. However the diversity of genera and species of the family in the Andean region beyond the 2 000m.a.s.l are scarcely known. We conducted faunal surveys and biomonitoring research in different streams of Colombia, Ecuador and Peru from May 2005 to October 2011. Based on specimens collections, and a taxonomic key was developed to identify pupae and pupal exuviae of 46 genera of midges (Diptera, Chironomidae) collected from streams at high altitude areas on the Andean tropical mountains. We included illustrations and brief taxonomic descriptions for all genera, of which several ones have not yet been formally described; in this latter case we used the nomenclature of Roback & Coffman (1983). For two genera, Cricotopus and Genus 1, keys to the most common morphospecies were provided. Results showed that in this area the chironomid assemblages are dominated by the members of the subfamily Orthocladiinae (22 genera) followed by the Chironominae (13). Six genera of Tanypodinae were identified, while only three and two genera were present from subfamilies Podonominae and Diamesinae. This key may be very useful for both studies about drift in streams, and for biomonitoring purposes. Rev. Biol. Trop. 62 (4): 1385-1406. Epub 2014 December 01.

Chironomidae es una familia cosmopolita de dípteros nematóceros que comprende más de 20 000 especies descritas. Sin embargo, la diversidad de géneros y especies presentes en la región andina del Neotrópico es poco conocida. Por tal motivo se desarrolló una clave taxonómica para identificar las pupas y exuvias pupales de 46 géneros de la familia Chironomidae presentes en ríos de alta montaña ubicados en la cordillera de los Andes por encima de los 2 000msnm. Se utilizó material de colección obtenido de levantamientos faunísticos y estudios de biomonitoreo en diferentes ríos y quebradas de Colombia, Ecuador y Perú. La clave incluye ilustraciones y breves descripciones taxonómicas de todos los géneros incluyendo algunos que aún no han sido descritos formalmente. Para estos últimos se siguió la nomenclatura usada por Roback & Coffman (1983). Para los géneros Cricotopus y Género 1 se incluyen claves para la determinación de las morfoespecies más comunes. En el ensamblaje de quironómidos de la región altoandina domina la subfamilia Orthocladiinae (22 géneros) seguida por Chironominae (13 géneros), patrón que contrasta con la dominancia de Chironominae en las zonas de menor altura de la región Neotropical. Se encontraron seis géneros pertenecientes a la subfamilia Tanypodinae, mientras que para Podonominae y Diamesinae estuvieron presentes tres y dos géneros respectivamente. Esta clave podría llegar a ser muy útil en estudios de la deriva y programas de biomonitoreo de los ríos altoandinos neotropicales.

The Andean Biotic Index (ABI): revised tolerance to pollution values for macroinvertebrate families and index performance evaluation

Score-based biotic indices are widely used to evaluate the water quality of streams and rivers. Few adaptations of these indices have been done for South America because there is a lack of knowledge on macroinvertebrate taxonomy, distribution and tolerance to pollution in the region. Several areas in the Andes are densely populated and there is need for methods to assess the impact of increasing human pressures on aquatic ecosystems. Considering the unique ecological and geographical features of the Andes, macroinvertebrate indices used in other regions must be adapted with caution. Here we present a review of the literature on macroinvertebrate distribution and tolerance to pollution in Andean areas above 2 000masl. Using these data, we propose an Andean Biotic Index (ABI), which is based on the BMWP index. In general, ABI includes fewer macroinvertebrate families than in other regions of the world where the BMWP index has been applied because altitude restricts the distribution of several families. Our review shows that in the high Andes, the tolerance of several macroinvertebrate families to pollution differs from those reported in other areas. We tested the ABI index in two basins in Ecuador and Peru, and compared it to other BMWP adaptations using the reference condition approach. The ABI index is extremely useful for detecting the general impairment of rivers but class quality boundaries should be defined independently for each basin because reference conditions may be different. The ABI is widely used in Ecuador and Peru, with high correlations with land-use pressures in several studies. The ABI index is an integral part of the new multimetric index designed for high Andean streams (IMEERA). Rev. Biol. Trop. 62 (Suppl. 2): 249-273. Epub 2014 April 01.

Los índices bióticos basados en puntuación son ampliamente utilizados para evaluar la calidad del agua de los arroyos y ríos. Varias áreas de los Andes están densamente pobladas y hay necesidad de métodos para evaluar el impacto de la creciente presión humana sobre los ecosistemas acuáticos. Dadas las características ecológicas y geográficas únicas de los Andes, los índices de macroinvertebrados utilizados en otras regiones deben adaptarse con cautela. Aquí se presenta una revisión de la literatura sobre distribución de macroinvertebrados y la tolerancia a la contaminación en las zonas andinas por encima de 2 000msnm. Usando estos datos, se propone un Índice Biolótico Andino (ABI), que se basa en el índice de BMWP. En general, ABI incluye un menor número de familias de macroinvertebrados que en otras regiones del mundo donde se ha aplicado el índice BMWP porque la altitud restringe la distribución de varias de ellas. Nuestra revisión muestra que la tolerancia de varias familias a la contaminación en los ríos altoandinos difiere de lo reportado en otras áreas. Probamos el índice ABI en dos cuencas en Ecuador y Perú, y comparamos con otras adaptaciones BMWP utilizando el enfoque de condición de referencia. Nuestros resultados muestran que el índice de ABI es extremadamente útil para detectar el deterioro general de los ríos, pero que los límites entre las clases de calidad deben ser definidos independientemente para cada cuenca debido a que las condiciones de referencia pueden ser diferentes. El ABI es ampliamente utilizado en Ecuador y Perú, y es parte integral del nuevo índice multimétrico diseñado para corrientes altas andinas (IMEERA).