Variación estacional y características fisicoquímicas e hidrológicas que influyen en los macroinvertebrados acuáticos, en un río tropical

Introducción: La distribución de los macroinvertebrados acuáticos en los ríos puede estar determinada por el tipo del sustrato, la forma del canal del río, el régimen hidrológico y las interacciones con factores bióticos y abióticos. En Costa Rica se desconoce en gran parte de los ríos, las variaciones en la distribución de los macroinvertebrados acuáticos producto de las transiciones y consecuentes variaciones en características fisicoquímicas e hidrológicas. Objetivos : 1) Estudiar el cambio del ensamblaje de macroinvertebrados acuáticos en dos sitios dentro del cauce del Río Naranjo, durante los cuatro periodos hidrológicos del año; 2) determinar la relación entre las variables fisicoquímicas, sustrato y el caudal con el ensamblaje. Metodología: El estudio se realizó en el Río Naranjo, Costa Rica, en dos sitios de muestreo durante un año, evaluando los cuatro periodos hidrológicos del año. En cada sitio de muestreo se obtuvieron valores de velocidad y profundidad del agua, caudal, oxígeno disuelto, pH, conductividad, sulfatos, amonio, nitrato, silicatos, fosfatos y sustrato, y se obtuvo una muestra de macroinvertebrados acuáticos por cada tipo de microhábitat determinado por la velocidad del agua. Se realizó una prueba PERMANOVA de dos vías, para determinar si existe una diferencia entre la abundancia de macroinvertebrados acuáticos, por periodo y entre sitios. Se hizo un análisis de correspondencia canónica para observar la relación entre los macroinvertebrados acuáticos y los factores ambientales. Por último, se realizó una prueba de Spearman para determinar la relación positiva o negativa de las variables con los macroinvertebrados Resultados: Hubo una mayor abundancia durante la estación seca, mientras que durante la transición de la estación seca a la lluviosa se registró la menor abundancia de organismos. El ACC indicó que el primer eje presentó una relación positiva con el sustrato limo y arena, y una relación negativa para las variables velocidad de corriente y sustrato rocoso. El segundo eje presentó una relación positiva con el caudal y los nitratos, y negativa para el sustrato canto rodado. La mayoría de los organismos mostraron una respuesta negativa al aumento del flujo y los nitratos. Discusión: Conforme aumenta el caudal, aumenta la velocidad del agua y no todos los organismos registrados en el Río Naranjo cuentan con características para sobrevivir a estas condiciones. Además, la profundidad también aumenta junto con la fuerza de arrastre, provocando el movimiento de los sustratos de menor tamaño y una remoción de organismos. El aumento de nitratos puede generar una disminución de los organismos más sensibles como Plecoptera y Ephemeroptera. A pesar de las variaciones fisicoquímicas y de caudal registradas en el Río Naranjo, éstas no fueron lo suficientemente fuertes como para variar el ensamblaje de macroinvertebrados acuáticos, por lo que la cuenca por el momento no cuenta con factores estresantes que elimine organismos durante uno o varios meses del año.

Introduction: The distribution of aquatic macroinvertebrates in rivers may be determined by the type of substrate, the shape of the river channel, the hydrological regime, and interactions with biotic and abiotic factors. Variations in the distribution of aquatic macroinvertebrates due to transitions and variations in physicochemical and hydrological characteristics are unknown in most rivers. Objectives: 1) to study the change in the aquatic macroinvertebrates assemblages in two sites in Naranjo River, during the four hydrological seasons; 2) to determine the relationship between the physicochemical variables, substrate and flow with the assemblages. Methodology: The study was conducted in the Naranjo River, Costa Rica, at two sampling sites during one year, evaluating the four seasons of the year. In each station we measure, values of water velocity and depth, flow rate, dissolved oxygen, pH, conductivity, sulfates, ammonium, nitrate, silicates, phosphates, and substrate were obtained, and a sample of aquatic macroinvertebrates was obtained for each type of microhabitat determined by water velocity. Two-way PERMANOVA was made to determine if there is a difference among aquatic macroinvertebrate abundance, per period and between sites. Canonical correspondence analysis was used to observe the relationship between aquatic macroinvertebrates and environmental factors. Finally, a Spearman's rank correlation coefficient was performed to determine the positive or negative relationship of variables with macroinvertebrates. Results: There was a greater abundance during the dry season, while during the transition from dry to the rainy season, the lowest abundance of organisms was recorded. The CCA indicates that the first axis presented a positive relationship with the silt and sand substrate and a negative relationship for the current velocity and rock substrate variables. The second axis showed a positive relationship with flow and nitrates and negative for the pebble substrate. Most organisms showed a negative response to increased flow and nitrates. Discussion: As flow increases, current velocity increases, and not all organisms recorded in the Naranjo River have the characteristics to survive these conditions. In addition, the depth also increases along with the drag force, causing movement of smaller substrates and removal of organisms. Increased nitrates can lead to a decrease in more sensitive organisms, such as Plecoptera and Ephemeroptera. In spite of the physicochemical and flow variations registered in the Naranjo River, these were not strong enough to vary the assemblages of aquatic macroinvertebrates, so the basin does not have stressful factors that eliminate organisms during one or several months of the year.

Distribución espacial y temporal de la salinidad en la columna de agua del sector estuarino del Humedal Nacional Térraba Sierpe, Costa Rica / Spatial and temporal salinity distribution in the water column of the estuarine sector of the Térraba Sierpe National Wetland, Costa Rica

Resumen El análisis de la salinidad durante tres campañas de monitoreo (2002-2004, 2005-2008 y 2011-2012), permite establecer que el sector estuarino del HNTS se divide en una zona norte con una fuerte influencia del Río Grande de Térraba y características de un estuario parcialmente mezclado durante el periodo de caudales bajos (diciembreabril), mientras que se asemeja a un estuario estratificado de cuña salina durante los caudales intermedios (mayoagosto) y caudales altos (setiembre-noviembre). La zona central, con una mayor influencia marina, presenta características de un estuario bien mezclado o verticalmente homogéneo, mientras que la zona sur del estuario, bajo la influencia del Río Sierpe, se mantiene parcialmente mezclado a lo largo del año. Los primeros siete kilómetros aguas abajo de Ciudad Cortés presentaron una condición fluvial muy bien definida con salinidades inferiores a 1ups, a partir del kilómetro 14 se observa un incremento gradual de los valores de salinidad hasta 30ups hacia la desembocadura, reflejando una mayor influencia de las mareas en este último tramo (F1,47=2.5, p<0.001). El eventual desarrollo del Proyecto Hidroeléctrico El Diquís podría ocasionar un incremento en el aporte de agua dulce entre un 82 y 66% de los valores mínimos promedio y máximos promedio sobre la zona norte del sector estuarino del HNTS durante el periodo de caudales bajos, lo cual generaría condiciones semejantes a las registradas durante el periodo de caudales intermedios. El monitoreo de las relaciones entre los aspectos físicos-químicos y biológicos es esencial para entendimiento de los posibles cambios en el sector estuarino del HNTS.

Abstract The analysis of salinity data collected during three campaigns of monitoring (2002-2004, 2005-2008 and 2011-2012) in the estuarine sector of Térraba Sierpe National Wetlands (HNTS) was performed. The information collected allows to separate a northern zone with a strong influence of the Río Grande de Térraba, which during the period of low flow (December-April) shows characteristics of a partially mixed estuary, while it resembles a salt-wedge estuary during intermediate and high flows rates (May-November). A central area with greater marine influence features a vertically homogeneous or well mixed estuary, while the south of the estuary has a balanced (intermediate) condition, through the contributions of the Sierpe river and the tidal regime, which confers characteristics of a partially mixed estuary. The statistical analysis model confirms variations in the salinity values in relation to tides, time of year (season) and the distance along a longitudinal profile of 24km away from the town of Ciudad Cortés to the sea opening at Coronado mouth (F1,47=2.5, p<0.001). The first 7km downstream from Ciudad Cortes have a very well-defined fluvial condition with salinities below 1psu, in the sector of Viuda island, located 8km towards the sea, there is a range of variation in salinity values higher than 5psu; a final section that starts 14km towards the Coronado mouth shows a gradual increase in the salinity values up to 30psu reflecting a greater influence of the tides. The eventual development of the El Diquis hydroelectric project could cause an increase in the contribution of freshwater between an 82-66% of the minimum and maximum average flow values over the northern part of the estuarine sector of the HNTS during the low flow periods, which would create similar conditions to those recorded during the intermediate flow rates. The provided analysis constitutes a first approach to the understanding of the estuarine dynamics of the HNTS. Analysis and monitoring of the relationships between the physical, chemical and biological aspects are essential for future discern between possible sources of changes in the estuarine sector of the HNTS and must be considered to be a firm commitment by the institutions involved in the management and conservation of this ecosystem. Rev. Biol. Trop. 63 (Suppl. 1): 75-96. Epub 2015 April 01.

Productividad primaria en el Humedal Nacional Térraba-Sierpe, Costa Rica / Primary productivity in the National Térraba-Sierpe Wetland, Costa Rica

Resumen Se determinó la productividad primaria (PP) del fitoplancton en un amplio sector del Humedal Nacional Térraba Sierpe (HNTS) de Costa Rica, durante la estación lluviosa del año 2008 y en la estación seca del año 2009. Seis sitios se ubicaron en las áreas norte y central del humedal, donde por lo general ocurre la mayor influencia del aporte de caudal del Río Grande de Térraba. Se realizaron adicionalmente determinaciones de otros parámetros ambientales, asociados con la productividad primaria, como profundidad de penetración del disco de Secchi, la concentración de sólidos en suspensión, la concentración de clorofila a, la salinidad, la temperatura, la concentración del oxígeno disuelto en el agua, la concentración de nutrimentos inorgánicos disueltos (amonio, nitrito, fósforo disuelto, silicato), la conductividad eléctrica específica y se llevó a cabo un estudio basado en el análisis de componentes principales. La PP en el HNTS fue en general baja, con un valor máximo de 8.16gC/m2·d de PPN, el cual se registró en la estación seca, en marzo del 2009, en Isla Loros. Los sitios de mayor influencia del río (Samu y El Caite en la estación lluviosa), fueron los que tuvieron valores más bajos, mientras que los sitios con mayor influencia marina fueron los que presentaron los valores más altos de este estudio, cuyo promedio y desviación estándar fue de 0.79±0.50gC/m2.d (n=12), y la mediana fue 0.80gC/m2.d. Esta diferencia se debe principalmente al elevado aporte de agua dulce y de sólidos en suspensión del Río Grande de Térraba que limita el desarrollo del fitoplancton marino en el humedal. Es importante que se establezca y mantenga un programa de monitoreo de los parámetros medidos en este estudio, con al menos dos muestreos por año, uno en la época seca y otro en la época lluviosa, siguiendo el gradiente de salinidad desde el río hasta el mar al menos en dos direcciones.

Abstract Phytoplankton primary production (PP) was determined in a broad sector of the Térraba-Sierpe National Wetland, Costa Rica, from September to November 2008 in the rainy season and from January to March 2009 in the dry season. Six sampling stations were located at the Northern and Central zone of the wetland, according to the main expected flux of Río Grande de Térraba. Additionally other environmental parameters such as Secchi disk depth, suspended solid matter concentration, chlorophyll-a concentration, salinity, temperature, dissolved oxygen concentration, dissolved inorganic nutrients concentrations (phosphate, nitrate, ammonium and silicate), specific conductivity were also measured and a principal components analysis was performed. The PP in the Terraba-Sierpe National Wetland (HNTS by its Spanish name) was generally low, with a maximum value of 8.16gC/m2·d of Net Primary Productivity (NPP), which was recorded in the dry season, in March 2009, at Loros island. Sites that had a greater riverine influence showed lower PP values, while sites with greater marine influence presented higher PP values. These latter had an average and standard deviation of 0.79±0.50gC/m2·d (n=12). This difference is the result of the high input of freshwater and suspended solids from the Río Grande de Térraba which limits the development of marine phytoplankton in the wetland. Rev. Biol. Trop. 63 (Suppl. 1): 9-28. Epub 2015 April 01.