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Facultad de Biología Departamento de Ecología e Hidrología

Avances Ecológicos para la Sostenibilidad de los Ecosistemas Acuáticos Continentales

PRÁCTICAS DE CAMPO

Practicas de Campo 1 DESCRIPCIÓN GENERAL Y PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS 1. Introducción General al Trabajo de Campo La Directiva Marco del Agua (DMA) y la calidad ecológica de los ríos europeos. La DMA ha supuesto un cambio radical en la política comunitaria de aguas, no sólo en la gestión del agua, integrando los conceptos de cantidad y la calidad del recurso, si no también ampliando considerablemente los objetivos de protección existentes para las aguas superficiales, de modo que estos se extienden no solo al agua como medio físico sino también a todo el ecosistema acuático asociado. Uno de los principales objetivos de dicha directiva es alcanzar el “buen estado ecológico” en todas las masas de agua (superficiales subterráneas, costeras y de transición) de la Unión Europea en el año 2015 y evitar el deterioro del estado actual. Estado ecológico es una expresión de la calidad de la estructura y funcionamiento de los ecosistemas acuáticos asociados a las aguas superficiales Para clasificar el estado ecológico de las masas de agua superficial se utilizarán los elementos de calidad biológicos, hidromorfológicos y fisicoquímicos. Los elementos de calidad o indicadores que deben considerarse para la clasificación del estado ecológico para la categoría de masa de agua superficial de ríos son: • Indicadores biológicos:  Composición y abundancia de flora acuática  Composición y abundancia de fauna bentónica de invertebrados  Composición, abundancia y estructura de edades de la fauna ictiológica • Indicadores hidromorfológicos:  Régimen hidrológico: caudales e hidrodinámica del flujo, y conexión con masas de agua subterránea  Continuidad del río  Condiciones morfológicas: variación profundidad y anchura del río; estructura y sustrato del lecho del río; estructura de la zona ribereña. • Indicadores físico-químicos que afectan a los indicadores biológicos:  Generales: condiciones térmicas; condiciones de oxigenación; salinidad; estado de acidificación; condiciones en cuanto a nutrientes.  Contaminantes específicos: contaminación por todas las sustancias prioritarias cuyo vertido se haya observado; contaminación por otras sustancias cuyo vertido en cantidades significativas se haya observado.

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PRÁCTICAS DE CAMPO

2. Protocolos y Métodos de Prospección y Análisis para la Aplicación de la Directiva Marco del Agua en la Red de Control Biológico de la Cuenca del Segura Para poder evaluar de forma sencilla el Estado Ecológico de un río es necesario realizar unos pasos determinados. Los pasos a seguir para aplicar los protocolos y métodos de prospección y análisis para la aplicación de la DMA en un tramo de río determinado (estación de muestreo) son los que a continuación se detallan.

El objetivo de estas prácticas, a desarrollar en 3 sesiones de campo, será la realización de algunos de ellos, concretamente los relativos a los puntos 1, 2, 4, 6, 7, 8 y 9.

1. Recogida de información general sobre la estación de muestreo 2. Medida de parámetros físicos y químicos in situ 3. Recogida de muestras de agua para parámetros físico-químicos en laboratorio 4. Cálculo del Índice de Hábitat Fluvial (IHF) 5. Cálculo de Índices para Diatomeas 6. Cálculo del Índice de Macrófitos (IM) 7. Recogida de macroinvertebrados y cálculo del Índice IBMWP 8. Cálculo del caudal 9. Cálculo del Índice de Calidad de Riberas (QBR) 10. Peces

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PRÁCTICAS DE CAMPO

1. SELECCIÖN Y RECOGIDA DE INFORMACIÓN GENERAL SOBRE LA ESTACION DE MUESTREO

Selección de la estación de muestreo. Antes de empezar el estudio se seleccionan los lugares donde se hará el muestreo, mediante una cartografía 1:50000 o inferior. En esta fase previa de gabinete es necesario tener en cuenta una serie de recomendaciones: •El número de estaciones de muestreo dependerá de la longitud del río a estudiar, así como del detalle que se busque en el estudio. •Los afluentes de la cuenca del río principal se pueden incluir si se quiere establecer una red de estudio detallada. Si no, se escogerán solamente aquellos de mayor importancia y que "a priori" se crea que pueden modificar el estado del río principal. •Es necesario que los puntos de muestreo estén separados entre ellos una distancia entre 1 y 10 Km. Las distancias cortas son adecuadas para estudios de tipo local (efectos puntuales), mientras que las largas lo son para estudios más globales a mayor escala (una o varias cuencas). •Situar los puntos antes y después de poblaciones o afluentes. Esto es muy conveniente para poder interpretar los datos posteriormente, aunque de todos modos, hay que situarlos a una cierta distancia de las zonas urbanas para evitar los efectos directos de los vertidos puntuales. •La primera vez que se visita un lugar, es conveniente hacer un reconocimiento del río, para localizar los posibles factores modificadores de la calidad del agua que no es posible precisar en la etapa de gabinete. •Siempre que sea necesario, el lugar seleccionado previamente en el gabinete se cambia unos metros más arriba o más abajo si esto mejora la accesibilidad o permite captar algún elemento de posible cambio no detectado en el estudio previo. • Una vez seleccionada la estación de muestreo se seleccionará en ella un tramo de 100 m para llevar a cabo la caracterización hidromorfológica Identificación del punto de muestreo. Cada localidad será identificada (por su nombre, código,...). El día, la hora y el tiempo que hace se anotarán en una hoja de campo que se diseñará previamente para recoger de forma adecuada toda la información necesaria así como aquellas observaciones que puedan ser relevantes en el trabajo.

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PROTOCOLO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL TRAMO DE RÍO

1 2 3 4 5

Realizar un esquema base sobre el que se anotan los distintos aspectos temáticos. Para este esquema se utilizan las medidas de la anchura del cauce en distintos puntos (p.e. cada 10 m) para marcar los límites del agua. En los mismos puntos, separados 10 m, determinar los caudales. (Ver protocolo). Apuntar la secuencia de pozas (“pools”), zonas de corriente (“riffles”) y zonas con velocidad escasa de corriente (“runs” = tablas). (Ver protocolo sobre unidades morfológicas del cauce). Cartografiar los tipos de sustratos y sedimentos según el protocolo. Cartografiar las manchas de vegetación acuática.

Esquemas generales de cartografías de ríos

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CÁLCULO DE CAUDALES

El caudal es el volumen de agua que pasa a través de una determinada sección de cauce fluvial. Q (m3/s) = A. x V A = superficie o área de la sección del río (m2) V = velocidad media (m/s)

PROCEDIMIENTO 1 2 3

4

Elegir al menos cinco transectos perpendiculares al río. Medir la longitud total del transecto. Medir la profundidad del agua con un metro rígido a distancias lo suficientemente próximas como para poder realizar un esquema preciso del transecto. Medir la velocidad de la corriente en cada punto donde se ha medido la profundidad.

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UNIDADES MORFOLÓGICAS DEL CAUCE

En los cauces fluviales, se reconocen tres tipos de unidades morfológicas en función del sustrato, la profundidad de la lámina de agua y la velocidad de la corriente: UNIDAD Zonas de corriente (“riffles”) Zonas de escasa corriente (“runs” = tablas) Pozas (“pools”)

VELOCIDAD CORRIENTE

PROFUNDIDAD

SUSTRATO

alta y turbulenta

baja

roca-bloque-piedra

baja y laminar

media

grava-arena

indetectable

alta

arena-arcilla

TIPOLOGÍA DE SUSTRATOS Nº

SUSTRATO

DIMENSIONES

VELOCIDAD PARA MOVER PARTICULAS

1

roca sólida

2

guijarros

> 30 cm diámetro

3-2 m/s

3

cantos rodados

5-30 cm

1.5-1 m/s

4

grava

0.3-5 cm

0.75-0.5 m/s

5

arena

< 3 mm

0.25-0.1 m/s

6

limos

<0.02

7

arcilla

<0.002 TIPOLOGÍA DE SEDIMENTOS

SEDIMENTOS ORGANICOS

DIMENSIONES

1

CPOM (materia orgánica particulada gruesa) materia fragmentada poco dividida

> 1 mm

2

FPOM (materia orgánica particulada fina) materia parcialmente descompuesta pero reconocible

50 µm - 1 mm

3

UPOM (materia orgánica particulada ultrafina) avanzado estado de descomposición (cieno)

materia en

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0.45 µm – 50 µm


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CLAVE PARA LA DETERMINACION DE TIPOS BIOLÓGICOS DE LA VEGETACIÓN ACUÁTICA (Ver Figura)

MICRÓFITOS: Organismos con escasa capacidad para intercambiar solutos con el agua y el sedimento (pocos centímetros) A

Organismos errantes En la interfase aire-agua…………………………………………………. Planctónicos posados en el fondo………………………………………. Microscópicos con movimiento deslizantes sobre el fondo..................

B

Neuston Tetoplancton Herpon

Organismos de posición fija Formando revestimientos discontinuos delgados o en forma de costra Pecton sobre sustratos duros………………………………………......... Organismos filamentosos sujetos por la base, a veces Plocon desprendidos……………………………………………………………… Formando almohadillas o un tapiz (afieltrados) sobre piedras o Perifiton sedimentos. Conjunto de especies diferentes………………………….

MACRÓFITOS: Organismos con mayor capacidad para intercambiar solutos con el agua y el sedimento (10 centímetros o más) A

Errantes sin raíces o con ellas colgando en el agua. Interfase aire-agua. Usan CO2 del aire…………………………………. Entre dos aguas…………………………………………………………...

B

Pleuston Mesopleuston

Fijos sobre el sustrato Plantas aplicadas sobre el sustrato con rizoides o raíces modificadas, Haptófitos sobre piedras……………………………………………… Enraizados sobre el sustrato……………………………………………..

Rizófitos

Todas las hojas sumergidas. Usan carbono inorgánico del agua……………………………………………………………………… Limnófitos Con algunas hojas en contacto con el aire……………..................... Anfífitos Con las hojas emergidas. Usan CO2 del aire…………………... Helófitos Avances ecológicos para la sostenibilidad de los ecosistemas acuáticos continentales


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PRÁCTICAS DE CAMPO

También es posible distinguir distintos tipos biológicos de macrófitos en función de su FORMA DE FIJACIÓN (Ver figura) A Macrófitos fijos al sustrato: enraizados en los fondos. Macrófitos emergentes: equivalentes a los helófitos. Macrófitos de hojas flotantes: equivalentes a los anfífitos Macrófitos sumergidos: equivalentes a los limnófitos. B Macrófitos flotantes libres: no enraizados al sustrato.

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2. MEDIDA DE PARAMETROS FÍSICOS Y QUÍMICOS IN SITU

Los parámetros físico-químicos del agua varían de cabecera a desembocadura de un río, al igual que dentro de un tramo según los distintos hábitats (pozas, zonas de corriente, etc). Estos parámetros condicionan el establecimiento y desarrollo de las comunidades biológicas.

Pasos a seguir Seleccionar el área de toma de muestra -En ríos: seleccionar zonas donde el agua esté bien mezclada (zonas centrales), evitando tomar agua superficial, rebosaderos de los embalses, confluencias de ríos poco importantes, lugares de pequeños vertidos, etc. ya que solo tienen efectos puntuales y proporcionarían datos incorrectos de las características del agua en el tramo de estudio. -En embalses y lagos: los parámetros físicoquímicos se medirán en la zona más profunda de la masa de agua (presa en el caso de embalses). Medidas “IN SITU” con equipos portátiles (Tª aire y agua; Conductividad, Oxígeno disuelto y pH) La temperatura, el pH o los gases disueltos cambian de manera significativa en cuestión de minutos, por ello hay que medirlos en el mismo momento del muestreo con ayuda de electrodos de campo. Antes del muestreo es imprescindible leer minuciosamente las instrucciones de uso de los aparatos, comprobando el buen estado de los mismos (lo que incluye el calibrado, revisión y limpieza). La temperatura normalmente utilizada suele ser 25 ºC, y este dato deberá incluirse en la hoja de campo. Si la calibración se realiza con líquidos tampón, como el caso del pH, los rangos esperados serán los que utilicemos para elegir las soluciones tampón calibradoras. Estas se deben utilizar a la misma temperatura a la que se encuentre el agua a medir, lo que se consigue sumergiendo los tampones unos minutos en el agua hasta que la temperatura de los mismos se iguale con la del ecosistema acuático.

Observaciones Tomar las medidas y muestras de agua antes de la recogida de cualquier otro material. Otra posibilidad es realizarlo posteriormente, aguas arriba de la zona perturbada. En el caso de embalses y lagos se realizaran perfiles de todos los parámetros a diferentes profundidades. Para la recogida de las muestras se utilizaran botellas específicas.

Estas medidas directas se deben realizar en el mismo río sin necesidad de recoger el agua en un recipiente ya que la manipulación de la muestra puede modif icar la solubilidad de los gases disueltos. Los electrodos, una vez sumergidos, no deben entrar en contacto con macrófitos o algas, o quedar enterrados en el sedimento ya que esto puede desvirtuar la medida real. En el caso de embalses y lagos estas medidas se realizarán con la ayuda de sondas multiparámetricas e incluirán, además la medida de profundidad de disco de Secchi, Turbidez; color, alcalinidad, nitratos, amonio, fosfatos, cloruros y sulfatos. Además se realizarán perfiles de clorofila “a”.

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3. RECOGIDA DE MUESTRAS DE AGUA PARA PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS EN LABORATORIO

Pasos a seguir

Observaciones

Medidas en laboratorio: toma de muestras Antes de la toma de la muestra todos los recipientes deben limpiarse concienzudamente con el agua del sistema a estudiar, enjuagando al menos 6 veces.

Los recipientes para la recogida de la muestra de agua deben estar totalmente limpios. Se debe realizar un lavado meticuloso del recipiente con ácido diluido. Dependiendo del análisis, se exige que los recipientes donde se almacene la muestra sean de un tipo de material u otro (ver Los recipientes se deben llenar completamente Tabla 1). hasta su parte superior y taparlos de manera que La conservación de la muestra debe ser se impida que quede aire encima de la muestra y realizada inmediatamente después de su se formen burbujas. Esto limita la interacción recolección. No se pueden dar reglas absolutas con la fase gaseosa y la agitación durante el y fijas para la conservación. Como norma transporte. En caso de tener que fijar la muestra general se deberá evitar la congelación de las hay que dejar un poco de volumen en el muestras, que deben ser analizadas tan pronto recipiente para añadir la sustancia fijadora, igual como sea posible. Los tiempos que se sugieren que en el caso de que la muestra se vaya a en la Tabla 1 son tiempos máximos congelar considerados válidos para que la muestra permanezca estable.

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Tabla 1. Sugerencia de recipientes, técnicas de conservación y tiempos máximos de almacenamiento de las muestras de agua. Los datos de la tabla se han elaborado a partir de la información de AENOR (1997) y APHA (1992). (P) = Plástico (e.g., Polietileno o PVC); (V) = Vidrio; (VB) = Vidrio Borosilicatado. Parámetro

Material Conservación del recipiente P, V 4 ºC

Alcalinidad

Nitratos (mg/l NO3)

P, V N-

Nitritos (mg/l NNO2) Amonio (mg/l NH4)

P, V

Ortofosfato (mg/l P-PO4)

VB, V

Cloruros (mg/l Cl) Sulfatos (mg/l SO4)

P, V

4ºC, H2SO4 pH<2 Filtrar inmediatamente 4ºC 4 ºC

Tiempo Observaciones máximo de almacenamiento 24 h Llenar por completo el recipiente y tapar herméticamente. Evítese la agitación de la muestra y su exposición prolongada al aire. Las muestras deben analizarse preferentemente in situ (en particular para muestras ricas en gases disueltos). 24-48 h 24-48 h 24 h – 48 h

4 ºC, H2SO4 pH<2 4 ºC Filtrar inmediatamente 4 ºC

24 h 6h

P, V

No especial

1 mes

P, V

4 ºC

24 h

1 semana

Lávense todos los recipientes de vidrio con HCl diluido y después varias veces con agua destilada. No usar nunca detergentes comerciales que contengan fosfatos para limpiar el material de vidrio utilizado en este análisis. Para aguas con alta DBO existen consideraciones especiales para su conservación.

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ESTACION DE MUESTREO: CODIGO:

HORA :

FECHA:

CARACTERISTICAS TRAMO (100 m) Salinidad (g/l) Conductividad (µS/cm) OD (mg/l) % Saturación

Tª ºC pH CAUDAL (ancho total Dist (m) Vel (m/s) Prof (m)

m)

(ancho total Dist (m) Vel (m/s) Prof (m)

m)

(ancho total Dist (m) Vel (m/s) Prof (m)

m)

OBSERVACIONES (condiciones atmosféricas, impactos, etc.) Avances ecológicos para la sostenibilidad de los ecosistemas acuáticos continentales


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