Curso: BIOINDICADORES

CLASE 1.

Profesor. FERNANDO CASTILLO PICON

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLOFACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE

INTEGRIDAD BIOLÓGICA Y ECOLÓGICA

Capacidad del ambiente para mantener comunidades balanceadas, adaptables e integradas de organismos, que poseen una composición de especies, diversidad y organización funcional comparables a un ambiente natural y reflejan los procesos evolutivos naturales.

La utilización de seres vivos como bioindicadores se basa en que las alteraciones de la calidad medioambiental se pueden comprobar observando a organismos especialmente sensibles a estos cambios.

Estos organismos deben estar adaptados en menor o mayor grado ha un ambiente especifico, y cuando se altere la mínima condición de ese ambiente generan una determinada respuesta, cambiando sus funciones vitales, composición química o genética o incluso acumulando el agente, o variando su comportamiento.

La observación de cambios en los organismos o sus números poblacionales nos dará información indirecta sobre las posibles alteraciones ambientales de un ecosistema.

Los bioindicadores biológicos son por ello muy útiles, fiables y económicos para evaluar la calidad ambiental del suelo, el aire o el agua.

Determinación de

calidad ambiental

Muestreo de contaminantes y alteraciones en componentes abióticos de los ecosistemas (aire, agua y suelo)

Determinación de la influencia antropogénica sobre el funcionamiento y

tendencias de un ecosistema

Análisis de los componentes vivos

Los organismos y las comunidades son indicadores

de las condiciones de los sistemas, ya que los habitan y

están expuestos a los disturbios.

INDICADOR

Característica medible que provee información útil sobre el estado, calidad o cambios de un ecosistema y los factores que lo afectan.

INDICADORES DE PRESIÓN ( DE ESTRÉS)

INDICADORES DE ESTADO

INDICADORES DE RESPUESTA

Categorías

Reflejan integridad, tanto biológica como ambiental y permiten mejor acercamiento al estado del ecosistema.

Estudios que incluyen múltiples indicadores

BIOINDICADOR.

Organismo vivo que se utiliza para determinar y evaluar el índice de contaminación de un lugar, especialmente de la atmósfera o del agua

Mc Carthy define los bioindicadores como indicadores puntuales y selectos de estrés ambiental, en todas los niveles de la organización biológica , que pueden evaluar y predecir los efectos de las modificaciones ambientales antes de el daño sea irreversible.

Todo organismo es un indicador de las condiciones del medio en el cual se desarrolla ya que de cualquier forma su existencia en un espacio y momento determinados responde a su capacidad de adaptarse a losdistintos factores ambientales.

Es necesario señalar que , el indicador biológico se refiera a la población de individuos de la especie indicadora y en el mejor de los casos, al conjunto de especies que conforman una comunidad indicadora.

En muchos Países se utilizan los organismos bioindicadores no solo para evaluar el estado en que se encuentra un ecosistema acuático sino para evaluar el impacto potencial en el ámbito humano.

Requisito que debe cumplir un organismo para ser Bioindicador.

Ser de distribución amplia

Ser muy sensibles a los cambios del medio

Ser fácil de detectar por métodos rápidos y sencillos

Ser fácil de recolectar

Ser conocida su clasificación taxonómica

Tener conocimiento amplio de su ciclo de vida y su biología

No tener variabilidad natural es decir, debe ser de condiciones esteno

Fiabilidad taxonómica, es decir, el organismo tiene que poder ser fácilmente identificado por el investigador.

Biología e historia natural bien conocidas. El investigador debe tener acceso a información confiable, actualizada y comprobada sobre la historia natural de la especie, hábitat ciclo reproductivo y periodo de actividad.

Poblaciones fácilmente inventariables y manipulables. El investigador debe poder encontrar, observar, capturar, marcar y o recapturar la mayor cantidad de individuos de la población de acuerdo a las necesidades del estudio y las características de la especie.

Los grupos y especies relacionadas deben ocupar una variedad de hábitats y amplio rango geográfico.

Especiación de la población a un nicho y/o hábitat restringido. Cuanto más especializada sea la especie, más sensible a los cambios ambientales y a la modificación del hábitat será.

La alta sensibilidad puede servir como un mecanismo de alarma para el ecosistema entero.

Las especies generalistas pueden servir como indicadores de alteración total del hábitat al ser generalmente especies pioneras

MODOS DE UTILIZACIÓN DE UNA ESPECIE INDICADORA.

1. Una de las maneras más sencillas es a través de su presencia o ausencia.

Ej: los líquenes son sensibles a la contaminación de SO , porque toma H O directamente de la atmósfera.

2. Otro método sería a través de la forma que adquiere el individuo, porque hay contaminantes que no hacen desaparecer al individuo pero le producen malformaciones.

3. A través de sus números poblacionales estudiados a lo largo del tiempo y comparados con unos valores considerados estándar.

A estos se les llama biomonitores. Estas tres utilidades se pueden llamar utilizaciones de información óptica.

MODOS DE UTILIZACIÓN DE UNA ESPECIE INDICADORA.

Otro método sería a través de la forma que adquiere el individuo, porque hay contaminantes que no hacen desaparecer al individuo pero le producen malformaciones.

3. A través de sus números poblacionales estudiados a lo largo del tiempo y comparados con unos valores considerados estándar.

Bioindicador

Variación antropogénicamente inducida en componentes o funciones bioquímicas o fisiológicas (por ejemplo biomarcadores), que causan efectos

en niveles de organización superiores como organismos, poblaciones, comunidades y

ecosistemas.

Biomarcador

Respuesta observable en niveles de organización bajos, que indica exposición a contaminantes o

xenobióticos. Para que un biomarcador pueda ser considerado bioindicador debe probarse que es causante de efectos a niveles ecológicamente

relevantes.

BIOMARCADORES Y BIOINDICADORES

CARACTERÍSTICAS DE BIOMARCADORES Y BIOINDICADORES

Biomarcadores Bioindicadores

Indican exposición Indican efecto o respuesta

Respuesta subcelular o celularAlta sensibilidad y especificidad al factor de estrés

Alta relación causa-efecto

Respuesta individual a comunitariaBaja sensibilidad y especificidad al factor de estrés

Relación causa-efecto difusa

Respuesta con variabilidad alta Respuesta con variabilidad baja

Escala temporal corta Escala temporal larga

Baja relevancia ecológica Alta relevancia ecológica

MODO DE USO DE LOS ORGANISMOS ACUMULADORES

Existen organismos que son capaces se acumular sustancias contaminadas. A estos se les denomina bioacumuladores.

Una manera de conocer la concentración de un contaminante en el medio es analizar los tejidos de esos organismos. Ej: el mejillón, los líquenes

A través de alteraciones en el metabolismo, como la medida de tasas fotosintéticas o respiratorias. Ej: analizando las concentraciones de proteínas de estrés. Estas proteínas bajan en situaciones de estrés porque actúan como protección.

Observando las alteraciones genéticas como las mutaciones cromosómicas.A través del comportamiento de los organismos. Cada vez se tiende a utilizar grupos en lugar de especies porque una sola muestra puede producir resultados erróneos.Cuando no hay un organismo, se cultiva in situ para ver si se adapta o no. 

RESPUESTA A LARGO PLAZO

RESPUESTA A CORTO PLAZO

BAJA RELEVANCIA ECOLÓGICA

ALTA RELEVANCIA ECOLÓGICA

COM

UNITARIAPO

BLACI

ONAL

INM

UN

OLO

GIC

A

FISIOLÓGICA

BIQUÍM

ICA

BIOEN

ERGÉT

ICA

HIS

TOPA

TOLO

GIC

A

REPRODUCTIVA

CRITERIOS PARA SELECCIONAR BIOINDICADORES

• De interés público y para entes regulatorios y legislativos.• Fácilmente entendible para el público.• Relacionado con el ambiente, la integridad ecológica y la salud humana.• Poco costoso.

Relevancia biológica

• Advertencia temprana de efecto.• Cambio en respuesta al factor de estrés.• Cambio medible y atribuible a una causa.• Relación de intensidad entre cambio y factor de estrés.• Indicación de efectos en niveles tróficos más altos.• Centinela para efectos en humanos.

Relevancia metodológica

• Fácil de usar en el campo.• Datos fáciles de analizar e interpretar.• Útil para contestar respuestas de manejo y testear hipótesis.• Realizado en un período de tiempo razonable.• Poco costoso, simple y repetible.

Relevancia social

Un organismo Bioindicador es pues un organismo selecto por el grado de sensibilidad y tolerancia diversos tipos de contaminación o sus efectos

Limitaciones del uso de los Bioindicadores.

Grado al cual pueden ser detectados impactos sutiles

La carencia de herramientas de diagnostico para determinar las causas del impacto observado.

Los indicadores biológicos no tienen una expresión numérica precisa, comparados con los análisis físicos y químicos

El muestreo consume mas tiempo.

Principales Grupos de Organismos Bioindicadores.

1.-Fitoplacton

2.- Zooplacton

3. Macroinvertebrados

4. Macrofitas

5.- Peces

6.- Perifiton

7. Anfibios y Reptiles

8. Aves

Organismos utilizados como bioindicadores

Indican una condición o respuesta a estrés que puede ser extendida a otros grupos. Son utilizadas para: reflejar el estado biótico o abiótico del ambiente, revelar evidencia de impactos de algún cambio ambiental o para indicar la diversidad de otras especies, grupos o comunidades en un área.

TIPOS DE ÍNDICES BIOLÓGICOS.

Índices Bióticos: se basan en la ordenación y ponderación de las especies presentes en las aguas según su tolerancia a la contaminación (I.B.G.N. Indice Biológico. General Normalized, B.M.W.P, Biological Monitoring Working Party I.D.G. Índice Diatónico generalizado I.B.D. Índice Biológico Diatónico ).

Índices de Diversidad: reflejan las variaciones en la estructura de las comunidades según el número de especies que componen la abundancia relativa de cada una de ellas (Shannon & Weaver, Índice de equitatividad.).

Índices Tróficos: evalúan la contaminación orgánica a través del incremento de los organismos consumidores y reductores frente a la disminución del número de productores que tiene lugar en las aguas como consecuencia de la contaminación

TIPOS DE BIOINDICADORES Podemos encontrar bioindicadores de distintos tipos:

1.Bioindicadores de la calidad del suelo:Es muy común el uso de medidas de la actividad microbiana, sobre todo de bacterias.También se usan especies de plantas con gran resistencia a la contaminación como bioacumuladores.

2.Bioindicadores de la calidad del aire:Se utilizan habitualmente líquenes tanto como bioindicadores como bioacumuladores debido a que carecen de sistema excretor, lo que proporciona medidas muy fiables.

Para ello se utilizan cuatro plantas bioindicadoras: -Tabaco (Nicotiana tabacum) para detectar la contaminación por ozono.

3.Bioindicadores de la calidad de aguas:Se utilizan multitud de organismos como bacterias, protozoos, fitoplancton, musgos, algas, peces y macroinvertebrados. Estos organismos permiten medir condiciones del agua como: Saturación de oxigeno, condiciones de anoxia, condiciones de pH, estratificación térmica y de oxigeno en la columna de agua, turbulencia del agua y presencia de determinados elementos.Se utilizan generalmente como bioacumuladores los peces por ser el final de la cadena trófica. 

Importancia de los Indicadores Biológicos

El uso de especies para detectar procesos y factores en los ecosistemas acuáticos tiene varias ventajas:

Las poblaciones de animales y plantas acumulan información que los análisis físico-quimicos no detectan. Es decir, las especies y las comunidades bioticas responden a efectos acumuladores intermitentes que en determinado momento un muestreo de variables químicas o‘ físicas pasa por alto.

La vigilancia biológica evita la determinación regular de un número excesivo de parámetros químicos y físicos, ya que en los organismos se sintetizan o confluyen muchas de estas variables.

Los indicadores biológicos permiten detectar la aparición de elementoscontaminantes nuevos o insospechados.

Puesto que muchas sustancias se acumulan en el cuerpo de ciertos organismos, su concentración en esos indicadores puede rellejar el nivel de contaminación ambiental.

Como no es factible tomar muestras de toda la biota de un sistema acuático, la selección de algunas pocas especies indicadoras simplifica y reduce los costos de la valoración sobre el estado del ecosistema, a la vez que se obtiene sólo la información pertinente, desechando un cúmulo de dalas difícil de manejar e interpretar.

Utilidad de los Bioindicadores

El principal uso que se le ha dado a los indicadores biológicos ha sido la detección de sustancias contaminantes, ya sean estos metales pesados, materia orgánica, nutrientes (eutroficación)o elementos tóxicos como hidrocarburos, pesticidas, ácidos, bases y gases, con miras a establecer la calidad del agua.En adición a esta utilización primordial, existe otra serie de fenómenos que no son de origen cultural y que se pueden determinar mediante bioindicadores, como son por ejemplo:Saturación de oxígeno

Condiciones de anoxia

Condiciones de pH

Estratificación térmica y de oxígeno en la columna de agua.

Turbulencia del agua

Torrencialidad

Proceso de mezcla entre el epilimnio y el hipolimnio en cuerpos lénticos.

Eutroficación natural

Grado de mineralización del agua

Presencia de determinados elementos como hierro, sílice y calcio.

Fenómenos de sedimentación

Trasparencia del agua

Cambios climáticos estacionales

Cambios estructurales y sucesionales.

Indices medibles en un Indicador Biológico

Dependiendo del nivel a que se esté trabajando (organísmico o supraorganismico), se pueden determinar diferentes parámetros en los bioindicadores:

A. Nivel Bioquímico:

-Concentración de hormonas y esteroides-Cambios en la relación RNA/ONA-Fragilidad de la membrana lisosómica-Hematología

B. Nivel Fisiológico:

-Crecimiento organísmico-Tasas de respiración , asimilación y alimentación-Consumo de oxígeno-Balance de nitrógeno-Balance de excresión (0 2/N2)

C. Nivel Poblacional:

-Crecimiento poblacional-Tasas de natalidad y mortalidad-Supervivencia-Abundancia absoluta y relativa-Densidad

D. Nivel Comunitario:

-Diversidad-Similitud-Dominancia-Riqueza (composición)-Cobertura-Productividad-Biomasa-Indices Bióticos

DescargaCambios en el

Ecosistema

Percepción por el

organismos

Respuestas Bioquímicas y

Fisiológicas

Estructura y funcionamiento

Ecosistema

Estructura y dinámica

Comunidad

Impacto Poblacional

Consecuencias crónicas

Respuesta de los Bioindicadores