Análisis de deformidades en el mentón de larvas de quironómidos diptera, chironomidae en una cuenca rica en metales

Resumen Un incremento en las deformidades morfológicas en estructuras de la capsula cefálica de las larvas de quironómidos (Diptera, Chironomidae), ha sido asociado con la presencia y concentración de metales en el sedimento en ecosistemas de agua dulce. La frecuencia y severidad de estas deformidades podría representar una respuesta subletal a la contaminación y su análisis tendría el potencial de una herramienta efectiva en el biomonitoreo y alerta temprana frente a perturbaciones. Sin embargo, antes es necesario conocer ¿cuál es el nivel “normal” de incidencia de deformidades en sitios de referencia? ¿cómo varía la incidencia de deformidades en el espacio y en el tiempo y con qué variables ambientales se relaciona esta variación? ¿responden de manera semejante las larvas de diferentes taxones? Contribuir a resolver estas interrogantes es la meta de esta investigación, pionera en México en abordar la temática. Hipotetizamos entonces, que la frecuencia y severidad de las deformidades en el mentón de las larvas de quironómidos en el área de estudio estaría relacionada a través del espacio y el tiempo con la concentración de metales en el sedimento. Para evaluar dicha hipótesis, a lo largo de 15 sitios distribuidos por la cuenca del río Sonora (una cuenca naturalmente rica en metales al norte de México), analizamos el mentón (estructura fuertemente esclerotizada de la cápsula cefálica) de 9897 larvas de quironómidos a lo largo de dos años de muestreos (dos periodos de seca y dos de lluvia), cuantificamos y evaluamos la severidad de las deformidades encontradas. Paralelamente evaluamos la concentración de metales (Al, As, Cu, Mn, Fe, Pb y Zn), materia orgánica (MO) y estructura granulométrica del sedimento, así como la temperatura, salinidad-conductividad y pH del agua. Como mostró el análisis de componentes principales (ACP) cuyos dos primeros componentes explican el 66.5 % de la variación en los datos, todos los metales siguieron un gradiente de mayor a menor concentración desde la cuenca alta a la baja. Este comportamiento de los metales se corresponde con lo que cabría esperar de la distribución de las zonas naturalmente mineralizadas y de procesos geomorfológicos naturales a escala de cuenca. Los valores de los metales no superaron las concentraciones indicativas de riesgo ecológico reportadas en la literatura. El ACP también mostró una tendencia al incremento hacia la cuenca baja de la MO, la salinidad-conductividad, la temperatura del agua y la proporción de limos y arcillas en el sedimento. En el 70 % del total de larvas con deformidades estas fueron ligeras (Tipo 1 en este estudio) y solo el 30 % de las larvas que presentaron deformidades las mostraron severas (Tipo 2 y 3 en este estudio). El Toxic Score Index (TSI), calculado a partir de la frecuencia y severidad de las deformidades, mostró que la mayoría de los sitios en la mayoría de las fechas de muestreo tenía “aguas limpias” (60 % de los sitios y fechas) o “estrés no tóxico” (38 % de los sitios y fechas), solo un caso mostró evidencias de toxicidad. Las deformidades severas (DS) estuvieron presentes hasta en el 6.3 % de las larvas en los sitios y fechas estudiados. El análisis PERMANOVA, evidenció que solo las DS mostraron una variación espacial y temporal, no así las deformidades ligeras ni los valores del TSI. Las DS resultaron significativamente más frecuentes en la cuenca baja que en las V cuencas media (p=0.0193*) y alta (p=0.0376*) y durante el primer año de muestreos los niveles de DS resultaron significativamente superiores al segundo año (p=0.0183*). El modelo obtenido a partir del árbol de regresiones (costo relativo = 0.273) predice correctamente el 86.35 % de los valores de DS y sugiere que es la variación espacial en MO, salinidad-conductividad, temperatura, altura sobre el nivel del mar y la variación temporal entre el primer año de muestreo y el segundo las variables más relevantes para explicar la incidencia de DS. No lo es por tanto la concentración de metales en el sedimento. El presente estudio encontró diferencias significativas en la incidencia de deformidades entre los taxones estudiados (Tanytarsus sp., Polypedilum sp. y Dicrotendipes sp.), estas diferencias parecen debidas a diferentes tolerancias al estrés ambiental. La prueba U de Mann-Whitney mostró, entre Tanytarsus sp. y Polypedilum sp., diferencias significativas en el TSI (p=0.02*), deformidades totales (p=0.02*) y ligeras (p=0.009**), pero no en las DS. Entre Tanytarsus sp. y Dicrotendipes sp. solo se encontraron diferencias significativas en la incidencia de DS (p=0.006**). Entre Polypedilum sp. y Dicrotendipes sp. no se encontraron diferencias estadísticamente significativas, aunque gráficamente se aprecia una mayor incidencia de DS en el primer taxón respecto al segundo. Las incongruencias en la incidencia de los diferentes tipos de deformidades y el TSI pueden estar relacionadas con la ambigüedad de la identificación de las deformidades ligeras y el pequeño tamaño de muestra en la mayoría de los estudios previos con los que contrastamos nuestros resultados. Las DS resultan las más adecuadas para evaluar la respuesta de las larvas de quironómidos y basándonos en ellas se obtuvo un orden de tolerancia: Dicrotendipes sp. > Tanytarsus sp. ≈ Polypedilum sp. La mayor parte de la variación en la incidencia de deformidades, específicamente de las DS, es explicada por la variación a escala de cuenca en variables ambientales (proporción de materia orgánica y de limos y arcillas en el sedimento, temperatura y salinidad-conductividad del agua) que fluctúan dentro de rangos semejantes a los que cabría esperar como resultado de procesos geomorfológicos y gradientes geográficos naturales. Considerando además que no se aprecia una relación entre las DS y las concentraciones de los metales en el sedimento, se rechaza la hipótesis propuesta inicialmente en la presente investigación. Existe una fuerte variación intertaxonómica en la incidencia de deformidades que parece responder a las sensibilidades respectivas a las condiciones ambientales de cada taxón. El rango de esta variación depende de la métrica utilizada para caracterizar la incidencia de deformidades y las DS muestran los resultados más consistentes a este respecto. Los resultados sugieren que, cuando las concentraciones de metales en el sedimento no superan determinados valores umbrales asociados a efectos ecológicos, la incidencia de DS puede variar de manera mesurable a escala de cuenca como resultado de procesos naturales. Dicha variación debe ser tenida en cuenta a la hora de aplicar el estudio de las deformidades como medida de impacto de perturbaciones antropogénicas.