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    Curso de Limnología Universidad de Antioquia - Facultad de Ingeniería - Escuela Ambiental  

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    Tatiana Arias, Jessica Restrepo, Jinna M. Loaiza, Leonardo Álvarez, Santiago Mejía,  Diana M. Quintero, Diana C. Atehortúa, Julián E. Londoño, Karen Parra, Ingrid Moreno, Lorena

    Chávarro, Carmen V. Avendaño, Maria L. Rendón, Sara D. Román, Andrés F. Gaviria 

    7 de diciembre de 2015 

    Profesores: Fabio Vélez, Esnedy Hernández, Néstor Aguirre

    ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS EN LA RESERVA FORESTAL LA NITRERA, CONCORDIA - ANTIOQUIA 

    Introducción 

    Una de las modificaciones más importantes e impactantes que los seres humanos le hanrealizado al ambiente es la construcción de embalses (Roldán, 1992), los cuales son latransformación de un ecosistema lótico en uno léntico (Aguirre et al., 2007). Las diferentescaracterísticas de los embalses varían enormemente  de acuerdo a factores como el áreageográfica, las condiciones climáticas y el uso y manejo del suelo en su área de influencia(Roldán et al., 1984). El agua contenida en los embalses presenta también característicasdiferentes a las del agua que se encuentra en un lago de origen natural como el contenido desales, sólidos disueltos, pH y temperatura. 

    Los reoambientes, como se conoce a las aguas corrientes, ríos y arroyos, son dominados porlas fuerzas de flujo horizontal, donde el movimiento del agua es impulsado por la gravedad quela hace fluir desde los puntos de mayor energía a aquellos en los que hay menor energía. Enestos ecosistemas los seres vivos presentan gran capacidad para fijarse al sustrato y para nadar,de esta forma evitan ser arrastrados por las corrientes (Toro et. al, 2009).

    La caracterización morfométrica de un cuerpo de agua idealmente debe ser el punto de partidade las investigaciones limnológicas, ya que a partir de ésta se puede determinar la ubicación delas estaciones de colecta de manera metódica; adicionalmente, se genera una idea global sobreel funcionamiento del sistema teniendo en cuenta las áreas de interfase agua-aire y agua-sedimento (Montoya, 2005). Por otro lado el estudio de las características físicas y químicasde las aguas de los ecosistemas lóticos y lénticos representan gran utilidad, pues permitenentender el papel de los procesos biológicos, geológicos y atmosféricos en los ciclos

     biogeoquímicos de las cuencas hidrográficas (McClain et al. 1998 en Blanco, 2009). En elanálisis de estos ecosistemas, hay dos factores fundamentales: los factores bióticos y losfactores ambientales abióticos. La estructura biótica está determinada por los diversosorganismos o seres vivos que componen el ecosistema y la manera en que se relacionan paradar lugar a las diversas clases de organismos, mientras que la estructura abiótica del ecosistema

    está determinada por los agentes físicos y químicos del mismo, estos agentes determinan en

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    gran medida la sobrevivencia de los organismos del ecosistema y su importancia varía deacuerdo al ambiente al que nos referimos.

    En este informe se consigna la información  biológica, física y química levantada  tanto enambiente lótico como en léntico en la Reserva Forestal La Nitrera; además se hace un análisisde los resultados obtenidos a partir del procesamiento de la información recolectada en campoconcluyendo así sobre la correlación y correspondencia de diversos factores fisicoquímicos y

     biológicos en la estructura y funcionamiento de los ecosistemas acuáticos en los cuales secentra este trabajo. Preguntas hipótesis

    Área de Estudio La reserva forestal La Nitrera se localiza en el municipio de Concordia al suroeste del

    departamento de Antioquia, a 5 Km del casco urbano de Concordia y a 97 Km de la ciudad deMedellín. Este parque abarca un área 101,5 hectáreas de extensión, su ubicación aproximadaen coordenadas es 6°1’ 54,87’’ N; 75° 55’ 52,21’’ O, y está a una altitud media de 2161

    m.s.n.m. En esta zona la temperatura media y la pluviosidad son de 17°C y 2.000 mm/año,respectivamente, y la zona de vida del Parque corresponde, según Holdridge, a un Bosquehúmedo montano bajo (bhMB) (Alcaldía Municipal de Concordia, 2013; DepartamentoAdministrativo de Planeación de Antioquia, 2009). 

    Dentro de este parque ecológico, el cual fue declarado zona de reserva, se encuentra localizadoel embalse Miguel Martínez Isaza (Figura 1b), el cual se emplea como fuente de agua para el

    abastecimiento de los habitantes del casco urbano del municipio de Concordia (AlcaldíaMunicipal de Concordia, 2001).La quebrada La Nitrera es uno de los afluentes del embalse Miguel Martínez Isaza, su ubicaciónaproximada en coordenadas es 6°2'07,9'' N y 75°55'56,5'' O, y está a 2.174 m.s.n.m, es unambiente lótico que drena las aguas de la microcuenca de Magallo (Cdim, s.f)  hastadescargarlas en la represa. Ésta en su vegetación presenta un bosque ripario circundante en elque el dosel alcanza aproximadamente los 15 metros de altura, es un bosque secundario queestá conformado por árboles de diferentes especies, entre las que sobresalen el Yarumo, elRoble colombiano, leguminosas, especies invasoras, entre otras; adicionalmente se han

    destinado algunos espacios para senderos ecológicos. 

    (a) (b) Fi gura 1 . Reserva Forestal La Nitrera en el municipio de Concordia, Antioquia.

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    (a) Quebrada La Nitrera; (b) Embalse Miguel Martínez Isaza, tomada de Google Earth. 

    Metodología 

    Con el fin de estudiar y comprender la estructura y el funcionamiento del embalse y la quebradaLa Nitrera se conformaron tres comisiones de trabajo para medir los parámetros físicos,químicos y biológicos en cada uno de los ambientes acuáticos.

    Ambiente lótico 

    Para el caso de la comisión física, se levantaron dos secciones transversales de la corriente, la primera en proximidades del puente y la segunda 5 metros aguas arriba, en las que se midiócada 10 cm la profundidad del cauce con ayuda de una lienza métrica y una regla, además setrazaron 3 secciones longitudinales medidas entre las dos secciones transversales, la orillaizquierda, el centro y la orilla derecha, donde se midió la profundidad cada 0,5 m, las cuales seutilizaron para correlacionar la geometría del canal trazada con ayuda del software HEC-RAS4.1.0. Adicionalmente, con un correntómetro se midió la velocidad del agua cada 10 cm en lasdos secciones transversales y en el centro de la corriente para las secciones longitudinales, seregistraron los valores de la temperatura del agua con réplica y de la altura de las orillas delcanal. Con estos datos y la observación del lugar se determinaron las principales característicasfísicas y morfométricas de la quebrada. 

    Para la determinación de los parámetros químicos en el ambiente lótico, se procedió a tomar

    muestras de agua en el margen derecho de la corriente, 4 metros aguas arriba del puente en elrefugio Los Patones. A partir de estas muestras se midió la dureza total, la alcalinidad, eloxígeno disuelto, la turbidez, la conductividad eléctrica y el contenido de CO2. La alcalinidady la dureza total se midieron por medio de kits para tal fin, el CO2  se halló por medio detitulación con NaOH al 0.05 N y los demás parámetros se midieron con un equipomultiparamétrico. 

    Para el análisis biológico, se tomaron muestras de macroinvertebrados,  para lo cual seutilizaron dos técnicas. La primera consistió en usar una red de pantalla de 1 m2 y una aberturade malla de 500 μm aproximadamente. Una persona se ubicó en contra de la corriente y sostuvo

    la red con ambas manos, mientras la otra ubicada en dirección de la corriente removió el fondode ésta con los pies. El material removido se acumuló en la red y con él los macroinvertebradosque habitan en el sustrato. Este procedimiento se realizó 2 veces durante 1 minuto cada uno yluego se procedió a recolectar los organismos atrapados en la red y a preservarlos con alcohol

     para su posterior identificación. La segunda técnica consistió en un muestreo cuantitativo pormedio de la red Surber, que consta de dos marcos metálicos de 30 cm x 30 cm cada uno yunidos por bisagras, la red surber provee un área de 900 cm2, un marco se coloca sobre el fondoen contracorriente y el otro dispuesto en posición vertical sosteniendo una malla de nylon, elmaterial o sustrato que se encuentra en área demarcada se removió con las manos, realizando

    muestra y réplica, para luego examinar y encontrar la clasificación y el número demicroorganismos en esta área.

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    Para la toma de muestras de perifiton se realizaron dos réplicas, ambas en sitios contiguos dela quebrada. Haciendo uso de un cepillo y una placa con área de 7,48 cm2 se hizo un raspado

    aleatorio de diferentes rocas y sustratos al interior del afluente 30 veces, lavando el material enun recipiente con agua de la quebrada y posteriormente adicionando lugol para obtener unamuestra fija. Una vez en el laboratorio por medio de observaciones a través del microscopio,se determina la riqueza de taxas, se realiza el conteo de los organismos siguiendo los criteriosde Ros (1979), realizando el conteo en 30 campos y en el objetivo 40X, para ello se seleccionanvarias áreas o campos de observación siguiendo un sistema de muestreo al azar. Los resultadosdel conteo se consignan en un formato de tabla. 

    Ambiente léntico 

    Para el levantamiento de información física, química y biológica del embalse, se realizarondesplazamientos en 4 botes hasta la zona más profunda de éste, la cual fue indicada por

     personas que conocen el lugar. 

    La transparencia del agua se midió en el intervalo de tiempo comprendido entre las 2:00 y 2:38de la tarde empleando un disco Secchi de 20 cm de diámetro; la medición consistió en arrojarel disco secchi al agua hasta un punto donde no se detalló bien su forma, luego se subió hastaque se pudo observar completamente, después se midió la longitud de la cuerda entre el discoy la lámina de agua, para este parámetro se realizaron 4 réplicas; estos datos al ser multiplicados

     por la constante 2,7 permitieron identificar el límite de la zona fótica en el cuerpo de agua. Coneste mismo instrumento de medición se determinó la profundidad del embalse arrojando eldisco hasta tocar el fondo y midiendo la distancia de la cuerda sumergida. Para la determinaciónde los parámetros morfométricos del embalse como longitud máxima, ancho máximo, índicede desarrollo de línea de costa, fetch efectivo, entre otros, se siguieron las recomendaciones deHåkanson (1981). 

    Las variables temperatura, oxígeno disuelto, turbidez y conductividad eléctrica, se midieron atres profundidades diferentes de la columna de agua del embalse, las cuales corresponden a

    subsuperficie, límite de la zona fótica y fondo. El CO2, el nitrógeno total soluble, el fósforototal soluble y los sólidos disueltos se analizaron en el laboratorio a partir de una muestra deagua integrada de la columna de agua. Adicionalmente, se tomaron muestras de agua de lasubsuperficie con la red de plancton durante 5 minutos para lograr determinar la riqueza detaxas y realizar el conteo de organismos. Posteriormente, se realizó el montaje para medir la

     productividad primaria, siguiendo los lineamientos de Aguirre (2013), el cual consiste en elmétodo del oxígeno llamado también el método de la botella clara y oscura propuesto porGaarder y Gran (1927). Ha sido considerado como un estándar para estimar la productividadtanto en el mar como en agua dulce . En este método se emplean botellas claras para simularla fotosíntesis y botellas oscuras para simular la respiración (Aguirre, 2013). El método

    consiste en tomar la muestra de agua a la profundidad en la cual se quiere realizar el muestreo,

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    esta profundidad se conoce luego de analizar la transparencia secchi y estimar la zona fótica.Luego se escoge la profundidad de muestreo teniendo en cuenta la atenuación de la luz que serequiere para incubar las botellas, en nuestro caso se hizo a 10 cm. En este ensayo se usaron 4

     botella winkler, de éstas la mitad eran claras y las demás estaban cubiertas con papel dealuminio para que evitaran el ingreso de la luz, luego de llenar las botellas con el agua que ibaa ser analizada se sellaron las botellas y se fijaron a un soporte y posteriormente a una boya, seincubaron cuatro botellas, dos claras y dos oscuras respectivamente, a 10 cm de profundidad .El montaje fue incubado durante 2:11 horas. 

    El mapeo de la zona de estudio se realizó utilizando herramientas de los Sistemas deInformación Geográfica; se tomó una imagen de Google Earth que posteriormente segeorreferenció y sobre la cual se crearon los polígonos, puntos y demás sitios de interés para

    este proyecto. En ArcGis se determinaron los valores de los parámetros área, perímetro,longitud máxima y ancho máximo, a partir de los cuales se determinan otros factores deimportancia para la caracterización física del ambiente acuático. 

    Resultados y análisis 

    En este apartado se exponen de manera sucesiva los resultados de la caracterización física,química y biológica del ambiente lótico y el ambiente léntico, que al ser analizados en conjuntodan idea de la estructura y funcionamiento de estos ecosistemas acuáticos.

    Ambiente lótico Limnología Física 

    La morfometría de un lago o de una corriente de agua se relaciona en gran medida con suorigen, historia y con las características geológicas de su cuenca y su cubeta (Vega et al., 2005),donde éstas últimas a su vez afectan casi todas los parámetros físicos, químicos y biológicosdel ambiente acuático (Wetzel, 2000).

    Los valores medidos de los parámetros físicos de la quebrada La Nitrera se encuentranconsignados en la Tabla 1, que se muestra a continuación: 

    Tabla 1 . Parámetros físicos de la quebrada La Nitrera. 

    Parámetro  SecciónTransversal 1 

    SecciónTransversal 2 

    Perímetro húmedo (m)  1,71  1,87 

    Velocidad de la corriente (m/s)  0,1  0,1 

    Caudal (m3/s)  0,0165  0,0111

    Temperatura del agua (°C)  16  16

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    Temperatura ambiente (°C)  21  21

    En la corriente, se observó un lecho somero en la orilla derecha, mientras que la profundidadaumentó considerablemente en la orilla izquierda aguas abajo. En general se evidenció la presencia de material granular de tamaño perceptible al ojo como arenas, gravas y rocas sueltasde aproximadamente 10 cm de diámetro, además de rocas de mayor tamaño. Las orillas de laquebrada son altas en comparación con la lámina de agua, a la derecha se registró una alturade 80 cm y a la orilla izquierda  se midió una altura de 90 cm, aproximadamente; esto esimportante en la hidráulica porque indica que la quebrada podría soportar altos flujos de aguasin desbordarse.

    Aguas arriba del sitio de muestreo se presentan algunas formas del lecho mucho más complejas

    y rugosas, presencia de rocas más grandes y de pequeñas caídas de agua que cambian lahidráulica de la quebrada. 

    En cuanto a la vegetación riparia se evidenciaron helechos, plantas con hojas de gran tamañocomo la  Alocasia macrorrhiza  y la Monstera, además de árboles con abundantes plantasepífitas como se muestra en la Figura 1a. Adicionalmente, se observó sobre el espejo de aguala presencia de hemípteros identificándose una colonia en la orilla izquierda de la seccióntransversal 1, correspondiente a la zona más profunda y menos iluminada del tramo estudiado.

    A partir de los datos de profundidad medidos en las secciones transversales y longitudinales ymediante la implementación del software HEC-RAS 4.1.0, se obtuvieron los perfiles del cauce para las dos secciones transversales y una representación que muestra de forma simplificada laquebrada en 3D, como se puede observar en la figura 2. 

    a b 

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    c F igura 2. Perfiles de profundidad de la quebrada La Nitrera (a, b) secciones transversales 1

     y 2 respectivamente, (c) tramo completo en 3D. 

    Limnología Química

    En esta fase del trabajo se muestran los resultados obtenidos del análisis químico realizado enel ambiente lótico, logrando llegar a diferentes conclusiones que se expondrán más adelante.

    Tabla 2.  Parámetros químicos medidos en el ambiente lótico. 

    Réplica  OxígenoDisuelto(mg/L) 

    Conductividad (µs/cm a

    21°C) 

    Turbidez(NTU) 

    Dióxidode

    Carbono

    (mg/L) 

    Durezatotal

    (mg/L

    CaCO3) 

    Alcalinidad(mg/L

    CaCO3) 

    1  7,22  37  5,88  119,991  35,6  40,036 

    2  -  -  -  99,9925  35,6  60,054 

    ●  Oxígeno Disuelto (OD)La concentración de oxígeno disuelto en aguas corrientes va a depender principalmente de laaltitud, la temperatura y los procesos de producción primaria y descomposición de la materia

    orgánica. En general, la menor presión de oxígeno existente a grandes altitudes se compensacon temperaturas medias más bajas y viceversa (Toro, Robles & Avilés, 2002). Mientras quela distribución de la concentración de oxígeno disuelto con la profundidad en ambientes lóticosestá íntimamente relacionada con los períodos de estratificación y mezcla del cuerpo de agua(Rodríguez & Lucena, 1984). 

    El oxígeno disuelto es de suma importancia como indicador de la buena calidad del agua, yaque este elemento resulta necesario para todas las formas de vida presentes en un cuerpo deagua. En los reoambientes, niveles adecuados de este elemento son necesarios para los procesosde auto regeneración y purificación, ya que por ejemplo en áreas donde existe una altacontaminación con material orgánico, las bacterias lo utilizan para descomponer dichos

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    desechos (LennTech, 2015). Cuando los niveles de oxígeno disuelto son menores a 5 mg/L lasformas de vida acuática son puestas bajo presión (LennTech, 2015). La siguiente tabla muestralos rangos de concentración de oxígeno disuelto y sus consecuencias ecosistémicas frecuentes: 

    Tabla 3.  Rangos de concentración de oxígeno disuelto y sus consecuencias ecosistémicas. 

    [OD](mg/L) 

    Condición  Consecuencias 

    0  Anoxia  Muerte masiva de organismos aerobios 

    0-5  Hipoxia  Desaparición de organismos y especies sensibles 

    5-8  Aceptable  [OD] adecuadas para la vida de la gran mayoría de las especiesde peces y otros organismos acuáticos. 

    8-12  Buena 

    >12  Sobresaturada  Sistemas en plena producción fotosintética. 

    Fuente tabla: (Goyenola, 2007) 

    Para nuestro caso de estudio el valor obtenido de la concentración de oxígeno disuelto en elambiente lótico está dentro de un nivel aceptable para la vida acuática, según lo mostrado en laTabla 3. 

    ●  Conductividad eléctricaLa conductividad eléctrica del agua se define como la capacidad de ésta para conducir unacorriente eléctrica a través de los iones disueltos. Los iones llevados por escorrentía desde latierra o rocas adyacentes al cuerpo de agua, la geología de la zona, el aumento de la temperaturay la evaporación del agua dulce tienen efectos en la concentración de los sólidos disueltos y laconductividad. 

    En el agua dulce la conductividad por lo general tiene valores entre 30 y 40 µs/cm, aunque losfactores descritos anteriormente pueden afectar considerablemente este valor (Catalán

    Lafuente, 1990). En aguas con contenido iónico bajo los valores habituales de conductividadson menores a 50 µs/cm y puede llegar hasta 2000 µs/cm para las fuertemente mineralizadas(Pérez & Restrepo, 2008).

    En el ambiente lótico estudiado, el cual descarga aguas al embalse Miguel Martínez Isaza, semidió este parámetro obteniendo un valor de 37 µs/cm a una temperatura de 21°C, lo que noslleva a la conclusión de que son aguas relativamente puras, sin gran cantidad de sólidosdisueltos. 

    ●  Turbidez

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    La turbidez se define como la dificultad del agua para transmitir la luz debido a la presencia desólidos suspendidos insolubles o coloidales. Las partículas en suspensión dispersan la luz, deesta forma decreciendo la actividad fotosintética en plantas y algas, que contribuye a bajar la

    concentración de oxígeno más aún (LennTech, 2015). La cantidad de algas y nutrientesexcesivos, sedimentos suspendidos y su posible transporte en el cuerpo de agua, la erosióndebida a la eliminación de la vegetación y la descarga de nutrientes son factores que puedenafectar la turbidez en el agua. La turbidez tiene una gran importancia sanitaria, ya que reflejauna aproximación del contenido de materias coloidales, minerales u orgánicas, por lo que puedeser indicio de contaminación (Fernández-Crehuet, 1999). 

    Para el caso de estudio, se encontró un valor de turbidez de 5,88 NTU, este es un valor que puede considerarse bajo para aguas naturales, ya que tomando como referencia que el valor

    máximo permisible para aguas potables es de 5 NTU, esto indica que los requerimientos detratamiento primario del agua en la corriente si se fuera a usar para consumo humano serán bajos, en cuanto a este parámetro. 

    ●  Dióxido de Carbono y alcalinidadEl contenido de dióxido de carbono en el agua se ve determinado principalmente por lafotosíntesis y la respiración; en la fotosíntesis se consume CO2, que es liberado de nuevodurante la respiración. Una entrada y salida adicional de dióxido de carbono se realiza

     proporcionalmente al creciente movimiento del agua a través del intercambio de gases con elaire (Living Water, 2015). La descomposición de la materia orgánica, la disolución de

    carbonatos y la entrada de aguas lluvia también tiene un aporte importante en la cantidad dedióxido de carbono en el agua. 

    El dióxido de carbono se disuelve mucho más fácilmente en el agua que el oxígeno, dado que junto con el agua forma el ácido carbónico, bien soluble (Living Water, 2015). A su vez, esteácido carbónico disuelve las rocas de carbonato presentes en la cuenca, lo cual generacarbonatos y bicarbonatos que aportan a la alcalinidad de las aguas, característica querepresenta el principal sistema amortiguador de aguas dulces y que desempeña un rol principalen la productividad de cuerpos de agua naturales, sirviendo como fuente de reserva para la

    fotosíntesis. En aguas lénticas, por ejemplo, altos valores de alcalinidad indican productividades altas y viceversa; además el sistema de alcalinidad tiene interaccionesimportantes con los procesos de fotosíntesis y respiración celular (Universidad de PuertoRico en Mayagüez, 2015). 

    La alcalinidad del agua se debe principalmente a sales de ácidos débiles y bases fuertes y, estassustancias actúan como amortiguadoras para resistir la caída de pH resultante a la adición deácidos. Internacionalmente es aceptada una alcalinidad mínima de 20 mg/L de CaCO 3 paramantener la vida acuática. Cuando tiene alcalinidades inferiores se vuelve muy sensible a lacontaminación, ya que no posee la capacidad de oponerse a las modificaciones que generan

    disminuciones de pH (Universidad de Puerto Rico en Mayagüez, 2015). 

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    Para el caso de estudio de la corriente tenemos una alcalinidad promedio de 50 mg/L CaCO3,lo cual indica condiciones favorables para el sostenimiento de la vida acuática en este

    ecosistema. 

    ●  Dureza TotalSe entiende por dureza total la suma de las durezas individuales debidas a los iones de calcio,magnesio, estroncio y bario en forma de carbonato o bicarbonato (Catalán Lafuente, 1990).La dureza total de las aguas es un componente muy relevante para la calidad físico-química.

     No se conocen con claridad los efectos de las aguas blandas y duras sobre el organismo de losconsumidores, aunque ciertos estudios epidemiológicos parecen apuntar a que la incidencia deenfermedades cardiovasculares es mayor en las zonas de consumo de aguas blandas (Catalán

    Lafuente, 1990). Las aguas tropicales poseen en general una baja dureza, un incremento deesta variable significa una modificación en las condiciones osmóticas del medio y afecta elcomportamiento de las sustancias xenobióticas (Palacio & Plazas, 1998).

    Tabla 4. Valores de dureza 

    Dureza mg/L CaCO3 

    Suma calidad  hasta 150 

    Calidad media  hasta 300 

    Calidad aceptable hasta 500 

    Calidad muy mala más de 600 

    Fuente: (Ambientum, 2015) 

    Considerando el valor obtenido de dureza total, 35,6 mg/L CaCO3, podemos decir que el aguaen la corriente es blanda, de manera que si fuese a evaluarse este valor para consumo humano

     podría considerarse aguas de buena calidad bajo el criterio de dureza. 

    Limnología Biológica 

    ●  PerifitonLa densidad de organismos se estima con la siguiente ecuación 

    Donde: 

    n: número de organismos contados s: área del campo del microscopio 

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    c: número de campos contados h: altura entre el cubreobjetos y el portaobjetos F: factor de conversión

    Tabla 5. Registro del conteo de organismos de la réplica 1. 

    Riqueza de taxa: 2 1.  Espora de hongo2.  Alga diatomea (Coconeis)

    Densidad de organismos: Teniendo en cuenta 3 organismos. 

    Tabla 6.  Registro del conteo de organismos de la réplica 2. 

    Riqueza de taxa: 2 1.  Bacteria filamentosa2.  Bacteria coco

    Densidad de organismos: Teniendo en cuenta 5 organismos. 

    Con base en las tablas 5 y 6, y a las observaciones al microscopio, se puede decir que el perifitonestá dominado por detritos de origen vegetal, adicional a su pobreza en taxa y baja densidad deindividuos, razón por la cual no hay presencia de algas en el ambiente lótico de la reservaforestal La Nitrera. Este reoambiente alimentado de saprofitos (materia orgánica vegetal endescomposición) nos indica una escasa actividad fotosintética, debido a la densa cobertura

     boscosa que obstaculiza la penetración de la luz solar. 

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    ●  Macroinvertebrados

    ➔  Red de pantallaSe realizaron dos muestreos, de una duración de 1 minuto cada uno, con la red de pantalla enel sistema lótico, para así obtener una caracterización de los macroinvertebrados que habitanen el lecho del cuerpo de agua. 

    Primer muestreoRiqueza de taxa: 9 Densidad de organismos: 32 (# de organismos/min) 

    Segundo muestreoRiqueza de taxa: 8 Densidad de organismos: 20 (# de organismos/min) 

    Tabla 7 . Muestra de macroinvertebrados acuáticos, quebrada La Nitrera - Red de pantalla. 

    Orden  Familia  Género  Número de Organismos 

     Nematomorpha  2 

    Coleoptera   psephenidae   Psephenops  5 

    Odonata   Libellulidae  Dythemis  3 

     Erythrodiplax  1 

    Calopterygidae   Hetaerina  3 

     Diptera   Empididae  Chelifera  1 

     plecoptera   Perlidae   Anacroneuria  11 

     Hemiptera   Naucoridae   Eleocharis

    Spinipes 

    Trichoptera   Hydropsychidae  Smicridea  5 

     Réplica 

    Orden  Familia  Género  Número de Organismos 

    Odonata   Anisoptera Libellulidae 

     Dythemis  3 

     Brechmorhoga  1 

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     Bivalvo  1 

     Hexatoma

     Latreille 

    Tipula Linnaeus 

     Hemiptera   Naucoridae   Limnocoris  1 

     Pelocoris  7  

    Trichoptera   Leptoceridae   Atanatolica  5 

    ➔  Red surberSe realizaron 2 muestreos cuantitativos, con red surber de 900 cm 2; los muestreos sedesarrollaron en dos estaciones del sistema lótico, con el fin de obtener una caracterización dela calidad del agua por medio de los macroinvertebrados encontrados en el cuerpo de agua,realizando muestra y réplica de los mismos; la clasificación de los macroinvertebradosencontrados en cada muestreo se encuentran detallados en las Tablas 8 y 9.  

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    Tabla 8. Muestra macroinvertebrados acuáticos quebrada La Nitrera - Red surber 

     

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    Tabla 9. Replica macroinvertebrados acuáticos - Red surber 

     

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    De acuerdo a la presencia y especies de macroinvertebrados encontrados en el ambiente lótico,este se puede clasificar como un ambiente de características oligotróficas a mesotróficas. 

    Ambiente léntico 

    F igura 3. Represa Miguel Martínez Isaza en la reserva forestal La Nitrera. 

    Limnología Física 

    Los parámetros morfométricos más representativos del embalse Miguel Martínez Isaza ubicadoen la reserva forestal La Nitrera medidos in-situ y aquellos obtenidos mediante el softwareArcGis son mostrados en la Tabla 10. 

    Tabla 10. Parámetros morfométricos del embalse Miguel Martínez Isaza. 

    Parámetro  Unidad  Valor 

    hsnm  m  2153 

    Área total m2  13355,78 

    Perímetro m  1773,93 

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    Longitud máxima m  360 

    Longitud máxima efectiva m  360 

    Fetch efectivo  km  0,13305 Ancho máximo m  194 

    Ancho máximo efectivo m  194 

    Ancho medio m  37,1 

    Profundidad m  3,66 

    Dirección eje mayor  -  SW-NE 

    Índice de Desarrollo del perímetro Adimensional  4,33 

    En cuanto a la vegetación ribereña circundante al embalse, se observó gran densidad deespecies vegetales, entre las que se destacan plantas bajas, helechos como el Cicuta, y árboleshasta de 12 metros de altura aproximadamente; de acuerdo con la información proporcionadaen el sitio de estudio, esta reserva forestal corresponde a un bosque en sucesión en algunaszonas, donde se observan especies de yarumo y leguminosas, mientras que en otras áreasequivale a un bosque secundario con presencia de robles colombianos. La vegetación boscosaque circunda el embalse facilita el control de la erosión del suelo, de manera sus afluentes noarrastren sedimentos que posteriormente se acumulen en el fondo del ambiente léntico o sesuspendan en la masa de agua, cambiando así el funcionamiento del ecosistema al no permitirel paso de la luz y modificar las condiciones fisicoquímicas y biológicas.

    Con los valores medidos para la transparencia del agua, la variación que se obtuvo del límitede la zona fótica se muestra en la figura 4, variación que está en desacuerdo con lo esperado(disminución de la profundidad con respecto al tiempo) debido posiblemente a que los datosno fueron tomados por la misma personas ni el mismo lugares, lo cual incide enormemente enel perfil de extinción de la luz.

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    F igura 4. Variación temporal del límite de la zona fótica. 

    En el embalse se obtuvieron 4 valores de transparencia del agua a partir de la utilización deldisco Secchi, pero de acuerdo con la mediana de estos valores se obtuvo un valor representativode 0,81m, con el cual se calculó el valor del límite de la zona fótica (LZF) obteniendo un valorde 2,19m, representando un 59,8%. Se puede concluir que la transparencia del embalse es alta

     puesto que supera el valor del LZF calculado por Montoya et al, 2011, el cual fue de 51% delvolumen de la Ciénaga Hoyo Los Bagres. Aunque como se explicó anteriormente lasmediciones de la transparencia del agua fueron realizadas por diferentes personas y endiferentes lugares, lo cual puede introducir incertidumbre en los resultados. 

    De acuerdo con lo establecido por Håkanson (1981)  el embalse de la reserva forestal La Nitrera corresponde a un cuerpo de agua pequeño dado que su área aproximadamente de 0,0133km2, es menor a 2 km2. La represa posee una profundidad de 3,66 m en el punto de medición

     por lo cual es considerado como un cuerpo de agua somero debido a que su profundidad esmenor a 10 m, ésto según Barbanti. L en Aguirre (2011). Este parámetro es importante ya

    que los sistemas someros tienden a ser más dinámicos, y sus pequeñas oscilaciones del nivelde agua representan diferencias grandes de superficie (Montoya et al., 2011), además diversosestudios muestran que las comunidades de algas, invertebrados acuáticos y peces songeneralmente más productivos en los cuerpos de agua poco profundos (Montoya et al., 2011).Adicionalmente, la relación entre el área del espejo de agua, por donde entra la energía desdeel exterior, y la profundidad, a través de la cual se disipa la energía, tiene una importanciafundamental en la dinámica biológica del lago (Catalán, 1987 en Vega et al., 2005) 

    El valor encontrado para el índice de desarrollo de línea de costa fue de 4,33 siendo mayor que

    1 el cual es el valor de este parámetro para una cubeta perfectamente circular, por lo tanto sedemuestra que el embalse tiene una forma dendrítica (Hernani y Ramírez, 2002), parámetro

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    que se relaciona con el efecto de los procesos litorales del cuerpo de agua (Vega et al., 2005).El índice de desarrollo de línea de costa puede desempeñar un rol en la naturaleza trófica dellago debido a que el agua superficial es la más productiva (Cole, 1983), por esta razón en este

     proyecto se recomienda estudiar en detalle los procesos biológicos que se dan en los bordes delembalse, pues puede estarse presentando una dinámica diferente a la observada en el punto demuestreo que corresponde a aguas más profundas.

    El eje mayor del embalse está orientado en dirección SW-NE y tiene una longitud máxima(Lmáx) de 360 m, siendo mayor que el ancho máximo cuyo valor es de 194 m, lo que indicaque este cuerpo de agua tiene una forma alargada, además la Lmáx representa la dirección enla que el viento puede actuar sin encontrar obstáculos como islas, vegetación o accidentestopográficos (Håkanson, 1981). El valor del fetch efectivo para el embalse fue de 0,13305 km

    siendo un valor de alta magnitud al compararlo con 0,0059 km que es el valor obtenido porHernani y Ramírez (2002) para el embalse La Fe. Por un lado Håkanson (1981) plantea queeste parámetro morfométrico permite medir la forma en que el viento gobierna la longitud y laelevación del oleaje, mientras que Hutchinson (1957) afirma que este parámetro cuantifica laenergía para llevar a cabo un transporte turbulento (Hernani y Ramírez, 2002). En amboscasos es posible concluir que la exposición de un lago al viento tiene un efecto directo sobre elmovimiento del agua, pero un efecto indirecto sobre la biota del lago al condicionar los estadosde mezcla o estratificación en cuyos casos respectivos habrá o no una distribución uniforme delos nutrientes en la columna de agua, al igual que se presentará o no una resuspensión delsedimento lo que a la vez condiciona la penetración de la luz.

    Limnología Química 

    Los resultados obtenidos para el ambiente léntico se presentan en la siguiente tabla:

    Tabla 11. Parámetros químicos medidos en el ambiente léntico.

    Profundidad(m) 

    Réplica  OxígenoDisuelto(mg/L) 

    Turbiedad(NTU) 

    Dióxido deCarbono(mg/L) 

    Conductividad eléctrica

    (µs/cm) 

    0  1  7,57  4,41  7,994  32,3 a 23,7°C 

    0  2  --  --  7,994  -- 

    LZF (2,322)  1  7,31  7.58  --  32 a 24,8°C 

    LZF (2,322)  2  --  --  --  -- 

    3,66  1  5,92  401  13,999  31,2 a 20,8°C 

    3,66  2  --  --  11,999  -- 

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    MuestraIntegrada

    7,44  5,80  --  31,4 a 24,2°C 

    ●  Oxígeno DisueltoEn el embalse, comparando los resultados de OD usando la tabla de rangos de concentraciónde oxígeno disuelto y sus consecuencias ecosistémicas (Goyenola, 2007), encontramos que elembalse se encuentra en una situación en cuanto a este parámetro aceptable por las formas devida, es importante mencionar que el oxígeno presenta una cierta estratificación desde lasuperficie hasta la zona fótica y luego decae a mayor velocidad a medida que se aproxima alfondo del embalse.

    Para la muestra integrada seguimos encontrando valores aceptables de oxígeno disuelto, es

    decir puede inferir que el embalse presenta una disponibilidad del oxígeno adecuado para eldesarrollo de la vida en toda la columna de agua.

    ●  TurbidezEn aguas naturales, la turbidez está directamente relacionada al aporte de aguas de escorrentíaal medio. En embalses y lagos, el periodo de mezcla viene caracterizado por alta turbidez entoda la columna de agua, mientras que en estratificación térmica las aguas superficiales

     presentan baja turbidez que va incrementándose con la profundidad del agua (LennTech,2015). 

    Los valores de turbiedad encontrados en la columna de agua en el embalse muestran marcadasdiferencias entre la superficie, el límite de la zona fótica y el fondo; en la superficie seencuentran valores de 4,41 NTU, a medida que se desciende hasta el límite de la zona fótica seincrementa la turbidez hasta alcanzar un valor de 7,58 NTU, pero en el fondo el valor se elevahasta alcanzar 401 NTU, esto evidencia una fuerte presencia de sólidos suspendidos en el fondodel embalse y revela una estratificación en la presencia de turbidez en el embalse. 

    En la muestra integrada se evidenció una turbidez baja en la columna de agua del sitio demuestreo para tratarse de un agua naturales que solo cuenta con dos afluentes.

    ●  Dióxido de CarbonoComo se registra en la tabla 11, sólo se tienen datos para la superficie y el fondo del embalsecon valores de 7,994 mg/L y 12,999 mg/L respectivamente. En un cuerpo de agua el contenidode dióxido de carbono está determinado principalmente por la fotosíntesis y la respiración; enla fotosíntesis se consume CO2, que es liberado de nuevo durante la respiración. Por lo cual enla zona trofolítica de un ambiente léntico en general, la respiración siempre tendrá valoresmucho mayores que la producción, ocurriendo lo contrario en la superficie o zona trofogénicadel cuerpo de agua.

    ●  Conductividad Eléctrica

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    Se registra un valor de 32,3 µs/cm en la superficie. Considerando los valores típicos para lasalinidad y los sólidos totales según el valor de conductividad (C. Dorronsoro, 2001), se tieneque en la superficie es bastante baja la presencia de sólidos suspendidos y sales disueltas. Como

    es de esperarse, el valor de la conductividad eléctrica se mantiene constante en la profundidad, para el límite de la zona fótica, mientras que en el fondo del embalse se da una leve disminuciónen el valor obtenido para este parámetro obedeciendo a la disminución el la temperatura. Engeneral a partir del resultado obtenido para conductividad eléctrica, puede presumirse que elembalse presenta bajo contenido iónico.

    Un valor de 31, 4 µs/cm se encontró para la conductividad eléctrica en la muestra integrada,esto en relación con el dato encontrado para la turbidez es concordante, pues esto muestra bajacantidad de sólidos suspendidos y por ende baja conductividad en la columna de agua.

    Limnología Biológica 

    ●  Plancton

    Se obtuvieron dos muestras, una fija y otra viva, de la subsuperficie del agua por medio de lared de fitoplancton y zooplancton durante 5 minutos y se llevó a cabo el mismo procedimientoque para la identificación del perifiton en el ambiente lótico. 

    Tabla 12 . Registro del conteo de organismos de la muestra fija. 

    Riqueza de taxa: 4 1.  Bacteria filamentosa2.  Diatomea Navicula3.  Espora de hongos (macroconidias)4.  Alga (chlorococcal )

    Densidad de organismos: Teniendo en cuenta 203 organismos. 

    Se observa la dominancia de esporas de hongos y bacterias filamentosas por encima de la

     presencia de algas, lo cual puede deberse a los valores de turbidez que no favorecen eldesarrollo del fitoplancton en la zona fótica de estos sistemas acuáticos (Ramírez & Viña,

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    1998). Por tanto, las algas, como bioindicador de la calidad del agua y del estado trófico de lossistemas lénticos, cuyo análisis depende de las condiciones climáticas, geológicas ehidrológicas del lugar de estudio (Ramírez, 2000), da cuenta de un estado oligotrófico

    correspondiente a una baja productividad en biomasa fitoplanctónica y poca concentración denutrientes (Díaz et al ., 2007). 

    Igualmente, cabe resaltar que las aguas de las regiones tropicales son menos productivas quelas de regiones templadas o frías, hecho explicado por las temperaturas bajas que retardan laacción desnitrificante de las bacterias y por esta razón los nitratos no son destruidos tanrápidamente y, al permanecer en el agua, son aprovechados por el fitoplancton para la

     producción de alimentos; las temperaturas bajas retardan el metabolismo de los organismos, por tanto éstos viven más tiempo, lo cual produce una acumulación de generaciones.

    Asimismo, las aguas frías tienen mayor capacidad de saturación para el oxígeno que las aguascálidas, lo cual contribuiría a una mayor producción del fitoplancton (Marcano, 2006). 

    Tabla 13 . Registro del conteo de organismos de la muestra viva.

     

    Riqueza de taxa: 14 1.  Clamydomonas 2.  Bacteria filamentosa3.  Alga verde ( Ankistrodesmus)4.  Protozoo5.  Alga verde filamentosa6.

     

    Protozoo flagelado7.  Alga flagelada (Chlamydomona)

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    8.  Cyanobacteria9.   Achtina pheix 10.  Phacus

    11. 

    Espora de hongo12. Alga verde (Crucigenia)13. Diatomea Navicula14. Alga verde (clorococal )

    Densidad de organismos: Teniendo en cuenta 40 organismos y 15 campos. 

    Vemos en las tablas 12 y 13, que se encuentra mucho más nutrida la muestra viva que la fijaen cuanto a una gran variedad de taxa y una mayor densidad de organismos a pesar de que selogró observar la mitad de campos. 

    ●  Productividad primaria

    Después de obtener los datos iniciales y finales de oxígeno disuelto, se procede a calcular la productividad primaria bruta, la productividad primaria neta y la respiración en el embalse auna profundidad de 10 cm, lo que permitió comparar los resultados y concluir sobre los nivelesde productividad del ecosistema acuático.

    Tabla 14. Valores para clasificar los lagos según su Productividad Primaria Bruta (PPB) 

    Oligoproductivo  0-75 (mgC/m3

    h) 

    Mesoproductivo  75-250 (mgC/m3 h) 

    Euproductivo  >250 (mgC/m3 h) 

    ●  Hora del montaje: 12:24●  Oxígeno inicial: 6.95 mg/l●  Hora desmontaje: 2:35

    ●  Botella/Oxígeno disuelto (mg/L) :Oscura R1 7,37 mg/L ;Oscura R2 7,35 mg/L ; ClaraR1 7,59 mg/L; Clara R2 7,56 mg/L

    Tabla 15 . Valores obtenidos del ensayo de productividad primaria. 

    PPB (mgC/m3 h)  25,642

    PPN (mgC/m3 h)  74,541 

    R (mgC/m3

    h)  -59,679 

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    Debido a que toda la producción primaria en los ecosistemas acuáticos depende de losorganismos fotosintetizadores, es fundamental que se considere la medida de esta produccióncomo un punto de partida inicial para una evaluación sobre el potencial sustentable del

    ecosistema (Montoya, 2010). Teniendo en cuenta los resultados obtenidos respecto a la productividad primaria, la represa Miguel Martínez Isaza se clasifica como un sistemaoligoproductivo, ya que su valor para la producción primaria bruta -PPB- fue de 25,642(mgC/m3 h), lo que significa que el embalse es de baja producción. Además teniendo en cuentaque la respiración arrojó un valor negativo, indicando que en el experimento de productividad,no hubo ningún consumo de oxígeno en las botellas oscuras, como se espera sea normalmente,

     por el contrario aumentó, esto posiblemente se debe a algún error en el montaje o desarrollodel experimento. La razón más probable por la cual existe poca productividad en el embalse,es consecuencia de la poca riqueza de taxa y baja de organismos fotosintéticos que se

    encontraron en la muestra de fitoplancton. Según se sabe el embalse sufrió un vaciadorecientemente por causas de manejo en la compuerta de la torre de captación, por tal situacióneste cuerpo de agua se encuentra en una etapa de recuperación de la sucesión biológica, y deacuerdo con estimaciones iniciales tardará por lo menos 5 años en recuperar su estado deequilibrio, mientras tanto se dará progresivamente un aumento de los organismos fotosintéticos

     productores que dará paso al crecimiento de otros organismos más complejos, lo cualrepercutirá directamente en un aumento del valor de la productividad del ecosistema acuático.

    Según los resultados obtenidos puede inferirse que la vida acuática que hasta ahora se desarrolla

    en el cuerpo de agua tiene las condiciones ambientales, físicas y químicas a su favor; resultadoscomo el de oxígeno disuelto, conductividad, turbidez y contenido de CO2 sustentan estahipótesis. Debido al suceso reciente de vaciado de la cubeta analizado conjuntamente con losresultados de productividad del embalse y los de riqueza de perifiton en la quebrada estudiadaindican que el aporte más importante de materia orgánica en ambos ambientes no se da en elinterior del cuerpo de agua por procesos fotosintéticos por ejemplo de algas u otros organismos

     productores, sino que se da por la descomposición de restos vegetales que caen desde el bosquecircundante. Y es el bosque circundante también uno de los factores que reduce esta

     productividad, pues las zonas en el embalse con potencial fotosintético se ven menguadas por

    la sombra generada por los árboles. Todo esto indica que la producción del embalse y de laquebrada compiten con la producción del bosque en términos de la luz solar disponible, ytambién en cuanto a los nutrientes, pues el bosque regula la escorrentía superficial y por lotanto el aporte de sedimentos hacia el cuerpo de agua. En esta medida el bosque se transformaen una prioridad para el mantenimiento de las buenas condiciones del sistema, en ánimos demantener una explotación del recurso, pues por un lado evita la colmatación que afectaríaconsiderablemente el funcionamiento e infraestructura del embalse y por el otro mantiene un

     balance entre los nutrientes, el agua y la energía entrante al sistema lo que permite que la vidase desarrolle en el sistema y a la vez mantiene condiciones que hacen del agua en este de buenacalidad y cantidad para un subsecuente consumo humano. 

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    En un cuerpo de agua el tipo de iones, nutrientes y algunos parámetros fisicoquímicos como laconductividad y el pH, dependen estrechamente de la geología, la geomorfología y condiciones

     propias de la cuenca, así como de los procesos socioeconómicos y culturales de la zona. En la

    microcuenca de Magallo, que aporta aguas al embalse Miguel Martínez Isaza se dan procesosde cultivo de café y pastizales para ganadería, estas actividades agropecuarias pueden ocasionarun aumento en la erodabilidad del suelo, que por las altas pendientes puede ser arrastrado hastalos cuerpos de agua principales como el embalse, en este sentido se hace estrictamentenecesario la planificación estratégica de los usos del suelo en la microcuenca en función degarantizar la permanencia del recurso hídrico en calidad y cantidad aprovechables para elabastecimiento del acueducto municipal.

    Conclusiones 

    Las características físicas tanto en los ecosistemas lóticos como leníticos, condicionandiferentes factores químicos y biológicos como la calidad química del agua, la diversidad dehábitats y las distintas comunidades biológicas que se establecen en los mismos (Elosegi &Sabater, 2009), lo cual las hace indispensables para la adecuada caracterización de éstosecosistemas.

    Existen importantes interacciones entre la estructura y el funcionamiento de un ambienteacuático, por ejemplo, el caudal transportado o almacenado y sus variaciones temporalesdeterminan la configuración geomorfológica y la estructura del hábitat fluvial; el tipo y

    cantidad de materiales que llegan al sistema determinan sus características químicas; yfinalmente, la biota responde a las dos características anteriores y a elementos que soncaracterísticos de la cuenca, y puede modificar en buena medida su propio entorno, comocuando retiene nutrientes depurando las aguas (Elosegi & Sabater, 2009). 

    En los ambientes lóticos el carácter unidireccional de la corriente implica que existe unarelación asimétrica entre las comunidades de tramos altos y las de tramos bajos. Son estasúltimas las que reciben los aportes de alimentos y desechos que escapan a las primeras, asícomo una lluvia constante de propágulos e individuos (Margalef, 1983), esto hace importante

    la medición de parámetros físicos y químicos y la toma de muestras biológicas en diferentesestaciones ubicadas a lo largo del cauce para verificar el estado sucesional del ecosistema.

    El embalse Miguel Martínez Isaza se caracterizó como un sistema raso debido a su poca profundidad, con fetch alto, factores que en conjunto favorecen una amplia pista de acción parael viento y la mezcla. Es por esto que se espera que los organismos acuáticos que allí seencuentran están adaptados a estas características del cuerpo de agua. Los sistemas somerosson considerados entre los de mayor productividad biológica, no obstante, las fluctuacionesasociadas al cambio de nivel del agua, por diversas situaciones, generan variación en lascondiciones morfométricas, las cuales a su vez implican una reacomodación de los organismos

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    acuáticos debido a la variación de la transparencia, cambios en la capacidad de dilución eintercambio de materiales y aislamiento hidráulico (Montoya, Vélez & Aguirre, 2011).

    Los parámetros físicos, químicos y biológicos son indicadores que determinan la calidad delagua en dependencia de su uso. En el caso de la composición química del agua en un río,

     podemos inferir que ésta se encuentra determinada por factores concretos como la precipitaciónque cae sobre la cuenca, la solubilidad de las rocas, los suelos, la vegetación, los procesos

     biológicos, la temperatura de la zona, las descargas que se realicen al cuerpo de agua, entremuchos otros. Para el caso de la quebrada La Nitrera y en el embalse como tal, los diferentes

     parámetros analizados indican buena calidad de las aguas. En esta medida se considera que elembalse es un adecuado reservorio y fuente del recurso hídrico para consumo humano, entérminos de la calidad del agua, esto por la poca carga de sólidos suspendidos, turbiedad y

    cantidad de oxígeno disuelto, generando por lo tanto un bajo costo en los procesos de potabilización.

    La estabilidad y productividad en un ecosistema acuático están determinadas por una redcompleja de factores que van desde la penetración de la luz, su origen geológico, su morfologíay su posición latitudinal hasta el efecto que el hombre ejerce sobre él a causa de las prácticasculturales que realiza en su área de influencia (Roldán, 1992), este conjunto de condicionesdetermina la estructura y funcionamiento de los ambientes lénticos y lóticos entendidas entérminos de los componentes de naturaleza biótica y abiótica y de las interacciones entre ellos,cuyo conocimiento implica la experimentación e investigación. 

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