Sistema sapróbico

El sistema sapróbico es una herramienta para medir la calidad del agua y, específicamente, se ocupa de la capacidad de un cuerpo de agua para autorregularse y degradar la materia orgánica. El sistema sapróbico deriva de los llamados saprobios, organismos que prosperan mediante la degradación de la materia orgánica, lo que se denomina nutrición saprotrófica .

El sistema sapróbico se basa en un estudio de los organismos indicadores. Por ejemplo, se estima la abundancia de caracoles acuáticos Lymnaea stagnalis y otros organismos y, mediante una fórmula, los valores sapróbicos y de tolerancia de los organismos enumerados permiten calcular el grado de calidad del agua (el índice sapróbico).

La calidad sapróbica del agua se expresa en cuatro clases que van de I a IV; y con tres grados intermedios (I-II, II-III y III-IV). Los cuerpos de agua de clase I son los más limpios y de mayor calidad. El inconveniente inherente de los sistemas sapróbicos como medida de la calidad del agua es que sólo tienen en cuenta el material orgánico biodegradable, por lo que ignoran otros factores como la contaminación por metales pesados . Aunque la presencia de ciertos organismos puede descartar la presencia de sustancias tóxicas, la incorporación de dichos organismos se desviaría del concepto del sistema sapróbico.

En esta sección se explica cómo se calcula el índice sapróbico de un cuerpo de agua según el método de Zelinka y Marvan; sin ajustar varios factores de confusión. ^[1]

En una primera iteración, se cuenta la abundancia A de cada especie indicadora y se convierte en categorías que van de 1 a 7. Una abundancia de 1 significa que solo se encontraron uno o dos animales, mientras que la clase 7 significa más de 1000 individuos durante un estudio. Existen diferentes clases de abundancia; por ejemplo, algunos métodos utilizan clases donde la siguiente clase más grande contiene aproximadamente el doble de la cantidad de individuos. La siguiente tabla sigue la norma DIN 38410-1 (2008) utilizada en Alemania, donde la siguiente clase más grande es aproximadamente tres veces más grande que la anterior.

El valor sapróbico s indica la cantidad de materia orgánica que debe estar presente para que una especie acuática pueda prosperar. Un animal con un valor sapróbico 1 solo puede sobrevivir en agua con poca materia orgánica presente, mientras que uno con un valor 4 requiere cuerpos de agua con una gran cantidad de materia orgánica. El ejemplo mencionado anteriormente, el caracol Lymnaea stagnalis , tiene un valor sapróbico de 2,0. El gusano anélido Tubifex tubifex necesita mucha materia orgánica y tiene un valor s de 3,6.

El factor de ponderación g tiene un valor de 1, 2, 4, 8 o 16 y denota un rango de tolerancia. Si una especie puede sobrevivir tanto en agua no contaminada como en agua muy contaminada, g es muy pequeño porque encontrar la especie en un estudio tiene poco valor predictivo. En la práctica, solo se utilizan especies indicadoras con un factor de ponderación g ≥ 4. Por ejemplo, una tricóptero , Agapetus fuscipes , tiene un valor g de 16, mientras que el valor del mejillón cebra es g = 4.

El índice sapróbico de un cuerpo de agua -la calidad del agua- se calcula finalmente con la siguiente fórmula:

${\displaystyle S={\frac {\suma _{i=1}^{n}A\cdot s\cdot g}{\suma _{i=1}^{n}A\cdot g}}}$

La calidad del cuerpo de agua, en números romanos, es el valor redondeado de S.

Fuente ^[2]

Las especies utilizadas en Alemania para medir la calidad sapróbica del agua tienden a agruparse alrededor de s = 2, mientras que otros países como Austria y la República Checa utilizan una lista más diversa de organismos. ^[4]

El método anterior de Pantle & Buck (1955) utiliza los mismos valores sapróbicos s de cada especie, pero no el factor de ponderación g . El índice de saprobidad de Pantle-Buck S , que va de 0 a 4, se calcula así:

${\displaystyle S={\frac {\suma _{i=1}^{n}A\cdot s}{\suma _{i=1}^{n}A}}}$

donde la abundancia A se expresa como una de nueve categorías subjetivas, que van desde "muy raro" hasta "desarrollo masivo". No requiere que se cuenten los organismos, lo que puede ahorrar mucho tiempo, pero plantea problemas de confiabilidad intra e interevaluador . ^[1]

El índice sapróbico sólo se considera una estimación válida si la suma de las clases de abundancia es al menos 20. Por ejemplo, si un estudio sólo encontró un total de 500 individuos de cualquier especie, la muestra seguiría siendo válida si el estudio encontrara cuatro especies con 125 individuos cada una (clase de abundancia 5).

De la misma manera, un mismo cuerpo de agua debe ser inspeccionado varias veces en diferentes meses para tener en cuenta las fluctuaciones.

A lo largo de su historia se han introducido varios factores de corrección, por ejemplo, relacionados con el caudal del río (los cuerpos de agua de rápido caudal están inherentemente mejor oxigenados, lo que acelera la degradación de la materia orgánica), la acidificación del agua y los cambios provocados por el hombre en el cuerpo de agua. Asimismo, se deben aplicar correcciones por la altitud del ecosistema (los ríos de tierras bajas transportan naturalmente más materia orgánica que los de montaña, donde la producción de biomasa es menor) y por el diferente tamaño de las cuencas hidrográficas . ^[4]

El sistema sapróbico nunca fue diseñado para indicar con precisión la calidad del agua si solo se estudia una selección de organismos. Las desviaciones pueden ser considerables si un estudio solo estudia ciliados y miembros del macrozoobentos ( animales bentónicos de más de 1 milímetro), ya que la abundancia de estos últimos puede verse fácilmente influenciada por los niveles de oxígeno y no por la disponibilidad de materia orgánica. ^[5]

El sistema sapróbico tiene una larga historia en los países de habla alemana. La idea de los saprobios para estimar la calidad del agua fue prefigurada por los trabajos de Arthur Hill Hassall (1850) y Ferdinand Julius Cohn (1853). En una serie de publicaciones, los botánicos alemanes Richard Kolkwitz y Maximilian Marsson (1902, 1908, 1909) desarrollaron el sistema sapróbico para juzgar la calidad del agua. ^[4] Recopilaron una lista de aproximadamente 300 especies de plantas y 500 especies de animales (excluyendo peces) y estimaron valores sapróbicos para ellas. ^{[ cita requerida ]}

En 1955, H. Knöpp introdujo las clases de abundancia y durante los años 1950 y 1960 se estableció el cálculo de un índice de calidad del agua (Pantle y Buck, 1955; Zelinka y Marvan, 1961; Marvan, 1969). ^[4]

En 2000, la técnica de Pantle y Buck fue criticada porque exige que los organismos estudiados se identifiquen por género , algo para lo que rara vez se capacita a los ecólogos de agua dulce. Además, se centra en organismos acuáticos que prevalecen en Europa occidental, algo que dificulta los ensayos de calidad del agua en Europa del Este y Asia. ^[6]

El procedimiento utilizado en Alemania para estimar el índice sapróbico ha sido estandarizado en la norma DIN 38410. ^[7]

• Fjerdingstad, E. (1971). "Criterios microbianos de las cualidades ambientales". Revista anual de microbiología . 25 : 563–582. doi :10.1146/annurev.mi.25.100171.003023. PMID  4949039.Revisa parte de la historia y los problemas del sistema sapróbico.
• Wilhm, Jerry (1972). "Análisis gráfico y matemático de comunidades bióticas en arroyos contaminados". Revista anual de entomología . 17 : 223–252. doi :10.1146/annurev.en.17.010172.001255.Contiene una breve introducción al índice de saprobidad y compara el método de Pantle y Buck con el método más complicado de Zelinka y Marvan.
• Knoben, RAE; Roos, C.; van Oirschot, MCM (1995). Métodos de evaluación biológica de los cursos de agua (PDF) . Grupo de trabajo de la CEPE/ONU sobre seguimiento y evaluación. ISBN 9036945763.
• Rolauffs, Peter; Stubauer, Ilse; Zahradkova, Svetlana; Brabec, Karel; Moog, Otto (2004). "Integración del sistema sapróbico en la Directiva marco del agua de la Unión Europea". Evaluación integrada de las aguas corrientes en Europa . págs. 285–298. doi :10.1007/978-94-007-0993-5_17. ISBN 978-94-010-3761-7. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )

Alemán

• Pantle, R; Dólar, H (1955). "Die biologische Überwachung der Gewässer und die Darstellung der Ergebnisse" [La vigilancia biológica de las masas de agua y la presentación de los resultados]. Gas- & Wasserfach (en alemán). 96 (18): 604–620.
• Zelinka, M; Marvan, P (1961). "Zur Präzisierung der biologischen Klassifikation der Reinheit flysender Gewässer" [Para precisar la clasificación biológica de la pureza de las masas de agua corrientes]. Archiv für Hydrobiologie (en alemán).
• Friedrich, Gunther; Herbst, Volkhard (2004). "Eine erneute Revision des Saprobiensystems - weshalb und wozu?" [Una revisión renovada del sistema saprobio: ¿por qué y para qué?]. Acta Hydrochimica et Hydrobiologica . 32 : 61–74. doi :10.1002/aheh.200300518.