Indicadores Biológicos de Qualidade de Água

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON 
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECONOLGÍA 
PROGRAMA DE MAESTRIA EN INGENIERÍA AMBIENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INDICADORES BIOLOGICOS DE 
CALIDAD DEL AGUA 
 
 
 
 
 
Docente: 
MSc. OMAR ARCE 
 
 
 
 
Alumnos: 
Ruth Clara Herbas Antezana 
Francis Rivero Ostoic 
Ariel Gonzales Ramos 
 
 
 
Cochabamba, 31 de Octubre 2006 
Ruth, Francis y Ariel 
INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 2
I. INTRODUCCION 
 
La calidad del agua, al igual que la belleza, son términos difíciles de definir, 
imposibles de medir en términos absolutos, y como un concepto abstracto, es 
muy subjetivo. Se han hecho muchos intentos para inferir clasificaciones 
descriptivas de calidad de agua pero la inherente simpleza de esta 
aproximación puede ilustrarse considerando como ejemplo el agua destilada. 
Es de alta o baja calidad? Instintivamente una posible respuesta seria “alta” 
puesto que claramente no contiene tóxicos ni contaminantes. Pero lo que es 
excelente para calderos industriales o lavanderías, puede no ser adecuado para 
consumo humano o pesqueras y las sustancias disueltas que son indeseables 
para ciertos proyectos comerciales son esenciales para los organismos 
acuáticos, el ser humano y su ganado. A la inversa, el agua podría contener 
compuestos tóxicos, los cuales tienen pocas consecuencias en procesos 
industriales (Hellawell, 1978). 
 
Alba-Tercedor, (1996), también indica que el termino “calidad” referido a las 
aguas continentales, no es un concepto absoluto ni de fácil definición. Por el 
contrario es un concepto relativo que depende del destino final del recurso. De 
modo que, y a titulo de ejemplo, mientras que las aguas fecales en ningún caso 
podríamos considerarlas de calidad apropiada para la bebida, por los problemas 
sanitarios que conllevaría su uso. Sin embargo, por su alto contenido de materia 
orgánica podrían resultar excelentes para el riego de plantas ornamentales, o 
de plantaciones forestales. Del mismo modo, aguas de alta montaña, que 
intuitivamente podríamos asociarla con pureza y buena calidad, podrían resultar 
poco apropiadas para la bebida al calmar escasamente la sed (por su bajo 
contenido en sales) y por su bajo pH que le confiere un carácter corrosivo del 
esmalte dental. 
 
Los ecosistemas acuáticos mantienen una gran diversidad de organismos, 
incluso mayor a los terrestres, por lo que los impactos como la contaminación 
inducen a cambios en la estructura de las comunidades, la función biológica de 
los sistemas acuáticos y al propio organismo, afectando su ciclo de vida, 
crecimiento y su condición reproductiva (Bartram y Ballance, 1996). Por este 
motivo, algunos organismos pueden proporcionar información de cambios 
físicos y químicos en el agua, ya que a lo largo del tiempo revelan 
modificaciones en la composición de la comunidad (Laws, 1981 in Vázquez, et 
al) 
 
El uso de bioindicadores se esta proponiendo como una nueva herramienta 
para conocer la calidad del agua, esto no quiere decir que desplace al método 
tradicional de los análisis fisicoquímicos. Su uso simplifica en gran medida las 
actividades de campo y laboratorio, ya que su aplicación solo requiere de la 
identificación y cuantificación de los organismos basándose en índices de 
diversidad ajustados a intervalos que califican la calidad del agua. 
 
 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 3
II. OBJETIVOS 
 
Objetivo general 
 
Describir los indicadores biológicos de calidad de agua 
 
Objetivos específicos 
 
 Describir los principales indicadores biológicos 
 Describir la importancia y el uso de los indicadores biológicos 
 Describir los métodos de evaluación de calidad de aguas a través de 
bioindicadores 
 
 
III. REVISION BIBLIOGRAFICA 
 
CONCEPTO DE INDICADOR BIOLOGICO 
 
En general, todo organismo es indicador de las condiciones del medio en que 
se desarrolla, ya que de cualquier forma su existencia en un espacio y 
momentos determinados responden a su capacidad de adaptarse a los distintos 
factores ambientales. Sin embargo, en términos más estrictos, un indicador 
biológico acuático se ha considerado como aquel cuya presencia y abundancia 
señalan algún proceso o estado del sistema en el cual habita. Los indicadores 
biológicos se han asociado directamente con la calidad del agua más que con 
procesos ecológicos o con su distribución geográfica. Es pertinente aclarar que 
más que a un organismo, el indicador biológico se refiere 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. 
 
El concepto de organismo indicador se refiere a especies seleccionadas por su 
sensibilidad o tolerancia (normalmente es la sensibilidad) a varios parámetros. 
Usualmente los biólogos emplean bioindicadores de contaminación debido a su 
especifidad y fácil monitoreo (Washington, 1984). Odum (1972 in Vázquez, et 
al), define a los organismos indicadores como la presencia de una especie en 
particular, que demuestra la existencia de ciertas condiciones en el medio, 
mientras que su ausencia es la consecuencia de la alteración de tales 
condiciones. 
 
PRINCIPIOS DE LA BIOINDICACION 
 
Un contaminante o cualquier otro evento particular que perturbe las condiciones 
iniciales de un sistema acuático provocaran una serie de cambios en los 
organismos, cuya magnitud dependerá del tiempo que dure la perturbación, su 
intensidad y su naturaleza. La acción puede ser indirecta (cambios en el medio) 
o directa (ingestión o impregnación). Los efectos sobre la fauna acuática 
cuando es sometida a la descarga de una sustancia tóxica; a medida que 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 4
transcurre el tiempo se pasa de respuestas individuales (bioquímicas y 
fisiológicas) a respuestas poblacionales, comunitarias y ecosistemicas. 
Entonces un indicador biológico será aquel que logre soportar los efectos 
ocasionados por el elemento perturbante, es decir, que muestre algún tipo de 
respuesta compensatoria o tolerante. Estas respuestas significan para la 
especie mantener el funcionamiento normal a expensas de un gran gasto 
metabólico. 
 
IMPORTANCIA DE LOS INDICADORES BIOLOGICOS 
 
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 fisicoquímicos no detectan, es decir, las especies y comunidades 
bióticas responden a efectos acumuladores intermitentes que en 
determinado momento un muestreo de variables químicas o físicas 
pasan 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 elementos 
contaminantes nuevos o insospechados. 
• Puesto que muchas sustancias se acumulan en el cuerpo de ciertos 
organismos, su concentración en esos indicadores puede reflejar el nivel 
de contaminación ambiental. 
• Como no es posible tomar muestras de toda la biota acuática, 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 solo la información pertinente, desechando un cúmulo de datos 
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 (eutrofización), o elementos tóxicos como 
hidrocarburos, pesticidas, ácidos, bases y gases con miras a establecer la 
calidad del agua. 
En adición a esta utilización primordial, existen otra serie de fenómenos que 
no son de origen cultural y que se pueden determinar mediante 
bioindicadores como son por ejemplo: 
• Saturación de oxigeno 
• Condiciones de anoxia 
• Condicionesde pH 
• Estratificación térmica y de oxigeno en la columna de agua 
• Turbulencia del agua 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 5
• Torrencialidad 
• Proceso de mezcla entre el hipolimnio y el epilimnio en cuerpos 
lenticos 
• Eutrofización natural 
• Grado de mineralización del agua 
• Presencia de determinados elementos como hierro, sílice y calcio 
• Fenómenos de sedimentación (Pinilla) 
 
SELECCIÓN DE BIOINDICADORES 
 
Antes de seleccionar bioindicadores, se debe definir que factor ambiental o para 
que tipo de contaminación se quiere un indicador empleando organismos 
acuáticos. Casi cualquier especie puede ser indicador de algo, pero puesto que 
el conocimiento de la auto ecología de la mayoría de las especies es mínimo, y 
si no fuera ese el caso, los recursos son limitados, entonces se debe 
seleccionar a aquellos organismos potencialmente más útiles para el problema 
particular a resolver. 
 
Al seleccionar indicadores de protección ambiental los siguientes atributos son 
particularmente deseables. Un indicador ideal debería, por supuesto, sin 
ambigüedades indicar parámetros ambientales mediante su presencia muy 
estrechamente definida. Este ideal raramente se realiza, pero los buenos 
indicadores ambientales: 
a) Son fácilmente identificados, incertidumbres taxonómicas pueden 
confundir la interpretación de los datos. 
b) Pueden ser fácilmente muestreados, esto es, sin necesidad de varios 
operarios o equipos costosos, y cuantitativamente; 
c) Tener distribución cosmopolita, la ausencia de especies con 
requerimientos ecológicos muy estrechos y distribución limitada puede 
no estar asociado a la polución, etc.; 
d) Deben estar asociados a abundantes datos auto ecológicos, esto es de 
considerable ayuda en el análisis de resultados de estudios y legados de 
polución o índices bióticos; 
e) Deben tener importancia económica como recurso o perjuicio o peste: 
especies económicamente importantes (peces) o son perjudiciales 
(algunas algas) tienen interés intrínseco; 
f) Deben fácilmente acumular poluentes, especialmente para reflejar 
niveles ambientales puesto que esto facilita la comprensión de su 
distribución en relación al nivel de poluentes; 
g) Deben ser fácilmente cultivables en laboratorio, lo cual también ayuda en 
estudios experimentales relacionados de sus respuestas a poluentes y 
observaciones de campo; 
h) Deben tener baja variabilidad, tanto genética como en su rol (nicho) en la 
comunidad biológica (Hellawell, 1986) 
 
ORGANISMOS BIOINDICADORES 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 6
 
Los organismos o grupos de organismos mas utilizados como indicadores de 
contaminación son: 
 
 
1. BACTERIAS 
 
En las aguas destinadas al consumo domestico, uno de los factores mas 
importantes a tener en cuenta es su estado sanitario, reflejado en los 
organismos que contiene. En este caso es necesario utilizar índices 
bacteriológicos que consideran la proporción de organismos indicadores de 
contaminación fecal presentes en las aguas a través de conteos directo de las 
poblaciones de coliformes (especialmente Escherichia coli ) y de estreptococos, 
y a veces también de otras especies de virus, sulfabacterias, ferrobacterias. 
Debido a la gran importancia de estos índices bacteriológicos en cuanto a la 
sanidad publica y a la dispersión de enfermedades provocadas por aguas, las 
técnicas de aislamiento e investigación de bacterias fecales están muy 
desarrolladas y existen métodos automáticos de conteo celular. 
 
Uno de los mayores problemas empleando índices bacteriológicos es el tiempo 
que necesitan para obtener resultados, puede tardar varios días y hasta una 
semana o mas antes de obtener los grupos de organismos buscados, asimismo 
los resultados son difíciles de interpretar, claro esta que las células que crecen 
en cultivos son resistentes, pero la pregunta radica en si estas células fueron 
activas en el momento del muestreo. Similar problema existe cuando se 
emplean conteos directos del número de células bacterianas ya que es difícil y 
solo posible con técnicas avanzadas y costosas para distinguir entre células 
bacterianas viables o inviables o partículas del mismo tamaño. 
 
2. PROTOZOOS 
 
Al igual que las bacterias, la obtención de muestras es relativamente fácil y su 
respuesta a enriquecimiento orgánico es bien conocida. Existe abundante 
literatura sobre la posición de estos organismos en el sistema saprobio, pero la 
desventaja es que se necesita mucha experiencia en la identificación 
taxonómica, también existen dificultades de flotación y hay grandes diferencias 
en la composición de sus comunidades en microhabitats, eso quiere decir que 
es difícil obtener muestras representativas. El uso de substratos artificiales 
puede ayudar a resolver estos problemas pero pueden crear otros problemas 
como la interpretación de los datos en el contexto ambiental, ya que la 
composición de los substratos puede ser diferente a la del sitio de muestreo. 
 
 
3. FITOPLANCTON 
 
La importancia de emplear algas como indicadores biológicos se debe a su 
relación con la eutrofización. En aguas libres, como de lagos, es el único grupo 
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de organismos que se puede utilizar par investigar el enriquecimiento orgánico. 
La toma de muestras es fácil, pero la obtención de muestras cuantitativas es 
difícil especialmente para formas que estén atadas. La tolerancia de las algas a 
la contaminación orgánica es muy conocida, sin embargo no son útiles como 
indicadores de contaminación por biocidas o por metales pesados. 
 
Existen muchos ejemplos de algas microscópicas para inferir sobre la calidad 
de los ambientes acuáticos, estas permiten conocer las fluctuaciones en las 
masas de agua, lo que ha permitido trascender en la caracterización de 
especies tolerantes o afines a la materia orgánica y en su capacidad de 
descomponerla. (Luján, 2000) 
 
 
Una de las características más importantes de las algas es su capacidad 
depuradora del medio ambiente, ya que a través del proceso de fotosíntesis 
incorporan oxígeno, contribuyendo de esta manera a la oxidación de la materia 
orgánica, por una lado y por el otro a aumentar el oxigeno disuelto en el agua, 
el cual será utilizado por las otras comunidades u organismos que componen la 
flora y fauna del medio acuático donde viven. 
 
De las microalgas, las diatomeas son preferidas para los monitoreos debido a 
que es el grupo autotrófico dominante además de que su identificación es 
simple. Las ventajas de su uso es que son cosmopolitas, algunas especies son 
muy sensibles a cambios ambientales, mientras que otras muy tolerantes, 
algunas son muy sensibles a cambios ambientales por periodos muy largos, el 
muestreo es sencillo y rápido, pueden cultivarse para estudiarlas en diseños 
experimentales (Toro et al., 2003) 
 
4. MACROFITAS 
 
Las macrófitas comprenden a todas las plantas acuáticas pluricelulares, 
incluyen a musgos, hepáticas y fanerógamas, son componentes naturales de la 
mayoría de los ecosistemas acuáticos. 
 
Las ventajas del uso de macro fiítas como indicadoras radican en que son 
estacionarias y su recolección es fácil debido a su tamaño y ubicación en el 
cuerpo de agua (orillas). El muestreo cualitativo de estos organismos incluye 
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una observación visual y recolección de los tipos más representativos del área 
de estudio. La comunidad de macrofitas tienen influencia del clima, la geología 
y el tipo de substrato. 
 
5. PECES 
 
Este grupo es el único que es monitoreado fácilmente por el público o grupos 
interesados como los pescadores. 
 
Al ser el ápice de la cadena alimentaría, los peces reflejan efectos de 
contaminación directa e indirecta, esta ultima por alimentarse de otros peces 
contaminados. Sin embargo. Los peces tienen una gran movilidad dentro del 
ambiente acuático y pueden escapar dela contaminación y volver cuando las 
condiciones hayan mejorado. 
 
El primer sistema multimétrico para conocer la calidad del agua fue desarrollado 
para aplicarse en peces y se usó como un modelo para utilizarlo en otros 
organismos como los macroinvertebrados (Fore et al., 1996). Los peces han 
sido ampliamente utilizados para evaluar la integridad biótica en arroyos y ríos. 
 
En general, los peces son considerados buenos indicadores de la calidad del 
medio, por lo que una gran diversidad y abundancia de peces en ríos, lagos y 
mares indican que es un ambiente sano para todas las demás formas de vida. 
Por el contrario una elevada mortandad o un porcentaje alto de peces enfermos 
podrían ser causados directa o indirectamente por niveles considerables de 
contaminantes (Huidobro, 2000, in Vasquez et al). 
 
Para considerar a un organismo como indicador biológico, es recomendable 
que presente las siguientes características: 
• Que sea un organismo relativamente fácil de capturar e identificar. 
• Que se disponga de una amplia información sobre las historias de vida 
de las especies. 
 
Este grupo muestra ciertas ventajas como herramienta para determinar la 
calidad del agua: 
• Las comunidades generalmente comprenden una amplia variedad de 
especies que representan diferentes niveles troficos, incluyendo especies 
que consumen alimentos tanto de origen acuático como terrestre. 
• Los peces son los organismos mejor conocidos de habitats acuáticos 
• Están presentes en los pequeños cuerpos de agua y aun en aquellos 
ecosistemas con ciertos niveles de contaminación. 
 
La presencia de peces carnívoros es otro parámetro indicador de la calidad de 
un ambiente. Poblaciones viables y saludables de estas especies indican una 
comunidad saludable y diversificada; a medida que la calidad del agua declina, 
las poblaciones de peces carnívoros disminuyen o desaparecen. Una 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 9
proporción mayor de 5% de estos individuos indica ecosistemas saludables; 
mientras que muestras con menos de 1% de estos organismos indican 
condiciones de mala salud del ecosistema (Velazquez y Vega, 2004, in 
Vasquez, et al). 
 
Las metodologías de muestreo son muy avanzadas comparadas con la de otros 
grupos de organismos y existe una amplia información sobre el tema. Los 
métodos basados en la extracción directa de los peces que viven en una zona 
intermedia son quizás los más usados en el estudio de los peces de aguas 
continentales. En ellos pueden emplearse redes de mano, de formas y tamaños 
diversos así como también equipos de pesca eléctrica. (Bervoets, 1996) 
 
La mayor desventaja de emplear peces como indicadores biológicos es que se 
necesita mucha mano de obra, además de la dificultad de tomar muestras 
cuantitativas en aguas con altas velocidades y profundas. 
 
6. MACROINVERTEBRADOS 
 
Los macro invertebrados comprenden a los animales que en sus últimos 
estadios larvarios alcanzan un tamaño igual o mayor a 1mm. Pertenecen a los 
siguientes taxa: Insecta, mollusca, oligochaeta, hirudinae y crustácea 
principalmente. Algunas desarrollan toda su vida en el medio acuático 
(oligochaeta y mollusca), otros, por el contrario, tienen una fase de su ciclo 
aéreo. 
 
Cualquier tipo de substrato puede constituirse en hábitat adecuado para estos 
organismos incluyendo grava, piedra, arena, fango, detritus, plantas vasculares, 
algas filamentosas, troncos, etc. 
 
A consecuencia de su enorme diversidad es probable que algunos de ellos 
respondan a cualquier tipo de contaminación. 
 
TAXA RECOMENDADOS COMO INDICADORES 
 
Metcalfe (1994) in Moya (2006) indica que el uso de comunidades de macro 
invertebrados bentónicos muestra una clara preferencia en evaluaciones de 
salubridad de los ríos, este autor, resume cinco principales razones por los 
cuales los macroinvertebrados tienen alta preferencia. 
• Las comunidades de macroinvertebrados acuáticos son sensibles a 
varios tipos de poluentes, a los que responden de manera rápida. 
• La comunidad de macroinvertebrados acuáticos ocupan varios habitats 
acuáticos y son relativamente fáciles y poco costosos de colectar 
• Los macroinvertebrados son sedentarios, por ello son representativos de 
las condiciones locales. 
• Tienen ciclos de vida lo suficientemente prolongados como para permitir 
un registro adecuado de calidad ambiental. 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 10
• Son muy heterogéneos, están representados por numerosos taxa y 
grupos tráficos, con alta probabilidad de que al menos algunos de estos 
organismos reaccionen a un cambio particular de condición ambiental. 
 
El uso de estas comunidades también presenta algunas desventajas: 
• Los muestreos cuantitativos requieren de un gran número de réplicas, lo 
que puede resultar en problemas de costos y tiempo (gran esfuerzo de 
trabajo de laboratorio). 
• Pueden existir otros factores independientes a la calidad del agua que 
afectan la distribución y abundancia (ejemplo perturbaciones por cambios 
de caudales manejados artificialmente, catástrofes naturales por 
inundación, etc.) 
• Las variaciones estacionales pueden complicar las interpretaciones o 
comparaciones. 
• La disposición de algunos invertebrados a derivar les proporciona 
algunas ventajas sobre aquellos menos móviles. 
• Ciertos grupos no son bien conocidos taxonomicamente por carencia de 
especialistas locales. 
• Los macroinvertebrados bentónicos no son siempre sensibles a ciertas 
perturbaciones como patógenos humanos y cantidades traza de algunos 
contaminantes (Figueroa, 2004) 
 
 
METODOS BIOLOGICOS DE EVALUACION DE CALIDAD DEL AGUA 
 
Aun cuando la contaminación del agua es ante todo un problema biológico, 
muchos países han dependido esencialmente de parámetros físico-químicos 
para evaluar la calidad del agua. Para ello, se han desarrollado numerosos 
métodos e índices que tratan de interpretar la situación real, o grado de 
alteración de los sistemas acuáticos. Unos se basan exclusivamente en análisis 
de las condiciones químicas, que si bien “en principio” son de una gran 
precisión, son testigos, de las condiciones instantáneas de las aguas, y los 
efectos de los contaminantes se detectan si son dispuestos en el momento. Es 
decir, los resultados son puntuales en la dimensión cronológica y no revelan 
mucho de la evolución de una carga contaminante y la capacidad resiliente y 
amortiguadora de los ecosistemas acuáticos. (Toro, et. al. 2003) 
 
Los llamados índices biológicos informan de la situación tanto momentánea 
como de lo acontecido algún tiempo antes de la toma de muestras, es decir, es 
como tener información del presente y pasado de lo que esta sucediendo en las 
aguas (Alba-Tercedor, 1988). 
 
Tomando en cuenta a los organismos como indicadores de contaminación o 
polución se pueden distinguir algunos métodos biológicos para evaluar la 
calidad del agua, estos son: 
 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 11
a) Métodos ecológicos 
b) Métodos fisiológicos y bioquímicos 
c) Bioacumulación 
 
a) METODOS ECOLOGICOS 
 
Se esta intentando establecer criterios de calidad ecológica, es decir que se 
pretende atender no a la cantidad del flujo vertido, sino a sus efectos sobre el 
ecosistema. Y desde este punto de vista, los índices de calidad biológica 
aparecen como una herramienta de primera magnitud (Alba-Tercedor, 1996). 
 
Son pocos los métodos que analizan la calidad del agua mediante la presencia 
o ausencia de especies individuales, en la mayoría de los casos se toma en 
cuenta la composición de toda la comunidad acuática o de un grupo 
taxonómico determinado como por ejemplo los macroinvertebrados. 
 
Se entiende por comunidad biológica al conjunto de especies que conforman un 
hábitat o ecosistema. La diversidad de una comunidad esta en función del 
numero de especies e individuos por especie. A menudo, la distribución de los 
individuos dentro las especies sigue un patróndefinido que consiste en que 
pocas especies están representados por muchos individuos mientras que 
muchas especies están representados por pocos individuos y algunas especies 
son raras; se ha observado este patrón en muchas comunidades naturales. Se 
han propuesto modelos matemáticos que describen esta estructura y muchos 
autores indican que estas comunidades siguen una distribución lognormal 
(Hellawell, 1986). 
 
A través de estos modelos matemáticos, se pueden hacer comparaciones entre 
ambientes contaminados y no contaminados. Cuando la comunidad sufre estrés 
la abundancia de las especies raras baja, y el de las especies resistentes 
aumenta, también se puede ver que algunas especies desaparecen. 
 
Un problema frecuente en los estudios sobre calidad de las aguas consiste en 
condensar todos los datos de campo disponibles y presentarlos de forma clara y 
concisa, de manera que sean manejables e interpretables, para ello se emplean 
índices que relacionan los datos y simplifican su significado, traduciendo la 
información contenida en la lista de las especies presentes en valores que 
indican el orden o grupo que ocupan las muestras dentro de una escala 
establecida. Estos valores son fácilmente graficables y pueden ser manejados 
por personas no expertas en el campo de la biología (Goitia) 
 
El análisis de las comunidades requiere utilizar expresiones matemáticas 
sencillas empleando para ello datos taxonómicos y de tolerancia, en general se 
utilizan tres tipos de índices: índices de diversidad, índices saprobicos e índices 
bióticos. 
 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 12
Índices de diversidad.- Los índices de diversidad son expresiones 
matemáticas que usan tres componentes de la estructura de la comunidad: 
riqueza (numero de especies presentes), equitatividad (uniformidad en la 
distribución de los individuos entre las especies) y abundancia (numero total de 
organismos presentes), para describir la respuesta de una comunidad a la 
calidad de su ambiente. La suposición del planteamiento de la diversidad es 
que los ambientes no alterados se caracterizan por tener una alta diversidad o 
riqueza, una distribución uniforme de individuos entre las especies y una 
moderada a alta cantidad de individuos. En ambientes contaminados con 
desechos orgánicos degradables, la comunidad generalmente responde con un 
descenso de la diversidad con perdida de organismos sensibles, aumento en la 
abundancia de los organismos tolerantes las cuales ahora tienen una fuente 
enriquecida de alimentos, y por supuesto un descenso de la equitatividad. En 
contraste, la respuesta a tóxicos no degradables o polución acida, se traduce en 
un descenso tanto de la diversidad como de la abundancia así como en la 
eliminación de organismos sensibles, además que no hay fuentes adicionales 
de alimento para las formas tolerantes (Metcalfe, 1989) 
 
Los índices de diversidad mas utilizados para medir la calidad del agua son: 
 
1. Índice de Shannon-Wiener, cuya expresión es: 
 
D= -∑ (Ni/N) log e (Ni/N) 
 
2. Índice de Simpson 
 
D= 1-Ni*(Ni-1) 
 N(N-1) 
 
3. Índice de Margalef 
 
D= S - 1 
 Log eN 
 
Donde: 
D: Valor de la diversidad 
N: Número de individuos de la muestra 
Ni: Número de individuos de la especies 
S: Número de especies 
 
 
 
 
 
Los índices de diversidad tienen las siguientes ventajas: 
 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 13
1. Son estrictamente cuantitativos, adimensionales y se prestan para 
análisis estadísticos 
2. La mayoría son relativamente independientes del tamaño de la 
muestra 
3. A diferencia del índice saprobico, no se asume la relativa 
tolerancia de especies individuales, las cuales pueden ser muy 
subjetivas 
4. Pueden aplicarse a medidas de biomasa las cuales son menos 
laboriosas que los conteos individuales. 
 
Por otro lado, se han hecho las siguientes críticas en contra del uso de los 
índices de diversidad: 
 
1. Los valores varían considerablemente dependiendo de la ecuación que 
se usa para su calculo, del método de toma de muestras, la amplitud de 
la identificación (la diversidad especifica es mayor a la diversidad 
genética) y la ubicación y naturaleza del ambiente estudiado. 
2. Las escalas no son universalmente aplicables. Por ejemplo no todas las 
comunidades pristinas tienen alta diversidad, por lo tanto no es posible 
correlacionar ciertos valores con daños ecológicos. 
3. En el calculo del índice de diversidad, las especies individuales se 
reducen a números anónimos la cual ignora su tolerancia a la polución. 
Es importante conocer cuales especies están presentes así como 
cuantos. Los valores del índice de diversidad no pueden decirnos si la 
comunidad esta compuesta por especies tolerantes o intolerantes 
4. La respuesta de una comunidad al incremento de la polución no 
necesariamente es lineal, es mas, existe evidencias de que una polución 
moderada puede causar un incremento en la abundancia sin exclusiones 
de especies. 
5. Los índices de diversidad generalmente se han aplicado a escalas de 
polución extremas como pristinos vs rio abajo de un efluente. 
 
Índices saprobicos.- El termino “saprobia” significa la dependencia de un 
organismo sobre las sustancias orgánicas descompuestas como fuente de 
alimento. Este índice parte del hecho de que algunos organismos (protozoos, 
bacterias, hongos y algas) desarrollan preferentemente en aguas con presencia 
de mucha materia orgánica. Este sistema fue propuesto por Kolkwitz y Marsson 
en 1909, constituyéndose en el primer intento para establecer un índice 
biológico que refleje los distintos estados de deterioro y progresiva recuperación 
de las comunidades de organismos como respuesta al efecto del 
enriquecimiento orgánico de las aguas producido por un vertido de esta 
naturaleza. El índice saprobico esta basado en la presencia de especies 
indicadoras que reciben un valor saprobico dependiente de su tolerancia frente 
a la polución; estos valores varían de 0 a 8 o sea de menor a mayor tolerancia. 
Conforme a este sistema la calidad del agua se distingue en 10 niveles basados 
en parámetros relacionados a la polución orgánica como el DBO, OD y H2S. 
 
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INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 14
Cuadro Nº1. Calidad del agua según el sistema de saprobiedad (Verbotes, 1996) 
NIVEL S DESCRIPCION 
Catarobica -1 Aguas puras de ríos de montaña, agua potable 
Xenosaprobica 0 Aguas no contaminadas 
Oligosaprobica 1 Aguas poco contaminadas 
β-mesosaprobica 2 Aguas medianamente contaminadas 
α-mesosaprobica 3 Aguas muy contaminadas 
Polisaprobica 4 Aguas fuertemente contaminadas 
Isosaprobica 5 Aguas de alcantarilla, dominio de ciliados 
Metasaprobica 6 Pozos sépticos, zona de H2S, dominio de flagelados 
Hipersaprobica 7 Aguas industriales, descomposición fuerte, bacterias 
Ultrasaprobica 8 Aguas abióticas no toxicas 
 
Las desventajas de este índice es que: 
1. La taxonomía de algunos microorganismos es poco conocida 
2. Los limites de tolerancia a la contaminación son muy subjetivos 
3. Las listas de las especies no son aplicables a otras regiones geográficas 
4. No es aplicable a otro tipo de contaminación 
5. El sistema no da información sobre la estructura de las comunidades 
(Verbotes, 1996). 
 
Índices bióticos.- Tomando en cuenta las desventajas de los otros índices, 
cabe pensar que el mejor método práctico para la determinación de la calidad 
biológica de un sistema acuático seria aquel que a partir de una muestra lo mas 
completa posible, asocie datos cualitativos y cuantitativos. Así pues, un índice 
biótico será una combinación de la diversidad de ciertos grupos taxonómicos y 
la tolerancia a la polución en un solo índice o valor (Goitia) 
 
Los índices bióticos clasifican el grado de polución de un ecosistema acuático 
mediante la tolerancia o sensibilidad de un organismo a un determinado 
contaminante; a los indicadores de una muestra se les asigna un valor de 
acuerdo a latolerancia e intolerancia (algunos índices también le dan valor a la 
abundancia), la suma de los valores individuales da otro valor que es la clase a 
la que pertenece el lugar muestreado. 
 
Muchos autores han desarrollado diferentes índices especialmente en Europa, 
pero para regiones especificas aunque algunos de ellos han sido modificados 
para aplicarlos en otras regiones. 
 
 
 
 
 
 
 
 TRENT BIOTIC INDEX 
 Inglaterra 
 1964 
Ruth, Francis y Ariel 
INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 15
EXTENDED BIOTIC 
INDEX INDICE BIOTIQUE 
Reino Unido Francia 
1978 1968 INDICE BIOLOGIQUE 
 CHANDLER´S SCORE 
DE QUALITE 
GENERALE 
 Escocia Francia 
 1970 1982 
 
BELGIAN BIOTIC 
INDEX 
 Bélgica 
 1983 INDICE BIOLOGIQUE 
 GLOBAL 
 
BIOLOGICAL MONITORING WORKING PARTY 
SCORE Francia 
 Reino Unido 1985 
 1978 
 
 
 
 MODIFIED BMWP SCORE 
 Reino Unido 
 1979 
 
La diferencia entre índice y score es que este último considera a la abundancia. 
Los sistemas score demandan más esfuerzo y no son prácticos en su uso, pero 
proveen más información. 
Red de Control Biológico: 
Existen diferentes índices biológicos, que no son sino extrapolaciones a una 
escala numérica de la información obtenida en base a este estudio de la 
composición y dominancia de especies. El índice IBMWP (Iberian Biological 
Monitoring Working Party, está basado en la identificación de familias de 
macroinvertebrados bénticos (que habitan el bentos o lecho del río). En este 
grupo se incluyen aquellos organismos que en sus últimos estados larvarios 
alcanzan un tamaño igual o superior a 3 mm y que pertenecen a los siguientes 
taxones: 
 
* Insecta (Plecoptera, Ephemeroptera, Trichoptera, Coleoptera, Megaloptera,Heteroptera, 
Odonata y Diptera) 
* Crustacea (Amphipoda, Isopoda y Decapoda) 
* Aracnida (Hydracarina) 
* Mollusca (Gastropoda y Bivalvia) 
 
A cada una de estas familias se les da un valor comprendido entre 1 y 10. El 
valor de 1 comprende a familias que tienen sus hábitats en aguas muy 
Ruth, Francis y Ariel 
INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 16
contaminadas y el valor de 10 a familias que no toleran la contaminación. La 
suma de los valores obtenidos para cada familia en un punto nos dará el grado 
de contaminación del punto estudiado. 
 
Los criterios de calidades que se siguen para valorar el resultado numérico 
obtenido para el índice se resumen en la tabla siguiente: 
Escala Índice IBMWP 
Clase de Calidad Puntuación Índice BMWP 
Muy buena > 150 
Buena 101-150 
Aceptable 61-100 
Deficiente 36-60 
Mala < 36 
 
Macroinvertebrados indicadores 
 
Helobdella stagnalis es un anélido hirudíneo que puede 
tolerar aguas contaminadas por plaguicidas. 
 
El megalóptero Corydalus sp. no tolera ningúun tipo de 
contaminación, se encuentra en aguas con buena 
oxigenación. 
 
Thiara tuberculata es un organismo que se considera 
comocontaminante biológico porque desplaza de su 
hábitata otras especies de gasterópodos nativos 
 
Molusco de agua dulce Planorbella trivolvis es un 
indicador de aguas contaminadas por desechos 
industriales o domésticos. 
 
Ruth, Francis y Ariel 
INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 17
 
El díptero Limnophora sp. es un organismo que tolera 
lacontaminación orgánica. 
 
 
Simulium sp. es un díptero de hábitos filtradores 
intolerantea la contaminación. 
 
 
 
B) METODOS FISIOLOGICOS Y BIOQUIMICOS 
 
Son métodos basados en respuestas fisiológicas o bioquímicas de los 
organismos a un determinado ambiente. Los más usados son: 
• Producción y consumo de oxigeno por las comunidades naturales 
existentes en el cuerpo de agua. 
• Respiración y crecimiento de organismos suspendidos en el agua. 
• Estudios sobre efectos de las enzimas. 
• Evaluación de los efectos tóxicos o benéficos de muestras sobre 
organismos en condiciones definidas de laboratorio (eco toxicidad o 
bioensayos). 
• Evaluación de los efectos de las aguas y efluentes sobre organismos 
definidos. 
• Análisis de la clorofila por métodos colorimetritos o espectro fotométricos 
 
Los indicadores bioquímicos de estrés ambiental en macroinvertebrados 
bentónicos caen en las siguientes categorías: a) metabolismo energético, b) 
actividades enzimáticas, c) contenido de ARN, ADN, aminoácidos y proteínas, y 
d) regulación de iones. La mayoría de los estudios se han realizado en la 
regulación de iones en los macroinvertebrados, especialmente en lo que 
concierne al estrés acido, así, en el cangrejo de rió las concentraciones de Na+ 
y Cl- en la hemolinfa decrece en respuesta al estrés acido, mientras que las 
concentraciones de Ca++ se incrementan, una similar respuesta se ha 
observado en bivalvos. 
 
Desde el punto de vista fisiológico, el metabolismo respiratorio, como un 
integrador de todas las funciones fisiológicas, es el que ha recibido mayor 
atención; se han realizado estudios en laboratorio con el fin de medir los efectos 
de sustancias toxicas en la respiración, pero no se tienen relaciones con 
mediciones en condiciones naturales. 
Pruebas de toxicidad nos dan la concentración media letal de ciertos tóxicos 
sobre los organismos y el limite medio de tolerancia de una especie puede 
determinarse en función de la letalidad o de otra manifestación de sensibilidad 
al toxico, y son útiles en mecanismos de advertencia temprana para las plantas 
de abastecimiento de agua potable o para salvaguardar los ecosistemas, los 
Ruth, Francis y Ariel 
INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 18
organismos mas usados para estas medidas son los peces, almejas y el 
cladocero Daphnia. 
 
Los métodos fisiológicos y bioquímicos han sido experimentados en laboratorio 
mediante bioensayos y muy poco se los ha relacionado con experiencias en la 
naturaleza, por lo que es necesario hacer comprobaciones en el ambiente 
natural para verificar las respuestas obtenidas en el laboratorio. Con esta última 
finalidad son más informativas las observaciones de carácter sinecologico 
realizadas en el campo (Goitia) 
 
 
C) BIOACUMULACION 
 
El termino indicador “bioacumulativo” se usa para enfatizar la diferencia entre 
un indicador ecológico y un indicador de polución, la presencia o ausencia de 
quienes dan una indicación del hábitat o calidad ambiental, y aquellos 
organismos que acumulan contaminantes de sus alrededores o a través de sus 
alimentos o ambos, los almacenan en sus cuerpos, de manera que cuando los 
tejidos se analizan, se puede estimar las concentraciones de esas substancias 
en el ambiente (Hellawell, 1986). 
 
El uso de indicadores bioacumulativos tiene mayor ventaja sobre el análisis 
directo de los contaminantes en el agua o el sedimento. Podría facilitar el 
análisis del contaminante cuando las concentraciones en el agua o los 
sedimentos son muy bajos para poder realizar un análisis directo, así mismo el 
contaminante se encuentra biodisponible en el tiempo y por lo tanto provee una 
medida de la disponibilidad del contaminante. 
 
Los estudios sobre esta forma de bioindicación pueden realizarse basándose 
en: 
• Bioacumulación de sustancia en los tejidos de los organismos que viven 
en el ambiente (monitoreo pasivo). 
• Bioacumulación de sustancias en los tejidos de los organismos 
deliberadamente expuestos al ambiente (monitoreo activo). 
• Observación de cambios histológicos y morfológicos. 
• Pruebas de desarrollo embriológico de etapas iniciales de vida. 
 
Hellawell, (1986), indica que los atributos deseables de un bioindicador 
acumulador ideal son los siguientes: 
• Todos los individuos de una especie indicadora deben tener la misma 
correlación entre la concentración del contaminante en sus tejidos y el 
promedio de esta concentración en el ambiente, en todos los lugares y 
bajo todas las condiciones. 
• La especie no debe morir al verse sometido a varios niveles de 
contaminación que se encuentra en el ambiente. 
Ruth, Francis y Ariel 
INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 19
• El organismo debe ser sedentario para asegurarque este relacionada al 
área de estudio. 
• La especie tiene que ser abundante en todos los lugares y es necesario 
que tenga una amplia distribución, para hacer comparaciones entre 
áreas. 
• Se prefiere especies de ciclo de vida largo 
• Tiene que ser bastante grande para suministrar suficiente tejido para el 
análisis. 
• La especie debe ser de fácil obtención y tiene que ser bastante robusta 
para sobrevivir bajo condiciones de laboratorio y para evacuar el 
contenido del estomago. 
 
En general, no existen especies que cumplan a cabalidad con todas estas 
características, pero si algunas poseen al menos dos o mas de ellas. 
 
Existen varios factores que afectan la eficacia del indicador, estas son: 
• Velocidades de acumulación y excreción. 
• Condiciones fisiológicas de la especie. 
• Edad y tamaño de los indicadores. 
• Interferencia entre sustancias. 
• Factores ambientales. 
 
La utilización de indicadores bioacumulativos en monitoreos ambientales de 
aguas continentales generalmente se hace a través del uso de las macrófitas en 
estudios de contaminación con metales pesados y del análisis de peces para 
residuos de pesticidas organoclorados. 
 
 
IV. CONCLUSIONES 
 
De acuerdo a los objetivos trazados para la búsqueda de información respecto 
de los indicadores biológicos de la calidad de agua, se ha podido identificar y 
describir los principales grupos de organismos indicadores de la calidad de 
agua, a su vez se pudo conocer la importancia del uso de estos indicadores 
para beneficio humano, en el cual pudimos percibir que los macroinvertebrados 
son los mas recomendados por ser un grupo muy heterogéneo que crea la 
posibilidad de varias respuestas a diferentes tipos de presiones ambientales, la 
vida sedentaria de la mayoría de estas especies hace posible que se realicen 
estudios espaciales y sus ciclos de vida relativamente largos, permiten realizar 
estudios de variación temporales. Por otro lado la metodología de muestreo de 
macroinvertebrados es relativamente fácil y de bajo costo. 
 
En relación a los métodos que existen para la evaluación de la calidad de 
aguas, podemos indicar que existen varios métodos, los cuales se aplican de 
acuerdo a los objetivos de uso de las aguas 
 
Ruth, Francis y Ariel 
INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 20
 
V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 
 
Alba-Tercedor, J. 1996. Macroinvertebrados acuaticos y calidad de las aguas 
de los rios. IV Simposio del agua en Andalucia (SIAGA) Almeria, vol. II: 
203-213 
 
Bervoets, L. 1996 Resumen del curso de Bioindicacion. Parte I Teoria 
Cochabamba-Bolivia 66p 
 
Figueroa, R., E. Araya, O. Parra & C. Valdovinos. Macroinvertebrados 
bentonicos como indicadores de calidad de agua VI Jornadas del 
CONAPHI-CHILE 
 
Figueroa, R. http://www2.udec.cl/~rfiguero/ 
 
Goitia, E. 2004 Texto base del curso: Contaminación de Ecosistemas 
acuaticos. Cochabamba-Bolivia 
 
Hellawell, J. 1986 Biological indicators of freshwater pollution and 
environmental management. Ed. Elsevier applied science London and 
New York 546p. 
 
Hellawell, J. 1978 Biological surveillance of rivers. A biological monitoring 
handbook. Ed. NERC and J. M. Hellawell. England. 332p. 
 
Luján de Fabricius, A. LAS ALGAS, INDICADORES DE LA CALIDAD DEL 
AGUA. Interciencia, 2000.UNRC, Río Cuarto, 4(4). Fac. de Ciencias 
Exactas, Dpto. de Ciencias Naturales, UNRC. 
 
Melcalfe, J. 1989 Biological Water Quality Assessment of Running Waters 
Based on Macroinvertebrate Communities: History and Present Status in 
Europe. Environmental Pollution 60 (1989) 101-139 
 
Moya, N. 2006 Indice multimetrico de integridad biotica para la cuenca del rio 
Chipiriri. Tesis de maestria en ciencias biologicas y biomedicas. UMSA 
La Paz-Bolivia 
 
Pinilla, G. 1998 Indicadores biologicos en ecosistemas acuaticos 
continentales de Colombia. Centro de investigaciones cientificas. 
Fundacion Universitaria de Bogota Jorge Tadeo Lozano 67p 
 
PROGRAMA DE MONITOREO DE BIODIVERSIDAD Protocolos detallados 
de Monitoreo de Indicadores Biológicos. Ed. ZONA DE SELVA, 
PROYECTO DE GAS DE CAMISEA – UPSTREAM PLUSPETROL 
PERÚ CO 
 
Ruth, Francis y Ariel 
INDICADORES BIOLOGICOS DE CALIDAD DE AGUA 21
Toro, J., J. Schuster, J. Kurosawa, E. Araya & M. Contreras. 2003. 
Diagnostico de la calidad del agua en sistemas loticos utilizando 
diatomeas y macroinvertebrados bentonicos como bioindicadores Rio 
Maipo (Santiago:Chile) Ed. SOCIEDAD CHILENA DE INGENIERÍA 
HIDRÁULICA XVI CONGRESO CHILENO DE INGENIERÍA 
HIDRÁULICA 
 
Vázquez, G. et al. Bioindicadores como herramientas para determinar la 
calidad del agua, Depto. El Hombre y su Ambiente, UAM-X 
gavaz@correo.xoc.uam.mx