Responses of aquatic macroinvertebrates to human pressure in a tropical highland volcanic basin: Birrís River, Irazú Volcano (Costa Rica)

Abstract

Background. Tropical mountain rivers are strategic sources of water for human development while biological communities are indicators of the status of these ecosystems. However, volcanic basins close to large urban areas are affected by increasing human pressures that threaten the future of these ecosystems and their benefts to society. Goals. This paper analyzes the evolution of the responses of the aquatic macroinvertebrate assemblages in the face of increasing pressures in the Birrís River basin, which is essential for providing food and energy for the Greater Metropolitan Area of Costa Rica. The hypothesis that volcanic headwater communities are highly vulnerable to human impacts was tested. Methods. Composition and structure of aquatic macroinvertebrate assemblages were assessed along main river channels over two years. Results. The spatial variability of assemblages was related to organic pollution and the self-purifcation capacity of the river. Temporal variability was mainly explained by the intra-annual climate variability (seasonality). Macroinvertebrate assemblages were dominated by Chironomidae (Diptera), Simuliidae (Diptera), and Baetidae (Ephemeroptera) throughout the year. High flows during the rainy season (May to December) reduced density while diversity peaked at the end of that season. Ephemeroptera and Trichoptera reached their maximum abundance during the dry season, while Diptera showed maximum richness at the end of the rainy season. Conclusions. Biological communities showed spatial and temporal adaptations to the main environmental stresses, including high levels of organic pollution. However, the high slope of river channels favors the self-purifcation processes, which offer an opportunity for the recovery of ecological integrity combined with control of the organic discharges. More information is needed on taxonomy and autoecology of aquatic fauna and flora in these fragile volcanic environments that are strategic for the protection of water resources in the tropics.

Antecedentes. Los ríos de montaña tropicales son fuentes estratégicas de agua y sus comunidades biológicas son indicadoras sensibles de las alteraciones de estos ecosistemas. Las cuencas volcánicas cercanas a grandes urbes tropicales experimentan presiones crecientes, que comprometen el futuro de estos ecosistemas y sus servicios a la sociedad. Objetivos. Se estudió la cuenca del río Birrís, estratégica en la provisión de alimentos y energía del Gran Área Metropolitana de Costa Rica, con el fin de analizar la respuesta de las comunidades acuáticas ante presiones crecientes, bajo la hipótesis de que son muy vulnerables a la presión humana. Métodos. Se analizó la composición y estructura de las asociaciones de macroinvertebrados acuáticos a lo largo de los dos cauces principales durante dos años. Resultados. La variabilidad espacial de estas asociaciones se relacionó con la contaminación orgánica y la capacidad de autodepuración Hidrobiológica 2018, 28 (2): 179-190 del río. La estacionalidad explicó principalmente la variabilidad temporal. Chironomidae (Diptera), Simuliidae (Diptera) y Baetidae (Ephemeroptera) fueron dominantes durante todo el año. Las crecidas durante la temporada de lluvias originaron una reducción de la densidad, mientras que la diversidad aumentó al final de este período. Ephemeroptera y Trichoptera alcanzaron máxima abundancia durante la estación seca, mientras que Diptera presentó un máximo de riqueza al final de la temporada de lluvias. Conclusiones. Las comunidades biológicas están adaptadas espacial y temporalmente a las principales presiones ambientales, especialmente las crecidas (falta de regulación hidrológica) y la contaminación orgánica. Asimismo, la elevada pendiente de los cauces favorece los procesos de autodepuración, que constituyen una oportunidad para la recuperación de estos ríos si se controlasen los vertidos orgánicos. Se necesita más información sobre taxonomía y autoecología de la fauna y flora acuática en estos frágiles ambientes volcánicos, estratégicos para la protección del recurso hídrico en zonas tropicales.