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Water quality assessment of a tropical freshwater marsh using aquatic insects
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Abstract
Laguna Cartagena, located in the municipality of Lajas, is the only natural freshwater
lagoon of Puerto Rico. The lagoon gives refuge to many animal and plant species, some
of them endemic and endangered. Agriculture in contiguous lands has caused
sedimentation and eutrophication, affecting not only its hydrology but its capacity to
sustain a high diversity of aquatic life. To restore the Lagoon, its actual condition was
assessed based on the physical-chemical (pH, temperature, dissolved oxygen (DO),
nutrients and heavy metals) and biological characteristics (aquatic insects) of two sites
on the southwestern section of the lagoon.
A total of 67 insect species in 33 families were collected; 48 of them were new
records for the lagoon. Insects belonged to five different orders Hemiptera, Diptera,
Coleoptera, Odonata, and Ephemeroptera. Hemiptera and Diptera were the most
abundant orders, exceeding 75% of the overall sample. Meanwhile, Coleoptera (21
species), Odonata (17 species), and Hemiptera (16 species) were the orders with higher
species diversity, although represented mainly by a few dominant families.
Ephemeroptera was the least abundant and diverse order, represented by one species
of the family Baetidae. Abundance and diversity was related mainly to DO concentration.
According to Simpson and Shannon-Wiener biotic indexes, both sites (1 and 2) showed
a higher diversity during February and March. The Hutchinson t-test for Shannon ā
Wiener shows a significant difference of aquatic insect diversity between the two study
sites.
Among physical-chemical parameters measured at the lagoon, only DO and depth
had significant fluctuations, meanwhile temperature and pH remained within acceptable
ranges for the Puerto Rico Environmental Quality Board (PREQB). Ammonia and
phosphate were 60 and 7 times, respectively, above those permitted by the PREQB.
According to PREQB and EPA, reported values of heavy metal are not toxic to aquatic
life. Chemical data indicate Laguna Cartagena has moderate water quality while
biological data indicate the lagoon has a fair water quality.
Laguna Cartagena is a constantly changing environment. During the year of
sampling the lagoon had variable physical-chemical parameters, vegetation and insect
community; however, the variability was similar to those wetlands of eastern USA.
Further long-term studies should be done to understand better and predict the
hydrological changes and population dynamics of the lagoon.
La Laguna Cartagena, localizada en el municipio de Lajas, es la Ćŗnica laguna natural de agua dulce en Puerto Rico. Ćsta le provee refugio a muchas plantas y animales endĆ©micos y/o en peligro de extinciĆ³n. Sin embargo, el uso de las tierras aledaƱas para la agricultura ha traĆdo como consecuencia la sedimentaciĆ³n y eutroficaciĆ³n de la misma, afectando no solo su hidrologĆa sino su capacidad para sostener una alta diversidad de organismos acuĆ”ticos. Con el propĆ³sito de restaurarla, se examinĆ³ la condiciĆ³n actual de dos localidades en la regiĆ³n suroeste de la laguna, basĆ”ndose en sus caracterĆsticas fĆsico-quĆmicas (pH, temperatura, oxĆgeno disuelto, nutrientes y metales pesados) y biolĆ³gicas (insectos acuĆ”ticos). Se colectĆ³ un total de 67 especies de insectos pertenecientes a 33 familias; de las cuales 48 especies no se habĆan reportado en la laguna. Se colectaron insectos de cinco Ć³rdenes diferentes: Hemiptera, Diptera, Coleoptera, Odonata y Ephemeroptera. De Ć©stos, Hemiptera y Diptera fueron los Ć³rdenes mĆ”s abundantes, sobrepasando el 75% del total de organismos colectados. Mientras, Coleoptera (21 especies), Odonata (17 especies) y Hemiptera (16 especies) fueron los Ć³rdenes de mayor diversidad, aunque representados mayormente por unas pocas familias dominantes. El orden Ephemeroptera fue el orden menos abundante y diverso, representado por una sola especie de la familia Baetidae. La abundancia y diversidad de las especies se relacionĆ³ mayormente a la concentraciĆ³n de oxĆgeno disuelto (DO). SegĆŗn los Ćndices biĆ³ticos Simpson y Shannon-Wiener, ambas Ć”reas de muestreo (1 y 2) mostraron una mayor diversidad durante los meses de febrero y marzo. El āHutchinson t-testā para ShannonāWiener mostrĆ³ diferencias significativas en la diversidad de insectos acuĆ”ticos de las Ć”reas de muestreo. De los parĆ”metros fĆsico-quĆmicos estudiados en la laguna, el DO y la profundidad del agua fueron aquellos que presentaron la mayor fluctuaciĆ³n, mientras que la temperatura y el pH no variaron mucho y permanecieron dentro del rango aceptado por la Junta de Calidad Ambiental de Puerto Rico (JCA). Los valores para amonĆaco y fosfato fueron de 60 y de 7 veces, respectivamente, por encima de los valores permitidos por la JCA. SegĆŗn la JCA y la EPA, los valores de metales pesados medidos no representan un riesgo a la vida acuĆ”tica. Los resultaos de parĆ”metros fĆsicoquĆmicos muestran que la Laguna Cartagena es un ecosistema acuĆ”tico con una calidad de agua moderada, mientras que la data biolĆ³gica muestra que es un ecosistema con una calidad mĆ”s baja. La laguna Cartagena es un ecosistema muy cambiante. Durante el aƱo de muestreo, la laguna presentĆ³ una variaciĆ³n drĆ”stica en sus parĆ”metros fĆsico-quĆmicos, vegetaciĆ³n y comunidad de insectos; aunque mostrando un ācomportamientoā comparable a humedales del este de los Estados Unidos. Recomiendo que se realicen estudios adicionales, a largo plazo, para entender y poder predecir los cambios hidrolĆ³gicos y la dinĆ”mica poblacional de la laguna.
La Laguna Cartagena, localizada en el municipio de Lajas, es la Ćŗnica laguna natural de agua dulce en Puerto Rico. Ćsta le provee refugio a muchas plantas y animales endĆ©micos y/o en peligro de extinciĆ³n. Sin embargo, el uso de las tierras aledaƱas para la agricultura ha traĆdo como consecuencia la sedimentaciĆ³n y eutroficaciĆ³n de la misma, afectando no solo su hidrologĆa sino su capacidad para sostener una alta diversidad de organismos acuĆ”ticos. Con el propĆ³sito de restaurarla, se examinĆ³ la condiciĆ³n actual de dos localidades en la regiĆ³n suroeste de la laguna, basĆ”ndose en sus caracterĆsticas fĆsico-quĆmicas (pH, temperatura, oxĆgeno disuelto, nutrientes y metales pesados) y biolĆ³gicas (insectos acuĆ”ticos). Se colectĆ³ un total de 67 especies de insectos pertenecientes a 33 familias; de las cuales 48 especies no se habĆan reportado en la laguna. Se colectaron insectos de cinco Ć³rdenes diferentes: Hemiptera, Diptera, Coleoptera, Odonata y Ephemeroptera. De Ć©stos, Hemiptera y Diptera fueron los Ć³rdenes mĆ”s abundantes, sobrepasando el 75% del total de organismos colectados. Mientras, Coleoptera (21 especies), Odonata (17 especies) y Hemiptera (16 especies) fueron los Ć³rdenes de mayor diversidad, aunque representados mayormente por unas pocas familias dominantes. El orden Ephemeroptera fue el orden menos abundante y diverso, representado por una sola especie de la familia Baetidae. La abundancia y diversidad de las especies se relacionĆ³ mayormente a la concentraciĆ³n de oxĆgeno disuelto (DO). SegĆŗn los Ćndices biĆ³ticos Simpson y Shannon-Wiener, ambas Ć”reas de muestreo (1 y 2) mostraron una mayor diversidad durante los meses de febrero y marzo. El āHutchinson t-testā para ShannonāWiener mostrĆ³ diferencias significativas en la diversidad de insectos acuĆ”ticos de las Ć”reas de muestreo. De los parĆ”metros fĆsico-quĆmicos estudiados en la laguna, el DO y la profundidad del agua fueron aquellos que presentaron la mayor fluctuaciĆ³n, mientras que la temperatura y el pH no variaron mucho y permanecieron dentro del rango aceptado por la Junta de Calidad Ambiental de Puerto Rico (JCA). Los valores para amonĆaco y fosfato fueron de 60 y de 7 veces, respectivamente, por encima de los valores permitidos por la JCA. SegĆŗn la JCA y la EPA, los valores de metales pesados medidos no representan un riesgo a la vida acuĆ”tica. Los resultaos de parĆ”metros fĆsicoquĆmicos muestran que la Laguna Cartagena es un ecosistema acuĆ”tico con una calidad de agua moderada, mientras que la data biolĆ³gica muestra que es un ecosistema con una calidad mĆ”s baja. La laguna Cartagena es un ecosistema muy cambiante. Durante el aƱo de muestreo, la laguna presentĆ³ una variaciĆ³n drĆ”stica en sus parĆ”metros fĆsico-quĆmicos, vegetaciĆ³n y comunidad de insectos; aunque mostrando un ācomportamientoā comparable a humedales del este de los Estados Unidos. Recomiendo que se realicen estudios adicionales, a largo plazo, para entender y poder predecir los cambios hidrolĆ³gicos y la dinĆ”mica poblacional de la laguna.
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Date
2005
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Keywords
Laguna Cartagena, Natural freshwater lagoon of Puerto Rico, Insects