Keywords
community attributes
ecosystem health
planktonic microalgae
water quality
How to Cite
Downloads
Societal impact
Abstract
The biotic integrity of phytoplankton communities depends on environmental conditions and serves as an indicator of ecosystem health. Here, we collected phytoplankton samples and recorded physical and chemical variables at nine stations in the Torca-Guaymaral wetland during both the rainy and dry seasons. We detected a pollution gradient from the least-deteriorated sites in the Torca sector to the most-impacted stations in the Guaymaral section. Of 67 phytoplankton attributes, we preselected 27 and determined nine metrics to develop a biotic integrity index (BII) for the wetland phytoplankton. The BII accurately reflected the system’s spatial heterogeneity, identifying stream stations as sites with good integrity and some lentic and channel environments as areas with lower integrity. Apparently, lotic conditions favor water quality, while the other habitats tend to accumulate pollutants, which could affect phytoplankton integrity. The overall average BII did not differ significantly among climatic seasons, suggesting phytoplankton relative functional stability in the face of seasonal variation. However, local fluctuations indicate the need for monitoring at higher spatial and temporal resolutions. The proposed index serves as a first approximation that should be considered with caution but constitutes a useful tool for ecological monitoring of the Torca-Guaymaral wetland and provides important information for implementing biotic assessments in Bogotá’s urban wetlands.
References
Alcaldía Mayor de Bogotá. (2017). Plan de ordenamiento zonal del norte ciudad Lagos de Torca. Documento Técnico de Soporte. https://www.sdp.gov.co/sites/default/files/anexo_n_1_documento_tecnico_de_soporte.pdf
Al-Janabi, Z. Z., Al-Obaidy, A-H. M. J., Al-Kubaisi, A-R. (2016). Use of Phytoplankton Index of Biological Integrity (P-IBI) as a tool to evaluate Tigris River Health. Mesopotamia Environmental Journal, Special Issue A, 62-68.
Baird, R. & Bridgewater, L. (2017). Standard methods for the examination of water and wastewater (23rd ed.). American Public Health Association.
Bicudo, C. D. & Meneses M. (2006). Géneros de algas de águas continentais do Brasil: chave para identificação e descrições, 2. ed. Rima Editora.
Bellinger, E., Sigee, D. (2010). Freshwater algae: identification and use as bioindicators. WileyBlackwell.
Caho-Rodríguez, C. A. & López-Barrera, E. A. (2017). Determination of the water quality index for the western section of the Torca-Guaymaral wetland using UWQI and CWQI methodologies. Producción + Limpia, 12(2), 35-49. https://doi.org/10.22507/pml.v12n2a3
Calow, P. (1992). Can ecosystems be healthy? Critical consideration of concepts. Journal of Aquatic Ecosystem Health, 1, 1-5. https://doi.org/10.1007/BF00044403
Cao, J-L., Liang, H-Y., Zhang, Y-H., Du, S-L., Zhang, J., Tao, Y. (2024). Development and evaluation of the Plankton Biological Integrity Index (P-IBI) in dry and wet seasons for Dianchi Lake. Ecologies, 5, 68-82. https://doi.org/10.3390/ecologies5010005
Cardozo, A. Y., Bermúdez, A., Aranguren, N., Duque, S. R. (2005). Algas planctónicas del lago de Tota: listado taxonómico actualizado. Ciencia en Desarrollo, 2(1), 80-88. https://doi.org/10.19053/issn.0121-7488
Castro-Roa, D. & Pinilla-Agudelo, G. A. (2014). Periphytic diatom index for assessing the ecological quality of the Colombian Andean urban wetlands of Bogotá. Limnetica, 33(2), 297-312. https://doi.org/10.23818/limn.33.23
Castro, D. & Pinilla, G. (2017). Índice de diatomeas perifíticas para evaluar la calidad del agua en los humedales distritales bogotanos (IDHB). En Guillot, G.H., Pinilla, G.A. (Eds), Estudios ecológicos en humedales de Bogotá: aplicaciones para su evaluación, seguimiento y manejo, pp. 270-284. Editorial Universidad Nacional de Colombia.
Cortés Ballén, L. A. (2017). Aproximación al paisaje de los humedales urbanos de Bogotá dentro de la estructura ecológica principal de la ciudad. Cuadernos de Geografía: Revista Colombiana de Geografía, 27(1), 118-130. https://doi.org/10.15446/rcdg.v27n1.60584.
Dos Santos, M. (2016). Atlas algas del Paraguay. Características e importancia, muestreos en Paraguay, claves de identificación e ilustraciones. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Nacional de Asunción.
Francoeur, S. N., Rier, S. T., Whorley, S. B. (2013). Methods for sampling and analyzing wetland algae. En J. Anderson, C. Davis (Eds.), Wetland Techniques, pp. 1-58. Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6931-1_1
Gao, W., Xiong, F., Lu, Y., Qu, X., Xin, W., Chen, Y. (2023). Development of a phytoplanktonbased index of biotic integrity for ecological health assessment in the Yangtze River. Ecological Processes, 12, 41. https://doi.org/10.1186/s13717-023-00456-7
González, M. & Inostroza, I. (2017). Manual taxonómico y fotográfico de géneros fitoplanctónicos (excl. Diatomeas) de 7 lagunas de Gran Concepción. Universidad de Concepción.
Guillot, G. (2017a). Protocolo para el muestreo y seguimiento de humedales. En G. H. Guillot, G. A. Pinilla (Eds.), Estudios ecológicos en humedales de Bogotá: aplicaciones para su evaluación, seguimiento y manejo, pp. 33-80. Editorial Universidad Nacional de Colombia.
Guillot, G. (2017b). Implementación del protocolo para valorar las comunidades de macroinvertebrados asociados a la vegetación de los humedales Guaymaral, Santa María del Lago y Tibanica. En G. H. Guillot, G. A. Pinilla (Eds.), Estudios ecológicos en humedales de Bogotá: aplicaciones para su evaluación, seguimiento y manejo, pp. 198-217. Editorial Universidad Nacional de Colombia.
Guillot, G. H. & Pinilla, G. A. (Eds.). (2017). Estudios ecológicos en humedales de Bogotá: aplicaciones para su evaluación, seguimiento y manejo. Editorial Universidad Nacional de Colombia.
Guiry, M. D. & Guiry, G. M. (2025). AlgaeBase. World-wide electronic publication, University of Galway. https://www.algaebase.org
Hammer, O., Harper, D. T., Ryan, P. D. (2001). PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. Paleontologia Electronica, 4(1), 9.
Hillebrand, H., Dürselen, C., Kirschtel, D., Kirschtel, D., Pollingher, U., Zohary, T. (1999). Biovolume calculation for pelagic and benthic microalgae. Journal of Phycology, 35(2), 403-424. https://doi.org/10.1046/j.1529-8817.1999.3520403.x
Huang, X., Xu, J., Liu, B., Guan, X., Li, J. (2022). Assessment of aquatic ecosystem health with indices of biotic integrity (IBIs) in the Ganjiang River System, China. Water, 14, 278. https://doi.org/10.3390/w14030278
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - IDEAM. (2022). Consulta y descarga de datos hidrometeorológicos. http://dhime.ideam.gov.co/atencionciudadano/
Instituto de Estudios Ambientales de la Universidad Nacional de Colombia – IDEA & Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá – EAAB. (2008). Plan de manejo ambiental de los humedales de Torca y Guaymaral. Diagnóstico. EAAB.
Kane, D. D., Gordon, S. I., Munawar, M, Charlton, M. N, Culver, D. A. (2009). The Planktonic Index of Biotic Integrity (P-IBI): An approach for assessing lake ecosystem health. Ecological Indicators, 9(6), 1234-1247. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2009.03.014
Karr, J. R. (1981). Assessment of biotic integrity using fish communities. Fisheries, 6(6), 21-27. https://doi.org/10.1577/1548-8446(1981)006<0021:aobiuf>2.0.co;2
Karr, J. R. & Dudley, D. R. (1981). Ecological perspective on water quality goals. Environmental Management, 5(1), 55-68. https://doi.org/10.1007/BF01866609
Karr, J. R., Fausch, K. D., Angermeier, P. L., Yant, P. R., Scholosser, I. J. (1986). Assessing biological integrity in running waters. A method and its rationale. Illinois Natural History Survey.
Karr, J. R., Larson, E. R., Chu, E. W. (2021). Ecological integrity is both real and valuable. Conservation Science and Practice, 4:e583. https://doi.org/10.1111/csp2.583
LeGresley, M. & McDermott, G. (2010). Counting chamber methods for quantitative phytoplankton analysis: Haemocytometer, Palmer-Maloney cell and Sedgewick-Rafter cell. En B. Karlson, C. Cusack, E. Bresnan (Eds.), Microscopic and molecular methods for quantitative phytoplankton analysis, pp. 25-30. UNESCO (IOC Manuals and Guides, Nº. 55.) (IOC/2010/MG/55).
Lu, Y., Wang, R., Zhang, Y., Su, H., Wang, P., Jenkins, A., Ferrier, R. C., Bailey, M., Squire, G. (2015). Ecosystem health towards sustainability. Ecosystem Health and Sustainability, 1(1), 1-15. http://dx.doi.org/10.1890/EHS14
Maulood, B. K., Alobaidy, A. H. M. J., Alsaboonchi, A., Abid, H. S., Alobaidy, G. S. (2011). Phytoplankton Index of Biological Integrity (P-IBI) in several marshes, Southern IRAQ. Journal of Environmental Protection, 2, 387-394. https://doi.org/10.4236/jep.2011.24043
McAlice, B. (1971). Phytoplankton sampling with the Sedgwick-Rafter cell. Limnology and Oceanography, 16(1), 19-28. https://doi.org/10.4319/lo.1971.16.1.0019
Montoya-Rojas, G. A. & Rivera-Marroquín, M. E. (2021). Los componentes ambientales de la cuenca Torca: un insumo para el análisis de los escenarios de variabilidad climática en la ciudad de Bogotá, Colombia. Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica, 24(1), e183. https://doi.org/10.31910/rudca.v24.n1.2021.1833
Necchi, O. (Ed.). (2016). River Algae. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31984-1_1
Oliva-Martínez, M., Godínez-Ortega, J. L., Zuñiga-Ramos, C. A. (2014). Biodiversidad del fitoplancton de aguas continentales de México. Revista Mexicana de Biodiversidad, Supl. 85, S54-S61. https://doi.org/10.7550/rmb.32706
Pinilla, G. (2010). An index of limnological conditions for urban wetlands of Bogotá city, Colombia. Ecological Indicators, 10, 848-856. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2010.01.006
Pinilla-Agudelo, G. A. (2016). Algunas experiencias en el uso de índices limnológicos en Colombia. Acta Biológica Colombiana, 21(1), S241-248. https://doi.org/10.15446/abc.v21n1sup.51073
Pinilla, G. (2017). Índice de condiciones limnológicas para los humedales de la ciudad de Bogotá. En G. H. Guillot, G. A. Pinilla (Eds.), Estudios ecológicos en humedales de Bogotá: aplicaciones para su evaluación, seguimiento y manejo, pp. 285-309. Editorial Universidad Nacional de Colombia.
Pinilla, G. A., Montenegro, L. C., Melgarejo, L. M., Molano-González, N., Pineda, A., Delgadillo, I. P., Forero, M. A. (2021). Growth rates of microalgae encapsulated in calcium alginate as a possible indicator of the trophic state of aquatic ecosystems. Limnetica, 40(2), 385-398. https://doi.org/10.23818/limn.40.26
Pulido-López, P. C. (2015). El fitoplancton en la determinación del estado trófico del humedal El Salitre (Bogotá D.C., Colombia) en épocas climáticas contrastantes. Tesis Maestría, Universidad Jorge Tadeo Lozano.
Pulido-López, P. C. & Pinilla-Agudelo, G. A. (2017). Evaluación del estado trófico de El Salitre, último humedal urbano de referencia en Bogotá. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 41(158), 41-50. http://dx.doi.org/10.18257/raccefyn.411
Rueden, C. T., Schindelin, J., Hiner, M. C., De Zonia, B. E., Walter, A. E., Arena, E. T., Eliceiri, K. W. (2017). ImageJ2: ImageJ for the next generation of scientific image data. BMC Bioinformatics, 18(1), 1-26. https://doi.org/10.1186/s12859-017-1934-z
Schmitter-Soto, J. J. (2014). Los índices bióticos de integridad en el monitoreo ambiental. En C. A. González Zuarth, S. Vallarino, J. C. Pérez Jiménez, A. M Low Pfeng (Eds.), Bioindicadores: guardianes de nuestro futuro ambiental, pp. 65-82. El Colegio de la Frontera Sur (Ecosur), Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC).
Schaeffer, D. J., Herricks, E. E., Kerster, H. W. (1988). Ecosystem health. I. Measuring ecosystem health. Environmental Management, 12, 445-455. https://doi.org/10.1007/BF01873258
Sun, J. & Liu, D. (2003). Geometric models for calculating cell biovolume and surface area for phytoplankton. Journal of Plankton Research, 25(11), 1331-1346. https://doi.org/10.1093/plankt/fbg096
Tell, G. & Conforti, V. (1986). Euglenophyta pigmentadas de la Argentina. J. Cramer.
Teng, L., Zhang, B., Liu, X., Bai, C., Zhang, J., Tan, D., Huang, P. (2014). Development and use of a phytoplankton-index of biotic integrity to assess Yongjiang River ecosystem health. Polish Journal of Environmental Studies, 23(3), 901-908.
Venegas-Escovar, M. (2017). Estado limnológico de los humedales Tibanica, Guaymaral, Jaboque y Meridor utilizando macroinvertebrados como bioindicadores. En G. H. Guillot, G. A. Pinilla (Eds.), Estudios ecológicos en humedales de Bogotá: aplicaciones para su evaluación, seguimiento y manejo, pp. 218-231. Editorial Universidad Nacional de Colombia.
Wehr, J., Sheath, R., Patrick, J. (2015). Freshwater algae of North America. Ecology and classification, 2da ed. Academic Press.
Whittier, T. R., Stoddard, J. L., Larsen, D. P., Herlihy, A. T. (2007). Selecting reference sites for stream biological assessments: best professional judgment or objective criteria. Journal of the North American Benthological Society, 26(2), 349-360. https://doi.org/10.1899/0887-3593(2007)26[349:SRSFSB]2.0.CO;2
Wolterbeek, H., Bode, P., Verburg, T. (1996). Assessing the quality of biomonitoring via signal-to-noise ratio analysis. The Science of the Total Environment, 180, 107-l16. https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04944-4
Wu, Z., Kong, M., Cai, Y., Wang, X., Li, K. (2019). Index of biotic integrity based on phytoplankton and water quality index: Do they have a similar pattern on water quality assessment? A study of rivers in Lake Taihu Basin, China. Science of the Total Environment, 658, 395-404. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.216
Zhu, H., Hu, X-D., Wu, P-P., Chen, W-M., Wu, S-S., Li, Z-Q., Zhu, L., Xi, Y-L., Huang, R. (2021). Development and testing of the phytoplankton biological integrity index (P-IBI) in dry and wet seasons for Lake Gehu. Ecological Indicators, 129, 107882. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107882.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Copyright (c) 2026 Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales