Epilithic diatoms as bioindicators of water quality in the Pachanlica River, Ecuador
DOI:
https://doi.org/10.24850/j-tyca-2026-02-01Keywords:
Water quality, water pollution, algae, eutrophication, rivers, Pachanlica, EcuadorAbstract
Diatoms have been recognized as effective bioindicators of water quality due to their sensitivity to physicochemical changes and rapid response to environmental perturbations. In Europe, their use is standardized for the ecological evaluation of rivers, and in South America they have been applied in Andean rivers in Colombia and Peru. However, in Ecuador, their study is still limited, which generates the need to investigate their applicability in Andean ecosystems. The objective of this study was to analyze the use of epilithic diatoms as bioindicators of water quality in the Pachanlica River in Ecuador, selecting 14 sampling points distributed altitudinally in high, medium and low zones. Physicochemical, chemical and microbiological parameters were evaluated using multiparameter probes and spectrophotometry, following standardized protocols for the determination of nutrients, chlorophyll a and diatom communities. The results showed oligotrophic conditions in the upper zone and mesotrophic conditions in the middle and lower zones of the sub-basin, with a decrease in water quality in the lower zone due to wastewater discharges and agricultural activities. The index of specific sensitivity to pollution showed the tolerance of the dominant diatom species to pollution, while the low diversity at critical points indicated a progressive ecological deterioration. Although diatoms reflect the biological quality of water, they can overestimate its general quality from an ecological approach, generating contradictions with chemical indicators and limiting their use in the evaluation of quality under public health criteria in highly intervened systems.
References
Ayers, R. S., & Wescot, D. W. (1985). Water quality for agriculture. Rome Italy: Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO).
Badamasi, H., Yaro, M. N., Ibrahim, A., & Bashir, I. A. (2019). Impacts of phosphates on water quality and aquatic life. Chemistry Research Journal, 4(3), 124-133.
Barrios-Mendoza, T. O., Córdova-Mendoza, P., Córdova-Barrios, I. C., Argota-Pérez, G., & Iannacone, J. (2019). Costo ambiental sostenible relativo ante el coeficiente de transferencia de oxígeno en aguas residuales. Paideia XXI, 9(2), 209-216. https://doi.org/10.31381/paideia.v9i2.2753
Bendezu-Bendezu, M. A., & Bendezú-Hernández, C. V. (2021). Efecto de los parámetros fisicoquímicos y biológicos sobre la calidad del agua del río Pisco. South Florida Journal of Development, 2(4), 5606-5614. https://doi.org/10.46932/sfjdv2n4-049
Benjumea-Hoyos, C. A., Suárez-Segura, M. A., & Villabona-González, S. L. (2018). Variación espacial y temporal de nutrientes y total de sólidos en suspensión en la cuenca de un río de alta montaña tropical. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 42(165), 353-363. https://doi.org/10.18257/raccefyn.777
Bennett, M. G., Lee, S. S., Schofield, K. A., Ridley, C. E., Washington, B. J., & Gibbs, D. A. (2021). Response of chlorophyll a to total nitrogen and total phosphorus concentrations in lotic ecosystems: A systematic review. Environmental Evidence, 10(1), 23. https://doi.org/10.1186/s13750-021-00238-8
Bere, T. (2014). Ecological preferences of benthic diatoms in a tropical river system in São Carlos-SP, Brazil. Tropical Ecology, 55(1), 47-61.
Bey, M., & Ector, L. (2014). Atlas des diatomées des cours d’eau de la région Rhône-Alpes (Vol. 5). Lyon, France: DREAL Rhône-Alpes.
Blanco, S. (2024). What do diatom indices indicate? Modeling the specific pollution sensitivity index. Environmental Science and Pollution Research, 31(20), 29449-29459. https://doi.org/10.1007/s11356-024-33115-1
Blanco, S., Álvarez, I., Cejudo, C., Bécares, E., Ector, L., García, C., Seisdedos, P., Hernández, N., & Rodríguez, I. (2011). Guía de las diatomeas de la cuenca del Duero. Valladolid, España: Confederación Hidrográfica del Duero.
Blanco, S., Cejudo, C., Álvarez, I., Bécares, E., Hoffmann, L., & Ector, L. (2010). Atlas de las diatomeas de la cuenca del Duero. León, España: Universidad de León.
Bonada, N., Sánchez-Montoya, M. M., Cid, N., Acosta, R., Arce, M. I., Cañedo-Argüelles, M., Cunillera-Montcusí, D., De-las-Heras, P., Díaz-Redondo, M., Ersoy, Z., Fernández-Calero, J. M., Arnau, N. F., Fortuño, P., Freixinos, Z., Gomà, J., López-Pintor, A., López-Rodríguez, M. J., López-Rodríguez, N., Mellado-Díaz, A., Miñano-Martínez, J., Morcillo, F., Munné, A., Ordeix, M., Piñero-Fernández, M., Quevedo-Ortiz, G., Roblas, N., Rodríguez-Lozano, P., Vicente Rovira, J., Sánchez-Campaña, C., Sánchez-Nogueras, J., Soria, M., Suárez-Alonso, M. L., Tierno-de-Figueroa, J. M., Vidal-Abarca, M. R., Vinyoles, D., Gallart, F., & Prat, N. (2024). Retos y oportunidades para la evaluación del estado ecológico en ríos temporales. Ecosistemas, 33(1), 2655. https://doi.org/10.7818/ecos.2655
Brehob, M. M., Pennino, M. J., Handler, A. M., Compton, J. E., Lee, S. S., & Sabo, R. D. (2024). Estimates of lake nitrogen, phosphorus, and chlorophyll‐ a concentration to characterize harmful algal bloom risk across the United States. Earth’s Future, 12(8), 1-19. https://doi.org/10.1029/2024EF004493
Buenaño, M., Vásquez, C., Zurita-Vásquez, H., Parra, J., & Pérez, R. (2018). Macroinvertebrados bentónicos como indicadores de calidad de agua en la cuenca del Pachanlica, provincia de Tungurahua, Ecuador. Intropica, 13(1), 41-49. https://doi.org/10.21676/23897864.2405
Calizaya, A. J. (2013). El uso de las diatomeas (Bacillariophyceae) como potenciales herramientas en la gestión de la calidad del agua superficial. En: Gestión de la calidad del agua superficial (pp. 1-9). Arequipa, Perú: Ministerio del Ambiente.
Camargo, J. A., Alonso, A., & Salamanca, A. (2005). Nitrate toxicity to aquatic animals: A review with new data for freshwater invertebrates. Chemosphere, 58(9), 1255-1267. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.10.044
Cantonati, M., Zorza, R., Bertoli, M., Pastorino, P., Salvi, G., Platania, G., Prearo, M., & Pizzul, E. (2021). Recent and subfossil diatom assemblages as indicators of environmental change (including fish introduction) in a high-mountain lake. Ecological Indicators, 125, article 107593. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107603
Castillejo, P., Chamorro, S., Paz, L., Heinrich, C., Carrillo, I., Salazar, J. G., Navarro, J. C., & Lobo, E. A. (2018). Response of epilithic diatom communities to environmental gradients along an Ecuadorian Andean river. Comptes Rendus – Biologies, 341(4), 256-263. https://doi.org/10.1016/j.crvi.2018.03.008
Castillejo, P., Ortiz, S., Jijón, G., Lobo, E. A., Heinrich, C., Ballesteros, I., & Rios-Touma, B. (2024). Response of macroinvertebrate and epilithic diatom communities to pollution gradients in Ecuadorian Andean rivers. Hydrobiologia, 851(2), 431-446. https://doi.org/10.1007/s10750-023-05276-6
Céspedes-Vargas, E., Umaña-Villalobos, G., & Silva-Benavides, A. M. (2016). Tolerancia de diez especies de diatomeas (Bacillariophyceae) a los factores físico-químicos del agua en el río Sarapiquí, Costa Rica. Revista de Biología Tropical, 64(1), 105-115. https://doi.org/10.15517/rbt.v64i1.18295
Confederación Hidrográfica del Ebro. (2005). Metodología para el establecimiento del estado ecológico según la Directiva Marco del Agua en la Confederación Hidrográfica del Ebro: protocolos de muestreo y análisis para fitoplancton, fitobentos e invertebrados bentónicos. Madrid, España: Ministerio de Medio Ambiente.
Díaz-Quirós, C., & Rivera-Rondón, C. A. (2004). Diatomeas de pequeños ríos andinos y su utilización como indicadoras de condiciones ambientales. Caldasia, 26(2), 381-394.
Donato-Rondón, J. C. (2019). Diversidad de diatomeas en un sistema fluvial andino: los nutrientes y la conductividad como factores de explicación. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 43(169), 728-736. https://doi.org/10.18257/raccefyn.939
Emmanuel, E., Lacou, J., Balthazard-Accou, K., & Joseph, O. (2009). Evaluación del riesgo ecológico de los efectos de metales pesados y nutrientes contenidas en efluentes urbanos sobre los ecosistemas de la bahía de Puerto Príncipe (Haití). Aqua-LAC, 1(1), 18-28. https://doi.org/10.29104/phi-aqualac/2009-v1-1-02
García-Miranda, F., & Miranda-Rosales, V. (2018). Eutrofización, una amenaza para el recurso hídrico. En: Problemáticas de la gestión ambiental del agua en México. Volumen II, Parte 1. Eje temático 3: Retos del agua y la sociedad (pp. 177-190). Ciudad de México, México: Universidad Nacional Autónoma de México y Asociación Mexicana de Ciencias para el Desarrollo Regional A.C.
González, S. O., Almeida, C. A., Calderón, M., Mallea, M. A., & González, P. (2014). Assessment of the water self-purification capacity on a river affected by organic pollution: Application of chemometrics in spatial and temporal variations. Environmental Science and Pollution Research, 21(18), 10583-10593. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3098-y
González-Tuta, A. L., Gil-Padilla, L. N. & Pinilla-Agudelo, G. A. (2023). Evaluación del estado ecológico del río Ánimas mediante índices multimétricos en Cerinza, Boyacá. Acta Biológica Colombiana, 28(2), 239-250. https://doi.org/10.15446/abc.v28n2.103952
Guerrero-Lizarazo, M. C., Pinilla-Agudelo, G., & Estrada-Galindo, I. J. (2021). Ecología funcional de las comunidades de algas perifíticas de la reserva la planada, en el Chocó biogeográfico colombiano: Limitación de recursos, competencia y variables ambientales. Revista de Biología Tropical, 69(1), 331-351. https://doi.org/10.15517/rbt.v69i1.42042
Hama-Salih, N. Y., Mohammad, A. O., & Mohammed, F. O. (2021). Study on the self-purification of Tanjaro River. Tikrit Journal for Agricultural Sciences, 21(4), 54-62. https://doi.org/10.25130/tjas.21.4.7
Hammer, O., Harper, D. A. T, & Ryan, P.D. (2001). PAST: Paleontological statistics software package for education and data analysis. Paleontología Electrónica, 4(1), 1-9. Recuperado de http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm
Hernández-González, S. (2012). Indicadores biológicos de calidad de las aguas superficiales de la subcuenca del río Viejo, utilizando fitobentos (diatomeas). Revista Universidad y Ciencia, 6(9), 20-23. https://doi.org/10.5377/uyc.v6i9.1952
HGPT, Honorable Gobierno Provincial de Tungurahua. (2019). Plan de desarrollo y ordenamiento territorial de Tungurahua. Ambato, Ecuador: Honorable Gobierno Provincial de Tungurahua.
Hurtado, P., & Arias-Real, R. (2024). Biodiversidad y funcionamiento de los ríos intermitentes: retos en un contexto de cambio global. Ecosistemas, 33(1), artículo 2742. https://doi.org/10.7818/ECOS.2742
INEN, Instituto Ecuatoriano de Normalización. (2014). NTE INEN-ISO 5667-1: Calidad del agua. Muestreo. Parte 1: Guía para el diseño de los programas de muestreo y técnicas de muestreo (ISO 5667-1:2006, IDT). Quito, Ecuador: Instituto Ecuatoriano de Normalización.
INEC, Instituto Nacional de Estadísticas y Censos del Ecuador. (2022). Boletín Técnico Nacional. Recuperado de https://www.censoecuador.gob.ec/public/Boletin_Nacional.htm
INAMHI, Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología del Ecuador. (2017). Anuario meteorológico. Quito, Ecuador: Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología del Ecuador.
Jeffrey, S. W., & Humphrey, G. F. (1975). New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton. Biochemie Und Physiologie Der Pflanzen, 167(2), 191-194. https://doi.org/10.1016/S0015-3796(17)30778-3
Keck, F., Bouchez, A., Franc, A., & Rimet, F. (2016). Linking phylogenetic similarity and pollution sensitivity to develop ecological assessment methods: A test with river diatoms. Journal of Applied Ecology, 53(3), 856-864. https://doi.org/10.1111/1365-2664.12624
Kopáček, J., Hejzlar, J., Oulehle, F., Porcal, P., Weyhenmeyer, G. A., & Norton, S. A. (2020). Disruptions and re-establishment of the calcium-bicarbonate equilibrium in freshwaters. Science of the Total Environment, 743, article 140626. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140626
Krammer, K., & Lange-Bertalot, H. (1986). Bacillariophyceae: Naviculaceae (Vol. 2/1). In: Ettl, H., Gerloff, J., Heynig, H., & Mollenhauer, D. (eds.). Süßwasserflora von Mitteleuropa (p. 827). Stuttgart, Germany: Gustav Fischer Verlag.
Larrea-Murrell, J., Romeu-Alvarez, B., Lugo-Moya, D., & Rojas-Badía, M. M. (2022). Fundamental aspects of water quality monitoring: The Almendares River as a case study. CENIC Ciencias Químicas, 53(2), 148-59.
Lebkuecher, J. G., Atma, J. L., Conn, H., & Redwine, D. J. (2023). Composition of epilithic diatom and soft-algal assemblages in infralittoral zones of Tennessee reservoirs and correlations of composition to trophic state. Journal of Freshwater Ecology, 38(1), article 2182836. https://doi.org/10.1080/02705060.2023.2182836
Lobo, E., Heinrich, C., Schuch, M., Dupont, A., Da Costa, A., Wetzel, C., & Ector, L. (2016). Índice trófico de qualidade da água: Guia ilustrado para sistemas lóticos subtropicais e temperados brasileiros. Santa Cruz do Sul, Brasil: Universidae de Santa Cruz do Sul (UNISC).
Misra, O. P., & Chaturvedi, D. (2016). Fate of dissolved oxygen and survival of fish population in aquatic ecosystem with nutrient loading: A model. Modeling Earth Systems and Environment, 2(3), article 112. https://doi.org/10.1007/s40808-016-0168-9
Mohapatra, S. C., Kanuri, V. V., Vaddem, K. K., Saha, S., Ali, S. Y., Verma, A., Biswas, M. K., & Vidyarthi, A. K. (2023). Spatio-temporal variability in macroinvertebrate community structure and ecological health status of a tropical dynamic river-estuarine system, India: An integrated approach of multivariate analysis. Environmental Research, 238, article 117236. https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117236
Moreno, C. (2001). Métodos para medir la biodiversidad. Zaragoza, España: M&T– Manuales y Tesis SEA.
Moreno, D. P., Quintero, J., & López, A. (2010). Métodos para identificar, diagnosticar y evaluar el grado de eutrofia. ContactoS, 78, 25-33.
Naumoski, A., & Mitreski, K. (2010). Classifying diatoms into trophic state index classes with novel classification algorithm. Procedia Environmental Sciences, 2, 1124-1138. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2010.10.122
Nugraha, W. D., Sarminingsih, A., & Alfisya, B. (2020). The study of self purification capacity based on biological oxygen demand (BOD) and dissolved oxygen (DO) parameters. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 448(1), article 012105. https://doi.org/10.1088/1755-1315/448/1/012105
Olszyński, R. M., Szczepocka, E., & Żelazna-Wieczorek, J. (2019). Critical multi-stranded approach for determining the ecological values of diatoms in unique aquatic ecosystems of anthropogenic origin. PeerJ, 7, article e8117. https://doi.org/10.7717/peerj.8117
Oña, J., & Tonato, C. (2017). Determinación del estado trófico de las lagunas de Mojanda a través de la cuantificación de clorofila (tesis de grado). Universidad Central del Ecuador, Quito, Ecuador.
Pardo, I., García, L., Delgado, C., Noemi, C., & Abrain, R. (2010). Protocolos de muestreo de comunidades biológicas acuáticas fluviales en el ámbito de las confederaciones hidrográficas del Cantábrico y Miño-Sil (informe técnico). Madrid, España: Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino.
Pauta, G., Velasco, M., Gutiérrez, D., Vázquez, G., Rivera, S., Morales, O., & Abril, A. (2019). Evaluación de la calidad del agua de los ríos de la ciudad de Cuenca, Ecuador. Maskana, 10(2), 76-88. https://doi.org/10.18537/mskn.10.02.08
Plata-Díaz, Y., & Núñez-Avellaneda, M. (2020). Algas perifíticas de los ríos del piedemonte de la transición andino-amazónica: camino Andakí Caquetá, Colombia. Revista Colombiana Amazónica, 12, 234-245.
Raffo-Lecca, E., & Ruiz-Lizama, E. (2014). Caracterización de las aguas residuales y la demanda bioquímica de oxígeno. Industrial Data, 17(1), 71-80. https://doi.org/10.15381/idata.v17i1.12035
Segura-García, V., Almanza, J., & Ponce-Saavedra, J. (2016). Diversidad en comunidades de diatomeas epilíticas con relación a los parámetros fisicoquímicos en la cabecera del río Zinapécuaro, México. Hidrobiología, 26(2), 187-202. https://doi.org/10.24275/uam/izt/dcbs/hidro/2016v26n2/Segura
Statgraphics Technologies, Inc. (2023). Statgraphics Centurion 19 (software). Recuperado de https://www.statgraphics.com/download19
Taxagua. (2013). Tesauro taxonómico para la clasificación del estado ecológico de las masas de agua continentales (informe técnico). Madrid, España: Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico. Recuperado de https://www.miteco.gob.es/es/agua/temas/estado-y-calidad-de-las-aguas/aguas-superficiales/programas-seguimiento/taxagua.html
Téllez-Luna, M. I., & Ospino-Jiménez, J. C. (2022). Evaluación de la concentración de nitratos y fosfatos por Chlorella vulgaris en aguas superficiales en el tramo Salguero del río Cesar. Revista Agunkuyaa, 12(2), 63-67. https://doi.org/10.33132/27114260.2207
Valdez-Marroquín, C. G., Guzmán, M. A., Valdés, A., Forougbakhch, R., Alvarado, M. A., & Rocha, A. (2018). Estructura y diversidad de la vegetación del matorral espinoso tamaulipeco con condiciones prístinas en el noreste de México. Revista de Biología Tropical, 66(4). https://doi.org/10.15517/rbt.v66i4.32135
Villamizar-Mendoza, Y., Ramón-Valencia, J. D., & López-Areniz, L. A. (2020). Análisis de las condiciones del recurso hídrico en la quebrada Escorial, Pamplona, norte de Santander. Revista Ambiental, 1, 1-16. https://doi.org/10.24054/aaas.v11i1.382
Wang, C., He, T., Zhang, M., Zheng, C., Yang, L., & Yang, L. (2024). Review of the mechanisms involved in dissimilatory nitrate reduction to ammonium and the efficacies of these mechanisms in the environment. Environmental Pollution, 345, article 123480. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.123480
Wang, X., Chen, Y., Yuan, Q., Xing, X., Hu, B., Gan, J., Zheng, Y., & Liu, Y. (2022). Effect of river damming on nutrient transport and transformation and its countermeasures. Frontiers in Marine Science, 9, article 1078216. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.1078216
Zelinka, M. (1961). Zur Präzisierung der biologische Klassifikation der Reinheit fließender Gewässer. Archiv für Hydrobiologie, 57, 389-407.
Zhikharev, V., Vodeneeva, E., Kudrin, I., Gavrilko, D., Startseva, N., Kulizin, P., Erina, O., Tereshina, M., Okhapkin, A., & Shurganova, G. (2022). The species structure of plankton communities as a response to changes in the trophic gradient of the mouth areas of large tributaries to a lowland reservoir. Water, 15(1), article 74. https://doi.org/10.3390/w15010074
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Tecnología y ciencias del agua
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
By Instituto Mexicano de Tecnología del Agua is distributed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License. Based on a work at https://www.revistatyca.org.mx/. Permissions beyond what is covered by this license can be found in Editorial Policy.
