Ecología de las aguas continentales

Ecología de las aguas continentales

María J. ServiaDepartamento de Bioloxía Animal, Bioloxía Vexetal e Ecoloxía

EVALUACIÓN???

Tipología de las aguas continentales

MEDIOS LÉNTICOS (lagos, lagunas, ...)

MEDIOS LÓTICOS (ríos)En río se alternan rápidos (facies lótica) y remansos (facies léntica).

AMBIENTES ESPECIALES

Tipología de las aguas continentales

Ambientes especiales


LAGUNAS HIPERSALINAS

Masas de agua que se asientan sobre evaporitas, están muy cargadas de sales (una salinidad incluso superior a la del mar).Son ambientes con una fauna y flora muy peculiar y característica:Microorganismos (bacterias de la sal), algunos vegetales, Crustáceos, Rotíferos etc.

Algunas evaporitas frecuentesaragonita CaCO3calcita CaCO3dolomita MgCa(CO3)2soda Na2CO3×10H2O,trona Na2CO3×NaHCO3×2H2O,halita NaCl

Algunas evaporitas frecuentesaragonita CaCO3calcita CaCO3dolomita MgCa(CO3)2soda Na2CO3×10H2O,trona Na2CO3×NaHCO3×2H2O,halita NaCl

Algunas evaporitas frecuentes:aragonita CaCO3calcita CaCO3dolomita MgCa(CO3)2soda Na2CO3×10H2O,trona Na2CO3×NaHCO3×2H2O,halita NaCl


MEDIOS LÉNTICOS TEMPORALES

Lagunas temporales: Tienen dimensiones muy variables y en general albergan el agua procedente de las precipitaciones o de las riadas.

Cubetas graníticas: Pequeñas charcas que se forman en pozas graníticas que son colonizadas por briofitos e insectos acuáticos.

Fitotelmata: Plantas con dispositivos que permiten la retención de agua.

Dendrotelmata: Agua que se acumula en huecos que quedan en la madera. Suelen tener menos luz y mayor disponibilidad de materia orgánica que los fitotelmata.

Métodos de muestreoAmbientes especiales

• Son ambientes muy reductores con un gran desarrollo de briófitos (Sphagnum).

• Gran importancia en paleoecología, pues permiten relacionar los cambios de vegetación con los cambios climáticos e incluso diferentes usos del suelo en tiempos mas recientes, por ejemplemediante el análisis del polen.

• En las turberas existe un alto porcentaje de endemismos.

• El agua suele estar saturada de ácidos húmicos, por lo que son ambientes ácidos y oligotróficos, de forma que la vegetación superior presenta adaptaciones para obtener nitrógeno de fuentes diferentes del suelo (Drosera).

TURBERAS


MEDIO CAVERNÍCOLACursos de agua (ríos subterráneos) o depósitos de agua que existen en el interior de cuevas generalmente asociados a medios cársticos.Características importantes desde el punto de vista ecológico son: oscuridad, temperaturas bajas y constantes, escasez de recursos alimentarios, etc.Los organismos (troglobios) presentan adaptaciones especiales (morfológicas, ecológicas, etológicas y fisiológicas) para vivir en estos ambientes.


MEDIO INSTERSTICIALPsammon y endopelon: fondos arenosos y fangosos de lagos. En ellos el flujo de

agua intersticial es mínimo.Ambiente hiporreico: es el agua que empapa el lecho de los ríos. Dependiendo

de la granulometría, los intersticios son ocupados por una fauna y flora muy particular (Estigofauna y Estigoflora).


AGUAS TERMALES

• Tª superior a la del ambiente. Están asociadas al vulcanismo o a líneas de fractura de fallas.

• Su naturaleza química y Tª son muy variables .

• Desde la surgencia se establece un gradiente de Tª y de comunidades.

Funcionamiento de los ecosistemas acuáticos

El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente de energía (fuente principal: el sol).

Existe un movimiento continuo de materia y energía. Los elementos químicos pasan por distintos compartimentos (sedimento, agua, organismos…) en ciclos. La energía fluye a través de la cadena alimentaria solo en una dirección: va desde el sol, a través de los productores, a los descomponedores. La energía entra en el ecosistema en forma de energía luminosa y sale en forma de energía calorífica.

Las redes tróficas son las relaciones alimentarias del ecosistema, es decir, de los flujos de materia y energía.

MEDIOS LÉNTICOS

MEDIOS LÓTICOS

LOS ORGANISMOS

Plancton: Organismos que viven en suspensión, que son transportados por los movimientos del agua y normalmente < 5 mm.

Necton: Organismos capaces de vivir en medio de la columna de agua, desplazándose activamente.

Neuston: Organismos que viven en la interfase aire-agua, aprovechando la tensión superficial.

Bentos: Organismos que viven ligados al fondo, bien fijos o desplazándose sobre o dentro del sustrato.

Macroinvertebrados: Organismos bentónicos visibles sin el uso del microscopio.

Macrófitas: Plantas o algas acuáticas de porte mediano a grande, no microscópicas.


Medios lénticos

Medios lénticos

Los medios lénticos suelen ser menos persistentes que los ecosistemas fluviales. La mayoría tienden a colmatarse de sedimentos y a desaparecer. En lagos de origen glaciar la velocidad media de acúmulo de sedimentos es del orden de 1 mm/año.

• Un lago es una masa de agua que alcanza o sobrepasa una profundidad suficiente para el establecimiento de la termoclina.

• Las lagunas, charcas, etc. no están estratificadas. Son poco profundas y, a diferencia de un lago, la luz llega hasta el fondo, que puede estar completamente colonizado por las macrofitas.

Medios lénticos

5 10 15 20 25 30

12345678910

Temperatura (°C)

Pro

fund

idad

(m)

Epilimnion

Hipolimnion

MetalimnionTERMOCLINA

Donde hay un gradiente vertical de temperatura existe un gradiente vertical de densidad

Medios lénticos

ESTRATIFICACIÓN

Medios lénticos

• Zona fótica : Zona situada por encima del punto de compensación en la que tiene lugar la fotosíntesis: la producción supera la respiración.

• Zona afótica o profunda: situada por debajo del punto de compensación, la respiración es mayor que la producción.

El punto en que fotosíntesis (producción) = respiración (se consume todo el O2 producido): punto de compensación.

El grosor de la zona fótica varía en función de: sólidos en suspensión, sustancias en disolución, plancton, etc. Como estos factores varían estacionalmente, en las distintas épocas del año se producen variaciones en su grosor.

LUZ

% of surface light

0

5

10

15

20

25

30

35

0 25 50 75 100

dept

h (m

)

10%20%

Medios lénticos

Clasificación pseudotaxonómicaBACTERIOPLANCTON

FITOPLANCTON

ZOOPLANCTON

Medios lénticos

El Fósforo y el Nitrógeno son los principales elementos limitantes. Con el tiempo, estoselementos, a medida que llegan desde la cuenca, se van acumulando y el balance P/R se incrementa (el sistema pasa de ser oligotrófico a eutrofico). La progresión natural es muylenta, pero se puede acelerar como consecuencia de la contaminación. En un embalse eutrófico o hipereutrófico la producción llega a ser muy alta, y las augas pierdentransparencia y adquieren color verde por la acumulación de fitoplancton.

Los cambios estacionales en las abundancias y estructura de la comunidad se deben a la respuesta a los cambios ambientales por parte de los distintos grupos del fitoplancton.

Eutrofización

BiomarcadoresMedios lénticos

La eutrofización puede favorecer la proliferación masiva o “floración” del fitoplancton (“Blooms” o HABs: “harmful algal blooms”). Normalmente la diversidad disminuye, y dominan las Cianobacterias (los blooms suelen ser superficiales, y de organismos flotantes o móviles).

Algunas especies de Diatomeas o de Clorofíceas pueden formar floraciones, pero con características muy diferentes. Algunas sustancias liberadas por Algas y Cianobacterias incluyen benceno, tricloretileno, cloroformo, etilbenceno y xileno (todos tóxicos). La combinación de estos compuestos con otros presentes en el agua produce mal olor y sabor a tierra, moho o pescado. La ocurrencia de este fenómeno depende tanto de las condiciones ambientales como de los requerimientos específicos de los organismos.

Se han observado blooms muy tóxicos en aguas oligotróficas (ej. lagos alpinos). La facilidad de crecimiento de las Cianobacterias favorece su aparición en ambientes de aguas alcalinas o neutras con pH entre 6 y 9, y temperaturas entre 15 y 30°C.

Blooms de fitoplancton

BiomarcadoresMedios lénticos

Floración de Microcystis aeruginosa en Caldas de Reis

Clorofila 449’5 µg/l

Microcystis aeruginosa 2 . 106 cels./mlpH: 9’89Fósforo: 0’65 mg/lNitrógeno total: 6’6 mg/lSólidos en susp.: 120 mg/lTurbidez: 254 NTU

Valores máximos octubre de 2006


Medios lóticos

Medios lóticos

Carpa

“En una región biogeográfica determinada los cursos de agua con anchuras, profundidades y pendientes comparables poseen poblaciones de peces análogas” (Regla de Huet).

Brema

Zona de la trucha Zona del tímalo Zona del barbo Zona de la brema

TruchaCavilat

Bermejuela

TímaloGobio

Boga

Lamprea de río Alburno

Barbo Tenca

EscardinoPerca

Anguila

Lucio

Región de los salmónidos Región de los ciprínidos

Carpa

Brema

Zonación de Huet (1949)

LA ZONACIÓN BIOLÓGICA

BiomarcadoresMedios lóticos

Zonación de Illies y Botosaneanu (1963)• Factores morfodinámicos (pendiente, anchura, granulometría…)• Temperatura• Biocenosis de invertebrados bentónicos

• CrenonEucrenonHipocrenon

• RitronEpirritronMetarritronHiporritron

• PotamonEpipotamonMetapotamonHipopotamon

Las discontinuidades entre las comunidades se producen en aquellos sectores en los que los factores morfodinámicos (caudal, anchura, profundidad) experimentan cambios drásticos (confluencia de ríos o arroyos del mismo rango hidráulico).


• Fuentes y arroyos de cabecera orden 1.• Eucrenon: límite entre el dominio subterráneo y superficial.• Hábitat madícola• Aguas muy frías todo el año• Débil amplitud térmica• Organismos: reófilos y estenotermos• Baja diversidad específica• Elevada tasa de endemismo y gran valor de conservación

• Ríos de montaña y media montaña• Tª media mensual < 20ºC (25ºC en regiones tropicales)• Sustrato dominante: rocas, piedras, gravas, arenas (limos

sólo en los sectores lénticos)• Aguas rápidas y turbulentas (sobresaturadas de Oxígeno)• Organismos típicamente reófilos y estenoicos

El Potamon• Curso bajo de los ríos, aguas tranquilas• Sustrato dominante: arenas y fangos• Temperatura > 20º C (25º en regiones tropicales)• Presencia de comunidades planctónicas• Organismos euritermos y euroxibiontes• Composición del bentos semejante a la de lagos y embalses

El Ritron

El Crenon


Los dos modelos de zonación se superponen al menos parcialmente:

Epi y metarritron: zona de la trucha

Hiporritron: zona del tímalo

Epipotamon: zona del barbo

Metapotamon: zona de la brema

Concepto de Continuo Fluvial(“River Continuum concept” Vannote et al., 1980)

•Desde la cabecera hasta la desembocadura existe un gradiente continuo de factores físicos (morfología e hidrología). Las comunidades se originan como respuesta a este gradiente.

•Relación íntima entre comunidades bióticas y medio terrestre adyacente (cuenca). Dinámica de la materia orgánica (aporte, transporte, almacenamiento y utilización por los grupos funcionales).

•Las comunidades situadas río abajo dependen de los procesos que ocurren río arriba.

•Diferentes estrategias biológicas de los invertebrados bentónicos



• Producción primaria • Aportes de fuentes externas:

– MOPG (Materia orgánica particulada gruesa = CPOM): hojarasca

– MOPF (Materia orgánica particulada fina = FPOM)

• < 1 mm• Fragmentos de hojas y heces

– MOD (Materia orgánica disuelta = DOM)

FUENTES DE ENERGÍA

Tasa

de

carg

a de

car

bono

org

ánic

o

Hynes (1975): “The stream and its valley” fue el primero en llamar la atención sobre la importancia de las entradas de materia orgánica alóctona en la dinámica fluvial.

Producción primaria en ecosistemas lóticos

Pro

ducc

ión

prim

aria

rela

tiva


CPOM alóctona: Características, distribución y descomposición

Formada por hojarasca y fragmentos vegetales procedentes del estrato arbóreo, arbustivo y herbáceo del bosque de ribera.

Deben ser “acondicionadas” por bacterias y hongos.

El proceso de descomposición y el valor nutritivo depende de las especies vegetales.

La proporción de entrada relativa disminuye con el rango hidráulico, decrece desde la cabecera hacia la desembocadura.

La descomposición es más lenta en los arroyos que en ríos de llanura


Mecanismos Físicos

Mecanismos BiológicosBacterias y Hongos: degradan la celulosa y

metabolizan la lignina.

Los Desmenuzadores utilizan la CPOM

Filtradores / colectores de depósito utilizan la FPOM

Los Raspadores utilizan el perifiton

Los Predadores se alimentan de todos ellos

Procesado de la materia orgánica


Proporciona heterogeneidad al sustrato y actúa como refugio y hábitat adecuado para muchos organismos.

Retiene sedimentos finos adecuados para determinadas especies

Modifica el flujo formando acúmulos de hojarasca y ramas.

Reduce la erosión y protege bancos de sedimentación

Proporciona sustrato para la retención de MOPF

Asegura el suministro a largo plazo de materia orgánica

Funciones

Para conseguir una idea exacta del funcionamiento fluvial, debe tenerse una visión a largo plazo. Los eventos episódicos poco frecuentes pueden tener un impacto importantísimo. Los estudios a largo plazo han mostrado que los acontecimientos estocásticos juegan un papel importante en el funcionamiento del ecosistema (Investigaciones en un período del 15 años demostraron que el 85% de la CPOM había entrado durante 2 tormentas y la mayoría durante sólo 18 horas!)

CPOM alóctona

Desmenuzadores

Redes tróficas en ambientes lóticos


River Continuum Concept (Vannote et al. 1980)

• P/R < 1 (heterotrófico) • Máxima interrelación con medio terrestre (MOPG: hojarasca)• Corrientes rápidas y frías• Sombreado del cauce limita la producción primaria• Organismos dominantes:

Desmenuzadores (CPOM)Colectores ( FPOM)

Curso alto (orden 1-3)

Curso medio (4-6)

Curso bajo (>6)


• Menor cobertura de riberas con relación a anchura del cauce

• Incremento de la temperatura• P/R>1 (autotrófico): mayor penetración de la luz,

incremento de producción primaria (perifiton y macrófitas)• Organismos dominantes:

Raspadores (perifiton)Colectores (filtradores del seston: FPOM)

• Cauce ancho y profundo. Condiciones más estables • Disminución de la autotrofia y tendencia a la heterotrofia• Predominio de la FPOM y la MOD• Organismos dominantes:

Colectores ( FPOM)• Presencia de comunidades del plancton

•Los nutrientes pasan a la columna de agua plantas consumidores otros consumidores heces = ciclo de nutrientes

•Un ciclo: •Retención de un átomo de MOD•Paso a través de la red alimentaria•Devolución al agua para su reutilización

•Transporte aguas abajo + ciclo de nutrientes = espiral de nutrientes

•Espiral = distancia de un ciclo–Ciclo corto = espiral cerrada–Ciclo largo = espiral abierta

El ciclo y la espiral de nutrientes:reciclado, retención y desplazamiento aguas abajo


ExcepcionesParticularidades geomorfológicas locales. No siempre los ríos presentan gradientes morfológicos desde la cabecera hasta la desembocadura como los considerados en el RCC (ríos de montaña sin cobertura arbórea que son altamente inestables, rejuvenecimiento del perfil en la desembocadura).

Situación geográfica. Hay patrones similares entre ríos de gran altitud con ríos de latitudes elevadas. Muestran una rápida transición a la autotrofía o pueden ser autotróficos desde el nacimiento.

Factores climáticos. Afectan al tipo y densidad de la vegetación. La precipitación y la vegetación actúan sobre la escorrentía y la erosión que a su vez condiciona el sedimento y la carga orgánica (los arroyos en regiones áridas disminuyen el caudal río abajo por las infiltraciones, pudiendo llegar a desaparecer).

Estrés hidráulico. Las variaciones del perfil del río o la desembocadura de afluentes pueden determinar un cambio en los procesos de erosión, transporte y sedimentación.

Usos del suelo y contaminación. El concepto de RCC es aplicable sólo en condiciones naturales.


Oligochaeta from the abyssal zone of Lake Baikal (Siberia, Russia)MARTIN P. (1) ; MARTENS K. (1) ; GODDEERIS B. (1) ;(1) Institut royal des Sciences naturelles de Belgique (I.R.Sc.N.B.), Section Biologie des Eaux douces (Royal Belgian Institute of Natural Sciences, Freshwater Biology Section), 29 rue Vautier, 1000 Brussels, BELGIQUE

Lake Baikal is unique because the water circulation carries oxygen to its deepest point (1637 m), which makes it the onlyfreshwater lake in the world with an inhabitable abyssal area. The sampling of the abyssal of the Lake was recently made possible, allowing a study of the bathymetric and vertical distribution in the sediment of Oligochaeta. Samples were taken with a Reineck box corer and subsamples were extracted and subsequently divided into slices. Factors likely to affect oligochaeteabundance with depth and in the sediment were then evaluated. Identification to the species-level allowed discussion of thepossible role of the abyss of Lake Baikal in the origin of oligochaete taxa and to assess if genuine deep-water taxa exist. Abundance of Oligochaeta generally follows an exponential decline with depth. An exception was one station located near a deephot vent. In the abyssal area, all families of Oligochaeta are concentrated near the surface of the sediment. While there are generally no Naididae below 50 m, Tubificidae, Lumbriculidae, Propappidae, Enchytraeidae and Haplotaxidae are present at alldepths. Evidence suggests, for the first time, that food abundance is a limiting factor of oligochaete distribution. The possibility ofa genuine deep-water oligochaete fauna in Lake Baikal cannot be excluded but the low densities and the very small sizes ofanimals in this environment might have caused biased samples.

Hydrobiologia 1999, vol. 406 (304 p.) (1 p.1/4), pp. 165-174

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