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UNT - Facultad Agronomía y ZootecniaMateria: Ecología de VeterinariaComplemento de clases teóricas

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ECOSISTEMAS ACUATICOS

Ing. Agr. Silvia Constanza GuillénActualización

El médico veterinario puede actuar como profesional estudiando, produciendo, asistiendo en la salud,etc. de especies que viven en sistemas acuáticos, tanto silvestres como domesticadas, por lo que seconsidera necesario que los mismos posean un conocimiento de las estructuras de los ecosistemasacuáticos y de los procesos fundamentales que ocurren en ellos. Además para comprender ciertoscomportamientos de compuestos contaminantes en los ambientes estos conceptos que se vierten en elpresente texto son básicos. La biosfera es el gran ecosistema y en ella se producen intercambiosdinámicos permanentemente involucrando los sistemas terrestres y acuáticos.

Ambientes Acuáticos

Los Ecosistemas Acuáticos, en términos generales, se pueden clasificar en halobios (ambiente marino) ylimnobios (ambiente de agua dulce). Más detalladamente se clasifican en los siguientes ecosistemas:

marino- oceánico: cubren el 70% de la superficie terrestre, a partir del borde de las placascontinentales. Pueden tener grandes profundidades, de más de 11.000 m, con aguas frías yoscuras principalmente. La vegetación que predomina es el fitoplancton (algas microscópicassuspendidas) con una comunidad animal muy variada desde zooplancton (crustáceosmicroscópicos suspendidos), peces, grandes mamíferos y aves diversas.

estuarios: son regiones costeras donde los ríos se unen a los mares, las aguas tienen unaconcentración variable de sales debido a la mezcla de corrientes. La vegetación la constituyen elfitoplancton, algas marinas, hierbas y hasta puede haber árboles como en los manglares de lostrópicos.

lagos y estanques: depresiones físicas que permiten la acumulación de agua; caracterizándosepor el carácter relativamente estático del agua. Se produce una estratificación estacional verticalde las masas de agua. La vegetación es fitoplancton y perifiton (vegetación adherida a rocas ysedimentos); también existen plantas macrofitas emergentes, sumergidas, etc. Entre losanimales hay zooplancton, invertebrados como insectos, peces, reptiles, anfibios, nutrias, avesdiversas.

ríos y arroyos: cuerpos de agua que se desplazan por gravedad hacia el mar o ríos mayores y secaracterizan por poseer corriente en un sentido. Tanto la vegetación como las comunidadesanimales son similares a las de los lagos, variando especialmente en el tipo de especiespresentes.

humedales: son tierras pantanosas, en zonas con poco drenaje, en periferias de lagos. Secaracterizan por ser sistemas poco profundos, cuyo contenido de humedad suele variar con lasestaciones del año. Según las características del humedal la vegetación puede ir desde juncoshasta árboles y arbustos resistentes a suelos anegados.


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Entre estos ecosistemas y los terrestres, y entre los acuáticos entre sí; existen zonas de transición comolas costas, las zonas inter-mareas, los perilagos, entre otros. Estas regiones poseen sus propiascaracterísticas, constituyendo verdaderos ecosistemas de transición o ecotonos.

Estos sistemas se continúan a través del Ciclo Hidrológico, determinado que sus fronteras seanpermeables y altamente dinámicas.Las aguas continentales formadas por una gran red fluvio-lacustre que normalmente drena hacia losmares, constituye el limnobios y la ciencia que los estudia se la denomina Limnología. Dentro de lasaguas dulces se distinguen dos serie: la serie léntica correspondiente a las aguas quietas (lagos yestanques) y la serie lótica o de aguas corrientes (rios, arroyos, etc).

El Agua

El agua esta en toda la biósfera. Los organismos vivos están compuestos por una gran proporción deagua y las reacciones metabólicas se efectúan en soluciones cuyo medio es fundamentalmente acuoso.El agua es un elemento vital para la alimentación, higiene y actividades del ser humano, agricultura eindustria, entre otras.

El 70% de la superficie del planeta está cubierta por agua, de esta solo un 3% es apta para la vida, el 97%restante es agua salada de mares y océanos. Más de las tres cuartas partes del agua dulce se encuentrasolidificada en los glaciares y casquetes polares de la tierra; quedando solo una pequeña proporción deagua dulce disponible que se halla en ríos, lagos, riachuelos y acuíferos explotables. En el cuadro ygráfico siguientes se pueden comparar los valores y proporciones de la distribución del agua en elplaneta:

Distribución del Agua

Estado Física Localización UsosAgua Salada 97% Líquido o Sólido Mares y Océanos Posible aprovechamiento

Agua Dulce 3 %Inaccesible a costorazonable 99%

Sólido Casquetes PolaresGlaciares

Posible aprovechamiento(Liquefacción)

Líquido Agua ContaminadaGaseoso Atmósfera

Accesible 1 % Líquida Superficial Ríos y Lagos Bebida, riego, industria,etc.

Líquida Subterráneo Napa Bebida, riego, industria,etc.


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Esquema de la distribución de aguas en el planeta

Clasificación de las aguas dulces naturales según su origen

AGUAS DULCESNATURALES

DE LLUVIA

SUPERFICIALESdeshielolagosríosmares

PROFUNDAS De pozosfreáticasemisurgentesurgente

Agua Total

Agua DulceOcéanos 97%

Agua dulce 3%

Casquetes polares yglaciares 79%

Subterráneas 20%

Agua Dulce Supfácil acceso 1%

Humedad delSuelo 38%

Lagos 52%

Ríos 1%Vapor

Vapor de agua 8%

Organismosvivos 1%


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Ciclo del Agua en la Naturaleza. Evapotranspiración, Condensación, Precipitación, Infiltración,Escorrentía

El movimiento continuo de agua entre la superficie terrestre y la atmósfera se conoce como ciclohidrológico. Su fuerza motriz es la acción conjunta realizada por la energía solar y la fuerza de gravedad.El agua no es un elemento estático, sino que sufre un continuo trasvase recíproco entre continentes yocéanos dentro de la hidrosfera.

Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie terrestre y en las masas de agua, y portranspiración de los seres vivos. Este vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de lluvia o nieve.Al llegar a la superficie terrestre, el agua sigue dos trayectorias. En cantidades determinadas por laintensidad de la lluvia, así como por la porosidad, permeabilidad, grosor y humedad previa del suelo; unaparte del agua va directamente a arroyos y ríos, de donde pasa a los océanos y a las masas de aguacontinentales; el resto se infiltra en el suelo. Una porción del agua infiltrada constituye la humedad delsuelo y puede evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las plantas para ser transpirada porlas hojas. La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo, se filtra haciaabajo y se acumula en la llamada zona de saturación para formar un depósito de agua subterránea, cuyasuperficie se conoce como nivel freático. En condiciones normales, el nivel freático crece de formaintermitente según se va rellenando ó recargando y luego declina como consecuencia del drenajecontinuo en desagües naturales como son los manantiales.

Cada ser vivo establece su propio ciclo del agua, intercambiando continuamente el agua con el exterior.Los animales pierden agua permanentemente por los procesos de transpiración y excretas y en el casode los vegetales por la evapotranspiración. El agua que se pierde debe ser repuesta permanentemente ycon un grado de pureza que varía con cada especie. El ciclo del agua que cada individuo establece con suambiente forma parte del gran ciclo hidrológico.

En el siguiente esquema se marcan las principales fases del ciclo del agua (ver tema contaminación):

Ci


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Un cálculo aproximado del movimiento del agua en su ciclo, en el contexto de un gran ecosistema, seexpresa en el próximo esquema:

En el Ciclo Hidrológico intervienen los siguientes procesos:

Evapotranspiración – suma de la pérdida de humedad por evaporación a partir de las superficies delsuelo y el agua, más la transpiración de las plantas.

Evaporación - constituye el proceso por el cual el agua pasa del estado líquido al gaseoso. Es la pérdidade vapor de agua desde el suelo o superficie de agua expuesta al aire.

Condensación - es la transformación del agua del estado gaseoso al líquido debido a cambios de presióny temperatura.

Precipitación - caída del agua como efecto de la gravedad, principalmente en forma de lluvia, aunquetambién cae como nieve y granizo.

Infiltración - es la penetración del agua en el suelo.

Escorrentía – exceso de agua que fluye por la superficie del suelo.

Considerando que la parte del ciclo hidrológico que ocurre sobre la superficie es la más visible eincorporada a nuestra conciencia, es importante conocer que existen diferentes tipos de aguas delsubsuelo en permanente interrelación entre ellas y con las aguas superficiales. Las presiones del hombresobre el ciclo del agua se ven reflejadas tanto en el agua superficial como del subsuelo. En el siguienteesquema se resumen los efectos más importantes de las actividades del ser humano entre los que cabe

Procesos yProporciones


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destacar: 1) Alteraciones en la Disponibilidad 2) Contaminación 3) Desviaciones del uso natural hacia losusos antrópicos, entre otros.

El agua dulce de la superficie es reabastecida por la lluvia y otros tipos de precipitación, algunosacuíferos no vuelven a aprovisionarse por ser muy profundos y aunque la precipitación anual de la tierraes abundante no es igual en toda la superficie, lo que hace que en ciertas zonas este recurso seainsuficiente. El agua es un recurso natural que no se puede fabricar, se renueva por si misma en el ciclohidrológico que muchas veces se altera por el hombre, como se esquematizara en la figura precedente. .

En la siguiente figura se expresa como un compuesto esencial para la vida de los organismos, se muevepasando por distintos ecosistemas, por acción del desplazamiento del agua en sus distintas partes delciclo hidrológico.

Alteraciones en elCiclo Hidrológico


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Asociación del ciclo de los nutrientes con el ciclo hidrológico

Características Físicas, Químicas y Bacteriológicas del Agua. Relación con la Salud Pública y elEcosistema

El agua es un compuesto químico que forma el 80% - 95% de la materia viva. Su forma química es unamolécula constituida por un átomo de Oxígeno y dos de Hidrógeno, presentando una serie depropiedades fisicoquímicas que hacen que sea un compuesto fundamental para la vida, para losprocesos ecológicos y que le confieren cualidades como:

Excelente disolvente de compuestos orgánicos e inorgánicos Existencia a temperatura ambiente en los tres estados (sólido, líquido y gaseoso) Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido Tensión superficial relativamente alta y capacidad de adherencia, lo cual es importante para la

circulación capilar, por ejemplo en el transporte de savia en los vegetales Elevado calor específico Incolora y transparente al estado puro Elevada absorción de rayos infrarrojos


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Clasificación de sustancias, compuestos y organismos presentes en aguas naturales

El agua en los distintos ambientes, aparte de su composición de oxígeno e hidrógeno, presentadiferentes elementos y compuestos que le confieren características especiales. Estos van desde eloxígeno disuelto que es elemental para la vida en el seno del agua, hasta compuestos que soncontaminantes. Para una mejor comprensión se los clasifica en los siguientes grupos:

I Gases disueltosII Sales inorgánicas y productos orgánicos disueltosIII Sustancias inorgánicas u orgánicos en suspensiónIV Microorganismos

I GASES DISUELTOSOxígeno, Dióxido de Carbono, Ácido sulfhídrico

II SALES INORGÁNICAS Y PRODUCTOS ORGÁNICOS DISUELTOS- SUSTANCIASPOTENCIALMENTE TÓXICAS: Arsénico, Cromo, Flúor, Manganeso, Fenoles,

cianuros, sales de metales pesados- SUSTANCIAS CORROSIVAS: Ácidos, Sulfatos de Fe y Aluminio- SUSTANCIAS NO INCRUSTANTES: compuestos alcalinos- SUSTANCIAS INCRUSTANTES: carbonatos, sulfatos

III SUSTANCIAS INORGÁNICAS U ORGÁNICOS EN SUSPENSIÓNCompuestos que no solubilizan en agua, pueden ser dispersiones coloidales que confieren turbiedad,sabor y aspecto desagradable al agua

IV MICROORGANISMOS

Protozoarios, Algas, Bacterias, Virus

Cuando se analiza el agua y su relación con la salud pública y los ecosistemas es importante puntualizartérminos que ayudan a la comprensión de los mismos. En el cuadro siguiente se sintetizan algunos:

Términos asociados a la descripción del agua

TERMINO DEFINICIÓNCantidad de agua Volumen de agua disponible o requerida expresada en m3

Calidad de agua Conjunto de características que el agua debe cumplir para cada unode los usos

Agua dulce Concentración de sales menor al 0.01%Agua salada Concentración de sales mayor al 3%Agua blanda Agua con bajo nivel de minerales especialmente carbonatosAgua dura Alto contenido en calcio y magnesio (no disuelve el jabón)


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Agua contaminada Es la que ha perdido sus características con las que contaba para sufunción ecológica o de uso antrópico

Agua purificada Agua que ha recibido un tratamiento físico, químico o físico-químicopara eliminación de contaminantes

Agua potable El agua para ser usada para alimentación e higiene debe ser potable yesto implica que debe ser limpia, insípida, inodora e incolora, teneruna temperatura aproximada de 15° C, no debe contener bacterias,virus u otros organismos patógenos. Características dadas por elCodex Alimentarius

El agua según su contenido en sales tiene diferentes clasificaciones por lo que puede recibir nombrescomo agua dulce, salada, dura, blanda, etc. La salinidad se la puede expresar en gramos de salcontenidos en un litro de agua o en porcentaje y la dureza, que es el contenido de carbonato de calcio,se lo expresa en partes por millón de carbonato.

Según el contenido de sal, el agua puede clasificarse en: hipohalina con valores menores de 0,5 g/l hastahipersalina cuando llega a ser mayor a 40 g/l. Entre estos tipos de aguas se encuentran el aguaoligohalina, mesohalina y polihalina. Para la expresión del contenido de carbonato de calcio se dice queun agua es dura cuando tiene valores mayores a 200 ppm y blanda cuando es menor a 50 ppm,encontrándose valores intermedios entre ambos.

La calidad y disponibilidad de agua es un factor importante no solo en la salud publica sino en todos losecosistemas del planeta, para su buen funcionamiento. Es de destacar que en lo referente a animalessuperiores existen factores importantes que hacen al consumo de agua entre los que se pueden citar:

Disponibilidad de agua Calidad de agua, especialmente la presencia de sales Condiciones ambientales: humedad y temperatura Calidad del alimento: contenido en fibras, proteínas, suplementación con sales, etc. Estado fisiológico del animal

Estos temas se abordarán en mayor profundidad en otras asignaturas de la carrera, indicándose en estedocumento los factores mas destacados para ser considerados en el análisis global de los temasabordados en esta Unidad.

Se recomienda la lectura de la publicación Agua para bebida animal, de los autores Norberto A.Colacelli y Luis F. Medina de la Facultad de Agronomía y Zootecnia, UNT.


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Ambientes Lénticos y Lóticos. Características. Zonas de un Lago. Principales variables Bióticasy Abióticas

Serie Léntica: comprende lagos, lagunas, esteros, bañados y charcos. A diferencia de los ecosistemasterrestres, estos presentan límites más definidos que son las orillas, las paredes laterales, el sedimentodel fondo y la superficie del agua. Estos sistemas acuáticos lénticos se caracterizan porque tienenpropiedades comunes:

factores físico-químicos:- luz: la cantidad que puede penetrar en el agua no solo depende de la extinción natural sino

también de la turbidez producida por sedimentos, crecimiento de fitoplancton, etc.- temperatura: cambia tanto estacionalmente como en profundidad, determinando una

estratificación térmica.- oxígeno disponible: también tiene su variación anual y depende del grado de contaminación del

cuerpo de agua.

Estos factores determinan la distribución y las adaptaciones de la biocenosis de lagos, lagunas yembalses (cuerpos de agua artificiales). A diferencia de los lagos, las lagunas generalmente presentanmenor profundidad por lo que la estratificación vertical es mucho menor.

Serie Lótica: está constituida por cursos de agua más o menos profundos que presentan una corrienteen una dirección determinada, cuya velocidad depende principalmente de la pendiente del terreno.

Estructura de un Lago

Tanto los lagos como las lagunas pueden ser analizados vertical y horizontalmente en funciónprincipalmente de la entrada de luz y de la factibilidad de producirse fotosíntesis. Las zonas de un lagoque pueden diferenciarse son:

- Zona litoral: esta formada por aguas someras (de poca profundidad) donde la luz penetrafácilmente por lo que hay desarrollo de plantas con raíces.

- Zona limnética fótica: son las aguas abiertas que llegan hasta la profundidad donde penetra laluz.

- Zona profunda: está por debajo de la zona anterior y es donde no hay una penetración efectivade la luz.

- Zona bentónica: es el fondo del lago, presente tanto en el litoral como en la zona profundadonde tienen lugar principalmente los procesos de descomposición.

A pesar de que se pueden diferenciar estas zonas en un ecosistema lacustre, todas ellas soninterdependientes y se producen flujos de energía y ciclos de materia permanentemente.

La temperatura es otro factor que produce diferentes zonas en la estructura de un lago, y esto se da enregiones de climas templados donde se diferencian bien las estaciones anuales. En estos climas en las


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estaciones cálidas, la mayor radiación solar y mayor temperatura ambiente producen un calentamientodel agua superficial, estableciéndose capas en el perfil del lago que son:

- Epilimnion: capa superficial de agua más caliente y liviana.- Metalimnion: es la capa que se encuentra por debajo del epilimnion y se caracteriza por

presentar un gradiente de temperatura (por cada metro de profundidad la temperaturadesciende 1 º C) al que se lo llama termoclina.

- Hipolimnion: cuando la temperatura del agua del lago es de 4 º C (temperatura a la que alcanzasu máxima densidad), se forma una capa de agua fría sobre el fondo.

En el gráfico que se presenta a continuación se esquematizan la estructura de un lago con las zonasmencionadas:


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Variables Abióticas

Como se mencionara anteriormente, las variables abióticas que influyen fuertemente en el desarrollo delas comunidades son la temperatura, luz, concentración de gases como el oxígeno y el dióxido decarbono.

Las capas superficiales de un lago se mantienen más aireadas debido a la acción de mezcla por el vientoy por la actividad fotosintética del fitoplancton. Por lo general las capas más profundas suelen presentarmenor concentración de oxígeno debido principalmente a la acción de los descomponedores, los cualesse alimentan de los sedimentos ricos en nutrientes. Además la concentración de dióxido de carbono enesta zona profunda es mayor, lo cual favorece aún más los procesos de degradación. Cuando lastemperaturas del aire descienden, el agua superficial se enfría, se hace más densa y se mueve hacia elfondo creando una mezcla vertical no solo de gases sino también de nutrientes. Estos procesoscomplejos de estratificación estacional no se dan en todos los cuerpos de agua lénticos, dependiendoprincipalmente de su profundidad y del clima.

Comunidades acuáticas

Biocenosis acuática

Plancton: vegetales y animales de pequeño tamaño, flotantes o con reducida capacidad nadadora propiade los ecosistemas acuáticos. (plankton)

Perifiton: organismos adheridos a los tallos y hojas sumergidas, propios de los sistemas de agua dulce(periphyton), es una comunidad de organismos adheridos a, o que se mueven sobre un sustratosumergido. Comprende algas, bacterias, hongos, animales y detritus orgánico e inorgánico, que tienengran importancia tanto en ambientes lóticos como lénticos.

Necton: animales nadadores que pueden moverse libremente (peces)

En el gráfico donde se esquematiza la estructura de un lago se pueden diferenciar los principales tiposque constituyen la biocenosis de un ecosistema acuático. En él están las especies acuáticas y lasterrestres asociadas a la vida del sistema de agua.

En el esquema siguiente se puede diferenciar los tipos de vegetación en una comunidad acuática dondese distinguen especies vegetales emergentes, flotantes y sumergidas:


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Comunidades acuáticas, redes tróficas, pirámide ecológica de un ecosistema acuático

En el esquema que se presenta a continuación se simplifican redes tróficas en un sistema acuático,expresándose la pirámide ecológica en número de individuos. Hacia la de derecha se puede observar unavariación de concentración de un agroquímico clorado (de uso prohibido en la actualidad) y cómo seconcentra a medida que se asciende en la cadena trófica. Este fenómeno se llama biomagnificación:


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Otro ejemplo es el recorrido de elementos que pueden ser contaminantes


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Bibliografía y Sitios Web para ampliar el tema

BEGON, M; J. L. HARPER; C. R. TOWNSEND. 1999. Ecología. 3ra Edición. Ed. Omega. España.1148.

COLACELLI, N. A. y L. F. MEDINA.1997. Agua para bebida animal. Publicación de la Facultad deAgronomía y Zootecnia de la UNT.

FUENTES, E. 1989. Ecología: Introducción ala Teoría de Poblaciones y Comunidades. EdicionesUniversidad Católica de Chile. 281 p.

HART, R. D. 1985. Conceptos básicos sobre agroecosistemas. Centro Agronómico Tropical deInvestigación y Enseñanza. Turrialba, Costa Rica. 159 p.

LEWIS, P - La Biósfera y sus Ecosistemas - Una introducción a la Ecología

RICKLEFS, R. E. 2001. Invitación a la Ecología. La Economía de la Naturaleza. 4ta Edición. Ed.Médica Panamericana. España. 692 p.

RODRIGUEZ, J. 2001. Ecología. Ed. Pirámide. España. 411 p.

SEOANEZ CALVO, M. y Otros. 1998. Medio Ambiente y Desarrollo: Manual de Gestión de losRecursos en Función del Medio Ambiente. Ed. Mundi-Prensa. España 592 p.

SEOANEZ CALVO, M. y otros. 1999. Ingeniería del Medio Ambiente Aplicada al Medio NaturalContinental. 2da Edición. Ed. Mundi-Prensa. España. 702 p.

SEOANEZ CALVO, M y Otros. 1999. Aguas Residuales: Tratamiento por Humedales ArtificialesFundamentos Científicos. Tecnologías. Diseño. Ed. Mundi Prensa. España. 326 p.

SMITH, R. L.; T.M. SMITH. 2001. Ecología. 4ta Edición. Ed. Addison Wesley. España. 642 p.

www.unesco.org/science

www.fao.org

www.epa.gov

www.cepis.ops-oms.org

http://www.recursoshidricos.gov.ar

El tema se completa con el Práctico sobre Humedales

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