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MODULO IV: ECOSISTEMAS Y APLICACIONES
• Lagos someros; lagunas costeras
• Eutrofización
• Ecologia fluvial
• Ríos y embalses
• Contaminación
• Bioindicadores
Limnología Básica 2010
AREA (km2)
NU
MERO
DE L
AG
OS
1
108
0.001 10000
104
10
PROFUNDIDAD MEDIA (m)
1 100010 100
Morfometría
H L P
Humedal
Litoral
Pelagico
NU
MER
O D
E L
AG
OS
1
108
104
RELACIÓN ÁREA PELAGICA: ÁREA LITORAL
0.01 10001 100
Litoral Pelágico
100.1
NU
MER
O D
E L
AG
OS
1
108
104
RELACIÓN ÁREA PELAGICA: ÁREA LITORAL
0.01 10001 100
Litoral Pelágico
100.1
SISTEMAS LAGOS LAGOSLOTICOS SOMEROS PROFUNDOS
Importancia de segregación
vertical de procesos
Influencia de la
cuenca y zona litoral
Sistemas más abiertos
MORFOMETRIA: implicancias para la biota
LAGO SOMERO LAGO PROFUNDO
1926 Thienemann: La morfometríapermite comprender la composición y abundancia de los organismos
QUÉ ES UN LAGO SOMERO ?
profundidad media 3 m
área >< 100 km2
POLIMÍCTICOS. No se estratifican, o solo por períodos cortos en verano (termoclinas poco estables)
MACRÓFITAS (diversas estrategias de vida)
BENTOS es importante en la estructura trófica del lago (“the Benthic Connection”)
Particularidades de lagos someros:
1) Resuspensión
2) Materia orgánica y nutrientes
3) Interacciones bióticas
RESUSPENSIÓN de los SEDIMENTOS
1- Tipo de sedimento2- Velocidad del viento3- Área del lago4- Profundidad5- Actividad biológica
Tiempo (horas / 4)
200220240260280300320340
SS Calculados (mg l-1 )
0
20
40
60
80
100
V. Viento (m s-1 )
0
1
2
3
4
5
6
SS Calculados
V. VIENTO
Local time (h)
6 12 18 0 6 12 18 0 6 12 18
Win
d s
peed (
km
h-1
)
0
4
8
12
16
Local time (h)
6 12 18 0 6 12 18 0 6 12 18
03/11/97 03/13/9703/12/97 02/27/98 03/01/9802/28/98
N
S
W E
N
S
W E
N
S
W E
N
S
W E
N
S
W E
N
S
W E
Win
d s
peed (
km
h-1
)
ENERO 2000
Tiempo (días)
1112131415161718
Sólidos Suspendidos (mg l-1 )
0
25
50
75
100
150
200
SS ObservadosSS Calculados
FEBRERO 2000
Tiempo (Días)
7 8 9 10 11 12 13 14
PT
(µ
l-1
)
100
150
200
250
300
350PT Observado
PT Calculado
SS
T (
mg
l-1
)
0
2040
200400600800
Norte
Sur
Clo
a (
mg
l-1
)
0
20
40
60
Kd (
m-1
)
0
4
8
12Norte
Sur
12-1-01
14-3-01
9-10-01
15-1-02
20-2-02
16-4-02
17-4-02
Vel. (
Km
h-1
)
4
8
12
16
SST
Clo a
Kd
Viento
ESCALA DIARIA
Pequeños lagos someros daneses
PECES BENTÓNICOS (kg há-1)
Sólid
os
en s
usp
ensi
ón
(mg P
eso
Seco
L-1)
Remoción de hasta 5 veces su peso.
Alimentación de peces sobre invertebrados de fondo
Dinámica de nutrientes LAGO SOMERO LAGO PROFUNDO
Pérdida de nutrientes al HIPOLIMNION (verano)
BAJA ALTA y contínua: en verano hasta el 50%
Retorno de los nutrientes al EPILIMNION
RÁPIDA Y EFICIENTE
En especial en VERANO (temperatura)
Solo después que se rompe la termoclina, en OTOŇO
Primavera-VeranoMESES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
difere
ncia
FO
SF
OR
O T
OT
AL
en %
50
100
150
200
250
300
LAGO SOMEROS
LAGOS PROFUNDOS
VERANO
Ej. FÓSFORO
Modificado de Jeppesen 1996
Fósforo Total en agua(% del valor de invierno)
Tomado de Scheffer 1998
Turbulencia en el sedimento superficial
LIBERACION DE FÓSFORO DESDE EL SEDIMENTO
LIBERACIÓN ANAERÓBICA
LIBERACIÓN AERÓBICA RESUSPENSIÓN
previene
promueve
INTERACCIONES TRÓFICAS“LA CONEXIÓN BÉNTICA”; LAS PLANTAS
Con PEZ molusquívoro (Tinca tinca)
Experimento: adición de pez a mesocosmos con moluscos, perifiton y Elodea
control
Peso
seco
de E
lodea
(gm
-2)
1 2 3(meses)
Tomado de Scheffer 1998
0 15profundidad media (m)
Bio
masa
de z
oobento
sZoopla
nct
on/Z
oobento
s
INTERACCIONES: VEGETACION – PECES - ZOOBENTOS
Tomado de Scheffer 1998
NÚ
ME
RO
DE
CH
IRO
NÓ
MID
OS
C
AP
TU
RA
DO
S
TRES ESPECIES DE PECES
A B C
Potamogeton sp
Chara sp
SIN VEGETACIONPOTAMOGETON SP.CHARA SP.
BO
TT
OM
-UP
TO
P-D
OW
N
Factores de control en la cadena trófica
Cuanto más profundo es el lago más importantes son los factores de control bottom-up
MODELO DE LOS ESTADOS ESTABLES (SCHEFFER 1993)
• AGUA TRANSPARENTE: DOMINAN MACRÓFITAS SUMERGIDAS
• PASTOREO DE Daphnia sp.: CONTROL DE FITOPLANCTON• PLANTAS: gran desarrollo• PECES: PISCÍVOROS Y PLANCTÍVOROS• SEDIMENTO BIEN ESTRUCTURADO, FIJACIÓN DE PLANTAS, DENITRIFICACION
Estado claro o transparente
Consumolujuriosonutrientes
Alelopatía
Refugios (Cladócera)
Peces: Amplia distribución de edades
Pastoreo de Cladócera en el agua y entre plantas
Pastoreo de
Cladócera en el agua
• AGUA TURBIA: DOMINA FITOPLANCTON
• PUEDEN DESARROLLARSE CYANOBACTERIA (coloniales o filamentosas)• ZOOPLANCTON PEQUEŇA TALLA BAJO POTENCIAL DE PASTOREO• ALTA PREDACION Y CONTROL: PECES CLADOCEROS
• INESTABILIDAD DEL SEDIMENTO, IMPIDE FIJACION DE PLÁNTULAS
Estado TURBIO
Zooplancton: pequeño tamaño
Alta predación sobre grandes Cladóceros
Fitoplancton de rápido crecimiento, competencia luz y CO2
Pequeños peces planctívoros
Sedimento amorfo e inestable, resuspensión por acción de peces
QUÉ ES UNA LAGUNA COSTERA?
• Ocupan 60000 km2 (14 % de la zona costera el planeta)
• Origen geológico reciente (Holoceno, Pleistoceno).
• Principalmente en las costas de Africa, América del Norte y del Sur, Australia.
• Tamaños: pequeñas a 10,200 km2 (Lagoa dos Patos, brasil).
• Profundidad: <1 a 3 m.
• Tiempo de residencia: bajo, variable.
• Separadas del océano por alguna barrera física.
• Dependencia del océano (interacción cuenca-océano).
• Áreas naturales (reserva de Biosfera).
• Actividades humanas (pesquerías artesanales, ecotourismo).
• Sistemas ecológicamente complejos (Hidrología, diversidad de procesos).
Frecuencia del flujo horizontal
0 pulsos contínuo
Fre
cu
en
cia
de
la
me
zc
la v
ert
ica
l
Am
íctico
Po
limíc
tico
LAGUNAS COSTERAS
CUENCA OCEÁNO
Enlace entre ecosistemas terrestres y marinos
RECIBEN , SINTETIZAN Y EXPORTAN MATERIA ORGÁNICA
TRAMPAS Y FILTROS DE MATERIA ORGÁNICA
LAGUNA OCEANO
HIDROLOGÍA
BARRA
CUENCA
VIENTO
3- RESUSPENSION
PAR/UV
2- INTRUSION MARINA
SALINIDAD
AGUA DULCE
CDOM
NUTRIENTES
1- DESCARGA
LAGOS
LAGUNAS
COSTERAS
BOSQUES
DESIERTOS
PRADERAS
OCEANOS
CARGA DE NITROGENO
(modificado de Costanza et al. 1993)
PECES
Sistema/n Tkm2/año
Lagunas costeras /107 11.3
Plataformas continentales /20 5.9
Arrecifes coralinos /15 4.9
Planicies de inundación /33 4.0
Embalses (USA) /148 2.8
Lagos naturales /43 2.4
LAGUNAS COSTERAS TRAMAS TRÓFICAS
ZOOBENTOS
PECES
- BENTOS JUEGA UN ROL FUNDAMENTAL - Gran número de predadores GENERALISTAS- Importante comunidad de zoobentos que sustenta la trama- Restos vegetales: fuente de materia orgánica autóctona importante
ZOOPLANCTON
MACRÓFITASMICROFITOBENTOS
Control descendente
Eutrofización?
LAGUNAS COSTERAS DE URUGUAY
LAGUNANEGRA
LAGUNA de CASTILLOS
LAGUNAde ROCHA
LAGUNA de GARZÓN
LAGUNAJ. IGNACIO
LAGUNA del DIARIO
LAGUNA del SAUCE
OCÉANO ATLÁNTICO
Características José Ignacio Garzón Rocha Castillos
Area de la laguna (km2) 13 18 72 90
Area de la cuenca (km2) 848 695 1.312 925
Principales tributarios 2 2 4 2
Influencia oceánica directa directa directa indirecta-Ao Valizas
Distancia a la costa (km) 0.1 0.1 0.1 12 km
Conexión con el océano baja periodicidad rara alta periodicidad alta periodicidad
Asentamientos humanoszona turística dePunta del Este y JoséIgnacio
zona turísticade JoséIgnacio
Rocha 26000 hab.,La Paloma 3500hab., pescadores
Castillos 8000 hab.,Valizas 300 hab.,
pescadores
Principales actividadesproductivas
turismopesquerías,
turismo
pesquerías, turismo
industrial escasa
pesquerías,turismo
RELEVANCIA ECOLÓGICAAREAS PROTEGIDAS
0.0E+00
5.0E+04
1.0E+05
1.5E+05
JIgnacio Garzon Rocha Castillos
lisa
sábalo
anchoíta
dientudo
corvina
pejerrey
lacha
RELEVANCIA SOCIAL
Kg/a
ño
PESQUERÍAS
Resuspensión de Sólidos totalesMedia anual = 208 g m-2 día-1
Máxima (25-27/09) = 720 g m-2 día-1
Tiempo (año 2000)
ENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSETOCTNOVDIC
SST (mg l-1 )
0
20
40
60
80
100
ESCALA DIARIA
LAGUNAOCEANO
< HIDRODINÁMICA> LUZ
> NUTRIENTESADAPTACION O RECAMBIO ESPECIES
ESCALA SEMANAL a ESTACIONAL
LAGUNAOCEAN
O 1 2 3 4 5 6 7 8
ARROYO
MA
T.
PA
RT
ICU
LA
DO
(m
g l
-1)
0
10
20
30
40
50C
LO
RO
FIL
A a
(µg l -1
)
0
2
4
6
8
10
12
14
CO
D (m
g l -1
)
TU
RB
IDE
Z (m
-1)
NORTE (limnica) SUR (marina)
SOUTH
Z. palustris
R. maritima
Nitella sp.
TOTAL
BIO
MASS (
g D
W m
-2)
0
20
40
60
80
140
160
180
Z. palustris
R. maritima
P. pectinatus
P. pusillus
Nitella sp.
Cladophora sp.
M. quitense
Eleocharis aff. nana
TOTAL
NORTH
Autum Winter Spring Summer Autum Winter Spring SummerOT INV PRIM VER OT INV PRIM VER
HIDROFITAS
Holo
pla
nkto
n a
nd
mero
pla
nkto
n0
5000
10000
15000
20000
25000
30000 TEM
PERATU
RE (°
C)
12
14
16
18
20
22
24
26
Fis
h e
ggs
and larv
ae
0
20
40
60
80
100
120
140
Hete
rotr
ophic
bacte
ria
abundance
0
5
10
15
20
25
Hete
rotro
phic
bacte
rial
pro
ductio
n
0
1
2
3
M A M J J A S O N D J F M
Phyto
pla
nkto
n
abundance a
nd P
max
0
1
2
3
4
5
6
MONTH
Temp.
Mero
Holo
Eggs
Larvae
Abund.
Prod.
Abund.
Pmax
ESCALA ESTACIONAL
tiempo (año)
26 21 19 11 50 2 21 9 60 43 14 27 17
SiO
2 (m
g L
-1)
0
3
6
9
PT
(m
g L
-1)
0
50
100
150
200
250
300
PR
S (µ
g L
-1)
0
20
40
60
80 A
B
C
tiempo (año)
87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 '00 '01 '02 '03
NT
(µ
g L
-1)
0
500
1000
1500
2000
NH
4 (µ
g L
-1)
0
100
200
300
NO
2 (µ
g L
-1)
0
10
20
30
40
50
NO
3 (µ
g L
-1)
0
200
400
600A
B
C
D
ESCALA INTERDECADICA
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Clo
a (µ
g l
-1)
0
20
40
60
100
120
Year
FLORACIONESALGALES
DESARROLLO deMACROFITAS