MODULO IV: ECOSISTEMAS Y APLICACIONES

• Lagos someros; lagunas costeras

• Eutrofización

• Ecologia fluvial

• Ríos y embalses

• Contaminación

• Bioindicadores

Limnología Básica 2010

LAGOS SOMEROS

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

)

DETRITUS

MICROFLORA

CDOM

NUTRIENTESPRODUCTIVIDAD

TURBIDIDEZ

DIVERSIDAD

VIENTO

ARENAFANGO

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

MATERIA ORGANICA, NUTRIENTES

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

CAMBIOS EN EL ECOSISTEMA EN RESPUESTAS A CAMBIOS AMBIENTALES

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

LAGUNAS COSTERAS

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

Tiempo

diaria

semanal

estacional

estacional

ESCALAS de VARIABILIDAD

decádica

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

CONSERVACION

TURISMO

DESARROLLO URBANO Y CARRETERO

PESQUERÍAS

INUNDACIÓN DE CAMPOS

CONTEXTO SOCIAL

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Clo

a (µ

g l

-1)

0

20

40

60

100

120

Year

FLORACIONESALGALES

DESARROLLO deMACROFITAS