ecosistemas acuaticos

Necton: animales nadadores que pueden moverse libremente (peces). En el gráfico donde se esquematiza la estructura de un lago se pueden diferenciar los ...
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ECOSISTEMAS ACUATICOS Ing. Agr. Silvia Constanza Guillén Actualización 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 se considera necesario que los mismos posean un conocimiento de las estructuras de los ecosistemas acuáticos y de los procesos fundamentales que ocurren en ellos. Además para comprender ciertos comportamientos de compuestos contaminantes en los ambientes estos conceptos que se vierten en el presente texto son básicos. La biosfera es el gran ecosistema y en ella se producen intercambios dinámicos permanentemente involucrando los sistemas terrestres y acuáticos.

Ambientes Acuáticos Los Ecosistemas Acuáticos, en términos generales, se pueden clasificar en halobios (ambiente marino) y limnobios (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 placas continentales. Pueden tener grandes profundidades, de más de 11.000 m, con aguas frías y oscuras principalmente. La vegetación que predomina es el fitoplancton (algas microscópicas suspendidas) con una comunidad animal muy variada desde zooplancton (crustáceos microscópicos suspendidos), peces, grandes mamíferos y aves diversas. estuarios: son regiones costeras donde los ríos se unen a los mares, las aguas tienen una concentración variable de sales debido a la mezcla de corrientes. La vegetación la constituyen el fitoplancton, algas marinas, hierbas y hasta puede haber árboles como en los manglares de los trópicos. lagos y estanques: depresiones físicas que permiten la acumulación de agua; caracterizándose por el carácter relativamente estático del agua. Se produce una estratificación estacional vertical de las masas de agua. La vegetación es fitoplancton y perifiton (vegetación adherida a rocas y sedimentos); también existen plantas macrofitas emergentes, sumergidas, etc. Entre los animales hay zooplancton, invertebrados como insectos, peces, reptiles, anfibios, nutrias, aves diversas. ríos y arroyos: cuerpos de agua que se desplazan por gravedad hacia el mar o ríos mayores y se caracterizan por poseer corriente en un sentido. Tanto la vegetación como las comunidades animales son similares a las de los lagos, variando especialmente en el tipo de especies presentes. humedales: son tierras pantanosas, en zonas con poco drenaje, en periferias de lagos. Se caracterizan por ser sistemas poco profundos, cuyo contenido de humedad suele variar con las estaciones del año. Según las características del humedal la vegetación puede ir desde juncos hasta 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 como las costas, las zonas inter-mareas, los perilagos, entre otros. Estas regiones poseen sus propias características, constituyendo verdaderos ecosistemas de transición o ecotonos. Estos sistemas se continúan a través del Ciclo Hidrológico, determinado que sus fronteras sean permeables y altamente dinámicas. Las aguas continentales formadas por una gran red fluvio-lacustre que normalmente drena hacia los mares, constituye el limnobios y la ciencia que los estudia se la denomina Limnología. Dentro de las aguas dulces se distinguen dos serie: la serie léntica correspondiente a las aguas quietas (lagos y estanques) 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 de agua 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 e industria, 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 encuentra solidificada en los glaciares y casquetes polares de la tierra; quedando solo una pequeña proporción de agua dulce disponible que se halla en ríos, lagos, riachuelos y acuíferos explotables. En el cuadro y gráfico siguientes se pueden comparar los valores y proporciones de la distribución del agua en el planeta: Distribución del Agua

Agua Salada 97%

Estado Física Líquido o Sólido

Agua Dulce 3 % Inaccesible a costo Sólido razonable 99% Líquido Gaseoso Accesible 1 % Líquida Superficial Líquida Subterráneo

Localización Mares y Océanos

Usos Posible aprovechamiento

Casquetes Polares Glaciares Agua Contaminada Atmósfera Ríos y Lagos

Posible aprovechamiento (Liquefacción)

Napa

Bebida, etc. Bebida, etc.

riego,

industria,

riego,

industria,

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Esquema de la distribución de aguas en el planeta Casquetes polares y glaciares 79% Agua Total

Subterráneas 20%

Humedad del Suelo 38% Océanos 97%

Agua Dulce

Vapor de agua 8%

Vapor

Agua dulce 3%

Ríos 1% Agua Dulce Sup fácil acceso 1%

Lagos 52%

Organismos vivos 1%

Clasificación de las aguas dulces naturales según su origen DE LLUVIA AGUAS DULCES NATURALES

SUPERFICIALES

PROFUNDAS

deshielo lagos ríos mares De pozos

freática semisurgente surgente

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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 ciclo hidrológico. 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 y océanos dentro de la hidrosfera. Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie terrestre y en las masas de agua, y por transpiración 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 la intensidad de la lluvia, así como por la porosidad, permeabilidad, grosor y humedad previa del suelo; una parte del agua va directamente a arroyos y ríos, de donde pasa a los océanos y a las masas de agua continentales; el resto se infiltra en el suelo. Una porción del agua infiltrada constituye la humedad del suelo y puede evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las plantas para ser transpirada por las hojas. La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión y adhesión del suelo, se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturación para formar un depósito de agua subterránea, cuya superficie se conoce como nivel freático. En condiciones normales, el nivel freático crece de forma intermitente según se va rellenando ó recargando y luego declina como consecuencia del drenaje continuo 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 caso de los vegetales por la evapotranspiración. El agua que se pierde debe ser repuesta permanentemente y con un grado de pureza que varía con cada especie. El ciclo del agua que cada individuo establece con su ambiente 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, se expresa en el próximo esquema:

Procesos y Proporciones

En el Ciclo Hidrológico intervienen los siguientes procesos: Evapotranspiración – suma de la pérdida de humedad por evaporación a partir de las superficies del suelo 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 pérdida de 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 presión y temperatura. Precipitación - caída del agua como efecto de la gravedad, principalmente en forma de lluvia, aunque también 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 e incorporada a nuestra conciencia, es importante conocer que existen diferentes tipos de aguas del subsuelo en permanente interrelación entre ellas y con las aguas superficiales. Las presiones del hombre sobre el ciclo del agua se ven reflejadas tanto en el agua superficial como del subsuelo. En el siguiente esquema se resumen los efectos más importantes de las actividades del ser humano entre los que cabe

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

Alteraciones en el Ciclo Hidrológico

El agua dulce de la superficie es reabastecida por la lluvia y otros tipos de precipitación, algunos acuíferos no vuelven a aprovisionarse por ser muy profundos y aunque la precipitación anual de la tierra es abundante no es igual en toda la superficie, lo que hace que en ciertas zonas este recurso sea insuficiente. El agua es un recurso natural que no se puede fabricar, se renueva por si misma en el ciclo hidrológico 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 mueve pasando por distintos ecosistemas, por acción del desplazamiento del agua en sus distintas partes del ciclo 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 el Ecosistema El agua es un compuesto químico que forma el 80% - 95% de la materia viva. Su forma química es una molécula constituida por un átomo de Oxígeno y dos de Hidrógeno, presentando una serie de propiedades fisicoquímicas que hacen que sea un compuesto fundamental para la vida, para los procesos 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, presenta diferentes elementos y compuestos que le confieren características especiales. Estos van desde el oxígeno disuelto que es elemental para la vida en el seno del agua, hasta compuestos que son contaminantes. Para una mejor comprensión se los clasifica en los siguientes grupos: I Gases disueltos II Sales inorgánicas y productos orgánicos disueltos III Sustancias inorgánicas u orgánicos en suspensión IV Microorganismos  I GASES DISUELTOS Oxígeno, 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 SUSPENSIÓN Compuestos 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 puntualizar términos que ayudan a la comprensión de los mismos. En el cuadro siguiente se sintetizan algunos: Términos asociados a la descripción del agua TERMINO Cantidad de agua Calidad de agua Agua dulce Agua salada Agua blanda Agua dura

DEFINICIÓN Volumen de agua disponible o requerida expresada en m3 Conjunto de características que el agua debe cumplir para cada uno de los usos Concentración de sales menor al 0.01% Concentración de sales mayor al 3% Agua con bajo nivel de minerales especialmente carbonatos Alto contenido en calcio y magnesio (no disuelve el jabón)

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Agua contaminada Agua purificada Agua potable

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Es la que ha perdido sus características con las que contaba para su función ecológica o de uso antrópico Agua que ha recibido un tratamiento físico, químico o físico-químico para eliminación de contaminantes El agua para ser usada para alimentación e higiene debe ser potable y esto implica que debe ser limpia, insípida, inodora e incolora, tener una temperatura aproximada de 15° C, no debe contener bacterias, virus u otros organismos patógenos. Características dadas por el Codex Alimentarius

El agua según su contenido en sales tiene diferentes clasificaciones por lo que puede recibir nombres como agua dulce, salada, dura, blanda, etc. La salinidad se la puede expresar en gramos de sal contenidos 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 hasta hipersalina cuando llega a ser mayor a 40 g/l. Entre estos tipos de aguas se encuentran el agua oligohalina, mesohalina y polihalina. Para la expresión del contenido de carbonato de calcio se dice que un 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 los ecosistemas del planeta, para su buen funcionamiento. Es de destacar que en lo referente a animales superiores 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 este documento los factores mas destacados para ser considerados en el análisis global de los temas abordados 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 Bióticas y Abióticas Serie Léntica: comprende lagos, lagunas, esteros, bañados y charcos. A diferencia de los ecosistemas terrestres, estos presentan límites más definidos que son las orillas, las paredes laterales, el sedimento del fondo y la superficie del agua. Estos sistemas acuáticos lénticos se caracterizan porque tienen propiedades 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 y embalses (cuerpos de agua artificiales). A diferencia de los lagos, las lagunas generalmente presentan menor 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 corriente en 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 función principalmente de la entrada de luz y de la factibilidad de producirse fotosíntesis. Las zonas de un lago que pueden diferenciarse son: -

Zona litoral: esta formada por aguas someras (de poca profundidad) donde la luz penetra fácilmente por lo que hay desarrollo de plantas con raíces. Zona limnética fótica: son las aguas abiertas que llegan hasta la profundidad donde penetra la luz. Zona profunda: está por debajo de la zona anterior y es donde no hay una penetración efectiva de la luz. Zona bentónica: es el fondo del lago, presente tanto en el litoral como en la zona profunda donde tienen lugar principalmente los procesos de descomposición.

A pesar de que se pueden diferenciar estas zonas en un ecosistema lacustre, todas ellas son interdependientes 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 en regiones 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 calentamiento del 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 temperatura desciende 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 alcanza su 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 zonas mencionadas:

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Variables Abióticas Como se mencionara anteriormente, las variables abióticas que influyen fuertemente en el desarrollo de las comunidades son la temperatura, luz, concentración de gases como el oxígeno y el dióxido de carbono. Las capas superficiales de un lago se mantienen más aireadas debido a la acción de mezcla por el viento y por la actividad fotosintética del fitoplancton. Por lo general las capas más profundas suelen presentar menor concentración de oxígeno debido principalmente a la acción de los descomponedores, los cuales se alimentan de los sedimentos ricos en nutrientes. Además la concentración de dióxido de carbono en esta zona profunda es mayor, lo cual favorece aún más los procesos de degradación. Cuando las temperaturas del aire descienden, el agua superficial se enfría, se hace más densa y se mueve hacia el fondo creando una mezcla vertical no solo de gases sino también de nutrientes. Estos procesos complejos de estratificación estacional no se dan en todos los cuerpos de agua lénticos, dependiendo principalmente de su profundidad y del clima.

Comunidades acuáticas Biocenosis acuática Plancton: vegetales y animales de pequeño tamaño, flotantes o con reducida capacidad nadadora propia de 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 sustrato sumergido. Comprende algas, bacterias, hongos, animales y detritus orgánico e inorgánico, que tienen gran 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 tipos que constituyen la biocenosis de un ecosistema acuático. En él están las especies acuáticas y las terrestres asociadas a la vida del sistema de agua. En el esquema siguiente se puede diferenciar los tipos de vegetación en una comunidad acuática donde se 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 una variación de concentración de un agroquímico clorado (de uso prohibido en la actualidad) y cómo se concentra 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 de Agronomía y Zootecnia de la UNT.



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



HART, R. D. 1985. Conceptos básicos sobre agroecosistemas. Centro Agronómico Tropical de Investigación 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 los Recursos en Función del Medio Ambiente. Ed. Mundi-Prensa. España 592 p.



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



SEOANEZ CALVO, M y Otros. 1999. Aguas Residuales: Tratamiento por Humedales Artificiales Fundamentos 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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