LIMNOLOGIA BASICA 2006 (BL056) 7MO SEMESTRE LICENCIATURA en CIENCIAS BIOLÓGICAS - FACULTAD DE CIENCIAS PROGRAMA TEÓRICO Carga horaria total: 96 h (24 clases teóricas: 48 h, 20 clases prácticas y talleres: 40 h y 2 salidas de campo: 8 h); clases de dos horas (excepto salidas de campo) INTRODUCCION Modalidad del curso: (Programas. Bibliografía. Prácticos e Informes. Evaluación). Limnología: orígenes e historia. El ecosistema límnico: Tipos y Series de aguas continentales (Sistemas Lénticos y lóticos; origen y evolución). Distribución y ejemplos. Generalidades de los ecosistemas acuáticos (mundo abiótico; biota y tramas tróficas). MODULO I: ENERGÍA Y CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Morfometría e hidrodinámica. El agua: Características moleculares, ciclo hidrológico. La luz en medio acuático. Espectro solar. Transmisión en el medio acuático, Propiedades ópticas inherentes y aparentes; coeficiente de atenuación; Disco de Secchi; zona eufótica. Energía radiante: Distribución del calor. Estabilidad, resistencia térmica relativa. Ciclos térmicos. Estratificación y mezcla en lagos: epilimnion, metalimnion, hipolimnion. Movimientos del agua. Patrones de circulación en lagos amícticos, meromícticos, holomícticos, oligomícticos, monomícticos, dimícticos y polimícticos. Meromixis. Consecuencias de la estratificación. Material particulado y disuelto. Generalidades. Gases disueltos en el agua. Oxígeno; procesos físicos y biológicos; perfiles. Otros gases. Composición iónica. Conductividad y salinidad. Balance iónico. pH y potencial redox. Ciclos biogeoquímicos I. Generalidades. Nitriente limitante. Ciclo del Carbono, sistema carbónico-carbonatos, pH. Alcalinidad. Carbono Orgánico Disuelto. Dinámica del carbono y el pH en lagos (sistemas oligotróficos y eutróficos; aguas duras). Sistemas lóticos. Ciclos biogeoquímicos II. Ciclo del Nitrógeno. Fuentes y transformación del nitrógeno en el agua, fijación, aportes terrestres. Formas de nitrógeno inorgánico y orgánico. Procesos: amonificación, nitrificación, desnitrificación. Nitrógeno orgánico disuelto y particulado. Ciclos biogeoquímicos III. Ciclo del Fósforo. Distribución del fósforo orgánico e inorgánico en lagos y ríos. Fósforo y sedimento, reciclado, requerimientos algales. Sílice y otros nutrientes. Sistemas lénticos vs. sistemas lóticos. Eutrofización. Causas y consecuencias. Comparación entre sistemas oligotróficos y eutróficos, someros y profundos, tropicales y templados. Los ciclos biogeoquímicos y el proceso de eutrofización. MODULO II: COMUNIDADES, PRODUCCIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA La biota de los sistemas límnicos: Generalidades. Principales grupos y distribución. Fitoplancton, macrófitas, fitobentos, zooplancton, bacterias, necton, zoobentos. Definiciones. Productores primarios I: características comunes y diferencias biológicas y ecológicas. Producción Primaria bruta y neta, fotosíntesis, biomasa, curvas P/I. Factores reguladores: luz, temperatura, nutrientes, factores bióticos. Productores primarios II: requerimientos (energía y recursos minerales), metabolismo, adaptaciones, niveles de organización, ciclos de vida, estrategias de vida y grupos funcionales. Algas y procariotas: Fitoplancton, Perifiton, Fitobentos. Hidrófitas. Productores secundarios I: Bacterias y Zooplancton: características, ciclos de vida, requerimientos, grupos ecológicos, adaptaciones. Factores reguladores. Productores secundarios II: Zoobentos y Necton: características, grupos funcionales. estrategias de vida. Alimentación y competencia. Bentos fluvial y lacustre: zonación, adaptaciones, movimientos y colonización. Factores: sedimentos, corriente. MODULO III: COMUNIDADES, VARIACIONES TEMPORALES E INTERACCIONES Plancton I: fitoplancton y zooplancton. Variaciones temporales, diferencias latitudinales, sucesión. Interacciones fitoplancton-medio abiótico, fitoplancton-zooplancton. Modelo PEG. Plancton II: Ecologia microbiana. Loop microbiano. Estructura y funcionamiento. Transferencia de energía. Control del bacterioplancton por la disponibilidad de recursos y por la biota. El loop microbiano y el estado trófico. Necton: Variaciones temporales. Interacciones zooplancton-peces. Interacciones tróficas en cascada: bottom-up vs. top-down, zooplancton-necton: Predación: forrajeo, selectividad, predadores invertebrados y vertebrados; relaciones predador-presa. Macrófitas: cambios estacionales. Interacciones fitoplancton-macrófitas: sistemas someros. Modelos (Scheffer y Goldsborough; críticas). Zoobentos: Tramas tróficas en rios y lagos. Interacciones bentos-zona pelágica en sistemas profundos y someros, bioturbación, demanda biológica de oxigeno. Distribución espacial en rios lagos. Indicadores biológicos. Balance energético: Producción ecositémica neta y bruta. Balance energético de productores primarios y secundarios; tramas tróficas, transferencia de materia y energía entre los diferentes niveles. MODULO IV: PROCESOS Y ECOSISTEMAS Eutrofización: Causas y consecuencias. Ecosistemas forzados. Modelo de carga de PT Vollenweider. Consecuencias en la producción primaria. Diferencias entre sistemas oligotróficos y eutróficos. Sistemas lénticos someros: Alternativos, otros modelos. Particularidades, funcionamiento, productividad. Estados Restauración y biomanipulación: Casos de estudio. Ecología fluvial: Escalas espaciales y temporales. Teoría del Continuo, críticas. Pulsos de inundación. Espiral de nutrientes. Ecohidrología. Dinámica de embalses: Embalses en el mundo y en Uruguay: Imporancia, cantidad, usos. Diferencias con sistemas lénticos y lóticos. Tiempo de residencia. Cambios en comportamiento abiótico y biótico, zonación longitudinal. Problemáticas ambientales. Eutrofización, colmatación, migraciones de peces. Lagunas costeras: características y funcionamiento; tipología; humedales asociados; diferencias con los sistemas lénticos y lóticos, interacción con el océano. Productividad. Casos de estudio. PROGRAMA PRÁCTICO OBJETIVOS Introducir al estudiante al estudio de los principales tipos de sistemas de aguas continentales con el análisis de dos casos de estudio: sistema léntico y sistema lótico. Introducir al estudiante al trabajo práctico en Limnología tanto en campo como en laboratorio. Brindarle las herramientas básicas que le permitan analizar y caracterizar un sistema acuático abarcando aspectos abióticos y bióticos. Se analizarán muestras para la caracterización morfológica, físico-química y biológica de todos los niveles tróficos. Se trabajará en un sistema léntico (lago La Botavara) y uno lótico (arroyo Toledo). Sistema léntico: se estudiará la distribución vertical de los parámetros físico-químicos y comunidades de plancton. Se intentará explicar la composición de los organismos en verticalidad en relación a las variables físico-químicas. Sistema lótico: se estudiarán diferencias espaciales a lo largo de un curso de agua lótico (en dos sitios) de las principales comunidades de macrófitas, zoobentos y peces en relación a las características de cada sitio. DESARROLLO MODULO I: SISTEMA LENTICO 1- PREPARACIÓN DE SALIDA DE CAMPO 1 2- SALIDA DE CAMPO 1, LAGO BOTAVARA Mediciones in situ: profundidad, disco de Secchi, luz PAR, temperatura, oxígeno, pH, conductividad. Se toman muestras para análisis de sólidos en suspensión y nutrientes. FITOPLANCTON Y ZOOPLANCTON (muestras se fijan para posterior análisis 3- Química 1, laboratorio 4- Química 1, laboratorio 5- Química 1, laboratorio 6- TALLER 1 . TODOS LOS DOCENTES Entrega del informe I: sistema léntico: química 7- Fitoplancton 1, laboratorio 8- Fitoplancton 2: laboratorio 9- Zooplancton 1: laboratorio 10- TALLER 2: TODOS LOS DOCENTES Entrega del informe II: sistema léntico: plancton MODULO II: SISTEMA LOTICO 11. PREPARACIÓN DE SALIDA DE CAMPO 12. SALIDA DE CAMPO 2. SISTEMA LÓTICO (lugar a determinar). Mediciones in situ: profundidad, disco de Secchi, temperatura, oxigeno, corriente. Observación: zona litoral y tipo de sedimento. Muestreo de Macrófitas. Zoobentos y peces. 13. Macrófitas: laboratorio 14. Bentos 1: laboratorio 15. Bentos 2: laboratorio 16. Peces : laboratorio 17. Análisis de datos 18. TALLER 3. TODOS LOS DOCENTES Entrega del informe III: sistema lótico MODALIDAD DEL CURSO Y APROBACIÓN El curso Limnología Básica busca introducir conceptos generales de la Ecología acuática de aguas continentales. Se dicta un curso teórico dividido en bloques temáticos intercalado con el curso práctico. El curso teórico está organizado en niveles de complejidad, desde el compartimento abiótico, luego características de las comunidades, pasando por interacciones bióticas, hasta llegar a procesos a nivel de ecosistemas. CLASES TEÓRICAS: 2 HORAS incluyendo una pausa de 10 minutos CLASES PRÁCTICAS: 2 HORAS SALIDAS DE CAMPO: 4 horas c/u Evaluación y ganancia del curso Asistencia obligatoria al 75% de las clases prácticas (salidas, laboratorio y talleres). Aprobación del 75% de cuestionarios de teóricos e informes de práctico El módulo IV (Procesos y Ecosistemas) funcionará en modalidad de taller con una exposición temática, casos de estudio y evaluación escrita individual final (15 minutos). Entrega obligatoria de los informes 1 semanas luego de finalizado el práctico correspondiente. Aprobación de cada informe (calificación similar a examen; nota mínima RRR). De no aprobarse o no haber entregado el informe en fecha, el estudiante dispondrá de una semana para realizar las correcciones indicadas o entregar el informe. Esta segunda versión se podrá aprobar con calificación RRR. Los informes tendrán la siguiente estructura y se evaluarán según los siguientes criterios: TÍTULO: Explicativo, corto y específico (1 pto.) INTRODUCCIÓN: Marco teórico de la temática, con citas bibliográficas. Antecedentes. Objetivo del trabajo (1 pto.) MATERIAL Y MÉTODOS: Características del área de estudio y técnicas utilizadas, citándolas o explicándolas (2 ptos.) RESULTADOS: Texto explicativo con referencia a los resultados obtenidos, presentados en tablas y figuras numeradas y tituladas (2 ptos.) DISCUSIÓN: Comparación de resultados con la bibliografía. Se discute las implicaciones del trabajo, las conclusiones y perspectivas (2 ptos.) BIBLIOGRAFÍA: Se listan en extenso en forma estándar las referencias citadas en el texto (1 pto.) PRESENTACIÓN: Redacción, ortografía y prolijidad (1 pto.) (5 puntos equivalen a la nota mínima para aprobar el informe, RRR; 10 puntos equivalen a la nota máxima, SSS) Al comienzo de cada módulo se realizará un examen breve (cuestionario) sobre el módulo anterior (15 minutos). Estas pruebas no llevan nota, pero servirán para determinar el proceso de asimilación de los temas expuestos. Aprobación del curso La nota final de aprobación se conforma de acuerdo a: 80%: nota del examen. 20%: nota promedio de los 5 Informes de prácticos (sólo válido para los dos períodos siguientes a la finalización del curso). HORARIOS de CLASE Teóricos, prácticos y talleres: Martes y Jueves de 10:00 a 12:00 y Viernes de 8:00 a 10:00 h 2 Salidas de Campo: Lago La Botavara (Ciudad de la Costa) y arroyo de Montevideo; de 8:00 a 13:00 h Salones de clase: TEÓRICOS: salón 209, PRÁCTICOS: salón 308 BIBLIOGRAFIA TEXTOS RECOMENDADOS FC: en Biblioteca de Facultad de Ciencias. SL: en Sección Limnología Allan JD. 1995. Stream ecology: Structure and function of running waters. Chapman & Hall, London: 388 p. (FC) Arocena R & D Conde. 1999. Métodos en Ecología Acuática Continental. Con ejemplos de Limnología en Uruguay. Facultad de Ciencias, Montevideo: 233 p. (FC, Subespacio) Barnes R & K Mann. 1991. Fundamentals of Aquatic Ecosystems. Blackwell, Oxford: 270 p. (FC) Burgis MJ & P Morris. 1987. The natural history of lakes. Cambridge Univ., Cambridge: 218 p. (FC) Cole GA. 1988. Manual de Limnología. Hemisferio Sur. Buenos Aires: 405 p. (SL) Esteves de Asis F. 1988. Fundamentos de limnología. Interciencia, Rio de Janeiro: 578 p. (2ª. ed. 1998) (SL) Hutchinson G. 1957, 1967, 1993. A treatise on Limnology. Vol 1, 2, 4. Wiley, New York. (FC, SL) Hynes HBN. 1970. The ecology of running waters. Liverpool University, Liverpool: 555 p. (FC) Kalf J. 2002. Limnology. Prentice Hall, New Jersey, 592 p. (SL) Lampert W & U Sommer. 1997. Limnoecology. Oxford Univ. Press. NY: 382 p. (FC, SL) Margalef R. 1983. Limnología. Omega, Barcelona: 1010 p. (FC) Moss B. 1998. Ecology of freshwaters. Blackwell, Oxford: 557 p. (SL) Roldán G. 1992. Fundamentos de limnología tropical. Univ. de Antioquía, Medellín: 529 p. (SL) Schefer M. 1998. Ecology of shallow lakes. Chapman & Hall, 357 p. (SL) Wetzel R. 2001. Limnology: lake and river ecosystems. Elsevier, San Diego, 1006 p. (FC, SL)