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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMÁN
Carrera Médico Veterinario
Materia Ecología
Facultad de Agronomía y Zootecnia
ECOSISTEMAS ACUATICOS
Actualización 2013
Ing. Agr. Silvia Constanza Guillén
Ing. Agr. María del Carmen González
Ing. Agr. Jorge Pedro Vidal
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.
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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.
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%
Agua Dulce 3 %
Inaccesible a costo
razonable 99%
Accesible 1 %
Estado Física
Líquido o Sólido
Localización
Mares y Océanos
Usos
Posible aprovechamiento
Sólido
Casquetes Polares
Glaciares
Agua Contaminada
Atmósfera
Ríos y Lagos
Napa
Posible aprovechamiento
(Liquefacción)
Líquido
Gaseoso
Líquida Superficial
Líquida Subterráneo
Bebida, riego, industria, etc.
Bebida, riego, industria, etc.
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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
SUPERFICIALES
AGUAS DULCES
NATURALES
deshielo
lagos
ríos
mares
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PROFUNDAS
De pozos
freática
semisurgente
surgente
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:
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.
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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 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. .
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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.
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
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•
•
•
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Elevado calor específico
Incolora y transparente al estado puro
Elevada absorción de rayos infrarrojos
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
SUSTANCIAS TÓXICAS: Arsénico, Cromo, Fluor, Manganeso, Fenoles, cianuros, sales
de metales pesados que pueden ser de origen natural o por contaminación
- SUSTEANCIAS CORROSIVAS: Ácidos, Sulfatos de Fe y Aluminio, Cloruros y nitrato de
calcio
- SUSTANCIAS NO INCRUSTANTES: compuestos alcalinos
- SUSTANCIAS INCRUSTANTES: Carbonatos, Sulfatos, Cloruros
-
III SUSTANCIAS INORGÁNICAS U ORGÁNICOS EN SUSPENSIÓN
Son dispersiones coloidales que confieren turbiedad, sabor y aspecto desagradable. SE originan
por Erosión, Desechos domésticos e industriales y Desarrollo de microorganismos
IV MICROORGANISMOS
Protozoarios, Algas, Bacterias, Virus
Cuando se analiza el agua y su relación con la salud pública y los ecosistemas en importante
puntualizar términos que ayudan a la comprensión de los mismos. En el cuadro siguiente se
sintetizan los principales:
Términos asociados a la descripción del agua
TERMINO
Cantidad de agua
Calidad de agua
DEFINICIÓN
Volumen de agua disponible o requerida expresada en m3
Conjunto de características que el agua debe cumplir para cada
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Agua
Agua
Agua
Agua
Agua
dulce
salada
blanda
dura
contaminada
Agua purificada
Agua potable
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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)
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 físicoquímico 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 estaciones cálidas, la mayor radiación solar y mayor temperatura ambiente
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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
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