Oceanografía biológica

Concepto de oceanografía:
• Según Alberto Brito: estudia los
organismos que viven en el mar
funcionando conjuntamente entre sí y con
el medio a lo largo del tiempo, ya sea en
aguas libres o en los fondo, incluyéndose
los factores ambientales(naturales o
incluidos por el hombre)
Historia de la oceanografía
• Aristóteles:
• Siglo XVIII: * Linneo
• Siglo XIX: * Darwin , Beagle( descripción de la teoría
•
•
•
•
del origen de los atolones)
Hooker: describió las diatomeas realizaban fotodíntesis.
Orsted: sedimentos de los radiolarios y foraminíferos
E. Forbes:el primero en relacionar medio con los
ssvv(hipótesis azoica)(por debajo de los 500m no había
vida animal)
Moelius: biocenosis
Haeckel : desarrollo el concepto de bentos
Nueva era de la oceanografía
• Challenger: Thomson, discípulo de Forbes:
Descripción de numerosas especies
Medición de la salinidad
Distribución del plancton.
* Hansen
Fue el pionero en el plancton: organismos
erráticos.
Etapa de laboratorios costeros
• Se permiten hacer estudios a lo largo del
•
•
•
•
tiempo.
Época de la segunda guerra mundial.Hay
grandes avances técnicos que impulsan a la
oceanografía:
-batiscafo
ROVs : vehículos de control remoto, fotografía
satálite.
Batfish: es lo más: CTD, Censor óptico para
medir clorofila
Modelo Hipotético/deductivo
• Desarrollado por Popper:
• La hipótesis nula es contraria a la que
nosotros creemos de nuestro modelo.
• Si la rechazamos, la H nuestra es buena y
seguimos buscando más H nulas.
Ejemplo: Diadema
• Observaciones: en las zonas rocosas de los puertos
•
•
•
•
abunda el erizo diadema
Modelo o hipótesis:los puertos son el lugar idonio para el
erizo
H: a comprobar; los erizos no son más abundantes en
los sitios abrigados.
Experimento: muestreamos en puertos y fuera de
puerto.
Importante realizar réplicas para disminuir el azar,
haciendo la media para contraste estadísticos.
Ejemplo: continuación.Resultados
• Si no hay diferencias entre ambos sitios no
podemos rechazar la H nula y nuestro
modelo está mal realizado.
• Tendremos que empezar
• Mejorar el modelo
Medio físico
• Origen de las islas Canarias:
• Grietas debidas a la compresión del
océano-comtinete permiten la salida de
magma (puntos calientes ) favoreciendo la
salida de magma y la posterior formación
de las islas.
• El atlas africano está producido por
compresión y no por subsidiencia.
Medio físico
• Mesetas submarinas:
• Emergieron y al no haber activudad
volcánica se erosionaron para provocar su
sumersión.
Partes del océano:
• Talud continental
• Margen continental
• Llanura abisal: hasta 3000 mtrs.
• Azores e Islandia emergen de la dorsal
oceánica.
• Canarias: sale de la plataforma, otras
están en el talud.
• Seamounts: caso de Madeira, son montes
que emergen.
• Banco de sea: no llega a aflorar, pudo ser
una isla.
• Hierro: es muy joven, lo vemos por el tipo
de erosión que tiene, es casi nula.
Distribución de las aguas:
• Aguas neríticas: 3% son las que están
pegadas a la costa. Zona litoral
• Aguas oceánicas: todas las demás.97%
• Zona epipelágica: es la parte superficial.
hasta 200 m. profundidad
• Zona mesopelágica: hasta 2000m
• Zona batipelágica : hasta 4000m
• Zona hadalopelágica : hasta 11000m
Factores oceanográficos
• Salinidad : no es un factor muy
importante.
• De 33%o a 38%o se considera agua
marina.
• A partir de los 500 m disminuye levemente
• El máximo se da a 300m.
TEMPERATURA
• FACTOR MÁS IMPORTANTE.
• Controla distribución horizontal y vertical.
• Gradiente de temperatura de los polos a
ecuador. Isotermas
• Diversidad mayor a mayor temperatura.
• División de la tierra según temperatura:
*frías
*templadas
*subtropical
*tropical
Comportamiento de la temperatura
con la profundidad.
• Capa de 0 -200m Capa de mezcla.
Termoclina permanente (desciende
rápidamente). depende de la zona.
• Por debajo la temperatura desciende
lentamente.
• Zona de upwelling: sólo en lugares
costeros. Aporte de nutrientes P,N,Si
desde el fondo a superficie.
Canarias:
• Calentamiento de agua en primavera en
superficie, desciende con la profundidad.
Termoclina estacional (sólo en verano)
• En otoño empieza a enfriarse y comienza
la capa de mezcla. El agua fría desciende
por tener mayor densidad.
Zona tropical
• No existe capa de mezcla
• Por eso la producción es más baja, PERO
CONSTANTE.
• No hay salida de nutrientes
Flujo de energía
• Casi el 100% se absorbe en los primeros
10 metros.
• Primero se absorbe el rojo, luego el
amarillo y por último el verde y el azul.
• En los trópicos es donde penetra más.
Nutrientes
• Aumentan con la profundidad
• Fenómeno de afloramiento
Clasificación según penetración de
la luz.
• Zona eutrófica: llega la luz. La fotosíntesis es mayor que
•
•
•
•
la respiración.
Zona disfótica: la luz que llega sólo estimula los
pigmentos visuales. La fotosíntesis es menor que la
respiración
Zona afótica: sin luz.
Los organismos se distribuyen según la radiación que les
llega. No todos tienen los mismos pigmentos
fotosintéticos
El mar se ve azul porque es la luz que más absorbe.pero
si miramos desde abajo se ve blanco o plateado.Lo que
implica diferentes adaptaciones de los organismos.
Masas de agua:
• Existen zonas de transición de aguas por
su salinidad y por la temperatura. Frente
termohalino. Las isotermas hialinas son
móviles:
• En verano el frente se desplaza hacia
arriba, y en invierno hacia abajo.
• Los frentes son auténticas barreras para
los organismos.
Las corrientes
• Los vientos alisios son los causantes de la
formación de grandes remolinos.
• Alisios: H.N
oeste
H.S
este
• Esas zonas donde convergen los remolinos
hacen que se produzcan zonas de
afloramiento, salida de nutrientes.
Ciclo de los nutrientes
Nutrientes .regeneración
Por bacterias liberan N y P
Los nutrientes que quedan
Disueltos emergen por el afloramiento
Nutrientes
sedimentados
Corrientes verticales
• Zonas de afloramiento: en zonas
occidentales de los continentes. El viento y
coriolis son los factores más importante en
el proceso
• Divergencia: por encima del remolino
norte y por debajo del sur se forma un
vacio que es rellenado con agua fría
Efecto masa de isla:
• Hay una zona de estela que está protegido
de los vientos dominantes (aguas más
caliente).Los vientos llegan un momento
que rozan con la estela y forma un
remolino.
• Ver apuntes de los giros
• giro anticiclónico ( lado occidental)
Giro ciclónico (lado oriental)el
agua se acumula en el centro,El agua
va hacia fueraAumenta la productivida
Situación hipotética:
• Imaginemos que somos náufragos, y no
sabemos a que zona de la isla nos
tenemos que ir para pescar con mayor
probabilidad.¿De que dependerá nuestra
elección?
• Primero tendremos saber en que hemisferio nos encontramos, si se trata
del hemisferio norte, no dirigiremos al norte donde las aguas son más
frias.En el sur de la isla por el efecto isla de las corrientes, que al formarse
una estela protegida de aguas cálidas, justo debajo de esa estela la
producción si es alta.
Filamentos o lenguas
• Es un efecto de las pautas de corriente
provocadas por los vientos que hacen que
suban agua frias y se desplacen por las
costa sahariana llegando incluso al hierro.
• Acercan mucho plancton y por lo tanto
aumenta la productividad.
Origen ,naturaleza y
distribución de los organismos
marinos
Los organismos marinos
Evolución
• Edad de la tierra 4600Ma
• Formación de arqueobacterias (ssvv +
•
•
primitivos.3900Ma).poseen PC y son anaeróbicos
Estromatolitos: aprovechan luz solar, son
cianobacterias.Cuando se agregan a las
areniscas forman corales
Protoctistas: 1700Ma.,tienen núcleos (algas
,protozoos,etc…
• Cambio de la atmósfera: aparece el O2.
• Aparición de organismos unicelulares
La vida es en el mar su origen.
5 grandes extinciones
Diferentes filum: hongos y arqueobacterias,
eubacterias , Protoctistas, animales,
plantas.
Formas marinas que hay en el mar
• Casi todos los grupos representados:
• No hay : quelicerados, y casi todos los
insectos, ni tetrápodos.Respecto a plantas
no hay ni ascomicetes, basidiomicetos,
helechos,musgos.
• En el mar hay 28 filum de los cuale 23 son
exclusivos( ej: equinodermos)
Diferencias con el medio terrestre
• A nivel de especies en el medio terrestre hay
•
•
más debido a la especiación alopatrida:
separación del terreno por barrera geográfica.
En el mar es difícil que se de este fenómeno, por
las grandes distancias.
De las 5000000 de spp que hay, en el mar sólo
hay 250000 ,de las cuales sólo el 2% son de
ámbito pelágico y el 98% son bentónicas.
• Otra diferencia es el espacio que ocupan
las especies.
• El tamaño de los organismos: los
filtradores de gran tamaño.
• Distribución según profundidad.
Tipos de organismos:
• Pelagos: organismos de superficie, viven en aguas
•
abiertas. Puede ser:
Pleuston: interfase aire-agua
Plancton: sin capacidad de desplazamiento autónoma.
Neuston: capacidad de desplazamiento
Bentos: adosados al fondo, morenas. pueden ser :
bentopelágicos: viven en las dos fases.
Epibentónicos demersales: no están totalmente pegados
al fondo: vieja.
Vágil: cuando es bentónico pero se mueve
Sedentario : cuando no se mueve.
Diferencias entre especies k y r
•
•
•
•
•
• Especies r:
Favorecen el proceso reproductivo
Disminuyen el cuidado paterno
Gran número de huevos
Animales de vida pelágica
Pequeño acumulo de
energía y de biomasa, por
Ello están protegidos de catástrofes.
• Individuos de vida corta y
fluctuaciones numéricas grandes
• Estrategia no adaptada a cambios
pequeños.
• Son derrochadores ubiquistas, se
adaptan bien a los lugares
ambientales concretos
• Especies k
• Favorecen al adulto
• Elevado cuidado paterno
• Menor número de crías
• Notable acumulo de grasa,
fluctuaciones del medio (grandes
inversiones de energía),
adaptados a pequeños cambios.
• De vida larga
• Estrategias evolutivas a acumular
gran energía.
• En ambientes estables, menor
reproducción
Estrategia r (peces óseos)
• Son ubiquistas (viven en ambientes
fluctuantes)
• La mortalidad no depende de la
competición. Competencia relajada
• Mueren por cambio de fluctuaciones
• Crecen rápidamente
• No fortalece estructuras coloniales
• La mayoría zona pelágica.
Estrategas r
• Gasta mucha energía en la
•
reproducción,(estrategias fisiológicas).Es muy
rápida.
Suelen tener un solo ciclo reproductivo.
frecuencia x tiempo
• Ejemplo: krill.
Estrategas k
• No invierten mucho gasto en reproducción
• Sólo lo hacen cuando sus estructuras están muy
•
•
•
desarrolladas.
Crecen lentamente. Reproducción lenta y gradual.
Ejemplo el mero: primero se reproduce la hembra:
hermafroditismo.
La mortalidad depende de los alimentos y de la
competencia. Algunos organismos para evitarla huyen a
otros lugares, esto implica mucha energía .Competencia
intra - interespecífica
Estrategias asexuales
• Sirven para competir y viven mucho
tiempo.
• Colonizan el sustrato y mantienen el
alimento.
Estrategia sexual
• Sirve para colonizar sitios nuevos y
dispersarse
Conceptos reproductivos:
paren muchas veces pero
solo una cría. Ballena
sólo tiene un proceso
reproductor.
Conceptos
• Sexo Gonocócico: sexo separado
• Hermafroditismo: cambian de sexo en un
momento de su vida.
Ejemplo de hermafroditismo :Vieja
• Perteneciente a los Escáridos.
• Al principio(primario) +
• Con el tiempo se transforma en
que se llama
macho terminal, no ha invertido mucho en
reproducción y se dedica a defender el
territorio,permite conquistar nuevos
sítios.aumentando la eficacia competiva.
• En Canarias sólo hay una especie, no
competencia, no ocurre esto.
Concepto de inversión parental:
esfuerzo reproductivo:
• Estrategas r : todo lo invierten en gónadas
y no se dedican a cuidar la prole.
• Muchos huevos con poco vitelo, gran
cantidad. Importante inversión parental.
• Ejemplo lapas, larva veliger
Estrategas k
•
•
•
•
•
•
•
Desarrollo directo
Gran cantidad de vitelo
Capacidad de dispersión pequeña
Número de individuos pequeño
No fase pelágica, son más endémicos
Normalmente en organismos de fondo y
estrategas K
El sedenterismo puede ser un incomveniente.
Ejemplo de estratega K.
Gasterópodo
• No fase pelágica, al ser muy fluctuante
gran mortalidad.
• Larva vive en un medio inestable
• De la puesta sale el adulto
• Los padres invierten mucho en proteger a
la prole.
Otras formas de reproducción
• Diásporas: pelágicas o larvas ( org. De
fondo y K )
• Larva lecitotrófica: sólo se alimentan del
vitelo. menor dispersión
• Larva planctotróficas: se alimentan de
plancton, cuando la boca se desarrolla.
Tienen más capacidad de dispersión.
DISTRIBUCIÓN DE LAS ESPECIES
• Especies estenóicas: son aquellas que no
•
•
•
capaces de atravesar las barreras ambientales
tales como salinidad, temperatura, ejemplo
atunes.
Los organismos demersales o bentónicos tienen
que recurrir a larvas para llegar a superficie.
Los organismos de desarrollo directo tienden a
la endemicidad( mala dispersión) como son los
moluscos.
Larvas planctotróficas mayor dispersión que las
lecitotróficas
Colonización
• Proceso por el cual un organismo se
adapta a un lugar nuevo. Dependerá de
las capacidades fisiológicas de las especies
y de las corrientes
Selección natural o presión
selectiva
• Aquellos organismos que sean capaces de
reproducirse y perpetuar la especie pese a
los factores nuevos ambientales.
• Ejemplo de Diadema: hay especies en
América procedentes de África que han
evolucionado a otra especie. concepto de
metapoblación .
• Ejemplo de anguilas jardineras.
Competencia ( capacidad de carga)
• A medida que el sistema se satura la
•
•
•
colonización es más complicada, menos en
especies ubisquistas que son muy poderosas.
Especiación hace originales a os ecosistemas
Extinción: mecanismo que controla la capacidad
de carga
Introducción artificial
• Poblamiento:
•
•
•
•
colonización + especiación – extinción
Especiación: puede ser de dos tipos:
Alopátrida: barrera geográfica
Simpátrida :por factores ambientales
Ejemplo de poblaciones iguales a 50 Km de
distancia; las especies más alejadas tienen
diferente proporción de alelos fast y slow
(llamados así por la corrida en electroforesis)
Regiones biogeográficas
• Organismos de profundidad : se
distribuyen en áreas más amplias, no hay
gran diferencia entre dichas especies.
• Los organismos abisales son muy
parecidas.
• Los organismos litorales: zonas muy
cambiantes, tienen una organización
latitudinal por provincias con flora y fauna
• Desde el Canal de la Mancha a Cabo Blanco
• Los limites fluctúan a lo largo del año.
• A pesar de la distancia el parecido de las
especies es grande.Las especies de Canarias se
parecen más a las de Balerares que a las de
Guinea( salvando 30% por diferencias de
provincias)
• Provincias:
• Mediterráneo: alto nivel de
•
•
•
•
•
endemicidad
Hay especies parecidas pero
genéticamente no lo son.
Vizcaína: de Canal de la
Mancha a Galicia.
Iberomarroqui: hasta canarias
incluidas.
Saharianas: especies
tropicales.zona de
afloramiento.
Macaronesia
• Ejemplo:
Fuerteventura hay tres especies de lapas
que hay en África tienen diferencias
debido a que las glaciaciones en Canarias
fueron más débiles que en África.
Historia geológica de la biota del
Mediterráneo.
• Elemento paleomediterraneo:es la fuente que ha legado
•
•
•
•
•
en muchísimos endemismos hoy día.
Elemento septentrional: entra en el mediterráneo con la
glaciación Doran. De este elemento derivan muchas
especies.
Elemento atlántico mediterráneo:
Elemento senegalés :fósiles en cuenca mediterráneo,
desaparecen por la glaciación más fuerte ocurrida. En
Canarias sólo quedan residuos fósiles ( estrombos
grandes, corales formadores de arrecifes).
En Madeira no hubo tanto frío, se dieron endemismos
gracias a condiciones ambientales constantes por
especiación.
Gran concentración de endemismos hoy dia.
Niveles de biodiversidad
• Genes: variaciones de genética en diferentes
•
•
poblaciones de las especies de una región
geográfica, entre spp iguales de diferentes
sitios.
Especies: número de especies de una región
geográfica.
Ecosistema: número de un ecosistema o
comunidades de una región geográfica.
Nota: hablamos de biodiversidad generalmente hablamos de especies,
el nivel genético es un tema muy trabajado hoy día.
Factores de biodiversidad
• Tamaño del área: correlación buena cuando el
•
•
tamaño del área es mayor será el número de
especies.
Heterogeneidad: un espacio muy heterogéneo
permite u mayor número de especies.
Historia local: es importante para conocer las
especies del lugar, a mayor número de años más
tiempo para la especiación.
Influencia de cambios ambientales
• Un aumento de perturbaciones leve favorece a la especiación.
• Cuando se pasa el umbral de perturbaciones es negativo para las
especies. ejemplo: el Niño.
• Ejemplo: En Canarias un incremento suave de temperatura favoreció
para que especies tropicales vinieran a canarias.
Pero con fenómenos como las glaciaciones y extinciones en masa fue
un efecto negativo.
Nota: hay casos en las que las especies no prosperan pese a tener un
nicho,libre: caso de peces mariposa que llegan en los cascos de los
barcos , pero que no llegan a prosperar por la temperatura
Procesos biológicos y comunidades
marinas. Aspectos generales.
• Selección ambiental: las comunidades se
quedan en un sitio si sus condiciones
ambientales les son favorables.
• Los organismos que llegan antes están
mejor aclopados al sistema, los que llegan
más tarde tendrán una fuerte competición
• Depredación es un poderoso estructurante
de las comunidades.
Patrones de distribución:
Patrones de distribución.
.
.
.
..
.
.
.
.
.. …
.
• Cuanto más cerca de -1 esté, mejor es la
correlación, la correlación es un análisis
paramétrico de Pearson.
• Correlación +………más lejos…..más peces.
• Correlación - ……..más lejos menos peces.
• BUSCA LA CORRELACIÓN DE LOS
FENÓMENOS.
ESTABILIDAD de los trópicos
• HABITAT: lugar que ocupa una especie
• NICHO: función que realiza una especie
en su hábitat.
• Sus nichos se van reduciendo a medida
que lleve más tiempo de evolución.
Estabilidad trófica:
• Durante todo el año mantiene una
producción baja y estable.
ESTUDOS ESTADÍSTICOS
•
•
•
•
•
•
•
•
Estudio de similaridad de especies
Estudio de parámetros ambientales
Técnicas de ordenación
Medición de la complejidad interna de una
comunidad.
Estudio de área de muestreo útil .
Métodos cualitativos.Estudio de
similaridad de especies.
• Indice de Jacard: J=
•
a/a+b+c
Partimos de una
matriz de datos
+ + a b
- c d
E
1
E
2
E
3
m1
2
3
4
5
o
4
2
0
1
3
5
5
1
0
1
3
6
3
5
Como calcular valores
• Vemos cuando aparecen las dos especies
a comparar, y contamos en cuantos
muestros aparecen , ese valor es a
• Idem para b y c. d es tontería hacerlo
• Colocamos los valores en la formula.
• Si J = 0 , las esoecies no estan similadas
• Si J = 1 son muy símiles
Realizamos una matriz diagonal con
los datos de los índices
• Luego realizamos un
1
diagrama de cluster:
el cual nos da la
proximidad entre
especies.
1
1
1
Especie 1
Esp 3
esp4
Eso 2
Métodos cuantitativos.estudios de
parámetros ambientales.
• Índice de Bray- Custis:
• Mide la distancia entre dos especies.
• S1,2= 100x (1 - [ E (Xa-Xb) /E (Xa+Xb)])
• Siendo valor de Xa especie 1 en un
sustrato Xb la otra especie.
Técnicas de ordenación
• Factores ambientales en los ejes de
coordenadaas.
ProfPron+
roca
arena
Se realiza una media y un diagrama de
cluster, en %
Medición de la complejidad interna
de la comunidad.
• Indice de diversidad biológica:relaciona especies y
•
•
•
•
•
•
•
•
•
abundancia.modelo MDS
Indice de Shanmon- Wiener
1 2 3 4 5 6 7 (distintas charcas)
ind. 0
1
2
3
4
5
n=6
Equitabilidad o uniformidad
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
En
Para la diversidad macrooceánica: Hmax.
La gráfica se denomina ejercicio de diversidad.
Luego vamos acumulando. Hα
Según Pielon la equitabilidad habla del reparto.es un valor de cada muestra, ve si hay un reparto
entre los ups de la muestra.
La uniformidad quiere decir que las especies tengan parecidos Hα de individuos en la muestra
J= Hα/Hmax. Si J =1………uniformidad perfecta
J= 0 ……….desigualdad
J da una idea de lo bien que está repartido el contingente.
Cada especie tiene igual número de ejemplares………. Diversidad máx.
J=1 La H obtenida se parece más a la Hmáx. Están muy bien representadas todas las especies.
J=0 existe dominancia de algunas especies.
Una muestra con un buen reparto de especies H =2,5
J = 0,7
los ecosistemas en general siempre hay una especie dominante, y en los típicos la dominancia es
menor y hay mayor equitabilidad
• El valor de la primera muestra es el de H 1que se va acumulando, la
ordenación de las muestras es aleatoria.el mal reparto de la muestra
empeora la diversidad, que se ve reflejada en la curva como
pequeñas caídas.La curva nos sirve para determinar el número del
área mínima de muestreo.
• Si se diera un caso en el que no se estabilizaría los cambios de Tª,
pH… dan un gradiente importante, lo que implica que aparezcan
menos especies.
• Aumenta la diversidad , llega un momento en que se estabiliza
Área mínima cualitativa.
Curva específica área.
• Se puede estudiar la dimensión de la muestra a
la que corresponde tanto una representatividad
adecuada de la comunidad como una esperada
de un muestreo excesivo.el punto de la flecha es
donde se estabiliza y representa el área mínima
de muestreo.
Especies
• Diadema ………………….. Erizo de mar
• Esparidos…………………..vieja
• Anguilas jardineras
• Peces mariposa
• Popiperata candei…………..lapa
ESPECIES DEL NECTON
•
•
•
•
•
•
•
•
•
CRUSTACEOS: krill
CEFALÓPODOS:
modelo octpopus,
modelo argonauta o nautilus,
modelo calamar : loligo vulgaris y las potas.Calamar
gigante:Archiethis
CORADOS:
CONDRICTIOS: modelo tiburón, manta y quimera.
Especies filtradoras: tiburon ballena Y PEREGRINO
TELEOSTEOS:SARDINA, ATÚN DEL NORTE,ATÚN
TROPICAL.MARLÍN Y PEZ ESPADA
Reptiles:
ˆ Modelo tortuga:
*Tortuga boba :careta careta
*Tortuga verde: cholete mida
*Tortuga carey: tretmochelis imbricata
*Tortuga laud: dermochelis coracea.
ˆ Modelo serpiente:
ˆ Modelo lagarto:
• Ambrilichus cristalus: iguana marina
• Crocodylus porosus: vive en manglares
Tipos de tortugas
Aves
ˆ Modelo aves:
*pinguinos: pingüino de cabo
*procelariformes
*pardela canaria: colonectis diomedea
*cormoran
*perdel del burdel
mamíferos
• Pinnipedos
• Sirenidos
• Cetaceos