ECOLOGIA FLUVIAL Curso de Posgrado y Profundización en ...

ECOLOGIA FLUVIAL
Curso de Posgrado y Profundización en
Ecología
2010
Rafael Arocena & Guillermo Chalar
Sección Limnología

BREVE INTRODUCCION HISTORICA
Kolkwitz & Marsson 1908 sistema saprobio
Steinmann 1907, Shelford 1911, Thienemann 1912
...
Hynes 1960 The biology of polluted waters
Hynes 1970 The ecology of running waters
Huet 1959 Profiles and biology of western European streams …
Illies & Botosaneanu 1963 Problèmes et metodes de la classification …
Oglesby et al. (1972) River Ecology and Man
Whitton (ed.) 1975 River Ecology
Allan 1995 Stream Ecology

Zonación de Huet 1959
1. Trucha Salmo trutta
(salmónidos)
2. Tímalo Thymallus
thymallus (salmónidos +
ciprínidos de aguas
rápidas con carnívoros)
3. Barbo Barbus barbus
(ciprínidos de aguas rápidas y
lentas con salmónidos)
3. Brema o Sargo Abramis brama
(ciprínidos, carnívoros y de
aguas cálidas)

Tímalo
Barbo
Brema
Trucha
w
S
Temp. / Oxígeno / sedim.

Limitaciones del sistema de Huet
• algunas especies (nombres de zonas) no
están uniformemente distribuídas en toda
Europa
• los ensemblajes de especies pueden diferir
en los diferentes arroyos
• Shelford (1911) peces en arroyos del lago Michigan
• Kuehne (1962) peces con arroyos de distinto orden de Kentucky E
• Otros usaron algas, almejas, sanguijuelas, órdenes de insectos
(Hynes 1970)

Illies & Botosaneanu 1963
Problèmes et metodes de la classification …
1. Eucrenon: nacientes - temperatura uniforme todo el año
2. Hipocrenon: cerca de la fuente- temperatura varía
estacionalmente

4. Potamon:
media mensual >20 ºC
deficit de OD
flujo casi laminar
arena a limo
especies estenotérmicas
cálidas o euritérmicas
plancton
Epi-, Meta- e Hipopotamon
3. Ritron: media mensual < 20 o C
OD siempre alto
flujo rápido a turbulento
grava y piezas mayores
fauna fría estenoterma y adaptada a deriva
poco o nada de plancton. Salmónidos.
Epi-, Meta- e Hipo-ritron

Limitaciones del sistema
• la separación entre ritron y potamon varía
en altitud con la latitud
• no hay ritron en los trópicos
• en la transición habría más especies de
moluscos y otros organismos debido a la
superposición de ambas faunas
• no todos los ríos caen en estas categorías
netas, pero son buenas generalizaciones
(Hynes)

Hynes 1970: los ríos son clinas ecológicas
especies
X X
X X X
X X X
X X X X
X X X
X X X
d) c) a) b) d)
patrones generales:
a) spp. de aguas
arriba en todo el
arroyo (X)
b) nuevas spp.
aguas abajo
c) spp. restringidas
a microhábitats
d) spp. cabeceras
estenotermas (X)
y spp. cola
euritermas (X)

Evolución de las ideas (Prat 1991)
• Forbes 1887 The lake as a microcosms
• Hynes 1975 The stream and its valley
• Likens 1984 Beyond the shoreline: a
watershed-ecosystem approach
(el flujo de energía depende del aporte alóctono)

Likens 1984 Beyond the shoreline: a watershed-ecosystem approach

Howard T. Odum
(1924-2002)
arroyos como ecosistemas
Silver Springs, Florida

Odum
the flow of energy
through a river
ecosystem in Silver
Springs, Florida.
(kcal/m2/yr).
en Silver Springs,
los límites son más
definidos que lo
común

modelos de procesos ecológicos en ecosistemas fluviales
• Vanotte et al. 1980 The river
continuum concept RCC:
– gradientes físicos
– cambios bióticos FFGs
– excepciones?
• no permite predecir las
especies de un tramo
particular, sólo las
tendencias.
• Los ríos raramente son un
continuo.
• considera los recursos pero
ignora los factores abióticos
en general dominantes
• Newbold et al. 1982 Nutrient
spiralling in streams

• Serial Discontinuity Concept SDC
– diques y tributarios
• Discontinuo (river discontinuum, Poole 1992, 2002)
• Discontinuo serial (dams, Ward & Stanford 1995)

REDES
FLUVIALES NDH
BENDA et al. 2004 The
Network Dynamics
Hypothesis: How
Channel Networks
Structure Riverine
Habitats

El río como ecosistema sujeto a disturbios,
heterogeneidad y deriva, con fronteras interactivas
Prat 1991 Present trends in river studies. In Homage to R Margalef

• Connell
1978
Disturbio
intermedio
IDH
•crecidas
•sequías
•zonas de
transición
muchas spp.
sólo spp.
tolerantes sólo spp.
superiores

… heterogeneidad, …
disturbio + heterogeneidad
espacial (a distintas escalas) =
Dinámica de parches
• Townsend 1989 The
patch dynamics concept of
stream community ecology
• vs. visión lineal
• menos predecibles
• parches similares pueden
estar separados y vcv

• Thorp 2006 Síntesis del
Ecosistema Fluvial RES
• parches geohidromórficos
• variación longitudinal y lateral
• Zonas de Procesos Funcionales
(FPZs) que se pueden repetir
• aplicable al manejo
Paisaje fluvial conceptual
mostrando algunas Zonas de
Procesos Funcionales (FPZs) y su
posible ubicación longitudinal
(Thorp 2009).

… deriva, ..
adaptaciones, recolonización

Interfases dinámicas
Ward 1994 The structure and dynamics of lotic
ecosystems. In Margalef (ed.) Limnology now …

PULSOS DE INUNDACIÓN
Junk, Bayley & Sparks 1989 The flood
pulse concept in river-floodplain systems.

La influencia de los factores en el río depende de la escala espacial y temporal
Definición de los
distintos hábitats en
función de las
escalas espaciales y
temporales
ALLAN J D 1997 The influence of catchment land use on stream
integrity across multiple spatial scales

ESCALAS – ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA
Frissell, Liss., Warren & Hurley 1986. A hierarchical
framework for stream habitat classification: Viewing streams
in a watershed context.

Diversas jerarquías
(geomorfológica,
hidrológica,
ecológica)
interactúan a
distintas escalas

… pero las interacciones bióticas también existen …

Riverine Productivity Model (RPM Thorp &
Delong 1994)
• basado en el análisis de isotopos estables del C
• importancia del alimento autóctono
• originalmente para ríos encajonados, se extendió a
grandes ríos.
• calidad nutritiva superior y alta productividad de algas
compensan su poca biomasa
• dos vías tróficas:
– herbívora en algas autóctonas
– microbio-viral de respiración del C
• Permanent-Predator Trasnsition Hypothesis PPTH (Wellborn
et al. 1996)
• Geomorphic Trophic Hypothesis (GTH, Hershey et al. 1999)
• Hidráulica es determinante (Statzner & Higler 1986)
• Rasgos (species traits, Townsend & Hildrew 1994)

THE HABITAT TEMPLATE CONCEPT
(HTC) Southwood 1977
• Cada habitat forma una plantilla de filtros para la evolución
de rasgos biológicos
• Asume que todas las spp. pueden vivir en un habitat
adecuado.
• Los filtros son: clima, geoquímica, plantas, etc.
• Es difícil definir todos los filtros, y más evaluar su
importancia, especialmente los biológicos

DESARROLLO HISTÓRICO DE LA
ECOLOGÍA FLUVIAL
• indicadores de calidad
• (tipología de los lagos)
• zonas y clinas
• continuo – discontinuo
• canal – red fluvial
• deriva, interfases
• pulsos de inundación
• productividad del río
• microcosmos
• el arroyo y su valle
• la cuenca
• ¿es un ecosistema?
• disturbio, parches
• síntesis del ecosistema
• escalas – jerarquías
• relaciones bióticas
• otros modelos
• tipología - regiones

TIPOLOGIA Y REGIONALIZACION DE RIOS
Directiva Europea
(necesidad de manejo y evaluación:
sitios de referencia, variabilidad)
Propuesta 2004 en 32 regiones
NW Irlanda
Siliceo
Mixto
Calcareo

Allan 1995
I. CANALES Y FLUJO
II. QUIMICA DEL AGUA FLUVIAL
III. FACTORES FISICOS DE
IMPORTANCIA BIOTICA
IV AUTOTROFOS
V. FUENTES DE ENERGIA
HETEROTROFICA
VI. RELACIONES TROFICAS
VII PREDACION Y SUS
CONSECUENCIAS
VIII HERBIVORIA
IX INTERACCIONES
COMPETITIVAS
X, DERIVA
XI COMUNIDADES LOTICAS
XII MATERIA ORGANICA
XIII. NUTRIENTES
IX. MODIFICACION DE LAS
AGUAS CORRIENTES POR EL
HOMBRE

Zonas RCC SDC
Espiral Valle
Cuenca IDH
Parches Interfases
FPC RPM PPTH
GTH Escalas
Dimensiones NDH
Tipología
Ecohidrología
Habitat Template
hacia un posible temario
Ciclo y balance hídricos Fases
Medición Balance Uruguay
Corriente Flujos laminar y
turbulento Energía y bomba
hidráulica Números de
Reynolds, Froude y Manning
Capa límite shear stress
rugosidad Caudal
Hidrogramas Relaciones de
descarga
Paisaje terrestre y
fluvial Elementos
Valle Planicie
Sucesión Disturbios
Cuenca:
morfometría
geomorfología
geología suelos
vegetación usos
Sustrato
Redes Leyes de
Horton Nacientes
Cabeceras. Tipos
de redes Orden
cursos Análisis de
Horton Tasa de
bifurcación
Densidad de
drenaje NDH
Zona hiporreica
Temperatura Luz Oxigeno
(DBO DQO) pH Conductividad
Sólidos suspendidos Solutos:
Transporte y transformación.
Espiral Macroiones, alcalinidad
y dureza. Nutrientes
Eutrofización Materia Organica
DOM FPOM CPOM
Contaminación orgánica
Canales geometría
hidráulica Tipos de
ríos Perfiles
Pendiente
Sinuosidad
Meandros Pozas y
rápidos Evaluación
y clasificación de
arroyos Hábitats y
microhábitats

Fuentes alóctonas de energía:
CPOM, FPOM, DOM.
Descomponedoras: Bacterias,
Hongos, Protistas.
Descomposición y consumo
Autótrofas: Fitobentos,
Fitoplancton, Briófitas,
Macrófitas. Producción
primaria.
Heterótrofas: Grupos
funcionales. Consumo M.O.
(herbivoría). Meiobentos,
Macrobentos, Peces.
Predación. Producción
secundaria.
Redes tróficas.
Comunidades.
Deriva. Rol
ecológico
Fauna de arroyos.
Fauna de ríos y
planicies.
Metabolismo y
balance energético
Disturbios antrópicos
Calidad de habitat
Contaminación
Indicadores
Bioindicadores
Restauración
Procesos ecosistémicos
Producción Primaria y
Secundaria.
Descomposición
Metabolismo, balance
energético
Interacciones con zonas
riparia e hiporreica.