ECOLOGIA FLUVIAL Curso de Posgrado y Profundización en ...
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<strong>ECOLOGIA</strong> <strong>FLUVIAL</strong><br />
<strong>Curso</strong> <strong>de</strong> <strong>Posgrado</strong> y <strong>Profundización</strong> <strong>en</strong><br />
Ecología<br />
2010<br />
Rafael Aroc<strong>en</strong>a & Guillermo Chalar<br />
Sección Limnología
BREVE INTRODUCCION HISTORICA<br />
Kolkwitz & Marsson 1908 sistema saprobio<br />
Steinmann 1907, Shelford 1911, Thi<strong>en</strong>emann 1912<br />
...<br />
Hynes 1960 The biology of polluted waters<br />
Hynes 1970 The ecology of running waters<br />
Huet 1959 Profiles and biology of western European streams …<br />
Illies & Botosaneanu 1963 Problèmes et meto<strong>de</strong>s <strong>de</strong> la classification …<br />
Oglesby et al. (1972) River Ecology and Man<br />
Whitton (ed.) 1975 River Ecology<br />
Allan 1995 Stream Ecology
Zonación <strong>de</strong> Huet 1959<br />
1. Trucha Salmo trutta<br />
(salmónidos)<br />
2. Tímalo Thymallus<br />
thymallus (salmónidos +<br />
ciprínidos <strong>de</strong> aguas<br />
rápidas con carnívoros)<br />
3. Barbo Barbus barbus<br />
(ciprínidos <strong>de</strong> aguas rápidas y<br />
l<strong>en</strong>tas con salmónidos)<br />
3. Brema o Sargo Abramis brama<br />
(ciprínidos, carnívoros y <strong>de</strong><br />
aguas cálidas)
Tímalo<br />
Barbo<br />
Brema<br />
Trucha<br />
w<br />
S<br />
Temp. / Oxíg<strong>en</strong>o / sedim.<br />
Limitaciones <strong>de</strong>l sistema <strong>de</strong> Huet<br />
• algunas especies (nombres <strong>de</strong> zonas) no<br />
están uniformem<strong>en</strong>te distribuídas <strong>en</strong> toda<br />
Europa<br />
• los <strong>en</strong>semblajes <strong>de</strong> especies pue<strong>de</strong>n diferir<br />
<strong>en</strong> los difer<strong>en</strong>tes arroyos<br />
• Shelford (1911) peces <strong>en</strong> arroyos <strong>de</strong>l lago Michigan<br />
• Kuehne (1962) peces con arroyos <strong>de</strong> distinto or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> K<strong>en</strong>tucky E<br />
• Otros usaron algas, almejas, sanguijuelas, ór<strong>de</strong>nes <strong>de</strong> insectos<br />
(Hynes 1970)
Illies & Botosaneanu 1963<br />
Problèmes et meto<strong>de</strong>s <strong>de</strong> la classification …<br />
1. Eucr<strong>en</strong>on: naci<strong>en</strong>tes - temperatura uniforme todo el año<br />
2. Hipocr<strong>en</strong>on: cerca <strong>de</strong> la fu<strong>en</strong>te- temperatura varía<br />
estacionalm<strong>en</strong>te
4. Potamon:<br />
media m<strong>en</strong>sual >20 ºC<br />
<strong>de</strong>ficit <strong>de</strong> OD<br />
flujo casi laminar<br />
ar<strong>en</strong>a a limo<br />
especies est<strong>en</strong>otérmicas<br />
cálidas o euritérmicas<br />
plancton<br />
Epi-, Meta- e Hipopotamon<br />
3. Ritron: media m<strong>en</strong>sual < 20 o C<br />
OD siempre alto<br />
flujo rápido a turbul<strong>en</strong>to<br />
grava y piezas mayores<br />
fauna fría est<strong>en</strong>oterma y adaptada a <strong>de</strong>riva<br />
poco o nada <strong>de</strong> plancton. Salmónidos.<br />
Epi-, Meta- e Hipo-ritron
Limitaciones <strong>de</strong>l sistema<br />
• la separación <strong>en</strong>tre ritron y potamon varía<br />
<strong>en</strong> altitud con la latitud<br />
• no hay ritron <strong>en</strong> los trópicos<br />
• <strong>en</strong> la transición habría más especies <strong>de</strong><br />
moluscos y otros organismos <strong>de</strong>bido a la<br />
superposición <strong>de</strong> ambas faunas<br />
• no todos los ríos ca<strong>en</strong> <strong>en</strong> estas categorías<br />
netas, pero son bu<strong>en</strong>as g<strong>en</strong>eralizaciones<br />
(Hynes)
Hynes 1970: los ríos son clinas ecológicas<br />
especies<br />
X X<br />
X X X<br />
X X X<br />
X X X X<br />
X X X<br />
X X X<br />
d) c) a) b) d)<br />
patrones g<strong>en</strong>erales:<br />
a) spp. <strong>de</strong> aguas<br />
arriba <strong>en</strong> todo el<br />
arroyo (X)<br />
b) nuevas spp.<br />
aguas abajo<br />
c) spp. restringidas<br />
a microhábitats<br />
d) spp. cabeceras<br />
est<strong>en</strong>otermas (X)<br />
y spp. cola<br />
euritermas (X)
Evolución <strong>de</strong> las i<strong>de</strong>as (Prat 1991)<br />
• Forbes 1887 The lake as a microcosms<br />
• Hynes 1975 The stream and its valley<br />
• Lik<strong>en</strong>s 1984 Beyond the shoreline: a<br />
watershed-ecosystem approach<br />
(el flujo <strong>de</strong> <strong>en</strong>ergía <strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong>l aporte alóctono)
Lik<strong>en</strong>s 1984 Beyond the shoreline: a watershed-ecosystem approach
Howard T. Odum<br />
(1924-2002)<br />
arroyos como ecosistemas<br />
Silver Springs, Florida
Odum<br />
the flow of <strong>en</strong>ergy<br />
through a river<br />
ecosystem in Silver<br />
Springs, Florida.<br />
(kcal/m2/yr).<br />
<strong>en</strong> Silver Springs,<br />
los límites son más<br />
<strong>de</strong>finidos que lo<br />
común
mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> procesos ecológicos <strong>en</strong> ecosistemas fluviales<br />
• Vanotte et al. 1980 The river<br />
continuum concept RCC:<br />
– gradi<strong>en</strong>tes físicos<br />
– cambios bióticos FFGs<br />
– excepciones?<br />
• no permite pre<strong>de</strong>cir las<br />
especies <strong>de</strong> un tramo<br />
particular, sólo las<br />
t<strong>en</strong><strong>de</strong>ncias.<br />
• Los ríos raram<strong>en</strong>te son un<br />
continuo.<br />
• consi<strong>de</strong>ra los recursos pero<br />
ignora los factores abióticos<br />
<strong>en</strong> g<strong>en</strong>eral dominantes<br />
• Newbold et al. 1982 Nutri<strong>en</strong>t<br />
spiralling in streams
• Serial Discontinuity Concept SDC<br />
– diques y tributarios<br />
• Discontinuo (river discontinuum, Poole 1992, 2002)<br />
• Discontinuo serial (dams, Ward & Stanford 1995)
REDES<br />
<strong>FLUVIAL</strong>ES NDH<br />
BENDA et al. 2004 The<br />
Network Dynamics<br />
Hypothesis: How<br />
Channel Networks<br />
Structure Riverine<br />
Habitats
El río como ecosistema sujeto a disturbios,<br />
heterog<strong>en</strong>eidad y <strong>de</strong>riva, con fronteras interactivas<br />
Prat 1991 Pres<strong>en</strong>t tr<strong>en</strong>ds in river studies. In Homage to R Margalef
• Connell<br />
1978<br />
Disturbio<br />
intermedio<br />
IDH<br />
•crecidas<br />
•sequías<br />
•zonas <strong>de</strong><br />
transición<br />
muchas spp.<br />
sólo spp.<br />
tolerantes sólo spp.<br />
superiores
… heterog<strong>en</strong>eidad, …<br />
disturbio + heterog<strong>en</strong>eidad<br />
espacial (a distintas escalas) =<br />
Dinámica <strong>de</strong> parches<br />
• Towns<strong>en</strong>d 1989 The<br />
patch dynamics concept of<br />
stream community ecology<br />
• vs. visión lineal<br />
• m<strong>en</strong>os pre<strong>de</strong>cibles<br />
• parches similares pue<strong>de</strong>n<br />
estar separados y vcv
• Thorp 2006 Síntesis <strong>de</strong>l<br />
Ecosistema Fluvial RES<br />
• parches geohidromórficos<br />
• variación longitudinal y lateral<br />
• Zonas <strong>de</strong> Procesos Funcionales<br />
(FPZs) que se pue<strong>de</strong>n repetir<br />
• aplicable al manejo<br />
Paisaje fluvial conceptual<br />
mostrando algunas Zonas <strong>de</strong><br />
Procesos Funcionales (FPZs) y su<br />
posible ubicación longitudinal<br />
(Thorp 2009).
… <strong>de</strong>riva, ..<br />
adaptaciones, recolonización
Interfases dinámicas<br />
Ward 1994 The structure and dynamics of lotic<br />
ecosystems. In Margalef (ed.) Limnology now …
PULSOS DE INUNDACIÓN<br />
Junk, Bayley & Sparks 1989 The flood<br />
pulse concept in river-floodplain systems.
La influ<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> los factores <strong>en</strong> el río <strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> la escala espacial y temporal<br />
Definición <strong>de</strong> los<br />
distintos hábitats <strong>en</strong><br />
función <strong>de</strong> las<br />
escalas espaciales y<br />
temporales<br />
ALLAN J D 1997 The influ<strong>en</strong>ce of catchm<strong>en</strong>t land use on stream<br />
integrity across multiple spatial scales
ESCALAS – ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA<br />
Frissell, Liss., Warr<strong>en</strong> & Hurley 1986. A hierarchical<br />
framework for stream habitat classification: Viewing streams<br />
in a watershed context.
Diversas jerarquías<br />
(geomorfológica,<br />
hidrológica,<br />
ecológica)<br />
interactúan a<br />
distintas escalas
… pero las interacciones bióticas también exist<strong>en</strong> …
Riverine Productivity Mo<strong>de</strong>l (RPM Thorp &<br />
Delong 1994)<br />
• basado <strong>en</strong> el análisis <strong>de</strong> isotopos estables <strong>de</strong>l C<br />
• importancia <strong>de</strong>l alim<strong>en</strong>to autóctono<br />
• originalm<strong>en</strong>te para ríos <strong>en</strong>cajonados, se ext<strong>en</strong>dió a<br />
gran<strong>de</strong>s ríos.<br />
• calidad nutritiva superior y alta productividad <strong>de</strong> algas<br />
comp<strong>en</strong>san su poca biomasa<br />
• dos vías tróficas:<br />
– herbívora <strong>en</strong> algas autóctonas<br />
– microbio-viral <strong>de</strong> respiración <strong>de</strong>l C<br />
• Perman<strong>en</strong>t-Predator Trasnsition Hypothesis PPTH (Wellborn<br />
et al. 1996)<br />
• Geomorphic Trophic Hypothesis (GTH, Hershey et al. 1999)<br />
• Hidráulica es <strong>de</strong>terminante (Statzner & Higler 1986)<br />
• Rasgos (species traits, Towns<strong>en</strong>d & Hildrew 1994)
THE HABITAT TEMPLATE CONCEPT<br />
(HTC) Southwood 1977<br />
• Cada habitat forma una plantilla <strong>de</strong> filtros para la evolución<br />
<strong>de</strong> rasgos biológicos<br />
• Asume que todas las spp. pue<strong>de</strong>n vivir <strong>en</strong> un habitat<br />
a<strong>de</strong>cuado.<br />
• Los filtros son: clima, geoquímica, plantas, etc.<br />
• Es difícil <strong>de</strong>finir todos los filtros, y más evaluar su<br />
importancia, especialm<strong>en</strong>te los biológicos
DESARROLLO HISTÓRICO DE LA<br />
ECOLOGÍA <strong>FLUVIAL</strong><br />
• indicadores <strong>de</strong> calidad<br />
• (tipología <strong>de</strong> los lagos)<br />
• zonas y clinas<br />
• continuo – discontinuo<br />
• canal – red fluvial<br />
• <strong>de</strong>riva, interfases<br />
• pulsos <strong>de</strong> inundación<br />
• productividad <strong>de</strong>l río<br />
• microcosmos<br />
• el arroyo y su valle<br />
• la cu<strong>en</strong>ca<br />
• ¿es un ecosistema?<br />
• disturbio, parches<br />
• síntesis <strong>de</strong>l ecosistema<br />
• escalas – jerarquías<br />
• relaciones bióticas<br />
• otros mo<strong>de</strong>los<br />
• tipología - regiones
TIPOLOGIA Y REGIONALIZACION DE RIOS<br />
Directiva Europea<br />
(necesidad <strong>de</strong> manejo y evaluación:<br />
sitios <strong>de</strong> refer<strong>en</strong>cia, variabilidad)<br />
Propuesta 2004 <strong>en</strong> 32 regiones<br />
NW Irlanda<br />
Siliceo<br />
Mixto<br />
Calcareo
Allan 1995<br />
I. CANALES Y FLUJO<br />
II. QUIMICA DEL AGUA <strong>FLUVIAL</strong><br />
III. FACTORES FISICOS DE<br />
IMPORTANCIA BIOTICA<br />
IV AUTOTROFOS<br />
V. FUENTES DE ENERGIA<br />
HETEROTROFICA<br />
VI. RELACIONES TROFICAS<br />
VII PREDACION Y SUS<br />
CONSECUENCIAS<br />
VIII HERBIVORIA<br />
IX INTERACCIONES<br />
COMPETITIVAS<br />
X, DERIVA<br />
XI COMUNIDADES LOTICAS<br />
XII MATERIA ORGANICA<br />
XIII. NUTRIENTES<br />
IX. MODIFICACION DE LAS<br />
AGUAS CORRIENTES POR EL<br />
HOMBRE
Zonas RCC SDC<br />
Espiral Valle<br />
Cu<strong>en</strong>ca IDH<br />
Parches Interfases<br />
FPC RPM PPTH<br />
GTH Escalas<br />
Dim<strong>en</strong>siones NDH<br />
Tipología<br />
Ecohidrología<br />
Habitat Template<br />
hacia un posible temario<br />
Ciclo y balance hídricos Fases<br />
Medición Balance Uruguay<br />
Corri<strong>en</strong>te Flujos laminar y<br />
turbul<strong>en</strong>to Energía y bomba<br />
hidráulica Números <strong>de</strong><br />
Reynolds, Frou<strong>de</strong> y Manning<br />
Capa límite shear stress<br />
rugosidad Caudal<br />
Hidrogramas Relaciones <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>scarga<br />
Paisaje terrestre y<br />
fluvial Elem<strong>en</strong>tos<br />
Valle Planicie<br />
Sucesión Disturbios<br />
Cu<strong>en</strong>ca:<br />
morfometría<br />
geomorfología<br />
geología suelos<br />
vegetación usos<br />
Sustrato<br />
Re<strong>de</strong>s Leyes <strong>de</strong><br />
Horton Naci<strong>en</strong>tes<br />
Cabeceras. Tipos<br />
<strong>de</strong> re<strong>de</strong>s Or<strong>de</strong>n<br />
cursos Análisis <strong>de</strong><br />
Horton Tasa <strong>de</strong><br />
bifurcación<br />
D<strong>en</strong>sidad <strong>de</strong><br />
dr<strong>en</strong>aje NDH<br />
Zona hiporreica<br />
Temperatura Luz Oxig<strong>en</strong>o<br />
(DBO DQO) pH Conductividad<br />
Sólidos susp<strong>en</strong>didos Solutos:<br />
Transporte y transformación.<br />
Espiral Macroiones, alcalinidad<br />
y dureza. Nutri<strong>en</strong>tes<br />
Eutrofización Materia Organica<br />
DOM FPOM CPOM<br />
Contaminación orgánica<br />
Canales geometría<br />
hidráulica Tipos <strong>de</strong><br />
ríos Perfiles<br />
P<strong>en</strong>di<strong>en</strong>te<br />
Sinuosidad<br />
Meandros Pozas y<br />
rápidos Evaluación<br />
y clasificación <strong>de</strong><br />
arroyos Hábitats y<br />
microhábitats
Fu<strong>en</strong>tes alóctonas <strong>de</strong> <strong>en</strong>ergía:<br />
CPOM, FPOM, DOM.<br />
Descomponedoras: Bacterias,<br />
Hongos, Protistas.<br />
Descomposición y consumo<br />
Autótrofas: Fitob<strong>en</strong>tos,<br />
Fitoplancton, Briófitas,<br />
Macrófitas. Producción<br />
primaria.<br />
Heterótrofas: Grupos<br />
funcionales. Consumo M.O.<br />
(herbivoría). Meiob<strong>en</strong>tos,<br />
Macrob<strong>en</strong>tos, Peces.<br />
Predación. Producción<br />
secundaria.<br />
Re<strong>de</strong>s tróficas.<br />
Comunida<strong>de</strong>s.<br />
Deriva. Rol<br />
ecológico<br />
Fauna <strong>de</strong> arroyos.<br />
Fauna <strong>de</strong> ríos y<br />
planicies.<br />
Metabolismo y<br />
balance <strong>en</strong>ergético<br />
Disturbios antrópicos<br />
Calidad <strong>de</strong> habitat<br />
Contaminación<br />
Indicadores<br />
Bioindicadores<br />
Restauración<br />
Procesos ecosistémicos<br />
Producción Primaria y<br />
Secundaria.<br />
Descomposición<br />
Metabolismo, balance<br />
<strong>en</strong>ergético<br />
Interacciones con zonas<br />
riparia e hiporreica.