Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
INTRODUCCIÓN A LA LIMNOLOGÍA<br />
Generalidades:<br />
• Ciclos biogeoquímicos<br />
• Constitución de la materia orgánica<br />
• Nutriente limitante<br />
Ciclo del <strong>Carbono</strong>:<br />
• <strong>Carbono</strong> In<strong>orgánico</strong> Disuelto. Sistema<br />
carbónico-carbonatos, pH y alcalinidad.<br />
• <strong>Carbono</strong> Orgánico Disuelto. Dinámica del carbono<br />
(sistemas oligotróficos y eutróficos; aguas duras)<br />
• Sistemas lótico
CLASIFICACIÓN DE COMPUESTOS<br />
PRESENTES EN EL AGUA<br />
DISUELTO DISUELTO GASES GASES O2, O2, CO2, CO2, N2 N2 N2<br />
NO NO GASEOSO GASEOSO in<strong>orgánico</strong>:<br />
in<strong>orgánico</strong>:<br />
iones<br />
iones<br />
(sales)<br />
(sales)<br />
<strong>orgánico</strong>: <strong>orgánico</strong>: MOD MOD (prod. (prod. descomp.<br />
descomp.<br />
sust. sust. húmicas)<br />
húmicas)<br />
PARTICULADO PARTICULADO VIVO VIVO organismos organismos PLANCTON<br />
PLANCTON<br />
DETRITICO DETRITICO <strong>orgánico</strong>: <strong>orgánico</strong>: MOP MOP TRIPTON<br />
TRIPTON<br />
in<strong>orgánico</strong>:<br />
in<strong>orgánico</strong>:<br />
sales sales pr.<br />
pr.<br />
SESTON<br />
SESTON
CICLO BIOGEOQUÍMICO (ecología)<br />
Vías especificas por las cuales los elementos<br />
esenciales para el crecimiento de las comunidades<br />
biológicas circulan entre el ambiente físico y los<br />
organismos
CUENCA DE<br />
DRENAJE<br />
CICLO BIOGEOQUÍMICO (ecología)<br />
ATMOSFERA<br />
BIOTA<br />
RECICLAJE<br />
INTERNO<br />
LAGO<br />
SEDIMENTOS<br />
SUPERFICIALES<br />
DESCARGA
CUENCA<br />
Inorgánica<br />
CICLO BIOGEOQUÍMICO<br />
Nutrientes<br />
FORMAS<br />
INORGANICAS<br />
DISUELTAS<br />
FORMAS<br />
ORGÁNICAS<br />
DISUELTAS<br />
(MOD)<br />
LAGO<br />
Productos de descomposición,<br />
excreción, exudados, etc.<br />
Organismos<br />
Disuelta Particulada<br />
BIOTA<br />
(MOP)<br />
DETRITUS<br />
(MOP detr.)<br />
Restos<br />
particulados<br />
SEDIMENTO<br />
ATMÓSFERA<br />
Orgánica
Forma 2<br />
CICLO BIOGEOQUÍMICO<br />
Forma 1<br />
Forma 3<br />
FORMAS<br />
INORGANICAS<br />
DISUELTAS<br />
FORMAS<br />
ORGÁNICAS<br />
DISUELTAS<br />
(MOD)<br />
Descomposición<br />
Equilibrios químicos<br />
Actividad<br />
biológica microbiana<br />
Liber./Asim.<br />
BIOTA<br />
(MOP)<br />
DETRITUS
CONSTITUCIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA<br />
• 60 elementos de la M.O.<br />
• 40 esenciales (20 siempre presentes)<br />
• solo 5 > a 1% de M.O.<br />
1. C/O/H/N/P<br />
2. S/Cl/K/Na/Mg/Fe/Cu<br />
3. B/Mn/Zn/Si/Co/I/F<br />
4. Sr/Mo/Br/Tn/Al/Ga
NUTRIENTE LIMITANTE<br />
LEY DEL MINIMO DE LEIBIG (1840)<br />
El crecimiento de un organismo estará determinado por la abundancia de<br />
la sustancia que esté presente (suministro) en la mínima proporción en<br />
relación a las necesidades del organismo (demanda).<br />
Organismo<br />
Ambiente<br />
P
Relaciones Estequiométricas (cálculo de las relaciones<br />
cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción<br />
química)<br />
Relación de Redfield (1958):<br />
Biomasa del plancton marino: 106C:16N:1P (átomos)<br />
EN AGUA DULCE<br />
C N<br />
NUTRIENTE LIMITANTE<br />
106:16:1<br />
P
Requerimientos celulares<br />
aproximadamente<br />
“Redfielianos”<br />
106C:16N:1P<br />
NUTRIENTE LIMITANTE<br />
Fitoplancton: variabilidad de composición<br />
Muerte<br />
Descomposición<br />
MO<br />
Arrigo Nature (2005)
RELACIÓN NITRÓGENO:FÓSFORO<br />
(TN:TP ó NID:PID)<br />
NUTRIENTE LIMITANTE<br />
LIMITANCIA POTENCIAL<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Redfield<br />
NITROGENO<br />
COLIMITANCIA<br />
LIMITANCIA<br />
FÓSFORO
CICLO DEL CARBONO<br />
Gran importancia:<br />
1. Capacidad buffer a rápidos cambios de pH<br />
2. Cantidad de C disponible para fotosíntesis<br />
3. Gas de efecto invernadero<br />
4. Capacidad de combinación con cationes<br />
5. Constituye la mayor reserva de aniones en agua<br />
6. Capacidad de coprecipitar metales
CICLO DEL CARBONO<br />
Predicciones<br />
International Panel of Climate Change IPCC 2007
CICLO DEL CARBONO<br />
¿Cuánto CO 2 se intercambia desde y hacia los<br />
ecosistemas límnicos?<br />
?
CICLO DEL CARBONO<br />
Ecosistemas emisores o captadores?
Visión previa:<br />
bomba pasiva<br />
Visión actual:<br />
bomba activa<br />
PERSPECTIVAS<br />
-Los cambios en los patrones de trasporte de C por<br />
agua dulce si son relevantes: aumentaron un 20%<br />
Cole et al. Ecosystems 2007
CICLO DEL CARBONO<br />
•Ciclo más complejo<br />
•Pequeña reserva atmosférica, muy activa<br />
•Vulnerable por actividades humanas<br />
EFECTO INVERNADERO: liberación de CO 2<br />
•- Quema de combustibles fósiles<br />
•- Modificación de la vegetación<br />
•- Aportes de origen urbano<br />
Ciclo Biogeoquímico del CARBONO<br />
Ciclo Geológico<br />
Ciclo Biológico In<strong>orgánico</strong> + Orgánico
CICLO GEOQUÍMICO<br />
¿Cómo llega el carbono al agua?
CICLO GEOQUÍMICO<br />
Aporte de C al medio acuático<br />
• Atmosférico CO 2 HCO 3 ……….¿cómo?<br />
•Meteorización de rocas /suelos<br />
- Física poco importante<br />
- Química muy importante (disolución ácida de rocas; H 2CO 3)<br />
- Biológica productos <strong>orgánico</strong>s<br />
Composición promedio (µg g -1 ) de rocas ígneas y sedimentarias
CICLO GEOQUÍMICO<br />
CICLO GEOQUIMICO DEL CARBONO<br />
CICLO GEOQUIMICO DEL CARBONO<br />
Meteorizacion de rocas sedimentarias<br />
1. CARBONATOS<br />
CO2 + H2O + CaCO3 Ca<br />
Calcita: CaCO3 Dolomita: MgCO3 ++ + 2HCO3 CO2 + H2O + MgCO3 Mg ++ Meteorizacion de rocas sedimentarias<br />
Meteorizacion química<br />
1. CARBONATOS<br />
CO2 + H2O + CaCO3 Ca<br />
+ 2HCO3 1 HCO3 escapa a la atmósfera<br />
1 HCO3 produce formaciones calcáreas:<br />
- enterramiento in<strong>orgánico</strong> (80 %)<br />
<strong>orgánico</strong> (20 %)<br />
(se regenera en escala geológica)<br />
++ + 2HCO3 CO2 + H2O + MgCO3 Mg ++ + 2HCO3 1 HCO3 escapa a la atmósfera<br />
1 HCO3 produce formaciones calcáreas:<br />
- enterramiento in<strong>orgánico</strong> (80 %)<br />
<strong>orgánico</strong> (20 %)<br />
(se regenera en escala geológica)<br />
1 CO2 disuelve 1 CaCO3 produce 2 HCO3 y regenera 1 CO2 Aporte al<br />
medio<br />
acuático<br />
1 CO2 disuelve 1 CaCO3 produce 2 HCO3 y regenera 1 CO2 2. ROCAS SILICEAS (feldespatos)<br />
2 CO2 + H2O + CaSiO3 Ca ++ 2. ROCAS SILICEAS (feldespatos)<br />
2 CO2 + H2O + CaSiO3 Ca<br />
+ 2HCO3 + SiO2 (idem. 1)<br />
++ + 2HCO3 + SiO2 (idem. 1)<br />
2 CO2 disuelven 1 CaSiO3 produce 2 HCO3 y regenera<br />
solamente 1 CO2 pérdida de CO2 atmosférico
CUENCA<br />
Meteorización de<br />
rocas sedimentarias<br />
(escorrentía/efluentes)<br />
Inorgánica<br />
CICLO BIOGEOQUÍMICO<br />
CO 2<br />
CARBONO<br />
ORGÁNICO<br />
DISUELTO<br />
(COD)<br />
LAGO<br />
GEOQUÍMICO<br />
BIOTA<br />
(MOP)<br />
DETRITUS<br />
(COP detr.)<br />
Disuelta Particulada<br />
ATMÓSFERA<br />
Orgánica<br />
SEDIMENTO
HCO 3<br />
CICLO BIOGEOQUÍMICO<br />
CO 3<br />
CO 2<br />
CO 2<br />
CARBONO<br />
ORGANICO<br />
DISUELTO<br />
(COD)<br />
Descomposición<br />
pH<br />
Fotosíntesis<br />
Respiración<br />
Oxidación<br />
Resp./Asim.<br />
BIOTA<br />
(COP)<br />
DETRITUS
CARBONO INORGÁNICO
CARBONO INORGÁNICO<br />
CO CO2
pH<br />
CARBONO INORGÁNICO y pH<br />
DEFINICIÓN (Sorensen)<br />
Logaritmo decimal inverso de la concentración de iones<br />
hidrógeno<br />
pH = - log 10 [H + ]<br />
(indicador del carácter ácido o alcalino de una solución)<br />
Rango: 1 - 14<br />
H 2 0 H + + OH -<br />
[H + ][OH - ] = 1x10 -14 M<br />
en equilibrio:<br />
[H + ] = [OH - ] = 1x10 -7 M<br />
Alcalino [H + ] = 1x10 -14 M<br />
Ácido [H + ] = 1x10 -1 M
CARBONO INORGÁNICO y pH<br />
Ambientes de<br />
Agua dulce<br />
en Uruguay<br />
pH<br />
6.8 – 8.3<br />
Excepto en aguas<br />
contaminadas,<br />
Humedales, etc.
CARBONO INORGÁNICO y pH<br />
pH < 6.4 predomina CO 2<br />
pH > 6.4 y < 10.2 predomina HCO 3<br />
pH > 10.2 predomina C0 3
CARBONO INORGÁNICO y pH<br />
• A igual concentración de H 2CO 3 y HCO 3: pH = pk1 = 6.3<br />
• A igual concentración de HCO 3 y CO 3: pH = pk2 = 10.2<br />
AGUAS<br />
ÁCIDAS<br />
MAYORÍA DE<br />
AGUA DULCE<br />
AGUAS<br />
SERVIDAS,<br />
MACRÓFITAS,<br />
LAGOS<br />
SALINOS
CARBONO INORGÁNICO y pH<br />
Efecto del pH en la asimilación de <strong>Carbono</strong><br />
CO 2<br />
HCO 3
CARBONO INORGÁNICO y ALCALINIDAD<br />
Alcalinidad<br />
-expresa la cantidad de cationes (Ca, Mg, Na y K) en equilibrio<br />
(sales) con los aniones principales (HCO 3, CO 3, Cl y SO 4).<br />
-Agua dulce: presencia de carbonatos y bicarbonatos de<br />
metales alcalinotérreos (calcio y magnesio).<br />
-Capacidad de neutralizar ácidos (buffer)<br />
BICARBONATO DE CALCIO Ca(HCO Ca(HCO3) 2<br />
Importancia Biológica Biológica: indica la capacidad del agua para<br />
amortiguar cambios bruscos del pH (sistema carbónico-carbonatos)<br />
mantiene al pH entre límites normales para el desarrollo de las<br />
poblaciones biológicas (6 – 9).<br />
Se utiliza para conocer el grado de mineralización del agua (1 meq l- 1 : valor límite entre agua poco y bien mineralizadas; 50 mg CaCO3 l-1 AGUAS DURAS BIEN MINERALIZADAS (capacidad capacidad buffer buffer)<br />
AGUAS BLANDAS POCO MINERALIZADAS
CARBONO INORGÁNICO y ALCALINIDAD<br />
(mg CaCO 3 l -1 )<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Dureza<br />
Río Negro – Río Yi<br />
Alcalinidad<br />
YI PAL. BAY. BON. S. GR.
CARBONO INORGÁNICO<br />
SISTEMA CARBÓNICO - CARBONATOS
CARBONO INORGÁNICO<br />
SISTEMA CARBÓNICO - CARBONATOS<br />
disociación de carbonato de Ca cuando aumenta CO 2:<br />
CaCO 3 + CO 2 + H 2O Ca 2+ + 2HCO 3 -<br />
HCO 3 - + H2O H 2CO 3 + OH -<br />
Efecto de Respiración<br />
CO 2 ingreso (baja pH)<br />
CO 2 + H 2O H 2CO 3 H + + HCO 3 - 2H + +<br />
CO 2 remoción (aumenta pH)<br />
Efecto de Fotosíntesis<br />
CO 3 2- + H2O HCO 3 - + OH -<br />
Ca ++<br />
CO 3 --<br />
CaCO 3
Oligotrófico?<br />
Eutrófico<br />
(aguas blandas)?<br />
CARBONO INORGÁNICO<br />
Eutrófico<br />
(aguas duras)?
CARBONO ORGÁNICO<br />
FORMAS
CARBONO ORGÁNICO
Fuentes<br />
CARBONO ORGÁNICO<br />
FUENTES<br />
Lagos<br />
Distrófico<br />
(húmico)<br />
%<br />
Salino Eutrófico
CARBONO ORGÁNICO<br />
DISUELTO ( (COD COD)
(Juncus Juncus sp.)<br />
CARBONO ORGÁNICO<br />
DEGRADACION FOTOLÍTICA<br />
del COD RESISTENTE<br />
Radiación Ultravioleta<br />
PAR + UVA + UVB<br />
PAR + UVA<br />
PAR<br />
TIEMPO DE EXPOSICIÓN (min.)
CARBONO ORGÁNICO<br />
RELEVANCIA ECOLOGICA de COD<br />
Agente quelante<br />
“secuestrador”
CARBONO ORGÁNICO<br />
RELEVANCIA ECOLOGICA de COD<br />
COMPUESTOS<br />
ORGÁNICOS DE ORIGEN<br />
ALÓCTONO<br />
QUELACIÓN DE<br />
ELEMENTOS<br />
TRAZA<br />
FOTOSÍNTESIS<br />
DE ALGAS,<br />
MACRÓFITAS<br />
COPRECIPITACIÓN<br />
CON CaCO 3,<br />
Fe/Mn(OH) 3<br />
DETRITO, ARCILLA<br />
COMPUESTOS<br />
ORGÁNICOS<br />
DISUELTOS<br />
ZOOPLANKTON<br />
HERBÍVORO Y<br />
EXCRECIÓN<br />
DESCOMPOSICIÓN<br />
MICROBIANA<br />
SEDIMENTO PERMANENTE<br />
COMPUESTOS<br />
INORGÁNICOS
CARBONO ORGÁNICO<br />
DISTRIBUCIÓN DE LAS FORMAS DE CARBONO
CICLO DEL CARBONO<br />
SISTEMAS LÓTICOS
Nieve y agua<br />
subterránea:<br />
bajo COD<br />
Río:<br />
bajo COD<br />
Bosques:<br />
alto COD<br />
Río:<br />
moderado COD<br />
Bosques, lagos y<br />
praderas<br />
inundables:<br />
alto COD<br />
Río:<br />
moderado a<br />
alto COD<br />
Cuerpos de agua<br />
CICLO DEL CARBONO<br />
SISTEMAS LÓTICOS<br />
Zona de Cuenca de drenaje<br />
Zona del Canal principal<br />
Zona de Inundación<br />
MO producida Cuenca de drenaje<br />
MO producida Canal principal<br />
MO producida zona de Inundación<br />
permanentes temporales Zona de inundación
Pantanos y turberas<br />
Humedales<br />
Lagos eutróficos<br />
Ríos<br />
Lagos oligotróficos<br />
Precipitación<br />
Agua subterránea<br />
Océanos<br />
<strong>Carbono</strong> Orgánico Total (mg/l)<br />
Particulado<br />
Disuelto
CICLO DEL CARBONO<br />
Aporte<br />
alóctono<br />
Aporte<br />
autóctono
• Generalidades de un ciclo biogeoquímico.<br />
• Nutriente limitante; Relación de Redfield.<br />
<strong>Carbono</strong> in<strong>orgánico</strong>:<br />
• Formas asimilables y relación con el pH.<br />
• pH: relevancia y procesos que lo influyen; perfiles.<br />
• Alcalinidad: definición y relevancia ecológica.<br />
• Sistema carbónico carbonatos.<br />
<strong>Carbono</strong> <strong>orgánico</strong>:<br />
• Formas y relevancia ecológica.<br />
• Ciclo global<br />
RESUMEN
Change language