Repaso: clase de eutrofización……..

Repaso: clase de eutrofización……..

Repaso: clase de eutrofización……..

Repaso: clase de eutrofización……..

INTERACCIONES TRÓFICAS
Las interacciones bióticas son un
factor estructurador de las
comunidades
ZONA PELÁGICA
ZONA LITORAL

Depredación
-
+
INTERACCIONES TRÓFICAS
+
- -
-
Efectos directos e indirectos
+
Competencia
+
- +
- +
+
Cascada trófica
Modificado de clase M. Meerhoff 2011

INTERACCIONES TRÓFICAS
Por qué el mundo es verde?
Hairston, Smith & Slobodkin (1960)
RED TRÓFICA FACTOR LIMITANTE
PRINCIPAL
Depredador
Herbívoro
Productores
primarios
Recursos
Depredadores
Recursos
FUERZA
ESTRUCTURADORA
PRINCIPAL
Competencia
Depredación
Competencia

Cuántos niveles tróficos soporta un ambiente
depende de la productividad primaria
Niveles tróficos
Productividad
-Productores primarios
-Consumidores
primarios
-Consumidores
secundarios
-Consumidores
terciarios

Cadenas tróficas acuáticas:
clásica y microbiana
HNF: flagelado heterótrofos
(microzooplancton)
DOM: materia orgánica disuelta

1- Interacciones entre
productores primarios
Fitoplancton vs macrófitas
Macrófitas vs perifiton (epifiton)

1- Interacciones entre productores primarios
Accesibilidad a los nutrientes: en general menor en agua que
en sedimentos
Perifiton =
epifiton +
fitobentos
FITOPLANCTON
MACRÓFITAS EPIFITON Y
PERIFITON
AGUA
FITOBENTOS
SEDIMENTO
MACRÓFITAS
Macrófitas enraizadas - perifiton- fitoplancton
Limitación por nutrientes

Interacciones entre productores primarios
Chl a (µgl -1 )
800
600
400
200
0
Fitoplancton – Macrófitas
Experimento: 7 días
Tratamiento
Salvinia
Spirodella sp.1
Spirodella sp.2
Planktothrix Plank+plante
Curso Limnología profundización 2007
Efectos de plantas en fitoplancton
Indirectos •Incorporación de nutrientes
• Competencia por luz (plantas
flotantes)
•Refugio para depredadores
(zoo)
•Reducción de resuspensión
(consecuencias en nutrientes y
luz)
Directos Alelopatía (polifenoles
alguicida: tellimagrandina II)
Hilt & Gross 2007 Basic and Applied Ecology

Interacciones entre productores primarios
Fitoplancton – Macrófitas
Experimento:
Inhibición del crecimiento de Lemna (planta)
frente a Microcystis (cianobacteria)
Jang et al 2007, Toxicon
Número de hojas Peso seco
Control
Tratamiento (+ ciano)
Efectos de fitoplancton en plantas
Indirectos • Competencia por luz
(sobre plantas sumergidas)
Directos Alelopatía ?

Interacciones entre productores primarios
Esclavos en el fitoplancton?
Filamentos de Aphanizomenon
(Cyanobacteria)
FosA
Bar-Yosef et al 2010
FosA
Lago Kinneret, Israel
Floraciones de
cianobacterias
Fósforo nutriente limitante
Fosfatasa alcalina: libera fosfato
Se esperaba que
Aphanizomenon:
1-tuviera fosfatasa alcalina
(FosA)
2- gránulos de polifosfato
(PoliP)

Interacciones entre productores primarios
Esclavos en el fitoplancton?
Muestras del lago:
*: FosA teñida : poliP, teñidos
con ELF, NO en con DAPI, en
Aphanizomenon Aphanizomenon
Pero: en cultivo
Aphanizomenon produce
FosA!
Bar-Yosef et al 2010
Cultivo laboratorio: Alga verde
produce FosA cuando se la expone
a medio de cultivo con toxina de
Aphanizomenon !!
FosA
C: control, AM: cultivo con toxina

2- Interacciones entre:
fitoplancton y zooplancton
Zoo: Tamaño corporal y tasas de
filtración
Fito: Tamaño y calidad como
alimento

2- Interacciones entre fitoplancton y
zooplancton
Protozoarios
DOM
Rotíferos
Picoplancton
Bacterias
Cladóceros: Daphnia
Tamaño de partícula ALIMENTO
Aumento del tamaño de ZOOPLANCTON
Copépodos
Organismos
grandes
MAYOR Eficiencia de alimentación y MENOR actividad metabólica

2- Interacciones entre fitoplancton y zooplancton
ZOOPLANCTON
Aporte de nutrientes
Heces, excreción, restos
algales no ingeridos
-
+
-
Fitoplancton
y bacterias
Evasión de la predación
tamaño, sabor, toxinas,
paredes gruesas
o mucílago (digestión)
Negativo para ZOO:
Interferencia mecánica
y fisiológica, bajo contenido nutricional
El zooplancton altera la composición del fitoplancton
Pequeñas, estrategas r Grandes, estrategas K
Tiempo: especies
no palatables
Cryptomonas sp. Microcystis sp. (tóxica)

Interacciones entre fitoplancton y zooplancton
Fitoplancton puede ser tóxico para los depredadores
Ejemplo: cianobacteria invasora, en Uruguay
Neonatos de Daphnia pulex
+
Cylindrospermopsis raciborskii
(ciano. neurotóxica)
Pasantía de
investigación
Silvana González
(S. Limnología)
Neonatos Neonatos (%)
100
80
60
40
20
0
CON CIANOBACTERIA
Nadando
Paralizados
Muertos
0 24
Tiempo (horas)
48
Control: todos vivos, nadando

Interacciones entre fitoplancton y zooplancton
Defensas inducidas en el fitoplancton
Experimentos con Scenedesmus
obliquus cultivado en agua donde se
crió Daphnia (depredador)
(Lürling 2003, JPlankRes)
Experimento con zooplancton carnívoro: Scenedesmus NO formó colonias!
Formación de colonias de Scenedesmus

Interacciones entre fitoplancton y zooplancton
NUTRIENTES
LUZ
INTERACCIONES TRÓFICAS
Ciclo anual de fitoplancton y zooplancton
FITO ZOO
PECES

Interacciones entre fitoplancton y zooplancton
Variación anual de fitoplancton en distinto
estado trófico: modelo PEG
LAGO EUTRÓFICO
Negro = sp. Pequeñas
Rojo = sp. Grandes
Gris= diato. grandes
LAGO OLIGOTRÓFICO
En un sist. EUTRÓFICO los controles por fuentes de alimento
son más importantes

Interacciones entre fitoplancton y zooplancton
Variación anual de zooplancton en distinto
estado trófico: modelo PEG
LAGO EUTRÓFICO
Gris oscuro: especies pequeñas
Gris claro: especies grandes
LAGO OLIGOTRÓFICO
En un sist. EUTRÓFICO los controles
por fuentes de alimento son más importantes

3- Interacciones entre:
macrófitas y zooplancton (y peces)

Conflicto para el zooplancton: obtener
el almuerzo o escapar por su vida
Distribución
vertical diaria del
zooplancton en
dos lagos
templados
profundos:
Lagos
profundos:
migraciones
verticales
Prof
(m)
Lago A Lago B (sin pez)
Tiempo (horas)
Tomado de Kalff 2002

Conflicto para el zooplancton: obtener
el almuerzo o escapar por su vida
Pez: depredador visual
planta
Lagos someros:
migraciones
zoo
horizontales
Macrófitas:
refugio para el zooplancton escape del depredador
En especial: macrófitas sumergidas
Pero, atención: macrófitas flotantes aleloquímicos repelentes
(Meerhoff et al 2006)

Interacciones entre zooplancton y peces
Depredador dominante tamaño del zooplancton
Lampert 1986
zooplancton
Depredador: invertebrado
Depredador: pez piscívoro
Depredador: pez
planctívoro

Interacciones entre zooplancton y peces
Depredador dominante tamaño del zooplancton
Los mejores
competidores son los
zooplanctontes más
grandes
¿Por qué no son todos
grandes?
SEH=size efficiency hypothesis
Cladóceros:
Presas preferidas de peces
CRYSTAL LAKE, USA
COMPOSICION DE
CRUSTACEOS
1942: sin pez planctívoro
1964: con pez planctívoro
Sin Alosa
Con Alosa
Hrbácek (1962), Brook & Dodson (1965)

Interacciones entre zooplancton y peces
Size-Efficiency Hypothesis SEH
(Brooks and Dodson 1965)
La composición de tamaño del zooplancton resulta de la competencia
y la depredación:
1. zoo grande: filtra mejor y come partículas mayores
2. zoo grande: domina cuando hay poca depredación por peces
3. zoo pequeño: domina bajo depredación intensa por peces (zoo
grande es eliminado)
4. zoo grande y pequeño: bajo depredación moderada
La SEH es la base de la biomanipulación en lagos
Biomanipulación: método de restauración mediante control de
depredadores en la red trófica

Interacciones tróficas: controles top-down y bottom-up
Descendente (topdown):
control de la
estructura y dinámica de
una comunidad por los
depredadores
peces piscívoros
peces planctívoros
zooplancton
fitoplancton
nutrientes
Ascendente (bottom-up):
regulación de la estructura y
dinámica de una comunidad
por la disponibilidad de
recursos
Shapiro & Wright 1984, Carpenter et al. 1985, McQueen et al. 1986

Control descendente (top-down)
Peces:
Papel estructurador a nivel de ecosistema
Afecta riqueza de especies
Ejemplo,
El caso del lago
Victoria:
•Manipulación por interés
comercial
•Introducción de una especie
exótica (perca del Nilo)
Lago Victoria, 68 800 km 2
3 millones habitantes
(0° 30’ N- 3° 12’S)

Lago Victoria antes
de la introducción de
la perca del Nilo
insectívoros
algívoros
zooplanctívoros
piscívoros
detritívoros
moluscívoros
Tomado de Moss 1998

Perca juvenil
tilapia introducida
quironómidos
Lago Victoria luego de la
expansión de la perca del Nilo
crust. introducido
Perca adulta
zooplanctívoros
Tomado de Moss 1998

+
+
+
+
+
Efectos en cascada
Peces piscívoros
Peces planctívoros
Zooplancton
Fitoplancton
Nutrientes
+
-
+
-
+
Influencia de consumidores
consumidores
Cascada
trófica
Interacción
indirecta.
Efectos de los
niveles tróficos
superiores que
se propagan
causando
cambios
alternos (+ y -)
en los niveles
inferiores
(Carpenter, 1985)

Efectos en cascada
(+)
CASCADAS TRÓFICAS
carnívoros
herbívoros
autótrofos
(-)
Control descendente (top-down) sobre la producción primaria: en cadenas
con número par de niveles
• Productividad controla número de niveles tróficos
Modelo asume niveles tróficos discretos Oksanen et al 1981

Efectos en cascada
FITOPLANCTON – ZOOPLANCTON - PECES
Experimento
Cómo se ve afectada la biomasa de
fitoplancton y zooplancton?
Zooplancton
Fitoplancton
(Clo-a)
Nutrientes
(PRS)
Modificado de Anderson 1984
Tomado de Brönmark & Hansson 2005
SIN pez1 pez2 pez3
peces Efectos en cascada
-
+

Peces que se alimentan en diferentes
niveles simultáneamente
Tamaño corporal: indicador
de la posición trófica
Ecosistemas templados
Omnivoría
Ecosistemas tropicales y
subtropicales

Ejemplo: pez omnívoro
Tomado de Escalante & Menni 1999
Peces que se alimentan en diferentes
niveles simultáneamente
Tipo de alimento
ingerido
Amebas tecadas
Algas (fitoplancton)
Restos vegetales
Hongos
Semillas
Cladóceros
Larvas, quironómidos
Otras larvas
Detrito
- + ++
Abundancia
relativa
Dietas mixtas efectos encontrados:
positivos y negativos
Efecto top-down y cascada no es claro

Clima y estado trófico afectan estructura trófica
Mesotrófico Eutrófico
Templado Templado
Mesotrófico – Eutrófico
Subtropical & Tropical
Jeppesen et al 2010

Práctico: cascada trófica

OBJETIVO:
Práctico: cascada trófica
1- Demostrar experimentalmente el efecto de cascada trófica
entre distintas comunidades de los ecosistemas acuáticos.
2- Analizar el efecto producido en la interacción de dichas
comunidades por un aumento de la concentración de
nutrientes (nitrógeno y fósforo disueltos).

Experimento A (sin nutrientes, con peces)
1) Fitoplancton (3 réplicas)
2) Fitoplancton + Zooplancton (Daphnia sp) (3 réplicas)
3) Fitoplancton+Zooplancton+Peces (Cnesterdom decemaculatus, “madrecita de agua”) (3 réplicas)
Experimento A
(con PECES)
Tres réplicas
c/u
Fito
Experimento B (con nutrientes, sin peces)
1) Fitoplancton (3 réplicas)
2) Fitoplancton+Zooplancton (3 réplicas)
3) Fitoplancton+Nutrientes (n) (3 réplicas)
4) Fitoplancton +Nutrientes+ Zooplancton (3 réplicas)
Experimento B
(CON
nutrientes, n)
TRES réplicas
c/u
Fito
Fito+
zoo
Fito+
zoo
Fito+n
Fito+
zoo
+peces
Fito+n+
zoo