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I.
Titulo
“Reconociendo la cadena alimenticia de un ecosistema acuático”
i.
Definición de nivel:
Esta guía es desarrollada para estudiantes del grado 4° de educación
básica primer ciclo.
ii.
Conocimientos previos
Concepto, características básicas y clasificación de los ecosistemas.
iii.
Tiempo de aplicación
Una hora con treinta minutos (1:30)
iv.
Materiales requeridos



v.
Living machine
Tablero
Marcadores
Aporte al Estándar de competencia
Identifico estructuras de los seres vivos que les permiten desarrollarse en
un entorno y que puedo utilizar como criterios de clasificación.
vi.
Acciones de pensamiento




i.

Explico la dinámica de un ecosistema teniendo en cuenta las necesidades
de energía y nutrientes de los seres vivos (cadena alimentaria).
Formulo preguntas sobre objetos, organismos y fenómenos de mi entorno y
exploro posibles respuestas
Identifico los seres vivos en diversos grupos taxonómicos (plantas,
animales, microorganismos).
Observo y analizo mi entorno
Objetivos
Comprender cómo interactúan los seres vivos en un ecosistema según sus
relaciones de alimentación y la diferencia de cada grupo de organismos de
la cadena alimenticia.


II.
i.
Reconocer la relación existente entre seres vivos consumidores,
descomponedores y productores.
Diferenciar las fuentes de energía para las cadenas alimenticias.
Acercamiento al tema
Actividades de aplicación
1) Reunir a los estudiantes alrededor de la living machine, para que observen
los animales y las plantas en el agua.
2) Nombrar los animales y las plantas observadas, y escribirlas.
3) Reflexionar sobre Realizar una agrupación de los organismos según su
posición en la comunidad acuática.
4) Reunir los estudiantes por grupos según la cadena alimenticia
(Consumidores, productores y descomponedores).
5) Dentro de cada grupo realizar una descripción de la función e importancia
de cada elemento incluyendo la iluminación.
6) Probar la situación de eliminar uno de los elementos de la cadena
alimenticia, y preguntar a algunos estudiantes el impacto en el ecosistema.
7) Terminar realizando la descripción por funciones de cada elemento de la
cadena alimenticia en cada tanque de la “living machine” y plasmar dicha
descripción en un dibujo.
ii.
Unidad de contexto
En nuestro planeta existe una gran variedad de ambientes en los que se
desarrollan un gran número de ecosistemas distintos. La clasificación de los
ecosistemas se realiza según el medio en el que se desenvuelven los
organismos:


Ecosistemas acuáticos, en los que el medio es el agua.
Ecosistemas terrestres, en los que el medio es el aire y el suelo.
Los organismos que viven en unos y otros ecosistemas son generalmente muy
distintos porque están adaptados a vivir en dos fluidos, el aire y el agua, con
condiciones ambientales muy diferentes.
iii.
Fundamentación del tema
Un ecosistema acuático no solo es un lugar lleno de agua, es todo lo que rodea a determinado ser
vivo. ¿Y a qué llamamos “todo”? ¡A todo! Los elementos físicos y también los otros seres vivos que
se relacionan con él de una u otra manera. ¿Cuáles son las relaciones en un ambiente acuático y
en sus orillas? ¿En los ecosistemas acuáticos cual es la función de los organismos en la red
alimenticia? En este capítulo vamos a responder estas preguntas y otras más. Hablaremos de las
clasificaciones y composiciones de los ecosistemas acuáticos de agua dulce, específicamente los
acuarios.
A. La clasificación de los seres vivos acuáticos
¿Sabías que la mayor diversidad de seres vivos se encuentra en los ecosistemas
acuáticos? Es más, se cree que hay muchísimos que aún no conocemos. Solo de
peces, se conocen más de 20.000 tipos diferentes. ¿Qué tal? A menudo, es difícil
ordenar tanta variedad, para armar grupos con características semejantes, y
diferenciarlos de otros con características distintas. Por ejemplo, ¿qué tienen en
común una chinche de agua dulce con un caracol? Depende. Si el criterio utilizado
hubiese sido la forma de alimentarse, integrarían el mismo conjunto, el de
animales heterótrofos (que se alimentan de otro ser vivo), a diferencia de los
autótrofos (que producen su propio alimento), como la elodea, el junco o las algas.
Veamos, cómo clasificar a los seres vivos acuáticos, una manera de ordenar esa
biodiversidad es según el lugar que ocupan y su función:
Plancton, formado por seres diminutos que flotan en el agua. Puede dividirse en
fitoplancton y zooplancton:


En el fitoplancton se incluyen organismos que realizan la fotosíntesis, es
decir, productores, como las algas microscópicas y las cianobacterias. Este
grupo de organismos es vital para los ecosistemas acuáticos porque
constituyen la base de la red alimenticia.
El zooplancton está formado por seres heterótrofos que se alimentan del
fitoplancton, es decir, consumidores primarios, entre los que se encuentran
protozoos, algunos crustáceos y las larvas de muchos animales.
Necton, integrado por animales de mayor tamaño que nadan y son capaces de
desplazarse activamente, como los peces, y las tortugas.
Bentos, formado por los organismos que viven fijos al fondo y los que se
desplazan a poca distancia de él, como los caracoles.
B. Cadena alimenticia
Aunque parezca increíble, todos los seres vivos dependemos de las plantas y
las algas para vivir, esto se debe a que las plantas son los únicos seres que
producen su alimento transformando la energía del sol.
Las relaciones de alimentación que hay entre los diferentes organismos muestran
el flujo de la materia y de la energía en los ecosistemas, donde encontramos:
 Los productores u organismos autótrofos son aquellos que fabrican su
propio alimento sintetizando sustancias orgánicas a partir de sustancias
inorgánicas que toma del aire y del suelo, y energía solar (fotosíntesis), por
ejemplo los diminutos organismos del fitoplancton que flotan en el agua, las
algas y plantas superiores que viven fijas al fondo.
 Los descomponedores ¿Sabes que sucede con las hojas de los árboles,
con los frutos que caen al suelo, y con los animales y otros seres que
mueren? En la naturaleza nada se desaprovecha; estos restos de plantas y
animales son utilizados por otros seres, que se encargan de
descomponerlos. Estos seres son muy importantes porque se alimentan de
los seres muertos, retornando a la tierra elementos como el nitrógeno y el
hierro, que son alimentos indispensables para las plantas.
Algunos descomponedores son muy pequeños, como las bacterias y los
hongos microscópicos, y solo pueden ser vistos con equipos llamados
microscopios. Estos seres viven dentro de la tierra.
 Los consumidores son aquellos que se alimentan del productor, y se
clasifican en:
o Consumidor primario: son los que se alimentan directamente de
los productores, es decir, de las plantas y algas; algunos ejemplos
son los peces herbívoros, caracoles, almejas, pequeños crustáceos,
etc.
o Consumidor secundario son los que se alimentan de los
consumidores primarios, están representados por los peces
carnívoros, etc.
o Consumidor terciario: Son los que se alimentan de los
consumidores secundarios, por ejemplo, el hombre.
A continuación, encontramos la clasificación de los organismos de la red
alimenticia que encontramos en un ecosistema acuático de acuarios:
PRODUCTORES
CONSUMIDORES
DESCOMPONEDORES
Algas
Peces
Bacterias
Fitoplancton
zooplancton
Hongos
plantas
acuaticas
Caracoles
Hombre
Recuerda que un acuario al tener una gran biodiversidad, sus redes alimenticias
están fuertemente constituidas, las plantas absorben los nutrientes
transformándolos en otras formas de energía, remueven el dióxido de carbono y
agregan oxígeno al sistema; también presenta una gran complejidad en su
comunidad de microorganismos, aportando alimentos para los caracoles y peces
pequeños, los cuales a su vez se constituyen en alimento de otros organismos.
i.
Identificación de conocimientos
1. María y Lucas observan los siguientes seres: caracoles, bivalvos, larvas,
plantas, algas, y peces. Ellos clasifican todos en dos grupos:
Grupo 1
Grupo 2
La característica que ellos usaron para clasificar los seres en estos dos
grupos fue:
a.
b.
c.
d.
productores y descomponedores
productores y consumidores
consumidores y descomponedores
Ninguna de las anteriores
2. Pedro realizó una observación a los seres vivos, y llegó a la conclusión de
que ellos se relacionan entre sí para satisfacer necesidades como la
alimentación, la reproducción, la protección mediante manadas para
asegurar la supervivencia; De acuerdo a lo anterior, cual crees que es la
mayor relación entre los seres vivos:
a.
b.
c.
d.
Alimentación
Amistad
Recreación
Protección
OBSERVA LAS SIGUIENTES CADENAS ALIMENTARIAS Y RESPONDE LAS
PREGUNTAS 3Y 4:
Cadena alimentaria 1
Cadena alimentaria 2
3. Según estás dos cadenas, ¿cuáles seres vivos ocupan el mismo nivel
trófico?
a. Caracol y cangrejo
b. Estrella de mar y pez
c. Algas y pescador
d. Pescador y cangrejo
4. Observa la siguiente ilustración y responde:
Las cadenas alimentarias se inician por:
a. Las plantas y algas
b. Los animales
c. El hombre
d. El sol
5. En los ecosistemas se establecen relaciones de alimentación entre los
seres vivos y no vivos. Por ejemplo, los caracoles se alimentan de plantas,
a su vez las plantas se alimentan de la energía del sol y de los nutrientes
del suelo, según la ilustración, cadena alimentaria es:
a. La relación que tienen las plantas con los animales.
b. El paso de nutrientes y energía de un ser vivo a otro por medio de la
alimentación.
c. El paso de nutrientes de los animales a las plantas.
d. La relación que tienen los herbívoros con el hombre.
RESPONDE LAS PREGUNTAS 6 Y 7 DE ACUERDO A LA SIGUIENTE
INFORMACIÓN
El siguiente es un ejemplo de una cadena alimentaria acuática, que permite
observar las relaciones de alimentación entre los seres vivos:
6. El individuo número 1 corresponde a:
a. Un consumidor primario
b. Un productor
c. Un consumidor secundario
d. Ninguna de las anteriores
7. El individuo número 8 corresponde a un consumidor primario debido a que:
a. Es carnívoro
b. Es herbívoro
c. Es Omnívoro
d. Ninguna de las anteriores
8. Estos dibujos muestran diferentes seres vivos:
La característica que estos seres vivos comparten es que:
a. Todos se alimentan de plantas, es decir, son consumidores
primarios
b. Todos tienen el mismo sistema respiratorio
c. Todos nacen de huevos
d. No tienen características comunes
I.
Titulo
Observemos, clasifiquemos y busquemos interrelaciones entre los
componentes bióticos y abióticos del ecosistema acuático.
i.
Definición de nivel
Guía desarrollada para niños de grado 2° de educación básica primer
ciclo
ii.
Conocimientos previos
Características de los ecosistemas acuáticos y diferencia con los
terrestres.
iii.
Tiempo de aplicación
Una hora con treinta minutos (1:30)
iv.
Materiales requeridos



v.
Living machine
Tablero
Marcadores
Aporte al estándar de competencia:
Reconozco en el entorno fenómenos físicos que me afectan y desarrollo
habilidades para aproximarme a ellos
vi.
Acciones de pensamiento
 Describo características de seres vivos y objetos inertes, establezco
semejanzas y diferencias entre ellos, los clasifico y dibujo.
 Describo y verifico ciclos de vida de seres vivos como los peces.
 Me preocupo porque los animales, las plantas y los recursos del medio
ambiente reciban un buen trato.
vii.
Objetivos



Describir los componentes bióticos y abióticos del ecosistema acuático.
Relacionar las funciones e interrelacionarse de los componentes con el
hábitat.
Identificar las características de los ecosistemas según sus
componentes bióticos y abióticos
II.
Acercamiento al tema
i.
Actividades de aplicación
1) Reunir a los estudiantes alrededor de la living machine, para que
observen los animales y las plantas en el agua.
2) Hacer una lista de los elementos observados
3) Realizar una clasificación de los elementos observados
4) Reflexionar con el docente sobre la función de los componentes
abióticos (no vivientes) y bióticos (vivientes) en el ecosistema
5) En grupos responderán: por qué consideras que son importantes los
componentes del ecosistema?
6) Plantear un ejemplo de relación de componentes abióticos (no vivientes)
y bióticos (vivientes) observados en la living machine.
7) Realiza un escrito donde se narre la importancia de conocer los
ecosistemas, sus componentes y funciones, e ilústralo con los
elementos observados
ii.
Unidad de contexto
Un ecosistema se refiere a la suma total de factores físicos y biológicos que
operan en cualquier área. Un ecosistema es una unidad autosuficiente. Los
ecosistemas pueden ser muy pequeños, un lago de agua dulce o muy grandes
como el desierto del Sahara o el Océano Indico. En un ecosistema hay un
cambio cíclico de materiales y de energía entre los seres vivos y el ambiente.
Los minerales, el nitrógeno, los compuestos de carbono y el agua, materiales
necesarios para los seres vivientes forman un ciclo continúo a través del
sistema. Ningún material se acaba si el sistema está balanceado. La única
necesidad del ecosistema es una fuente de energía, la luz solar capturada por
las plantas verdes en el proceso de fotosíntesis.
iii.
Fundamentación del tema
Un ecosistema es un área que combina comunidades bióticas (vivientes) y
ambientes abióticos (no vivientes) en la cual los dos influyen de manera
recíproca.
A nuestro alrededor, existen miles de seres que nos maravillan con sus
variados colores, tamaños y formas; algunos seres nacen, crecen, se
alimentan, mientras que otros no realizan estas funciones, basados en esta
clasificación, podríamos decir que en un ecosistema existen dos grandes
componentes:
A. Componentes Bióticos: son aquellos seres vivos que están formados
por células, nacen, crecen, se reproducen, reaccionan ante estímulos y
cambios del medio; este componente a su vez se clasifica en flora
(plantas) y fauna (animales) o en organismos productores, consumidores
y descomponedores.
B. Componentes Abióticos: este componente está conformado por
aquellos elementos físicos o químicos que permiten y facilitan el
desarrollo del componente anterior, bien sea sirviéndole de alimento o
de hogar; algunos ejemplos son la luz solar, el suelo, la humedad, los
nutrientes, la temperatura.
A continuación encontramos una ilustración de un ecosistema acuatico, donde
podemos observar las interacciones de ambos componentes, por ejemplo las
relaciones entre el sol y las plantas, o las rocas donde se protegen algunos
organismos de sus consumidores.
Los ecosistemas acuáticos son aquellos en los que los animales y plantas viven o se relacionan con seres vivos en el agua; en el
interactúan componentes bióticos y abióticos, los cuales se describirán a continuación:
Componentes
bióticos
Productores
componentes
abióticos
Consumidores
Descomponedores
Fitoplacton
Peces
Hongos
Algas
Caracoles
Bacterias
Plantas acuáticas
Seres humanos
Pájaros
Sol
Aire
Suelo
Agua
Clima
III.
Evaluación
1. Los factores abióticos constituyen el espacio o medio físico habitado por
los seres vivos, algunos ejemplos de componentes abióticos (no
vivientes) son:
a. Temperatura, agua y luz.
b. Animales y plantas
c. El ser humano
d. Ninguna de las anteriores
1. Los factores bióticos ( vivientes) son:
a. Organismos capaces de fabricar o sintetizar su propio alimento
b. Son los organismos vivos que interactúan con otros seres vivos,
se refiere a la flora y fauna de un lugar y a sus interacciones.
c. Es la energía que necesita los seres vivos para vivir
d. Conjunto de organismos de una especie que están en una misma
zona
2. Marca la opción de que señale componentes bióticos de un ecosistema
a. Luces y suelo
b. Fauna y flora
c. Rocas y arena
d. Flores, semillas.
3. Todos los seres vivos necesitamos de la energía para poder vivir, nosotros los
seres humanos tomamos la energía de los vegetales y animales que
consumimos, es por eso que se nos conoce como:
a. productores
b. descomponedores
c. autótrofos
d. heterótrofos
4. La luz solar se considera un componente:
a. Biótico
b. Abiótico
c. Biodegradable
d. No biodegradable
Observa la siguiente ilustración y responde las preguntas 5 – 8
5. Las hojas de las plantas son un componente:
a. Abiótico
b. Biótico
6. El elemento sol es un componente:
a. Abiótico
b. Biótico
7. Los peces son unos componentes:
a. Abiótico
b. Biótico
8. Las ranas pertenecen a que componente:
a. Abiótico
b. Biótico
GUIA DEL DOCENTE
LA EVAPOTRANSPIRACIÓN EN ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
DATOS DE INTERÉS ............................................................................................................................. 2
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3
PÚBLICO DE INTERÉS ...................................................................................................................... 3
COMPETENCIA ................................................................................................................................. 3
OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 3
EXPECTATIVAS ................................................................................................................................ 3
DURACIÓN ....................................................................................................................................... 3
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ................................................................................................................. 4
Legislación ........................................................................................................................................ 7
Tipos de evapotranspiración................................................................................................................ 5
Unidades ........................................................................................................................................... 6
Métodos para determinar la evapotranspiración ................................................................................ 6
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN ............................................................................................................. 7
Parte I ........................................................................................................................................... 7
Parte II .......................................................................................................................................... 8
Análisis de resultados ..................................................................................................................... 8
PREGUNTAS CONDUCTORAS .............................................................................................................. 8
IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS ................................................................................................ 8
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 10
ANEXOS ............................................................................................................................................. 11
Métodos para estimación de la evapotranspiración .............................................................................. 11
DATOS DE INTERÉS
Colombia tiene una gran variedad de ecosistemas, que constituyen el soporte de la enorme
diversidad de especies de la cual se precia el país, y de bienes y servicios fundamentales para su
bienestar social y su desarrollo cultural y económico. Algunas de las características que le otorga al
país esa diversidad son:





Condiciones físicas: las cuales determinan la existencia de los ecosistemas (temperatura,
precipitación, oceanografía, suelos, etc.).
Flujos de energía y materia: Producción (vegetación, fitoplancton); consumo (animales y
descomponedores); descomposición.
Ciclos de materia
Ubicación (Trópico Húmedo, sub-húmedo, sub-seco y caliente)
Diversidad Climática
El Balance hídrico en Colombia
Colombia por su localización geográfica, su orografía y una gran variedad de regímenes climáticos,
se ubica entre los países con mayor riqueza en recursos hídricos en el mundo (PNGIRH1). Sin
embargo, cuando se considera en detalle que la población y las actividades socioeconómicas se
ubican en regiones con baja oferta hídrica se concluye que la disponibilidad del recurso no es
ilimitada ya que en estas regiones existen necesidades hídricas insatisfechas tanto de la sociedad
como de los ecosistemas, además de que cada vez es mayor el número de impactos de origen
antrópico sobre el agua.
Según estimaciones del IDEAM2, en Colombia la precipitación media anual es de 3000 mm con una
evapotranspiración real de 1180 mm y una escorrentía medial anual de 1830 mm. Teniendo en
cuenta lo anterior, del volumen de precipitación anual, 61% se convierte en escorrentía superficial
generando un caudal medio de 67000 m3/seg, equivalente a un volumen anual de 2084 km3 que
escurren por las cinco grandes regiones hidrológicas que caracterizan el territorio nacional
continental, de la siguiente forma: 11% en la región Magdalena – Cauca, 5% en la región del Caribe;
18% para la región del Pacífico; 34% en la región de la Amazonia y 32% en la región de la
Orinoquia.
Lo anterior contrasta con el hecho de que la región Magdalena – Cauca, con sólo el 11% de la oferta
hídrica, alberga el 77 % de la población del país (32.5 millones), de ello se puede concluir que existe
una presión considerable sobre dicha cuenca, es decir, que su oferta no es suficiente para la
demanda, lo que genera sobreexplotación del recuso conllevándolo a un desequilibrio ecosistémico.
1
2
Política Nacional para la gestión integral del recurso hídrico, 2010
IDEAM, Informe Anual sobre el Estado del Medio Ambiente y los Recursos Naturales Renovables en Colombia, 2004.
INTRODUCCIÓN
La evapotranspiración es uno de los componentes más importantes del balance hídrico, y se
constituye en un proceso fundamental en el ciclo hidrológico; por tal razón esta se constituye en un
elemento clave en la valoración de la oferta de los recursos hídricos ya que significa una de las
pérdidas de agua en las cuencas hidrográficas porque representa la cantidad de agua saliente hacia
la atmósfera en forma de vapor de agua como efecto combinado de la evaporación física y de la
transpiración biológica.
La estimación de evapotranspiración es un parámetro de interés común, tanto en estudios
climatológicos, hidrológicos, agrícolas y forestales, siendo aún difícil de cuantificar.
El agua en los ecosistemas es clave, los organismos vivos dependen de ella, especialmente las
plantas ya que ella les aporta 50% del peso; además el agua es el vehículo obligatorio para todos los
productos extraídos del suelo o sintetizados por la asimilación clorofílica, así mismo sus funciones
fisiológicas de respiración y transpiración necesitan de ella.
PÚBLICO DE INTERÉS
Esta guía fue diseñada para el curso Hidroclimatología del programa de Administración Ambiental.
COMPETENCIA
Comprendo la importancia que la evapotranspiración en el balance hídrico, su significado y su
utilidad la gestión integral del recurso hídrico.
OBJETIVOS



Conocer la importancia de la evapotranspiración en el balance hídrico.
Observar la influencia de la vegetación en el balance hídrico.
Utilizar y analizar datos de evapotranspiración en la toma de decisiones desde la gestión
integral del recurso hídrico
EXPECTATIVAS
•
•
Generar en los estudiantes interés por la temática a abordar, desde su conceptualización, su
aplicación y la importancia que tiene dicho conocimiento en la toma de decisiones.
Contribuir a generar en los estudiantes una visión holística del ambiente.
DURACIÓN
La guía pretende ser abarcada en dos sesiones del curso.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Cuando se cuantifica el ciclo hidrológico de un ecosistema, la principal entrada de agua está
representada por la precipitación y como salidas están la evapotranspiración, la escorrentía y la
percolación. La evapotranspiración, que es la suma de la evaporación desde la superficie del suelo y
del agua interceptada por la vegetación más la transpiración de las plantas, reduce la cantidad de
agua que se infiltra al subsuelo o que escurre directamente a los cuerpos de agua. En este último
sentido, al realizar un balance hídrico a nivel de cuenca hidrográfica, la evapotranspiración puede
considerarse como una pérdida.
Las pérdidas por evapotranspiración están controladas por la radiación solar, la temperatura, el
déficit de presión de vapor, el intercambio de humedad del aire entre la superficie y la atmósfera, el
tipo de cobertura vegetal, las propiedades físicas y químicas del suelo, la sanidad cultivos; también
por las prácticas que alteran el microclima como son la cobertura vegetal, el sombrío, el riego, las
barreras rompe vientos y las distancias entre plantas.
Resúmen de factores que afectan la
evapotranspiración
Variables climáticas
Factores de uso del suelo
•Radiación
•Temperatura del Aire
•Humedad atmosférica
•Velocidad del viento
•Tipo de uso y/o cultivo
•Etapa de desarrollo.
Manejo y condiciones
ambientales
•Carácteristicas del suelo y
manejo del terreno.
El proceso de transpiración en las plantas se produce por la acción de varios fenómenos físicos
relacionados con la estructura interna de las plantas y con las propiedades físicas del agua; en las
hojas, se produce una pérdida permanente de vapor de agua a través de los estomas que genera
una demanda continua de agua de los tejidos subyacentes y que se comunica a lo largo de toda la
planta y hacia abajo. Como consecuencia se origina un proceso de aspiración continua de agua. A
este proceso hay que añadirle el efecto de la presión radicular generada por la absorción osmótica
del agua. Esta absorción es continua siempre que haya agua disponible y los estomas estén
abiertos.
La transpiración estomática es regulada por los estomas, los cuales se cierran cuando hay un déficit
apreciable de agua en la planta y constituyen la vía más importante para el intercambio gaseoso
entre el mesófilo y la atmósfera.
El número de estomas por unidad de superficie varía según las especies y las condiciones
ambientales en las cuales se desarrolla la planta, pudiendo oscilar entre 50 y 500 por mm2. Existen
plantas con estomas solamente en la cara superior de la hoja: hojas epistomáticas, como algunas
acuáticas (hidrófitas) que tienen hojas flotantes; otras tienen estomas a ambos lados de las hojas:
anfiestomáticas. Sin embargo son más numerosas las plantas que tienen mayor número de estomas
en el envés: hipostomáticas.
Tipos de evapotranspiración
La evapotranspiración potencial, es la pérdida de agua observada en una superficie liquida o
sólida saturada, por evaporación y por transpiración de las plantas, que ocurriría en caso de existir
un adecuado abastecimiento de humedad de agua al suelo en todo momento.
La evapotranspiración real, es la pérdida de agua observada en una superficie liquida o sólida en
las condiciones atmosféricas y de humedad del suelo dominantes, por fenómenos de evaporación y
transpiración.
Para un área determinada la evapotranspiración potencial es mayor a la evapotranspiración real
siempre y cuando no se suministre agua a la superficie para reemplazar la que ya se evaporó. Es
decir:
Donde:
ERT = Evapotranspiración Real (mm)
K = Coeficiente que depende de la distribución temporal de las lluvias en el mes y de la capacidad
del suelo para almacenar humedad. Su valor oscila entre 0.5 0.9.
ETP = Evapotranspiración Potencial (mm)
Unidades
La evapotranspiración se expresa normalmente en milímetros (mm) por unidad de tiempo. Esta
unidad expresa la cantidad de agua pérdida de una superficie en unidades de altura de agua; la
unidad de tiempo puede ser una hora, 10 días, un mes, etc.
Métodos para determinar la evapotranspiración
Los métodos pueden clasificarse en métodos directos e indirectos. Los primeros proporcionan
directamente el consumo total del agua requerida, utilizando para ello aparatos e instrumentos para
su determinación. Los segundos en forma directa y bajo la utilización de fórmulas empíricas,
obtienen los consumos de agua a través de todo el ciclo vegetativo de la planta.
Métodos directos para la
determinación de la
evapotranspiración
Lisímetro
Métodos indirectos para la
determinación de la
evapotranspiración
Thornthwaite
Turc
Evapotranspirómetro
Blaney y Criddle
Racional utilizando la curva
de Hansen
Atmómetro de Livingstone
Grassi y Christensen
Tanque evaporímetro tipo A
Gravimétrico
Penman simplificado
Legislación
En la resolución 865 del 2004, se toma el siguiente concepto de evapotranspiración: es la
combinación de evaporación desde la superficie del suelo y la transpiración de la vegetación. El
volumen de agua que se ha evapotranspirado entra a formar parte de la humedad atmosférica como
vapor, y representa una pérdida de agua en el balance hídrico de una cuenca.
Concretamente en la Política nacional para la gestión integral del recurso hídrico se contempla el
balance hídrico dentro de la gestión ambiental y del riesgo que promueva el desarrollo sostenible, e
incorpora como una de sus líneas de acción de la denominada gestión integral del recurso hídrico
(GIRH), los siguientes postulados:
1. La integración de la gestión del agua para todos sus usos, con el objetivo de maximizar los
beneficios globales y reducir los conflictos entre los usuarios.
2. La integración en la gestión de intereses económicos, sociales y ambientales, tanto de los
usuarios directos del agua como de la sociedad en su conjunto.
3. La integración de la gestión de todos los aspectos del agua (cantidad, calidad y tiempo de
ocurrencia) que tengan influencia en sus usos y usuarios.
4. La integración de la gestión de las diferentes fases del ciclo hidrológico.
5. La integración de la gestión a nivel de cuencas, acuíferos o sistemas hídricos
interconectados.
6. La integración de la gestión de la demanda de agua con la gestión de la oferta.
7. La integración de la gestión del agua y de la gestión de la tierra y otros recursos naturales y
ecosistemas relacionados
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
Parte I
Los estudiantes observarán la living machine, y determinarán para cada tanque:




Características de la vegetación (N° de especies, etapa, estado)
Volumen de agua
% de humedad relativa
Temperatura del aire
Parte II
Transcurrido un tiempo prudencial (1 semana), se volverán a tomar las medidas para cada tanque
(%Hr y T°c y volumen de agua), tomando en cuenta la diferenciación de plantas dentro del sistema.
Análisis de resultados
Analizar los resultados de ambos experimentos y sacar conclusiones.
PREGUNTAS CONDUCTORAS
1) ¿Con qué podemos asociar los cambios en la evapotranspiración de un sistema?
2) ¿Qué factores influyen en la evapotranspiración?
3) ¿Por qué se debe tener en cuenta la evapotranspiración en un análisis de oferta hídrica?
IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS
1) La evapotranspiración en las plantas se relaciona con:
a. Se produce porque los estomas se cierran.
b. Se ve favorecida por la presión radicular.
c. Es independiente de la fotosíntesis.
d. El ciclo de Krebs
e. No lo se
2) En el laboratorio se ha realizado un experimento para medir la tasa de transpiración bajo
diferentes condiciones ambientales. Los resultados obtenidos se muestran en la siguiente
tabla.
Pérdida de Agua en mm/día
Condiciones
Alta
Media
ambientales
Intensidad de luz
0.5
4
Velocidad del
7
4
Viento
Humedad elevada
0
2
Baja
8
2
5
Las conclusiones que se han obtenido son:
a. La evapotranspiración se favorece en condiciones de humedad elevada.
b. La evapotranspiración es mayor cuanto mayor es el movimiento del aire.
c. La evapotranspiración se ve favorecida por la intensidad de luz.
d. No existen diferencias en los niveles de evapotranspiración entre los días con alta
intensidad de luz y los de humedad elevada.
e. No lo se
3) Las principales razones para considerar a las plantas como reguladoras del clima son:
a. Interceptan la escorrentía superficial acelerando el tránsito del agua a las corrientes
de agua.
b. Las tasas de evapotranspiración están altamente determinadas por el tipo de
cobertura vegetal.
c. La infiltración depende del tipo de cobertura vegetal.
d. La presencia de plantas incrementa las tasas de evaporación de agua desde el
suelo
e. No lo se
4) ¿Las plantas realizan una adaptación al medio, por ejemplo, algunas plantas aumentan o
reducen la transpiración dependiendo de las condiciones climáticas. Con que variable
climática se puede asociar directamente dichos cambios?
a. A menor humedad relativa, mayor transpiración.
b. A menor temperatura, mayor transpiración.
c. A mayor temperatura, menor transpiración.
d. A mayor humedad relativa, menor transpiración.
e. Todas las anteriores
f. No lo se
5) Si se desea comparar algunos aspectos entre dos coberturas con respecto al balance
hídrico: ¿Cuál es la condición donde se genera mayor evapotranspiración en un lago con la
superficie completamente expuesta o en un lago con altas poblaciones de plantas
acuáticas? (Teniendo en cuenta que en ambas condiciones se tiene la misma área y
similares condiciones climáticas)
a. El lago expuesto, porque al tener la superficie expuesta se calienta más
rápidamente y se presenta una alta evaporación.
b. En ambos casos se presenta la misma evapotranspiración porque el área y el clima
son el mismo.
c. El lago con plantas acuáticas emergentes y flotantes, porque la transpiración de las
plantas incrementa el flujo de agua hacia la atmosfera, además la evaporación que
se presenta del agua superficial.
d. Ninguna de las anteriores respuestas.
e. No lo sé
BIBLIOGRAFÍA
Allen, R. 1998. Predicting evapotranspiartion demands for wetlands. Presentation at ASCE Wetlands
engieneering and river restoration conference. Denver, Colorado. 15 páginas.
Barco Et LA. 2000. Estimación de la evapotranspiración en Colombia. Universidad Nacional de
Colombia, Sede Medellín. Avances en recursos hidráulicos, número 07 páginas 043- 031,
noviembre. Páginas 9 (18-51)
Duarte, O & Díaz, E. Tecnología de Tierras y Aguas I - Evaporación y Evapotranspiración.
Documento de clases.
Gao, Yanchun, Long, Di and Li, Zhao-Liang (2008) 'Estimation of daily actual evapotranspiration from
remotely sensed data under complex terrain over the upper Chao river basin in North China',
International Journalof Remote Sensing, 29:11, 3295 — 3315
GONZALES, E, LLEELLISH, M. 2011 Estimación espacial de la evapotranspiración usando
imágenes de satélite Landsat y el modelo SEBAL en el humedal Paraíso, Huacho-Spatial estimation
of evapotranspiration by Landsat satellite images and the SEBAL model in the Paraíso wetland,
Huacho. REVISTA PERUANA GEO-ATMOSFÉRICA RPGA (3), 73-81 www.senamhi.gob.pe\rpga
Editada por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú.) 9 páginas (73-81)
Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, 2002,CAMBIO CLIMÁTICO Y
BIODIVERSIDAD. Documento técnico V del IPCC. 93 páginas, ISBN: 92–9169–104–7
Jaramillo, A. 2006. Evapotranspiración de referencia en la región andina de colombia. Centro
Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé. Chinchiná, Caldas, Colombia. 11 páginas (288-298)
ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIÓN –
FAO-, 2006. Evapotranspiración del cultivo, Guias para la determinación de los requerimientos de
agua de los cultivos. Estudio FAO riego y drenaje 56. Páginas 223.
PLAN DE MANEJO DE LA CUENCA MAGDALENA – CAUCA PMC. -RESUMEN EJECUTIVO:
PROYECTO FFEM-CORMAGDALENA. Gestión De Los Ecosistemas Fluvio Lacustres del Río
Magdalena, 29 de octubre de 2006 un convenio entre CORMAGDALENA y la ONF( Equipo Técnico
PMC: Dora Ligia Vasquez, Stéphane Roux, César A. Cardona Almeida, César Garay, Javier E.
Farías,Jaime Iván Niño, Raquel Duque, Ruth Campuzano, Paola Avilán) . páginas 16.
Quereda, J & Calvo, A. sfd. El ciclo del agua y su importancia: Magnitudes evaporativas en
Castellon. Plan de ayudas a la investigación de la Caja de Ahorros y M.P de Castellón. 25 páginas
Rojo, J. sfd. Algunas metodologías para cuantificar la evapotranspiración media multianual en
Colombia. 5 páginas
Sabaté, S. Los bosques y la evapotranspiración. Universidad de Barcelona y Centro de Investigación
Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF) páginas 12.
ANEXOS
Métodos para estimación de la evapotranspiración
a) Ecuación de TURC. Como una ayuda para verificar la ETR en regiones con deficiencias de
información se utiliza la fórmula de TURC. Está ecuación calcula directamente la
evapotranspiración real teniendo en cuenta la temperatura y la precipitación. Este es un
método de cálculo aproximado y además de fácil aplicación, puesto que no requiere
variables difíciles de medir, cuya expresión es la siguiente:
En donde:
ETR = Evapotranspiración Real media anual (mm)
P = Precipitación media anual (mm)
L(t) = Parámetro helio térmico expresado así: 300 + 25t+0.05 t 2
T = Temperatura media anual (°C)
Si
Para obtener los valores de precipitación y temperatura de una forma densa en todo un territorio, se
superpone sobre el mapa de isoyetas el correspondiente de isotermas y los cruces de estas dos
isolíneas serán los datos para obtener la ETR en ese punto. Identificados así todos los cruces se
elaborarán las isolíneas de ETR mediante la ecuación de TURC.
Esta fórmula presenta diferencias hasta el 15% en relación con el valor resultante de la diferencia
entre la precipitación media y la escorrentía media (ETR = P Esc. Total), parámetros ya
considerados de buena confiabilidad.
b) Ecuación de TURC modificada. Por intermedio de la ecuación de TURC modificada se
calcula la evapotranspiración potencial, cuya expresión está en función de la temperatura,
radiación, humedad relativa y una constante que depende del mes o período considerado.
Para una humedad relativa media mensual superior al 50% se aplica la ecuación:
Para una humedad relativa media mensual inferior al 50% se aplica la ecuación:
NOTA: El término de corrección
subdesérticos.
interviene solo en caso de climas desérticos o
Donde:
ETP = evapotranspiración potencial expresada en mm/mes.
K = es la constante igual a 0.4 para meses de 30 o 31 días y 0.37 para el mes de febrero y 0.13 para
períodos de diez días.
T = temperatura media mensual en grados centígrados.
Rg = radiación solar global incidente del mes considerado expresada en cal/ cm2/día.
c) Otras expresiones matemáticas. Cuando por determinadas características de una región o
cuenca hidrográfica no se ajusten las anteriores expresiones matemáticas para el cálculo de
la evapotranspiración tanto real como potencial, estas deberán obtenerse por medio de otras
expresiones ajustadas en dichas regiones o cuencas hidrográficas.
GUIA DEL ESTUDIANTE
LA EVAPOTRANSPIRACIÓN EN ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
DATOS DE INTERÉS ............................................................................................................................. 2
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ................................................................................................................. 3
Tipos de evapotranspiración................................................................................................................ 5
Unidades ........................................................................................................................................... 6
Métodos para determinar la evapotranspiración .................................................................................... 6
Legislación ........................................................................................................................................ 7
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN ............................................................................................................. 7
Parte I ........................................................................................................................................... 7
Parte II .......................................................................................................................................... 8
Análisis de resultados ..................................................................................................................... 8
PREGUNTAS CONDUCTORAS .............................................................................................................. 8
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................................... 8
ANEXOS ............................................................................................................................................. 10
Métodos para estimación de la evapotranspiración .............................................................................. 10
DATOS DE INTERÉS
Colombia tiene una gran variedad de ecosistemas, que constituyen el soporte de la enorme
diversidad de especies de la cual se precia el país, y de bienes y servicios fundamentales para su
bienestar social y su desarrollo cultural y económico. Algunas de las características que le otorga al
país esa diversidad son:





Condiciones físicas: las cuales determinan la existencia de los ecosistemas (temperatura,
precipitación, oceanografía, suelos, etc.).
Flujos de energía y materia: Producción (vegetación, fitoplancton); consumo (animales y
descomponedores); descomposición.
Ciclos de materia
Ubicación (Trópico Húmedo, sub-húmedo, sub-seco y caliente)
Diversidad Climática
El Balance hídrico en Colombia
Colombia por su localización geográfica, su orografía y una gran variedad de regímenes climáticos,
se ubica entre los países con mayor riqueza en recursos hídricos en el mundo (PNGIRH1). Sin
embargo, cuando se considera en detalle que la población y las actividades socioeconómicas se
ubican en regiones con baja oferta hídrica se concluye que la disponibilidad del recurso no es
ilimitada ya que en estas regiones existen necesidades hídricas insatisfechas tanto de la sociedad
como de los ecosistemas, además de que cada vez es mayor el número de impactos de origen
antrópico sobre el agua.
Según estimaciones del IDEAM2, en Colombia la precipitación media anual es de 3000 mm con una
evapotranspiración real de 1180 mm y una escorrentía medial anual de 1830 mm. Teniendo en
cuenta lo anterior, del volumen de precipitación anual, 61% se convierte en escorrentía superficial
generando un caudal medio de 67000 m3/seg, equivalente a un volumen anual de 2084 km3 que
escurren por las cinco grandes regiones hidrológicas que caracterizan el territorio nacional
continental, de la siguiente forma: 11% en la región Magdalena – Cauca, 5% en la región del Caribe;
18% para la región del Pacífico; 34% en la región de la Amazonia y 32% en la región de la
Orinoquia.
Lo anterior contrasta con el hecho de que la región Magdalena – Cauca, con sólo el 11% de la oferta
hídrica, alberga el 77 % de la población del país (32.5 millones), de ello se puede concluir que existe
una presión considerable sobre dicha cuenca, es decir, que su oferta no es suficiente para la
demanda, lo que genera sobreexplotación del recuso conllevándolo a un desequilibrio ecosistémico.
1
2
Política Nacional para la gestión integral del recurso hídrico, 2010
IDEAM, Informe Anual sobre el Estado del Medio Ambiente y los Recursos Naturales Renovables en Colombia, 2004.
INTRODUCCIÓN
La evapotranspiración es uno de los componentes más importantes del balance hídrico, y se
constituye en un proceso fundamental en el ciclo hidrológico; por tal razón esta se constituye en un
elemento clave en la valoración de la oferta de los recursos hídricos ya que significa una de las
pérdidas de agua en las cuencas hidrográficas porque representa la cantidad de agua saliente hacia
la atmósfera en forma de vapor de agua como efecto combinado de la evaporación física y de la
transpiración biológica.
La estimación de evapotranspiración es un parámetro de interés común, tanto en estudios
climatológicos, hidrológicos, agrícolas y forestales, siendo aún difícil de cuantificar.
El agua en los ecosistemas es clave, los organismos vivos dependen de ella, especialmente las
plantas ya que ella les aporta 50% del peso; además el agua es el vehículo obligatorio para todos los
productos extraídos del suelo o sintetizados por la asimilación clorofílica, así mismo sus funciones
fisiológicas de respiración y transpiración necesitan de ella.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Cuando se cuantifica el ciclo hidrológico de un ecosistema, la principal entrada de agua está
representada por la precipitación y como salidas están la evapotranspiración, la escorrentía y la
percolación. La evapotranspiración, que es la suma de la evaporación desde la superficie del suelo y
del agua interceptada por la vegetación más la transpiración de las plantas, reduce la cantidad de
agua que se infiltra al subsuelo o que escurre directamente a los cuerpos de agua. En este último
sentido, al realizar un balance hídrico a nivel de cuenca hidrográfica, la evapotranspiración puede
considerarse como una pérdida.
Las pérdidas por evapotranspiración están controladas por la radiación solar, la temperatura, el
déficit de presión de vapor, el intercambio de humedad del aire entre la superficie y la atmósfera, el
tipo de cobertura vegetal, las propiedades físicas y químicas del suelo, la sanidad cultivos; también
por las prácticas que alteran el microclima como son la cobertura vegetal, el sombrío, el riego, las
barreras rompe vientos y las distancias entre plantas.
Resúmen de factores que afectan la
evapotranspiración
Variables climáticas
Factores de uso del suelo
•Radiación
•Temperatura del Aire
•Humedad atmosférica
•Velocidad del viento
•Tipo de uso y/o cultivo
•Etapa de desarrollo.
Manejo y condiciones
ambientales
•Carácteristicas del suelo y
manejo del terreno.
El proceso de transpiración en las plantas se produce por la acción de varios fenómenos físicos
relacionados con la estructura interna de las plantas y con las propiedades físicas del agua; en las
hojas, se produce una pérdida permanente de vapor de agua a través de los estomas que genera
una demanda continua de agua de los tejidos subyacentes y que se comunica a lo largo de toda la
planta y hacia abajo. Como consecuencia se origina un proceso de aspiración continua de agua. A
este proceso hay que añadirle el efecto de la presión radicular generada por la absorción osmótica
del agua. Esta absorción es continua siempre que haya agua disponible y los estomas estén
abiertos.
La transpiración estomática es regulada por los estomas, los cuales se cierran cuando hay un déficit
apreciable de agua en la planta y constituyen la vía más importante para el intercambio gaseoso
entre el mesófilo y la atmósfera.
El número de estomas por unidad de superficie varía según las especies y las condiciones
ambientales en las cuales se desarrolla la planta, pudiendo oscilar entre 50 y 500 por mm2. Existen
plantas con estomas solamente en la cara superior de la hoja: hojas epistomáticas, como algunas
acuáticas (hidrófitas) que tienen hojas flotantes; otras tienen estomas a ambos lados de las hojas:
anfiestomáticas. Sin embargo son más numerosas las plantas que tienen mayor número de estomas
en el envés: hipostomáticas.
Tipos de evapotranspiración
La evapotranspiración potencial, es la pérdida de agua observada en una superficie liquida o
sólida saturada, por evaporación y por transpiración de las plantas, que ocurriría en caso de existir
un adecuado abastecimiento de humedad de agua al suelo en todo momento.
La evapotranspiración real, es la pérdida de agua observada en una superficie liquida o sólida en
las condiciones atmosféricas y de humedad del suelo dominantes, por fenómenos de evaporación y
transpiración.
Para un área determinada la evapotranspiración potencial es mayor a la evapotranspiración real
siempre y cuando no se suministre agua a la superficie para reemplazar la que ya se evaporó. Es
decir:
Donde:
ERT = Evapotranspiración Real (mm)
K = Coeficiente que depende de la distribución temporal de las lluvias en el mes y de la capacidad
del suelo para almacenar humedad. Su valor oscila entre 0.5 0.9.
ETP = Evapotranspiración Potencial (mm)
Unidades
La evapotranspiración se expresa normalmente en milímetros (mm) por unidad de tiempo. Esta
unidad expresa la cantidad de agua pérdida de una superficie en unidades de altura de agua; la
unidad de tiempo puede ser una hora, 10 días, un mes, etc.
Métodos para determinar la evapotranspiración
Los métodos pueden clasificarse en métodos directos e indirectos. Los primeros proporcionan
directamente el consumo total del agua requerida, utilizando para ello aparatos e instrumentos para
su determinación. Los segundos en forma directa y bajo la utilización de fórmulas empíricas,
obtienen los consumos de agua a través de todo el ciclo vegetativo de la planta.
Métodos directos para
la determinación de la
evapotranspiración
Lisímetro
Métodos indirectos para la
determinación de la
evapotranspiración
Thornthwaite
Turc
Evapotranspirómetro
Blaney y Criddle
Racional utilizando la curva
de Hansen
Atmómetro de Livingstone
Grassi y Christensen
Tanque evaporímetro tipo A
Gravimétrico
Penman simplificado
Legislación
En la resolución 865 del 2004, se toma el siguiente concepto de evapotranspiración: es la
combinación de evaporación desde la superficie del suelo y la transpiración de la vegetación. El
volumen de agua que se ha evapotranspirado entra a formar parte de la humedad atmosférica como
vapor, y representa una pérdida de agua en el balance hídrico de una cuenca.
Concretamente en la Política nacional para la gestión integral del recurso hídrico se contempla el
balance hídrico dentro de la gestión ambiental y del riesgo que promueva el desarrollo sostenible, e
incorpora como una de sus líneas de acción de la denominada gestión integral del recurso hídrico
(GIRH), los siguientes postulados:
1. La integración de la gestión del agua para todos sus usos, con el objetivo de maximizar los
beneficios globales y reducir los conflictos entre los usuarios.
2. La integración en la gestión de intereses económicos, sociales y ambientales, tanto de los
usuarios directos del agua como de la sociedad en su conjunto.
3. La integración de la gestión de todos los aspectos del agua (cantidad, calidad y tiempo de
ocurrencia) que tengan influencia en sus usos y usuarios.
4. La integración de la gestión de las diferentes fases del ciclo hidrológico.
5. La integración de la gestión a nivel de cuencas, acuíferos o sistemas hídricos
interconectados.
6. La integración de la gestión de la demanda de agua con la gestión de la oferta.
7. La integración de la gestión del agua y de la gestión de la tierra y otros recursos naturales y
ecosistemas relacionados
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
Parte I
Los estudiantes observarán la living machine, y determinarán para cada tanque:

Características de la vegetación (N° de especies, etapa, estado)

Volumen de agua

% de humedad relativa

Temperatura del aire
Parte II
Transcurrido un tiempo prudencial (1 semana), se volverán a tomar las medidas para cada tanque
(%Hr y T°c y volumen de agua), tomando en cuenta la diferenciación de plantas dentro del sistema.
Análisis de resultados
Analizar los resultados de ambos experimentos y sacar conclusiones.
PREGUNTAS CONDUCTORAS
1) ¿Con qué podemos asociar los cambios en la evapotranspiración de un sistema?
2) ¿Qué factores influyen en la evapotranspiración?
3) ¿Por qué se debe tener en cuenta la evapotranspiración en un análisis de oferta hídrica?
BIBLIOGRAFÍA
Allen, R. 1998. Predicting evapotranspiartion demands for wetlands. Presentation at ASCE Wetlands
engieneering and river restoration conference. Denver, Colorado. 15 páginas.
Barco Et LA. 2000. Estimación de la evapotranspiración en Colombia. Universidad Nacional de
Colombia, Sede Medellín. Avances en recursos hidráulicos, número 07 páginas 043-
031,
noviembre. Páginas 9 (18-51)
Duarte, O & Díaz, E. Tecnología de Tierras y Aguas I - Evaporación y Evapotranspiración.
Documento de clases.
Gao, Yanchun, Long, Di and Li, Zhao-Liang (2008) 'Estimation of daily actual evapotranspiration from
remotely sensed data under complex terrain over the upper Chao river basin in North China',
International Journalof Remote Sensing, 29:11, 3295 — 3315
GONZALES, E,
LLEELLISH, M. 2011 Estimación espacial de la evapotranspiración usando
imágenes de satélite Landsat y el modelo SEBAL en el humedal Paraíso, Huacho-Spatial estimation
of evapotranspiration by Landsat satellite images and the SEBAL model in the Paraíso wetland,
Huacho. REVISTA PERUANA GEO-ATMOSFÉRICA RPGA (3), 73-81 www.senamhi.gob.pe\rpga
Editada por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú.) 9 páginas (73-81)
Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, 2002,CAMBIO CLIMÁTICO Y
BIODIVERSIDAD. Documento técnico V del IPCC. 93 páginas, ISBN: 92–9169–104–7
Jaramillo, A. 2006. Evapotranspiración de referencia en la región andina de colombia. Centro
Nacional de Investigaciones de Café, Cenicafé. Chinchiná, Caldas, Colombia. 11 páginas (288-298)
ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIÓN –
FAO-, 2006. Evapotranspiración del cultivo, Guias para la determinación de los requerimientos de
agua de los cultivos. Estudio FAO riego y drenaje 56. Páginas 223.
PLAN DE MANEJO DE LA CUENCA MAGDALENA – CAUCA PMC. -RESUMEN EJECUTIVO:
PROYECTO FFEM-CORMAGDALENA. Gestión De Los Ecosistemas Fluvio Lacustres del Río
Magdalena, 29 de octubre de 2006 un convenio entre CORMAGDALENA y la ONF( Equipo Técnico
PMC: Dora Ligia Vasquez, Stéphane Roux, César A. Cardona Almeida, César Garay, Javier E.
Farías,Jaime Iván Niño, Raquel Duque, Ruth Campuzano, Paola Avilán) . páginas 16.
Quereda, J & Calvo, A. sfd. El ciclo del agua y su importancia: Magnitudes evaporativas en
Castellon. Plan de ayudas a la investigación de la Caja de Ahorros y M.P de Castellón. 25 páginas
Rojo, J. sfd. Algunas metodologías para cuantificar la evapotranspiración media multianual en
Colombia. 5 páginas
Sabaté, S. Los bosques y la evapotranspiración. Universidad de Barcelona y Centro de Investigación
Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF) páginas 12.
ANEXOS
Métodos para estimación de la evapotranspiración
a) Ecuación de TURC. Como una ayuda para verificar la ETR en regiones con deficiencias de
información se utiliza la fórmula de TURC. Está ecuación calcula directamente la
evapotranspiración real teniendo en cuenta la temperatura y la precipitación. Este es un
método de cálculo aproximado y además de fácil aplicación, puesto que no requiere
variables difíciles de medir, cuya expresión es la siguiente:
En donde:
ETR = Evapotranspiración Real media anual (mm)
P = Precipitación media anual (mm)
L(t) = Parámetro helio térmico expresado así: 300 + 25t+0.05 t 2
T = Temperatura media anual (°C)
Si
Para obtener los valores de precipitación y temperatura de una forma densa en todo un territorio, se
superpone sobre el mapa de isoyetas el correspondiente de isotermas y los cruces de estas dos
isolíneas serán los datos para obtener la ETR en ese punto. Identificados así todos los cruces se
elaborarán las isolíneas de ETR mediante la ecuación de TURC.
Esta fórmula presenta diferencias hasta el 15% en relación con el valor resultante de la diferencia
entre la precipitación media y la escorrentía media (ETR = P Esc. Total), parámetros ya
considerados de buena confiabilidad.
b) Ecuación de TURC modificada. Por intermedio de la ecuación de TURC modificada se
calcula la evapotranspiración potencial, cuya expresión está en función de la temperatura,
radiación, humedad relativa y una constante que depende del mes o período considerado.
Para una humedad relativa media mensual superior al 50% se aplica la ecuación:
Para una humedad relativa media mensual inferior al 50% se aplica la ecuación:
NOTA: El término de corrección
subdesérticos.
interviene solo en caso de climas desérticos o
Donde:
ETP = evapotranspiración potencial expresada en mm/mes.
K = es la constante igual a 0.4 para meses de 30 o 31 días y 0.37 para el mes de febrero y 0.13 para
períodos de diez días.
T = temperatura media mensual en grados centígrados.
Rg = radiación solar global incidente del mes considerado expresada en cal/ cm2/día.
c) Otras expresiones matemáticas. Cuando por determinadas características de una región o
cuenca hidrográfica no se ajusten las anteriores expresiones matemáticas para el cálculo de
la evapotranspiración tanto real como potencial, estas deberán obtenerse por medio de otras
expresiones ajustadas en dichas regiones o cuencas hidrográficas.
GUÍA DEL ESTUDIANTE
MATERIA ORGÁNICA Y OXÍGENO EN LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
DATOS DE INTERÉS ......................................................................................................................................... 2
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................ 3
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................................................................................ 4
IDEAS CLAVE .................................................................................................................................................... 5
PREGUNTAS CONDUCTORAS ........................................................................................................................ 6
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN ....................................................................................................................... 6
MATERIALES Y REACTIVOS ............................................................................................................................ 6
PROCEDIMIENTO.............................................................................................................................................. 7
a)
Preparación de las muestras ..................................................................................................................7
i.
Rango Bajo (DQO entre 13,5 y 100 mg/L) ........................................................................................ 7
ii.
Rango Alto (DQO entre 70 y 700 mg/L) ............................................................................................ 7
b)
Digestión.................................................................................................................................................7
c)
Determinación de la DQO mediante titulación ........................................................................................8
d)
Cálculos ..................................................................................................................................................8
ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................................................................ 8
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................... 9
1|Página
DATOS DE INTERÉS
Desde lo nacional, según la política nacional para la gestión integral del recurso hídrico, 2010. Se
cálculo del índice de calidad del agua para corrientes superficiales de las cuencas Cauca y
Magdalena (ICACOSU) mediante variables básicas que dan cuenta de diferentes orígenes de
contaminación como son: porcentaje de saturación de oxígeno disuelto (OD), sólidos totales en
suspensión, demanda química de oxígeno, conductividad eléctrica y pH, en 140 corrientes, los
resultados del índice de calidad del agua indican las causas de baja calidad para cada parte de las
cuencas:
Cuenca del río Magdalena
Cuenca del río Cauca
Alta
Alta
• Contaminación doméstica, industrial, agricola y
sanitaria.
• Fenómenos de remoción en masa
• Procesos erosivos
• Contaminación por el relleno sanitario,
vertimientos industriales y domésticos
Media
• Contaminacíon asociada a las actividades
socioeconómicas (mineria, explotación
maderera, deforestación y arrastre de
sedimentos por la escorrentía)
• Niveles significativos de de DQO, SS, y
conductiividad
Media
• Fenomeno de erosión y vertimientos
directos de aguas residuales domésticas
Baja
Baja
• Sedimentación en la depresión Momposina y
arrastre de sólidos
• Actividades socioeconómicas como la
ganadería, y afectación por vertimientos
domésticos
• Sobre explotación del recurso
En lo local según el plan de saneamiento hídrico de Pereira, la contaminación actual de los ríos Otún
y Consota en el tramo urbano de la ciudad de Pereira es realmente crítica; el río Otún tiene una
situación menos crítica que el Consota, por su caudal más alto y condiciones hidráulicas y
ambientales mejores que hacen que tenga una mayor capacidad de autodepuración.
Actualmente el tramo urbano del río Consota, comprendido entre la desembocadura de la quebrada
La Dulcera y la salida de la ciudad, en el sector de El Tigre, las aguas están fuertemente
contaminadas donde en épocas del año los niveles de oxígeno son menores de uno y prácticamente
llegan a cero; igual situación se presenta en las principales quebradas que drenan a este río, como
La Dulcera, El Oso y Bedoya.
2|Página
INTRODUCCIÓN
Todos los organismos y todos los ecosistemas requieren energía para su funcionamiento, para las
plantas y algas su fuente energética es solar mediante el proceso de la fotosíntesis. Para algunos
animales y bacterias su fuente es la cadena alimenticia, basada directamente en plantas, algas y
materia orgánica.
La descomposición de materia orgánica (MO) es uno de los procesos claves en el funcionamiento de
los todos los ecosistemas acuáticos, es decir, este proceso es de importancia comparable a la
producción primaria, de hecho, un ecosistema necesita básicamente sólo productores y
descomponedores para existir indefinidamente; de allí que la descomposición completa los ciclos
biogeoquímicos iniciados por los procesos fotosintéticos o quimiosintéticos.
En este sentido, en condiciones naturales los ecosistemas reciclan la materia orgánica; sin embargo
cuando un ecosistema recibe cantidades anormales de materia orgánica se da un proceso de
eutrofización, donde se genera una proliferación de organismos descomponedores, lo cual aumenta
notablemente el consumo de oxígeno; esto es particularmente grave en sistemas lacustres (lagos),
los cuales no se oxigenan fácilmente. Los descomponedores liberan también un exceso de sus
desechos metabólicos, como compuestos azufrados y CO2, que cambian las condiciones físicoquímicas del agua y son tóxicos para muchos organismos. Esto resulta en una alta mortandad por
anoxia o por intoxicación de peces, plantas e invertebrados acuáticos y los demás organismos que
dependen de ellos. Además de la muerte de ecosistemas completos, proliferan organismos
patógenos, las principales fuentes de este tipo de contaminación son los desechos domésticos,
agrícolas y algunos residuos industriales, mediante desagües de alcantarillas, estiércol, acumulación
de basuras orgánicas, uso excesivo de abonos en los cultivos y desechos del procesamiento de
alimentos para humanos y animales.
Por consiguiente para el monitoreo de la calidad del agua se deben acudir a parámetros indicadores
de materia orgánica y oxígeno, tales como la demanda bioquímica de oxígeno (DBO 5) y la demanda
química de oxígeno (DQO), que muestran la influencia antropogénica desde el punto de vista de la
afectación del agua por la presencia de centros urbanos e industriales (que por sus características
producen desechos líquidos de calidad diferenciable). Estos parámetros permiten reconocer
gradientes que van desde una condición relativamente natural o sin influencia de la actividad
humana, hasta agua que muestra indicios o aportaciones importantes de descargas de aguas
residuales municipales y no municipales.
3|Página
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La materia orgánica existente en el agua, tanto la que se encuentra disuelta como en forma de
partículas, se valora mediante el parámetro carbono orgánico total (TOC, total organic carbon). Los
compuestos orgánicos existentes en el medio acuático se pueden clasificar en dos grandes grupos
atendiendo a su biodegradabilidad, es decir, a la posibilidad de ser utilizados por microorganismos
como fuente de alimentación y para su medida se utilizan los parámetros denominados DQO
(Demanda Química de Oxígeno) y DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno), que se exponen a
continuación:
La demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) es una prueba usada para la determinación de los
requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica en el agua; su
aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes sobre la calidad de las
aguas de los cuerpos receptores.
Por otro lado la demanda química de oxígeno (DQO) expresa la cantidad de oxígeno equivalente
necesario para oxidar las sustancias presentes en las aguas residuales, mediante un agente químico
fuertemente oxidante, como el permanganato potásico (KMnO 4), utilizado en aguas limpias y el
dicromato potásico (K2Cr2O7), utilizado en aguas residuales, ya que el uso de permanganato
potásico en aguas residuales produce unos errores por defecto muy importantes. Por lo tanto, la
DQO, medirá tanto la materia orgánica biodegradable por los microorganismos, como la materia
orgánica no biodegradable y la materia inorgánica, oxidable por ese agente químico.
La DQO tiene la ventaja de ser más rápida que la DBO y no está sujeta a tantas variables como las
que pueden presentarse en el ensayo biológico; todos los compuestos orgánicos, con pocas
excepciones, pueden ser oxidados a CO2 y agua mediante la acción de agentes oxidantes fuertes,
en condiciones ácidas.
Por su parte, el oxígeno disuelto (OD) se constituye como un importante agente oxidante del agua,
y como determinante de condiciones anaerobias y aerobias del medio, sin embargo sus
concentraciones no son muy altas y dependen de la concentración y estabilidad del material
orgánico presente y es, por ello, un factor en la auto purificación de los ríos, de ahí que la
concentración media de O2 disuelto en aguas naturales superficiales no contaminadas ronde las 10
ppm en climas moderados, sabiendo que los peces, para poder vivir, necesitan agua que contenga,
al menos, 5 ppm de O2 disuelto.
La determinación del oxígeno disuelto en el agua tiene gran significancia debido a que brinda
información sobre las reacciones bioquímicas que tienen lugar en el ecosistema, su determinación
sirve como base para cuantificar la DBO aeróbica de los procesos de tratamiento, tasas de aireación
en los procesos de tratamiento aeróbico el grado de polución en los ríos.
Además es un indicador de la carga orgánica del sistema, siendo utilizado en las determinaciones de
producción primaria. Su concentración depende de parámetros físicos (presión, temperatura y
4|Página
concentración salina) y de factores biológicos (producción primaria y consumo oxidativo). Las aguas
superficiales no contaminadas contienen entre 7 y 14 mg/l de oxígeno disuelto, aunque en
situaciones de elevada productividad primaria o turbulencia pueden registrarse valores de
sobresaturación y altas cargas de materia orgánica resultan en valores bajos de oxígeno o en anoxia
(Conde y Gorja, 1999).
Cuando se requieren determinaciones precisas de OD en lagos y ríos, es especialmente útil su
cuantificación mediante electrodos de medida de OD, los cuales por su versatilidad permiten, realizar
en forma rápida y sencilla la determinación de este parámetro a diferentes profundidades y
localizaciones. Durante el uso de estos electrodos, es conveniente recordar la importancia de
calibrar apropiadamente el aparato, verificar el buen estado de la membrana y compensar las
lecturas según la temperatura de la muestra.
Cuando no se cuenta con un electrodo para medir el OD, el método más usado es el de la
modificación del nitruro al método Winkler, el cual se basa en el hecho de que el oxígeno oxida el ion
Mn++ a un estado superior de valencia en condiciones alcalinas, y en que manganeso en estados
superiores de valencia es capaz de oxidar el ión I- a yodo libre I2° en condiciones ácidas. La
cantidad de yodo liberado es medida mediante titulación con una solución estándar de tiosulfato de
sodio y es equivalente a la cantidad de oxígeno disuelto originalmente presente en la muestra
(Rueda, 2002).
EL proceso de depuración de los contaminantes en una fuente hídrica, presenta una dinámica y
naturaleza compleja propia de los ecosistemas, por tal si se quiere conocer dicha dinámica, se
pueden realizar mediciones de la DQO, junto con la medición del oxígeno en la depuración, ya que
esto permite establecer su relación, es decir se espera que en la descomposición de materia
orgánica se genere una pérdida de oxígeno.
Unos de los primeros sistemas compactos de fitodepuracion son las tecnologías conocidas bajo el
nombre de living machine, desarrolladas por el ingeniero y biólogo John Todd. Una living machine
funciona simulando y acelerando los procesos naturales de ecosistemas acuáticos; el agua residual
avanza a través de diferentes tanques, que están enlazados mediante tubos conectores; cada
tanque forma un pequeño ecosistema; después de la filtración, los desechos de aguas residuales se
descomponen en nutrientes para microorganismos, algas y plantas acuáticas.
IDEAS CLAVE
La demanda bioquímica de oxígeno a cinco días (DBO 5) y la demanda química de oxígeno (DQO),
muestran la influencia antropogénica desde el punto de vista de la afectación del agua por la
presencia de centros urbanos e industriales (que por sus características producen desechos líquidos
de calidad diferenciable).
5|Página
Estos parámetros permiten reconocer gradientes que van desde una condición relativamente natural
o sin influencia de la actividad humana, hasta agua que muestra indicios o aportaciones importantes
de descargas de aguas residuales municipales y no municipales:
CRITERIO
DQO < 10
10 < DQO < 20
20 < DQO <40
40 < DQO < 200
DQO > 200
DESCRIPCIÓN
EXCELENTE: No contaminada
BUENA CALIDAD: Aguas superficiales con bajo contenido de materia
orgánica biodegradable
y no biodegradable
ACEPTABLE: Con indicio de contaminación. Aguas superficiales con
capacidad de autodepuración o con descargas de aguas residuales
tratadas biológicamente
CONTAMINADA: Aguas superficiales con descargas de aguas
residuales crudas, principalmente de origen municipal
FUERTEMENTE CONTAMINADA: Aguas superficiales con fuerte
impacto de descargas de aguas residuales crudas municipales y no
municipales
PREGUNTAS CONDUCTORAS
1) ¿Cómo es el proceso de depuración de contaminantes por un ecosistema, qué factores
influyen?
2) ¿Cómo es la dinámica de depuración de los contaminantes en la living machine?
3) ¿Cómo se puede justificar el uso de parámetros como la DQO y el OD en el conocimiento de
la calidad de agua, la depuración de contaminantes en la living machine?
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
1. En la primera parte se pretende realizar una introducción a la herramienta práctica “living
machine”; además los estudiantes realizaran una línea base del ecosistema mediante la
realización de las siguientes actividades:
a. Describa el ecosistema “Living Machine” tomando en cuenta lo siguiente:
i. Identifique los elementos abióticos y bióticos y sus interrelaciones.
ii. Determine la red trófica del ecosistema
b. Identifique las poblaciones y comunidades que se encuentran dentro del
ecosistema.
2. En la segunda sesión se pretende analizar tres (3) muestras en el laboratorio.
3. La tercera parte corresponde al análisis de resultados.
6|Página
MATERIALES Y REACTIVOS












Tubos con tapa para digestión
Digestor
Bureta
Pipetas volumétricas de 2, 3 y 5 ml
Soporte universal
Pinza para soporte universal
Erlenmeyer
Solución digestora
Solución catalizadora
Agua destilada
FAS
Ferroin
PROCEDIMIENTO
a) Preparación de las muestras
i.
Rango Bajo (DQO entre 13,5 y 100 mg/L)
Empleando pipetas volumétricas ponga en cada tubo del digestor exactamente las siguientes
medidas:
Para las muestras: 5 ml de muestra más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
catalizadora.
Para los Blancos: 5 ml de agua destilada más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
Para el FAS: 5 ml de agua destilada más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
ii.
Rango Alto (DQO entre 70 y 700 mg/L)
Empleando pipetas volumétricas ponga en cada tubo del digestor exactamente las siguientes
medidas:
Para las muestras: 2 ml de muestra más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
catalizadora.
Para los Blancos: 2 ml de agua destilada más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
Para el FAS: 2 ml de agua destilada más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
Nota: Se deben montar mínimo dos repeticiones por tubo
b) Digestión
Tape herméticamente y homogenice los tubos de reacción y póngalos dentro del reactor
previamente pre-calentado a 150°C, contabilice dos horas.
7|Página
c) Determinación de la DQO mediante titulación
Transcurridas las dos horas en el digestor transfiera la mezcla de reacción contenido en un
Erlenmeyer, y enjuague el frasco 3 veces con agua, a continuación se adicionan 3 gotas de ferroin a
la muestra, la cual se tornará de color amarillo, se empieza la titulación con FAS lentamente, la
muestra se ornara de un color verde “esmeralda” y el punto final es un color rojizo, cuando la
muestra se torne de este color se da por finalizada la titulación
NOTA: Los residuos de la titulación deben ser recolectados en un recipiente para su posterior
disposición.
d) Cálculos
Cuando el agua de dilución ha sido inoculada aplique la siguiente fórmula:
Para determinar la concentración normal del FAS utilice la siguiente fórmula:
ANÁLISIS DE RESULTADOS
1. ¿Qué información proporcionan los datos de DQO?
2. Utilice la información de DQO en todo el ensayo para cada tanque, grafique y realice
conclusiones
3. Con base en los resultados correlacione la DQO y el oxígeno en cada tanque de la living machine
4. ¿Cuáles son las limitaciones del ensayo?
5. ¿Qué recomendaciones puede sugerir?
8|Página
BIBLIOGRAFIA
Aguas y Aguas de Pereira, Plan de saneamiento hídrico de Pereira 2003 – 2018. , disponible en
línea
en:
http://www.aguasyaguas.com.co/sitio/index.php?option=com_content&view=article&id=107&presets=
preset7&Itemid=75
Álvarez S. 2005. La descomposición de materia orgánica en humedales: la importancia del
componente
microbiano.
.
Ecosistemas.
2005.
Disponible
en
línea
en:
http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp?Id=118&Id_Categoria=2&tipo=portada
APHA, AWWA, APLF. Métodos normalizados para análisis de aguas y aguas residuales. 17 edition.
American Public Health Association Enc. New York 1992.
Barba, L. E. 2002. Conceptos básicos de la contaminación del agua y parámetros de medición.
Universidad del Valle. 51 p.
Carvajal, E. V. & Esparragoza, R. A. 2008. Análisis de la normatividad ambiental colombiana para el
vertimiento de aguas residuales al sistema de alcantarillado público. Universidad pontificia
Bolivariana. 63 p.
FAO. SFD. Capítulo 1 - contaminación agrícola de los recursos hídricos: introducción. 20 P
Metcalf & Eddy. 1996 “Ingeniería de Aguas Residuales. Tratamiento Vertido y Utilización. Vol. 1 Ed.
Mc Graw Hill. México 250 p.
Minerva Juárez J., M. Olivia Franco H., Velia P. Ascencio R. 2009. Manual de prácticas de
laboratorio de química ambiental i. Instituto politécnico nacional. 65 p
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. 2010. Política Nacional para la Gestión
Integral del Recurso Hídrico. 124 p.
Ministerio de Desarrollo Económico - Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico. 2000.
Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico RAS – 2000. Sección EE título
E: tratamiento de aguas residuales. 145 p.
NMX-AA-012-SCFI-2001. “Análisis de agua.- Determinación de la Demanda Bioquímica de Oxígeno
en aguas naturales, residuales y residuales tratadas.- Método de Prueba
Romero, JA. 1996. Acuiquímica. Escuela Colombiana de Ingeniería. Santafé de Bogotá. Páginas
226.
9|Página
GUÍA DEL DOCENTE
MATERIA ORGÁNICA Y OXÍGENO EN LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
DATOS DE INTERÉS ............................................................................................................................. 2
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3
PÚBLICO DE INTERÉS .......................................................................................................................... 4
COMPETENCIA ..................................................................................................................................... 4
OBJETIVOS .......................................................................................................................................... 4
EXPECTATIVAS .................................................................................................................................... 4
DURACIÓN ........................................................................................................................................... 4
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ................................................................................................................. 4
IDEAS CLAVE ....................................................................................................................................... 6
PREGUNTAS CONDUCTORAS .............................................................................................................. 7
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN ............................................................................................................. 7
MATERIALES Y REACTIVOS ................................................................................................................. 7
PROCEDIMIENTO ................................................................................................................................. 7
a)
Preparación de las muestras ....................................................................................................... 7
i.
Rango Bajo (DQO entre 13,5 y 100 mg/L) ................................................................................ 7
ii.
Rango Alto (DQO entre 70 y 700 mg/L) .................................................................................... 8
b)
Digestión ................................................................................................................................... 8
c)
Determinación de la DQO mediante titulación ............................................................................... 8
d)
Cálculos .................................................................................................................................... 8
ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................................................. 9
IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS ................................................................................................ 9
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................... 9
1|Página
DATOS DE INTERÉS
Desde lo nacional, según la política nacional para la gestión integral del recurso hídrico, 2010. Se
cálculo del índice de calidad del agua para corrientes superficiales de las cuencas Cauca y
Magdalena (ICACOSU) mediante variables básicas que dan cuenta de diferentes orígenes de
contaminación como son: porcentaje de saturación de oxígeno disuelto (OD), sólidos totales en
suspensión, demanda química de oxígeno, conductividad eléctrica y pH, en 140 corrientes, los
resultados del índice de calidad del agua indican las causas de baja calidad para cada parte de las
cuencas:
Cuenca del río Magdalena
Cuenca del río Cauca
Alta
Alta
• Contaminación doméstica, industrial, agricola y
sanitaria.
• Fenómenos de remoción en masa
• Procesos erosivos
• Contaminación por el relleno sanitario,
vertimientos industriales y domésticos
Media
• Contaminacíon asociada a las actividades
socioeconómicas (mineria, explotación
maderera, deforestación y arrastre de
sedimentos por la escorrentía)
• Niveles significativos de de DQO, SS, y
conductiividad
Media
• Fenomeno de erosión y vertimientos
directos de aguas residuales domésticas
Baja
Baja
• Sedimentación en la depresión Momposina y
arrastre de sólidos
• Actividades socioeconómicas como la
ganadería, y afectación por vertimientos
domésticos
• Sobre explotación del recurso
En lo local según el plan de saneamiento hídrico de Pereira, la contaminación actual de los ríos Otún
y Consota en el tramo urbano de la ciudad de Pereira es realmente crítica; el río Otún tiene una
situación menos crítica que el Consota, por su caudal más alto y condiciones hidráulicas y
ambientales mejores que hacen que tenga una mayor capacidad de autodepuración.
Actualmente el tramo urbano del río Consota, comprendido entre la desembocadura de la quebrada
La Dulcera y la salida de la ciudad, en el sector de El Tigre, las aguas están fuertemente
2|Página
contaminadas donde en épocas del año los niveles de oxígeno son menores de uno y prácticamente
llegan a cero; igual situación se presenta en las principales quebradas que drenan a este río, como
La Dulcera, El Oso y Bedoya.
INTRODUCCIÓN
Todos los organismos y todos los ecosistemas requieren energía para su funcionamiento, para las
plantas y algas su fuente energética es solar mediante el proceso de la fotosíntesis. Para algunos
animales y bacterias su fuente es la cadena alimenticia, basada directamente en plantas, algas y
materia orgánica.
La descomposición de materia orgánica (MO) es uno de los procesos claves en el funcionamiento de
los todos los ecosistemas acuáticos, es decir, este proceso es de importancia comparable a la
producción primaria, de hecho, un ecosistema necesita básicamente sólo productores y
descomponedores para existir indefinidamente; de allí que la descomposición completa los ciclos
biogeoquímicos iniciados por los procesos fotosintéticos o quimiosintéticos.
En este sentido, en condiciones naturales los ecosistemas reciclan la materia orgánica; sin embargo
cuando un ecosistema recibe cantidades anormales de materia orgánica se da un proceso de
eutrofización, donde se genera una proliferación de organismos descomponedores, lo cual aumenta
notablemente el consumo de oxígeno; esto es particularmente grave en sistemas lacustres (lagos),
los cuales no se oxigenan fácilmente. Los descomponedores liberan también un exceso de sus
desechos metabólicos, como compuestos azufrados y CO2, que cambian las condiciones físicoquímicas del agua y son tóxicos para muchos organismos. Esto resulta en una alta mortandad por
anoxia o por intoxicación de peces, plantas e invertebrados acuáticos y los demás organismos que
dependen de ellos. Además de la muerte de ecosistemas completos, proliferan organismos
patógenos, las principales fuentes de este tipo de contaminación son los desechos domésticos,
agrícolas y algunos residuos industriales, mediante desagües de alcantarillas, estiércol, acumulación
de basuras orgánicas, uso excesivo de abonos en los cultivos y desechos del procesamiento de
alimentos para humanos y animales.
Por consiguiente para el monitoreo de la calidad del agua se deben acudir a parámetros indicadores
de materia orgánica y oxígeno, tales como la demanda bioquímica de oxígeno (DBO 5) y la demanda
química de oxígeno (DQO), que muestran la influencia antropogénica desde el punto de vista de la
afectación del agua por la presencia de centros urbanos e industriales (que por sus características
producen desechos líquidos de calidad diferenciable). Estos parámetros permiten reconocer
gradientes que van desde una condición relativamente natural o sin influencia de la actividad
humana, hasta agua que muestra indicios o aportaciones importantes de descargas de aguas
residuales municipales y no municipales.
3|Página
PÚBLICO DE INTERÉS
Esta guía fue diseñada para el curso Química Ambiental del programa de Administración Ambiental.
COMPETENCIA
Comprendo la importancia que tiene la medición de parámetros químicos como materia orgánica y
oxígeno disuelto en el monitoreo de la calidad del agua, y en la determinación de problemas
asociados a la contaminación.
OBJETIVOS
•
•
Evaluar la calidad del agua, desde el punto de vista de los parámetros indicadores de
materia orgánica.
Conocer las relaciones causa – efecto de los problemas de contaminación en el agua.
EXPECTATIVAS
•
•
Generar en los estudiantes interés por la temática a abordar, desde su conceptualización, su
aplicación y la importancia que tiene dicho conocimiento en la toma de decisiones.
Contribuir a generar en los estudiantes una visión holística del ambiente.
DURACIÓN
La guía pretende ser abarcada en dos sesiones del curso, y en trabajo grupal.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La materia orgánica existente en el agua, tanto la que se encuentra disuelta como en forma de
partículas, se valora mediante el parámetro carbono orgánico total (TOC, total organic carbon). Los
compuestos orgánicos existentes en el medio acuático se pueden clasificar en dos grandes grupos
atendiendo a su biodegradabilidad, es decir, a la posibilidad de ser utilizados por microorganismos
como fuente de alimentación y para su medida se utilizan los parámetros denominados DQO
(Demanda Química de Oxígeno) y DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno), que se exponen a
continuación:
La demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) es una prueba usada para la determinación de los
requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica en el agua; su
aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes sobre la calidad de las
aguas de los cuerpos receptores.
Por otro lado la demanda química de oxígeno (DQO) expresa la cantidad de oxígeno equivalente
necesario para oxidar las sustancias presentes en las aguas residuales, mediante un agente químico
fuertemente oxidante, como el permanganato potásico (KMnO4), utilizado en aguas limpias y el
dicromato potásico (K2Cr2O7), utilizado en aguas residuales, ya que el uso de permanganato
4|Página
potásico en aguas residuales produce unos errores por defecto muy importantes. Por lo tanto, la
DQO, medirá tanto la materia orgánica biodegradable por los microorganismos, como la materia
orgánica no biodegradable y la materia inorgánica, oxidable por ese agente químico.
La DQO tiene la ventaja de ser más rápida que la DBO y no está sujeta a tantas variables como las
que pueden presentarse en el ensayo biológico; todos los compuestos orgánicos, con pocas
excepciones, pueden ser oxidados a CO2 y agua mediante la acción de agentes oxidantes fuertes,
en condiciones ácidas.
Por su parte, el oxígeno disuelto (OD) se constituye como un importante agente oxidante del agua,
y como determinante de condiciones anaerobias y aerobias del medio, sin embargo sus
concentraciones no son muy altas y dependen de la concentración y estabilidad del material
orgánico presente y es, por ello, un factor en la auto purificación de los ríos, de ahí que la
concentración media de O2 disuelto en aguas naturales superficiales no contaminadas ronde las 10
ppm en climas moderados, sabiendo que los peces, para poder vivir, necesitan agua que contenga,
al menos, 5 ppm de O2 disuelto.
La determinación del oxígeno disuelto en el agua tiene gran significancia debido a que brinda
información sobre las reacciones bioquímicas que tienen lugar en el ecosistema, su determinación
sirve como base para cuantificar la DBO aeróbica de los procesos de tratamiento, tasas de aireación
en los procesos de tratamiento aeróbico el grado de polución en los ríos.
Además es un indicador de la carga orgánica del sistema, siendo utilizado en las determinaciones de
producción primaria. Su concentración depende de parámetros físicos (presión, temperatura y
concentración salina) y de factores biológicos (producción primaria y consumo oxidativo). Las aguas
superficiales no contaminadas contienen entre 7 y 14 mg/l de oxígeno disuelto, aunque en
situaciones de elevada productividad primaria o turbulencia pueden registrarse valores de
sobresaturación y altas cargas de materia orgánica resultan en valores bajos de oxígeno o en anoxia
(Conde y Gorja, 1999).
Cuando se requieren determinaciones precisas de OD en lagos y ríos, es especialmente útil su
cuantificación mediante electrodos de medida de OD, los cuales por su versatilidad permiten, realizar
en forma rápida y sencilla la determinación de este parámetro a diferentes profundidades y
localizaciones. Durante el uso de estos electrodos, es conveniente recordar la importancia de
calibrar apropiadamente el aparato, verificar el buen estado de la membrana y compensar las
lecturas según la temperatura de la muestra.
Cuando no se cuenta con un electrodo para medir el OD, el método más usado es el de la
modificación del nitruro al método Winkler, el cual se basa en el hecho de que el oxígeno oxida el ion
Mn++ a un estado superior de valencia en condiciones alcalinas, y en que manganeso en estados
superiores de valencia es capaz de oxidar el ión I- a yodo libre I2° en condiciones ácidas. La
cantidad de yodo liberado es medida mediante titulación con una solución estándar de tiosulfato de
sodio y es equivalente a la cantidad de oxígeno disuelto originalmente presente en la muestra
(Rueda, 2002).
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EL proceso de depuración de los contaminantes en una fuente hídrica, presenta una dinámica y
naturaleza compleja propia de los ecosistemas, por tal si se quiere conocer dicha dinámica, se
pueden realizar mediciones de la DQO, junto con la medición del oxígeno en la depuración, ya que
esto permite establecer su relación, es decir se espera que en la descomposición de materia
orgánica se genere una pérdida de oxígeno.
Unos de los primeros sistemas compactos de fitodepuracion son las tecnologías conocidas bajo el
nombre de living machine, desarrolladas por el ingeniero y biólogo John Todd. Una living machine
funciona simulando y acelerando los procesos naturales de ecosistemas acuáticos; el agua residual
avanza a través de diferentes tanques, que están enlazados mediante tubos conectores; cada
tanque forma un pequeño ecosistema; después de la filtración, los desechos de aguas residuales se
descomponen en nutrientes para microorganismos, algas y plantas acuáticas.
IDEAS CLAVE
La demanda bioquímica de oxígeno a cinco días (DBO5) y la demanda química de oxígeno (DQO),
muestran la influencia antropogénica desde el punto de vista de la afectación del agua por la
presencia de centros urbanos e industriales (que por sus características producen desechos líquidos
de calidad diferenciable).
Estos parámetros permiten reconocer gradientes que van desde una condición relativamente natural
o sin influencia de la actividad humana, hasta agua que muestra indicios o aportaciones importantes
de descargas de aguas residuales municipales y no municipales:
CRITERIO
DQO < 10
10 < DQO < 20
20 < DQO <40
40 < DQO < 200
DQO > 200
DESCRIPCIÓN
EXCELENTE: No contaminada
BUENA CALIDAD: Aguas superficiales con bajo contenido de materia
orgánica biodegradable
y no biodegradable
ACEPTABLE: Con indicio de contaminación. Aguas superficiales con
capacidad de autodepuración o con descargas de aguas residuales
tratadas biológicamente
CONTAMINADA: Aguas superficiales con descargas de aguas
residuales crudas, principalmente de origen municipal
FUERTEMENTE CONTAMINADA: Aguas superficiales con fuerte
impacto de descargas de aguas residuales crudas municipales y no
municipales
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PREGUNTAS CONDUCTORAS
1) ¿Cómo es el proceso de depuración de contaminantes por un ecosistema, qué factores
influyen?
2) ¿Cómo es la dinámica de depuración de los contaminantes en la living machine?
3) ¿Cómo se puede justificar el uso de parámetros como la DQO y el OD en el conocimiento de
la calidad de agua, la depuración de contaminantes en la living machine?
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
1. En la primera parte se pretende realizar una introducción a la herramienta práctica “living
machine”; además los estudiantes realizaran una línea base del ecosistema mediante la
realización de las siguientes actividades:
a. Describa el ecosistema “Living Machine” tomando en cuenta lo siguiente:
i. Identifique los elementos abióticos y bióticos y sus interrelaciones.
ii. Determine la red trófica del ecosistema
b. Identifique las poblaciones y comunidades que se encuentran dentro del
ecosistema.
2. En la segunda sesión se pretende analizar tres (3) muestras en el laboratorio.
3. La tercera parte corresponde al análisis de resultados.
MATERIALES Y REACTIVOS

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Tubos con tapa para digestión
Digestor
Bureta
Pipetas volumétricas de 2, 3 y 5 ml
Soporte universal
Pinza para soporte universal
Erlenmeyer
Solución digestora
Solución catalizadora
Agua destilada
FAS
Ferroin
PROCEDIMIENTO
a) Preparación de las muestras
i.
Rango Bajo (DQO entre 13,5 y 100 mg/L)
Empleando pipetas volumétricas ponga en cada tubo del digestor exactamente las siguientes
medidas:
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Para las muestras: 5 ml de muestra más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
catalizadora.
Para los Blancos: 5 ml de agua destilada más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
Para el FAS: 5 ml de agua destilada más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
ii.
Rango Alto (DQO entre 70 y 700 mg/L)
Empleando pipetas volumétricas ponga en cada tubo del digestor exactamente las siguientes
medidas:
Para las muestras: 2 ml de muestra más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
catalizadora.
Para los Blancos: 2 ml de agua destilada más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
Para el FAS: 2 ml de agua destilada más 2 ml de solución digestora más 3 ml de solución
Nota: Se deben montar mínimo dos repeticiones por tubo
b) Digestión
Tape herméticamente y homogenice los tubos de reacción y póngalos dentro del reactor
previamente pre-calentado a 150°C, contabilice dos horas.
c) Determinación de la DQO mediante titulación
Transcurridas las dos horas en el digestor transfiera la mezcla de reacción contenido en un
Erlenmeyer, y enjuague el frasco 3 veces con agua, a continuación se adicionan 3 gotas de ferroin a
la muestra, la cual se tornará de color amarillo, se empieza la titulación con FAS lentamente, la
muestra se ornara de un color verde “esmeralda” y el punto final es un color rojizo, cuando la
muestra se torne de este color se da por finalizada la titulación
NOTA: Los residuos de la titulación deben ser recolectados en un recipiente para su posterior
disposición.
d) Cálculos
Cuando el agua de dilución ha sido inoculada aplique la siguiente fórmula:
Para determinar la concentración normal del FAS utilice la siguiente fórmula:
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
1. ¿Qué información proporcionan los datos de DQO?
2. Utilice la información de DQO en todo el ensayo para cada tanque, grafique y realice
conclusiones
3. Con base en los resultados correlacione la DQO y el oxígeno en cada tanque de la living machine
4. ¿Cuáles son las limitaciones del ensayo?
5. ¿Qué recomendaciones puede sugerir?
IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS
1. ¿Qué importancia tiene la materia orgánica en los ecosistemas acuáticos?
a. Fuente de energía para los organismos heterótrofos
b. Ciclaje de nutrientes
c. Desarrollo de bioenergía en los ecosistemas
d. Todas las anteriores
2. ¿Cuáles son los parámetros para determinar la concentración de materia orgánica en el agua?
a. Sólidos totales y sólidos suspendidos
b. Temperatura y conductividad
c. Acidez y alcalinidad
d. Ninguna de las anteriores
3. ¿A cuál de los siguientes orígenes se puede asociar principalmente la contaminación por materia
orgánica en el agua?
a. Actividades mineras
b. Actividades agrícolas
c. Actividades domésticas
d. Actividades de generación de energía
4. ¿Cuál de los siguientes es considerado un efecto de altos niveles de materia orgánica en el
agua?
a. Eutrofización
b. Disminución de los niveles de oxígeno disuelto en el agua
c. Cambios en las condiciones físico-químicas
d. Todas las anteriores
5. La determinación de la DQO se realiza mediante métodos directos. ¿está usted de acuerdo con
esta afirmación y por qué?
a. No, porque dicha prueba mide el cambio en la concentración de oxígeno disuelto, para
determinar la concentración de materia orgánica.
9|Página
b. Si, la DQO determina directamente el porcentaje de materia orgánica en el agua.
c. No, porque dicha prueba mide indirectamente la concentración de materia orgánica y la
compara con la DBO5 que si lo hace directamente.
d. Sí, porque la legislación Colombiana exige que los parámetros sean determinados
directamente ya que esto disminuye los errores.
6. Se realizó una caracterización en el río Bermúdez, y está arrojó un valor de DQO de 150 mg 02/l.
¿Qué podemos inferir de la calidad del agua con base al valor de este parámetro?
a. Que el río presenta unas muy buenas condiciones de calidad.
b. Que es un agua con bajo contenido de materia orgánica biodegradable y no biodegradable
c. Que el río presenta altos contenidos de materia orgánica proveniente de una descarga de
agua residual.
d. No se puede inferir porque la DQO no es un indicador de calidad de agua.
7. ¿Cuál de las siguientes es una de las ventajas del uso de la DQO sobre la DBO?
a. Que los compuestos como los hidrocarburos son oxidados, lo que asegura más confiabilidad
en los datos utilizando DQO, en vez de DBO5
b. La DQO no presenta ninguna ventaja sobre la DBO5
c. La prueba de DQO presenta resultados en un tiempo considerablemente menor a la DBO 5.
d. La DQO es más apropiada para las muestras de agua salada.
8. Como sería el comportamiento normal de los valores de DQO en un cuerpo de agua, antes y
después de una descarga de un vertimiento de origen doméstico
a.
b.
14
30
12
25
DQO (mg 02/l)
DQO (mg 02/l)
10
8
6
4
20
15
10
5
2
0
0
0
5
10
15
20
25
Distancia (kilométros)
30
35
0
5
10
30
35
d.
35
35
30
30
25
25
DQO (mg 02/l)
DQO (mg 02/l)
c.
15
20
25
Distancia (kilométros)
20
15
10
5
20
15
10
5
0
0
0
5
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15
20
25
Distancia (kilométros)
30
35
0
5
10
15
20
25
Distancia (kilométros)
30
35
40
10 | P á g i n a
BIBLIOGRAFIA
Aguas y Aguas de Pereira, Plan de saneamiento hídrico de Pereira 2003 – 2018. , disponible en
línea
en:
http://www.aguasyaguas.com.co/sitio/index.php?option=com_content&view=article&id=107&presets=
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componente
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Ecosistemas.
2005.
Disponible
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Carvajal, E. V. & Esparragoza, R. A. 2008. Análisis de la normatividad ambiental colombiana para el
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Bolivariana. 63 p.
FAO. SFD. Capítulo 1 - contaminación agrícola de los recursos hídricos: introducción. 20 P
Metcalf & Eddy. 1996 “Ingeniería de Aguas Residuales. Tratamiento Vertido y Utilización. Vol. 1 Ed.
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Integral del Recurso Hídrico. 124 p.
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Romero, JA. 1996. Acuiquímica. Escuela Colombiana de Ingeniería. Santafé de Bogotá. Páginas
226.
11 | P á g i n a
1
GUIA DEL DOCENTE
LA BIODIVERSIDAD EN LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
DATOS DE INTERÉS ........................................................................................................................................ 2
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................................. 3
PÚBLICO DE INTERÉS ..................................................................................................................................... 4
COMPETENCIA................................................................................................................................................ 4
OBJETIVOS ..................................................................................................................................................... 4
EXPECTATIVAS ............................................................................................................................................... 4
DURACIÓN ...................................................................................................................................................... 4
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................................................................................ 4
Importancia de la conservación de la biodiversidad .......................................................................................... 5
I.
Funcionamiento de los ecosistemas ........................................................................................................... 6
Componentes del ecosistema: ....................................................................................................................... 6
Procesos que se llevan a cabo dentro de un ecosistema .................................................................................. 7
Comunidad .................................................................................................................................................. 7
Población ..................................................................................................................................................... 8
II.
Índices de biodiversidad ............................................................................................................................ 8
III.
Escalas de la biodiversidad ....................................................................................................................... 9
IDEAS CLAVES .............................................................................................................................................. 10
MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD ALFA ......................................................................................................... 10
MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD BETA ........................................................................................................ 11
MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD GAMMA .................................................................................................... 11
PREGUNTAS CONDUCTORAS ....................................................................................................................... 11
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN ...................................................................................................................... 12
Parte I “Funcionamiento de los ecosistemas” ..................................................................................................... 12
Parte II “Índices de diversidad” ......................................................................................................................... 12
Parte III “Escalas de la biodiversidad” ............................................................................................................... 12
IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS ......................................................................................................... 13
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................... 14
ANEXOS ........................................................................................................................................................ 16
ANEXO 1: MÉTODOS PARA CALCULAR LA DIVERSIDAD ALFA .................................................................. 16
ANEXO 2: MÉTODOS PARA CALCULAR LA DIVERSIDAD BETA .................................................................. 19
2
DATOS DE INTERÉS

¿Cuántas especies se conocen en el mundo?
La mayoría de estudios que se han realizado para calcular el número total de especies en la Tierra,
han obtenido valores entre 5 y 30 millones. De este total, aproximadamente 2 millones de especies
se han descrito formalmente. El resto permanecen desconocidos o no identificados. El gran total
podría ser mayor a 30 millones si los grupos escasamente conocidos, como los organismos de las
profundidades marinas, hongos y microorganismos incluyendo parásitos, tienen más especies de las
actualmente calculadas.

¿Cómo se distribuye la biodiversidad en Latinoamérica y el Caribe?
Basándose en el número de especies de flora y fauna de vertebrados, Brasil y Colombia presentan la
mayor riqueza de especies, con más de 52000 especies. Les siguen México, Venezuela, Ecuador,
Perú, Bolivia y Costa Rica, con rangos de 12000 a 28000 especies. Estos países son considerados
como Megadiversos.
Latinoamérica contiene el 25% de la cobertura boscosa del mundo, variedad de ecosistemas que
incluyen bosques nublados de alta montaña hasta arrecifes de coral. Estos ecosistemas cuentan con
un número muy elevado de especies exclusivas (que no se encuentran en ningún otro lugar del
mundo); sin embargo, son también aquellos donde la biodiversidad se encuentra más amenazada:
durante los últimos 30 años, por ejemplo, el 40% de los bosques que desaparecieron se encontraba
en América Latina, y 31 de las 178 eco regiones de esta región están en estado crítico de
conservación, incluyendo 7 de los 25 “hotspots” de biodiversidad del planeta.

¿Cómo se distribuye la biodiversidad en Colombia?
De acuerdo con los datos del Sistema de Información sobre Biodiversidad de Colombia – SiB, los
departamentos con mayor número de especies conocidas son Quindío, Risaralda, Caldas,
Cundinamarca, Valle, Antioquia y Boyacá, todos ubicados dentro de la región Andina, a continuación
se grafican las cifras de especies vegetales y animales en las regiones del país:
3
Biodiversidad animal en las regiones de
Colombia
1000
800
Aves
600
Anfibios
400
Mamiferos
200
Reptiles
0
Caribe
Andina
Orinoquía
Pacifico
Amazonía
Fuente: Datos del Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt Colombia
Disponible en línea en: http://www.humboldt.org.co/iavh/component/k2/item/128-biodiversidad-en-general
Biodiversidad de plantas en las regiones de
Colombia
3439
6800
10000
5124
Caribe
Andina
Orinoquía
Pacifico
Amazonía
3159
Fuente: Datos del Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt Colombia
Disponible en línea en: http://www.humboldt.org.co/iavh/component/k2/item/128-biodiversidad-en-general
INTRODUCCIÓN
La interpretación del mundo natural es cambiante, como lo es la propia historia del hombre y de su
pensamiento; los modos de ordenar, clasificar, nombrar y, en definitiva explicar la naturaleza, están
profundamente inmersos en las distintas formas de comprender la realidad del mundo y de lo que de
ésta podemos conocer.
Desde las bacterias y las algas unicelulares hasta los gigantescos árboles formados por millones de
células, existen alrededor de doscientos cincuenta mil especies, lo cual indica una gran diversidad.
Sin embargo dicha diversidad se encuentra cada vez más amenazada por las actividades humanas.
Además, las aproximaciones a la naturaleza vienen dadas desde una perspectiva antropocéntrica en
la cual los ecosistemas y la biodiversidad que albergan se vinculan directamente con el bienestar
humano.
4
PÚBLICO DE INTERÉS
Esta guía fue diseñada para el curso ecología aplicada del programa de Administración Ambiental.
COMPETENCIA
Comprendo el concepto de biodiversidad en los ecosistemas, su importancia, su estructura, su función y los
factores que de ella dependen.
OBJETIVOS
•
•
Conocer aspectos generales de la biodiversidad.
Examinar algunas aplicaciones de la investigación ecológica en la conservación.
EXPECTATIVAS
•
•
Generar en los estudiantes interés por la temática a abordar, desde su conceptualización hasta
nuevas formas de solucionar las problemáticas.
Contribuir a generar en los estudiantes una visión holística del ambiente.
DURACIÓN
La guía pretende ser abarcada en 1 sesión del curso teniendo 30 minutos por parte.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
El concepto de biodiversidad es relativamente reciente, puesto que su uso se difundió en la década
de los noventa. Según el Convenio sobre Diversidad Biológica CDB aprobado en Río de Janeiro en
1992, esta es su definición:
“La variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos, entre otras cosas, los
ecosistemas terrestres y marinos y otros ecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los
que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies y de los
ecosistemas”.
La conservación de las especies y de la biodiversidad tiene una importancia muy grande. Sin
embargo, poco es lo que sabemos acerca de la biodiversidad. Tal es el caso del número de las
especies existentes. A pesar de que no se conoce a ciencia cierta el número total de especies, su
total se estima entre 40 y 80 millones.
5
El número de especies en una región está directamente relacionado con su ubicación (latitud, altitud)
como con la precipitación, lo que se constata al estudiar los biomas. De esta manera se encuentra
que en zonas ubicadas a menor latitud y altitud, mayor será el número de especies; de otra parte, el
número de especies será también mayor mientras mayor sea la precipitación del lugar. De acá que
cerca del 50% de las especies existentes en el planeta se encuentran en las selvas tropicales. La
mayor diversidad de especies en este ecosistema se da en los grupos de insectos y aves.
Importancia de la conservación de la biodiversidad
Los ecosistemas y la biodiversidad son el soporte vital de la Tierra. Los humedales filtran los
contaminantes del agua; las plantas y árboles reducen el calentamiento global absorbiendo el
carbono, los microorganismos descomponen la materia orgánica y fertilizan el suelo, para proveer
los alimentos. La biodiversidad ayuda a polinizar las flores y cultivos y también provee comida y
medicinas para nuestro bienestar. Sin ella no seríamos capaces de sobrevivir.
A pesar de la importancia de la biodiversidad para los seres humanos, actualmente se está
generando un grave conflicto el cual tiene como efecto la extinción de las especies vegetales, y con
ello de especies animales ya que la primera trae consigo la alteración o extinción de la cadena
trófica superior y por lo tanto de todos los animales que dependen de la especie vegetal que se
extingue. El número total de especies vegetales, se estima en 250,000, muchas de ellas aún
desconocidas. Las especies vegetales utilizadas para beneficio del ser humano llegan solo a 5,000.
Si las plantas desconocidas se extinguieran, se perdería la posibilidad de ampliar el espectro de
plantas útiles y medicinales.
El estudio de las especies o de los ecosistemas permite conocer los procesos de evolución de los
mismos. Si las especies y los ecosistemas se perdieran antes de ser conocidos se perderían las
pistas de los procesos evolutivos que permiten aprender de la historia de la evolución y… prevenir
procesos catastróficos ().
Es necesario recordar que las especies no se encuentran solas en la naturaleza. Las cadenas
tróficas, las relaciones interespecíficas y el hábitat que cada especie ocupa dentro del ecosistema
permiten el reciclaje de nutrientes y el uso óptimo del espacio. De estos procesos dependen también
las especies económicamente útiles. Se calcula que la pérdida de una especie vegetal puede
originar la pérdida de 30 especies animales que dependen de esta. Por ejemplo, un árbol puede ser
el hogar y medio de vida de muchas especies animales - aves, monos e insectos, etc, de allí que su
destrucción implica indefectiblemente que especies pierdan su hábitat.
Finalmente, el clima está directamente influenciado por las especies que habitan la tierra, de estas
depende el ciclaje de los nutrientes y del agua. La distribución de la lluvia, el calor y el viento están
directamente relacionados con la distribución de las especies.
6
I.
Funcionamiento de los ecosistemas
Un ecosistema es un conjunto de diversas especies que interactúan entre sí formando comunidades
que a su vez interactúan con su ambiente abiótico. Un ecosistema incluye entonces todos los
elementos físicos, químicos y biológicos para sostener la vida en un espacio dado. Es por lo tanto la
mínima unidad de funcionamiento de la vida. Sin embargo los ecosistemas no están aislados, tienen
relaciones entre sí e influyen indirectamente unos sobre otros. En la mayoría de ecosistemas es muy
difícil establecer la división exacta entre un ecosistema y el ecosistema contiguo. En estos
ecosistemas se produce un espacio de interacción denominado ecotono. Un ecotono es importante
ya que tiene una elevada biodiversidad conformada por poblaciones de los dos ecosistemas.
Krebs (1985), define ecosistema como una comunidad biótica y su ambiente abiótico, señala que
puede considerarse a todo el planeta como un solo ecosistema. Un ecosistema es entonces una
unidad estructural formada por diversos componentes que al funcionar en conjunto determinan la
unidad. Para estudiar los ecosistemas podemos definir sus componentes y determinar las funciones
que se dan dentro de estos.
Al estar un ecosistema formado por seres vivos tiene una composición y funciones propias. No
existen dos ecosistemas iguales, cada ecosistema difiere de los demás. Algunos ejemplos de
ecosistemas pueden ser: los desiertos, los bosques tropicales lluviosos, los ecosistemas marinos,
los ecosistemas de manglar y los bosques secos, entre otros.
Componentes del ecosistema:
1. Sustancias inorgánicas: estas conforman principalmente la parte abiótica del ecosistema,
en los seres vivos están presentes en pequeñas cantidades. Se encuentran formando el
aire, el agua y el suelo. En esta clasificación se pueden incluir sustancias como el dióxido de
carbono (CO2), el agua (H2O), el oxígeno (O2), el fósforo (P), el nitrógeno (N2) y algunas
sales. Las sustancias inorgánicas tienen una gran influencia en los demás componentes del
ecosistema y en la distribución de los seres vivos.
2. Compuestos orgánicos: Conforman tanto los componentes vivos del ecosistema como los
compuestos en proceso de descomposición. Todos los compuestos orgánicos tienen
carbono en su composición. El carbono está en la mayoría de los casos combinado con el
hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y/o el azufre. Son compuestos orgánicos la clorofila, las
grasas, las proteínas, los carbohidratos, el detritus, entre otros.
3. Factores ambientales físicos: son todos los factores climáticos, como los rayos, los
truenos, las lluvias y la calidad de la luz.
4. Productores: organismos que llevan a cabo procesos de síntesis. Transforman sustancias
inorgánicas en compuestos orgánicos. Son productores las plantas en el caso de
ecosistemas terrestres, las macroalgas y el fitoplancton (microalgas) en el caso de
ecosistemas acuáticos.
5. Consumidores: son organismos que se alimentan de otros organismos o de la materia
orgánica inerte. Aprovechan de esta manera la síntesis orgánica realizada por otros
7
organismos. Son consumidores los venados, las ardillas, los osos, los peces y el
zooplancton. Los consumidores primarios son aquellos que se alimentan de organismos
autótrofos, los consumidores secundarios en cambio solo pueden alimentarse de
heterótrofos.
6. Descomponedores (detritívoros y degradadores): u organismos que llevan a cabo
procesos de descomposición de la materia orgánica muerta. Los detritívoros inician el
proceso de descomposición disminuyendo el tamaño de la materia muerta. Los
degradadores transforman las sustancias orgánicas en sustancias inorgánicas. En su
mayoría los degradadores son organismos microscópicos, entre estos están los hongos y
las bacterias que descomponen la materia orgánica.
Procesos que se llevan a cabo dentro de un ecosistema
Los principales procesos que se llevan a cabo dentro de un ecosistema y que permiten su
continuidad son:
1. Fotosíntesis: realizada solo por plantas, macroalgas y fitoplancton (microalgas).
6 CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + 6 O2
2. Respiración: realizada por todos los seres vivos plantas, animales, hongos y bacterias.
3. Ciclaje de nutrientes y ciclos biogeoquímicos: que enlazan los factores bióticos con los
factores abióticos y ecosistemas entre sí. Permiten el paso de la materia y energía.
4. Sucesión y seres o etapas de desarrollo de un ecosistema.
5. Procesos de regulación interna: son actividades periódicas del ecosistema que permiten
su continuidad. Son llevadas a cabo por los individuos de las poblaciones que conforman
una comunidad. En la mayoría de los casos son regulados por hormonas vegetales o
animales. Son procesos de regulación interna los patrones de crecimiento y desarrollo, los
ciclos reproductivos, la hibernación y la pérdida de hojas entre otros.
Comunidad
Conjunto de poblaciones de diferentes especies que viven en un área o hábitat dado y que
interactúan entre sí; el concepto de comunidad es más estrecho que el de ecosistema e implica
necesariamente una ubicación geográfica común y funciones compartidas entre sus miembros. Sin
embargo, la comunidad no es independiente del ecosistema, con mucha frecuencia la comunidad no
tiene límites estrictamente definidos. Los organismos que habitan un tronco podrido o las plantas de
una quebrada del bosque seco son dos ejemplos de comunidades.
Cualquier cambio que afecte o favorezca a una comunidad repercute sobre todos sus miembros, por
ello el estudio de una comunidad refleja la situación de los organismos que la componen. Una
8
comunidad tiene características definidas que permiten diferenciar una comunidad de otra; Estas
características son:
•
•
•
•
•
Diversidad de especies.
Estructura y formas de crecimiento: determinada por la forma de las especies y el espacio
que ocupan dentro de la comunidad.
Dominancia de especies.
Abundancia relativa: número de individuos de una misma especie respecto al total de
individuos de todas las especies que conforman la comunidad.
Estructura trófica: relaciones entre las especies dentro de una cadena alimenticia.
Población
Krebs (1985), define población como un grupo de organismos de la misma especie que ocupan un
espacio dado en un tiempo dado (entendiendo como especie a un conjunto de organismos que
pueden intercambiar entre sí información genética); las poblaciones no son estáticas y cambian a lo
largo del tiempo, pueden adaptarse a los cambios, evolucionar o extinguirse. Dentro de las
características propias de una población están:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Densidad
Natalidad
Mortandad
Inmigración
Emigración
Distribución de edades
Razón de sexos
Composición genética
Patrones de distribución
II.
Índices de biodiversidad
En macroecología, área de investigación que integra la perspectiva de escalas espaciales amplias y escalas
temporales largas en el estudio de la ecología, se hace una distinción entre “escalas grandes” y
“escalas pequeñas” de la siguiente manera: escalas grandes se refiere a áreas de gran extensión, y
es una definición distinta al sentido cartográfico donde se entiende por escalas grandes a áreas
pequeñas. De igual forma, escalas pequeñas, o escalas locales en un sentido macroecológico, se
refieren a áreas de extensión reducida donde ocurren procesos como son las interacciones entre las
especies, competencia, depredación, entre otras (Blackburn y Gaston, 2002).
Además de esta división general de escalas espaciales, también existen enfoques diferentes para
estudiar la diversidad a estas distintas escalas; entre éstos, uno distingue tres tipos de diversidad,
alfa, beta y gamma; la idea de separar a la diversidad en tres componentes, alfa, beta y gamma,
fue acuñada por Whittaker (1960) y todavía es considerada como una forma de esquematizar
jerárquicamente la diversidad e incorporar el factor escala (Whittaker et al., 2001). Esto es, son
9
niveles que definen aspectos diferentes de la diversidad y cuyas variables asociadas también
difieren.
La diversidad gamma es el número de especies a nivel regional; la diversidad alfa se define como el
número de especies a nivel local y la diversidad beta es en su definición más general, la diferencia
en composición de especies entre comunidades.
La decisión de dónde termina una escala y empieza la otra depende principalmente del grupo de
estudio y de los objetivos del trabajo; además, los componentes alfa y beta pueden combinarse de
muchas maneras para dar como resultado la diversidad gamma. Por ejemplo, dos regiones pueden
contener el mismo número de especies, pero diferir en la importancia relativa de la diversidad local y
el recambio de especies. En una de las regiones una alta diversidad gamma puede explicarse por
una también elevada riqueza de especies (alfa) en todas sus localidades. En la otra región, en
contraste, la elevada riqueza regional puede deberse a un fuerte recambio de especies (beta),
aunque las localidades no sean particularmente diversas. La diversidad beta fue un concepto
originalmente planteado para escalas locales (Whittaker, 1960), pero dada su utilidad para entender
la forma en que se relacionan la diversidad alfa y gamma, su aplicación se ha extendido a diferentes
escalas espaciales y se ha identificado, además, como un factor de escalamiento de la diversidad.
Los estudios realizados hasta el momento revelan que la diversidad beta varía en distintas regiones
(Gaston y Blackburn, 2000) y varía entre distintos grupos taxonómicos en una misma región
(Harrison et al., 1992); sin embargo, aún no es posible identificar patrones generales en este nivel de
diversidad equiparables, por ejemplo, al gradiente latitudinal de riqueza de especies (Gaston y
Blackburn, 2000).
III.
Escalas de la biodiversidad
Según Rodríguez & Vásquez, el estudio de la diversidad a diferentes escalas de análisis se ha
venido desarrollando desde hace más tiempo del que se ha reconocido explícitamente; el objeto de
estudio de la biogeografía ha sido la variación en la riqueza de especies entre grandes unidades
biogeográficas y los procesos, sobre todo históricos, que explican el porqué de esta variación. A su
vez, los estudiosos de la ecología originalmente se centraron en analizar la composición de especies
en las comunidades y en tratar de entender los procesos, fundamentalmente locales como el clima,
heterogeneidad ambiental e interacciones bióticas, que explicaran los patrones de riqueza
observados. Estas dos visiones corresponden a dos puntos de un continuo del que también forman
parte otras escalas espaciales como son el paisaje, los biomas, continentes o incluso todo el
planeta.
Hasta la década de los setentas existía una separación tajante entre la escala de interés de una y
otra disciplina, visión que fue modificándose paulatinamente. Por ejemplo, en la década de los
ochentas, los ecólogos empezaron a considerar formalmente también el efecto de factores históricos
(Brown y Maurer, 1987, 1989) y, en general, de factores que operan a grandes escalas y que están
directamente relacionados con lo que sucede en las comunidades locales. A su vez, hubo un
reconocimiento cada vez mayor acerca del hecho que los procesos a nivel local también afectan la
diversidad de especies a escalas regionales (Ricklefs y Schluter, 1993).
10
En la actualidad, existe la idea más o menos generalizada de la necesidad de integrar factores que
operan a distintas escalas para entender la diversidad local de especies (Ricklefs y Schluter, 1993;
Lawton, 1999). Se ha enfatizado el entender las interrelaciones entre las distintas escalas de análisis
y el intentar integrar una teoría unificada de la diversidad (Azovsky, 2000; Hubbell, 2000; Bell, 2001).
Así, mientras algunas propuestas destacan la importancia de unificar dos formas de estudiar o
aproximarse a la evaluación de los patrones de diversidad: aquella que involucra los factores
climáticos, biogeográficos y ecológicos, junto con el poder explicativo que tienen los modelos
estadísticos con posibilidades predictivas (Whittaker et al., 2001), otras intentan demostrar que los
patrones de diversidad observados en la naturaleza, como la relación entre el número de especies y
el área de distribución, no son resultado de procesos ecológicos, sino el producto de eventos
aleatorios (Hubbell, 2000; Bell, 2001).
Por otra parte, otra manera de realizar la diferenciación de las escalas de los ecosistemas es
mediante las relaciones microcosmos, mesocosmos, y macrocosmos, ya que estás incluyen en su
análisis la complejidad, todos los componentes del ecosistema y la dinámica de la tierra.
Para citar el caso de las tecnologías naturales para el tratamiento de aguas residuales, estás en su
diseño implican el micro, meso y macrocosmos, de aquí que por ejemplo la living machine tiene en
su estructura un porcentaje de elementos proporcional, y es diverso biológicamente para que ese
puedan desarrollar los ciclos alimenticios, y de autorregulación del sistema.
IDEAS CLAVES
MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD ALFA
Los métodos para evaluar la diversidad de especies dentro de las comunidades (alfa) los podemos
dividir en dos grandes grupos, tal como se describe a continuación y se detalla en el anexo 1:
Riqueza
específica
indices directos
Riqueza especifica
Diversidad de Margalef
Rarefacción
Coleman
Michaelis - Menten
Estructura
Curvas de
acumulación de
especies
Modelos lineales
Índices de
abundancia
proporcional
Dominancia
Logaritmico
Exponencial
De Clench
Métodos no parámetricos
CHAO 2
Jacknife
Bootstrap
Simpson
Serie de Hill
Ïndice de equidad
Shannon - Wiener
Pielou
Brillouin
Modelos parámetricos
Modelo no parámetrico
Series geométricas
Series logaritmicas
Distribución Log - Normal
Modelo de vara quebrada
CHAO 1
11
MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD BETA
Por su parte, la diversidad beta o recambio/reemplazo de especies entre comunidades se puede analizar
mediante los siguientes índices, que se detallan en el anexo 2:
Similitud o disimilitud
Métodos cualitativos
Índice de Jaccard.
Índice de Sorensen.
Métodos cuantitativos
Índice de Sorensen cuantitativo.
Índice de Morisita-Horn.
Métodos de
ordenación y
clasificación.
Recambio/reemplazo
de especies.
Varios índices (Whittaker, Cody, Magurran).
Complementariedad
MEDICIÓN DE LA DIVERSIDAD GAMMA
La diversidad gamma o de la riqueza regional de especies teniendo varias comunidades se puede
analizar mediante:
1) Diversidad gamma - De la riqueza regional
a. Listado regional de especies y riqueza total
i. Índice gamma (Schluter y Ricklefs 1993). Este índice se define como el
producto de la diversidad alfa promedio, la diversidad beta promedio y la
dimensión de la muestra que se considera como el número total de
comunidades.
PREGUNTAS CONDUCTORAS
A. ¿Cómo se caracteriza el ecosistema de la living machine?
B. Con relación al ecosistema acuático, ¿Cuál es la medida alfa, beta y gamma de la biodiversidad en
la living machine?
C. Si se realiza un análisis entre las escalas micro, meso y macro cosmos en la living machine, ¿se
puede comprobar que la diversidad es proporcional a la escala?
12
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
Parte I “Funcionamiento de los ecosistemas”
1) Describa el espacio visitado tomando en cuenta lo siguiente:
• Elementos abióticos
• Productores
• Consumidores
• Descomponedores
2) Identifique las comunidades que se encuentran dentro del ecosistema y los principales
procesos del ecosistema.
3) Ubique gráficamente el lugar estudiado.
4) Mediante un ejemplo diferencie los conceptos de comunidad y población.
5) ¿Cuáles son las interacciones entre las comunidades que ha identificado?
6) Mencione otros ecosistemas similares al ecosistema en estudio, diga si existe interacciones
entre ellos y cuáles son estas.
Parte II “Índices de diversidad”
1) Dividir los estudiantes en grupos, cada grupo debe calcular la diversidad alfa, beta y
gamma, de cada uno de los tanques de la living machine.
2) Posteriormente, comparar los resultados (textualmente y gráficamente):
a. Entre índices
b. Entre tanques
Parte III “Escalas de la biodiversidad”
1) Reunir a los estudiantes en tres grupos:
a. El primero identificará la diversidad local o de microcosmos en un área determinada
de la living machine.
b. El segundo identificará la diversidad regional o de mesocosmos en un área
determinada (mayor al anterior) de la living machine.
c. El tercero identificará la diversidad global o de macrocosmos de la living machine,
incluyendo en su análisis las influencias de la cuenca del río Otún.
Actividad final: realizar conclusiones y reflexiones sobre la temática abordada
13
IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS
Se pretende realizar dichas preguntas a los estudiantes antes de iniciar la guía y un mes después de
la aplicación de la misma.
1) El hábitat y el nicho ecológico tienen que ver con:
a) El biotopo
b) Las relaciones intraespecíficas
c) La biocenosis o comunidad
d) Las cadenas tróficas
2) ¿De dónde obtienen la energía los descomponedores?
a) De la fotosíntesis
b) De todos los organismos incluidos ellos mismos
c) De la transformación de materia orgánica en inorgánica
d) De los consumidores
3) ¿Qué frase es falsa en relación a los ecosistemas acuáticos?
a) Han sido los ecosistemas más estudiados y sobre los cuales se han identificado el mayor
número de especies especialmente en el fondo marino.
b) El inicio de las cadenas es el fitoplancton
c) La biodiversidad es menor que en los terrestres
d) La materia se acumula en los fondos oceánicos
4)
¿Por qué es importante considerar la diversidad alfa en la toma de decisiones?
a) Análisis el efecto de los cambios en el ambiente
b) Generación información de la diversidad biológica en local
c) Conocimiento de la tasa de cambio en la biodiversidad entre distintas comunidades
d) contribuye al diseño estrategias de conservación y llevar a cabo acciones concretas.
5) Algunos investigadores afirman que la separación de escalas es una regla general aplicable a
cualquier caso de estudio. ¿Está usted de acuerdo con dicha afirmación y por qué?
a) No, porque la delimitación depende del objeto de investigación.
b) Sí, porque es un estándar.
c) No, porque el cálculo puede variar según el caso.
d) Ninguna de las anteriores
6)
7)
¿Cuál es la aplicación de la diversidad gamma en la gestión territorial?
1) La conservación del mayor número posible de especies
2) Identificar las zonas de mayor biodiversidad de un territorio
3) La preservación de taxones amenazados
4) Identificar las especies endémicas del territorio
¿Cuál es la importancia de la comparación micro – macro cosmos?
a) Otorga una mirada particular y general del ecosistema
b) La biodiversidad se esperaría mayor en el micro que en el macrocosmos
c) Contribuye al entendimiento de la estructura
d) Brinda herramientas para la conservación
14
8)
Según el trabajo realizado investigadores aseguran que en el análisis del mesocosmos no varía la
riqueza de especies, ¿es esta afirmación correcta?:
a) Sí, porque al analizar un ecosistema no se pretende ver aislado geográficamente
b) No, porque dicho análisis brinda herramientas para comparación con múltiples factores
c) Sí, porque es a dicha escala no se puede diferenciar la riqueza de especies
d) Ninguna de las anteriores
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15
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16
ANEXOS
ANEXO 1: MÉTODOS PARA CALCULAR LA DIVERSIDAD ALFA
1) Métodos basados en la cuantificación del número de especies presentes (riqueza
específica).
a. Índices directos
i. Riqueza de especies: número de especies por sitio de muestreo.
ii. Diversidad de margalef: relaciona el número de especies de acuerdo con
número total de individuos.
Donde
S= Número de especies
N= Número total de individuos
iii. Rarefacción: se utiliza en caso de tener muestras de tamaño desigual. Si
se desea compararlas, este método calcula el número esperado de
especies de cada muestra al reducirlas a un tamaño igual para todas, es
decir, reduce el tamaño de la muestra mayor para equipararla con la
muestra menor.
iv. Coleman (Cole en el programa Stimates): estima la riqueza de especies
por muestra del total de especies.
v. Michaelis-Menten: estima la riqueza de especies por muestra del total de
especies.
b. Curvas de acumulación de especies: Se utiliza para estimar el número de
especies esperadas a partir de un muestreo. Muestra cómo el número de especies
se va acumulando en función del número acumulado de muestras. Es útil al
momento de tener un problema de submuestreo, pues los valores extrapolados o la
riqueza esperada se puede utilizar como una medida de la diversidad alfa.
i. Modelos lineales: Cuando se asume un tipo de distribución
estadística/matemática conocida.
1. Logarítmico. A medida que la lista de especies crece, la
probabilidad de añadir una nueva disminuye de manera
proporcional con el tamaño actual de la lista hasta que se llega a
cero. Es utilizada cuando los muestreos son en áreas pequeñas y
eventualmente todas las especies se van a registrar.
2. Exponencial. A medida que la lista de especies crece, la
probabilidad de añadir una especie disminuye de forma
17
exponencial. Se utiliza cuando la región o área estudiada es muy
grande o los grupos poco conocidos; haciendo que la probabilidad
de encontrar una nueva especie nunca sea cero.
3. De Clench. La probabilidad de encontrar una nueva especie
aumentará hasta un máximo entre más tiempo se estudie en
campo. Es recomendable utilizarlo cuando la intensidad de los
muestreos cambia en el tiempo y deseamos conocer qué esfuerzo
en tiempo mínimo necesitamos para obtener un número aceptable
de especies.
c. Métodos no paramétricos: se utilizan cuando no se asume una distribución
estadística conocida o no se ajustan a ningún modelo determinado. Se emplean
generalmente cuando no tenemos datos del número de individuos, ya que no hay
manera de conocer cómo se comporta la distribución de individuos por especie.
i. CHAO 2 estima el número de especies esperadas considerando la relación
entre el número de especies únicas (que sólo aparecen en una muestra) y
el número de especies duplicadas (que aparecen compartidas en dos
muestras)
ii. Jacknife). Estima el número de especies esperadas: considera el número
de especies que solamente ocurren en una muestra o/además de las que
ocurren solamente en dos muestras.
iii. Bootstrap Estima la riqueza de especies a partir de la proporción de
muestras que contienen a cada especie.
2) Métodos basados en la estructura de la comunidad, es decir, la distribución proporcional
del valor de importancia de cada especie (abundancia relativa de los individuos, su biomasa,
cobertura, productividad, etc.).
a. Índices de abundancia proporcional
i. Índices de dominancia: Tienen en cuenta las especies que están mejor
representadas (dominan) sin tener en cuenta las demás.
1. Simpson. Muestra la probabilidad de que dos individuos sacados al
azar de una muestra correspondan a la misma especie.
2. Serie de Hill. Es una medida del número de especies cuando cada
una es ponderada por su abundancia relativa, a medida que
aumenta el número de especies, las más raras se vuelven menos
importantes.
ii. Índices de equidad. Tienen en cuenta la abundancia de cada especie y
qué tan uniformemente se encuentran distribuidas.
1. Shannon-Wiener. Asume que todas las especies están
representadas en las muestras; indica qué tan uniformes están
representadas las especies (en abundancia) teniendo en cuenta
todas las especies muestreadas.
∑
∑
Donde
Pi=abundancia proporcional de la especie i, lo cual implica obtener
el número de individuos de la especie i divido entre el número total
de individuos de la muestra
18
2. Pielou. Con base en los valores de diversidad del índice de
Shannon-Weiner, expresa la equidad como la proporción de la
diversidad observada en relación con la máxima diversidad
esperada.
Donde
y H´ es el valor del índice de Shannon - Wiener
3. Brillouin. Asume que toda la población ha sido muestreada;
predice cómo están representadas las especies con base en la
relación entre el número total de individuos de todas las especies y
el número de individuos de cada especie.
∑
Donde
N = número total de individuos
Ni = número total de individuos de la especie i
La expresión N! significa N factorial.
iii. Modelos paramétricos: modelos matemáticos que describen de forma
gráfica la relación entre la abundancia y las especies ordenadas en
categorías de la más a la menos abundante. Corresponden a las gráficas
conocidas como de Diversidad-Dominancia.
1. Series geométricas. Asume una proporcionalidad constante entre
las abundancias y las especies, de forma tal que la serie se observa
como una línea recta en escala logarítmica.
2. Series logarítmicas. Asume que hay un número pequeño de
especies abundantes y una gran proporción de especies poco
abundantes, lo que determina que las curvas sean como una jota
invertida.
3. Distribución Log-Normal. Expresa la relación de individuos por
especie; al organizar los rangos de abundancia de menor a mayor y
graficarlos, la curva se comportará como una distribución log
normal.
4. Modelo de vara quebrada. Asume que las especies se organizan
en clases de abundancias definidas y estas clases se pueden
organizar para mostrar cómo está la comunidad.
iv. Modelos no paramétrico
1. CHAO1 . Estima el número de especies esperadas considerando la
relación entre el número de especies representadas por un
individuo (singletons) y el número de especies representadas por
dos individuos en las muestras (doubletons).
19
ANEXO 2: MÉTODOS PARA CALCULAR LA DIVERSIDAD BETA
1) Similitud o disimilitud. Expresa el grado de semejanza en composición de especies y sus
abundancias en dos muestras (comunidades).
2) Métodos cualitativos. Expresan la semejanza entre dos muestras sólo considerando la
composición de especies.
a. Índice de Jaccard. Relaciona el número de especies compartidas con el número
total de especies exclusivas.
Dónde:
a = número de especies en el sitio A
b = número de especies en el sitio B
c = número de especies presentes en ambos sitios.
b. Índice de Sorensen. Relaciona el número de especies compartidas con la media
aritmética de las especies de ambos sitios.
Dónde:
a = número de especies en el sitio A
b = número de especies en el sitio B
c = número de especies presentes en ambos sitios.
3) Métodos cuantitativos. Expresan la semejanza entre dos muestras considerando la
composición de especies y sus abundancias.
a. Índice de Sorensen cuantitativo. Relaciona la abundancia de las especies
compartidas con la abundancia total en las dos muestras.
Dónde:
aN = número total de individuos en el sitio A
bN = número total de individuos en el sitio B
pN = sumatoria de la abundancia más baja de cada una de las especies
compartidas entre ambos sitios
b. Índice de Morisita-Horn. Relaciona las abundancias específicas con las
abundancias relativas y total. Es altamente sensible a la abundancia de las especies
abundantes.
∑
Dónde:
An1 = número de individuos de la iesima especie en el sitio A
20
bn1= número de individuos de la iesima especie en el sitio B
aN = número total de individuos en el sitio A
bN = número total de individuos en el sitio B
∑
∑
∑
∑
4) Métodos de ordenación y clasificación. Organiza a partir de matrices la semejanza en
composición o estructura de varias muestras (comunidades). Estas ordenaciones o
semejanzas se pueden representar a través de dendrogramas o formas visuales de
agrupamiento, muchas de las cuales utilizan diferentes tipos de distancias: índices de
similitud, correlaciones, desviaciones, residuales, etc. A través de estos métodos también se
puede evaluar la diversidad gamma.
5) Recambio/reemplazo de especies. Expresa el grado de cómo se complementa la
composición entre dos o varias muestras considerando las especies exclusivas en relación
con el número promedio o total. Se basan en datos de composición de especies.
a. Varios índices (Whittaker, Cody, Magurran). A partir de la presenciaausencia de
las especies en un con junto de muestras, contrasta el promedio del número de
especies por muestra versus el número total de especies. También muestran el
número de especies que se pierden o se ganan a medida que se comparan
muestras.
Dónde:
= Beta
= número promedio de especies en las muestras
6) Complementariedad. Expresa qué tanto se complementan dos muestras considerando el
número de especies exclusivas de cada muestra y el número total de especies si unimos las
dos muestras.
GUIA DEL ESTUDIANTE
LA BIODIVERSIDAD EN LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
DATOS DE INTERÉS

¿Cuántas especies se conocen en el mundo?
La mayoría de estudios que se han realizado para calcular el número total de especies en la Tierra,
han obtenido valores entre 5 y 30 millones. De este total, aproximadamente 2 millones de especies
se han descrito formalmente. El resto permanecen desconocidos o no identificados. El gran total
podría ser mayor a 30 millones si los grupos escasamente conocidos, como los organismos de las
profundidades marinas, hongos y microorganismos incluyendo parásitos, tienen más especies de las
actualmente calculadas.

¿Cómo se distribuye la biodiversidad en Latinoamérica y el Caribe?
Basándose en el número de especies de flora y fauna de vertebrados, Brasil y Colombia presentan la
mayor riqueza de especies, con más de 52000 especies. Les siguen México, Venezuela, Ecuador,
Perú, Bolivia y Costa Rica, con rangos de 12000 a 28000 especies. Estos países son considerados
como Megadiversos.
Latinoamérica contiene el 25% de la cobertura boscosa del mundo, variedad de ecosistemas que
incluyen bosques nublados de alta montaña hasta arrecifes de coral. Estos ecosistemas cuentan con
un número muy elevado de especies exclusivas (que no se encuentran en ningún otro lugar del
mundo); sin embargo, son también aquellos donde la biodiversidad se encuentra más amenazada:
durante los últimos 30 años, por ejemplo, el 40% de los bosques que desaparecieron se encontraba
en América Latina, y 31 de las 178 eco regiones de esta región están en estado crítico de
conservación, incluyendo 7 de los 25 “hotspots” de biodiversidad del planeta.

¿Cómo se distribuye la biodiversidad en Colombia?
De acuerdo con los datos del Sistema de Información sobre Biodiversidad de Colombia – SiB, los
departamentos con mayor número de especies conocidas son Quindío, Risaralda, Caldas,
Cundinamarca, Valle, Antioquia y Boyacá, todos ubicados dentro de la región Andina, a continuación
se grafican las cifras de especies vegetales y animales en las regiones del país:
Biodiversidad animal en las regiones de
Colombia
1000
800
Aves
600
Anfibios
400
Mamiferos
200
Reptiles
0
Caribe
Andina
Orinoquía
Pacifico
Amazonía
Fuente: Datos del Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt Colombia
Disponible en línea en: http://www.humboldt.org.co/iavh/component/k2/item/128-biodiversidad-en-general
Biodiversidad de plantas en las regiones de
Colombia
3439
6800
10000
5124
Caribe
Andina
Orinoquía
Pacifico
Amazonía
3159
Fuente: Datos del Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt Colombia
Disponible en línea en: http://www.humboldt.org.co/iavh/component/k2/item/128-biodiversidad-en-general
INTRODUCCIÓN
La interpretación del mundo natural es cambiante, como lo es la propia historia del hombre y de su
pensamiento; los modos de ordenar, clasificar, nombrar y, en definitiva explicar la naturaleza, están
profundamente inmersos en las distintas formas de comprender la realidad del mundo y de lo que de
ésta podemos conocer.
Desde las bacterias y las algas unicelulares hasta los gigantescos árboles formados por millones de
células, existen alrededor de doscientos cincuenta mil especies, lo cual indica una gran diversidad.
Sin embargo dicha diversidad se encuentra cada vez más amenazada por las actividades humanas.
Además, las aproximaciones a la naturaleza vienen dadas desde una perspectiva antropocéntrica en
la cual los ecosistemas y la biodiversidad que albergan se vinculan directamente con el bienestar
humano.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
El concepto de biodiversidad es relativamente reciente, puesto que su uso se difundió en la década
de los noventa. Según el Convenio sobre Diversidad Biológica CDB aprobado en Río de Janeiro en
1992, esta es su definición:
“La variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos, entre otras cosas, los
ecosistemas terrestres y marinos y otros ecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los
que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies y de los
ecosistemas”.
La conservación de las especies y de la biodiversidad tiene una importancia muy grande. Sin
embargo, poco es lo que sabemos acerca de la biodiversidad. Tal es el caso del número de las
especies existentes. A pesar de que no se conoce a ciencia cierta el número total de especies, su
total se estima entre 40 y 80 millones.
El número de especies en una región está directamente relacionado con su ubicación (latitud, altitud)
como con la precipitación, lo que se constata al estudiar los biomas. De esta manera se encuentra
que en zonas ubicadas a menor latitud y altitud, mayor será el número de especies; de otra parte, el
número de especies será también mayor mientras mayor sea la precipitación del lugar. De acá que
cerca del 50% de las especies existentes en el planeta se encuentran en las selvas tropicales. La
mayor diversidad de especies en este ecosistema se da en los grupos de insectos y aves.
Importancia de la conservación de la biodiversidad
Los ecosistemas y la biodiversidad son el soporte vital de la Tierra. Los humedales filtran los
contaminantes del agua; las plantas y árboles reducen el calentamiento global absorbiendo el
carbono, los microorganismos descomponen la materia orgánica y fertilizan el suelo, para proveer
los alimentos. La biodiversidad ayuda a polinizar las flores y cultivos y también provee comida y
medicinas para nuestro bienestar. Sin ella no seríamos capaces de sobrevivir.
A pesar de la importancia de la biodiversidad para los seres humanos, actualmente se está
generando un grave conflicto el cual tiene como efecto la extinción de las especies vegetales, y con
ello de especies animales ya que la primera trae consigo la alteración o extinción de la cadena
trófica superior y por lo tanto de todos los animales que dependen de la especie vegetal que se
extingue. El número total de especies vegetales, se estima en 250,000, muchas de ellas aún
desconocidas. Las especies vegetales utilizadas para beneficio del ser humano llegan solo a 5,000.
Si las plantas desconocidas se extinguieran, se perdería la posibilidad de ampliar el espectro de
plantas útiles y medicinales.
El estudio de las especies o de los ecosistemas permite conocer los procesos de evolución de los
mismos. Si las especies y los ecosistemas se perdieran antes de ser conocidos se perderían las
pistas de los procesos evolutivos que permiten aprender de la historia de la evolución y… prevenir
procesos catastróficos ().
Es necesario recordar que las especies no se encuentran solas en la naturaleza. Las cadenas
tróficas, las relaciones interespecíficas y el hábitat que cada especie ocupa dentro del ecosistema
permiten el reciclaje de nutrientes y el uso óptimo del espacio. De estos procesos dependen también
las especies económicamente útiles. Se calcula que la pérdida de una especie vegetal puede
originar la pérdida de 30 especies animales que dependen de esta. Por ejemplo, un árbol puede ser
el hogar y medio de vida de muchas especies animales - aves, monos e insectos, etc, de allí que su
destrucción implica indefectiblemente que especies pierdan su hábitat.
Finalmente, el clima está directamente influenciado por las especies que habitan la tierra, de estas
depende el ciclaje de los nutrientes y del agua. La distribución de la lluvia, el calor y el viento están
directamente relacionados con la distribución de las especies.
I.
Funcionamiento de los ecosistemas
Un ecosistema es un conjunto de diversas especies que interactúan entre sí formando comunidades
que a su vez interactúan con su ambiente abiótico. Un ecosistema incluye entonces todos los
elementos físicos, químicos y biológicos para sostener la vida en un espacio dado. Es por lo tanto la
mínima unidad de funcionamiento de la vida. Sin embargo los ecosistemas no están aislados, tienen
relaciones entre sí e influyen indirectamente unos sobre otros. En la mayoría de ecosistemas es muy
difícil establecer la división exacta entre un ecosistema y el ecosistema contiguo. En estos
ecosistemas se produce un espacio de interacción denominado ecotono. Un ecotono es importante
ya que tiene una elevada biodiversidad conformada por poblaciones de los dos ecosistemas.
Krebs (1985), define ecosistema como una comunidad biótica y su ambiente abiótico, señala que
puede considerarse a todo el planeta como un solo ecosistema. Un ecosistema es entonces una
unidad estructural formada por diversos componentes que al funcionar en conjunto determinan la
unidad. Para estudiar los ecosistemas podemos definir sus componentes y determinar las funciones
que se dan dentro de estos.
Al estar un ecosistema formado por seres vivos tiene una composición y funciones propias. No
existen dos ecosistemas iguales, cada ecosistema difiere de los demás. Algunos ejemplos de
ecosistemas pueden ser: los desiertos, los bosques tropicales lluviosos, los ecosistemas marinos,
los ecosistemas de manglar y los bosques secos, entre otros.
Componentes del ecosistema:
1. Sustancias inorgánicas: estas conforman principalmente la parte abiótica del ecosistema,
en los seres vivos están presentes en pequeñas cantidades. Se encuentran formando el
aire, el agua y el suelo. En esta clasificación se pueden incluir sustancias como el dióxido de
carbono (CO2), el agua (H2O), el oxígeno (O2), el fósforo (P), el nitrógeno (N2) y algunas
sales. Las sustancias inorgánicas tienen una gran influencia en los demás componentes del
ecosistema y en la distribución de los seres vivos.
2. Compuestos orgánicos: Conforman tanto los componentes vivos del ecosistema como los
compuestos en proceso de descomposición. Todos los compuestos orgánicos tienen
carbono en su composición. El carbono está en la mayoría de los casos combinado con el
hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y/o el azufre. Son compuestos orgánicos la clorofila, las
grasas, las proteínas, los carbohidratos, el detritus, entre otros.
3. Factores ambientales físicos: son todos los factores climáticos, como los rayos, los
truenos, las lluvias y la calidad de la luz.
4. Productores: organismos que llevan a cabo procesos de síntesis. Transforman sustancias
inorgánicas en compuestos orgánicos. Son productores las plantas en el caso de
ecosistemas terrestres, las macroalgas y el fitoplancton (microalgas) en el caso de
ecosistemas acuáticos.
5. Consumidores: son organismos que se alimentan de otros organismos o de la materia
orgánica inerte. Aprovechan de esta manera la síntesis orgánica realizada por otros
organismos. Son consumidores los venados, las ardillas, los osos, los peces y el
zooplancton. Los consumidores primarios son aquellos que se alimentan de organismos
autótrofos, los consumidores secundarios en cambio solo pueden alimentarse de
heterótrofos.
6. Descomponedores (detritívoros y degradadores): u organismos que llevan a cabo
procesos de descomposición de la materia orgánica muerta. Los detritívoros inician el
proceso de descomposición disminuyendo el tamaño de la materia muerta. Los
degradadores transforman las sustancias orgánicas en sustancias inorgánicas. En su
mayoría los degradadores son organismos microscópicos, entre estos están los hongos y
las bacterias que descomponen la materia orgánica.
Procesos que se llevan a cabo dentro de un ecosistema
Los principales procesos que se llevan a cabo dentro de un ecosistema y que permiten su
continuidad son:
1. Fotosíntesis: realizada solo por plantas, macroalgas y fitoplancton (microalgas).
6 CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + 6 O2
2. Respiración: realizada por todos los seres vivos plantas, animales, hongos y bacterias.
3. Ciclaje de nutrientes y ciclos biogeoquímicos: que enlazan los factores bióticos con los
factores abióticos y ecosistemas entre sí. Permiten el paso de la materia y energía.
4. Sucesión y seres o etapas de desarrollo de un ecosistema.
5. Procesos de regulación interna: son actividades periódicas del ecosistema que permiten
su continuidad. Son llevadas a cabo por los individuos de las poblaciones que conforman
una comunidad. En la mayoría de los casos son regulados por hormonas vegetales o
animales. Son procesos de regulación interna los patrones de crecimiento y desarrollo, los
ciclos reproductivos, la hibernación y la pérdida de hojas entre otros.
Comunidad
Conjunto de poblaciones de diferentes especies que viven en un área o hábitat dado y que
interactúan entre sí; el concepto de comunidad es más estrecho que el de ecosistema e implica
necesariamente una ubicación geográfica común y funciones compartidas entre sus miembros. Sin
embargo, la comunidad no es independiente del ecosistema, con mucha frecuencia la comunidad no
tiene límites estrictamente definidos. Los organismos que habitan un tronco podrido o las plantas de
una quebrada del bosque seco son dos ejemplos de comunidades.
Cualquier cambio que afecte o favorezca a una comunidad repercute sobre todos sus miembros, por
ello el estudio de una comunidad refleja la situación de los organismos que la componen. Una
comunidad tiene características definidas que permiten diferenciar una comunidad de otra; Estas
características son:
•
•
•
•
•
Diversidad de especies.
Estructura y formas de crecimiento: determinada por la forma de las especies y el espacio
que ocupan dentro de la comunidad.
Dominancia de especies.
Abundancia relativa: número de individuos de una misma especie respecto al total de
individuos de todas las especies que conforman la comunidad.
Estructura trófica: relaciones entre las especies dentro de una cadena alimenticia.
Población
Krebs (1985), define población como un grupo de organismos de la misma especie que ocupan un
espacio dado en un tiempo dado (entendiendo como especie a un conjunto de organismos que
pueden intercambiar entre sí información genética); las poblaciones no son estáticas y cambian a lo
largo del tiempo, pueden adaptarse a los cambios, evolucionar o extinguirse. Dentro de las
características propias de una población están:
•
•
•
•
•
•
•
Densidad
Natalidad
Mortandad
Inmigración
Emigración
Distribución de edades
Razón de sexos
•
•
II.
Composición genética
Patrones de distribución
Índices de biodiversidad
En macroecología, área de investigación que integra la perspectiva de escalas espaciales amplias y escalas
temporales largas en el estudio de la ecología, se hace una distinción entre “escalas grandes” y
“escalas pequeñas” de la siguiente manera: escalas grandes se refiere a áreas de gran extensión, y
es una definición distinta al sentido cartográfico donde se entiende por escalas grandes a áreas
pequeñas. De igual forma, escalas pequeñas, o escalas locales en un sentido macroecológico, se
refieren a áreas de extensión reducida donde ocurren procesos como son las interacciones entre las
especies, competencia, depredación, entre otras (Blackburn y Gaston, 2002).
Además de esta división general de escalas espaciales, también existen enfoques diferentes para
estudiar la diversidad a estas distintas escalas; entre éstos, uno distingue tres tipos de diversidad,
alfa, beta y gamma; la idea de separar a la diversidad en tres componentes, alfa, beta y gamma,
fue acuñada por Whittaker (1960) y todavía es considerada como una forma de esquematizar
jerárquicamente la diversidad e incorporar el factor escala (Whittaker et al., 2001). Esto es, son
niveles que definen aspectos diferentes de la diversidad y cuyas variables asociadas también
difieren.
La diversidad gamma es el número de especies a nivel regional; la diversidad alfa se define como el
número de especies a nivel local y la diversidad beta es en su definición más general, la diferencia
en composición de especies entre comunidades.
La decisión de dónde termina una escala y empieza la otra depende principalmente del grupo de
estudio y de los objetivos del trabajo; además, los componentes alfa y beta pueden combinarse de
muchas maneras para dar como resultado la diversidad gamma. Por ejemplo, dos regiones pueden
contener el mismo número de especies, pero diferir en la importancia relativa de la diversidad local y
el recambio de especies. En una de las regiones una alta diversidad gamma puede explicarse por
una también elevada riqueza de especies (alfa) en todas sus localidades. En la otra región, en
contraste, la elevada riqueza regional puede deberse a un fuerte recambio de especies (beta),
aunque las localidades no sean particularmente diversas. La diversidad beta fue un concepto
originalmente planteado para escalas locales (Whittaker, 1960), pero dada su utilidad para entender
la forma en que se relacionan la diversidad alfa y gamma, su aplicación se ha extendido a diferentes
escalas espaciales y se ha identificado, además, como un factor de escalamiento de la diversidad.
Los estudios realizados hasta el momento revelan que la diversidad beta varía en distintas regiones
(Gaston y Blackburn, 2000) y varía entre distintos grupos taxonómicos en una misma región
(Harrison et al., 1992); sin embargo, aún no es posible identificar patrones generales en este nivel de
diversidad equiparables, por ejemplo, al gradiente latitudinal de riqueza de especies (Gaston y
Blackburn, 2000).
III.
Escalas de la biodiversidad
Según Rodríguez & Vásquez, el estudio de la diversidad a diferentes escalas de análisis se ha
venido desarrollando desde hace más tiempo del que se ha reconocido explícitamente; el objeto de
estudio de la biogeografía ha sido la variación en la riqueza de especies entre grandes unidades
biogeográficas y los procesos, sobre todo históricos, que explican el porqué de esta variación. A su
vez, los estudiosos de la ecología originalmente se centraron en analizar la composición de especies
en las comunidades y en tratar de entender los procesos, fundamentalmente locales como el clima,
heterogeneidad ambiental e interacciones bióticas, que explicaran los patrones de riqueza
observados. Estas dos visiones corresponden a dos puntos de un continuo del que también forman
parte otras escalas espaciales como son el paisaje, los biomas, continentes o incluso todo el
planeta.
Hasta la década de los setentas existía una separación tajante entre la escala de interés de una y
otra disciplina, visión que fue modificándose paulatinamente. Por ejemplo, en la década de los
ochentas, los ecólogos empezaron a considerar formalmente también el efecto de factores históricos
(Brown y Maurer, 1987, 1989) y, en general, de factores que operan a grandes escalas y que están
directamente relacionados con lo que sucede en las comunidades locales. A su vez, hubo un
reconocimiento cada vez mayor acerca del hecho que los procesos a nivel local también afectan la
diversidad de especies a escalas regionales (Ricklefs y Schluter, 1993).
En la actualidad, existe la idea más o menos generalizada de la necesidad de integrar factores que
operan a distintas escalas para entender la diversidad local de especies (Ricklefs y Schluter, 1993;
Lawton, 1999). Se ha enfatizado el entender las interrelaciones entre las distintas escalas de análisis
y el intentar integrar una teoría unificada de la diversidad (Azovsky, 2000; Hubbell, 2000; Bell, 2001).
Así, mientras algunas propuestas destacan la importancia de unificar dos formas de estudiar o
aproximarse a la evaluación de los patrones de diversidad: aquella que involucra los factores
climáticos, biogeográficos y ecológicos, junto con el poder explicativo que tienen los modelos
estadísticos con posibilidades predictivas (Whittaker et al., 2001), otras intentan demostrar que los
patrones de diversidad observados en la naturaleza, como la relación entre el número de especies y
el área de distribución, no son resultado de procesos ecológicos, sino el producto de eventos
aleatorios (Hubbell, 2000; Bell, 2001).
Por otra parte, otra manera de realizar la diferenciación de las escalas de los ecosistemas es
mediante las relaciones microcosmos, mesocosmos, y macrocosmos, ya que estás incluyen en su
análisis la complejidad, todos los componentes del ecosistema y la dinámica de la tierra.
Para citar el caso de las tecnologías naturales para el tratamiento de aguas residuales, estás en su
diseño implican el micro, meso y macrocosmos, de aquí que por ejemplo la living machine tiene en
su estructura un porcentaje de elementos proporcional, y es diverso biológicamente para que ese
puedan desarrollar los ciclos alimenticios, y de autorregulación del sistema.
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
Parte I “Funcionamiento de los ecosistemas”
1) Describa el espacio visitado tomando en cuenta lo siguiente:
• Elementos abióticos
• Productores
• Consumidores
• Descomponedores
2) Identifique las comunidades que se encuentran dentro del ecosistema y los principales procesos del
ecosistema.
3) Ubique gráficamente el lugar estudiado.
4) Mediante un ejemplo diferencie los conceptos de comunidad y población.
5) ¿Cuáles son las interacciones entre las comunidades que ha identificado?
6) Mencione otros ecosistemas similares al ecosistema en estudio, diga si existe interacciones entre
ellos y cuáles son estas.
Parte II “Índices de diversidad”
1) Dividir los estudiantes en grupos, cada grupo debe calcular la diversidad alfa, beta y gamma, de
cada uno de los tanques de la living machine.
2) Posteriormente, comparar los resultados (textualmente y gráficamente):
a. Entre índices
b. Entre tanques
Parte III “Escalas de la biodiversidad”
1) Reunir a los estudiantes en tres grupos:
a. El primero identificará la diversidad local o de microcosmos en un área determinada de la
living machine.
b. El segundo identificará la diversidad regional o de mesocosmos en un área determinada
(mayor al anterior) de la living machine.
c. El tercero identificará la diversidad global o de macrocosmos de la living machine,
incluyendo en su análisis las influencias de la cuenca del río Otún.
Actividad final: realizar conclusiones y reflexiones sobre la temática abordada
BIBLIOGRAFÍA
Adey, W H & Loveland, K. 2007. Dynamic Aquaria. Building and restoring living ecosistems. UK. 508
p.
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http://www.zaragoza.es/medioambiente/centrodocumentacion
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and species dynamics on the diversification of North American avifauna. Amer. Nat., 130: 1-17.
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2002. Cambio climático y biodiversidad. Documento técnico V del IPCC. 96 p.
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UNEP. 2010. Global Biodiversity Outlook – 3, Latin America and the Caribbean Fact
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30: 279-338.
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hierarchical theory of species diversity. J. Biogeogr., 28: 453-470.
GUIA DEL DOCENTE
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS DEL REINO ANIMAL Y
LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA ECOLOGÍA
Contenido
DATOS DE INTERÉS .......................................................................................................................... 2
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................... 3
PÚBLICO DE INTERÉS ................................................................................................................... 3
COMPETENCIA............................................................................................................................. 3
OBJETIVOS ................................................................................................................................... 3
ANTECEDENTES ............................................................................................................................... 3
EXPECTATIVAS ................................................................................................................................. 4
DURACIÓN ....................................................................................................................................... 4
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................................................................. 4
Características biológicas ............................................................................................................ 5
Habitát ......................................................................................................................................... 5
IDEAS CLAVE .................................................................................................................................... 6
PREGUNTAS CONDUCTORAS........................................................................................................... 9
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN ....................................................................................................... 10
IDENTIFICACION DE CONOCIMIENTOS.......................................................................................... 10
Bibliografía ........................................................................................................................................ 11
DATOS DE INTERÉS
Los estudios ecológicos pueden ir desde propósitos tales como conocer las variaciones de la
densidad de una población de un lugar y tiempo determinado, a resolver problemas como cuál es la
abundancia y composición de una comunidad en un gradiente natural o cuando en el ambiente
existen problemas de contaminación. Es evidente que la gama de objetivos y grados de dificultad de
los problemas a resolver es muy amplia y de diversa índole. Por lo tanto se necesitan metodologías
de campo y laboratorio específicas de acuerdo con los objetivos que se persigue, así como equipos
y materiales de muestreo definidos. Estos últimos pueden ir desde muy sencillos y económicos,
como un lápiz y un papel, a los de mayor complejidad y costos como, por ejemplo, equipos de
laboratorio para el control de variables ambientales.
Una buena parte del conocimiento ecológico se fundamenta tanto en los conocimientos teóricos
adquiridos, como en las observaciones de campo que provocan en los investigadores preguntas
acerca del funcionamiento de la naturaleza. Muchas veces sólo es posible responderlas realizando
un estudio en el campo. En este tipo de estudios el investigador, a diferencia de lo que ocurre en un
laboratorio, no tiene o es muy poca la capacidad de controlar las variables del sistema que está
analizando (el muestreo). Sobre la base de los objetivos propuestos, el muestreo tiene que estar
cuidadosamente planeado (diseño de protocolo de muestreo) para que se pueda realizar una
comprobación estadística de los resultados. Las herramientas de análisis como son los cálculos
numéricos y los análisis estadísticos están ligados al estudio en sí, ya que son los que nos permiten
demostrar que los resultados de una investigación son el producto de procesos ecológicos y no del
azar.
INTRODUCCIÓN
Uno de los aspectos de mayor interés en ecología ha sido, y sigue siendo, el estudio de los factores
bióticos y abióticos que regulan la dinámica y estructura de las comunidades naturales. Conocer las
interacciones entre estos factores y cuantificar su importancia relativa representa uno de los
principales problemas con los que se enfrenta la ecología.
El zooplancton de agua dulce está compuesto por animales con altas tasas de crecimiento, un rasgo
que permite responder rápidamente a ambientes cambiantes. Otra de sus características es su
capacidad para producir abundantes huevos de resistencia que mantienen su viabilidad durante
décadas o siglos (Hairston, 1996). Las formas de resistencia en el sedimento de los lagos
representan un banco de huevos, análogo al banco de semillas de muchas plantas terrestres
(Marcus et al., 1994).
La composición específica del zooplancton puede ser un excelente criterio para caracterizar el
estado trófico de los sistemas acuáticos y para deducir la estructura de las comunidades acuáticas.
Las diferencias en el estado trófico se manifiestan claramente en la estructura de la comunidad
zooplanctónica y en las relaciones zooplancton-fitoplancton
PÚBLICO DE INTERÉS
Esta guía fue diseñada para el curso biología general del programa de Administración Ambiental.
COMPETENCIA
Comprendo y clasifico los seres vivos del reino animal según su estructura y función; además
entiendo los principios básicos de la ecología
OBJETIVOS



Comprender y analizar la manera de clasificar los animales acuáticos.
Capacidad de observación de la diversidad en base a criterios dados.
Caracterizar los animales acuáticos en grupos según estructura, y función.
ANTECEDENTES
En los Ambientes Dulceacuícolas en términos muy generales se distingue entre las aguas con
corriente (ambientes lóticos) versus las aguas sin corriente (ambientes lénticos). La primera
categoría incluye ríos y quebradas mientras que la segunda incluye lagos, lagunas, pantanos y el
agua que se acumula en varios tipos de recipientes, desde una bromelia hasta una lata vacía. Se
debe notar que puede haber sitios sin corrientes (pozas) en los ríos y por otro lado un lago puede
tener olas generadas por el viento. También se distingue entre cuerpos de agua oligotróficos, con
pocos nutrientes y baja productividad primaria, versus eutróficos, con muchos nutrientes y una alta
productividad primaria (mucho crecimiento de algas) que a menudo genera niveles bajos de oxígeno
durante la noche.
EXPECTATIVAS
•
•
Generar en los estudiantes interés por la temática a abordar, desde su conceptualización, su
aplicación y la importancia que tiene dicho conocimiento en la toma de decisiones.
Contribuir a generar en los estudiantes una visión holística del ambiente.
DURACIÓN
La guía pretende ser abarcada en una sesión del curso, y en trabajo grupal.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Cada ambiente requiere adaptaciones particulares y por lo tanto alberga distintos grupos de
organismos. El agua dulce es un medio distinto del agua salada y de la tierra firme. Muy pocas
especies son capaces de vivir en ambientes de agua dulce y marinas, sobre todo por las diferencias
en salinidad. Asimismo, no hay muchos organismos capaces de vivir en agua dulce y en tierra firme,
aunque muchos animales tienen etapas juveniles que habitan en ambientes de agua dulce mientras
que los adultos son terrestres. En este caso se notan adaptaciones diferentes durante las distintas
etapas del ciclo de vida, por ejemplo los renacuajos tienen branquias mientras que las ranas tienen
pulmones.
Tradicionalmente, los animales se dividen en invertebrados y vertebrados, aunque los primeros
incluyen todos los filos de animales mientras que los últimos abarcan un solo subfilo del Filo
Chordata. En otras palabras, la gran mayoría de los animales son invertebrados y en los ambientes
dulceacuícolas son el grupo más abundante y diverso.
Uno de los principales grupos de animales dulceacuícolas son los macroinvertebrados, los cuales
son aquellos invertebrados que se pueden ver a simple vista o bien que son retenidos por una red de
malla de aproximadamente 125μm. Este grupo tiene representantes en muchos filos de animales,
entre ellos: Arthropoda, Mollusca, Annelida, Platyhelminthes, Nematoda y Nematomorpha. Sin
embargo, hay que aclarar que varios miembros de estos filos son microscópicos por lo que se les
considera parte de la meiofauna (microcrustáceos y micromoluscos, muchos anélidos y nemátodos,
entre otros).
Características biológicas
Los grupos de macroinvertebrados que habitan en agua dulce muestran una gran variedad de
adaptaciones, incluyendo importantes diferencias en sus ciclos de vida. Algunos grupos pasan todo,
o casi todo, su ciclo de vida en el agua. Ejemplos incluyen chinches (Hemiptera), la mayoría de los
escarabajos (Coleoptera; aunque la pupa es generalmente terrestre), crustáceos, moluscos,
anguijuelas y planarias.
Por otro lado, los órdenes de insectos Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera, Megaloptera,
Trichoptera, Lepidoptera y Diptera tienen adultos terrestres. En muy pocos grupos, como Dryopidae
(Coleoptera) y Nematomorpha, solo los adultos son acuáticos. El tiempo de desarrollo es altamente
variable, dependiendo de la especie y de factores ambientales, como la temperatura del agua y la
disponibilidad de alimento, y puede variar desde pocas semanas hasta varios años.
En los ambientes tropicales, los ciclos de vida son por lo general “multivoltinos”, lo que quiere decir
que se dan varias generaciones al año, las cuales se traslapan (Vásquez et al.2009). Aquí
usualmente no hay una estacionalidad muy marcada en la emergencia de los adultos, como se da
en zonas templadas, donde prevalecen los ciclos “univoltinos” o “semivoltinos”, con una o dos
generaciones al año. A pesar de ello, existen ejemplos de poblaciones de insectos acuáticos en
Costa Rica con ciclos de vida semivoltinos, como Euthyplocia hecuba (Ephemeroptera) (Sweeney et
al. 1995) y univoltinos, como Cora marina (Odonata) (Pritchard 1996). Finalmente, algunos grupos
realizan migraciones a lo largo de los ríos, e incluso entre los ambientes de agua dulce y de mar. Por
ejemplo, algunas especies de crustáceos decápodos necesitan del ambiente marino para el
desarrollo del estadio larval y migran nuevamente hacia los ríos como juveniles.
Habitát
Los animales de agua dulce se pueden clasificar basándose en donde se encuentran en el cuerpo
de agua y su manera de moverse. Algunos viven en la superficie del agua (neuston) mientras que
otros permanecen suspendidos en la columna del agua (plancton) o bien nadan activamente
(necton). Estos grupos generalmente no habitan en aguas con corriente y pueden ser muy
abundantes y diversos en lagos y lagunas. La mayoría de los animales dulceacuícolas viven sobre
algún tipo de sustrato, ya sea en el fondo (bentos) o en los tallos de plantas acuáticas, madera,
rocas, etc.
Neuston (pleuston). Se denomina epineuston a los organismos que viven en la fase aérea sobre la
película de agua. Algunas familias de chinches (p. ej. Gerridae, Veliidae) son patinadores en la
superficie del agua (Fig. 17) y otros artrópodos también viven en la superficie, pero se mueven
brincando (Collembola) o caminando (Hemiptera-Hydrometridae y algunas arañas). Aunque son
semiacuáticos, estos artrópodos muestran adaptaciones para moverse en la superficie del agua
(Bush & Hu 2006), por lo que a menudo se incluyen en los estudios acuáticos. Los adultos de los
coleópteros Gyrinidae viven principalmente en la superficie pero también son capaces de bucear
IDEAS CLAVE
A continuación se presentan unos ejemplos de organismos con sus principales características, a
partir de ellas, identificar cuales están presentes en la “living machine”
GASTERÓPODOS
Familia Ancylidae
Son organismos con forma de sombrero chino,
deprimida, ovalada a elíptica, traslúcida
Su hábitat es en aguas dulces, adherido a sustratos
como troncos flotantes, rocas o vegetación, en los ríos se
encuentra hacia las orillas, estos organismos son
indicadores de ambientes no contaminados (de la Lanza
Espino, Carbajal Pérez, & Hernández Pulido, 2000)
Su distribución es en centro américa hasta el sur.
Familia Lymnaeidae
Se le conoce como caracol de agua dulce, su concha
tiene vueltas bien redondeadas y con un hombro, espira
piramidal o aguda.
Su hábito es de anfibio, es decir, prefiere sustratos
lodosos, en ocasiones se le encuentra en la vegetación
acuática y sobre piedras; es un indicador de ambiente no
o moderadamente contaminado. (de la Lanza Espino,
Carbajal Pérez, & Hernández Pulido, 2000)
INSECTOS
Familia Helicopsychidae
Son Trichoptera pequeños (5 a 7 mm), de color café
claro; es una familia cosmopolita de sólo tres géneros y
alrededor de 100 especies en el mundo.
Las larvas de los helicopsíquidos son quizá los
tricópteros más fácilmente reconocidos debido a que
construyen un estuche espiral que semeja la concha de
un caracol. (Holzenthal, 2009)
Las larvas se les encuentra en aguas con corriente de
todo tipo y son muy tolerantes a aguas bastante
"
calientes. Se alimentan raspando algas y detritus de la
superficie superior de las piedras.
Familia Aeshnidae (Larvas de Libélula)
Los aésnidos son en su mayoría odonatos de gran
tamaño. Tienen una amplia distribución en el trópico y
pueden habitar tanto cuerpos de agua lénticos como
lóticos, pero generalmente con mucha vegetación.
Es reconocido como uno de los más poderosos
predadores, principalmente de larvas y adultos de peces.
Los odonatos han sido citados como importantes
indicadores de acidificación y contaminación orgánica
Familia Stratiomydae (larva de insecto)
Las larvas de esta familia se encuentran generalmente
en las márgenes de los sistemas loticos y lenticos entre
detritus e hidrofitas vasculares; son muy utilizados en el
biomonitoreo. (de la Lanza Espino, Carbajal Pérez, &
Hernández Pulido, 2000)
PISCES: Poeciliidae
Poecilia reticulata (Guppys)
Es un pez ovovivíparo de agua dulce procedente de
Centroamérica que habita en zonas de corriente baja de
ríos, lagos y charcas; su temperatura óptima esta entre
los 22°C y 28°C, un pH ligeramente alcalino, pero no
debería ser inferior a 6,5 ni superior a 8; se recomienda
que la dureza del agua esté entre 10º y 20ºdGH.
Es un pez muy sensible al sulfato de cobre, por esta y
otras características son considerados un organismo
bioindicador. (Bassar, y otros, 2012)
Chaetostoma fischeri (corroncho o cucha)
Se caracteriza por presentar una armadura de placas, las
cuales lo protegen de algunos depredadores. Habita en
ríos y quebradas de aguas rápidas donde el fondo está
constituido por rocas y gravas. Consume principalmente
ramas adheridas a las rocas, las cuales raspa con los
dientes en forma de espátula. Coloca huevos de gran
tamaño, que se encuentran debajo de las rocas.
(Emgesa, 2011)
PROTISTAS
Euglena
Las euglenas son protozoos (Phylum Euglenozoa, Orden
Euglenales) caracterizados por presentar una cubierta
celular o película, en general se mueven mediante
flagelos; también presentan movimiento euglenoide
conocido como metabolia, que involucra cambios de
forma. La película está integrada por la membrana
plasmática y por bandas proteicas flexibles dispuestas en
forma helicoidal conocidas como mionemas. Los
cloroplastos pueden ser discoidales, en forma de escudo
o de cinta, morfotipos que se asocian con diferentes
especies. (Sittenfeld, Vargas, Sánchez, Mora, & Serrano,
2004)
La mayoría de las especies de euglenas habitan en agua
dulce, aunque algunas son de agua salada.
PREGUNTAS CONDUCTORAS
1) ¿Por qué son importantes los animales en los ecosistemas?
2) ¿Por qué es importante conocer las características, función y hábito de los animales?
3) ¿Qué papel cumplen las animales en los ecosistemas acuáticos?
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
Visualización de tipos de animales acuáticas y identifica su papel en el ecosistema
a) Observar la living machine
b) Describir las características particulares de los animales observados.
c) Según la descripción anterior, en la sección ideas claves, cuáles de ellos se encuentran en
la living machine.
d) Indagar sobre ¿Cual crees que es la función de los animales en la “living machine”?
e) Reflexionar sobre la biorremediación en los ecosistemas.
IDENTIFICACION DE CONOCIMIENTOS
1. El crecimiento poblacional es un fenómeno biológico y natural que está íntimamente ligado
con aquella característica principal de la materia viva, la cual es:
a. Vivir en una determinada área geográfica.
b. Disponer de muchos recursos.
c. El potencial biótico.
d. Las limitaciones impuestas por el medio.
2. 5. En forma global ¿qué actividad se considera como una de las principales causas de la
pérdida de biodiversidad?:
a. Causa de la reducción de la capa de ozono.
b. La caza inmoderada.
c. El uso del suelo.
d. El efecto de invernadero.
3. La contaminación física que se produce al verter agua caliente al mar provoca la muerte de
los organismos debido a que:
a. Se trunca la actividad metabólica, pues ésta se lleva a cabo a cierta temperatura.
b. Disminuye la disponibilidad de nutrientes.
c. Se acelera el metabolismo de los organismos acuáticos.
d. Disminuye la producción de algas.
4. La eutroficación de los cuerpos de agua se debe a:
a. Los derrames de petróleo.
b. Escurrimientos de fertilizantes que contengan fosfatos.
c. El efecto de invernadero.
d. Los contaminantes físicos.
5. educación ambiental en nuestro país y en el mundo entero debe empezar en:
a. El hogar, como aprendizaje común.
b. El nivel universitario, que es el más preparado para poder entender lo que es
educación ambiental, por tener las bases de estudios suficientes.
c. La preparatoria, pues es el momento adecuado, ya que los jóvenes a esta edad
tienen más conciencia del mundo en que viven.
d. La escuela primaria, pues es cuando los niños aprenden a leer y podrían tomar
conciencia de la realidad ecológica
Bibliografía
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Direct and Indirect Ecosystem Effects of Evolutionary Adaptation in the Trinidadian Guppy
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Endesa.
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Sittenfeld, A., Vargas, M., Sánchez, E., Mora, M., & Serrano, A. (2004). Una nueva especie de
Euglena (Euglenozoa: Euglenales) aislada de ambientes extremófilos en las pailas de barro
del volcán Rincón de la vieja, Costa rica. Revista de biología tropical, 27-33.
GUIA DEL ESTUDIANTE
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS DEL REINO ANIMAL Y
LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA ECOLOGÍA
DATOS DE INTERÉS
Los estudios ecológicos pueden ir desde propósitos tales como conocer las variaciones de la
densidad de una población de un lugar y tiempo determinado, a resolver problemas como cuál es la
abundancia y composición de una comunidad en un gradiente natural o cuando en el ambiente
existen problemas de contaminación. Es evidente que la gama de objetivos y grados de dificultad de
los problemas a resolver es muy amplia y de diversa índole. Por lo tanto se necesitan metodologías
de campo y laboratorio específicas de acuerdo con los objetivos que se persigue, así como equipos
y materiales de muestreo definidos. Estos últimos pueden ir desde muy sencillos y económicos,
como un lápiz y un papel, a los de mayor complejidad y costos como, por ejemplo, equipos de
laboratorio para el control de variables ambientales.
Una buena parte del conocimiento ecológico se fundamenta tanto en los conocimientos teóricos
adquiridos, como en las observaciones de campo que provocan en los investigadores preguntas
acerca del funcionamiento de la naturaleza. Muchas veces sólo es posible responderlas realizando
un estudio en el campo. En este tipo de estudios el investigador, a diferencia de lo que ocurre en un
laboratorio, no tiene o es muy poca la capacidad de controlar las variables del sistema que está
analizando (el muestreo). Sobre la base de los objetivos propuestos, el muestreo tiene que estar
cuidadosamente planeado (diseño de protocolo de muestreo) para que se pueda realizar una
comprobación estadística de los resultados. Las herramientas de análisis como son los cálculos
numéricos y los análisis estadísticos están ligados al estudio en sí, ya que son los que nos permiten
demostrar que los resultados de una investigación son el producto de procesos ecológicos y no del
azar.
INTRODUCCIÓN
Uno de los aspectos de mayor interés en ecología ha sido, y sigue siendo, el estudio de los factores
bióticos y abióticos que regulan la dinámica y estructura de las comunidades naturales. Conocer las
interacciones entre estos factores y cuantificar su importancia relativa representa uno de los
principales problemas con los que se enfrenta la ecología.
El zooplancton de agua dulce está compuesto por animales con altas tasas de crecimiento, un rasgo
que permite responder rápidamente a ambientes cambiantes. Otra de sus características es su
capacidad para producir abundantes huevos de resistencia que mantienen su viabilidad durante
décadas o siglos (Hairston, 1996). Las formas de resistencia en el sedimento de los lagos
representan un banco de huevos, análogo al banco de semillas de muchas plantas terrestres
(Marcus et al., 1994).
La composición específica del zooplancton puede ser un excelente criterio para caracterizar el
estado trófico de los sistemas acuáticos y para deducir la estructura de las comunidades acuáticas.
Las diferencias en el estado trófico se manifiestan claramente en la estructura de la comunidad
zooplanctónica y en las relaciones zooplancton-fitoplancton
ANTECEDENTES
En los Ambientes Dulceacuícolas en términos muy generales se distingue entre las aguas con
corriente (ambientes lóticos) versus las aguas sin corriente (ambientes lénticos). La primera
categoría incluye ríos y quebradas mientras que la segunda incluye lagos, lagunas, pantanos y el
agua que se acumula en varios tipos de recipientes, desde una bromelia hasta una lata vacía. Se
debe notar que puede haber sitios sin corrientes (pozas) en los ríos y por otro lado un lago puede
tener olas generadas por el viento. También se distingue entre cuerpos de agua oligotróficos, con
pocos nutrientes y baja productividad primaria, versus eutróficos, con muchos nutrientes y una alta
productividad primaria (mucho crecimiento de algas) que a menudo genera niveles bajos de oxígeno
durante la noche.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Cada ambiente requiere adaptaciones particulares y por lo tanto alberga distintos grupos de
organismos. El agua dulce es un medio distinto del agua salada y de la tierra firme. Muy pocas
especies son capaces de vivir en ambientes de agua dulce y marinas, sobre todo por las diferencias
en salinidad. Asimismo, no hay muchos organismos capaces de vivir en agua dulce y en tierra firme,
aunque muchos animales tienen etapas juveniles que habitan en ambientes de agua dulce mientras
que los adultos son terrestres. En este caso se notan adaptaciones diferentes durante las distintas
etapas del ciclo de vida, por ejemplo los renacuajos tienen branquias mientras que las ranas tienen
pulmones.
Tradicionalmente, los animales se dividen en invertebrados y vertebrados, aunque los primeros
incluyen todos los filos de animales mientras que los últimos abarcan un solo subfilo del Filo
Chordata. En otras palabras, la gran mayoría de los animales son invertebrados y en los ambientes
dulceacuícolas son el grupo más abundante y diverso.
Uno de los principales grupos de animales dulceacuícolas son los macroinvertebrados, los cuales
son aquellos invertebrados que se pueden ver a simple vista o bien que son retenidos por una red de
malla de aproximadamente 125μm. Este grupo tiene representantes en muchos filos de animales,
entre ellos: Arthropoda, Mollusca, Annelida, Platyhelminthes, Nematoda y Nematomorpha. Sin
embargo, hay que aclarar que varios miembros de estos filos son microscópicos por lo que se les
considera parte de la meiofauna (microcrustáceos y micromoluscos, muchos anélidos y nemátodos,
entre otros).
Características biológicas
Los grupos de macroinvertebrados que habitan en agua dulce muestran una gran variedad de
adaptaciones, incluyendo importantes diferencias en sus ciclos de vida. Algunos grupos pasan todo,
o casi todo, su ciclo de vida en el agua. Ejemplos incluyen chinches (Hemiptera), la mayoría de los
escarabajos (Coleoptera; aunque la pupa es generalmente terrestre), crustáceos, moluscos,
anguijuelas y planarias.
Por otro lado, los órdenes de insectos Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera, Megaloptera,
Trichoptera, Lepidoptera y Diptera tienen adultos terrestres. En muy pocos grupos, como Dryopidae
(Coleoptera) y Nematomorpha, solo los adultos son acuáticos. El tiempo de desarrollo es altamente
variable, dependiendo de la especie y de factores ambientales, como la temperatura del agua y la
disponibilidad de alimento, y puede variar desde pocas semanas hasta varios años.
En los ambientes tropicales, los ciclos de vida son por lo general “multivoltinos”, lo que quiere decir
que se dan varias generaciones al año, las cuales se traslapan (Vásquez et al.2009). Aquí
usualmente no hay una estacionalidad muy marcada en la emergencia de los adultos, como se da
en zonas templadas, donde prevalecen los ciclos “univoltinos” o “semivoltinos”, con una o dos
generaciones al año. A pesar de ello, existen ejemplos de poblaciones de insectos acuáticos en
Costa Rica con ciclos de vida semivoltinos, como Euthyplocia hecuba (Ephemeroptera) (Sweeney et
al. 1995) y univoltinos, como Cora marina (Odonata) (Pritchard 1996). Finalmente, algunos grupos
realizan migraciones a lo largo de los ríos, e incluso entre los ambientes de agua dulce y de mar. Por
ejemplo, algunas especies de crustáceos decápodos necesitan del ambiente marino para el
desarrollo del estadio larval y migran nuevamente hacia los ríos como juveniles.
Habitát
Los animales de agua dulce se pueden clasificar basándose en donde se encuentran en el cuerpo
de agua y su manera de moverse. Algunos viven en la superficie del agua (neuston) mientras que
otros permanecen suspendidos en la columna del agua (plancton) o bien nadan activamente
(necton). Estos grupos generalmente no habitan en aguas con corriente y pueden ser muy
abundantes y diversos en lagos y lagunas. La mayoría de los animales dulceacuícolas viven sobre
algún tipo de sustrato, ya sea en el fondo (bentos) o en los tallos de plantas acuáticas, madera,
rocas, etc.
Neuston (pleuston). Se denomina epineuston a los organismos que viven en la fase aérea sobre la
película de agua. Algunas familias de chinches (p. ej. Gerridae, Veliidae) son patinadores en la
superficie del agua (Fig. 17) y otros artrópodos también viven en la superficie, pero se mueven
brincando (Collembola) o caminando (Hemiptera-Hydrometridae y algunas arañas). Aunque son
semiacuáticos, estos artrópodos muestran adaptaciones para moverse en la superficie del agua
(Bush & Hu 2006), por lo que a menudo se incluyen en los estudios acuáticos. Los adultos de los
coleópteros Gyrinidae viven principalmente en la superficie pero también son capaces de bucear
IDEAS CLAVE
A continuación se presentan unos ejemplos de organismos con sus principales características, a
partir de ellas, identificar cuales están presentes en la “living machine”
GASTERÓPODOS
Familia Ancylidae
Son organismos con forma de sombrero chino,
deprimida, ovalada a elíptica, traslúcida
Su hábitat es en aguas dulces, adherido a sustratos
como troncos flotantes, rocas o vegetación, en los ríos se
encuentra hacia las orillas, estos organismos son
indicadores de ambientes no contaminados (de la Lanza
Espino, Carbajal Pérez, & Hernández Pulido, 2000)
Su distribución es en centro américa hasta el sur.
Familia Lymnaeidae
Se le conoce como caracol de agua dulce, su concha
tiene vueltas bien redondeadas y con un hombro, espira
piramidal o aguda.
Su hábito es de anfibio, es decir, prefiere sustratos
lodosos, en ocasiones se le encuentra en la vegetación
acuática y sobre piedras; es un indicador de ambiente no
o moderadamente contaminado. (de la Lanza Espino,
Carbajal Pérez, & Hernández Pulido, 2000)
INSECTOS
Familia Helicopsychidae
Son Trichoptera pequeños (5 a 7 mm), de color café
claro; es una familia cosmopolita de sólo tres géneros y
alrededor de 100 especies en el mundo.
Las larvas de los helicopsíquidos son quizá los
tricópteros más fácilmente reconocidos debido a que
construyen un estuche espiral que semeja la concha de
un caracol. (Holzenthal, 2009)
Las larvas se les encuentra en aguas con corriente de
todo tipo y son muy tolerantes a aguas bastante
"
calientes. Se alimentan raspando algas y detritus de la
superficie superior de las piedras.
Familia Aeshnidae (Larvas de Libélula)
Los aésnidos son en su mayoría odonatos de gran
tamaño. Tienen una amplia distribución en el trópico y
pueden habitar tanto cuerpos de agua lénticos como
lóticos, pero generalmente con mucha vegetación.
Es reconocido como uno de los más poderosos
predadores, principalmente de larvas y adultos de peces.
Los odonatos han sido citados como importantes
indicadores de acidificación y contaminación orgánica
Familia Stratiomydae (larva de insecto)
Las larvas de esta familia se encuentran generalmente
en las márgenes de los sistemas loticos y lenticos entre
detritus e hidrofitas vasculares; son muy utilizados en el
biomonitoreo. (de la Lanza Espino, Carbajal Pérez, &
Hernández Pulido, 2000)
PISCES: Poeciliidae
Poecilia reticulata (Guppys)
Es un pez ovovivíparo de agua dulce procedente de
Centroamérica que habita en zonas de corriente baja de
ríos, lagos y charcas; su temperatura óptima esta entre
los 22°C y 28°C, un pH ligeramente alcalino, pero no
debería ser inferior a 6,5 ni superior a 8; se recomienda
que la dureza del agua esté entre 10º y 20ºdGH.
Es un pez muy sensible al sulfato de cobre, por esta y
otras características son considerados un organismo
bioindicador. (Bassar, y otros, 2012)
Chaetostoma fischeri (corroncho o cucha)
Se caracteriza por presentar una armadura de placas, las
cuales lo protegen de algunos depredadores. Habita en
ríos y quebradas de aguas rápidas donde el fondo está
constituido por rocas y gravas. Consume principalmente
ramas adheridas a las rocas, las cuales raspa con los
dientes en forma de espátula. Coloca huevos de gran
tamaño, que se encuentran debajo de las rocas.
(Emgesa, 2011)
PROTISTAS
Euglena
Las euglenas son protozoos (Phylum Euglenozoa, Orden
Euglenales) caracterizados por presentar una cubierta
celular o película, en general se mueven mediante
flagelos; también presentan movimiento euglenoide
conocido como metabolia, que involucra cambios de
forma. La película está integrada por la membrana
plasmática y por bandas proteicas flexibles dispuestas en
forma helicoidal conocidas como mionemas. Los
cloroplastos pueden ser discoidales, en forma de escudo
o de cinta, morfotipos que se asocian con diferentes
especies. (Sittenfeld, Vargas, Sánchez, Mora, & Serrano,
2004)
La mayoría de las especies de euglenas habitan en agua
dulce, aunque algunas son de agua salada.
PREGUNTAS CONDUCTORAS
1) ¿Por qué son importantes los animales en los ecosistemas?
2) ¿Por qué es importante conocer las características, función y hábito de los animales?
3) ¿Qué papel cumplen las animales en los ecosistemas acuáticos?
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
Visualización de tipos de animales acuáticas y identifica su papel en el ecosistema
a) Observar la living machine
b) Describir las características particulares de los animales observados.
c) Según la descripción anterior, en la sección ideas claves, cuáles de ellos se encuentran en
la living machine.
d) Indagar sobre ¿Cual crees que es la función de los animales en la “living machine”?
e) Reflexionar sobre la biorremediación en los ecosistemas.
Bibliografía
Bassar, R. D., Ferriere, R., López-Sepulcre, A., Marshall, M., Travis, J., Pringle, C., y otros. (2012).
Direct and Indirect Ecosystem Effects of Evolutionary Adaptation in the Trinidadian Guppy
(Poecilia reticulata). The American Naturalist, 167 - 185.
de la Lanza Espino, G., Carbajal Pérez, J. L., & Hernández Pulido, S. (2000). Organismos
indicadores de la calidad del agua y de la contaminación (bioindicadores). México: Plaza y
Valdes editores.
Emgesa. (2011). Peces del área de influencia del proyecto hidroeléctrico el Quimbo. Bogotá:
Endesa.
Holzenthal, R. (2009). Familia Helicopsychidae. Minnesota 55108, EE.UU.: Departamento de
Entomología de la Universidad de Minnesota, Twin Cities, 219 Hodson Hall, 1980 Folwell
Avenue, St. Paul.
Sittenfeld, A., Vargas, M., Sánchez, E., Mora, M., & Serrano, A. (2004). Una nueva especie de
Euglena (Euglenozoa: Euglenales) aislada de ambientes extremófilos en las pailas de barro
del volcán Rincón de la vieja, Costa rica. Revista de biología tropical, 27-33.
GUÍA DEL DOCENTE
CLASIFICACIÓN DE LAS PLANTAS ACUÁTICAS
Contenido
DATOS DE INTERÉS ...........................................................................................................................2
INTRODUCCIÓN ..............................................................................................................................3
PÚBLICO DE INTERÉS ...............................................................................................................3
COMPETENCIA ...............................................................................................................................3
OBJETIVOS .....................................................................................................................................4
EXPECTATIVAS ..............................................................................................................................4
DURACIÓN ......................................................................................................................................4
FUNDAMENTOS TEÓRICOS ..........................................................................................................4
La taxonomía vegetal ...................................................................................................................4
Clasificación vegetal .....................................................................................................................5
Las plantas acuáticas ...................................................................................................................6
IDEAS CLAVE ..................................................................................................................................8
PREGUNTAS CONDUCTORAS ....................................................................................................13
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN ...................................................................................................13
IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS .....................................................................................13
DATOS DE INTERÉS
Colombia es un lugar mitológico, privilegiado por la naturaleza; es el país más biodiverso del mundo
por metro cuadrado, posee el 14% de la flora y la fauna del planeta, el quinto en recursos naturales
y el 12 en número de áreas protegidas, además es el primer país del mundo en diversidad de
aves (1801 especies) y orquídeas; el segundo país del mundo en diversidad de plantas (cerca de
41.000 especies), anfibios (763 especies), peces dulceacuícolas (1435 especies) y mariposas (763
especies); es el tercer país del mundo en diversidad de reptiles (506 especies) y palmas; el cuarto
país del mundo en diversidad de mamíferos (479 especies).
Es un paraíso para los biólogos porque es uno de los pocos lugares del mundo donde todavía se
pueden encontrar nuevas especies de flora y fauna, además posee 1946 especies endémicas,
distribuidas de la siguiente forma:
Número de especies endémicas en Colombia para los grandes grupos de organismos
Grupo de organismos
Número de especies endémicas en Colombia
Mamíferos
34
Reptiles
115
Anfibios
230
Aves
67
Plantas vasculares
1.500
INTRODUCCIÓN
La interpretación del mundo natural es cambiante, como lo es la propia historia del hombre y de su
pensamiento; los modos de ordenar, clasificar, nombrar y, en definitiva explicar la naturaleza, están
profundamente inmersos en las distintas formas de comprender la realidad del mundo y de lo que de
ésta podemos conocer.
La acción de “ordenar o disponer por clases”, basadas en similitudes o diferencias entre individuos,
recibe el nombre de clasificar; la taxonomía, que establece la clasificación a base de las relaciones
filogenéticas de las plantas y la nomenclatura, que provee a cada planta de un nombre y el elemento
fundamental es la especie; como decía Darwin es sencillamente “un conjunto de organismos que se
parecen mucho”.
Desde las bacterias y las algas unicelulares hasta los gigantescos árboles formados por millones de
células, existen alrededor de doscientos cincuenta mil especies, lo cual indica una gran diversidad.
El hombre trato de conocerlas o identificarlas por diversos motivos; de aquí que el primer paso en
este sentido fue ordenarlas en grupos definidos por propiedades comunes. Así, griegos y romanos
por ejemplo, la agrupaban con base a sus usos (medicinales, comestibles, textiles). En el siglo XVI
los hombres de ciencia trataron de crear sistemas con base en los caracteres morfológicos de las
plantas. Pero ¿Por qué este interés? No debe suponerse que es tan solo por la satisfacción de
conocer la flora de una región o por adquirir una habilidad más, es porque este conocimiento,
aparejado al hecho de determinar si una planta es o no útil, permite establecer cuando una región es
apta o inepta para la vida humana o animal.
Los vegetales o plantas, de los que se conocen más de un millón de especies, fueron los primeros
seres vivos que aparecieron en la tierra. No son como los conocemos ahora pero su actividad vital
produjo el oxígeno indispensable para la vida animal y cambiaron la atmósfera de la tierra. También
proporcionaron alimento para otros seres vivos, los animales. A los seres vivos que fabrican su
comida se llama autótrofos (auto- propio, trofos- comida) y los que comen de otros se llaman
heterótrofos (hetero- otro). También reciben las plantas el nombre de proveedores o productores
primarios, dentro de la terminología de la ecología. Las plantas habitan en todos los ecosistemas de
la tierra, frío, calor, de desiertos a polos, por ello tienen diferentes formas y tienen diferentes
estrategias para sobrevivir, como perder las hojas por calor (en el trópico) o por frío (en el norte).
PÚBLICO DE INTERÉS
Esta guía fue diseñada para el curso biología general del programa de Administración Ambiental.
COMPETENCIA
Comprendo y clasifico la vegetación acuática según su estructura y función.
OBJETIVOS
 Comprender y analizar la manera de clasificar la vegetación acuática.
 Capacidad de observación de la diversidad en base a criterios.
 Caracterizar las plantas acuáticas en grupos según estructura, y función.
EXPECTATIVAS
• Generar en los estudiantes interés por la temática a abordar, desde su conceptualización, su
aplicación y la importancia que tiene dicho conocimiento en la toma de decisiones.
• Contribuir a generar en los estudiantes una visión holística del ambiente.
DURACIÓN
La guía pretende ser abarcada en una sesión del curso, y en trabajo grupal.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La taxonomía vegetal
La taxonomía busca agrupar las plantas sobre la base de similitudes y diferencias, que según se
cree, son expresiones de parentesco filogenético actual (“lazos de sangre” como se dice entre los
humanos). La nomenclatura es indispensable a la taxonomía, aunque puede darse nombres a las
plantas sin clasificación alguna, sin embargo esta permite conocer el vocabulario descriptivo de los
caracteres vegetales, por tal facilita el proceso de identificación. Por otra parte, la preparación, la
preservación y la conservación de los especímenes en colecciones o herbarios bien ordenados
constituyen una ayuda imprescindible para el taxónomo. También debe resaltarse la importancia de
la ecología, ya que se deben conocer la distribución biológica, el desarrollo o crecimiento en distintos
ambientes de las especies. A continuación se presenta un ejemplo:
Categoría
Reino
Phylum / División
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
Ejemplo
Plantae
Pinophyta
Pinopsida
Pinales
Pinaceae
Pinus
pinea
Ejemplo
Animalia
Chordata
Mammalia
Cetaceae
Delphinae
Delphinus
delphis
La categoría taxonómica fundamental es la ESPECIE. Las especies se nombran utilizando dos
palabras en latín, primero el género y después la especie siempre en minúscula, y los dos nombres
escritos en cursiva. Los organismos pertenecen a la misma especie cuando:
 Poseen un importante Nº de caracteres en común.
 Son interfértiles (se pueden reproducir entre ellos y formar poblaciones).
 En condiciones naturales no intercambian estos caracteres con el resto de organismos (si se
reproducen con otras especies, nacen individuos híbridos estériles).
Solomon, Pealr, Linda, Martín, & Villee, 1996, afirma que a medida que los biólogos han descubierto
más datos acerca de organismos inferiores, y han aprendido mucho más a cerca de su estructura,
función y modo de reproducción, la separación tradicional que está presente en el mundo vivo entre
“planta” y “animal” ha sido más difícil de sostener. La separación de los organismos procariotas
como el reino mónera, y los organismos eucariotas primariamente unicelulares como el reino
Protista ya había sido propuesta por varios autores.
Clasificación vegetal
La identificación de las plantas es semejante a un juego de adivinanzas, en el que se sigue un
sistema simple de preguntas de eliminación, por el cual se van dejando de lado grandes grupos
hasta llegar a grupos cada vez más restringidos, ya que en la búsqueda se citan alternativamente
caracteres comunes a muchos grupos, para llegar finalmente a aquellos que son exclusivos de cierta
planta.
La clasificación de los vegetales consiste en un proceso ordenado que resulta de conocer la
existencia de caracteres comunes a los descendientes de un mismo grupo. Así, la rosa se coloca
primero entre las plantas de semilla; luego dentro de este grupo, entre las que brindan flores, y así
sucesivamente en grupos subordinados, hasta llegar al grupo más restringido de sus más
estrechamente emparentadas: las otras rosas.
Las divisiones en que puede ordenarse el reino vegetal se establecen de acuerdo a los siguientes
caracteres:
i.
ii.
iii.
iv.
v.
Morfológicos: Las plantas pertenecen a un mismo grupo presentan generalmente una serie
de caracteres de forma semejante (Corola, estambres y carpelos).
Histológicos: Existen grupos taxonómicos con diferencias estructurales respecto a otros
grupos (por ejemplo, hay gimnospermas con vasos cerrados o traqueidas y otras con
tráqueas o vasos abiertos, que son más evolucionadas)
Cariológicos: Según el número y estructura de los cromosomas del núcleo celular.
Genéticos: Por el estudio de su descendencia y caracteres hereditarios.
Serológicos: Según composición, calidad y efectos del protoplasma (proteínas) celular.
vi.
Fitogeográficos: Según su área de dispersión.
Los grupos mayores del reino vegetal son cuatro. Diversos autores, entre ellos Engler y Prantl
reconocen muchos más, que se resumen aquí por razones de comodidad:
a. Las plantas con diferenciación morfológica y anatómica, llamadas traquiófitas o plantas
vasculares que incluyen:
1. Las Plantas Vasculares o plantas con flores, que a su vez comprenden:
i. Las angiospermas (monocotiledóneas y dicotiledóneas)
ii. Las gimnospermas (como pinos y abetos)
2. Las pteridófitas (los helechos y otros vegetales que se reproducen por esporas
b. Las plantas sin diferenciación anatómica, que incluyen a:
1. Las briófitas (los musgos y hepáticas, vegetales que poseen diferenciación
morfológica)
2. Las talofitas (plantas que carecen de diferenciación morfológica y comprenden
bacterias, algas, hongos y líquenes)
Las plantas acuáticas
Definición
Las plantas acuáticas vasculares pueden ser descritas por varios términos técnicos, tales como
traqueofitas acuáticas o cormófitos acuáticos. En la literatura contemporánea los ecólogos han
favorecido el uso de macrófitas acuáticas que no tiene un sentido taxonómico preciso,
esencialmente designa macroformas que se distinguen de aquellas planctónicas o bentónicas, por lo
tanto incluye musgos, hepáticas, macroalgas y plantas vasculares. Aunque fueron inicialmente
denominadas hidrófitas (Raunkiaer 1934; Weaver & Clements 1938 y Den Hartog & Segal 1964),
posteriormente Limnófito y anfibia (Iversen 1936).
Para Colombia se acoge la siguiente definición, las plantas acuáticas, macrófitas e hidrofitas, son
aquellas plantas que desarrollan su ciclo de vida en cuerpos de agua continentales o marinos. Este
conjunto de plantas incluye los grupos Charophyta (algas), Bryophyta sensu lato (musgos y
hepáticas), Monilophyta (helechos) y Angiospermas (plantas con semilla y flor). (Organero Roldán &
Gimero Micó)<
Importancia
Las plantas acuáticas son uno de los grupos de mayor aporte a la productividad primaria de los
ecosistemas, por su valor ecológico en la provisión de alimento, hábitat y/o sitios de reproducción a
diversos organismos (plancton, peces, aves, mamíferos, artrópodos y herpetos), además poseen
valor paisajístico así como capacidad para absorber minerales disueltos, y por tanto ayudan a la
depuración del agua; su diversidad es considerablemente menor que la de las plantas terrestres,
más aún en los ecosistemas acuáticos tropicales y en zonas por encima de los 2.000 msnm.
Clasificación de formas de vida
Las mismas dificultades que existen para la definición de plantas acuáticas existen para la
clasificación de las formas de vida. Arber en 1920 reconoció dos tipos primarios de angiospermas
acuáticas, enraizadas y no enraizadas, estas categorías se dividen de acuerdo al tipo de follaje e
inflorescencia, y de acuerdo a la posición de estos órganos con respecto al nivel de agua.
Penfound en 1952, las dividió en plantas de humedales (viven en suelos saturados de agua) y
acuáticas (habitan suelos cubiertos de agua la mayor parte de la estación de crecimiento). Este autor
reconoció tres tipos básicos de formas acuáticas, emergente, flotante y sumergida, sin embargo
estas categorías se dividen de acuerdo a criterios muy arbitrarios. Además, este esquema formulado
para especies de EUA no es fácilmente aplicable en otros lugares.
Hejný en 1957 y 1960 reconoció tres grupos, euhidatófitas (órganos vegetativos sumergidos e
inflorescencias sumergidas o aéreas), hidatoaerófitas (cuerpo vegetativo parcialmente sumergido y
parcialmente flotante, y con inflorescencia aéreas) y tenagófitas (plantas anfibias que crecen en
lugares con una marcada fluctuación del nivel de agua).
Luther en 1949 las clasificó en haptófitas (plantas que están sujetas pero no penetran el sustrato),
rizófitas (parte basal penetra el sustrato) y planófitas (flotantes libres con órganos asimiladores
sumergidos o flotantes). Este tercer grupo incluye formas microscópicas planctófitas (fitoplancton) y
pleustófitas macroscópicas.
Según (Posada García & López Muñoz, 2011)Las plantas acuáticas se pueden clasificar de acuerdo
a su hábitat, así:
 Hidrófitas de hojas flotantes: Habitan suelos sumergidos en donde la profundidad de la
columna de agua alcanza desde los 25 cm hasta los 3.5 m. En las especies con heterofilia,
las hojas sumergidas preceden o acompañan las hojas flotantes. Algunas especies cuando
la densidad es muy alta forman hojas emergentes.
 Sumergidas: Habitan suelos sumergidos en donde la profundidad de la columna de agua
puede alcanzar hasta los 10 o 11 m; pueden o no estar arraigadas al fondo. Frecuentemente
las estructuras reproductivas emergen de la superficie.
 Libre flotantes: no arraigadas, flotan sobre la superficie del agua. Ocurren en lugares con
escaso movimiento de la columna de agua.
 Arraigadas flotantes: enraizadas en el fondo de aguas poco profundas, flotan sobre la
superficie. Ocurren en suelos sumergidos o expuestos donde el nivel de la capa freática se
encuentra a 50 cm o más de la superficie del suelo. En caso de estar cubierto la columna de
agua puede superar 1.50 m. En general son plantas rizomatosas, y las hojas sumergidas o
flotantes preceden a la aéreas maduras. Todas cuentan con órganos reproductivos
externos.
 Anfibias: crecen en aguas fluctuantes. Inicialmente tienen una fase acuática y cuando el
nivel del agua desciende adoptan formas terrestres (plasticidad fenotípica). Normalmente
solo son fértiles en la fase terrestre.
 Emergentes: permanecen en el agua durante las primeras fases de desarrollo y emergen
en la fase reproductiva.
 De humedales: plantas terrestres que pueden sobrevivir periodos de inundación total sin
cambios morfológicos significativos.
IDEAS CLAVE
A continuación se presentan unos ejemplos de plantas acuáticas con sus principales caracteristicas,
a partir de ellas, identificar cuales están presentes en la “living machine”
Pistia stratiotes (Lechuga de agua)
Es una planta flotante de hojas esponjosas en forma de roseta,
puede vivir en temperaturas ambiente (15 a 35ºC). Es una de las
plantas de gran valor ornamental por la belleza de sus hojas, Sin
embargo, es considerada una planta invasiva, ya que gracias a su
rápido crecimiento cubre cuerpos de agua e impide el paso de luz a
las plantas sumergidas, lo que a su vez modifica el ambiente de los
peces y causa problemas a otros animales; además dificulta la
pesca y la navegación (University of Florida, 2008, pág. 20)
La lechuga o repollito de agua es considerada un buen bioindicador
de calidad de agua, ya que es sensible a la presencia de
contaminantes como nitrógeno y fosforo. (Rodríguez Valencia, 2009)
Debido a sus amplias hojas y la presencia de raíces sumergidas, se
convierte en un microecosistema, propio para el establecimiento de
fauna acuática como insectos, crustáceos y moluscos.
Salvinia auriculata (Oreja de ratón)
Helecho acuático, que puede vivir en aguas blandas, o con dureza
media, en temperatura de 25 a 28 °C y luminosidad media a alta.
Esta hidrófila crece rápidamente y forma densas poblaciones sobre
aguas estancadas. Por sus características ayuda a matizar la luz en
los acuarios, dando refugio a las crías; aunque en algunos lugares
ha alterado los ecosistemas acuáticos por su rápida reproducción
vegetativa, ya que sustituye plantas nativas, impide que la luz y el
oxígeno atmosférico penetren al agua, afectando los demás
organismos. (Vegas Vilarrubia & Cova, 1993)
Es originaria de América, pero se ha distribuido por todo el trópico.
Lemna minor (lenteja de agua)
Es una planta angiosperma monocotiledónea, perteneciente a la
familia Lemnaceae, puede desarrollarse en un rango amplio de
temperaturas, que varía entre 5° y 30°C, con un crecimiento óptimo
entre los 15° y 18°C, además tolera un rango de pH amplio, siendo
el óptimo entre 4,5 y 7,5. Se adapta bien a cualquier condición de
iluminación; crece rápidamente en partes calmadas y ricas en
nutrientes, con altos niveles de nitrógeno y fosfatos. Sin embargo,
con frecuencia el hierro es un elemento limitante para su adecuado
desarrollo.
Algunas investigaciones han demostrado que esta especie tiene alta
capacidad de biorremediación, en la remoción de nitrógeno y
fosforo e incluso de metales pesados, contribuye también a la
reducción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno y la Demanda
Química de Oxígeno. (Arenas, Marcó, & Torres, 2011)
Es una planta con distribución universal. Se ha encontrado en varias
regiones de los hemisferios norte y sur, incluyendo América,
Europa, Asia, Australia y Nueva Zelanda.
Hydrocotyle leucocephala (sombrerillo)
Como curiosidad, pertenece a la misma familia que plantas tan
conocidas por su uso culinario como el perejil, el hinojo o la
zanahoria.
Puede desarrollarse en temperatura de 20 a 26 ºC y con pH de 5,5
a 8, preferiblemente en las aguas blandas o de dureza media y una
iluminación media-alta; no es muy exigente con el tipo de sustrato,
incluso se puede lograr enraizarla sobre un tronco.
Tiene un mejor desarrollo en aguas eutrofizadas con alta
disponibilidad de materia orgánica y se distribuye en toda América
del sur y en algunas regiones de América del Norte. (Guzmán Ruiz,
2012)
Eichhornia crassipes (Buchón o jacinto de agua)
Planta acuática flotante, perenne, de tamaño variable, desde 30 cm
a 1,7 m, de raíces fibrosas; recientemente esta planta ha sido
catalogada como bioremediadora por su potencial para remover
contaminantes difíciles como los metales pesados. (Muramoto &
Oki, 1993|)
Se presenta en aguas tranquilas o de ligero movimiento como
zanjas, canales, presas, arroyos, ríos y pantanos.
Es una planta nativa de Brasil y en la actualidad se distribuye en
todas las regiones tropicales y subtropicales del mundo. En
América desde el sureste de Estados Unidos hasta Argentina,
incluyendo las Antillas. (Posada García & López Muñoz, 2011)
Heteranthera reniformis (Buche de gallina)
Planta acuática, arraigada emergente, planta perenne, de 20-50
cm. Tallo sumergido, enraizante en los nudos. Hojas con peciolo
largo (10-15 cm), con limbo cordado-reniforme. Flores agrupadas
en pequeñas cimas, con 6 tépalos (Pétales) blancos, soldados en
un tubo.
Son propias de áreas pantanosas, ríos, canales, acequias, zanjas
húmedas y orillas de lagunas y se distribuye desde el sureste de
Estados Unidos hasta el norte de Argentina.
Egeria densa (Elodea)
Planta acuática sumergida, de floración aérea, de aguas templadas
y frías. Es una planta que proporciona mucho oxígeno y su
rusticidad y densidad la hacen ideal para acuarios donde las crías
tengan que protegerse, muchas especies de peces desovan en ella
y también les sirve de alimento; por otra parte es utilizada como
abono. (Vanegas & Zapata Pineda, 2011)
En Colombia frecuenta diferentes tipos de hábitats desde embalses
de alta montaña, charcas poco profundas hasta lagunas y lagos
profundos, aunque se ha tornado problemática para algunos
embalses, ya que por su rápido crecimiento puede llegar a taponar
canales de agua y ductos de desagües. Puede cubrir cuerpos de
agua impidiendo la navegación y la pesca.
Apalanthe granatensis (Elodea pequeña)
Se la consideraba como la más pequeña de las elodeas, puede vivir
en aguas blandas, en un pH de 6.8, temperatura de 28 °C, y
luminosidad media a muy alta; Es una planta de tallos largos y de
color verde claro y de un crecimiento rápido. (Schmidt - Mumm,
1998)
Es la especie más ampliamente distribuida en Suramérica, y va
desde Colombia y Venezuela hasta el norte de Argentina. En
Colombia tiene una amplia distribución, desde el nivel del mar hasta
unos 1500 msnm.
Myriophyllum aquaticum (milhojas, candelabro)
Hierba acuática sumergida emergente, florece y fructifica durante
todo el año, es considerada como buena oxigenadora; provee
refugio a peces y es el lugar ideal para su desove, es hábitat para
larvas de mosquitos.
Esta especie, tiene un mayor crecimiento en cuerpos de agua con
altas cargas de nutrientes.
Es abundante en aguas poco profundas de lagunas, lagos,
embalses y arroyos de poca corriente, es nativa del este de
Suramérica, pero naturalizada desde el norte de Estados Unidos
hasta Argentina y África. Puede ser una planta invasiva debido a
que crece abundantemente en pequeñas lagunas o zanjas de riego,
acelerando su colmatación.
Potamogeton paramoanus (Espiga)
Planta acuática sumergida, perenne, herbácea, de propagación por
semillas y rizomas; crece en aguas someras, lagunas o riachuelos
con aguas de poca a mediana corriente, con valores de pH neutros y
sobre sustratos arcillosos o turbosos.
Se encuentra desde Venezuela hasta Bolivia, principalmente en la
región de los Andes.
Cyperus papyrus (Papiro egipcio)
Hierba semiacuática, perenne, provista de un grueso rizoma
rastrero; crece en bordes de cuerpos de agua, sobre terrenos
arenosos y colmados de humedad, pantanos y aguas estancadas,
donde se presente bastante insolación durante todo el año.
Es utilizada con frecuencia como ornamental alrededor de
estanques y pequeños lagos artificiales, y es reconocida a nivel
mundial debido a que los egipcios elaboraron el primer papel con el
tallo de esta especie.
Es originaria de la cuenca del Nilo y África tropical e introducida y
naturalizada en Europa, Asia, Norteamérica y
Suramérica.
Eleocharis elegans (juncos)
Hierba acuática o subacuática, enraizada, emergente, Perenne.
Crece en bordes de cuerpos de agua en zonas intervenidas,
pastizales, potreros o zonas con vegetación secundaria. Puede
encontrarse parte del tallo sumergido. (Posada García & López
Muñoz, 2011)
Se distribuye desde el centro de México a Suramérica tropical y las
Antillas.
Eleocharis acicularis (Cebolleta)
Hierba semi-acuática, perenne, 50-100 cm de alto. Rizomas cortos
ramificados, distintamente formados en grandes grupos.
Se establece en zonas pantanosas, pastos húmedos y suelos
anegados o saturados por humedad; es una planta común en la
sucesión de pequeños lagos o charcas que han sido adecuados
como potreros
PREGUNTAS CONDUCTORAS
1) ¿Por qué las plantas se clasifican en los grupos previamente descritos?
2) ¿Por qué es importante conocer las características, función y hábito de las plantas?
3) ¿Qué papel cumplen las plantas en los ecosistemas acuáticos?
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
Visualización de tipos de plantas acuáticas y algas e identificación según género, familia y
especie
a) Observar la living machine
b) Describir las plantas en términos de forma de vida, tamaño, tallo, forma de las hojas, y
características particulares.
c) Según la descripción anterior, de las plantas presentadas en la sección ideas claves, cuáles
de ellas se encuentran en la living machine.
d) Indagar sobre ¿Cual crees que es la función de las plantas en la “living machine”?
e) Reflexionar sobre la biorremediación en los ecosistemas.
IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS
1) En un estanque habitan tres especies de peces herbívoros que se alimentan de la misma
planta acuática. También se encuentra una especie de pez carnívoro que se alimenta
indistintamente de cualquiera de los peces herbívoros. Este pez carnívoro puede a su vez
ser predado por dos especies de peces. Si una enfermedad ataca a una de las especies de
peces herbívoros y disminuye su número drásticamente, muy probablemente:
a. la predación por parte de las especies carnívoras se incremente
b. Tienden a desaparecer las plantas acuáticas
c. La competencia entre los herbívoros se reducirá
d. La competencia entre los carnívoros disminuirá
2) Las plantas acuáticas tienen características particulares que las diferencian de las demás,
algunas de ellas pueden ser:
a. Transpiración
b. Capacidad de flotar
c. Absorción de nutrientes diferente
d. Todas las anteriores
3) La tala inmoderada produce un aumento en la temperatura de la atmósfera debido a que:
a. Se disminuye la concentración de oxígeno.
b. Se aumenta la concentración de dióxido de carbono.
c. Se disminuye la evaporación de agua del suelo.
d. Se aumenta la erosión del suelo.
4) La principal consecuencia de la desertización es que:
a. Se da un mejor aprovechamiento del suelo.
b. Los ecosistemas disminuyen su productividad.
c. Hay una mayor producción de flora.
d. Se produce eutroficación.
5) Es el proceso de destrucción de los bosques:
a. Deforestación.
b. Lixiviación.
c. Desertización.
d. Eutroficación.
Bibliografía
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naturaleza
GUÍA DEL ESTUDIANTE
CLASIFICACIÓN DE LAS PLANTAS ACUÁTICAS
DATOS DE INTERÉS
Colombia es un lugar mitológico, privilegiado por la naturaleza; es el país más biodiverso del mundo
por metro cuadrado, posee el 14% de la flora y la fauna del planeta, el quinto en recursos naturales
y el 12 en número de áreas protegidas, además es el primer país del mundo en diversidad de
aves (1801 especies) y orquídeas; el segundo país del mundo en diversidad de plantas (cerca de
41.000 especies), anfibios (763 especies), peces dulceacuícolas (1435 especies) y mariposas (763
especies); es el tercer país del mundo en diversidad de reptiles (506 especies) y palmas; el cuarto
país del mundo en diversidad de mamíferos (479 especies).
Es un paraíso para los biólogos porque es uno de los pocos lugares del mundo donde todavía se
pueden encontrar nuevas especies de flora y fauna, además posee 1946 especies endémicas,
distribuidas de la siguiente forma:
Número de especies endémicas en Colombia para los grandes grupos de organismos
Grupo de organismos
Número de especies endémicas en Colombia
Mamíferos
34
Reptiles
115
Anfibios
230
Aves
67
Plantas vasculares
1.500
INTRODUCCIÓN
La interpretación del mundo natural es cambiante, como lo es la propia historia del hombre y de su
pensamiento; los modos de ordenar, clasificar, nombrar y, en definitiva explicar la naturaleza, están
profundamente inmersos en las distintas formas de comprender la realidad del mundo y de lo que de
ésta podemos conocer.
La acción de “ordenar o disponer por clases”, basadas en similitudes o diferencias entre individuos,
recibe el nombre de clasificar; la taxonomía, que establece la clasificación a base de las relaciones
filogenéticas de las plantas y la nomenclatura, que provee a cada planta de un nombre y el elemento
fundamental es la especie; como decía Darwin es sencillamente “un conjunto de organismos que se
parecen mucho”.
Desde las bacterias y las algas unicelulares hasta los gigantescos árboles formados por millones de
células, existen alrededor de doscientos cincuenta mil especies, lo cual indica una gran diversidad.
El hombre trato de conocerlas o identificarlas por diversos motivos; de aquí que el primer paso en
este sentido fue ordenarlas en grupos definidos por propiedades comunes. Así, griegos y romanos
por ejemplo, la agrupaban con base a sus usos (medicinales, comestibles, textiles). En el siglo XVI
los hombres de ciencia trataron de crear sistemas con base en los caracteres morfológicos de las
plantas. Pero ¿Por qué este interés? No debe suponerse que es tan solo por la satisfacción de
conocer la flora de una región o por adquirir una habilidad más, es porque este conocimiento,
aparejado al hecho de determinar si una planta es o no útil, permite establecer cuando una región es
apta o inepta para la vida humana o animal.
Los vegetales o plantas, de los que se conocen más de un millón de especies, fueron los primeros
seres vivos que aparecieron en la tierra. No son como los conocemos ahora pero su actividad vital
produjo el oxígeno indispensable para la vida animal y cambiaron la atmósfera de la tierra. También
proporcionaron alimento para otros seres vivos, los animales. A los seres vivos que fabrican su
comida se llama autótrofos (auto- propio, trofos- comida) y los que comen de otros se llaman
heterótrofos (hetero- otro). También reciben las plantas el nombre de proveedores o productores
primarios, dentro de la terminología de la ecología. Las plantas habitan en todos los ecosistemas de
la tierra, frío, calor, de desiertos a polos, por ello tienen diferentes formas y tienen diferentes
estrategias para sobrevivir, como perder las hojas por calor (en el trópico) o por frío (en el norte).
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La taxonomía vegetal
La taxonomía busca agrupar las plantas sobre la base de similitudes y diferencias, que según se
cree, son expresiones de parentesco filogenético actual (“lazos de sangre” como se dice entre los
humanos). La nomenclatura es indispensable a la taxonomía, aunque puede darse nombres a las
plantas sin clasificación alguna, sin embargo esta permite conocer el vocabulario descriptivo de los
caracteres vegetales, por tal facilita el proceso de identificación. Por otra parte, la preparación, la
preservación y la conservación de los especímenes en colecciones o herbarios bien ordenados
constituyen una ayuda imprescindible para el taxónomo. También debe resaltarse la importancia de
la ecología, ya que se deben conocer la distribución biológica, el desarrollo o crecimiento en distintos
ambientes de las especies. A continuación se presenta un ejemplo:
Categoría
Reino
Phylum / División
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
Ejemplo
Plantae
Pinophyta
Pinopsida
Pinales
Pinaceae
Pinus
pinea
Ejemplo
Animalia
Chordata
Mammalia
Cetaceae
Delphinae
Delphinus
delphis
La categoría taxonómica fundamental es la ESPECIE. Las especies se nombran utilizando dos
palabras en latín, primero el género y después la especie siempre en minúscula, y los dos nombres
escritos en cursiva. Los organismos pertenecen a la misma especie cuando:
 Poseen un importante Nº de caracteres en común.
 Son interfértiles (se pueden reproducir entre ellos y formar poblaciones).
 En condiciones naturales no intercambian estos caracteres con el resto de organismos (si se
reproducen con otras especies, nacen individuos híbridos estériles).
Solomon, Pealr, Linda, Martín, & Villee, 1996, afirma que a medida que los biólogos han descubierto
más datos acerca de organismos inferiores, y han aprendido mucho más a cerca de su estructura,
función y modo de reproducción, la separación tradicional que está presente en el mundo vivo entre
“planta” y “animal” ha sido más difícil de sostener. La separación de los organismos procariotas
como el reino mónera, y los organismos eucariotas primariamente unicelulares como el reino
Protista ya había sido propuesta por varios autores.
Clasificación vegetal
La identificación de las plantas es semejante a un juego de adivinanzas, en el que se sigue un
sistema simple de preguntas de eliminación, por el cual se van dejando de lado grandes grupos
hasta llegar a grupos cada vez más restringidos, ya que en la búsqueda se citan alternativamente
caracteres comunes a muchos grupos, para llegar finalmente a aquellos que son exclusivos de cierta
planta.
La clasificación de los vegetales consiste en un proceso ordenado que resulta de conocer la
existencia de caracteres comunes a los descendientes de un mismo grupo. Así, la rosa se coloca
primero entre las plantas de semilla; luego dentro de este grupo, entre las que brindan flores, y así
sucesivamente en grupos subordinados, hasta llegar al grupo más restringido de sus más
estrechamente emparentadas: las otras rosas.
Las divisiones en que puede ordenarse el reino vegetal se establecen de acuerdo a los siguientes
caracteres:
i.
ii.
iii.
iv.
v.
vi.
Morfológicos: Las plantas pertenecen a un mismo grupo presentan generalmente una serie
de caracteres de forma semejante (Corola, estambres y carpelos).
Histológicos: Existen grupos taxonómicos con diferencias estructurales respecto a otros
grupos (por ejemplo, hay gimnospermas con vasos cerrados o traqueidas y otras con
tráqueas o vasos abiertos, que son más evolucionadas)
Cariológicos: Según el número y estructura de los cromosomas del núcleo celular.
Genéticos: Por el estudio de su descendencia y caracteres hereditarios.
Serológicos: Según composición, calidad y efectos del protoplasma (proteínas) celular.
Fitogeográficos: Según su área de dispersión.
Los grupos mayores del reino vegetal son cuatro. Diversos autores, entre ellos Engler y Prantl
reconocen muchos más, que se resumen aquí por razones de comodidad:
a. Las plantas con diferenciación morfológica y anatómica, llamadas traquiófitas o plantas
vasculares que incluyen:
1. Las Plantas Vasculares o plantas con flores, que a su vez comprenden:
i. Las angiospermas (monocotiledóneas y dicotiledóneas)
ii. Las gimnospermas (como pinos y abetos)
2. Las pteridófitas (los helechos y otros vegetales que se reproducen por esporas
b. Las plantas sin diferenciación anatómica, que incluyen a:
1. Las briófitas (los musgos y hepáticas, vegetales que poseen diferenciación
morfológica)
2. Las talofitas (plantas que carecen de diferenciación morfológica y comprenden
bacterias, algas, hongos y líquenes)
Las plantas acuáticas
Definición
Las plantas acuáticas vasculares pueden ser descritas por varios términos técnicos, tales como
traqueofitas acuáticas o cormófitos acuáticos. En la literatura contemporánea los ecólogos han
favorecido el uso de macrófitas acuáticas que no tiene un sentido taxonómico preciso,
esencialmente designa macroformas que se distinguen de aquellas planctónicas o bentónicas, por lo
tanto incluye musgos, hepáticas, macroalgas y plantas vasculares. Aunque fueron inicialmente
denominadas hidrófitas (Raunkiaer 1934; Weaver & Clements 1938 y Den Hartog & Segal 1964),
posteriormente Limnófito y anfibia (Iversen 1936).
Para Colombia se acoge la siguiente definición, las plantas acuáticas, macrófitas e hidrofitas, son
aquellas plantas que desarrollan su ciclo de vida en cuerpos de agua continentales o marinos. Este
conjunto de plantas incluye los grupos Charophyta (algas), Bryophyta sensu lato (musgos y
hepáticas), Monilophyta (helechos) y Angiospermas (plantas con semilla y flor). (Organero Roldán &
Gimero Micó)<
Importancia
Las plantas acuáticas son uno de los grupos de mayor aporte a la productividad primaria de los
ecosistemas, por su valor ecológico en la provisión de alimento, hábitat y/o sitios de reproducción a
diversos organismos (plancton, peces, aves, mamíferos, artrópodos y herpetos), además poseen
valor paisajístico así como capacidad para absorber minerales disueltos, y por tanto ayudan a la
depuración del agua; su diversidad es considerablemente menor que la de las plantas terrestres,
más aún en los ecosistemas acuáticos tropicales y en zonas por encima de los 2.000 msnm.
Clasificación de formas de vida
Las mismas dificultades que existen para la definición de plantas acuáticas existen para la
clasificación de las formas de vida. Arber en 1920 reconoció dos tipos primarios de angiospermas
acuáticas, enraizadas y no enraizadas, estas categorías se dividen de acuerdo al tipo de follaje e
inflorescencia, y de acuerdo a la posición de estos órganos con respecto al nivel de agua.
Penfound en 1952, las dividió en plantas de humedales (viven en suelos saturados de agua) y
acuáticas (habitan suelos cubiertos de agua la mayor parte de la estación de crecimiento). Este autor
reconoció tres tipos básicos de formas acuáticas, emergente, flotante y sumergida, sin embargo
estas categorías se dividen de acuerdo a criterios muy arbitrarios. Además, este esquema formulado
para especies de EUA no es fácilmente aplicable en otros lugares.
Hejný en 1957 y 1960 reconoció tres grupos, euhidatófitas (órganos vegetativos sumergidos e
inflorescencias sumergidas o aéreas), hidatoaerófitas (cuerpo vegetativo parcialmente sumergido y
parcialmente flotante, y con inflorescencia aéreas) y tenagófitas (plantas anfibias que crecen en
lugares con una marcada fluctuación del nivel de agua).
Luther en 1949 las clasificó en haptófitas (plantas que están sujetas pero no penetran el sustrato),
rizófitas (parte basal penetra el sustrato) y planófitas (flotantes libres con órganos asimiladores
sumergidos o flotantes). Este tercer grupo incluye formas microscópicas planctófitas (fitoplancton) y
pleustófitas macroscópicas.
Según (Posada García & López Muñoz, 2011)Las plantas acuáticas se pueden clasificar de acuerdo
a su hábitat, así:
 Hidrófitas de hojas flotantes: Habitan suelos sumergidos en donde la profundidad de la
columna de agua alcanza desde los 25 cm hasta los 3.5 m. En las especies con heterofilia,
las hojas sumergidas preceden o acompañan las hojas flotantes. Algunas especies cuando
la densidad es muy alta forman hojas emergentes.
 Sumergidas: Habitan suelos sumergidos en donde la profundidad de la columna de agua
puede alcanzar hasta los 10 o 11 m; pueden o no estar arraigadas al fondo. Frecuentemente
las estructuras reproductivas emergen de la superficie.
 Libre flotantes: no arraigadas, flotan sobre la superficie del agua. Ocurren en lugares con
escaso movimiento de la columna de agua.
 Arraigadas flotantes: enraizadas en el fondo de aguas poco profundas, flotan sobre la
superficie. Ocurren en suelos sumergidos o expuestos donde el nivel de la capa freática se
encuentra a 50 cm o más de la superficie del suelo. En caso de estar cubierto la columna de
agua puede superar 1.50 m. En general son plantas rizomatosas, y las hojas sumergidas o
flotantes preceden a la aéreas maduras. Todas cuentan con órganos reproductivos
externos.
 Anfibias: crecen en aguas fluctuantes. Inicialmente tienen una fase acuática y cuando el
nivel del agua desciende adoptan formas terrestres (plasticidad fenotípica). Normalmente
solo son fértiles en la fase terrestre.
 Emergentes: permanecen en el agua durante las primeras fases de desarrollo y emergen
en la fase reproductiva.
 De humedales: plantas terrestres que pueden sobrevivir periodos de inundación total sin
cambios morfológicos significativos.
IDEAS CLAVE
A continuación se presentan unos ejemplos de plantas acuáticas con sus principales caracteristicas,
a partir de ellas, identificar cuales están presentes en la “living machine”
Pistia stratiotes (Lechuga de agua)
Es una planta flotante de hojas esponjosas en forma de roseta,
puede vivir en temperaturas ambiente (15 a 35ºC). Es una de las
plantas de gran valor ornamental por la belleza de sus hojas, Sin
embargo, es considerada una planta invasiva, ya que gracias a su
rápido crecimiento cubre cuerpos de agua e impide el paso de luz a
las plantas sumergidas, lo que a su vez modifica el ambiente de los
peces y causa problemas a otros animales; además dificulta la
pesca y la navegación (University of Florida, 2008, pág. 20)
La lechuga o repollito de agua es considerada un buen bioindicador
de calidad de agua, ya que es sensible a la presencia de
contaminantes como nitrógeno y fosforo. (Rodríguez Valencia, 2009)
Debido a sus amplias hojas y la presencia de raíces sumergidas, se
convierte en un microecosistema, propio para el establecimiento de
fauna acuática como insectos, crustáceos y moluscos.
Salvinia auriculata (Oreja de ratón)
Helecho acuático, que puede vivir en aguas blandas, o con dureza
media, en temperatura de 25 a 28 °C y luminosidad media a alta.
Esta hidrófila crece rápidamente y forma densas poblaciones sobre
aguas estancadas. Por sus características ayuda a matizar la luz en
los acuarios, dando refugio a las crías; aunque en algunos lugares
ha alterado los ecosistemas acuáticos por su rápida reproducción
vegetativa, ya que sustituye plantas nativas, impide que la luz y el
oxígeno atmosférico penetren al agua, afectando los demás
organismos. (Vegas Vilarrubia & Cova, 1993)
Es originaria de América, pero se ha distribuido por todo el trópico.
Lemna minor (lenteja de agua)
Es una planta angiosperma monocotiledónea, perteneciente a la
familia Lemnaceae, puede desarrollarse en un rango amplio de
temperaturas, que varía entre 5° y 30°C, con un crecimiento óptimo
entre los 15° y 18°C, además tolera un rango de pH amplio, siendo
el óptimo entre 4,5 y 7,5. Se adapta bien a cualquier condición de
iluminación; crece rápidamente en partes calmadas y ricas en
nutrientes, con altos niveles de nitrógeno y fosfatos. Sin embargo,
con frecuencia el hierro es un elemento limitante para su adecuado
desarrollo.
Algunas investigaciones han demostrado que esta especie tiene alta
capacidad de biorremediación, en la remoción de nitrógeno y
fosforo e incluso de metales pesados, contribuye también a la
reducción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno y la Demanda
Química de Oxígeno. (Arenas, Marcó, & Torres, 2011)
Es una planta con distribución universal. Se ha encontrado en varias
regiones de los hemisferios norte y sur, incluyendo América,
Europa, Asia, Australia y Nueva Zelanda.
Hydrocotyle leucocephala (sombrerillo)
Como curiosidad, pertenece a la misma familia que plantas tan
conocidas por su uso culinario como el perejil, el hinojo o la
zanahoria.
Puede desarrollarse en temperatura de 20 a 26 ºC y con pH de 5,5
a 8, preferiblemente en las aguas blandas o de dureza media y una
iluminación media-alta; no es muy exigente con el tipo de sustrato,
incluso se puede lograr enraizarla sobre un tronco.
Tiene un mejor desarrollo en aguas eutrofizadas con alta
disponibilidad de materia orgánica y se distribuye en toda América
del sur y en algunas regiones de América del Norte. (Guzmán Ruiz,
2012)
Eichhornia crassipes (Buchón o jacinto de agua)
Planta acuática flotante, perenne, de tamaño variable, desde 30 cm
a 1,7 m, de raíces fibrosas; recientemente esta planta ha sido
catalogada como bioremediadora por su potencial para remover
contaminantes difíciles como los metales pesados. (Muramoto &
Oki, 1993|)
Se presenta en aguas tranquilas o de ligero movimiento como
zanjas, canales, presas, arroyos, ríos y pantanos.
Es una planta nativa de Brasil y en la actualidad se distribuye en
todas las regiones tropicales y subtropicales del mundo. En
América desde el sureste de Estados Unidos hasta Argentina,
incluyendo las Antillas. (Posada García & López Muñoz, 2011)
Heteranthera reniformis (Buche de gallina)
Planta acuática, arraigada emergente, planta perenne, de 20-50
cm. Tallo sumergido, enraizante en los nudos. Hojas con peciolo
largo (10-15 cm), con limbo cordado-reniforme. Flores agrupadas
en pequeñas cimas, con 6 tépalos (Pétales) blancos, soldados en
un tubo.
Son propias de áreas pantanosas, ríos, canales, acequias, zanjas
húmedas y orillas de lagunas y se distribuye desde el sureste de
Estados Unidos hasta el norte de Argentina.
Egeria densa (Elodea)
Planta acuática sumergida, de floración aérea, de aguas templadas
y frías. Es una planta que proporciona mucho oxígeno y su
rusticidad y densidad la hacen ideal para acuarios donde las crías
tengan que protegerse, muchas especies de peces desovan en ella
y también les sirve de alimento; por otra parte es utilizada como
abono. (Vanegas & Zapata Pineda, 2011)
En Colombia frecuenta diferentes tipos de hábitats desde embalses
de alta montaña, charcas poco profundas hasta lagunas y lagos
profundos, aunque se ha tornado problemática para algunos
embalses, ya que por su rápido crecimiento puede llegar a taponar
canales de agua y ductos de desagües. Puede cubrir cuerpos de
agua impidiendo la navegación y la pesca.
Apalanthe granatensis (Elodea pequeña)
Se la consideraba como la más pequeña de las elodeas, puede vivir
en aguas blandas, en un pH de 6.8, temperatura de 28 °C, y
luminosidad media a muy alta; Es una planta de tallos largos y de
color verde claro y de un crecimiento rápido. (Schmidt - Mumm,
1998)
Es la especie más ampliamente distribuida en Suramérica, y va
desde Colombia y Venezuela hasta el norte de Argentina. En
Colombia tiene una amplia distribución, desde el nivel del mar hasta
unos 1500 msnm.
Myriophyllum aquaticum (milhojas, candelabro)
Hierba acuática sumergida emergente, florece y fructifica durante
todo el año, es considerada como buena oxigenadora; provee
refugio a peces y es el lugar ideal para su desove, es hábitat para
larvas de mosquitos.
Esta especie, tiene un mayor crecimiento en cuerpos de agua con
altas cargas de nutrientes.
Es abundante en aguas poco profundas de lagunas, lagos,
embalses y arroyos de poca corriente, es nativa del este de
Suramérica, pero naturalizada desde el norte de Estados Unidos
hasta Argentina y África. Puede ser una planta invasiva debido a
que crece abundantemente en pequeñas lagunas o zanjas de riego,
acelerando su colmatación.
Potamogeton paramoanus (Espiga)
Planta acuática sumergida, perenne, herbácea, de propagación por
semillas y rizomas; crece en aguas someras, lagunas o riachuelos
con aguas de poca a mediana corriente, con valores de pH neutros y
sobre sustratos arcillosos o turbosos.
Se encuentra desde Venezuela hasta Bolivia, principalmente en la
región de los Andes.
Cyperus papyrus (Papiro egipcio)
Hierba semiacuática, perenne, provista de un grueso rizoma
rastrero; crece en bordes de cuerpos de agua, sobre terrenos
arenosos y colmados de humedad, pantanos y aguas estancadas,
donde se presente bastante insolación durante todo el año.
Es utilizada con frecuencia como ornamental alrededor de
estanques y pequeños lagos artificiales, y es reconocida a nivel
mundial debido a que los egipcios elaboraron el primer papel con el
tallo de esta especie.
Es originaria de la cuenca del Nilo y África tropical e introducida y
naturalizada en Europa, Asia, Norteamérica y
Suramérica.
Eleocharis elegans (juncos)
Hierba acuática o subacuática, enraizada, emergente, Perenne.
Crece en bordes de cuerpos de agua en zonas intervenidas,
pastizales, potreros o zonas con vegetación secundaria. Puede
encontrarse parte del tallo sumergido. (Posada García & López
Muñoz, 2011)
Se distribuye desde el centro de México a Suramérica tropical y las
Antillas.
Eleocharis acicularis (Cebolleta)
Hierba semi-acuática, perenne, 50-100 cm de alto. Rizomas cortos
ramificados, distintamente formados en grandes grupos.
Se establece en zonas pantanosas, pastos húmedos y suelos
anegados o saturados por humedad; es una planta común en la
sucesión de pequeños lagos o charcas que han sido adecuados
como potreros
PREGUNTAS CONDUCTORAS
1) ¿Por qué las plantas se clasifican en los grupos previamente descritos?
2) ¿Por qué es importante conocer las características, función y hábito de las plantas?
3) ¿Qué papel cumplen las plantas en los ecosistemas acuáticos?
ACTIVIDADES DE APLICACIÓN
Visualización de tipos de plantas acuáticas y algas e identificación según género, familia y
especie
a) Observar la living machine
b) Describir las plantas en términos de forma de vida, tamaño, tallo, forma de las hojas, y
características particulares.
c) Según la descripción anterior, de las plantas presentadas en la sección ideas claves, cuáles
de ellas se encuentran en la living machine.
d) Indagar sobre ¿Cual crees que es la función de las plantas en la “living machine”?
e) Reflexionar sobre la biorremediación en los ecosistemas.
Bibliografía
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Posada García, J. A., & López Muñoz, M. T. (2011). Plantas acuáticas del altiplano del oriente
antioqueño, Colombia. Rionegro, Antioquia: Universidad católica de oriente.
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POSTRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DEL CAFÉ UTILIZANDO
MACRÓFITAS ACUÁTICAS. Valencia, España.
Schmidt - Mumm, U. (1998). Vegetación acuática y palustre de la sabana de Bogotá y plano del río
Ubaté. Bogotá DC: Universidad Nacional de Colombia.
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partir de macrofitas acuáticas extraidas mecanicamente de la laguna de Fúquene. Bogotá,
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