Oceanografía Biológica
El fósil más antiguo (a) y
evidencia de vida en Marte (b)
Estar Vivo
La célula es la unidad fundamental de los seres vivientes. Una célula es una estructura que absorbe materiales de su alrededor y lo usa para mantenerse a si misma y elabora productos usados por el organismo.
Clorofila una Molécula
Blanco = hidrogeno gris = carbón rojo = oxigeno azul = nitrógeno verde = magnesio
¿Cuantas especies existen en los
Océanos?
Principios Ecológicos
• Ecología: es la ciencia que trata sobre el espectro de las interacciones existentes entre organismos y sus medios ambientes y entre grupos de organismos.
• Especies: es un grupo natural que se reproducen entre ellos separados de otros grupos.
• Población: todos los individuos de una especie en un área determinada.
• Comunidad Ecológica: varias poblaciones de especies que tienden ocurrir juntos en varias áreas geográficas • Ecosistema: una comunidad o series de comunidades y
su medio ambiente físico y químico que los rodea (ejemplo: el océano mismo).
¿Cómo describir las comunidades
?
• Lista de especies
• Índice de diversidad
• Abundancias relativas ordenadas por
rango
Lista de especies
• ¿Cómo sabemos cuando
tenemos todas las especies?
Listas de especies y el área mínima
Listas de especies y el área mínima
Relación entre área muestreada y número
de especies
0
1
2
3
4
5
6
7
0
5
10
15
20
25
30
Area muestreada (unidades)
N ú mer o d e esp eci es
¿Cuanto sería el área mínima para esta comunidad?
Compare área mínima en estas dos comunidades
12 Dr. Juan Carlos Chavez
Estas dos comunidades tienen el mismo número
de especies, pero ...
13 Dr. Juan Carlos Chavez
• La lista de especies nos entrega uno de
los dos componentes de la diversidad
específica: la riqueza de especies (
S
)
• Los indices de diversidad son sensibles
tanto a riqueza de especies como a
equitatividad (
E
)
• Los índices más usados son el
D
de
Simpson y el
H
de Shannon
14 Dr. Juan Carlos Chavez
Indice de Simpson:
D
= 1
S
P
i2i=1
S = nº de especies, P = abundancia
proporcional aportada por cada especie
• La porción entera de la tierra que esta habitada
por vida.
• Incluye comunidades y ecosistemas.
La Biosfera
Bosque
Tundra
Savanna Desierto
Un tipo principal de comunidad ecológica,
determinado de manera importante por el clima
y la vegetación dominante.
17 Dr. Juan Carlos Chavez
Parámetros que afectan el tamaño o densidad de una población
Población (N)
Emigración Inmigración
Muertes Nacimientos
El tamaño de la población esta determinado por un balance entre nacimientos, inmigración, muertes y emigración
Nacimientos Emigración
Muertes Inmigración
Distribución de organismos en una comunidad
Los individuos entre una comunidad que tendrán una cierta densidad de población: el numero de individuos por unidad de área (o volumen). Estos individuos podrían estar distribuidos en varias maneras.
Distribución Aleatoria – la posicion de un individuo no tiene relacion con la posicion del otro.
Distribución Agregada – los individuos ocurren en grupos unidos o parches.
Distribución Uniforme – los individuos estan distribuidos en una manera que maximizan el espacio entre cada uno de ellos.
Aleatoria Agregada Uniforme
Componentes del Ecosistema
• Un ecosistema es una unidad funcional de tamaño
variable compuesto por partes vivientes y no vivientes, cuales interactuan.
• Un ecosistema funciona con energía y transferencia de energía (fuente original de energía es el sol).
• Organismos Autótrofos son aquellos que capturan la energía del sol (plantas verdes)
• Organismos Heterotróficos son aquellos que se alimentan de la energía de las plantas verdes.
• Estructura Trófica: es el arreglo de autótrofos y los subsecuentes niveles de heterotróficos (nivel trofico).
21 Dr. Juan Carlos Chavez
22
• Autótrofos vs. Heterotróficos
Heterotróficos
Autotróficos
Ciclo de Minerales
y Flujo Energético
Productores Primarios (Fitoplancton) Herbívoros (Zooplancton) Carnívoros (Zooplancton y peces) Nutrientes (N,P,C, etc) Detritivoros (bacteria)
Calor Calor Calor
Calor
Energía Solar
Cadena Alimenticia
• Ilustra el flujo de
energía desde un nivel
trófico a otro.
• Niveles tróficos: grupos
de organismos que
obtienen su energía de
una manera similar.
Cadena
30
• Tamaño y abundancia
son inversamente
relacionados en los
océanos
• Organismos
mantienen un rango
de tamaños y
Estructura Biotica de los Ecosistemas
• Nicho Ecológico: especies que juegan el mismo rol ecológico o sea el papel del organismo en la comunidad.
• Hábitat: se refiere el lugar donde el organismo es encontrado.
• Riqueza de Especies: es un simple listado del total del numero de especies en una comunidad o nivel trofico.
• Diversidad de Especies: es una medida que combina en un solo numero tanto el numero de especies (riqueza) y la distribución del numero total de individuos entre las especies (igualdad).
• Sucesión Ecológica: proceso ordenado de cambio de la comunidad controlados a través de las modificaciones del ambiente físico y la terminal comunidad existente se le denomina clímax.
• Cadena Alimenticia: camino por donde se transfiere energía desde la fuente de plantas verdes a través de una serie de consumidores.
Sucesión Ecológica
33
Productores Consumidores
Primarios Consumidores Secundarios
Consumidores Terciarios Cadena Alimenticia Nutrientes Descomponedores
Pastos Grillos Serpiente
Halcón
Hongos
Flujo de Energía a través del ecosistema
Calor Calor
Calor
Cadena Alimenticia Antárctico
Limites de tolerancia
Gradiente Ambiental
Salinidad
• Salinidad tiene un gran efecto sobre los organismos marinos debido a que tienen necesidad de regular las sales y agua dentro del cuerpo.
Euri- significa amplio Esteno- significa estrecho
• Organismos Eurihalinos toleran amplio rango de salinidad
•Ejemplo incluye al ostión, cangrejos y peces estuarinos
•Estos organismos florecen en las zonas costeras donde la salinidad varia en forma grande
• Organismos Estenohalinos tienen una estrecha tolerancia a la salinidad
•Incluyen muchas especies del océano abierto
•Estos organismos están adaptados para no tolerar cambios bruscos de salinidad
Pez payaso Estenohalino
Eurihalino Fundulus heteroclitus (una especie
de estuario)
Organismos
Población
Comunidad
Ecosistemas
Biosfera
COMPL
EJIDAD
40
• Dominios y Reinos
Clasificación
• Reino
Animalia
• Filo
Chordata
• Clase
Mammalia
• Orden
Primate
• Familia
Hominidae
• Genero
Homo
• Especies
sapiens
General
Mas preciso
41 Dr. Juan Carlos Chavez
Los primeros ecosistemas fueron también complejos
42 Dr. Juan Carlos Chavez
Principales Reinos Marinos
• Monera
– Bacterias y algas azul-verdes
• Protista
– Organismos Uni-celulares
• Fungi
– Organismos Multicelulares, cuales no son ni plantas ni animales
• Metaphyta
– Plantas de piso oceánico
• Metazoa
– Todos los animales multicelulares
Factores Bióticos
• Competidores
• Enfermedades
• Predadores
• Disponibilidad de
alimento
• Disponibilidad de
hábitat
• Relaciones simbióticas
Factores Abióticos
• pH
• Temperatura
• Condiciones climáticas
• Disponibilidad de agua
• Composición química del
medio ambiente
• Nitratos, fosfatos,
amonio, O
2,
La Temperatura afecta tanto a la viscosidad como a la flotabilidad
– Aguas polares: frías, densas, viscosas
• Los organismos flotan mas fácilmente
• La nataciones es mas difícil para
pequeños animales
– trópicos: calientes, menos denso, menos viscoso
• Bien para las especies con mayores
apéndices y mayor área de superficie
• Ideal para los productores de burbujas
• La Temperatura es altamente estacional
– Caliente y estable -> los flotadores son retenidos en las capas superiores con alta fotosíntesis y reproducción
– El frió se vuelve inestable-> los
flotadores se van a las profundidades que son capas menos iluminadas
Factores Físicos que afectan a la Vida
Marina: Temperatura
Especies Claves
Una especie cuya presencia en
la comunidad produce una
Paine’s study on Pisaster and blue mussels
Mantos de Algas
Especie Clave
Especies Claves
Algal turf farming by the
Pacific Gregory
(
Stegastes fasciolatus
)
49 Dr. Juan Carlos Chavez
Principales Clases de Vida Marina
Three overarching classes of marine life
Plancton - flotadores - organisms that either do not swim or can propel themselves weakly
Necton - nadadores - organisms capable of moving significant distances or at significant speeds
Bentos - organisms that live on or within the ocean bottom
bentos
necton
Divisiones del Medio Ambiente Marino
Dos amplios
ambientes oceánicos
Pelágica – el océano abierto
Béntica – el fondo del mar
51 Dr. Juan Carlos Chavez
Divisiones del Medio Ambiente
Pelágico
Por su distancia de la tierra:
Nerítica – Sobre la Plataforma
continental
Oceánica –afuera de la
Plataforma continental
Por su Profundidad:
Epipelagica - 0-200 m (zona fotica)
Mesopelágica - 200-1000 m (zona subfotica)
Batipelágica - 1000-2000 m
Abisopelágica - 2000-6000 m
Hadalpelagica - >6000 m (en las trincheras)
52 Dr. Juan Carlos Chavez
Medio Ambiente Pelágico
Distribución Vertical de oxigeno y nutrientes
Mínimo de Oxigeno a ~1000 m de profundidad como resultado de la respiración de la zona fotica y por
debajo de menor fotosíntesis para crear oxigeno.
Nutrientes son disminuidos en aguas superiores debido a la gran biomasa en la zona fotica.
Aguas mas profundad tienden ser mas ricos en oxigeno y nutrientes.
53 Dr. Juan Carlos Chavez
Divisiones Medio Ambiente
Béntico
Divido por la profundidad:
Litoral – costas y zona de
rompiente
Sublitoral – Plataforma
continental
Batial – la pendiente
superior
Abisal – la pendiente
continental baja y planicie abisales
Hadal - trincheras
54 Dr. Juan Carlos Chavez
Divisiones del Medio Ambiente
Por Luz
Zona Fotica – parte superior del océano donde la
mayoría de la luz penetra y la fotosíntesis es abundante – generalmente 0-100 m
Zona Disfotica - 100-500 m de profundidad poca
luz penetra, pero no suficiente para la fotosíntesis
Zona Afotica – Mar profundo oscuro
Zona Fotica
• Los Oceanologos también dividen al océano
por la penetración de la luz solar llamada
Zona Fotica
.
Adecuada luz solar para la mayoria de las plantas marinas y algas, puede penetrar cerca de los 200 metros en las aguas claras y mucho menos en aguas turbias costeras.
La mayor parte de las aguas del océano están en la
zona afotica, en oscuridad perpetua por debajo de la profundidad de penetración de la luz.
200 m
Zona Fotica
Zona Afotica
Porcentaje de Hábitats Marinos
Zona Profundidad (m) Volumen (%)
Pelagica
Epipelagica 0-200 3
Mesopelagica 200-1000 28
Batipelagica 1000-2000 15
Abisopelagica 2000-6000 54
Hadalpelagica >6000 <1
Bentica
Sublitoral 0-200 8
Batial 200-2000 16
Abisal 2000-6000 75
Hadal >6000 1
Ver Video
“Vida en las profundidades del
mar”
Dr. Juan Carlos Chavez Comparan FACIMAR-UCOL
