De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación Saltar a búsqueda
Lake Hāwea , Nueva Zelanda

Limnología ( / l ɪ m n ɒ l ə dʒ i / li- NOL -ə-jee , desde λίμνη griega, limne , "lago" y λόγος, logos , "conocimiento") es el estudio del interior de los ecosistemas acuáticos . [1] El estudio de la limnología incluye aspectos de las características y funciones biológicas , químicas , físicas y geológicas de las aguas continentales (aguas corrientes y estancadas, dulces y salinas, naturales y artificiales). Esto incluye el estudio de los lagos., embalses , estanques , ríos , manantiales , arroyos , humedales y aguas subterráneas . [2] Una subdisciplina más reciente de la limnología, denominada limnología del paisaje , estudia, gestiona y busca conservar estos ecosistemas utilizando una perspectiva de paisaje, examinando explícitamente las conexiones entre un ecosistema acuático y su cuenca de drenaje . Recientemente, la necesidad de comprender las aguas continentales globales como parte del sistema terrestre creó una subdisciplina llamada limnología global. [3]Este enfoque considera los procesos en aguas continentales a escala global, como el papel de los ecosistemas acuáticos continentales en los ciclos biogeoquímicos globales. [4] [5] [6] [7] [8]

La limnología está estrechamente relacionada con la ecología e hidrobiología acuáticas , que estudian los organismos acuáticos y sus interacciones con el medio ambiente abiótico (no vivo). Si bien la limnología se superpone sustancialmente con las disciplinas centradas en el agua dulce (por ejemplo, la biología del agua dulce ), también incluye el estudio de los lagos salados interiores.

Historia [ editar ]

El término limnología fue acuñado por François-Alphonse Forel (1841-1912), quien estableció el campo con sus estudios del lago de Ginebra . El interés en la disciplina se expandió rápidamente, y en 1922 August Thienemann (un zoólogo alemán) y Einar Naumann (un botánico sueco) cofundaron la Sociedad Internacional de Limnología (SIL, de Societas Internationalis Limnologiae ). La definición original de Forel de limnología, "la oceanografía de los lagos", se amplió para abarcar el estudio de todas las aguas continentales, [2] e influyó en el trabajo de Benedykt Dybowski en el lago Baikal .

Entre los primeros limnólogos estadounidenses destacados se encontraban G. Evelyn Hutchinson y Ed Deevey . [9] En la Universidad de Wisconsin-Madison , Edward A. Birge , Chancey Juday , Charles R. Goldman y Arthur D. Hasler contribuyeron al desarrollo del Centro de Limnología . [10] [11]

Limnología general [ editar ]

Propiedades físicas [ editar ]

Las propiedades físicas de los ecosistemas acuáticos están determinadas por una combinación de calor, corrientes, olas y otras distribuciones estacionales de las condiciones ambientales. [12] La morfometría de una masa de agua depende del tipo de característica (como un lago, río, arroyo, humedal, estuario, etc.) y la estructura de la tierra que rodea la masa de agua. Los lagos , por ejemplo, se clasifican por su formación, y las zonas de los lagos se definen por la profundidad del agua. [13] La morfometría del sistema de ríos y arroyos está determinada por la geología subyacente del área, así como por la velocidad general del agua. [12] La morfometría de los arroyos también se ve influenciada por la topografía (especialmente la pendiente), así como los patrones de precipitación y otros factores como la vegetación y el desarrollo de la tierra.

Otros tipos de sistemas acuáticos que entran dentro del estudio de la limnología son los estuarios . Los estuarios son cuerpos de agua clasificados por la interacción de un río y el océano o el mar. [12] Los humedales varían en tamaño, forma y patrón, sin embargo, los tipos más comunes, pantanos, ciénagas y pantanos, a menudo fluctúan entre contener agua dulce poco profunda y ser seco según la época del año. [12]

Interacciones ligeras [ editar ]

La zonificación de la luz es el concepto de cómo la cantidad de luz solar que penetra en el agua influye en la estructura de una masa de agua. [12] Estas zonas definen varios niveles de productividad dentro de un ecosistema acuático como un lago. Por ejemplo, la profundidad de la columna de agua que la luz del sol puede penetrar y donde la mayoría de las plantas pueden crecer se conoce como zona fótica o eufótica . El resto de la columna de agua, que es más profunda y no recibe suficiente luz solar para el crecimiento de las plantas, se conoce como zona afótica . [12]

Estratificación térmica [ editar ]

Similar a la zonificación de luz, la estratificación térmica o la zonificación térmica es una forma de agrupar partes del cuerpo de agua dentro de un sistema acuático en función de la temperatura de las diferentes capas del lago. Cuanto menos turbia es el agua, más luz puede penetrar y, por lo tanto, el calor se transporta más profundamente en el agua. [14] El calentamiento disminuye exponencialmente con la profundidad en la columna de agua, por lo que el agua será más cálida cerca de la superficie pero progresivamente más fría a medida que se mueva hacia abajo. Hay tres secciones principales que definen la estratificación térmica en un lago. El epilimnion está más cerca de la superficie del agua y absorbe la radiación de onda corta y larga para calentar la superficie del agua. Durante los meses más fríos, la cizalladura del viento puede contribuir al enfriamiento de la superficie del agua. ElLa termoclina es un área dentro de la columna de agua donde la temperatura del agua desciende rápidamente. [14] La capa inferior es el hipolimnion , que tiende a tener el agua más fría porque su profundidad impide que la luz solar llegue a ella. [14] En los lagos templados, el enfriamiento de las aguas superficiales durante la temporada de otoño produce un recambio de la columna de agua, donde se interrumpe la termoclina y el perfil de temperatura del lago se vuelve más uniforme. La resistencia térmica relativa es la energía necesaria para mezclar estos estratos de diferentes temperaturas. [15]

Presupuesto de Lake Heat [ editar ]

Un balance de calor anual, también mostrado como θ a , es la cantidad total de calor necesaria para elevar el agua desde su temperatura mínima de invierno a su temperatura máxima de verano. Esto se puede calcular integrando el área del lago en cada intervalo de profundidad (A z ) multiplicado por la diferencia entre las temperaturas de verano (θ sz ) e invierno (θ wz ) o A z (θ sz -θ wz ) [15]

Propiedades químicas [ editar ]

La composición química del agua en los ecosistemas acuáticos está influenciada por las características y procesos naturales que incluyen la precipitación , el suelo subyacente y el lecho de roca en la cuenca de drenaje , la erosión , la evaporación y la sedimentación . [12] Todos los cuerpos de agua tienen una determinada composición de elementos y compuestos orgánicos e inorgánicos . Las reacciones biológicas también afectan las propiedades químicas del agua. Además de los procesos naturales, las actividades humanas influyen fuertemente en la composición química de los sistemas acuáticos y la calidad del agua. [14]

Oxígeno y dióxido de carbono [ editar ]

El oxígeno disuelto y el dióxido de carbono disuelto a menudo se discuten juntos debido a su papel acoplado en la respiración y la fotosíntesis . Las concentraciones de oxígeno disuelto pueden alterarse mediante procesos y reacciones físicos, químicos y biológicos. Los procesos físicos, incluida la mezcla del viento, pueden aumentar las concentraciones de oxígeno disuelto, particularmente en las aguas superficiales de los ecosistemas acuáticos. Debido a que la solubilidad del oxígeno disuelto está relacionada con la temperatura del agua, los cambios de temperatura afectan las concentraciones de oxígeno disuelto, ya que el agua más caliente tiene una menor capacidad de "retener" el oxígeno que el agua más fría. [16] Biológicamente, tanto la fotosíntesis como la respiración aeróbica afectan las concentraciones de oxígeno disuelto. [14]La fotosíntesis de organismos autótrofos , como el fitoplancton y las algas acuáticas , aumenta las concentraciones de oxígeno disuelto y al mismo tiempo reduce las concentraciones de dióxido de carbono, ya que el dióxido de carbono se absorbe durante la fotosíntesis. [16] Todos los organismos aeróbicos en el medio acuático absorben oxígeno disuelto durante la respiración aeróbica, mientras que el dióxido de carbono se libera como subproducto de esta reacción. Debido a que la fotosíntesis está limitada por la luz, tanto la fotosíntesis como la respiración ocurren durante las horas del día , mientras que solo la respiración ocurre durante la oscuridad.horas o en partes oscuras de un ecosistema. El equilibrio entre la producción y el consumo de oxígeno disuelto se calcula como la tasa de metabolismo acuático . [17]

Diagrama transversal del lago de los factores que influyen en las tasas metabólicas del lago y la concentración de gases disueltos dentro de los lagos. Los procesos en texto dorado consumen oxígeno y producen dióxido de carbono, mientras que los procesos en texto verde producen oxígeno y consumen dióxido de carbono.

Los cambios verticales en las concentraciones de oxígeno disuelto se ven afectados tanto por la mezcla del viento de las aguas superficiales como por el equilibrio entre la fotosíntesis y la respiración de la materia orgánica . Estos cambios verticales, conocidos como perfiles, se basan en principios similares a la estratificación térmica y la penetración de la luz. A medida que la disponibilidad de luz disminuye más profundamente en la columna de agua, las tasas de fotosíntesis también disminuyen y se produce menos oxígeno disuelto. Esto significa que las concentraciones de oxígeno disuelto generalmente disminuyen a medida que se adentra en el cuerpo de agua debido a que la fotosíntesis no repone el oxígeno disuelto que se absorbe a través de la respiración. [14]Durante los períodos de estratificación térmica, los gradientes de densidad del agua evitan que las aguas superficiales ricas en oxígeno se mezclen con aguas más profundas. Los períodos prolongados de estratificación pueden resultar en el agotamiento del oxígeno disuelto en el agua del fondo; cuando las concentraciones de oxígeno disuelto son inferiores a 2 miligramos por litro, las aguas se consideran hipóxicas . [16] Cuando las concentraciones de oxígeno disuelto son aproximadamente 0 miligramos por litro, las condiciones son anóxicas . Tanto las aguas hipóxicas como las anóxicas reducen el hábitat disponible para los organismos que respiran oxígeno y contribuyen a cambios en otras reacciones químicas en el agua. [dieciséis]

Nitrógeno y fósforo [ editar ]

El nitrógeno y el fósforo son nutrientes de importancia ecológica en los sistemas acuáticos. El nitrógeno generalmente está presente como gas en los ecosistemas acuáticos, sin embargo, la mayoría de los estudios de calidad del agua tienden a centrarse en los niveles de nitrato , nitrito y amoníaco . [12] La mayoría de estos compuestos nitrogenados disueltos siguen un patrón estacional con mayores concentraciones en los meses de otoño e invierno en comparación con la primavera y el verano . [12]El fósforo tiene un papel diferente en los ecosistemas acuáticos, ya que es un factor limitante en el crecimiento del fitoplancton debido a las concentraciones generalmente bajas en el agua. [12] El fósforo disuelto también es crucial para todos los seres vivos, a menudo limita mucho la productividad primaria en agua dulce y tiene su propio ciclo distintivo del ecosistema . [14]

Propiedades biológicas [ editar ]

Lake George , Nueva York , Estados Unidos, un lago oligotrófico

Clasificación trófica del lago [ editar ]

Una forma de clasificar los lagos (u otros cuerpos de agua) es con el índice de estado trófico . [2] Un lago oligotrófico se caracteriza por niveles relativamente bajos de producción primaria y niveles bajos de nutrientes . Un lago eutrófico tiene altos niveles de productividad primaria debido a niveles muy altos de nutrientes. La eutrofización de un lago puede provocar la proliferación de algas . Los lagos distróficos tienen altos niveles de materia húmica y típicamente tienen aguas de color café amarillento. [2] Estas categorías no tienen especificaciones rígidas; el sistema de clasificación puede verse como un espectro más amplio que abarca los diversos niveles de productividad acuática.

Organizaciones profesionales [ editar ]

Las personas que estudian la limnología se denominan limnólogos. Hay muchas organizaciones profesionales relacionadas con la limnología y otros aspectos de las ciencias acuáticas, como la Asociación para las Ciencias de Limnología y Oceanografía , la Asociación Ibérica de Limnología , la Sociedad Internacional de Limnología , la Sociedad Limnológica Polaca , la Sociedad de Limnólogos Canadienses, y la Asociación Biológica de Agua Dulce .

Ver también [ editar ]

  • Hidrología
  • Ecosistemas lénticos
  • Torre limnológica
  • Ecosistemas lóticos
  • Paleolimnología

Referencias [ editar ]

  1. ^ Kumar, Arvind (2005). Fundamentos de Limnología . Publicación APH. ISBN 9788176489195.
  2. ^ a b c d Wetzel, RG 2001. Limnología: ecosistemas de ríos y lagos, 3ª ed. Prensa académica ( ISBN 0-12-744760-1 ) [ página necesaria ] 
  3. ^ Downing, John A. (enero de 2009). "Limnología global: ampliación de servicios y procesos acuáticos al planeta Tierra". Actas del SIL, 1922-2010 . 30 (8): 1149-1166. doi : 10.1080 / 03680770.2009.11923903 . S2CID 131488888 . 
  4. ^ Cole, JJ; Prairie, YT; Caraco, NF; McDowell, WH; Tranvik, LJ; Striegl, RG; Duarte, CM; Kortelainen, P .; Downing, JA; Middelburg, JJ; Melack, J. (23 de mayo de 2007). "Sondear el ciclo global del carbono: integración de las aguas continentales en el presupuesto de carbono terrestre". Ecosistemas . 10 (1): 172-185. CiteSeerX 10.1.1.177.3527 . doi : 10.1007 / s10021-006-9013-8 . S2CID 1728636 .  
  5. ↑ Tranvik, Lars J .; Downing, John A .; Cotner, James B .; Loiselle, Steven A .; Striegl, Robert G .; Ballatore, Thomas J .; Dillon, Peter; Finlay, Kerri; Fortino, Kenneth; Knoll, Lesley B .; Kortelainen, Pirkko L .; Kutser, Tiit; Larsen, Soren .; Laurion, Isabelle; Leech, Dina M .; McCallister, S. Leigh; McKnight, Diane M .; Melack, John M .; Overholt, Erin; Porter, Jason A .; Prairie, Yves; Renwick, William H .; Roland, Fabio; Sherman, Bradford S .; Schindler, David W .; Sobek, Sebastián; Tremblay, Alain; Vanni, Michael J .; Verschoor, Antonie M .; von Wachenfeldt, Eddie; Weyhenmeyer, Gesa A. (noviembre de 2009). "Lagos y embalses como reguladores del ciclo del carbono y el clima" . Limnología y Oceanografía . 54 (6parte 2): 2298–2314. Bibcode :2009LimOc..54.2298T . doi : 10.4319 / lo.2009.54.6_part_2.2298 . hdl : 10852/11601 .
  6. ^ Raymond, Peter A .; Hartmann, Jens; Lauerwald, Ronny; Sobek, Sebastián; McDonald, Cory; Hoover, Mark; Butman, David; Striegl, Robert; Mayorga, Emilio; Humborg, Christoph; Kortelainen, Pirkko; Dürr, Hans; Meybeck, Michel; Ciais, Philippe; Guth, Peter (21 de noviembre de 2013). "Emisiones globales de dióxido de carbono de aguas continentales" . Naturaleza . 503 (7476): 355–359. Código Bibliográfico : 2013Natur.503..355R . doi : 10.1038 / nature12760 . PMID 24256802 . S2CID 4460910 .  
  7. ^ Engel, Fabián; Farrell, Kaitlin J .; McCullough, Ian M .; Scordo, Facundo; Denfeld, Blaize A .; Dugan, Hilary A .; de Eyto, Elvira; Hanson, Paul C .; McClure, Ryan P .; Nõges, Peeter; Nõges, Tiina; Ryder, Elizabeth; Weathers, Kathleen C .; Weyhenmeyer, Gesa A. (26 de marzo de 2018). "Un concepto de clasificación de lagos para una estimación global más precisa de la exportación de carbono inorgánico disuelto de los ecosistemas terrestres a las aguas continentales" . La ciencia de la naturaleza . 105 (3): 25. Bibcode : 2018SciNa.105 ... 25E . doi : 10.1007 / s00114-018-1547-z . PMC 5869952 . PMID 29582138 .  
  8. ^ O'Reilly, Catherine M .; Sharma, Sapna; Gray, Derek K .; Hampton, Stephanie E .; Leer, Jordan S .; Rowley, Rex J .; Schneider, Philipp; Lenters, John D .; McIntyre, Peter B .; Kraemer, Benjamin M .; Weyhenmeyer, Gesa A .; Straile, Dietmar; Dong, Bo; Adrian, Rita; Allan, Mathew G .; Anneville, Orlane; Arvola, Lauri; Austin, Jay; Bailey, John L .; Baron, Jill S .; Brookes, Justin D .; Eyto, Elvira de; Dokulil, Martin T .; Hamilton, David P .; Paraísos, Karl; Hetherington, Amy L .; Higgins, Scott N .; Hook, Simon; Izmest'eva, Lyubov R .; Joehnk, Klaus D .; Kangur, Kulli; Kasprzak, Peter; Kumagai, Michio; Kuusisto, Esko; Leshkevich, George; Livingstone, David M .; MacIntyre, Sally; May, Linda; Melack, John M .; Mueller ‐ Navarra, Doerthe C .; Naumenko, Mikhail; Noges, Peeter; Noges, Tiina; North, Ryan P .; Plisnier, Pierre-Denis; Rigosi, Anna; Rimmer, Alon; Rogora,Michela; Rudstam, Lars G .; Rusak, James A .; Salmaso, Nico; Samal, Nihar R .; Schindler, Daniel E .; Schladow, S. Geoffrey; Schmid, Martin; Schmidt, Silke R .; Silow, Eugene; Soylu, M. Evren; Teubner, Katrin; Verburg, Piet; Voutilainen, Ari; Watkinson, Andrew; Williamson, Craig E .; Zhang, Guoqing (2015)."Calentamiento rápido y muy variable de las aguas superficiales de los lagos en todo el mundo" . Cartas de investigación geofísica . 42 (24): 10, 773-10, 781. Bibcode : 2015GeoRL..4210773O . doi : 10.1002 / 2015gl066235 .
  9. ^ Frey, DG (ed.), 1963. Limnología en América del Norte. Prensa de la Universidad de Wisconsin, Madison
  10. ^ "Historia de la Limnología - Colecciones digitales de UW" . Consultado el 2 de mayo de 2019 .
  11. ^ Beckel, Annamarie L. "Rompiendo nuevas aguas: un siglo de limnología en la Universidad de Wisconsin. Número especial" . Cite journal requiere |journal=( ayuda )
  12. ^ a b c d e f g h i j Horne, Alexander J; Goldman, Charles R (1994). Limnología (Segunda ed.). Estados Unidos de América: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-023673-8.[ página necesaria ]
  13. ^ Welch, PS (1935). Limnología (Publicaciones de ciencias zoológicas) . Estados Unidos de América: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-069179-7.[ página necesaria ]
  14. ↑ a b c d e f g Boyd, Claude E. (2015). Calidad del agua: una introducción (segunda ed.). Suiza: Springer. ISBN 978-3-319-17445-7.[ página necesaria ]
  15. ↑ a b Wetzel, RG (2001). Limnología: Ecosistemas lacustres y fluviales. San Diego: Prensa académica. [ página necesaria ]
  16. ↑ a b c d 1958-, Dodds, Walter K. (Walter Kennedy) (2010). Ecología de agua dulce: conceptos y aplicaciones ambientales de la limnología . Whiles, Matt R. (2ª ed.). Burlington, MA: Prensa académica. ISBN 9780123747242. OCLC  784140625 .CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )[ página necesaria ]
  17. ^ Cole, Jonathan J .; Caraco, Nina F. (2001). "Carbono en cuencas hidrográficas: conexión de las pérdidas de carbono terrestre con el metabolismo acuático". Investigación marina y de agua dulce . 52 (1): 101. doi : 10.1071 / mf00084 . S2CID 11143190 . 

Lectura adicional [ editar ]

  • Gerald A. Cole, Libro de texto de Limnología , 4ª ed. (Waveland Press, 1994) ISBN 0-88133-800-1 
  • Stanley Dodson, Introducción a la limnología (2005), ISBN 0-07-287935-1 
  • AJHorne y CR Goldman: Limnology (1994), ISBN 0-07-023673-9 
  • GE Hutchinson , Tratado sobre Limnología , 3 vols. (1957-1975) - clásico pero anticuado
  • HBN Hynes, La ecología de las aguas corrientes (1970)
  • Jacob Kalff, Limnología ( Prentice Hall , 2001)
  • B. Moss, Ecology of Fresh Waters ( Blackwell , 1998)
  • Robert G. Wetzel y Gene E. Likens , Análisis limnológico , 3ª ed. ( Springer-Verlag , 2000)
  • Patrick E. O'Sullivan y Colin S. Reynolds The Lakes Handbook: Limnología y ecología limnética ISBN 0-632-04797-6