Prof. Mario Tacher MSP-21 Nivel Superior. Arrecifes de Coral

Transcripción

1 Prof. Mario Tacher MSP-21 Nivel Superior Arrecifes de Coral

2 Estándar: Conservación y Cambio Indicadores Relevantes: ES.B.CB4.CC.2: Revisa y evalu a una simulacio n para probar una solucio n que aminore los impactos adversos de las actividades humanas en la biodiversidad. El e nfasis esta en el disen o de soluciones para un problema propuesto que este relacionado con una especie amenazada o en vi a de extincio n; o con la variacio n gene tica de organismos de mu ltiples especies.

3 Estándar: Conservación y Cambio Indicadores Relevantes: ES.B.CB2.CC.4: Disen a, evalu a y refina una solucio n para reducir los impactos de las actividades humanas en el ambiente y en la biodiversidad. Ejemplos de las actividades pueden incluir la urbanizacio n, la construccio n de represas y la diseminacio n de especies invasoras.

4 Estándar: Conservación y Cambio Indicadores Relevantes: ES.B.CB4.CC.3: Analiza co mo el ser humano tiene la responsabilidad de mantener el ambiente en buen estado para la supervivencia de las especies.

5 Estándar: Conservación y Cambio Indicadores Relevantes: ES.A.CT3.CC.11: Desarrolla soluciones para resolver los problemas relacionados a la conservacio n de las especies exo ticas, las especies en peligro de desaparecer, y la extincio n de otras especies.

6 Estándar: Estructura Niveles de Organización de la Materia Indicadores Relevantes: ES.A.CT2.EM.3: Construye un argumento basado en la evidencia de la co-evolucio n de los sistemas de la Tierra y de la vida en la Tierra. El e nfasis esta en la causa, los efectos y la reaccio n de las dina micas entre la biosfera y los otros sistemas de la Tierra por medio del cual los factores de la geo-ciencia controlan la evolucio n de la vida, que a su vez altera continuamente la superficie terrestre. Ejemplos incluyen co mo la vida fotosinte tica altera la atmo sfera por medio de la produccio n de oxi geno, la cual a su vez incrementa el i ndice de desgaste y permite la evolucio n de la vida animal; o co mo la evolucio n de los arrecifes coralinos alteran los patrones de erosio n y la deposicio n por los litorales y proveen un ha bitat para la evolucio n de nuevas formas de vida.

7 Estándar: Interacciones y Energía Indicadores Relevantes: ES.A.CT3.IE.3: Describe el valor de los ecosistemas y argumenta sobre la importancia de su conservacio n y su proteccio n y la conservacio n y proteccio n de sus organismos, incluyendo especificidad de los ecosistemas y los organismos de Puerto Rico. El e nfasis debe hacerse en los organismos nativos de Puerto Rico. Dar ejemplos de organismos que se encuentran en ecosistemas de agua salada, agua dulce, manglar, playa, costa rocosa, arrecife de coral.

8 Estándar: Interacciones y Energía Indicadores Relevantes: ES.A.CB1.IE.13: Representa la interdependencia alimentaria con diagramas que ilustren cadenas y redes tro ficas, y establece relaciones de interdependencia entre los elementos de un ecosistema, entre los ecosistemas entre si y entre estos y el planeta.

9 Estándar: Conservación y Cambio Indicadores Relevantes: ES.A.CT3.CC.6: Evalu a o propone una solucio n tecnolo gica que reduzca los impactos de las actividades humanas en los sistemas naturales. Ejemplos de los datos de los impactos de las actividades humanas podri an incluir las cantidades y los tipos de contaminantes que se emiten, cambios en la biomasa y en la diversidad de especies, o el cambio en la superficie de un terreno de uso humano (como el desarrollo de a reas urbanas, agricultura y ganado, o mineri as). Ejemplos de limitaciones de futuros impactos pueden variar desde esfuerzos locales (como reducir, reusar y reciclar recursos) hasta esfuerzos a grandes escalas, como soluciones de disen o de geo-ingenieri a (como la alteracio n de las temperaturas globales por medio de grandes cambios en la atmosfera y en el oce ano).

10 Arrecifes de Coral Un arrecife de coral es una estructura sólida que se forma a partir de la acumulación de pólipos de corales individuales. Gracias a las corrientes marinas y al oleaje, los arrecifes reciben un importante flujo de nutrientes, lo que les permite constituirse como el hábitat de diversas especies acuáticas y ser el ecosistema acuático mas productivo.

11 Arrecifes de Coral Se conocen como los bosques de los océanos Esto debido a su complejidad, diversidad y productividad. La complejidad física del arrecife es producida por sus propios integrantes. Aparte de ser considerados una comunidad biológica, son una estructura geológica.

12 Arrecifes Existen otros tipos de arrecifes: Los de almejas y los de gusanos poliquetos. Estos son importantes a niveles locales, pero son escasos comparados con los arrecifes de coral. Este capítulo hará su énfasis en los arrecifes de coral.

13 Qué es un coral? Es un animal inverterbrado Filo: Cnidaria Clase Anthozoa (mayoría) Se caracterizan por tener simetría radial y por ser sésiles. Sun Coral Polyps

14 Qué es un coral? Hay diferentes tipos de corales Reef Building: Hermatípicos Solitary: Ahermatípicos Orden Alcyonaria (corales blandos) Orden Anthipatharia (coral negro) Orden Gorgonacea (gorgonios) Sun Coral Polyps Nuestra discusión será principalmente de los hermatípicos ( scleractinian or reef building corals ).

15 Estructura de los corales Hecho de cientos de miles de pólipos Este consiste de 3 capas: 1.Epidermis externa 2.Capa interna de células que interacciona con la cavidad gastrovascular (digestión) 3. Mesoglea-capa entre medio Anillo de tentáculos que rodea la boca Los tentáculos contienen células urticantes (cnidocitos) que ayudan a capturar alimento (zooplancton). Secretan carbonato de calcio que produce la casa del pólipo llamada cálice. The structure of a coral polyp

16 Cnidocitos y Nematocitos Cuando el cnidocito es estimulado, libera el nematocito. El nematocito es una estructura parecida a un arpón que es disparado. Atrapa el alimento y lo retracta hacia la boca del pólipo.

17 Nutrición A parte del uso de tentáculos, los pólipos capturan zooplancton mediante la secreción de una capa mucosa sobre la superficie de la colonia. Cilios en los pólipos van moviendo la mucosa con alimento hasta llegar a la boca. Los corales también tienen la capacidad de absorber materia orgánica directamente del agua circundante. Este último mecanismo es común en las bacterias y plantas, pero raro en animales.

18 Reproducción Los corales hermatípicos son colonias de muchos pólipos conectados. La reproducción puede ser sexual y/o asexual. The structure of a coral polyp

19 Reproducción Sexual Se le conoce como desove o spawning Es un tipo de fecundación externa Los espermatozoides y las células huevo son liberadas a la columna de agua La célula huevo fertilizada se le conoce como plánula

20 Reproducción Sexual y Asexual La plánula planctónica se fija a un substrato duro. Una vez en el substrato, ocurre metamorfosis y se convierte en pólipo. El pólipo se divide en dos vía gemación ( budding ), un tipo de reproducción asexual y se empieza a construir una colonia. La colonia está hecha de clones del pólipo original.

21 ) Reproducción Sexual

22 Reproducción Sexual El deshove es sincronizado en base a la época del año y ciclos de marea y lunares. Para balancear la alta depredación, se producen cantidades enormes de gametos. Coral spawning d/vanwoesik1b.jpg

23 Otro mecanismo de reproducción asexual en algunos corales es la fragmentación Reproducción Asexual Este proceso ocurre cuando se rompen pedazos de una colonia El pedazo continúa reproduciendose por gemación, formando otra colonia independiente. Es una adpatación evolutiva muy importante.

24

25 Estructura del Arrecife Los procesos de reproducción van construyendo colonias cada vez mas grandes. Con el paso del tiempo cada pólipo en la colonia crece y secreta una capa de carbonato de calcio (limestone) abajo de este Dando lugar a un esqueleto que crece hacia arriba y hacia los bordes. Estas capas son los cimientos de los arrecifes de coral La parte viva de las colonias de corales es apenas una capa fina en la superficie

26 Estructura del Arrecife La mayoría de las especies de corales hermatípicos contienen algas simbióticas llamadas zooxantelas Estas algas llevan a cabo fotosíntesis y comparten parte de los productos orgánicos del proceso con el coral En muchos corales es la fuente principal de alimento Algunas especies de corales han perdido los tentáculos (evolución) y solo se alimentan de los productos fotosintéticos de las zooxantelas

27 Estructura del Arrecife Sin las zooxantelas, los corales producen sus esqueletos de carbonato de calcio muy lentamente. Como resultado, sería poco probable la construcción del arrecife.

28 Otros arquitectos de los Arrecifes No hay duda de que los corales y las zooxantelas son los principales arquitectos de los arrecifes. Sin embargo, las algas coralinas liberan una cantidad de carbonato de calcio significativa (en algunos casos, mas que algunas especies de corales). Ejemplos son especies de encrusting red algae.

29 Otros arquitectos de los Arrecifes Estas algas no solo ayudan a la construcción del arrecife, sino que evitan que sean erosionados Las algas coralinas forman una barrera( algal ridge ) que recibe los embates de las olas y absorbe la energía, protegiendo el arrecife. En adición, las algas coralinas incrustadas cementan fragmentos de corales muertos con sedimentos finos formando cimientos donde crecen nuevos corales y otros invertebrados marinos. Coraline algae are the glue that holds the reef together

30 Otros arquitectos de los Arrecifes De forma contraria, si estas algas crecen sobre los corales vivos compiten con estos por espacio y tienden matar el coral. Esto último es parte de la competencia interespecífica en y es considerado un proceso ecológico normal.

31 Otros arquitectos de los Arrecifes Algunos de los organismos que aportan sedimentos son: Fragmentos de corales Caparazones de almejas, ostras y otros moluscos. Esqueletos de otros organismos (foraminíferos, bryozoarios, esponjas, erizos y crustaceos entre otros Los mas importantes son las especies de algas coralinas verdes del género Halimeda La mayoría del sedimento es de origen biogénico

32 Condiciones para la formación de los arrecifes Coral Polyps s/coral/coral1.htm Aguas claras y llanas (165 pies) debido a que las zooxantelas están limitadas por fotosíntesis Existen corales de aguas profundas, pero no tienen zooxantelas y tampoco construyen arrecifes. Temperaturas no menores de 20 grados centígrados (68 F) A temperaturas menores no crecen y tampoco se pueden reproducir Temperaturas entre 30C y 35C (86-95 F) marcan los límites promedios de temperatura máximas Las temperaturas mínimas y máximas varían por especie y área geográfica (especies en el Golfo Pérsico toleran temperaturas de hasta 104 F) Se limitan a latitudes menores de 30º del ecuador

33 Condiciones para la formación de los Las temperaturas altas están relacionadas a arrecifes el blanqueamiento de los corales o coral bleaching El blanqueamiento es el resultado de la expulsión de las zooxantelas por parte de los corales Calentamiento global (tiende a cambiar las temperaturas de las aguas superficiales a nivel global A parte de procesos naturales, causas antropogénicas también pueden ser fatales para los corales Descargas de agua caliente también aumentan temperaturas a niveles locales Coral Polyps s/coral/coral1.htm

34 Condiciones para la formación de los Los sedimentos muy finos tales como el arrecifes fango son perjudiciales para los corales Tienen el efecto de disminuir la cantidad de luz para fotosíntesis Los sedimentos suspendidos pueden depositarse en la superficie de los corales e interferir con su alimentación Los efluentes de agua dulce también son detrimentales para los corales Por eso no es común el desarrollo de arrecifes en áreas cercanas a las bocas de los ríos Actividades humanas tales como dragados, minería y costrucciones pueden aumentar la sedimentación y cantidad de agua dulce a los arrecifes Coral Polyps s/coral/coral1.htm

35 Condiciones para la formación de los Los corales son muy sensitivos a los arrecifes contaminantes químicos Pequeñas concentraciones de pesticidas y desechos industriales son suficiente para matar corales Descargas de agua sanitaria contienen muchos nutrientes (fosfatos y nitratos) Estos permiten el crecimiento rápido de algas (eutroficación) que causarían un desbalance ecológico en el arrecife. Los arrecifes tienden a crecer en aguas que contengan pocos nutrientes De esta manera pueden competir con algas que tienen un ciclo de crecimiento muy rápido relativo a los corales Coral Polyps s/coral/coral1.htm

36 Coral exhibit limited range in growth patterns.

37 Coral Reefs Coral Distribution Fig. 9.5 Distribution of reef-forming corals, by number of genera. Heavy black lines indicate continental barrier reefs. Light blue: <20 genera Medium blue: genera Dark blue: > 40 genera

38 Importancia l_reef_1.jpg 1. Es de los ecosistemas mas antiguos 2. Son las estructuras vivas mas grandes 3. Importantes en investigaciones médicas 4. Proveen 375 billones en beneficios económicos 5. Protejen las costas de la erosión 6. El 10% de los arrecifes a nivel global han sido destruidos 7. El 70% de los arrecifes en las Filipinas ha sido destruido 8. Sustentan el 25% de toda la vida marina 9. Se encuentran en las aguas de 100 países 10. Ayuda a disminuir la concentración de CO2

39 Sin la cantidad de luz y temperaturas apropiadas, mueren los corales (blanqueamiento). En algunos casos cambios de 1-2 grados es suficiente. Como cree usted que puede afectar el calentamiento global?

40 De esto

41 A esto. Temperature increases and competition from red algae have killed much of this coral reef.

42 Causas de destrucción de arrecifes Contaminación-Mal manejo de zonas costeras Sobre pesca * El 80-90% de peces para acuarios se capturan con cianuro de sodio (filipinas) Pesca usando dinamita: mata peces y otros componentes del arrecife Polvo del Sahara y otras partes de asia afecta la salud de los corales Blanqueamiento de corales- asociado al calentamiento global dynamite_reef_1.jpg ages/bleached_coral_1.jpg

43 Efectos del Calentamiento global Cuando aumenta la temperatura: las zooxantelas son expulsadas de los corales, causando el blanqueamiento. Acidificación de los océanos: ocurre cuando el océano absorbe mas cantidad de CO2 atmosférico de lo usual, causando que los océanos se hagan mas acídicos. Como consecuencia, la habilidad de los corales de formar esqueletos (calcificación) se reduce y el crecimiento de los corales disminuye. Aumento del nivel del mar: Esto aumenta la profundidad de los arrecifes existentes y la cantidad de luz no es necesariamente la adecuada para el crecimiento del arrecife.

44

45 Tipos de Arrecifes de Coral Los corales construyen 3 tipos de arrecifes Arrecifes de Franja: Crece cerca de las costas Arrecifes de Barrera: Crece cerca de la costa, pero está separado de esta por una laguna Atolón: anillo de corales que rodean una laguna. Asociadas a montañas sumergidas o a volcanes corals/media/coral04a_240.jpg

46 Arrecifes de Franja Mas simple Mas común En áreas costeras tropicales Crece a lo largo de la costa Son vulnerables a sedimentación, escorrentía y disturbios humanos

47 Arrecifes de Franja Dependiendo del área geográfica pueden estar frente a costas rocosas, playas y mangles

48 El arrecife de franja mas largo del mundo se extiende unas 2,500 millas a lo largo del Mar Rojo

49 Componetes del Arrecife de Franja Es la parte mas extensa y ancha del arrecife Es llana y está expuesta a marea baja Inner reef or Reef Flat

50 Componetes del Arrecife de Franja Inner reef or Reef Flat Su fondo está compuesto principalmente de arena, fango o pedazos de coral ( coral rubble ) La abundancia y riqueza de especies de corales relativa es pequeña, pero es común la presencia de yerbas marinas. Algas y corales blandos pueden estar presentes en cantidades significativas.

51 Componetes del Arrecife de Franja Es el borde y parte mas llana del reef slope Es la parte que recibe el impacto directo de las olas Contiene una cantidad significativa de corales Cresta del Arrecife

52 Componetes del Arrecife de Franja Reef slope o Pendiente Es el área donde hay un cambio vertical abrupto Es la parte donde mayor densidad y diversidad de corales existe

53 Componetes del Arrecife de Franja Reef slope o Pendiente Esto debido a menos impacto de las olas, sedimentación y agua dulce La circulación provee nutriente, zooplancton y remueve sedimentos de la superficie de los corales

54 Componetes del Arrecife de Franja Reef slope o Pendiente Luego de la pendiente del arrecife, la abundancia de corales disminuye, ya que la cantidad de luz que penetra es menor

55 Componetes del Arrecife de Franja Reef slope o Pendiente La acumulación de fragmentos de corales podría permitir que el arrecife crezca hacia afuera, si las condiciones son apropiadas

56 Arrecifes de Barrera La distinción entre los arrecifes de franja y barrera a veces no es muy clara debido a que muchas veces ambos se zolapan

57 Arrecifes de Barrera La "Gran Barrera de Coral" (Great Barrier Reef) es el mayor y más diverso arrecife de coral del planeta. El arrecife esta situado en el Mar del Coral, frente a la costa de Queensland al noroeste de Australia, al sureste de Nueva Guinea occidental y al sur de Papúa Nueva Guinea. La Gran Barrera de Coral, que se extiende sobre unos 2600 kilómetros y ocupa un área de km^2, es la única estructura con vida que puede ser vista desde el espacio.

58 La "Gran Barrera de Coral"

59

60 Arrecifes de Barrera Este tipo de arrecife también se forman a lo largo de las costas, pero a distancias considerables de la costa (de pocas hasta 60 millas) Están separados de la orilla por una laguna relativamente profunda

61 Componetes del Arrecife de Barrera Laguna La laguna protege al arrecife de la actividad de las olas El fondo de la laguna es de sedimentos blandos Dentro de la laguna hay columnas de corales llamados coral knolls o pináculos Estos son agregados de coral que crecen hacia arriba, cerca de la superficie.

62 Componetes del Arrecife de Barrera Back Reef Slope Esta pendiente puede ser gradual o abrupta Es un área protegida de las olas por parte del resto del arrecife A pesar de esto, las olas traen bastante sedimento Como resultado, no crecen tantos corales comparado con el fore reef slope Sin embargo, si la pendiente es gradual, tienden a crecer una cantidad significativa de corales

63 Componetes del Arrecife de Barrera Reef Flat El reef flat es similar a el de los arrecifes de franja Es llano y plano y contiene áreas de fragmentos de coral y fondo de arena Tiene áreas de yerbas marinas, corales blandos y áreas con mucha densidad de corales En ocasiones, las olas traen suficiente arena para formar pequeñas islas llamadas cayos de arena. En el Caribe se les conoce como Cayos o Keys

64 Componetes del Arrecife de Barrera Reef Flat La parte con mayor abundancia de corales es en la parte de afuera de la cresta o outer reef crest Spoor and groove

65

66 Componetes del Arrecife de Barrera Fore reef Esta es la parte de afuera del arrecife. Algunos fore reefs tienen unas hendiduras y canales causados por la acción de las olas, viento y otros factores geológicos llamadas spoor and groove formations Estas formaciones también ocurren en algunos arrecifes de franja y atolones

67 Barrier reef structure can be influenced by spur and groove formations such as these.

68 Componetes del Arrecife de Barrera Fore reef Slope Esta pendiente puede ser gradual o prácticamente vertical Al igual que en otros tipos de arrecife, la cantidad de corales disminuye con la profundidad La morfología de los corales también cambia con la profundidad en la pendiente

69 Componetes del Arrecife de Barrera Fore reef Slope En la cresta, donde hay fuerte acción de las olas, los corales tienden a crecer en forma compacta, siendo el tipo masivo el mas común (i.e. corales cerebro)

70 Componetes del Arrecife de Barrera Fore reef Slope Debajo de la cresta, la forma de crecimiento es ramificada y columnares. En ambos casos el crecimiento es vertical Esto parece ser una adaptación para disminuir la competencia por espacio.

71 Componetes del Arrecife de Barrera Fore reef Slope La forma de crecimiento en la zona mas profunda de la pendiente tiende a ser planas y aplastadas para maximizar la captura de luz solar

72 Atolones

73 Atolones Es un arrecife en forma de anillo alrededor de una laguna central Son comunes en la parte tropical del Océano Índico y la parte oeste del Pacífico Son muy raros en el Caribe y el Atlántico A diferencia de los arrecifes de franja y de barrera, los atolones pueden ocurrir a distancias extremas de las costas y desde profundidades de miles de metros

74 Atolones El hecho de estar lejos de las costas implica que no hay erosión de sedimentos ni fuentes de agua dulce, haciendo que sean muy claros El tamaño de los atolones por lo general es de 1 a 20 millas en diámetro Hay casos como el atolón de Suvadiva en las Islas Malvidas (Océano Índico) y el Kawajalein, una de las Islas Marshall en el Pacífico Estos tienen un área de 700 millas cuadradas Pueden incluir islas habitables por humanos

75 Atolón kwajalein en las Islas Marshall

76 Coral Reefs Fig. 9.7 A satellite view of a portion of the hundreds of atolls that make up the nation of Maldives. Courtesy of NASA Earth Observatory

77 Atolones El reef flat es muy similar al de los otros dos tipos de arrecife ya mencionados, pero raramente excede 1 Km. de ancho La cresta del atolón está influenciada directamente por el viento y la actividad de las olas El fore reef o outer reef slope es prácticamente vertical, dando lugar a una pared de hasta miles de pies en profundidad La laguna tiende a ser llana (195 pies)

78 Cómo se forman los Atolones? El origen de los atolones fue descrito por Darwin en el siglo 19 Todo comienza con la erupción de un volcán, que eventualmente forma una isla volcánica Luego corales empiezan a colonizar las costas de la isla hasta formarse un arrecife de franja El crecimiento de corales es mayor en la parte de afuera del arrecife

79 Cómo se forman los Atolones? Con el paso del tiempo, el peso de la isla hace que esta se hunda hacia el manto del planeta Si la isla se hunde muy rápido, y los corales no pueden crecer a la misma velocidad, el arrecife de franja muere y desaparece Por el otro lado, si el hundimiento de la isla y el crecimiento de los corales es a la par, el arrecife sobrevive. ls/media/supp_coral04a.html

80 Cómo se forman los Atolones? Al seguir pasando el tiempo, la isla continua hundiendose, hasta que se forma una laguna Como consecuencia, el arrecife queda separado de la costa de la isla original y se convierte gradualmente en un arrecife de barrera

81 Cómo se forman los Atolones? La isla continua hundiendose hasta que desaparece completamente de la superficie El arrecife continua creciendo de forma vertical formando un anillo dando lugar a un atolón.

82 Patch Reefs El concepto de"patch reef" es comunmente usado para referirse a agregados de coral pequeños y aislados rodeados por arena y/o yerbas marinas. Este tipo de formación ha sido a veces clasificado como un cuarto tipo de arrecife, pero el consenso indica que es inapropiado En vez, patch reefs son considerados como formaciones a microescala que ocurren en los tres tipos de arrecifes según establecidos por Darwin arrecifes de franja, de barrera y atolones

83 Patch Reefs

84 Una nueva casa Debido al deterioro de los arrecifes se han creado los arrecifes artificiales

85 Argumentos a favor Puede ayudar a reconstruir un arrecife Aumenta la cantidad de peces, ya que se crea un nuevo hábitat

86 Argumentos en contra Pueden moverse Pueden liberar ciertos compuestos químicos leaching al océano No aumentan la cantidad de peces, sino que los mueve de sus hábitats naturales, siendo presas mas fácililes

87 Actividad Se hará un modelo de la estructura de un arrecife de franja. Se modelarán diferentes tipos de corales y otros organismos marinos con papel-cartón utilizando Templates. Luego de construidos, se acomodarán en las zonas adecuadas del modelo de arrecife.

88 Actividad