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Prof. Mario Tacher
MSP-21
Nivel Intermedio
Arrecifes de Coral
Estándar: Conservación y Cambio
• Indicadores Relevantes:
EI.B.CB4.CC.4: Explica como las
variaciones geneticas en las caracteristicas
de una poblacion aumentan la probabilidad
de sobrevivir y reproducirse de algunos
individuos en un ambiente especifico. El
enfasis esta en usar premisas simples sobre
probabilidad y razonamiento proporcional
para construir explicaciones.
Estándar: Conservación y Cambio
• Indicadores Relevantes:
EI.T.CT3.CC.3: Formula preguntas para
determinar como las distintas interacciones
en los sistemas ambientales afectan la
salud del sistema a largo plazo, y describe
soluciones que devuelvan el equilibrio al
sistema.
Estándar: Conservación y Cambio
• Indicadores Relevantes:
EI.T.CT2.CC.3: Formular preguntas que
sustenten la evidencia sobre los factores
que han provocado el aumento en la
temperatura global durante el siglo 20 y los
primeros anos del siglo 21.
EI.B.CB3.CC.3: Distingue entre
reproduccion interna y externa.
Estándar: Conservación y Cambio
• Indicadores Relevantes:
EI.T.CT3.CC.1: Aplica principios cientificos
para disenar un metodo de monitoreo para
minimizar algun impacto humano sobre el
ambiente. Ejemplos de procesos de diseno
pueden incluir examinar los impactos
humanos sobre el ambiente, evaluar las
soluciones posibles, y disenar y evaluar
soluciones que pueden ayudar a reducir el
impacto
Estándar: Estructura y Niveles de Organización de la Materia
• Indicadores Relevantes:
• EI.T.CT2.EM.1: Explica como los agentes
erosivos contribuyen a la formacion de las
estructuras costeras. El enfasis esta en comparar
las playas de Puerto Rico.
Estándar: Interacciones y Energtía
• Indicadores Relevantes:
EI.B.CB1.IE.2: Evalua como influyen los factores ambientales y
geneticos en el crecimiento de los organismos. Comprende como los
cientificos usan el conocimiento genetico para predecir la progenie.
Ejemplos de condiciones ambientales locales pueden incluir la
disponibilidad de alimento, luz, espacio y agua. Ejemplos de
factores geneticos pueden incluir la cria de ganado de constitucion
grande y los tipos de gramas que afectan el crecimiento de los
organismos. Ejemplos de evidencia pueden incluir la sequia que afecta
el crecimiento de las plantas, el uso de fertilizantes que aceleran el
crecimiento de las plantas, distintas variedades de semillas creciendo
a distinta velocidad bajo distintas condiciones, y peces que crecen
mas grandes en estanques mas grandes contrario al crecimiento de
los mismos peces en espacios reducidos.
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.
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.
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.
¿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
¿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)
Nuestra discusión será principalmente
de los hermatípicos (“scleractinian or reef building corals”).
Sun Coral Polyps
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 polyphttp://www.solcomhouse.com/coralreef.htm
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.
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.
Reproducción
Los corales hermatípicos son colonias de muchos pólipos conectados.
La reproducción puede ser sexual y/o asexual.
The structure of a coral polyphttp://www.solcomhouse.com/coralreef.htm
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
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.
)
Reproducción Sexual
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.
http://research.fit.edu/upload/UserFiles/Image/uploaded/VanWoesik1b.JPG
Coral spawning
http://www.jcu.edu.au/school/pms/CGC/Spawning.jpg
Reproducción Asexual
Otro mecanismo de
reproducción asexual en
algunos corales es la
fragmentación
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.
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
http://news-service.stanford.edu/news/2005/march30/gifs/reef_fish.jpg
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
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.
http://news-service.stanford.edu/news/2005/march30/gifs/reef_fish.jpg
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”.
http://news-service.stanford.edu/news/2005/march30/gifs/reef_fish.jpg
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.
http://news-service.stanford.edu/news/2005/march30/gifs/reef_fish.jpg
“Coraline algae are the glue that
holds the reef together”
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.
http://news-service.stanford.edu/news/2005/march30/gifs/reef_fish.jpg
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
http://news-service.stanford.edu/news/2005/march30/gifs/reef_fish.jpg
La mayoría del sedimento es de
origen biogénico
Condiciones para la
formación de los
arrecifes
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
http://oceanworld.tamu.edu/students/coral/coral1.htm
Coral Polyps
Condiciones para la
formación de los
arrecifes Las temperaturas altas están relacionadas a
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
http://oceanworld.tamu.edu/students/coral/coral1.htm
Coral Polyps
Condiciones para la
formación de los
arrecifes Los sedimentos muy finos tales como el
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
http://oceanworld.tamu.edu/students/coral/coral1.htm
Coral Polyps
Condiciones para la
formación de los
arrecifes Los corales son muy sensitivos a los
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
http://oceanworld.tamu.edu/students/coral/coral1.htm
Coral Polyps
Coral exhibit limited range in growth patterns.
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: 20-40 genera
Dark blue: > 40 genera
Importancia1. 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
http://oceanworld.tamu.edu/students/coral/images/coral_reef_1.jpg
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?
De esto…
A esto….
Temperature increases and competition from red algae have killed
much of this coral reef.
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
http://oceanworld.tamu.edu/students/coral/images/dynamite_reef_1.jpg
http://oceanworld.tamu.edu/students/coral/images/bleached_coral_1.jpg
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.
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 http://www.nos.noaa.gov/education/kits/
corals/media/coral04a_240.jpg
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
Arrecifes de Franja
Dependiendo del área
geográfica pueden
estar frente a costas
rocosas, playas y
mangles
El arrecife de franja mas largo del mundo
se extiende unas 2,500 millas a lo largo
del Mar Rojo
Componetes del Arrecife de Franja
Inner reef or Reef Flat
Es la parte mas
extensa y ancha del
arrecife
Es llana y está
expuesta a marea
baja
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.
Componetes del Arrecife de Franja
Cresta del Arrecife
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
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
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
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
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
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
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 350 000 km^2, es la única estructura
con vida que puede ser vista desde el espacio.
La "Gran Barrera de Coral"
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
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.
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
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”
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
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
Barrier reef structure can be influenced by spur
and groove formations such as these.
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
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)
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.
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
Atolones
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
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
Atolón kwajalein en las Islas Marshall
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
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)
¿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
¿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.
http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/cora
ls/media/supp_coral04a.html
¿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
¿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.
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
Patch Reefs
Una nueva casa
Debido al deterioro de
los arrecifes se han
creado los arrecifes
artificiales
Argumentos a favor
Puede ayudar a re-
construir un
arrecife
Aumenta la
cantidad de peces,
ya que se crea un
nuevo hábitat
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
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.
