SEGUIMIENTO DE CAMBIO GLOBAL EN LOS ECOSISTEMAS FLUVIALES DEL ESPACIO NATURAL DE SIERRA NEVADA

FINALIDAD:

Entender, cuantificar y modelar las relaciones existentes en la cascada Atmósfera-hidrosfera-biosfera en los ecosistema de alta montaña de Sierra Nevada desde la perspectiva del cambio global

¿QUÉ BUSCAMOS?

Registros desde 1850, muestran una clara tendencia ascencente acentuada desde principios del siglo XX. Fuente IPPC 2007.

¿PORQUÉ HACEMOS ESTO?

La mayoría de modelos desarrollados muestran una clara tendencia ascendente para los próximos 100 años estimada en ascensos entre 2 y 4ºC con respecto al último decenio. Fuente: IPPC 2007

EN LOS ECOSISTEMAS FLUVIALES MEDITERRÁNEOS ESTOS CAMBIOS SE PUEDEN ACENTUAR EXPONENCIALMENTE

EN LOS ECOSISTEMAS FLUVIALES MEDITERRÁNEOS DE AMBIENTES ALPINOS ESTOS CAMBIOS SE PUEDEN ACENTUAR EXPONENCIALMENTE

¿PORQUÉ HACEMOS ESTO?

QUÉ ESPERAMOS QUE OCURRA EN LOS ECOSISTEMAS FLUVIALES?

RÉGIMEN TEMPERATURAS

PLUVIOMETRÍAATMÓSFERA

HIDROSFERA

AGUAS DE PRECIPITACIÓN

AGUAS DE DESHIELO GLACIAR

CIRCULACIÓN ATMOSFÉRICA

BIOSFERA

CAMBIOS EN COMUNIDADES

DE MACROINVERTE

BRADOS BÉNTÓNICOS

CAMBIOS EN COMUNIDADES

PISCÍCOLAS

CAMBIOS EN MACROALGAS

Y MACRÓFITAS

CAMBIOS HIDROMORFOLÓGICOS Y FISICO-QUÍMICOS

EL CASO DE LOS ALPES: OTROS POSIBLES EFECTOS DEL CAMBIO GLOBAL

CUÁLES VAN A SER NUESTROS INDICADORES INICIALES DE CAMBIO GLOBAL??

ESTUDIO DE PRESIONES E IMPACTOS A NIVEL LOCAL

COMPLEMENTARIO A DMA

FACTORES ABIÓTICOS

TEMPERATURA AMBIENTAL Y DEL AGUA

FACTORES BIÓTICOS

CAUDALES E HIDRODINÁMICA

ÍNDICES DE HÁBITAT FLUVIAL COMUNIDADES DE

RIBERA

MIRLO ACUÁTICO

MACROINVERTEBRADOS ACUÁTICOS

TRUCHA COMÚN

CORRELACIÓN?

ABIÓTICOS Físico-química del agua: Sólidos en suspensión, pH, conductividad, oxígeno. Toma puntual y en continuo Temperatura del agua y ambiental. Cambios espacio-temporales. Toma en continuo. Caudales y grado de aportación del deshielo. Cuantificación, frecuencia y rango temporal de crecidas y sequías. Indice de hábitat fluvial (IHF) e índice de refugios (IR) Estudio de presiones e impactos antrópicos con objeto de descartar influencia en el resto de variables tomadas y facilitar la gestión.

BIÓTICOS: Macroinvertebrados bentónicos: (IBMWP, Kicks): Estudio cuantitativo y cualitativo para identificar los posibles cambios espaciotemporales en la riqueza taxonómica, abundancia de los principales órdenes y familias de macroinvertebrados bentónicos. Estudio de especies diana. Trucha común: Estudio de distribución, estructura poblacional, densidad, biomasa, fenología y eficiencia de conversión. Mirlo acuático: Estudio de fenología reproductiva, alimentación y tasa de crecimiento. Movimientos estacionales. Vegetación: QBR (Calidad bosque de ribera), distribución de comunidades, adaptación de índices de macrófitos (IM) e índice de diatomeas (EPS) e Indice de Vegetación fluvial (IVF).

Trevélez

Barrio Andarax

Genil

Dilar

Monachil

6 ríos a estudio: 4 en cara norte y dos en cara sur

Aplicación línea

DÓNDE VAMOS A ACTUAL Y PORQUÉ?

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Trevélez

Barrio Andarax

Genil

Dilar

Monachil

6 estaciones fijas de pesca eléctrica

DÓNDE VAMOS A ACTUAL Y PORQUÉ?

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Trevélez

Barrio Andarax

Genil

Dilar

Monachil

22 estaciones fijas de calidad de hábitat y caudal

DÓNDE VAMOS A ACTUAL Y PORQUÉ?

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Trevélez

Barrio Andarax

Genil

Dilar

Monachil

17 estaciones extras de pesca eléctrica y calidad, desde el expediente del programa de recuperación de la trucha común

DÓNDE VAMOS A ACTUAL Y PORQUÉ?

Tramo

Estación

Cuenca vertiente

CUENCA TRAMO ESTACIÓN

HITOSImpactos

SeñalizaciónInfraestructuras

Obstáculos

Sólo impactos

COMUNIDADES RIBERA

DISTRIBUCIÓN ESPECIES DIANA

ÍNDICES Y CARACTERIZ.

HÁBITAT, MACROINVERT Y

TRUCHA

NIVELES DE ESTUDIOTIPO

DE

INFORM

CÓMO ESTAMOS RECOGIENDO LA INFORMACIÓN??

COMO REGOGEMOS LOS DATOS DE PRESIONES E IMPACTOS (RECORRIDOS ÍNTEGROS) Y OTROS ELEMENTOS BIÓTICOS

COMUNIDADES DE RIBERA RÍO CACÍN

km. lineales ocupados por comunidad vegetal

0,0000

5,0000

10,0000

15,0000

20,0000

25,0000

SAUCEDA-ZARZAL

CAÑAVERAL

PINAR

JUNCAL

SAUCEDA

CHOPERA

ZARZAL

"HELE

CHAL"

AULAGAR

ZARZAL CO

N CHOPOS

CHOPERA-TARAJA

L

TARAJAL

TARAJAL-

ZARZAL

ALAM

EDA

CHOPERA-OLM

EDA

OLM

EDA

EUCALIPTAL

CHOPERA-SAUCEDA

ENCINAR

LONGITUDES

TRAMO

ESPECIES MÁS SIGNIFICATIVAS LOCALIZADAS DURANTE EL CARTOGRAFIADO FLUVIAL. ACOTAMIENTO DISTRIBUCIÓN TRUCHA

COMÚN

TRAMO

HITOS MÁS REPRESENTATIVOS DE UN TRAMO

0

10

20

30

40

50

60

70

Cambio usosdel suelo.

Señalización Obrasasociadas al

cauce.

Puentes Acequias Introducciónexóticas

Diques,azudes

Deflectores,canalizacionesy otras obras

Alteración deriberas

Extraccionesde agua

Invernadero Accesos. Efluentes(Vertidos).

Otros

TRAMO

ESTACIÓN

TRABAJANDO EN LA ESTACIÓN: FISICO-QUÍMICA DEL AGUA

Cond

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Junt

a de

los r

íos

7 lag

unas

Bajo cá

star

as

Depura

dora

Tre

vélez

Busquis

tar

Trevé

lez B

ajo

Junt

a Gua

dalfe

o

Cond

O2

02468

1012

O2

DATOS EN CONTINUO DE TEMPERATURA MEDIANTE

DATA-LOGGER

A la espera de puesta en marcha de estaciones con autómatas de toma continua, datos puntuales de cond,

o2, ph, y sólidos en suspensión

Dependientes de cambios en la hidrología y porcentaje de agua de deshielo

PRIMEROS DATOS DE TEMPERATURAS

ESTACIÓN

FACTORES ABIÓTICOS: CAUDALES

Mediciones en continuo:

2 estaciones de aforo.

Estaciones móviles.

• Variaciones espacio-temporales (frecuencia y fecha de crecidas y estiajes).

• Correlación con datos de los aportes deshielo, etc.

Mediciones puntuales:

4 veces al año.

ESTACIÓN

OTROS INDICADORES ABIÓTICOS Y LA VEGETACIÓN DE RIBERA

INDICE HETEROGENEIDAD FLUVIAL Pardo et al. (2002)Muy dependiente de la hidrología El IHF valora aspectos físicos del cauce relacionados con la heterogeneidad de hábitats • Hidrología• Sustrato• Sedimentación

INDICE DE REFUGIOS (Diego García de Jalón)Muy dependiente de la hidrología y cambios ambientales

Complementa al IHF, aportando datos adicionales sobre:

• Sombreado

• Heterogeneidad

• Taludes

Fundamental para interpretar dinámica de la trucha común

GRANULOMETRÍA DEL LECHO Y TALUDES

Dependiente de hidrología y aportes de deshielo

INDICE QBR (Qualitat del bosc de ribera):

Cobertura, continuidad, naturalidad de las comunidades de ribera.

EL CASO DEL ÍNDICE IHF

FACTORES BIÓTICOS. QUÉ CAMBIOS SON ESPERABLES EN LOS ORGANISMOS??

• RANGOS DE DISTRIBUCIÓN ALTITUDINAL:

• No hay desplazamiento. Adaptación evolutiva.

• Hay desplazamiento sin adaptación.

• Extinción con o sin desplazamiento. Sin adaptación.

• CAMBIOS FENOLÓGICOS (asociación entre los ciclos de los organismos y los cambios ambientales):

• Variaciones en la denominada fenología reproductiva, contrayendo o dilatando períodos o simplemente cambiando de fechas.

• Cambios en otras variables (mudas, imagos, adultos, etc.). Ej. Perdiz nival.

HIPÓTESIS: Las variaciones en la hidrodinámica y físico-química del agua, ligadas a los cambios espacio-temporales de las aguas provenientes del deshielo, altera significativamente las comunidades de macroinvertebrados y trucha común

MENOR TASA DE AGUA DE DESHIELO

AUMENTO TEMPERATURA

AGUA

MENOR CAUDAL

DISMINUCIÓN SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN

AUMENTO VARIABILIDAD

AMBIENTAL DIARIA

DISMINUCIÓN DE CRECIDAS Y ADELANTO EN LA FECHA DE LAS MISMAS. AUMENTO DE LOS PERIODOS DE ESTIAJE

AUMENTO TEMPERATURA

AMBIENTAL

DISMINUCIÓN PRECIPITACIONES

MENOR DISPONIBILIDAD HÁBITAT FLUVIAL

CÓMO CORRELACIONAMOS LOS FACTORES ABIÓTICOS CON LOS BIÓTICOS??

TRUCHA COMÚN

CAMBIOS EN LA FENOLOGÍA* REPRODUCTIVA: Retraso en la época de freza y adelanto de la eclosión. Reducción eficiencia huevo/alevín

REDUCCIÓN DE DISTRIBUCIÓN ESPACIAL: Desaparición en límites inferiores por aumento de temperatura ligado a aparición de patologías y disminución tasa reproducción. No posibilidad de colonización superior por barreras físicas.

MAYOR EFICIENCIA DE CONVERSIÓN PUNTUALES: Mayor tasa de crecimiento derivado de altas temperaturas y mayores densidades derivado de la mayor disponibilidad de macroinvertebrados. Este efecto tiene un límite muy marcado.

* relación entre los factores climáticos y los ciclos de los seres vivos

CULTIVO

E F M A MY J JL A S O N D

CICLO NORMAL

CICLO ALTERADO

INCUBACION Y PUESTAS

ECLOSIÓN

EJEMPLO DE ALTERACIÓN DE FENOLOGÍA REPRODUCTIVA DE LA TRUCHA COMÚN

E F M A MY J JL A S O N D

INCUBACIÓN INCECLOSIÓN

PUESTA

MUDAS

ECLOSIÓN

PUESTA

INCUBACIÓN

La puesta coincide con bajón brusco de

temperaturas

EJEMPLO DE DATOS QUE SE PUEDEN OBTENER A PARTIR DE ESTA INFORMACIÓN. EL CASO DEL CANGREJO DE RÍO

• Oscilación anual entre 21 y 2,8ºC.

•desciende de 10ºc (temp. Inactividad).

• Puesta coincidente con descenso brusco temp. Media y bajada de 10ºC.

capturas

temp.media Pearson Correlation

,781(**)

precipitación Pearson Correlation

-,549

precip.acum Pearson Correlation

-,615

fotoperiodo Pearson Correlation

,598(*)

temp.media.minima

Pearson Correlation

,786(**)

temp.media.máxima

Pearson Correlation

,767(**)

• Las correlaciones muestran significancia entre temperaturas medias, mínimas y máximas con la presencia de hembras ovígeras.

• Asimismo hay significancia entre temperaturas medias, mínimas y máximas y fotoperiodo con la capturabilidad de los individuos con nasas (Tasa de actividad).

El fotoperíodo parece mostrarse como la variable principal que regula la fenología de la especie cuando la temperatura se muestra más constante.

CORRELACIONES FACTORES AMBIENTALES CON FENOLOGÍA

REPRODUCTIVA Y ACTIVIDAD DIARIA

132 Días

10,6 Mínimo

14,2 MÁXIMO

12,4 MEDIA

1636GD

179 Días

10,6 Mínimo

12,2 MÁXIMO

11,32 MEDIA

2026 GD

198 Días

3,5 Mínimo

14,74 MÁXIMO

8,49 MEDIA

1681GD

• Grados días muy variables dependiendo de oscilaciones diarias y variabilidad entre medias diarias. (1500-2026)

• En la Serranía de Ronda se presenta el período de incubación más corto en toda su distribución mundial, con eclosiones a finales del mes de Marzo.

SERRANÍA DE RONDA SIERRAS DE GRANADA

FENOLOGÍA REPRODUCTIVA

ESTUDIO DE LA ICTIOFAUNA.CÓMO CAPTURAMOS LOS PECES?

• Creación de una corriente eléctrica mediante:

• Grupo electrógeno de gasolina.

• Cátodo y ánodo.

• Regulación de amperaje y voltaje mediante convertidor

• Efectos causados en los peces:

• Electrotaxis

• Electrotétano

• Electronarcosis

OTRAS VARIABLES ASOCIADAS AL ESTUDIO DE LA TRUCHA

COMÚN

ESTACIÓN

• Estructura y Dinámica poblacional

• Crecimiento (escamas)

• Densidad y Biomasa

• Rango de distribución

• Mortalidad, reclutamiento, etc.

• Límites poblacionalesComparación de la Biomasa de trucha común por Ríos para las Campañas 2005 y 2006

0

5

10

15

20

25

30

35

Ríos

Bio

masa (

gra

mo

s/m

2 )

2005 2006

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

DENSIDAD

02468

10121416

BIOMASA

CÓMO MUESTRTEAMOS LOS INVERTEBRADOS???

•Método multimétricos (Isabel Pardo. Universidad de vigo)

•Método IBMWP (Javier Alba. Universidad Granada.)

•Método combinado.

34/143 42%

Manuel Tierno de Figueroa

22 / 121 18%Alba Tercedor

CALIDAD INVERTEBRADOS (IBMWP)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

ESTACIONES

VA

LO

R

IBMWP

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Alfa(dist.log)

Ind.Beger-Pk

Ind.Shannon

Ind.Margalef

Ind.Simpson

• Índices IBMWP, ASPT

• Riqueza taxonómica

• Abundancia

• Índices diversidad

• Índice EPT

• Cambios distribución y fenología.

QUÉ OBTENDREMOS??

AUMENTO DIVERSIDAD Y ABUNDANCIA LOCAL

Colonización de nuevas especies por menor tasa sólidos suspensión y mayor temperatura.

DISMINUCIÓN DIVERSIDAD ENTRE ESTACIONES Y RÍOS

Menor heterogeneidad espacio-temporal

DISMINUCIÓN DIVERSIDAD REGIONAL.

extinciones locales y aumento especies

oportunistas

HIPÓTESIS ANTE EL CAMBIO GLOBAL

•Método de trabajo estacional (4 veces al año).

•21 estaciones con método de obtención semicuantitativo.

• Determinación de familias, abundancias y biomasas.

• Correlación con abundancias de trucha común, y hábitat fluvial.

LOS MACROINVERTEBRADOS ACUATICOS COMO

INDICADORES DE CAMBIO GLOBAL

¿Qué son los macroinvertebrados acuáticos?

Son invertebrados que habitan en el lecho fluvial (entre piedras o plantas acuáticas sumergidas)y que son visibles a simple vista.

(tamaño superior a 0,200 mm )

• Seguimientos físico-químicos:implica un elevado coste ya que debe ser

continuado.instrumentación específica.

SOLUCION

Estudiar una comunidad biológica

¿Cómo podemos obtener la calidad de un río ?

¿Por qué se utilizan como indicadores de la calidad del agua?• Son razonablemente sedentarios, ya que debido a su escasa

capacidad de movimiento, están directamente afectados por las sustancias vertidas en las aguas.

• Tienen un ciclo de vida largo en comparación con otros organismos, lo que nos permite estudiar los cambios acontecidos durante largos periodos de tiempo.

• Tienen un tamaño aceptable frente a otros microorganismos.

• Presentan alta diversidad taxonómica, de tipos de alimentación y de diferentes ciclos de vida lo que hace de la comunidad de macroinvertebrados sea una buena indicadora de la calidad ecológica de los ríos, ya que ofrece un amplio espectro de respuestas a las diferentes perturbaciones ambientales.

Adaptaciones morfológicas

Los macroinvertebrados acuáticos poseen una alta variedad de adaptaciones morfológicas y de comportamiento para poder aprovechar los diferentes recursos tróficos que ofrece un ecosistema fluvial.

o Desmenuzadoreso Colectoreso Depredadores

Cadena trófica de un ecosistema fluvial.Productores

Desmenuzadores

Consumidores

Bosque de ribera

Colectores

Se pueden diferenciar:• Ciclos completos en el

lecho fluvial, como los moluscos y algunos coleópteros.

• Ciclos donde solo la fase larvaria es acuática, como muchos insectos (tricópteros, efemerópteros,…).

Ciclos biológico de macroinvertebrados Ciclos biológico de macroinvertebrados acuáticosacuáticos

Ordenes de insectos

Tipo metamorfosis

Fases

efemerópteros Metamorfosis incompleta

Huevos, ninfas, adulto

plecópteros Metamorfosis incompleta

Huevos, ninfas, adulto

Odonatos Metamorfosis incompleta

Huevos, ninfas, adulto

Dípteros Metamorfosis completa Huevos, larvas, pupa, adulto

Tricópteros Metamorfosis completa Huevos, larvas, pupa, adulto

Plecópteros

Heterópteros

• Desmenuzadores: se alimentan de restos vegetales en descomposición procedentes principalmente de la vegetación de ribera (hojas, ramas, raíces, etc.). Este grupo permite la reducción de la materia orgánica más gruesa en partículas más finas, de tal manera que puedan ser utilizadas por otros invertebrados.

• Colectores: se alimentan de las pequeñas partículas orgánicas en suspensión (colectores-filtradores) o depositadas en el fondo (colectores-recogedores). Para poder capturar estas partículas algunos invertebrados presentan adaptaciones morfológicas específicas, como pueden ser premandíbulas dotadas de pequeños filamentos, que permiten retener las partículas en suspensión.

• Depredadores: Las presas más habituales son otros invertebrados, alevines de peces o renacuajos.

Como es el caso de algunas larvas de libélulas que enterradas en el sedimento detectan el movimiento en la superficie y proyectan su mandíbula hacia fuera para capturar a la presa, o por búsqueda activa como pueden ser las planarias que deslizándose por el lecho fluvial buscan pequeñas presas, y una vez localizadas las inmovilizan por medio de neurotoxinas, alimentándose de los fluidos internos de las mismas.

• Entre los grupos más sensibles a las alteraciones del ecosistema están las larvas acuáticas de los insectos pertenecientes a los órdenes Trichoptera, Ephemeroptera, Plecoptera, (riqueza EPT) y las larvas y adultos de los coleópteros acuáticos.

TricópterosEfemerópteros

Plecópteros

• Otros grupos muestran una alta resistencia a las perturbaciones y a la contaminación, como pueden ser algunas especies de oligoquetos, dípteros y moluscos.

OligoquetosDípteros

Moluscos

Se ha comprobado que los índices más prácticos son aquellos en los que solo son necesarios datos cualitativos (presencia o ausencia) y una identificación taxonómica hasta el nivel de familia.

Como es el caso del índice IBMWP

PLECOPTEROS Los plecópteros pueden llegar a vivir hasta tres años siendo mas frecuente ciclos de un

año del que solo tres semanas son adultos.

Tienen una metamorfosis incompleta Tienen una metamorfosis incompleta denominándose sus estados juveniles denominándose sus estados juveniles ninfas. Estas son muy similares a los ninfas. Estas son muy similares a los adultos, y en vez de alas desarrolladas adultos, y en vez de alas desarrolladas presentan dos sacos alares en los que se presentan dos sacos alares en los que se ven como alas pero muy reducidas. ven como alas pero muy reducidas. También tienen los dos cercos como los También tienen los dos cercos como los adultos al final del abdomen. adultos al final del abdomen. Las ninfas netamente acuáticas extraen Las ninfas netamente acuáticas extraen para respirar el oxigeno disuelto en el agua para respirar el oxigeno disuelto en el agua por medio de branquias situadas en la base por medio de branquias situadas en la base de las patas o al final del abdomen. de las patas o al final del abdomen.

EFEMEROPTEROS

Los Efemerópteros tienen un ciclo de vida incompleto (huevo, ninfa y adulto) que dura normalmente un año.

Las especies de aguas rápidas, poseen un cuerpo chato y un tórax desarrollado, dotado de fuertes patas, para sujetarse al fondo y evitar ser arrastradas por la corriente.  Las adaptadas a aguas más lentas, son más estilizadas, poseen un abdomen desarrollado adaptado para la natación e incluso algunas especies se entierran y construyen pequeñas galerías en el sustrato blando del fondo.

Son básicamente herbívoras, se alimentan de algas y restos de vegetales aunque parece ser que algunas toman alimento animal. Casi todas las ninfas de efemópteros tienen tres colas y la posición de sus branquias nos hará diferenciar las ninfas de Efemerópteros y la de los Plecópteros.  

Los adultos tienen colores bastante apagados, predominando los amarillos y pardos. Las alas normalmente permanecen levantadas verticalmente cuando están posados, no pudiendo plegarlas a lo largo del cuerpo.

TRICOPTEROS

Estas son las eruciforme (conocidas como canutillos) y las campodeiforme. Las primeras parecidas a una oruga de mariposa ó polilla, poseen unas glándulas próximas a la boca que segregan seda con la que construyen, uniendo materiales del fondo, un estuche transportable o bien un estuche que fijan a una piedra del fondo. Estas larvas permanecen sujetas al estuche por medio de dos apéndices, con forma de gancho, situados al final del cuerpo.

Las campodeiformes son de cabeza alargada y cuerpo más aplanado que las anteriores. Estas no construyen estuches transportables, sino fijos y frecuentemente temporales, en los que sitúan redes para capturar los restos de plantas y animales arrastrados por la corriente de los que se alimentan.

• Esta variedad de rangos de tolerancia a las perturbaciones han permitido el desarrollo de los denominados índices bióticos basados en la tolerancia de los diferentes taxones de macroinvertebrados a la contaminación.

Los más tolerantes reciben un valor numérico menor y los más sensibles un valor numérico mayor, la suma de todos estos valores nos indica la calidad de ese ecosistema.

Hoja de cálculos de IBMWP

GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN