Fidel M. Echevarria Navas
Gloria Peralta Gonzalez

Instruir al alumno en los fundamentos de la Ecología Marina,
informando de los objetivos principales de esta disciplina
y de los conocimientos mas relevantes en los niveles principales de
organización de los sistemas marinos.

PROGRAMA DE TEORIA (7.5 créditos)


BLOQUE 1: INTRODUCCION A LA ECOLOGIA MARINA

Tema 1.- Introducción a la Ecología. Definiciones y breve introducción
histórica. Niveles de estudio y metodología. Ecofisiología, Poblaciones,
Comunidades, Ecosistemas. Ecología terrestre y ecología acuática. Limnología y
Oceanografía. Ecología evolutiva y ecología termodinámica. La ecología como
Ciencia de Síntesis. Perspectivas y retos actuales. La Ecología Global.
Tema 2.- El ecosistema como unidad funcional. Compartimentos básicos. Flujos
de energía y ciclos de materia. Control biológico del ambiente químico.
Escalas y jerarquía de procesos. Síntesis y degradación en la naturaleza.
Diversidad metabólica. Unidad y diversidad de sistemas acuáticos.
Tema  3.- Modelos en Ecología marina. Definición de modelo. El proceso de
modelado. Modelos conceptuales. Modelos de procesos: modelos empíricos,
semiempíricos y racionales. Modelos de compartimento: Dinámica y simulación de
sistemas.  Modelos deterministas y estocásticos.


BLOQUE 2: ECOLOGIA DE POBLACIONES

Tema 4.- Crecimiento poblacional. Concepto de población. Mortalidad y
supervivencia. Tasa intrínseca de crecimiento. El modelo malthusiano
exponencial. El modelo logístico y los parámetros "r" y "k". Densodependencia.
Matriz de Leslie. La distribución estable de edades.
Tema 5.- Demografía. Definición de generación y cohorte. Tablas de vida.
Curvas de supervivencia. Tasa neta de reproducción y tiempo de generación.
Patrones en los ciclos vitales. Determinación de la edad de los individuos.
Distribuciones y pirámides de edad. Diagrama de Allen y medida de la
producción de cohortes.
Tema 6.- Dinámica de metapoblaciones. Concepto de metapoblación. Dinámica:
Modelo básico, modificaciones del modelo básico y modelo global de una
metapoblación. Variaciones del modelo: Isla-continente; lluvia de propágulos;
colonización interna. Efecto rescate. Modelo de equilibrio neutro.
Tema 7.- El sistema depredador-presa. Desarrollo histórico: Lotka-Volterra,
McArthur y Rosenzweig. Estudio gráfico de las relaciones depredador-presa.
Equilibrios en el modelo depredador-presa. Respuestas numéricas y funcionales
del depredador. Adaptaciones evolutivas de la presa. Coevolución. Parasitismo
y epidemiología.
Tema 8.- Competencia interespecífica. Formulación del modelo general. Análisis
dinámico del modelo. Resultados de la competencia. Experimentos clásicos:
Gausse, Connell y Tilman. El principio de exclusión competitiva. Mutualismo y
simbiosis.
Tema 9.- El concepto de nicho ecológico. Competencia y nicho ecológico.
Hábitat y nicho trófico. La utilización del espacio como recurso. El nicho
como hiperespacio. Amplitud y solapamiento de nicho. Nicho pre- y
postinteractivo. Segregación de nicho. Desplazamiento de caracteres.

BLOQUE 3: ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE COMUNIDADES.

Tema 10. Naturaleza de la comunidad. Concepto de comunidad. Límites de la
comunidad. Listas de especies. Tipología de comunidades. El concepto de
comunidad como entidad continua frente a discreta. Análisis de gradientes y
ordenación de comunidades.
Tema 11.- Estructura de la comunidad: Abundancia y Diversidad de especies.
Distribución de la abundancia de especies. Indices de diversidad y
heterogeneidad. Alfa, beta y gamma diversidad. Diversidad, biodiversidad y
ecodiversidad.
Tema 12.- Biogeografía y especiación. Areas de distribución. Regiones
biogeográficas. Especiación alopátrica y simpátrica. Extinción e inmigración..
Efecto humano sobre la distribución de especies. Teoría de islas. Area,
distancia y riqueza específica. Hipótesis del equilibrio dinámico.
Tema 13.- Regulación de la estructura de la comunidad. Escala evolutiva y
funcional. Hipótesis sobre factores que afectan a la diversidad. Hipótesis del
tiempo-estabilidad. Papel de la competencia, depredación y perturbaciones.
Depredadores clave o angulares. Hipótesis de la perturbación intermedia.
Ejemplos de regulación en comunidades del bentos.
Tema 14.- Dinámica de la comunidad: Sucesión y estabilidad. Sucesión primaria
y secundaria. Modelos de sustitución de especies. Regularidades manifiestas en
el proceso de sucesión. Mecanismos: Facilitación, tolerancia e inhibición.
Sucesión en sistemas rocosos. Sucesión en fondos de sedimento. Sucesión en el
plancton. Sucesión, diversidad y estabilidad.

BLOQUE 4: ESTRUCTURA Y DINÁMICA DEL SISTEMA BENTONICO

Tema 15.- Introducción al medio bentónico. Divisiones del dominio bentónico.
Bentos sobre sustrato duro y blando. Bentos profundo y zonas someras.
Interfase agua-tierra-aire: el intermareal. Dependencia del plancton:
explotación entre sistemas contiguos. Fases planctónicas del bentos; formas de
resistencia planctónicas. Caracterización del tamaño de grano de un sedimento.
Relación con las características físicas. Importancia de la energía auxiliar.
Tema 16.- Los organismos del bentos: adaptaciones. Enfoque evolutivo en el
estudio del bentos. Tipos biológicos y funcionales. Modos de alimentación.
Productores primarios: Macrófitos y micrófitos. Productores secundarios:
Filtradores, ramoneadores, sedimentívoros, detritívoros, herbívoros,
carnívoros. Macro, meio y microfauna.
Tema 17.- Heterogeneidad espacial del bentos. Muestreo. Area mínima
cualitativa y cuantitativa. Patchiness. Distribuciones contagiosas, al azar y
sobredispersas. Indice de Blackman. Distribución de Poisson. Escalas en la
distribución horizontal del bentos: del área de distribución a la biogeografía.
Tema 18.- Distribución vertical del bentos rocoso. Gradientes de energía, luz
y microgradientes. Patrones de zonación. Ejemplos. Control físico: Efecto de
luz, temperatura, deshidratación, hidrodinamismo, nutrientes y disponibilidad
de oxígeno. Control biológico: depredación y competencia. Estratificación
vertical: Indice foliar y atenuación de la luz.
Tema 19.- Distribución vertical en sedimentos: Nociones de biogeoquímica.
Microestratificación. Estructura vertical de la actividad microbiana en los
sedimentos. Acumulación de materia orgánica. Desnitrificación y fijación del
nitrógeno. Depósitos de fosforitas; relación con la producción pelágica.
Acumulación de formas de resistencia. Tapetes microbianos y ciclo del azufre.
Hierro y manganeso. Adaptaciones de los metazoos a ambientes anóxicos.
Bioturbación.

BLOQUE 5: ESTRUCTURA Y DINAMICA DEL SISTEMA PELAGICO

Tema 20.- Introducción al ecosistema pelágico. Perfil fisiográfico. Material
particulado: seston, tripton, plancton, necton, neuston, pleuston.
Holoplancton y meroplancton. Principales grupos taxonómicos de organismos del
plancton. Caracterización funcional y de tamaños. Características relevantes
del medio acuático: atenuación de la luz, dilución de nutrientes e
inestabilidad física. Miniaturización de los organismos como adaptación.
Tema 21.- Fitoplancton en el seno del medio fluido. Flujo turbulento y
laminar. Número de Reynolds. Capas límite. Difusión molecular: Ley de Fick.
Sedimentación del material particulado. Ley de stokes y adaptaciones de
flotación. La paradoja del crecimiento en un ambiente oligotrófico. Agregación
y sedimentación.
Tema 22.- Zooplancton y necton en el seno del medio fluído. Zooplancton en un
ambiente viscoso. Modelos de captura de partículas. Detección de comida y
alimentación. Modos de alimentación selectiva. Movilidad del plancton y del
necton y número de Reynolds.
Tema 23.- Distribución vertical del plancton. Procesos de mezcla y
estratificación de las masas de agua. Génesis de picnoclinas. Profundidad de
mezcla. Distribución espacial de los elementos biomediados y biolimitantes.
Máximos subsuperficiales de clorofila. Génesis activa y pasiva. Perfiles de
biomasa de autótrofos y heterótrofos. Máximos de producción primaria y
producción bacteriana. Variabilidad geográfica: la estructura tropical típica.
Tema 24.- Variaciones espacio-temporales. Migración vertical del zooplancton.
Descripción y escalas espaciales. Métodos de estudio. Capas profundas de
reflexión. Control de la migración: Factores estimulantes y ventajas
adaptativas. Migraciones del necton.
Tema 25.- Estacionalidad del sistema pelágico. Profundidad de compensación y
profundidad crítica. Efecto Gran-Sverdrup. El bloom primaveral de
fitoplancton. Estacionalidad y estructura vertical en el sistema pelágico.
Ciclos de producción: variación geográfica. Modelos de balance de partículas:
advección y difusión. Modelo de Riley-Stommel-Bumpus.
Tema 26.- Distribución horizontal del plancton I. Origen y mantenimiento de
las manchas de plancton. La difusión turbulenta y la reproducción como fuerzas
antagónicas. Tamaño crítico de mancha. Modelo de Kierstead, Slobodkin y
Skellam. Evidencias empíricas: espectros de turbulencia. Escalas espaciales y
temporales de variación: Diagrama de Stommel.
Tema 27.- Distribución horizontal del plancton II: estructuras oceánicas a
diferentes escalas. Relaciones atmósfera-océano a escala planetaria. Patrones
generales de circulación global: Influencia en la estructura y productividad
del plancton. Giros oceánicos oligotróficos. Los grandes afloramientos del
borde oriental de los océanos. Estructuras a megaescala, macroescala,
mesoescala, escala gruesa, escala fina y microescala.

BLOQUE 6: FLUJOS DE MATERIA Y ENERGIA.

Tema 28.- Estructura trófica. Concepto de nivel trófico. Pirámides de números,
biomasa y producción. Cadenas tróficas, transferencia de energía y eficiencia
ecológica. Concentración de elementos no eliminables a través de la cadena
trófica. Ejemplos de cadenas tróficas tipo en zonas de afloramiento y en
regiones oligotróficas. Modelos de redes tróficas.
Tema 29.- Estructura de tamaños. El tamaño de los organismos como criterio de
agregación alternativo. Espectros de biomasa y espectros de metabolismo.
Conexión fisiología-ecología. Fundamentos de alometría. Diagrama conceptual de
la red trófica marina: combinación del papel funcional y tamaños.
Tema 30.- Producción autotrófica. Recordatorio metodológico y funcional.
Extinción exponencial de la luz en el agua. Relaciones luz-fotosíntesis y
nutrientes-fotosíntesis. Nutrientes limitantes. La hipótesis del hierro como
nutriente limitante en zonas HNLC. La bomba biológica de carbono. Producción
nueva y regenerada. Producción exportada y reciclada. Concepto de f-ratio.
Modelo de bifurcaciones de Legendre.
Tema 31.- Producción secundaria o heterotrófica I. Procesos a nivel de
individuo: ecuaciones de balance. Eficiencias de asimilación y de crecimiento.
Ingestión del alimento. Microfagia y macrofagia. Alimentación de herbívoros
pelágicos. Tasas de filtración e ingestión: métodos de medida. Variables que
influyen sobre las tasa de filtración e ingestión. Selección del alimento:
selección pasiva y espectros de retención. Selección activa: Quimio y
mecanorecepción. Alimentación raptorial. Alimentación en peces y mamíferos
marinos.
Tema 32.- Producción secundaria II: Utilización de la materia ingerida.
Asimilación del alimento: Métodos de medida y eficiencia. Gastos metabólicos.
Niveles del metabolismo. Métodos de medida de la respiración y factores que la
afectan. Relaciones alométricas y metabolismo. Excreción. Crecimiento:
relaciones talla-peso. Ecuaciones de crecimiento: Von Bertalanffy. Métodos
fisiológicos y demográficos de estimación de la producción secundaria.
Tema 33.- Producción bacteriana en el sistema pelágico. Materia orgánica
disuelta: fuentes y uso. Biomasa y actividad metabólica bacteriana. Estimación
de la producción bacteriana: Timidina tritiada y FDC. Regeneración y
transferencia de energía en la red trófica microbiana. Destino de la
producción bacteriana: El bucle microbiano. Disposición espacial de las
bacterias: campos nutritivos estructurados y relaciones con el fitoplancton.
Tema 34.- Regeneración de nutrientes. Procesos a pequeña escala: contribución
de bacterias, microheterótrofos y metazoos. El papel de los microagregados.
Procesos a gran escala: Reciclado de nutrientes en la zona fótica del océano.
Reciclado en el océano profundo. Métodos de medida.
Tema 35.- Flujo de detritus y conexión plancton-bentos. Exportación de Materia
Orgánica Particulada. Composición y morfología del detritus. Edad y origen de
la materia orgánica: discriminación isotópica. Estequiometría C:N. Papel e
importancia de las partículas fecales. Métodos de estudio de la sedimentación.
Relaciones producción primaria-sedimentación. Variabilidad estacional.

BLOQUE 7. ECOLOGÍA GLOBAL

Tema 36.-Ciclos biogeoquímicos y cambio global. Ciclo global del carbono,
nitrógeno, fósforo y azufre. Tendencias de cambio. La hipótesis de Gaia.

Tema 37.- Recursos marinos y gestión pesquera. Explotación de recursos vivos:
Pesca y acuicultura. Stocks de pesca y ciclos de producción. Modalidades de
explotación pesquera. Cosecha máxima sostenible. Causas de reducción de
stocks.

Tema 38.- Impacto humano sobre sistemas marinos. Contaminación. Sustancias
tóxicas. Efectos sobre organismos y ecosistemas. Desorganización de
ecosistemas. Regresión. Eutrofización costera. Los blooms de algas tóxicas. La
introducción de especies exóticas. Ecosistemas forzados y explotados.


PROGRAMA DE PRACTICAS  (3 créditos)

Práctica 1.- Distribuciones en el espacio. Heterogeneidad espacial:
distribuciones contagiosas, al azar y sobredispersas. Indice de Blackman.
distribución de Poisson. Estructuras en gradiente. Detección de fronteras.
Diversidad y espectros de diversidad.

Práctica 2.- El Método de Allen. Análisis demográfico y medidad de la
producción. Diagrama de Petersen. Curvas de supervivencia. Producción de la
cohorte, cosecha máxima, índice P/B.

Práctica 3.- Estructura vertical en sedimentos. Microestratificación.
Variables físicas: pH, O2, Eh, Clorofila, Materia orgánica. Granulometría.
Identificación de organismos: macro y meiofauna.

Práctica 4.- Fitoplancton. Fijación de las muestras. El microscopio invertido
y la técnica de Utermohl. La cámara cuentaglóbulos. Confianza estadística del
recuento. Principales grupos de fitoplancton marino. Estimaciones de
biovolumen.

Práctica 5.- Estimación de las tasas de sedimentación del fitoplancton. Método
de las cubetas de sedimentación. Ley de Stokes. Coeficientes de forma.
Velocidad de sedimentación. Curvas abundancia-tiempo.

Práctica 6.- Zooplancton. Métodos de recolección y fijación. El microscopio
esteroscópico. Cubetas Bogorov, cubetas graduadas. Principales grupos de
organismos. Estimaciones de biovolumen: métodos gravimétricos y volumétricos.
Cámara clara.

Práctica 7.- Nutrición del zooplancton. Estimación de las tasas de filtración
e ingestión de un herbívoro (Artemia salina) sobre un cultivo de células
(Dunaliella salina). Efecto del tamaño celular y de la abundancia del
consumidor.

Práctica 8.- Estimación de la tasa de respiración. Métodos químicos,
polarográficos y volumétricos de medida de la concentración de oxígeno. Efecto
de la temperatura, salinidad y tamaño del individuo sobre la tasa de
respiración. Análisis de la varianza.

Clases magistrales con apoyo de audiovisuales (i.e., transparencias,
presentaciones en PowerPoint). Prácticas de laboratorio. Prácticas de
ordenador. Salida de Campo. Tutorías.

Evaluación de conocimientos mediante exámenes. El alumno puede superar la
primera parte de la asignatura mediante la realización de un exámene parcial y
presentarse a la convocatoria final sólo con el segundo parcial o con la
asignatura completa. La realización de informes sobre prácticas y la
participación activa en las clases teóricas y prácticas también serán
consideradas positivamente para la nota final de la asignatura.

Valiela, I. 1984. Marine Ecological Processes. Springer-Verlag.
Mann, K.H. & J.R.N. Lazier. 1991. Dynamics of marine ecosystems. Blackwell
Sci.Publ.
Barnes, R.S.K. & K.H. Mann. 1992. Fundamentals of aquatic ecology. Blackwell
Sci. Publ.
Levinton, J.S. 1981 Marine Ecology. Prentice-Hall
Rodríguez, J. 1999. Ecología. Pirámide.
Margalef, R. 1974. Ecología. Omega.
Smith, R.L. and T.M. Smith. 2000. Ecología. 4ª Edición. Addison Wesley.