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.- Identificación de organismos de muestras planctónicas.

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 y de ordenador. Salida
de campo. Tutorías.

Evaluación de conocimientos mediante exámenes. El alumno puede superar la
asignatura mediante la realización de dos exámenes parciales y/o presentarse a
la convocatoria final. 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.