temperatura en un ambiente natural y otro artificial
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Universidad Nacional
Agraria De La Selva
Facultad de recursos
naturales
renovables
Práctica N°4: “La temperatura en un ambiente natural y otro artificial”
CURSO :Ecología General
DOCENTE :ÑiqueAlvarez, Manuel
ALUMNO: RuizBalcazar, Kevin Alejandro.
CICLO : 2013-II
TINGO MARÍA-PERÚ
I. INTRODUCCIÓN
El estudio de la relación entre la temperatura y la profundidad, en
función del tiempo, permite no sólo analizar las relaciones energéticas dentro de
un cuerpo de agua, y entre éste y su entorno, sino también es la forma más
sencilla de detectar si existe estratificación vertical y en qué momento se produce.
Cuando se establece una estratificación vertical, el limnótopo resulta
dividido en compartimientos cuasi-estancados para muchas de sus características
físicas, químicas y bilógicas, tales como circulación, concentración de oxígeno y
nutrientes, densidad de organismos, etc. Ello se debe a que la existencia de un
gradiente térmico implica también un gradiente de densidad. La relación entre
temperatura y densidad de agua no es directa.
Por otra parte la uniformidad vertical implica existencia de fenómenos
de mezcla, con la subsiguiente homogeneización de las características
fisicoquímicas y bilógicas.
1.1 Objetivos:
Medir y determinar la variación diurna y nocturna de la temperatura
de un cuerpo de agua natural.
Determinar la variación de la temperatura según la profundidad de un
cuerpo de agua artificial.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Lagos:
Los lagos y estanques se desarrollan a través de diversos procesos.
Algunos se formulan debido a plegamientos. Fallas o movimientos de la corteza
terrestre. La actividad volcánica formó algunos cráteres. La acción glacial ha sido
un importante proceso para la formación de lagos de montaña en forma de
anfiteatro, lagos de deshielo en zonas de congelación permanente, hoyas y lagos
en forma de caldero. Algunos lagos en regiones áridas formados por la acción del
viento. La acción de los ríos y riachuelos forma lagos en forma de herradura, lagos
aluviales en forma de abanico, lagunas de hundimiento, y cuencas. Los lagos
alpinos se pueden se pueden formar por deslizamientos de tierras y corrientes de
barro. Algunos lagos son restos de otros lagos más grandes creados en ambientes
prehistóricos más húmedos.
El desplazamiento de sedimentos que causan las corrientes costeras
puede producir lagos en la cercanía de la costa, aislados de otros cuerpos de
agua dulce más grandes. En los márgenes de los lagos se forman humedales que
se extienden desde las zonas litorales poco profundas hasta las áreas limnéticas
más profundas, al límite donde la penetración de la luz permite el crecimiento de la
vegetación. La acción de las olas y los niveles estacionales del agua influyen en el
tipo de vegetación del humedal. Debido a su ubicación, los humedales de los
márgenes de los lagos pueden interceptar las aguas de escorrentía, y los
desbordamientos de agua, logrando así influir sobre la calidad de agua al regular
la cantidad de nutrientes y sedimentos que entran al lago. Estos humedales son
frecuentemente hábitats para peces aves y mamíferos.(Dugan, P. 1992)
2.2. La temperatura de un cuerpo de agua:
La temperatura del agua está función de la insolación recibida, por lo
que los distintos cuerpos de agua son más frías cuanto más alejadas estén del
ecuador o cuanto más profundas sean. El alto calor específico del agua salada
hace que las pérdidas o ganancias de temperatura se desarrollen lenta y
progresivamente.
Si se tiene en cuenta, además, que los rayos solares pueden
penetrar y, por tanto, calentar una capa superficial de más de un metro de grosor y
que el oleaje y las diferentes corrientes producen un efecto de mezcla muy
importante, se puede entender por qué los valores de temperatura de las
diferentes masas de agua son bastante homogéneos y están comprendidos entre -
1,9ºC y 33ºC. Amplitud reducida si se la compara con los casi 90ºC que pueden
separar los extremos de temperatura alcanzados en el medio terrestre.
La disminución de la temperatura del agua de mar debida al
aumento de la profundidad suele ser rápida durante los primeros metros y va
haciéndose cada vez más lenta a medida que se alcanzan mayores profundidades
(Figura N°1). Esto se hace muy patente en nuestras latitudes durante el verano,
percibiéndose a los 20-30 m un cambio brusco de la temperatura. A la zona que
separa las dos masas de agua, la superior más cálida y la inferior más fría, se la
denomina termoclina estacional, ya que son las condiciones de falta de temporales
y fuerte insolación que se dan durante el verano las que permiten su formación,
desapareciendo ésta con las peores condiciones climatológicas invernales. Existe
una segunda termoclina alrededor de los 100 m de profundidad que no se ve
afectada por las estaciones climatológicas.
Figura N°1: Representación gráfica del cambio de temperatura según la
profundidad.
La capacidad del agua para estabilizar la temperatura proveniente de
su calor específico relativamente alto. El calor específico de una sustancia se
define como la cantidad de calor que debe absorberse o perderse para que 1 g de
esa sustancia cambie su temperatura en 1°C. Por lo tanto, el calor específico del
agua es de 1 caloría por gramo por grado Celsius. En comparación con la mayoría
de las sustancias el agua tiene un calor específico inusualmente alto.
Debido al elevado calor específico del agua en relación con otras
sustancias, el agua cambiará su temperatura menos cuando absorbe o pierde una
cantidad dad de calor. El calor específico puede entenderse como una medida de
cómo una sustancia resiste el cambio de temperatura cuando absorbe o libera
calor. El agua resiste un cambio de la temperatura; cuando cambia su
temperatura, absorbe o pierde una cantidad relativamente grande de calor.(Neil A.
Campbell, Jane B, et al.1985)
2.3. Parámetros fisicoquímicos de la temperatura:
La temperatura es un factor abiótico que regula procesos vitales para
losorganismos vivos, así como también afecta las propiedades químicas y físicas
de otrosfactores abióticos en un ecosistema. Antes de discutir la naturaleza de
dichasinteracciones, es necesaria una distinción entre losconceptos de
temperatura y calor. La distinción entre estos dos conceptos es a menudoconfusa,
llevándonos a intercambiarlos erróneamente. El término calor implica
energíatransferida desde un cuerpo o sistema hacia su ambiente inmediato o
viceversa. El flujode energía procede siempre de un área de mayor concentración
a un área de menorconcentración, en conformidad con la segunda ley de
termodinámica. Del otro lado, latemperatura es un parámetro que nos revela que
existe un contraste o gradiente deenergía que provoca el transferimiento de calor.
En términos fisiológicos, la temperatura es considerada un parámetro
de mayorsignificado que el contenido de calor de un cuerpo o sistema. Un
protozoario que nadalibremente en un cuerpo de agua con una temperatura
promedio de 10°C, es apenasafectado por la energía total contenida en su hábitat
(sin importar que su hábitat sea unapequeña charca o sea un gran lago). El factor
de intensidad, la temperatura (10°C), es elmismo para ambos cuerpos de agua,
controlando de igual forma el metabolismo delprotozoario. Asumiendo claro está,
que las únicas diferencias entre los dos ambientesson el tamaño de sus
respectivas cuencas hidrológicas y el contenido de calor asociadoa éstas.
Tenemos conocimiento de que la temperatura afecta la energía cinética de los
reactivos,así como la estabilidad y actividad de las enzimas que participan en
reaccionesbioquímicas. En consecuencia, la temperatura ejerce una marcada
influencia sobre lareproducción, crecimiento y el status fisiológico de todas las
entidades vivas. Losmicroorganismos como grupo (particularmente el grupo de las
bacterias) demuestran unacapacidad extraordinaria para vivir y reproducirse a lo
largo de un amplio rango detemperaturas (desde temperaturas bajo 0°C, hasta
temperaturas que alcanzan los113°C). Los microorganismos se han agrupado en
cuatro categorías, a base de surango de temperatura óptimo para el crecimiento.
Las categorías son: psicrofílicos,mesofílicos, termofílicos e hipertermofílicos. El
rango de temperatura óptimo y el límitemínimo y máximo de temperatura que
distinguen a cada grupo no se deben tomar comovalores absolutos que
establecen la frontera entre una y otra categoría y sí como unreflejo del hábitat
natural donde se desarrolla cada grupo. De hecho, el rango detemperatura que
define a cada categoría varía de un grupo de microorganismos a otro. El efecto de
la temperatura en el metabolismo, la nutrición y la reproducción
demicroorganismos, así como el desarrollo de adaptaciones moleculares para
sobrevivir enambientes con temperaturas extremas ha sido ampliamente discutida
en la literaturacientífica.
Por otro lado, la temperatura desempeña un rol fundamental en el
funcionamiento deecosistemas al regular o afectar otros factores abióticos del
ecosistema como son: lasolubilidad de nutrientes, solubilidad de gases, el estado
físico de nutrientes, el grado detoxicidad de xenobióticos y propiedades fisico-
químicas del medio acuoso como: pH,potencial redox, solubilidad de gases,
densidad, el estado físico y la viscosidad delsustrato. De hecho, la viscosidad del
agua desempeña un rol importante en determinar laforma de peces y larvas de
insectos en ambientes lóticos. Todas estas interaccionesafectan a su vez la
distribución, composición (diversidad) y el grado de actividadmetabólica de los
seres vivientes que integran un ecosistema.(Brock et al., 1994)
2.3.1. Efectos de la temperatura en la densidad y estratificación termal:
Uno de los efectos del calor que acompaña a la radiación solar sobre
las propiedadesfisico-químicas del sustrato (agua), es la estratificación vertical de
cuerpos de agualénticos, por diferencias en densidad y temperatura. La luz solar
calienta las aguascercanas a la superficie, generando una capa de agua tibia y
menos densa sobre unacapa de agua más fría y densa. Según la radiación solar
penetra en un cuerpo de agua,su absorción es casi exponencial (Figura N°2),
razón por la cual sería de esperar que ladistribución de calor a lo largo de la
columna exhibiera un patrón similar. (Roldán G., Ramirez J.; 1992)
Figura N°2: Perfil de luz incidente en función a la profundidad.
Sin embargo, la agitación de las aguas en la superficie por un efecto
de convección(provocado por evaporación nocturna y enfriamiento de la superficie
del cuerpo de agua)y la acción del viento, generan un perfil vertical de
temperaturas diferente al de lapenetración de la luz (Figura N°3). En
consecuencia, el cuerpo de agua se estratifica entres zonas o capas de agua: el
epilimnio , la capa de agua más superficial, la de menordensidad y mayor
temperatura; el hipolimnio , la zona más profunda, más densa y la demenor
temperatura y finalmente el metalimnio , zona intermedia entre el epilimnio y
elhipolimnio, con una densidad también intermedia. Los límites o fronteras de
estas zonas,son en muchas ocasiones difíciles de detectar. Las zonas son
dinámicas presentándosevariaciones en su tamaño (grosor), que obedecen a
fluctuaciones estacionales o acambios atmosféricos marcados (lluvias torrenciales,
tormentas).(Roldán G., Ramirez J.; 1992)
Figura N°3: Patrón de absorción de luz incidente y perfil vertical de
temperatura.
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Lugar de investigación:
El trabajo de investigación se realizó en lugar turístico Laguna de Los
Milagros,9°08'40.97" S 75°59'42.19" O Ubicada a 23 Km. al noroeste de la
ciudad de Tingo María (rumbo a la ciudad de Aucayacu)donde se tomaron
los datos de temperatura para el cuerpo de agua natural, y en el laboratorio
de ecología donde se tomaron los datos del cuerpo de agua artificial.
3.2. Materiales:
Cuaderno de registros.
Lapicero.
Reloj.
01 Oxímetro, marca LaMotte, modelo DO 6 Plus.
01 Termómetro de dilatación de mercurio.
Pescera pequeña.
Regla.
Foco de 100 watts.
3.3. Metodología:
Para determinar la temperatura del cuerpo de agua natural:
Se procedió a designar un lugar exacto de la laguna para realizar las
mediciones respectivas (Cada 2 horas), utilizando el oxímetro como termómetro,
se anotaron los datos para su análisis.
Para determinar la temperatura del cuerpo de agua natural:
Se procedió a adecuar la pecera para colocando el foco en la parte
superior, una vez encendido, se tomaron los datos de temperatura cada 15
minutos a distintas profundidades del cuerpo artificial de agua (profundidades que
se diferenciaban por 5 cm).
IV. RESULTADOS:
4.1. Resultados obtenidos de la variación diurna y nocturna de un cuerpo
de agua natural:
En la Tabla N°1 se observan los datos que se obtuvieron al realizar las
mediciones de la temperatura en la parte superficial del cuerpo de agua natural
(Laguna de Los Milagros) el día 12 de octubre del 2013, en donde se observa la
variación de la temperatura a lo largo del día transcurrido.
Tabla N°1: Temperatura del cuerpo de agua natural
n Hora Temperatura (°C)
1 00:50 29.1
2 02:50 28.2
3 05:00 27.1
4 06:50 27.6
5 08:50 28
6 12:50 29.7
7 14:50 31.3
8 16:50 31.6
9 18:50 28.6
10 20:50 28.5
11 22:50 28.3
24.00
25.00
26.00
27.00
28.00
29.00
30.00
31.00
32.00
0:50 2:55 5:00 6:50 8:50 12:50 14:50 16:50 18:50 20:50 22:50
Tem
pe
ratu
ra (
°C)
Hora
Línea de temperatura
En el Gráfico N°1 se observa la variación de la temperatura a lo largo
del día tomando como valor máximo 31.6°C a las 16:50 y como valor mínimo 27.1
°C a las 5:00.
Gráfico N°1: Línea de variación de la temperatura a lo largo del día en la parte
superficial del lago.
4.2. Resultados obtenidos de la variación de la temperatura según la
profundidad en un cuerpo artificial:
En la Tabla N°2 se observa la variación de temperatura en distintas
profundidades cada 15 minutos durante una hora, donde se puede apreciar que a
20 cm de profundidad durante una hora la temperatura permanece constante y al
agregar calor al cuerpo de agua artificial, se forma una estratificación térmica.
Tabla N°2: Variación de la temperatura a distintas profundidades en tiempos determinados
Profundidad Tiempo (minutos)
(cm) 0 15' 30' 45' 60'
0 27°C 30°C 32°C 33°C 34°C
5 27°C 29°C 29°C 30°C 30.4°C
10 27°C 28°C 28.5°C 29°C 29.5°C
15 27°C 27.5°C 28°C 28°C 28°C
20 27°C 27°C 27°C 27°C 27°C
0
5
10
15
20
25
26 28 30 32 34
Pro
fun
did
ad (
cm)
Temperatura (°C)
Tiempo: 0 min.
Tiempo: 15 min.
Tiempo: 30 min.
Tiempo: 45 min.
Tiempo: 60 min.
En el Gráfico N°2 se observa cómo se estratifica la temperatura en el
cuerpo de agua artificial, comportamiento más notorio al ir incrementándose el
tiempo de exposición del cuerpo de agua al calor, ya que como se puede observar
en la última línea (Tiempo: 60 min.), los valores de temperatura presentan un
rango más amplio que en los demás casos, pero en cada caso el valor de la
temperatura es el mismo a 20 cm de profundidad.
Gráfico N°2: Variación de la temperatura según la profundidad, en distintos tiempo
de exposición al calor.
V. DISCUSIÓN:
Se puede observar que la temperatura medida en la laguna de los
milagros presenta un rango de 27.1°C – 31.6°C obteniéndose el mayor valor en la
tarde y el menor en la madrugada; la razón por la que existe un poco variación en
los valores tomados se debe a que el agua presenta un elevado calor específico
como nos dice (Neil A. Campbell, Jane B, et al. 1985) “La capacidad del agua
para estabilizar la temperatura proveniente de su calor específico relativamente
alto…”, y también nos explica que el calor específico puede entenderse como la
resiste al cambio de temperatura cuando se absorbe o libera calor; es por eso que
a lo largo del día no existe mucha diferencia en cuanto a la temperatura en la parte
superficial del cuerpo de agua natural (laguna de los milagros).
En el cuerpo de agua artificial se evaluó como variaba la temperatura
en función a la profundidad durante un periodo de 60 minutos, donde se pudo
determinar que mientras aumentaba la profundidad la temperatura disminuía ya
que como indica (Roldán G., Ramirez J.; 1992): “...la estratificación vertical de
cuerpos de agualénticos, por diferencias en densidad y temperatura. La luz solar
calienta las aguascercanas a la superficie, generando una capa de agua tibia y
menos densa sobre unacapa de agua más fría y densa…”, el cuerpo de agua
artificial es considerado léntico debido a que no ocurre movimiento en este ya que
es una pecera, y esta falta de movimiento mecánico por parte del agua ocasiona
este tipo de comportamiento por otro lado si existiera agitación de las aguas en la
superficie por un efecto de convección(provocado por evaporación nocturna y
enfriamiento de la superficie del cuerpo de agua)y la acción del viento, esto
generaría un perfil vertical de temperaturas diferente casi similar al del que se
obtuvo en el Gráfico N° 2 en la primera línea (Tiempo: 0min.), ya que al mezclarse
el agua también se genera una temperatura de equilibrio en toda el perfil agitado.
VI. CONCLUSIONES:
Se logró determinar que la variación de temperatura diurna y nocturna de la
laguna de los milagros presenta un rango de valores entre los de 27.1°C y
31.6°C obteniéndose el mayor valor en la tardey el menor en la madrugada, y
que la poco variación en los valores tomados se debe al elevado calor
específico que presenta el agua.
Se determinó que el cuerpo de agua artificial (pecera) presenta una
estratificación térmica (disminuyendo la temperatura mientras aumenta la
profundidad) debido a la falta de movimiento mecánico por parte del agua.
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Brock et al., 1994. “MicrobialEcology"; Atlas &Bartha, 1992 y "Biology of
Microorganisms"; Traducido.
Calvin J. Masa de agua. [En línea]:
(https://www.regmurcia.com/servlet/s.Sl?sit=c,365,m,2624&r=ReP-9346-
DETALLE_REPORTAJESPADRE,06 de noviembredel 1013).
Dugan, P. 1992. Conservación de humedales. Un análisis de temas de actualidad
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Neil A. Campbell,Jane B, et al.1985. Biología, 7° ed., Buenos Aires, Madrid. 1392
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Roldán G., Ramirez J.; 1992, Fundamentos de la límnologíaneotropical; 2°
edición, Bogota, Colombia. 442p.