II. ORIGEN Y FISIOGRAFÍA DE LOS SISTEMAS ACUÁTICOS
Origen y Clasificación
Los lagos se forman por diferentes procesos:
a) Glacial = por la erosión causada en regresos y avances de los glaciares b) Volcánica = actividad c) Tectónica = movimientos geológicos por hundimientos.
La morfología y el sustrato geológico de las cubetas lacustres tienen gran influencia en los procesos de productividad del sistema (particularmente en la productividad litoral –orilla- ó entre mareas –intermareal- ) donde llega la vegetación enraizada, mayor sedimentación y más producción de materia orgánica.
El agua continental cubre 2.5 x 106 km2 = 2 % de la Zona limnética
superficie terrestre.
Existen lugares en el mundo con profundidades mayores a 400 m por ejemplo: El Lago Baikal que tiene una superficie de 31,500 km2 y una profundidad promedio de 730 m, el cual es de origen volcánico y tectónico.
El mar Caspio tiene 463,400 km2 siendo este el lago salino más grande que existe.
Lagos Biogénicos
Son lagos creados por organismos (Ejem. Castores, corales). Geomorfología de los sistemas lacustres.
Tienen un efecto importante en los eventos físicos, químicos y biológicos que ocurren en dichos lagos, así mismo juegan un papel importante en el metabolismo del agua.
Las características geomorfológicas de un lago determinan los siguiente:
1. Determinan la naturaleza de su drenaje, la entrada de nutrientes, el volumen del agua que entra a este sistema y la tasa de renovación
2. Determina los modelos termales y la estratificación del agua
3. Determina el grado de productividad que tenga dependiendo de la forma lacustre
A. Lagos (cubetas) tectónicas
Son depresiones formadas por movimientos o fallamientos en la corteza terrestre.
Ejem. El Lago Baikal a tenido una historia lacustre sin interrupción desde principios del terciario. Tiene aproximadamente 1200 sp de las cuales el 80% son endémicas. Existen lagos denominados tipo “Graben” que son lagos amplios y profundos como por ejemplo el lago Tanganyika o el Piramid lake. El Mar Caspio y Aral fueron formados por el levantamiento de cadenas montañosas que las aislaron de cuencas marinas en el Mioceno. El Lago Okeechobee se formó en florida en una depresión somera de 4 mts cuando la provincia de florida se formó (emergió) en el plioceno. Tiene una superficie de 1880 km2, es un lago somero. El Gran Lago Salado en el estado de Utah se formó por eventos tectónicos, las zonas de drenaje fueron bloqueadas por elevaciones tectónicas dando origen a una cubeta. En los Grandes Lagos se combinaron dos procesos en su formación, por actividad tectónica y glacial.
B. Lagos formados por actividad volcánica
Se forman por expulsión del magma y crean tapones. Cuando se encuentran dentro del cono son llamados lagos de caldera, son oligotróficos e improductivos.
Lago volcánico de valle
Llega un momento en que el peso del agua de la depresión cae y se llena el hueco formado por la expulsión. Una vez que se cae debido al peso se forma un lago. En cambio el lago de cráter se forma cuando se enfría el magma y queda el lugar. Los Lagos Maars son cráteres pequeños de origen explosivo con un diámetro de 2 km que resultan del contacto de la lava con el agua del subsuelo o con gases que escapan del magma teniendo forma circular y pueden ser muy profundos (100 m). Ejem. Big Soda Lake = Estado de Nevada
Lago de Oregon = Se formó por el hundimiento del centro de un cono volcánico con un área de km2 y 608 mts. Es el más profundo de los maars.
C. Lagos formados por Aludes (aluvial, deslizamientos)
Suelos poco sólidos. Material desprendido hacia valles fluviales originando represas que forman lagos. Por lo general son de duración estacional.
D. Lagos formados por actividad glacial
Son aquellos formados por efecto erosivo de los glaciares (principalmente en el hemisferio norte).
Los avances y retrocesos forman depresiones (cavidades) enormes originando cubetas lacustres llenadas con la misma agua del glacial. Son lagos muy estudiados y muy profundos. Existen diferentes formas de lagos:
Ø Lago Glacial Ø Lago de circo: serie de lagos interconectados en diferentes altitudes creando un rosario (partes más altas de las montañas) en valles glaciales donde estos adquieren un contorno llamado anfiteatro debido a la fusión y congelación del hielo. Son pequeños y tienen una superficie y profundidad menor de 50 mts.
Ejem. Lago Peter Noster (Canadá), Gran Lago del Osos, Lago del Esclavo, 5 grandes Lagos de Norteamérica y los lagos de la cordillera del los Alpes. Morrera = Material de arrastre producto de la erosión de los glaciares. Lagos Criogénicos = Formados por hielo. Se originan por el permafrost (capa del suelo congelada permanentemente) el fundimiento del hielo de una cuña origina una depresión. Lagos Carsticos = Son depresiones lacustres que son formadas por áreas compuestas de depósitos de rocas solubles; las que son de manera lenta disueltas por agua.
Ejem. Xenotes son rocas formadas por cloruro de sodio y en mayor proporción carbonato de calcio.
La mayoría se forma en depresiones producto de la disolución de la caliza (carbonato de Ca) en los suelos tipo Chernosen (regiones áridas y semiáridas).
Este tipo de lago se encuentra en la península de Yucatán, en el Noroeste de México y en Florida.
E. Cubetas lacustres formadas por actividad fluvial (ríos)
Son aquellas lagunas o lagos formados por el efecto erosivo de la corriente alternado con procesos de depósitos de sedimento.
La trayectoria puede cambia a través del tiempo, se forman en las partes bajas de la cuenca en donde hay planicies y el río puede presentar sinuosidades.
En las partes altas los ríos tienen:
- Corrientes fuertes - Pisos de grava o canto rodado
- Mayores ángulos
En los grandes ríos (Ejem. Missisippi) se presentan sinuosidades formando lagos meandros.
Debido a procesos de erosión y sedimentación se taponan formándose un lago de tipo meándrico, pudiendo ser temporales.
El lazo es interrumpido (estrangulado) por la depositación de sedimento en el lado cóncavo por efecto erosivo y/o sedimentación
Ejem. Río Nilo, Río Missisippi, Río Minnesota, ya que fluyen sobre una planicie muy extensa .
Lagos laterales
Se forman en las partes bajas de la cuenca (planicies). La velocidad de corriente (descarga) del río tributario es mayor que la del río principal haciendo que se forman tapones de sedimento inundando los valles inmediatos formando una laguna lateral. Se puede dar el caso que el tributario tenga una velocidad de corriente mayor que el principal cambiando el tapón. Estos tipos de lagos son generalmente lagos pequeños y temporales.
Lagos formados por deltas
Se forman en grandes deltas (Ejem. Missisippi, Nilo) en donde en la zona donde desemboca el río al mar se forman barras de sedimento. Estos lagos varían en volumen y pueden se modificados por corrientes y mareas. El agua de estos lagos son de tipo salobre por que están influenciadas por la corriente del río y mareas.
Ejem. Lago Pontchartrain (río Missisippi) y Lago Mariotic (río Nilo). Varisia = Lagos que se forman en ecosistemas acuáticos tropicales. Grandes ríos tropicales forman lagos de tipo lateral ya que se desbordan e inundan zonas adyacentes. Fiordos = Lagos formados por efecto erosivo de glaciares en zonas costeras, en zonas profundas que están en la desembocadura de grandes ríos hacia el mar.
F. Lagos formados por actividad eólica
El viento forma cavidades que posteriormente se forman el lago, por la reestructuración de la arena. Se presentan en zonas áridas, la mayoría de estos lagos son pequeños y efímeros. Cuando hay lagos permanentes de este tipo son indicadores de cambios de clima regionales recientes. Las dunas pueden formar lagos debido al apilamiento o aposición de dunas sobre la parte final de un río originando la formación de una laguna. Ejem. Desierto de Namib (Sudáfrica) en donde el agua embalsada en dichas cuencas lacustres se percola bajo las dunas que evaporan y por lo tanto no se vuelven salinas.
G. Lagos formados por dunas.
Se forman a través de una serie o hileras de dunas parecidas a un valle creando cubetas lacustres someras surtidas de agua a través del manto friático.
H. Lagos formados por deflación (Excavación)
Son los más importantes formados por el viento.
Se presentan en la gran cuenca de Estados Unidos (Great Basin), en la parte este de las Rocallosas (Norte de Texas) y en la Laguneta Susuta entre los límites de Sonora y Arizona, tiene un diámetro de 460 m y una profundidad de 1 m. Las depresiones por deflación que son permeables al agua pueden llegar a formar lagos cuando tienen mayor profundidad que el nivel friático.
I. Lagos formados por actividad costera
Se forman en la costa en cuerpos de agua protegidos.
La barra se forma por una corriente de agua que fluye paralela a la línea de costa y con el efecto de marea se forman zonas de depositación.Se presentan en el Golfo de México y en el Pacífico.
J. Lagos formados por acumulación de material de origen orgánico
Se forman por la acumulación de materia orgánica (detritos) o por bloqueo por plantas acuáticas que pueden originar un pequeño embalse sobre el canal o arrollo.
· Embalses Fitogénicos = Formados por la acción y bloqueo de plantas acuáticas (manglar) · Originados por castores = Forman un pequeño embalse cambiando el ambiente de lótico a léntico. Puede ser de 30-50 mts de diámetro y en casos extremos hasta 600 mts.
Formados por Atolónes = Se dan en áreas muy someras donde la corriente es estable, formándose los corales.
K. Lagos formados por impacto de meteoritos
Originados debido al efecto de la explosión y debido a la energía cinética que se libera generando un cráter (ya que ablanda el terreno). Ejem. Lago de Cráter en Urgava, Canadá.
L. Formación de lagos por actividad fluvial
Cuando hay mucha lluvia el río se comienza a desbordar hacia los lagos. La vegetación se encuentra adaptada a las inundaciones. Los ríos transportan muchos nutrientes de la parte de inundación al mismo río (matriz).
Morfometría de los Cuerpos Lacustres
Son mediciones que se hacen entorno al lago.
Ø Anchura Máxima (b)
Distancia máxima entre dos puntos en el lago
b = A0 / L Donde: A0 = Area del lago a profundidad 0 L = Longitud máxima
Ø Area o Superficie
Extensión del cuerpo de agua determinado en base a los contornos de profundidad.
a) Trigonométricos: Con el tránsito o teodolito, entre más mediciones se aproxima más al perímetro real. Se realiza en lagos no muy grandes.
b) Métodos con GPS (Geoposicionadores): Se realizan mediciones a lo largo del contorno del lago. c) Fotografía aérea o imágenes de satélite (lagos muy extensos).
Ø Profundidad
Se hacen medidas con una ecosonda que trabaja con sonido viajando a través de la columna de agua por medio de muestras Cuando son lagos someros se puede utilizar una varilla graduada o una cuerda graduada. La profundidad máxima (Zmax) es el punto de mayor profundidad en el lago. La profundidad promedio Z = V / A0 La profundidad relativa Zr: Es la profundidad máxima como un porcentaje del diámetro promedio.
Zr = 50 Zmax √∏ / √ A0 La mayoría de los lagos tienen valores de Zr menores a 2%, mientras que los lagos profundos con áreas superficiales pequeñas tienen valores de Zr mayores a 4 % dado que exhiben mayor resistencia a la mezcla.
Ø Perímetro
A través de un planímetro (se realiza a escala). O bien con un contador de pasos o un podómetro calibrado. O con un registro de distancia.
Ø Volume
Es la suma de los volúmenes de los estratos en profundidades sucesivas desde la superficie hasta el punto de máxima profundidad. V = h/3 (A1 + A2 + √ A1 A2) Donde: H = profundidad vertical (grosor del estrato) A1 = Área de la capa superficial A2 = Area de la capa inferior
Ø Desarrollo de la Línea de Costa (playa)
DL razón (proporción) de la longitud de la línea de playa (SL) con respecto a la longitud de la circunferencia de un círculo cuya área es igual aquella del lago en cuestión.
DL = SL / 2 √∏ A0
Entre menos granulado (irregular) tiene menos línea de costa y entre más granuleado posee mayor línea de costa. Muchos lagos tienen valores de DL altos, los formados de origen fluvial, mientras que los lagos cráter (se aproximan a un circulo) por lo tanto tienen valores de DL muy bajos. Los lagos de formas elípticas tienen valores de aproximadamente 2. Es importante saber la línea de costa por que reflejan la productividad, potencial para el desarrollo de comunidades litorales, etc.
Ø Curvas Hipsográficas
Representación gráfica entre el area superficial de un lago y su profundidad. Pueden ser expresadas en unidades absolutas de area (m2, Km2). Es el área que esta contenida en una profundidad dada o bien, el porciento del area lacustre que se encuentra en una profundidad dada.
Morfometría de los Arroyos
Zonas Ripárias o de Galería = Planicie de inundación + canal Canal = Es la sección transversal que contiene el flujo del arroyo y los bancos o pendientes del cajón del mismo. El cajón es formado por la erosión del arroyo durante los periodos de alto flujo o descarga. Banco = Pendiente o inclinación de los lados del canal. La estructura del banco indica el grado de impacto en los arroyos (perturbación).
Para realizar mediciones en un arroyo se deben realizar en diferentes transectos, en los sitios que mejor muestren la morfometría.
· Anchura del canal
Medición que hay entre banco y banco
Distancia (longitud) del banco
· Angulo o inclinación del banco · Ancho del arroyo Se mide de lado a lado en el cuerpo de agua. Si tiene un fondo expuesto, se suman las anchuras de cada arroyo. · Anchura del rápido
Anchura del rápido = Atotal – Aremanso
· Profundidad
Se realiza en los mismos sitios transversales donde se midió la anchura.
Se coloca un cordón señalado a cierta distancia realizando las mediciones, donde tendremos posteriormente una:
Z = ∑ Zi / n
Se puede utilizar también la regla de Carpenter.
· Velocidad de corriente
Se realiza en los mismos sitios de anchura y profundidad, existen varias formas:
a) Flotador (2 personas) Una sostiene el flotador lo suelta y la otra lo sostiene y con un cronómetro se toma el tiempo que tarda en recorrer una distancia conocida. V = d / t nada más nos da la velocidad superficial, se debe realizar de 5 a 6 veces.
b) Correntímetro Es el método más preciso, es un instrumento que mide las revoluciones de un rotor que es movido cuando es colocado en contra de la corriente, indicándolo en una consola dando la velocidad en m/seg o ft/seg o rpm. Existen de dos tipos: - Sónicos. Se registra el número de pulsos por minuto y se convierte en velocidad (m/s) a partir de una tabla proporcionada por el fabricante. -
c) Correntímetro de bolsa de caucho Aparato de construcción muy sencilla, diseñado por Gessner (1950)
Se coloca en contra de la corriente tapando la apertura y se tiene listo un cronómetro y simultáneamente se quita el dedo y se activa el cronómetro dejando que se llene el globo. Posteriormente se tapa el orificio y se detiene el cronómetro y medimos la cantidad de agua recolectada, el diámetro del orificio y velocidad de llenado, determinando la tasa de flujo = cantidad de agua que pasa por un área determinada.
· Descarga, Flujo o Gasto Hidráulico = Volumen de agua que pasa por un área dada en un tiempo dado (Q o R) dado por la velocidad, profundidad y anchura.
Dependiendo del flujo son los organismos que se pueden encontrar. Al alterarlo podemos perder ciertas especies, ya que todas las especies tienen un rango al cual están adaptadas. - Se puede calcular por el método de flotador (Embody, 1927)
R = [(W*Da*L)/T] (0.8 o 0.9)
R = tasa de descarga en m3/s 0 ft3/s W = Ancho promedio del arroyo en m Da = Profundidad promedio del arroyo L = Longitud (m) del transecto utilizado T = Tiempo promedio (seg) que requiere el flotador para recorrer la distancia L
0.8 = constante de fricción para substratos con fondo irregular 0.9 = factor de corrección para substratos lisos o suaves
- Utilizando correntímetro
Q = (V*A)(0.08 o 0.09)
Q = Tasa de flujo (descarga) m3/s o lt/s
V = Velocidad promedio de la corriente (m/s o ft/s) que se registra en la sección transversal del arroyo A = Area de la sección transversal A = Z * Ancho
- Descarga con el método de compuerta
Se utiliza en canales o pequeños arroyos
H = altura del nivel del desagüe
D = 0.925 H2.47 lt/min (cuando H está en cm) D = 2.52 H2.47 ft/seg (cuando H está en pies)
Para arroyos con mayor descarga
L = longitud o ancho del fondo de la escotura
H = altura del nivel de agua de descarga
D = 3.367 L*H1.5 ft3/min (cuando H está en pies) D = 1.12 L*H1.5 lt/seg (cuando H está en cm)
Se utiliza para construcciones permanentes generalmente Utilizado para arroyos muy estables, estaciones hidrométricas
- Método de sección media
Q = ∑ qi 1-n = Punto de observación b1- bn = distancia inicial (punto inicial) d1 - dn = profundidad del agua (cm) al punto de observación
q1 = V1 * d1 * (d1 + 1 - b1 – 1)
2 q1 = descarga en cada sección parcial V1 = Velocidad en cada punto de medición d1 = profundidad de cada segmento b1 = distancia desde la orilla hasta el punto de medición Q = descarga total en la sección transversal
Qn = dn (bn+1 - bn-1) Vn 2
Qn = descarga para la sección n dn = profundidad en la subsección n
bn = distancia a lo largo de la medida de la cinta métrica desde el punto inicial sobre el banco izquierdo hasta el punto “n” Vn = Velocidad promedio de la subsección n
- Ecuación de Davis (1938)
D = w * d * a * l
D= descarga m3/s w = ancho promedio del arroyo d = profundidad promedio l = distancia a = coeficiente de fricción Con los valores de la velocidad de corriente se pueden construir isolíneas de velocidad en los arroyos Las paredes tienen un efecto de fricción que alteran la velocidad de corriente. Flujos turbulentos → Demasiada fricción en el sustrato, sustrato irregular Flujos laminares → (cuerpos fusiformes que generan flujos laminares) Cuando el flujo es a manera de capas y ofrece una menor resistencia.
En los fondos se forman una capa límite, es una capa circundante de 1 a 3 mm de espesor donde la velocidad es muy larga.
- Pendiente
Se puede medir con un tránsito
Con la tasa de gasto se sabe:
v La cantidad de nutrientes
v La tasa de recambio
v Los requerimientos de flujo de las especies
v Lugares de inundación
Apuntes electrónicos elaborados en 2005 por Gorgonio Ruíz Campos, Faustino Camarena Rosales y Claudia Alejandra Reyes Valdez
