La radiacin solar' Propiedades pticas del agua'

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LIMNOLOGIA FISICA

• La radiación solar. Propiedades ópticas del agua.
• Propiedades térmicas del agua calor y
  temperatura.
• Movimientos del agua propiedades hidromecánicas.

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• TEMA 4.- PROCESOS FÍSICOS PROPIEDADES OPTICAS
  DEL AGUA
• 1.- Introducción.
• Radiación solar y luz.
• Energía de la luz
• Luz en la superficie de la tierra
• 2.- Penetración de la luz en las aguas
  continentales.
• 2.1.- Luz en la superficie del lago.
• 2.2.- Luz bajo la superficie del lago.
• - Coeficiente de extinción y transmisión,
  factores que le afectan.
• - Transparencia y color del agua.
• - Nivel de compensación.
• 3.- Adaptación de los organismos a la luz.
• Absorción de la luz por pigmentos vegetales y
  bacterianos.
• Penetración de la luz y zonación de las plantas
  acuáticas.
• La luz y los animales acuáticos.
• 5.- Resumen.
• Bibliografia

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Procesos físicos LUZ

• Radiación solar y luz.
• La luz en las aguas continentales.
• Luz en la superficie del lago.
• Penetración de la luz en el agua
• - Coeficientes de extinción y transmisión.
• -Transparencia y color del agua.
• - Nivel de compensación
• Adaptación de los organismos a la luz.

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Radiación solar y luz

• Energía de la luz
• La radiación contiene CUANTOS de energía que son
  directamente proporcionales a la frecuencia o
  número de ondas producidas por segundo.
• Ley de Plank E h . ?
• E es la energía de 1 fotón 1 quantum de
  radiación
• h cte de Plank (6,6255 x 1034 julios
  sg 1)
• ? frecuencia (ciclos por segundo)
• c c
• ? E h
• ? ?
• Las plantas fotosintéticas capturan parte de
  esta energía electromagnética y la convierten en
  energía química, perdiendo prácticamente el 99 .

• Radiación solar
• EMISION CONSTANTE 1,94-1,99 cal/cm2 m -1
• La RADIACION llega como un campo pulsátil de
  fuerza electromagnética, compuesto por una serie
  infinita de ondas que salen del sol a 299.790 Km.
  por segundo.
• Existe una miríada de rayos individuales dentro
  de la radiación solar, cada uno con su propia
  longitud de onda y su frecuencia característica.
  Aproximadamente la mitad constituye la luz visible

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Distribución espectral de la radiación solar
Desde menos de 290 nm hasta mas de 3.000 nm

• Ultravioleta Visible Infrarrojo
• Inferior 360 nm 380 720 Superior
  760
• R.F.A
• Suelo 9 42 49
• dentro del continuo del visible
• 380 LUZ (detectable por el ojo humano)
  780
• Radiación Radiación

c E h ?
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La luz en las aguas continentales.

• - LUZ EN LA SUPERFICIE DEL LAGO.
• Una porción de la energía que llega a la
  superficie del lago no penetra en el agua, es
  reflejada de inmediato. ALBEDO.
• Reflectancia (R) R a SA-b
• a y b ctes.
• SA Elevación angular en grado Altura
  del sol.
• Reflectancia expresada en porcentaje R x
  100.

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Penetración de la luz en el agua.- REFLEJADA. No
interviene.

• LUZ BAJO LA SUPERFICIE DEL LAGO
• ABSORBIDA. Exponencialmente.
• DISPERSADA. Dispersión molecular y por las
  partículas existentes dentro del agua.
• Varía según la profundidad.
• Cambios en CANTIDAD Y CALIDAD

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Penetración diferencial de ondas monocromáticas
diferenciadas, atravesando agua destilada.
I?z I?o . e k?.z I?o luz incidente I?z
Luz remanente
Luz remanente a 100 m ? 350 -570 nm, mayor
intensidad a 473 nm
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Penetración vertical de la luz en varios cuerpos
de agua, se muestra los porcentajes de luz
incidente remanente a diferentes profundidades.
K - Coeficiente de absorción vertical
?? Coeficiente global para el sumatorio de
? ln I o - ln I z K Z I z
I o . e -kw I o . e -kp I o . e
kc 1,7 K Z DS
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Penetración de la luz en las aguas continentales.

• LUZ BAJO LA SUPERFICIE DEL LAGO.
• Coeficiente Total de ABSORCION (K) en aguas
  naturales ? coeficiente de absorción
  vertical coeficiente de extinción
  densidad optica.
• La intensidad de la luz a la profundidad z, es
• I z I o . e -kw I o . e -kp I
  o . e -kc
• Kw - coeficiente de absorción del agua pura.
• Kp - coeficiente de absorción causado por la
  materia particulada en suspensión.
• Kc - coeficiente de absorción causado por las
  sustancias disueltas.
• Las sustancias particuladas y disueltas se
  pueden eliminar por filtración o centrifugación.
• TRANSMISION Es el porcentaje de luz incidente
  que atraviesa 1 m.
• T 100 x e - k k- coeficiente de absorción
  vertical
• La transmisión vertical de la luz puede
  graficarse en papel semilogarítmico

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Los abundantes rayos largos de luz incidente son
absorbidos rápidamente, el 65 de los rayos
rojos visibles han desaparecido en el segundo m,
y las ondas infrarrojas en un porcentaje aún
mayor en el primer m.
Transmisión T? 100 x e k ? K ?W , K ?p, K
?W Las sustancias disueltas (especialmente los
productos de degradación de las plantas) y en
suspensión tienen una acción selectiva sobre la
luz. La naturaleza espectral de la luz cambia con
la profundidad.
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Curvas de transmisión en función de los
coeficientes de absorción (indicados por figuras
en cada curva). La línea punteada muestra la
longitud de onda de mayor transmisión, ilustrando
la desviacion hacia una mayor transmisión de las
ondas largas a medida que aumenta el coeficiente
de absorción. (Modificado de Vollenweider, 1961)
K ?W K ?P K ?C Cuanto mayor es el
coeficiente de atenuación vertical, la
transmisión de ondas más largas es mayor.
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Transparencia y color del agua.Nivel de
compensación

• Disco de Secchi. Existe una enorme variabilidad
  en la transparencia de los lagos 40 m unos pocos
  cm.
• 1,7 (Poole y Atkins, 1929)
• K Este porcentaje no es invariable para
  todas las aguas. Z DS
• El nivel del 1 de Radiación Incidente llega a
  2,7 veces Z DS , muy próximo al factor 3 usado
  por los limnólogos.
• Representa el cociente entre la profundidad de
  la zona fótica y la transparencia medida por el
  disco de Secchi.
• Z DS . 2,7 Zc Este cociente varía en aguas
  sucias y coloreadas, y puede no ser aplicable
  en aguas donde se encuentran estratos
  espesos turbios por debajo del Disco de Secchi.

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Profundidad de compensación Zc

• El comportamiento de la LUZ en el ecosistema
  acuático permite determinar una serie de zonas y
  su productividad.
• Zona EUFÓTICA.
• El flujo de e- dentro del espectro RFA
  (380-720nm)
• Irradiación 1,4 vatios/m2
• Iz gt 1 I0
• Zona TROFOGÉNICA
• Zona AFÓTICA.
• La P.P. es considerada nula.
• Zona TROFOLÍTICA

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Adaptación de los organismos a la luz

• ABSORCION DE LA LUZ POR PIGMENTOS VEGETALES.
• 670 y 680 nm ondas largas
  superficiales
• Clorofila a Picos
• ? 435 nm ondas cortas que penetran
• más profundamente
• Pigmentos fotosensibilizadores
• Luz azul ? 460
• Luz verde ? 520
• amarillo-naranja ? 620
• Clorofila a (foto reductor)

CAROTENOIDES
FICOERITRINAS
FICOCIANINAS
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Adaptación de los organismos a la luz

• ABSORCION DE LA LUZ POR PIGMENTOS BACTERIANOS.
• Fotosensibilizador CLOROBIOClorofila 755 nm
• Fororreductor BACTERIO-Clorofila a 800
  nm 850 nm 890 nm
• Espectro de ? útil Desde el violeta a
  infrarrojo lt 400 nm 900 nm.
• PENETRACION DE LA LUZ Y ZONACION DE LAS PLANTAS
  ACUATICAS.

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LA LUZ Y LOS ANIMALES ACUÁTICOS

• FOTOPERIODICIDAD
• Migraciones verticales
• Diapausa
• Coloración

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Pigmentos visuales de los cladóceros.

• Picos máximos 430, 560 y 670 nm.
• Además pueden responder a la luz ultravioleta
  porque un cuarto pigmento absorbe al máximo a los
  370 nm.

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MÉTODOS DE ESTUDIO.

• Pirheliómetro.- Todas las ?.
• Luz. -Disco de Secchi
• - Células de sulfuro de cadmio.
• Luz. - Fotómetro
• subsuperficial conectado a un amperímetro.
• La respuesta del fotómetro en microamperios en
  la superficie del agua se considera el 100 y
  las siguientes lecturas se refieren a ese valor.
• Transmisiómetro. Registran D.O. marcados picos de
  extinción de la luz.
• Turbidiómetro.
• Consiste en 1 fuente de luz que proyecta un haz
  horizontal a una célula fotorreceptora.
  Generalmente separados 1 m, se puede reducir.
• En el bote se encuentra un receptor, generador
  (a batería) conectado a un microamperímetro, que
  recibe los impulsos de la fotocélula.
• La transmisión en la superficie se considera el
  100 y a medida que se sumerge el instrumento se
  registran las lecturas del microamperímetro etapa
  por etapa.
• Algunos investigadores calibran el
  microamperímetro exponencialmente y registran los
  resultados como densidad óptica (O.D.) siendo 0
  la lectura inicial.