1. Ecología de comunidades y de
ecosistemas:
Traducido y modificado de Mader, S.
Puede ser adaptado para 1º y 4º
medio y enseñanza universitaria-
pregrado
Gustavo Toledo
C.
Profesor de Biología,
San Fernando College
2013
© B. Runk/S. Schoenberger/Grant Heilman Photography
1

2. Resumen
 Elconcepto de comunidad
 La estructura de comunidades
 Composición y diversidad
 Hábitat y Nicho ecológico
 Competencia entre poblaciones
 Interacciones Predador-presa
 Relaciones simbióticas
 Biogeografía Insular
 Desarrollo de la comunidad
 Sucesión ecológica
2

3. Resumen
 La naturaleza de los ecosistemas
 Componentes abióticos
 Autótrofos
 Heterótrofos
 Flujo Energético
 Pirámides ecológicas
 Ciclos Biogeoquímicos
 Ciclo hidrológico
 Ciclo del Carbono
 Ciclo del Nitrógeno
 Ciclo del Fósforo
3

4. Comunidad: Concepto
 Una comunidad es un grupo de
poblaciones que interactúan entre ellas
dentro del mismo ambiente.
 La Composición de especies (también llamada
riqueza específica) de una comunidad es una
lista de varias especies en la comunidad.
 La diversidad incluye tanto a la riqueza de
especies y a la abundancia de las diferentes
especies.
4

5. Comunidad: estructura
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Ardilla
Alce Kinkajou (mico)
Liebre mono
Oso Oso hormiguero
Zorro rojo jaguar
Lobo tapir
Murciélago
perezoso
a. b.
a(Forest): © Charlie Ott/Photo Researchers, Inc.; a(Squirrel): © Stephen Dalton/Photo Researchers, Inc.; a(Wolf): © Renee Lynn/Photo Researchers, Inc.;
b(Rain forest): © Michael Graybill y Jan Hodder/Biological Photo Service; b(Kinkajou): © Alan & Sandy Carey/Photo Researchers, Inc.; b(Sloth): © Studio Carlo
Dani/Animals Animals Earth Scenes
5

6. Hábitat y Nicho ecológico
 Hábitat
 El área donde un organismo vive y se reproduce
 Nicho ecológico
 El rol que una especie juega en su comunidad
 incluye a su hábitat y a
 sus interacciones con otros organismos
 Nicho Fundamental – Todas las condiciones bajo
las cuales el organismo puede sobrevivir
 Nicho real o realizado- Set de condiciones bajo la
cual existe en la naturaleza
6

7. Nichos de alimentación para las aves
zancudas
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Flamengos se alimentan de moluscos y Este pato se alimenta Avocetas se alimentan de insectos, Los ostreros abren las conchas Los chorlitos se mueven en playas
Crustáceos pequeños y materia vegetal Zambulléndose con la pequeños invertebrados marinos De bivalvos con sus picos como Y pastizales cazando insectos y
Presente en el lodo que bombean con Cola afuera hasta “barriendo” de lado a lado con su Cuchillos y sondean la arena Pequeños invertebrados.
Su pico y su poderosa lengua. Alcanzar las plantas pico en las aguas someras. En busca de gusanos y
Acuáticas, semillas, cangrejos.
Caracoles e insectos.
7

8. Comunidad: estructura
 Competencia
 Cuando dos especies compiten, la abundancia
de ambas especies es impactada
negativamente
 Predación (o parasitismo)
 Se prevé un aumento de la abundancia del
Predador (o parásito)
 y reducción de la abundancia de la presa (o
huésped)
8

9. Competencia entre poblaciones
 Competencia ocurre cuando
 Miembrosde diferentes especies requieren el
mismo recurso, y
 El abastecimiento del recurso es limitado
9

10. Competencia en laboratorio entre
dos poblaciones de Paramecium
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Densidad poblacional Densidad poblacional
P. aurelia creciendo
separadamente
P. caudatum creciendo
separadamente
Densidad poblacional
Ambas especies
Creciendo juntas
Tiempo
10

11. Competencia entre poblaciones
 Principio de exclusión competitiva
 Dos especies no pueden por tiempo indefinido ocupar el mismo
nicho al mismo tiempo
 El uso compartido de recursos (repartición de recursos)
disminuye por la Competencia entre las especies
 La repartición de recursos conduce a la especialización del Nicho
y a una menor superposición de nichos entre las especies
 Desplazamiento de caracteres
 Las características tienden a ser más divergentes cuando las
poblaciones pertenecen a la misma comunidad que cuando están
aisladas
 Competencia y la repartición de recursos puede conducir al
desplazamiento de caracteres
11

12. Desplazamiento de caracteres en pinzones
de las Islas Galápagos
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especies coexisten en islas Abingdon,
% de la muestra
Bindloe, James y Jervis.
50
30
10
pequeña media grande
Profundidad del pico
G. fortis existe sólo en Isla Daphne
% de la muestra
50
30
10
pequeña media grande
Profundidad del pico
G. fuliginosa existe sólo en isla Crossman
% de la muestra
50
30
10
pequeña media grande
Profundidad del pico
G. fuliginosa G. fortis G. magnirostris
12

13. Especialización del Nicho entre 5 especies
de Currucas coexistentes
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Cape May
curruca
Black-throated
green curruca
Bay-breasted
curruca
Blackburnian
curruca
Yellow-rumped
curruca
13

14. Competencia entre
dos especies de picorocos
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Marea alta
Chthamalus
área de
Competencia
Balanus
Marea baja
14

15. Interacciones Predador-presa
 Predación
 Unorganismo vivo, el Predador, se alimenta
de otro, la presa
 Predador es más grande
 Predador tiene más baja tasa reproductiva
 presa usualmente es consumida completamente
 La
presencia de predadores puede disminuir la
densidad de presas y vice-versa
15

16. Interacción Predador-presa entre linces y liebres
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140
Liebre
lince
120
100
a.
Número (miles)
80
60
40
20
1845 1855 1865 1875 1885 1895 1905 1915 1925 1935
b. © Alan Carey/Photo Researchers, Inc.
16

17. Defensas de la Presa
 Defensas de la Presa
 Mecanismos que frustran la posibilidad de ser
comido por un Predador
 Sentidos más agudos
 Velocidad
 Armaduras protectoras
 Espinas protectoras o cuernos
 Colas y apéndices que se desprenden
 Químicos venenosos
 Camuflaje
 Coloración de advertencia
 Comportamiento gregario
17

18. Defensas Anti - predador
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ojo
Cabeza falsa
a. Camuflaje b. Coloración de advertencia c. Causar temor
a: © Gustav Verderber/Visuals Unlimited; b: © Zig Leszczynski/Animals Animals/Earth Scenes; c: © National
Audubon Society/A. Cosmos Blank/Photo Researchers, Inc.
18

19. Mimetismo
 Mimetismo
 Una especie se parece a otra especie que
posee una evidente defensa antipredador
 Mimetismo Batesiano – El que imita carece
de las defensas del organismo al que se
asemeja
 Mimetismo Mülleriano – El que imita
comparte una defensa protectora con otras
especies
19

20. Mimetismo Batesiano entre
insectos
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a. Mosca b. Escarabajo de cuernos largos
c. Abejorro d. Chaqueta amarilla
a: © Edward S. Ross; b: © Edward S. Ross; c: © James H. Robinson/Photo Researchers, Inc.; d: © Edward S. Ross
20

21. Mimetismo Mulleriano en Mariposas

22. Relaciones simbióticas
 Simbiosis
 Una asociación entre especies en la cual al
menos una de las especies es dependiente de
la otra
22

23. Relaciones simbióticas
23

24. Relaciones simbióticas
 Parasitismo
 ElParásito obtiene nutrientes de un huésped y
puede usarlo como hábitat y modo de
transmisión
 Endoparásitos
 Ectoparásitos
24

25. Gusano del corazón
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Courtesy the University of Tennessee Parasitology Laboratory
25

26. Relaciones simbióticas
 Comensalismo
 Una Relación simbiótica en la cual una
especie se beneficia y la otra ni es beneficiada
ni dañada
 El tiburón y la Rémora
26

27. Pez payaso entre los tentáculos de una
anémona
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
© Dave B. Fleetham/Visuals Unlimited
27

28. Relaciones simbióticas
 Mutualismo
 UnaRelación simbiótica en la cual ambos
miembros de la asociación se benefician
 Ambas especies No necesitan ser igualmente
beneficiadas
 Simbiosis de limpieza
A menudo se ayudan una especie a otra para
obtener alimento o evitar la Predación
 Bacteria en el tracto intestinal de Humanos
28

29. Simbiosis de limpieza
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
© Bill Wood/Bruce Coleman, Inc.
29

30. Biogeografía Insular
 MacArthur y Wilson
 Desarrollaron un modelo general de
Biogeografía Insular
 Explica y predice cómo la diversidad de la
comunidad de una isla es afectada por
 Distancia
desde el continente, y
 Tamaño de la isla
 El
modelo de biogeografía Insular sugiere
cuanto mayor sea el área de conservación
mayor será la probabilidad de preservar
más especies.
30

31. Desarrollo de la comunidad
 Sucesión ecológica
 Un cambio que involucra a una serie de
reemplazo de especies luego de producido un
disturbio
 Sucesión primaria ocurre en áreas donde no hay
formación de suelo
 Sucesión secundaria comienza en áreas donde el
suelo está presente
 Las primeras especies que comienzan una sucesión
secundaria son llamadas especies pioneras
31

32. Sucesión secundaria
http://recursosbiologicos.eia.edu.co/ecologia/documentos/sucesionecologica.htm
En esta dirección hay un documento básico sobre sucesión (copien el URL en explorer o Chrome)
a. Primer año b. Segundo año c. Quinto año d. Décimo año e. Vigésimo año
© Breck P. Kent/Animals Animals/Earth Scene
32

33. Sucesión secundaria en un bosque
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Arbustos pequeños Árboles arbustivos Árboles pequeños Árboles grandes
pasto Arbustos altos
33

34. Modelos de Sucesión
 Modelo de Facilitación
 Cada estado facilita la invasión y reemplazo
por organismos del próximo estado
 Sucesión en un área particular siempre
conducirá al mismo tipo de comunidad, una
comunidad clímax
34

35. Modelos de Sucesión
 Modelo de inhibición
 Lasespecies Colonos (o tempranas)
permanecen e inhiben el crecimiento de otras
plantas hasta que las especies colonos son
dañadas o mueren
 Modelo de tolerancia
 Diferentes tipos de plantas pueden colonizar
un área al mismo tiempo
 La casualidad determina cual semilla arriba
primero
35

36. Dinámica de un Ecosistema
 En un ecosistema,
 Las poblaciones interactúan entre ellas
 Las poblaciones interactúan con el ambiente
físico
 Los componentes abióticos de un ecosistema
son los componentes no vivos:
 Atmósfera,
 Agua,
 Suelo
36

37. Dinámica de un Ecosistema
Los componentes bióticos de un
ecosistema son los seres vivos que
pueden estar categorizados de
acuerdo a su fuente alimenticia:
Autótrofos
Heterótrofos
37

38. Componentes Bióticos : Autótrofos
 Productores son Autótrofos
 Requieren solo nutrientes inorgánicos y una
fuente de energía externa para producir
nutrientes orgánicos
 Foto - autótrofos
 Quimio - autótrofos
38

39. Componentes Bióticos : Productores
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a. Productores
a(Left): © Ed Reschke/Peter Arnold, Inc.; a(Right): © Herman Eisenbeiss/Photo Researchers, Inc.
39

40. Componentes Bióticos : Heterótrofos
 Consumidores son Heterótrofos
 Requierenuna fuente de nutrientes orgánicos
preformados
 Herbívoros - se alimentan de plantas
 Carnívoros - se alimentan de otros animales
 Omnívoros - se alimentan de plantas y animales
 Descomponedores, también son Heterótrofos
 Bacteria y fungi
 Digieren materia orgánica de organismos muertos
40

41. Componentes Bióticos : Herbívoros
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b. Herbívoros
b(Left): © Royalty-free/Corbis; b(Right): © Gerald C. Kelley/Photo Researchers, Inc.
41

42. Bióticos Componentes: Carnívoros
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c. Carnívoros
c(Left): © Bill Beatty/Visuals Unlimited; c(Right): © Joe McDonald/Visuals Unlimited
42

43. Bióticos Componentes: Descomponedores
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d. Descomponedores
d(Left): © SciMAT/Photo Researchers, Inc.; d(Right): © Michael Beug
43

44. Flujo Energético y ciclos químicos
 Cadaecosistema está caracterizado por dos
fenómenos fundamentales :
 Flujo Energético
 Empieza cuando los productores absorben la energía solar
 Sintetizan nutrientes orgánicos vía fotosíntesis
 Los nutrientes Orgánicos son usados por ellos mismos
 Nutrientes Orgánicos son usados por otros
 Energía eventualmente se disipa como calor en el ambiente
 Ciclo químico
 Empieza cuando los productores toman nutrientes
inorgánicos desde el ambiente físico
44

45. Naturaleza de un ecosistema
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Energía
calor
solar
productores
consumidores
Pool de
Nutrientes
inorgánicos
calor
energía
calor Descomponedores
nutrientes
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46. Balance Energético
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Calor al
ambiente
Respiración celular
Muerte
Energía a
Crecimiento y reproducción los carnívoros
Energía a
los detritívoros
© George D. Lepp/Photo Researchers, Inc.
46

47. Flujo Energético
 Una red trófica
 Representa vías interconectadas del Flujo
Energético
 Describe relaciones tróficas
47

48. Red trófica: Pastoreo y detritívora
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Autótrofos Herbívoros/Omnívoros Carnívoros
Lechuza
Bellotas
Aves Águila
Insectos
Comedores
De hojas
Ciervo
Zorros
Hojas
Ardillas
conejo
Zorrillos
detritus Serpientes
rata
rata
a. muerte
muerte
muerte
Hongos y bacterias en el detritus invertebrados Invertebrados carnívoros salamandras Musarañas
b.
48

49. Flujo Energético
 Una red trófica de Pastoreo comienza con
un productor, en este caso un Roble.
 Insectos, conejos y ciervos se alimentan
de hojas.
 Aves, ardillas y ratas se alimentan de
frutas y bellotas.
 Ellosson omnívoros debido a que también se
alimentan de cuncunas.
49

50. Flujo Energético
 Una red trófica detritívora empieza con detritus
 Detritus es alimento para los organismos del suelo
tales como lombriz de tierra.
 La lombriz de tierra a su vez se alimentan de
invertebrados carnívoros.
 Los invertebrados pueden ser comidos por musaranas
o salamandras.
 Losmiembros de una red trófica detritívora
pueden llegar a ser alimento para carnívoros que
moran sobre el suelo, de modo que la red trófica
de pastoreo y de detritus están unidas.
50

51. Niveles tróficos
 Una cadena de alimentos es un diagrama
que muestra una vía simple del Flujo
Energético en un ecosistema.
 Nivel trófico
 Un nivel de alimentación dentro de una red o
de una cadena trófica
 Está formado por todos los organismos que se
alimentan en el mismo nivel en una cadena de
alimentos
51

52. Pirámides ecológicas
 Sólo cerca del 10% de la energía de un
nivel trófico está disponible para el próximo
nivel trófico
 Explica
por qué los carnívoros superiores
pueden ser soportados en una red trófica
 Pirámides ecológicas
 Representa el flujo de energía con grandes
pérdidas entre niveles tróficos sucesivos
 Pueden estar basadas en el Nº de organismos
o en la cantidad de biomasa de cada nivel
trófico
52

53. Pirámide Ecológica
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Carnívoros
superior
1.5 g/m2
carnívoros
11 g/m2
herbívoros
37 g/m2
Autótrofos
809 g/m2
53

54. Ciclos químicos
 Lasvías por las cuales circulan los
químicos a través de los ecosistemas
 Involucran tanto a los componentes vivos
(biótico) y no vivos (geológico)
 Conocidos como Ciclos Biogeoquímicos
 Ciclo del agua,
 Ciclo del Carbono,
 Ciclo del Fósforo,
 Ciclo del Nitrógeno
54

55. Ciclos Biogeoquímicos
 Ciclos químicos pueden involucrar a:
 Reservorio – Fuente normalmente no disponible para los
productores
 Combustibles Fósiles
 Minerales
 Sedimentos
 Pool de intercambio – fuentes de las cuales los organismos
generalmente toman químicos
 Atmósfera
 Suelo
 Agua
 Comunidad Biótica – los químicos permanecen en las cadenas
de alimento, quizás nunca entren al pool
 Las actividades Humanas producen contaminación y
alteran el balance normal de los nutrientes
55

56. Modelo para ciclos químicos
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Reservorio
• combustibles
fósiles
• mineral
en rocas
• sedimento productores
Pool de
en océanos
intercambio
• atmosfera
• suelo
• agua
comunidad
56

57. Ciclo hidrológico
 El agua se evapora desde los cuerpos de
agua
 Precipitación sobre la tierra entra a la tierra
(subsuelo), a cuerpos de agua
superficiales o acuíferos
 Eventualmente el agua retorna a los
océanos
57

58. Ciclo hidrológico
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transpiración de las plantas
y evaporación desde el suelo precipitación
Sobre la tierra
H2O en Atmósfera transporte neto de vapor de agua por el viento
lago
evaporación precipitación
Desde el océano al océano Escorrentía de agua dulce
Océano acuífero
Hielo
Aguas
subterráneas
58

59. Ciclo del Carbono
 La Atmósfera es un pool de intercambio para el
dióxido de carbono.
 En el agua, el dióxido de carbono se combina
con agua para producir iones bicarbonato.
 Bicarbonato en el agua está en equilibrio con el
dióxido de carbono en el aire.
 La cantidad total de dióxido de carbono en la
atmósfera ha sido aumentada cada año debido a
las actividades humanas tales como la
combustión de combustibles fósiles
59

60. Ciclo del Carbono
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6
combustión
CO2 en Atmosfera
2
fotosíntesis
6
destrucción 4
de vegetación
respiración
1
5
6 plantas terrestres
difusión
3 Océano
carbón escorrentía bicarbonato (HCO3 –)
Suelos
sedimentación
gas Organismos muertos
petróleo natural
y desechos animales
60

61. Efecto invernadero
 Gases invernadero
 dióxido de carbono, óxido nitroso, metano
 Permiten que la luz solar pase a través de la
atmósfera
 Reflejan a los rayos infrarrojos que alcanzan la tierra
 El calor queda atrapado en la atmósfera
 Si la temperatura de la tierra se eleva
 Más agua se evaporará
 Más nubes se formarán, y
 Se establecerá un ciclo de retroalimentación positivo
potencial
61

62. Ciclo del Fósforo
 El fósforo no entra a la atmósfera
 Ciclo sedimentario
 Los fosfatos tomados por los productores es
incorporado a una variedad de moléculas orgánicas
 Los niveles de fósforo excesivo pueden
conducir a una EUTROFICACIÓN del agua
62

63. Ciclo del Fósforo
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Roca explotable
8 2
Fosfato de minas desgaste
Planta de
Tratamiento de
Levantamiento Aguas residuales
geológico
7
fertilizantes
Fosfato
4 En solución
1
8
plantas
escorrentía
5 organismos
animales Comunidad Fosfato en
Biótica El suelo Océano
3
Desechos de plantas
animales detritus
6
Descomponedores
sedimentación
63

64. Ciclo del Nitrógeno
 El nitrógeno atmosférico es fijado por bacterias
 Lo hacen disponible para las plantas
 Nódulos en las raíces de legumbres
 Nitrificación- Producción de nitratos que puede
ser usado por plantas como fuente de nitrógeno
 Asimilación--plantas toman amoníaco y nitratos
desde el suelo y lo usan para producir proteínas
y ácidos nucleicos
 Desnitrificación - Conversión de nitrato a óxido
nitroso y gas nitrógeno
64

65. Ciclo del Nitrógeno
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N2 en atmósfera
1
Fijación
de N2
desnitrificación
nitrógeno-fijado por fijación de
escorrentía N2
Bacterias en nódulos
Actividad
y suelo 4
Humana
plantas 2
5
3 Bacteria
nitrificación
desnitrificante
Desechos de
Planta-animal 2
1
descomponedor
NO3−
cianobacteria Comunidad
Comunidad biótica 3
NH4+ biótica NH4+
desnitrificación fitoplancton
2 4
Bacteria
nitrificante descomponedor
NO3−
NO 3
−
Bacteria
sedimentación
desnitrificante
65

66. Nitrógeno y Contaminación aérea
 Depósitos ácidos
 Óxidos de Nitrógeno y dióxido sulfuroso son
convertidos a ácidos cuando se combinan con
vapor de agua
 Afectan a lagos y bosques
 Reduce campos agrícolas
66

67. Revisión
 Elconcepto de comunidad
 La estructura de comunidades
 Composición y diversidad
 Hábitat y Nicho ecológico
 Competencia entre poblaciones
 Predador-presa interacciones
 Relaciones simbióticas
 Biogeografía Insular
 Desarrollo de la comunidad
 Sucesión ecológica
67

68. Revisión
 La naturaleza de los ecosistemas
 Componentes abióticos
 Autótrofos
 Heterótrofos
 Flujo Energético
 Pirámides ecológicas
 Ciclos Biogeoquímicos
 Ciclo hidrológico
 Ciclo del Carbono
 Ciclo del Nitrógeno
 Ciclo del Fósforo
68