UNIDAD 4 Sistema biosfera.pdf

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

1. INTRODUCCIÓN
¿Qué es la
ecosfera y por
qué decimos ue
es un sistema
cerrado?

2. CONSUMIDORES (HETERÓTROFOS)

3. DESCOMPONEDORES ¿HACEMOS ALGÚN EXPERIMENTO CONTROLANDO VARIABLES?
?????

3. CICLO DE MATERIA Y ENERGÍA

AHORA RELACIONAD ESTO CON EL SISTEMA DE
ALIMENTACIÓN HUMANA Y SU EFICIENCIA

3.3 PARÁMETROS TRÓFICOS
Sirven para evaluar la rentabilidad tanto de un solo nivel trófico como de
un ecosistema completo (PERMITEN CONOCER CÓMO SE ESTRUCTURAN
Y FUNCIONAN LOS ECOSISTEMAS)
Estudiaremos 5 parámetros:
1. Biomasa. (Capital).
2. Producción. (Intereses).
3. Productividad. (Tasa de
renovación).
4. Tiempo de renovación.
5. Eficiencia.
(Salidas/Entradas).

1. Biomasa. (=Capital)
- Cantidad, en peso de materia orgánica (viva o muerta,necromasa) de un
nivel trófico o ecosistema.
- Representa la cantidad de energía fijada como materia orgánica en un nivel
trófico o ecosistema
- Como la materia orgánica es el vehículo de la energía en los ecosistemas, la
energía se puede expresar como cantidad de materia

2. Producción. (=Intereses)
Cantidad de energía acumulada como biomasa po
r unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo.
Unidades:
g C/m2·día; Kcal/ha·año
Puede ser según el nivel trófico:
 Producción primaria fijada por autótrofos.
 fijada por autótrofos.
 Producción secundaria resto de niveles tróficos.
 fijada por autótrofos.
• Producción bruta: cantidad de biomasa producida por tiempo que equivale a
la energía fijada/tiempo. Por ejemplo: total fotosintetizado o total asimilado.
(cantidad de biomasa producida)
• Producción neta: cantidad de energía almacenada/tiempo. Es el aumento de
biomasa (descontando la respiración), que queda disponible para el
siguiente nivel trófico.
Producción bruta = Producción neta + Respiración
PPB: materia orgánica sintetizada por los productores
PPN: materia orgánica de las plantas a disposición de los
herbívoros

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3.4 Bioacumulación.
Proceso de acumulación de sustancias tóxicas (metales pesados o
compuestos orgánicos sintéticos) en organismos vivos en concentraciones
cada vez mayores y superiores a las registradas en el medio ambiente.

5. Factores limitantes de la producción
primaria.
Factor ecológico:magnitud ambiental que varía y afecta a los seres vivos
Ejemplos: temperatura, luz, pH, salinidad, humedad, nutrientes, espacio…
Ley del mínimo (Liebig): el crecimiento vegetal está limitado por la
ausencia del único elemento que está en cantidad inferior a la mínima
necesaria. Este elemento se llama factor limitante.

APRIL 17, 2019
Sea creatures store carbon in the ocean – could protecting them help slow climate
change?
by Heidi Pearson,

- El carbono se encuentra en todos los sistemas terrestres.
- Atmósfera: En forma de CH4 y CO2 fijada por autótrofos. implicados en aumento de efecto
invernadero, por eso es importante cuando es almacenado en otros sistemas.
- Biosfera: en forma de materia orgánica. El CO2 pasa de la atmósfera (o hidrosfera)
a la biosfera por fotosíntesis y de la biosfera a la atmósfera (o hidrosfera) por
respiración. Los incendios forestales devuelven rápidamente el CO2 a la atmósfera.
- Hidrosfera: disuelto en el agua, procedente de la atmósfera en forma de ácido
carbónico, que ataca rocas carbonatadas y silicatos produciendo iones bicarbonato,
calcio y silicio.
Algunos seres vivos transforman el bicarbonato y el calcio en carbonato cálcico y lo
incorporan a las partes duras del organismo (caparazones, conchas…) Tras su
muerte acaban en los sedimentos pasando a la geosfera. También por Tª se pueden
transformar en carbonato y precipitar pasando a la geosfera.
- Geosfera: los sedimentos carbonatados se convierten en rocas sedimentarias
(calizas y dolomías). Son el mayor almacén de CO2.
El enterramiento de materia orgánica durante millones de años produce su
conversión en combustibles fósiles, uno de los mayores almacenes de CO2. La
quema de los mismos produce su liberación a la atmósfera.

6.2 CICLO DEL NITRÓGENO
N elemento muy importante porque forma
parte de los aminoácidos de las
proteínas. (y del ADN)
Es un elemento limitante de la
producción primaria.
Es el mayor componente de la
atmósfera (78%) en forma de N2
que es
inerte (la mayor parte); NH3
(procedente
de erupciones volcánicas y putrefacción);
y los NOX
(NO, NO2
, N2
O)

1. Fijación de nitrógeno: permite la
transformación de la forma inerte a
formas reactivas disponibles para los
organismos.
Fijación atmosférica: N2
+O2
+ tormentas  fijada por autótrofos.
NOx; NOx + H2
O de lluvia  fijada por autótrofos. HNO3
(ácido
nítrico). Al caer al suelo arrastrado por agua
de lluvia se forma el catión nitrato (NO3
-) que
las plantas asimilan.
Fijación biológica: hay organismos capaz
de fijarlo de la atmósfera  fijada por autótrofos. transforman el N2
en formas asimilables por las plantas.
Organismos fijadores de nitrógeno: bacterias del
género Azotobacter que viven en suelo;
cianobacterias (fitoplancton); bacterias del género
Rhizobium que viven en simbiosis con
leguminosas; hongo del género Frankia que
forman nódulos radiculares en árboles como el
Aliso o árbol del paraíso.
O MEJOR
ROTAR
CULTIVOS…
.

Nitrificación: las bacterias nitrificantes transforman el NH3
resultado de la
putrefacción en nitratos asimilables por las plantas.
Desnitrifación: transforman los nitratos en N2
, empobrecen el suelo. Llevada a cabo
por bacterias en condiciones de anaerobiosis: ¿COMPACTACIÓN POR PISADA?

Intervenciones del ser humano en el ciclo del nitrógeno
Procesos de combustión a altas temperaturas: en los motores reaccionan
el nitrógeno y el oxígeno liberando NO2
a la atmósfera. En la atmósfera
reaccionan con el agua y forman ácido nítrico  fijada por autótrofos. lluvia ácida.
Fijación industrial : convierte N2
en NH3
y fertilizantes.
Abonado excesivo: provoca la acumulación de nitratos en el suelo y en el
agua (eutrofización) y su liberación a la atmósfera en forma de N2
O

Óxido nitroso: gas de efecto invernadero 300 veces más potente que el CO2

La metahemoglobinemia o síndrome del niño azul (blue babysyndrome), es el término
utilizado para definir el exceso de metahemoglobina (MetHb) en la sangre de los niños
menores de 4 meses. La metahemoglobina es una hemoglobina anómala que no transporta
oxigeno por lo que produce dos tipos de síntomas:
- Color azulado (cianosis) característico de piel y mucosas.
- Síntomas debido a la falta de oxígeno (hipoxia tisular) en los tejidos que provoca dificultad
respiratoria, taquicardia, náuseas, vómitos y en casos graves convulsiones y coma.

6.3 CICLO DEL FÓSFORO
Es un componente esencial de los seres
vivos  fijada por autótrofos. presente en ácidos nucleicos y
ATP.
La mayoría del fósforo está inmovilizado
en la litosfera en forma de rocas
sedimentarias. Su proceso de movilización
es muy largo por eso es el principal factor
limitante y es un recurso no renovable.
Las plantas incorporan el fósforo a sus
estructuras absorbiendo fosfatos (PO4-3
)del
suelo.
El resto de seres vivos lo incorporan a
través de la cadena trófica.
Cuando los organismos mueren los
fosfatos se incorporan de nuevo al suelo.

6.4 CICLO DEL AZUFRE
El mayor almacén de azufre están en la hidrosfera.
En la atmósfera: el H2
S y SO2
proceden de las erupciones volcánicas, de la descomposición y
de el metabolismo anaerobio de bacterias sulfatorreductoras.
PROBLEMA!!
H2
S  fijada por autótrofos. SO2
+ H2
O  fijada por autótrofos. H2
SO4
En la biosfera: esencial para formar biomoléculas. Los hongos, plantas y bacterias lo
incorporan directamente en forma de sulfatos. El resto de niveles a través de la cadena trófica.
En la hidrosfera: el H2
S en lugares oxigenados se transforma en SO2
; en lugares anaerobios
reacciona con hierro y forma el mineral pirita.
Es abundante en combustibles fósiles y se libera a la atmósfera tras u combustión. El SO2
reacciona con el agua y forma ácido sulfúrico que cae en forma de lluvia ácida.

El DMS es producido en el ecosistema marino por diatomeas, cocolitofóridos (fitoplancton) y
bacterias que contienen DMSP-liasas, que degradan en DMSP (dimetilsulfopropionato) a DMS. El
DMS, por ser un compuesto volátil, pasa a la atmósfera fácilmente, y es movilizado por el viento

7. AUTORREGULACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS
→ Un ecosistema es un sistema formado por la interacción entre una biocenosis o
comunidad y unos factores abióticos o físicos del medio.
→ Se autorregula por las múltiples relaciones tróficas que se establecen dentro
de él y que permiten un máximo aprovechamiento y reciclaje de los recursos.
→ Un ecosistema modelo es cerrado para la materia y abierto para la energía,
capaz de autorregularse y permanecer en equilibrio dinámico a lo largo del
tiempo.
→ El ser humano rompe este equilibrio en su provecho imponiendo su propio control.

7.1 AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
La población es el conjunto de individuos de una misma
especie que coexisten en el espacio y en el tiempo.
En ella se definen los parámetros:
 Tasa de natalidad (TN): número de nacimientos
por unidad de tiempo, respecto al total de individuos de la
población.
 Tasa de mortalidad (TM): es el número de muertos por unidad de
tiempo, respecto al total de individuos de la población.
Respecto a la mortalidad cada especie tiene un
comportamiento diferente (la mayoría de los que nacen llegan a adultos y
posteriormente su TM es elevada (abejas, hombre de países
desarrollados, grandes mamíferos) o la TM es igual a lo largo de su vida
(gaviota, gorrión,..) o la TM es elevada en estados iniciales (tortuga,
ostra, vegetales,...)

Se llama tasa de crecimiento (r) o potencial biótico al aumento o disminución del
número de individuos de una población por unidad de tiempo, y si
no hay migraciones:
r = TN - TM ; dN/dt = r . N
→ si r es positivo, indica un crecimiento de la población,
→ si r es igual a 0, que está en equilibrio dinámico
→ si es negativo, indica que la población está en declive.
Pero también hay que tener en cuenta…
 Tasa de inmigración (T I)
 Tasa de emigración (TE)
 La población varía en el
tiempo según:
dN/dt = n – m + i – e = N (TN – TM + TI– TE)

Si a una especie determinada la ponemos en las condiciones ideales, sin nada
que limite su crecimiento y sin otras especies competidoras o depredadoras, la
población en cuestión alcanzará un máximo de natalidad y una mortalidad
mínima, y se dice que alcanza su potencial biótico

Al ocupar inicialmente un territorio, el
potencial biótico (r) será máximo (r= TN-TM) y
la población crece exponencialmente, dando
curvas en J. Al cabo de un tiempo aparece la
resistencia ambiental y la curva cambia a S,
concrecimiento logístico.
Resistencia ambiental: Se refiere al
conjunto de factores que impiden a una
población alcanzar el potencial biótico. Estos
factores regulan la capacidad reproductiva de
una población de manera limitante y pueden
representar tanto recursos (como agua,
refugio, alimento) como la interacción con
otras poblaciones.
→ Factores externos: bióticos(depredadores,
parásitos, etc.)
abióticos (cambios
climáticos, escasez de alimentos,
catástrofes,sequía, etc.)
→ Factores internos, como el aumento en la
densidad de población que afecta
negativamente a los hábitos reproductores.

Esta resistencia hace que tras un crecimiento inicial se alcance un estado
estacionario llamado CAPACIDAD DE CARGA DEL ECOSISTEMA (K).
En condiciones naturales las poblaciones tienden a mantener un número de
individuos que oscila alrededor de la capacidad de carga.
A las oscilaciones se les llama FLUTUACIONES y se dice que la población está en
EQUILIBRIO DINÁMICO O ESTACIONARIA.

Según sean los valores del potencial biótico (r) distinguimos dos estrategias
reproductivas. OJO!!!! r es inherente a la especie y representa la capacidad
máxima reproductiva de las hembras contando con una óptima disponibilidad de
recursos

Factores que determinan el crecimiento de una
población: CONCEPTOS CLAVE
→ Límites de tolerancia o valores
extremos, máximos y mínimos de
un determinado factor que tolera
una especie.
→ Valencia ecológica o intervalo
comprendido entre valores
máximo y mínimo de cualquier
factor del medio que actúa como
factor limitante. Es pequeña para
las estenoicas y amplia para las
eurioicas

7.2. Autorregulación de la comunidad
La coexistencia de poblaciones diferentes en un ecosistema hace que
interacciones y dichas interacciones pueden ser factores limitantes bióticos.
Dentro de estas interacciones de regulación,que confieren estabilidad,
hay que destacar:
o Depredación
o Competencia interespecífica (la intra actúa a nivel de población)
o Parasitismo
o Mutualismo

a. Modelo depredador-presa
Es estabilizador, se basa en un bucle de realimentación negativo.
Crece la población de presas fijada por autótrofos. como consecuencia crece la de
depredador hasta que la población de presas empieza a escasear y
entonces desciende también la de depredador  fijada por autótrofos. cuando este
disminuye, las presas vuelven a crecer y así sucesivamente.
Entre una oscilación y otra hay una diferencia temporal  fijada por autótrofos. tiempo
de respuesta

El sistema depredador-presa está en equilibrio dinámico fijada por autótrofos. si por cualquier otro
factor hay un aumento descenso de una de las poblaciones, tras un tiempo, la
gráfica tenderá a estabilizarse nuevamente.
Normalmente, cada depredador suele alimentarse de varias presas para
asegurar su supervivencia en caso de que falte alguna de ellas.

B. Parasitismo
Relación en la que uno de los individuos, parásito, se ve beneficiado, frente
al hospedante que se ve perjudicado.
Endoparasitismo fijada por autótrofos. el parásito vive dentro del organismo (ej: tenia);
Ectoparasitismo fijada por autótrofos. el parásito es externo (ej: pulga, piojo..)
El modelo de esta relación según la teoría de sistemas es distinto al
anterior porque al parásito no le interesa matar al hospedante porque vive a
expensas de él.

c. Competencia (C) y nicho
Competencia: relación entre individuos
de la misma especie (intraespecífica) o
entre individuos de distintas especies
(interespecífica) por utilizar el mismo
recurso (alimento o territorio)
La competencia intraespecífica es
más fuerte porque se compite por unos
requisitos idénticos. Contribuye a la
selección natural porque sólo sobreviven
los mejor dotados.
La competencia interespecífica
contribuye a la organización de los
ecosistemas pues la especie mejor
adaptada al final expulsa a las demás  fijada por autótrofos.
principio de exclusión competitiva.

Hay dos bucles de realimentación negativa desde los encuentros hasta la
presa en común  fijada por autótrofos. esto produce la desestabilización del sistema fijada por autótrofos.
desaparece la especie menos eficaz.
En ocasiones la aparición de un depredador de la especie más competitiva,
atenúa la competencia permitiendo la coexistencia de ambas especies.

Nicho ecológico vs hábitat
Hábitat: lugar en el que vive una especie.
Nicho ecológico: conjunto de circunstancias relacionadas con el ambiente,
con las relaciones tróficas y funciones ecológicas que definen el papel que
desempeña una especie en un ecosistema.
Si dos especies comparten el mismo nicho, es decir, el mismo “oficio”
competirán entre sí y una será excluida.
Nicho ecológico potencial (IDEAL):
Es el que satisface todas las necesidades de una especie. Muy difícil de
alcanzar (en laboratorio o en cautividad, pero no en la vida real)
Nicho ecológico real:
Es el nicho que ocupa una especie en condiciones naturales y donde influye
mucho la competencia.
Existen especies muy próximas que ocupan nichos ecológicos distintos
(murciélagos de América central) y otras especies que ocupan nichos equivalentes
en zonas geográficas alejadas para evitar la competencia (canguro, bisonte, vaca…)
A estos últimos tipos de especies se les denomina VICARIAS

8.Biodiversidad
→ Biodiversidad: variedad de especies de un ecosistema y la abundancia
relativa de los individuos de cada especie.
→ Los ecosistemas más diversos son los más estables debido a la
cantidad de relaciones que se establecen entre las especies.
→ Tras la conferencia de Río de Janeiro de 1992 el término biodiversidad
engloba tres conceptos:
1.Variedad de especies que hay en la Tierra.
2.Diversidad de ecosistemas que hay en la Tierra.
3.Diversidad genética  fijada por autótrofos. la variedad de genes que permiten a los
organismos evolucionar, enriquecerse y adaptarse al medio.

La biodiversidad ha variado a lo largo de la historia de la Tierra. Ha habido 5
grandes extinciones, en las que sólo sobrevivieron las especies generalistas (r
estrategas).
Actualmente estamos en el máximo de diversidad pero muchas especies han
desaparecido o desaparecerán por acción del hombre.

Causas de la pérdida de biodiversidad
1.La sobreexplotación: deforestación, sobrepastoreo, caza, pesca, coleccionismo,
comercio ilegal…
2.La alteración y destrucción de hábitats por cambios en los usos del suelo:
agricultura, industria, urbanización, fragmentación de hábitats por construcción de
carreteras, contaminación del aire o el agua, cambio climático, incendios…
3.La introducción y sustitución de especies: de otros ecosistemas u obtenidas por
selección artificial.
Medidas para evitar la pérdida de biodiversidad
Convenio sobre Diversidad Biológica de Nagoya de 2010 fijada por autótrofos. protocolo para reducir la extinción de especies a
la mitad para el año 2020.
Estableces epacios protegidos: Parque Nacionales, Reservas de la Biosfera…
Realizar estudios sobre el estado de los ecosistemas
Decretar y respetar leyes para la preservación de especies y ecosistemas.

9. Sucesión ecológica y concepto de madurez
- Sucesión ecológica: cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del
tiempo.
- Madurez ecológica: estado en el que se encuentra un ecosistema en un
momento dado del proceso de sucesión ecológica.
- Comunidad clímax: grado máximo de madurez y equilibrio con el medio al
que tienden todos los ecosistemas naturales

Regresión: retroceso que pueden sufrir los ecosistemas por causas
naturales (erupción volcánica, cambio climático…) o provocadas por el
hombre.
Hay dos tipos de sucesiones:
Primarias: parten de un terreno virgen como rocas, dunas, o islas
volcánicas.
Secundarias: cuando tienen su comienzo tras una regresión y se conserva
total o parcialmente el suelo.

Las reglas generales de las sucesiones son:
1.La diversidad aumenta: la comunidad clímax es la más diversa, con muchas especies y
muchas interacciones.
2.La estabilidad aumenta: las relaciones entre especies son más fuertes, con
retroalimentaciones que contribuyen a la estabilidad del sistema.
3.Cambio de unas especies por otras: las especies oportunistas (r estrategas) colonizan el
terreno de forma temporal y poco a poco van siendo sustituidas por especies k estrategas, más
exigentes y especialistas.
4.Aumenta el número de nichos: cada especies ocupa un nicho, aumenta el número de
especies y por tanto de nichos.
5.Evolucionan los parámetros tróficos: la productividad decrece  fijada por autótrofos. la comunidad clímax es el
estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación.

Algunas regresiones provocadas por la humanidad
Deforestación.
Incendios forestales:
Factor natural en ecosistemas templados.
Distintas causas fijada por autótrofos. naturales sólo el 3,4%.
Consecuencias: suelo desprotegido y expuesto a la erosión, aumentan las
inundaciones, colmatación de embalses, deterioro de la fauna, flora y paisaje, daños
en viviendas, cultivos… y contaminación atmosférica.
Introducción de nuevas especies.

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