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BIOLOGÍA 4º ESO
TEMA 5
ESTRUCTURA
Y DINÁMICA
DE LOS
ECOSISTEMAS
CONCEPTOS GENERALES
Un ECOSISTEMA es el conjunto de los seres vivos que habitan un
determinado lugar, las características que definen su medio y las
relaciones que se establecen entre ellos y el medio.
El conjunto de todos los ecosistemas que constituyen la Tierra
recibe el nombre de ECOSFERA. Estos ecosistemas no están
aislados, sino que se relacionan entre sí.
La ECOLOGÍA es la ciencia que estudia la composición y el
funcionamiento de los ecosistemas.
COMPONENTES DEL ECOSISTEMA
BIOCENOSIS BIOTOPO
Es el conjunto de los seres
vivos de un ecosistema
Para conocerla,
necesitamos saber:
- la lista de seres vivos del
ecosistema.
- las relaciones entre esos
seres vivos.
Los factores que surgen
ante la presencia de otros
seres vivos en un
ecosistema se denominan
FACTORES BIÓTICOS.
Es la parte inorgánica de
un ecosistema.
Para conocerla,
necesitamos saber:
- una descripción del tipo de
ecosistema.
- los parámetros físicos y
químicos que lo
caracterizan.
Estas variables que
influyen en los seres vivos
se denominan
FACTORES ABIÓTICOS.
ECOSISTEMA
COMPONENTES DEL ECOSISTEMA (2)
EL MEDIO AMBIENTE
El MEDIO AMBIENTE o ENTORNO está definido por el conjunto
de condiciones o FACTORES AMBIENTALES que existen en un
lugar.
La zona
óptima es
donde el
desarrollo de la
especie es el
mejor posible.
Fuera de la
zona de
tolerancia los
individuos no
pueden
sobrevivir.
Los factores ambientales que determinan la distribución de los
seres vivos en un ecosistema se denominan factores limitantes
La zona de
tolerancia es
el intervalo de
valores dentro
del cual se
puede
desarrollar
una especie.
Fuera de de la zona
de tolerancia los
individuos de la
especie no pueden
reproducirse.
FACTORES ABIÓTICOS
Los FACTORES ABIOTICOS son los factores ambientales que
dependen de las características fisico-químicas del medio.
FACTORES FÍSICOS FACTORES QUÍMICOS
a) Temperaturas medias
b) Precipitaciones medias
c) Relación entre las horas de luz y
sombra
d) Humedad atmosférica
e) Radiación solar
f) Presión atmosférica
g) Latitud y altitud
h) Profundidad (en ecosistemas
acuáticos)
i) Densidad y viscosidad del agua (en
ecosistemas acuáticos)
1) Cantidad de aire y agua en un suelo
2) Salinidad (en ecosistemas
acuáticos)
3) Concentración de nutrientes
minerales en un suelo
4) Cantidad de sustancias tóxicas en el
suelo o en el agua
5) Cantidad de oxígeno disuelto (en
ecosistemas acuáticos)
Estos factores puede variar a lo largo del tiempo e influyen en la
superviviencia de los organismos y determinan la distribución y
abundancia de los seres vivos.
RELACIONES BIÓTICAS
Las relaciones bióticas son las que se establecen entre los seres
vivos que forman la biocenosis de un ecosistema.
Estas relaciones pueden, de forma
general, ser de dos tipos:
RELACIONES
INTRAESPECÍFICAS:
Son las relaciones que se establecen
entre individuos de la misma especie.
RELACIONES
INTERESPECÍFICAS:
Son las relaciones que se establecen
entre individuos de especies
diferentes.
RELACIONES INTRAESPECÍFICAS
a) Relaciones FAMILIARES:
Integrada por individuos
emparentados entre sí, cuyo fin es la
procreación y el cuidado de las crías.
b) Relaciones COLONIALES:
Formada por individuos que viven
unidos y que provienen de la división
asexual de un mismo progenitor.
c) Relaciones SOCIALES:
Formada por individuos que viven
juntos y entre los cuales existe una
jerarquía y un reparto de las
actividades.
d) Relaciones GREGARIAS:
Conjunto de individuos no
necesariamente emparentados que
viven en común durante un periodo de
tiempo para ayudarse mutuamente.
RELACIONES INTERESPECÍFICAS
Mutualismo: 2 o
más individuos se
asocian por un
beneficio mutuo.
Comensalismo: un
individuo
(comensal) se
alimento de restos
de la comida de otro,
sin beneficio ni
perjuicio.
Inquilinismo: un
individuo (inquilino)
se cobija en el
cuerpo de otro, o en
sus restos, sin
causar perjuicio.
Parasitismo: el
parásito vive a costa
del huésped,
perjudicándole sin
llegar a causar la
muerte
Depredación: el
depredador captura
y mata a la presa
para alimentarse de
ella.
Competencia: dos
especies utilizan un
mismo recurso
limitado, lo que
reduce su
supervivencia,
reproducción, etc.
EL MEDIO TERRESTRE
El medio terrestre está constituido por todas las zonas del planeta
en las que los organismos viven sobre el suelo y rodeados de aire.
a) LA LUZ:
Fundamental para la fotosíntesis.
La radiación solar es mayor en zonas de
montaña que a nivel del mar, y aumenta
desde los polos al ecuador.
En un bosque, la luz se estratifica desde
las copas de los árboles hasta llegar al
suelo.
Los factores abióticos que caracterizan al
medio terrestres más importantes son:
b) LA TEMPERATURA:
La temperatura disminuye al aumentar la
altura sobre el nivel del mar, y desde el
ecuador hasta los polos.
La mayoría de seres vivos viven en un
margen entre pocos grados bajo cero y
50ºC.
c) LA HUMEDAD ATMOSFÉRICA:
La humedad atmosférica afecta a los seres
vivos, que se enfrentan continuamente a la
pérdida de agua por
transpiración/evaporacíon.
Muchos desarrollan estructuras para captar
el agua y evitar la desecación.
EL MEDIO TERRESTRE (2)
ADAPTACIONES AL MEDIO
TERRESTRE
ADAPTACIONES A LA LUZ
La luz origina movimientos de
orientación en las plantas para
captar mejor la luz.
Cuando esos movimientos son
temporales se denominan nastias.
Cuando los movimientos
acompañan al crecimiento de la
planta y se vuelven irreversibles,
se llaman fototropismos.
ADAPTACIONES A LA LUZ (2)
La luz también causa una
estratificación de las plantas: las
plantas se distribuyen según su
necesidad de luz desde las partes
más altas a las más bajas de los
bosques.
Finalmente, la luz puede alterar el
comportamiento de los individuos,
haciendo que desarrollen hábitos
solamente nocturnos o diurnos.
ADAPTACIONES AL MEDIO
TERRESTRE (2)
ADAPTACIONES A LA TEMPERATURA
Las variaciones de temperatura a lo
largo del año produce procesos
estacionales en las especies:
Las plantas caducifolias pierden
las hojas en otoño e invierno para
deshacerse de órganos que les
supongan una pérdida de energía.
Las yemas de algunas de estas
plantas pueden soportar
temperaturas de hasta -25ºC.
ADAPTACIONES A LA TEMPERATURA (2)
Los animales homeotermos (aves
y mamíferos) son capaces de
mantener constante su temperatura
interna.
Algunos de estos animales
hibernan en invierno ralentizando
su actividad.
Los animales poiquilotermos
(reptiles, anfibios, peces y la mayor
parte de invertebrados), por contra,
no poseen esta capacidad, por lo
que la hibernación o la emigración
son obligatorias.
Dependiendo de su capacidad para
regular su temperatura interna, los
animales se clasifican en:
ADAPTACIONES AL
MEDIO TERRESTRE (3)
ADAPTACIONES A LA HUMEDAD
Los seres vivos que presentan mayor
adaptación a las condiciones
ambientales de humedad son las
plantas.
Las plantas hidrófilas están adaptadas
a ambientes muy húmedos, y presentan
epidermis finas, abundantes estomas y
hojas divididas, para potenciar la
pérdida del exceso de agua.
Por contra, las plantas xerófitas viven
en ambientes secos. Sus hojas están
transformadas en espinas o tienen
forma de aguja para evitar una excesiva
evaporación. Muchas desarrollan tallos
gruesos para almacenar agua.
Los animales presentan
estructuras especiales para evitar
la pérdida de agua por
transpiración. Por ejemplo, el
exoesqueleto de los artrópodos,
las escamas de los reptiles o el
pelo de los mamíferos.
ADAPTACIONES A LA HUMEDAD (2)
EL MEDIO ACUÁTICO
a) PLANCTON:
Son organismos que flotan
en el agua, sin tener control
sobre hacia donde se
mueven.
A su vez se clasifican en:
- Zooplancton:
organismos heterótrofos
(animales)
- Fitoplancton:
organismos fotosintéticos
(plantas o vegetales)
b) NECTON:
Son animales nadadores.
La mayoría posee un
cuerpo fusiforme.
c) BENTOS:
Organismos tanto
heterótrofos como autótrofos
que viven fijos al sustrato o
fondo, o desplazándose
sobre el mismo.
Según su forma de vida los seres vivos acuáticos se clasifican en:
LA LUZ EN EL MEDIO ACUÁTICO
De forma general, los factores abióticos condicionantes del medio
acuático son más estables que los del medio terrestre.
La presencia o ausencia de LUZ
determina la existencia de
organismos fotosintéticos en los
ecosistemas.
Dependiendo de la profundidad
que alcance la luz, se habla de:
- zona fótica: hasta donde llega la
luz.
- zona afótica: a partir de donde
no hay luz.
El límite entre ambas zonas
depende de la transparencia del
agua.
La temperatura disminuye con la
profundidad, pero no de forma
lineal, sino que encontramos una
profundidad a la cual la
temperatura del agua cae
bruscamente.
Esa zona se denomina
termoclina, y, dado que la
densidad del agua depende de la
temperatura, constituye una
barrera para el movimiento vertical
de agua.
LA TEMPERATURA EN EL MEDIO
ACUÁTICO
EL MEDIO ACUÁTICO (MÁS)
Otros factores abióticos condicionantes del medio acuático son:
La SALINIDAD Expresa la concentración de sales disueltas por litro de
agua.
Es uno de los factores más influyentes, ya que la mayoría
de especies acuáticas están adaptadas a vivir en una
estrecha zona de tolerancia de salinidad.
La salinidad con la profundidad también adopta la forma
de la termoclina, en este caso, haloclina.
La CANTIDAD DE
OXÍGENO
Cuanto mayor es la superficie de intercambio con la
atmósfera, mayor es la cantidad de oxígeno disuelta en el
agua.
Por tanto, es mayor en océanos que en estanques.
Depende muchísimo de la profundidad, de la temperatura
y de la actividad de los seres vivos.
La DENSIDAD Es responsable de la flotabilidad de los seres vivos.
A su vez depende de la salinidad y la temperatura.
La PRESIÓN
HIDROSTÁTICA
Aumenta a razón de 1 atmósfera cada 10 metros de
profundidad.
Tiene un importante efecto sobre la forma de los seres
vivos.
ADAPTACIONES AL MEDIO
ACUÁTICO
ADAPTACIONES A LA LUZ
El agua absorbe de forma irregular la radiación solar, de forma que las algas se
distribuyen en profundidad según la capacidad de hacer fotosíntesis.
Hay tres tipos de algas:
a) algas verdes.
Tienen clorofila. Se sitúan a baja
profundidad.
b) algas pardas.
Tienen fucoxantina. Ocupan
profundidades intermedias.
c) algas rojas.
Tienen rodofila. Ocupan las mayores
profundidades.
Muchos animales desarrollan
bioluminiscencia como adaptación a la
vida en zonas poco o nada iluminadas.
ADAPTACIONES AL MEDIO
ACUÁTICO (2)
OTRAS ADAPTACIONES
Muchos peces poseen vejiga natatoria
para adaptarse a cambios de presión
hidrostática. Otros, poseen formas
corporales aplanadas y cavidades
internas reducidas.
Salmones y anguilas pueden regular la
concentración interna de sales
mediante procesos osmóticos, lo cual
les permite vivir en aguas de diferente
salinidad.
Vivir en un medio con una elevada
densidad y viscosidad ha llevado a la
totalidad de las especies marinas a
adoptar un aspecto fusiforme,
altamente hidrodinámico.
NIVELES TRÓFICOS
Se llaman RELACIONES TRÓFICAS a aquellas que se establecen
entre los organismos de un ecosistema que se alimentan los unos
de los otros.
NIVELES TRÓFICOS (2)
Los seres vivos se clasifican según la forma en que obtienen el alimento, en:
1)
PRODUCTORES:
Generan su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica.
Son todos los organismos fotosintéticos: plantas, algas y algunas
bacterias.
2) CONSUMIDORES:
Se alimentan de otros seres vivos (animales heterótrofos).
a)
PRIMARIOS:
Son HERBÍVOROS, se alimentan de los productores.
b) SECUNDARIOS:
Son CARNÍVOROS, se alimentan de los herbívoros.
c)
TERCIARIOS:
Se alimentan tanto de carnívoros como de herbívoros.
3)
DESCOMPONEDORES:
Se nutren transformando restos de materia orgánica en materia
inorgánica de nuevo: hongos y bacterias.
CADENAS Y REDES TRÓFICAS
Las relaciones tróficas dentro de un ecosistema se pueden
representar gráficamente mediante cadenas y redes tróficas.
En una cadena trófica se
representa linealmente quien
consume a quien mediante
flechas que parten del consumidor
hacia el consumido.
Las redes tróficas representan
las interacciones que se producen
entre dos o más cadenas tróficas
puestas en paralelo.
PIRÁMIDES TRÓFICAS
En estas pirámides cada nivel trófico representa un piso con la misma
altura, pero cuya extensión es proporcional al valor de la característica
representada.
Los niveles tróficos se representan superpuestos: en la base se sitúan
los productores, sobre ellos los demás niveles que están representados
en el ecosistema.
Hay tres tipos de pirámides tróficas:
a) pirámides de números:
Se representa el número de individuos de cada nivel trófico.
b) pirámides de biomasa:
Se representa la cantidad de materia orgánica de cada nivel trófico
(lo que pesa).
c) pirámides de energía:
Representan la energía contenida en cada nivel trófico.
PIRÁMIDES DE NÚMEROS
En las pirámides de números se
representa el número de
individuos que existe en cada
nivel trófico, por unidad de
superficie (en ecosistemas
terrestres) o de volumen (en
ecosistemas acuáticos).
Estas pirámides ofrecen poca
información, porque consideran de
igual forma a individuos de
distinto tamaño (una hormiga
equivale a un elefante).
Esto hace que aparezcan pirámides
invertidas si, por ejemplo, un solo
árbol alimenta a 150 pájaros.
PIRÁMIDES DE BIOMASA
La BIOMASA se define como la cantidad de materia orgánica contenida
en un individuo, población, nivel trófico o ecosistema. Se mide en
gramos o kilogramos de materia orgánica seca por unidad de superficie
o volumen.
En este caso también pueden
aparecer pirámides invertidas en
ecosistemas acuáticos, en los que
el plancton, que tiene muy poca
masa, se reproduce a gran
velocidad y por tanto es capaz de
mantener a peces de mucho más
peso.
Estas situaciones son temporales;
si se prolongasen podrían acabar
con la estabilidad del ecosistema.
PIRÁMIDES DE ENERGÍA
En este caso, cada piso de la pirámide
representa la energía almacenada en
un nivel trófico en un tiempo
determinado, expresada en kJ o kcal.
Son las pirámides que ofrecen más
información porque representan el
flujo de energía a través del
ecosistema.
En los ecosistemas siempre existe una
enorme pérdida de energía cuando ésta
pasa de un nivel trófico a otro. Se calcula
que, de forma general, solo pasa el 10%
de la energía contenida en un nivel
trófico al siguiente.
Por esta razón, las pirámides de energía
nunca pueden ser invertidas, ya que el
nivel de energía que un nivel trófico
siempre debe ser mayor que el siguiente.
HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO
El HÁBITAT de un organismo es el lugar donde vive, el área física
en la que podemos encontrarlo.
El hábitat reúne las condiciones necesarias naturales necesarias
para permitir la vida de una especie.
El NICHO ECOLÓGICO es el PAPEL que desempeña una especie
dentro de un ecosistema.
Viene definido por su comportamiento, el alimento que consume,
los depredadores que lo acosan, donde se reproduce, etc...
EL PAPEL DE PRODUCTORES Y
DESCOMPONEDORES
Mediante la fotosíntesis,
los productores fabrican
la materia orgánica que
luego es utilizada por los
consumidores
Los descomponedores
transforman la materia
orgánica en inorgánica,
que puede ser utilizada
de nuevo por los
productores.
La materia orgánica pasa por todos los
niveles tróficos
La materia inorgánica queda en el suelo, o en
el medio ambiente, a disposición de los
productores.
CICLO DE MATERIA
El ciclo de la materia en un ecosistema sigue un
proceso cíclico cerrado.
luz solar
SOL
MATERIA
INORGÁNICA
MATERIA
ORGÁNICA
PRODUCTORES
(organismos
fotosintéticos)
CONSUMIDORES
(primarios, secundarios
o terciarios)
DESCOMPONEDORES
(bacterias y hongos
saprófitos)
restos
orgánicos
Restos orgánicos
FLUJO DE ENERGÍA
SOL
PRODUCTORES
(organismos
fotosintéticos)
CONSUMIDORES
(primarios, secundarios
o terciarios)
DESCOMPONEDORES
(bacterias y hongos
saprófitos)
En los ecosistemas la energía sigue un
flujo unidireccional abierto.
MATERIA
INORGÁNICA
ENERGÍA
ENERGÍA
ENERGÍA
Pérdida de
energía por
CALOR
Pérdida de
energía por
CALOR
Pérdida de
energía por
CALOR
NO ES
POSIBLE!!
CICLO DE MATERIA
VS.
FLUJO DE ENERGÍA
El ciclo de la materia en un ecosistema sigue un
proceso cíclico cerrado.
En los ecosistemas la energía sigue un
flujo unidireccional abierto.
En ecología se habla de un ciclo de la materia porque:
...que significa que toda la materia de un ecosistema se recicla
constantemente: la materia inorgánica es transformada en orgánica por
los productores y la materia orgánica vuelva a transformarse en
inorgánica por los descomponedores.
Por contra, hablamos de un flujo de energía porque:
...la energía que entra en un ecosistema desde el sol no vuelve a
reciclarse, y además sufre pérdidas constantes en forma de calor al
pasar de un nivel trófico al siguiente.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Estos ciclos afectan sobre todo a los elementos químicos carbono,
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, que son los
BIOELEMENTOS principales, constituyentes del 99% de la composición de
la materia viva, además de formar parte de la materia inerte.
CICLO DEL CARBONO
El carbono es el elemento principal
consituyente de las biomoléculas (glúcidos,
lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
El carbono es incorporado desde la atmósfera
en forma de CO2 mediante la fotosíntesis, y
es devuelto en la misma forma gracias a la
respiración.
La atmósfera es, por tanto, uno de los
principales reservorios de carbono.
El segundo reservorio de carbono esta
formado por las rocas sedimentarias de
origen biológico (calizas) y los
combustibles fósiles (carbón y petróleo).
Finalmente, la quema de combustibles
fósiles y (de forma natural) las erupciones
volcánicas devuelven parte del carbono
almacenado en las rocas a la atmósfera.
CICLO DEL CARBONO REDUX
ATMÓSFERA
Reservorio 1
ROCAS CALIZAS
COMBUSTIBLES
FÓSILES
CASI
IRRECUPERABLE
FOTOSÍNTESIS RESPIRACIÓN
COMBUSTIBLES
FÓSILES
ERUPCIONES
VOLCÁNICAS
RETIRADA DE CO2
APORTE DE CO2
EXPLOTACIÓN
HUMANA
PROCESOS
NATURALES
Reservorio 2
SERES VIVOS
MATERIA ORGÁNICA
RESTOS ORGÁNICOS
CICLO DEL NITRÓGENO
El nitrógeno es componente fundamental de
proteínas y ácidos nucleicos. El 78% de la
atmósfera es nitrógeno, pero muy pocos
organismos son capaces de incorporar este
nitrógeno gaseoso (N2) al suelo para que lo
tomen las plantas en forma de nitratos.
Los principales son bacterias que viven en
simbiosis con raíces de plantas
leguminosas.
Tanto los restos de seres vivos como sus
excrementos devuelven nitrógeno al suelo,
con la ayuda de bacterias nitrificantes.
Otras bacterias, denominadas
desnitrificantes, retiran nitratos del suelo y
los devuelven a la atmósfera en forma
gaseosa (N2).
CICLO DEL NITRÓGENO REDUX
ATMÓSFERA
N2 GASEOSO
78% del total
SUELO
NITRATOS y NITRITOS
BACTERIAS
FIJADORAS
Simbiosis con
leguminosas
SERES VIVOS
Plantas toman
nitratos del suelo
PLANTAS
RESTOS
SERES
VIVOS
BACTERIAS
NITRIFICANTES
Devuelven nitrato
al suelo
BACTERIAS
DES-
NITRIFICANTES
Devuelven N2 a
la atmósfera
CICLO DEL FÓSFORO
El fósforo es un elemento
relativamente escaso, presente en
los ácidos nucleicos, las
moléculas de ATP y en las
membranas plasmáticas de todas
las células.
El principal reservorio de fósforo se
encuentra en rocas sedimentarias
de origen marino. Su erosión pone
el fósforo a disposición de los
organismos fotosintéticos.
Por escorrentía o como producto de
la cadena trófica, el fosforo regresa
al mar, donde los organismos lo
utilizan para formar conchas y
caparazones que finalmente
vuelven a formar rocas
sedimentarias.
LOS PARÁMETROS TRÓFICOS
BIOMASA (B)
Los parámetros tróficos nos permiten entender mejor las relaciones
tróficas y evaluar la acumulación y transferencia de energía que se
produce en un ecosistema.
Los organismos pueden aumentar su biomasa de dos maneras:
a) mediante la reproducción (aumentando el número de individuos de
la población, o del nivel trófico).
b) mediante el crecimiento (aumentando el tamaño del organismo).
La BIOMASA se define como la cantidad de materia orgánica
contenida en un individuo, población, nivel trófico o ecosistema. Se
mide en gramos o kilogramos de materia orgánica seca por unidad
de superficie o volumen.
Se denomina producción a la cantidad de energía que se almacena
en forma de biomasa en cada nivel trófico por unidad de tiempo.
Es el aumento de biomasa que experimenta un nivel trófico en
un tiempo determinado.
Se puede medir en g/cm2
/año, kg/m2
/año, t/ha/año, etc.
LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (2)
PRODUCCIÓN (P)
P = (Bf – Bi)/t
Expresado como una formula, sería:
Donde:
Bf = biomasa final (en gramos, kilogramos, toneladas, etc)
Bi= biomasa inicial (expresada en las mismas unidades que Bf)
t = tiempo (en segundos, minutos, horas... la unidad que más convenga)
P = producción (en unidades de biomasa dividido por unidades de tiempo)
A) Producción primaria: es la
cantidad de energía captada por los
productores, mediante fotosíntesis.
O... el aumento de biomasa de
las plantas en un periodo de
tiempo.
B) Producción secundaria: es la
energía captada por los
consumidores mediante la
alimentación.
O... el aumento de biomasa de
los consumidores.
En función del nivel trófico se
distingue:
LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (3)
LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (3)
Dentro de la producción también se diferencia:
A) Producción bruta (PB): cantidad de biomasa generada por un nivel
trófico.
B) Producción neta (PN): cantidad de biomasa que queda disponible
para el siguiente nivel trófico, tras descontar la parte consumida por el
propio nivel.
Esa energía consumida por el propio nivel trófico se representa en general como
la respiración. Es la energía que un individuo utiliza para automantenerse.
En las pirámides de energía, representa la parte de energía que se pierde hacia
el medio ambiente.
PN = PB – R
O sea:
“Se crece lo que se come menos lo que se gasta”
Expresa la “rentabilidad” y el estado de un nivel trófico, ya que relaciona
producción y biomasa:
p = P/B
Se mide en unidades de tiempo-1
: año-1
, mes-1
, etc (o 1/año, 1/mes...
1/tiempo).
La productividad será tanto mayor:
A) cuanto menor sea la pérdida de biomasa de un nivel trófico al
siguiente.
B) individuos pequeños tienen una gran productividad, mientras que los
individuos grandes presentan productividades muy bajas.
LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (4)
PRODUCTIVIDAD (p)
La producción neta es:
(Bf – Bi)/t = (650,000 kg – 500,000 kg) / 10 años = 15,000 kg/año
La productividad es de:
p = P/B = 15,000 kg/año / 500,000 kg = 0,03 año-1
LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (5)
EJEMPLO
Medimos la biomasa de un bosque en un momento determinado (hay medios
para calcularla o estimarla) y obtenemos una biomasa total de 500,000 kg.
10 años después volvemos a medir la biomasa y comprobamos que ha
aumentado hasta los 650,000 kg.
SUCESIÓN ECOLÓGICA
La sucesión ecológica es la secuencia de cambios que se producen en
un ecosistema como resultado de su propia dinámica interna.
La sucesión parte de una comunidad inicial o pionera que va cambiando de
forma lenta y progresiva (invirtiendo en ello miles de años) hasta llegar a la
comunidad climax.
La comunidad clímax es el estado ideal del ecosistema al final de un
proceso de sucesión.
La comunidad pionera está formada por los primeros seres vivos que
colonizan un hábitat recién formado por causas geológicas.
CAMBIOS EN UNA SUCESIÓN
Aumento de la diversidad de especies.
Esto conlleva un mayor número de nichos.
Aumento de la complejidad:
Redes tróficas cada vez más complejas.
Aumento de la Biomasa.
Disminución de la Productividad.
Aumento de la eficacia en el
aprovechamiento de la energía.
Aumento de la estabilidad del
ecosistema.
COMUNIDAD
PIONERA
(INICIAL)
COMUNIDAD
CLÍMAX
(FINAL)
TIPOS DE SUCESIÓN
Es la sucesión que sucede en un lugar
que no ha sido colonizado
anteriormente por seres vivos.
Por ejemplo, una isla volcánica que
acaba de formarse o un glaciar en
retroceso.
Las especies que colonizan un
ecosistema por primera vez son
generalistas (ocupan muchos nichos
distintos a la vez), pero son
paulatinamente sustituidas por
especies especialistas, cuyo
desarrollo se circunscribe a un nicho
ecológico muy estrecho.
SUCESIÓN PRIMARIA
Es la sucesión que tiene lugar en una
zona donde antes existía una
comunidad que ha sido parcial o
totalmente eliminada por una
perturbación.
Por ejemplo, después de una tala, un
incendio, una inundación, etc.
Las sucesiones secundarias son
mucho más rápidas que las primarias
(del orden de décadas), ya que el suelo
ya ha sido trabajado con anterioridad
por las especies del anterior
ecosistema.
TIPOS DE SUCESIÓN (2)
SUCESIÓN SECUNDARIA
LAS POBLACIONES EN LOS
ECOSISTEMAS
Una población es un conjunto de individuos de la misma especie
que se relacionan en un espacio concreto.
El tamaño de una población puede
depender de:
- la reproducción (R)
- las inmigraciones (I)
- las emigraciones (E)
- la mortalidad (M)
De forma que el tamaño de una
población (N) es igual a:
N = N+I-E-M
Para caracterizar las poblaciones se utilizan parámetros como el tamaño,
la tasa de mortalidad o de natalidad.
Factores abióticos:
Todos aquellos relacionados con la disponibilidad de los recursos
(alimentos, sitio donde anidar, superficie disponible) .
Resistencia ambiental:
Conjunto de factores bióticos y abióticos que
limitan el crecimiento de una población.
LAS POBLACIONES EN LOS
ECOSISTEMAS (2)
Factores bióticos:
Todos aquellos relacionados con la interacción entre los seres vivos
(la reproducción, la emigración o la inmigración, la depredación...).
+
=
CURVAS DE CRECIMIENTO
En un ecosistema ideal, en el que
los recursos son ilimitados, una
población crecería de forma
exponencial.
Si representamos este crecimiento
en función del tiempo, se obtiene
una curva en forma de J.
El crecimiento exponencial ocurre
solamente bajo condiciones
especiales y no puede
mantenerse mucho tiempo en la
naturaleza, ya que acabaría
agotando los recursos.
En los ecosistemas reales las
poblaciones crecen de forma
exponencial hasta que son
frenadas por la resistencia
ambiental, hasta que el tamaño de
la población se mantiene
constante alrededor de un valor.
Si representamos este
crecimiento, obtenemos una
curva en forma de S.
El valor alrededor del cual se
estabiliza la población se
denomina capacidad de carga
(K): indica el tamaño máximo de
una población dados los recursos
disponibles.
CURVAS DE CRECIMIENTO (2)
AUTORREGULACION DE LAS
POBLACIONES (2)
Una especie
nueva llega a
un ecosistema,
por ejemplo,
una isla
volcánica
recién formada
La especie se
reproduce hasta
agotar los recursos
del ecosistema.
La especie alcanza el
número de individuos
máximo que los recursos
del ecosistema puede
sostener.
Se producen
nacimientos y
muertes,
alrededor de
la capacidad
de carga.
ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN
Según la forma de crecer de las poblaciones, las especies pueden tener dos
estrategias distintas de reproducción:
Estrategia de la r.
- son especies generalistas
- habitan ecosistemas inestables o en
sus primeras fases de desarrollo.
- tiempo de vida corto
- una altísima tasa de reproducción
- elevada tasa de mortalidad infantil.
- organismos pequeños, de poca
biomasa
- productividad muy elevada debido a
su alta tasa de reproducción
Estrategia de la k.
- son especies especialistas
- adaptadas a vivir en ambientes
estables.
- individuos longevos
- baja tasa de reproducción
- la mayoría alcanza la edad adulta.
- individuos grandes, de alta biomasa
- baja productividad, ya que invierten
mucha energía en automantenerse.
ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN
(2)
Organismos r:
La población sufre muchas
fluctuaciones con el tiempo.
Típico comportamiento de las
plagas: ratas, langostas,
malas hierbas, etc.
Organismos k:
La población sufre pocas
oscilaciones alrededor de la
capacidad de carga.
Especies muy adaptadas a su
entorno: elefantes, sequoyas,
grandes rumiantes y
depredadores, etc.

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4ºESO: Ecologia

  • 1. BIOLOGÍA 4º ESO TEMA 5 ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE LOS ECOSISTEMAS
  • 2. CONCEPTOS GENERALES Un ECOSISTEMA es el conjunto de los seres vivos que habitan un determinado lugar, las características que definen su medio y las relaciones que se establecen entre ellos y el medio. El conjunto de todos los ecosistemas que constituyen la Tierra recibe el nombre de ECOSFERA. Estos ecosistemas no están aislados, sino que se relacionan entre sí. La ECOLOGÍA es la ciencia que estudia la composición y el funcionamiento de los ecosistemas.
  • 3. COMPONENTES DEL ECOSISTEMA BIOCENOSIS BIOTOPO Es el conjunto de los seres vivos de un ecosistema Para conocerla, necesitamos saber: - la lista de seres vivos del ecosistema. - las relaciones entre esos seres vivos. Los factores que surgen ante la presencia de otros seres vivos en un ecosistema se denominan FACTORES BIÓTICOS. Es la parte inorgánica de un ecosistema. Para conocerla, necesitamos saber: - una descripción del tipo de ecosistema. - los parámetros físicos y químicos que lo caracterizan. Estas variables que influyen en los seres vivos se denominan FACTORES ABIÓTICOS. ECOSISTEMA
  • 5. EL MEDIO AMBIENTE El MEDIO AMBIENTE o ENTORNO está definido por el conjunto de condiciones o FACTORES AMBIENTALES que existen en un lugar. La zona óptima es donde el desarrollo de la especie es el mejor posible. Fuera de la zona de tolerancia los individuos no pueden sobrevivir. Los factores ambientales que determinan la distribución de los seres vivos en un ecosistema se denominan factores limitantes La zona de tolerancia es el intervalo de valores dentro del cual se puede desarrollar una especie. Fuera de de la zona de tolerancia los individuos de la especie no pueden reproducirse.
  • 6. FACTORES ABIÓTICOS Los FACTORES ABIOTICOS son los factores ambientales que dependen de las características fisico-químicas del medio. FACTORES FÍSICOS FACTORES QUÍMICOS a) Temperaturas medias b) Precipitaciones medias c) Relación entre las horas de luz y sombra d) Humedad atmosférica e) Radiación solar f) Presión atmosférica g) Latitud y altitud h) Profundidad (en ecosistemas acuáticos) i) Densidad y viscosidad del agua (en ecosistemas acuáticos) 1) Cantidad de aire y agua en un suelo 2) Salinidad (en ecosistemas acuáticos) 3) Concentración de nutrientes minerales en un suelo 4) Cantidad de sustancias tóxicas en el suelo o en el agua 5) Cantidad de oxígeno disuelto (en ecosistemas acuáticos) Estos factores puede variar a lo largo del tiempo e influyen en la superviviencia de los organismos y determinan la distribución y abundancia de los seres vivos.
  • 7. RELACIONES BIÓTICAS Las relaciones bióticas son las que se establecen entre los seres vivos que forman la biocenosis de un ecosistema. Estas relaciones pueden, de forma general, ser de dos tipos: RELACIONES INTRAESPECÍFICAS: Son las relaciones que se establecen entre individuos de la misma especie. RELACIONES INTERESPECÍFICAS: Son las relaciones que se establecen entre individuos de especies diferentes.
  • 8. RELACIONES INTRAESPECÍFICAS a) Relaciones FAMILIARES: Integrada por individuos emparentados entre sí, cuyo fin es la procreación y el cuidado de las crías. b) Relaciones COLONIALES: Formada por individuos que viven unidos y que provienen de la división asexual de un mismo progenitor. c) Relaciones SOCIALES: Formada por individuos que viven juntos y entre los cuales existe una jerarquía y un reparto de las actividades. d) Relaciones GREGARIAS: Conjunto de individuos no necesariamente emparentados que viven en común durante un periodo de tiempo para ayudarse mutuamente.
  • 9. RELACIONES INTERESPECÍFICAS Mutualismo: 2 o más individuos se asocian por un beneficio mutuo. Comensalismo: un individuo (comensal) se alimento de restos de la comida de otro, sin beneficio ni perjuicio. Inquilinismo: un individuo (inquilino) se cobija en el cuerpo de otro, o en sus restos, sin causar perjuicio. Parasitismo: el parásito vive a costa del huésped, perjudicándole sin llegar a causar la muerte Depredación: el depredador captura y mata a la presa para alimentarse de ella. Competencia: dos especies utilizan un mismo recurso limitado, lo que reduce su supervivencia, reproducción, etc.
  • 10. EL MEDIO TERRESTRE El medio terrestre está constituido por todas las zonas del planeta en las que los organismos viven sobre el suelo y rodeados de aire. a) LA LUZ: Fundamental para la fotosíntesis. La radiación solar es mayor en zonas de montaña que a nivel del mar, y aumenta desde los polos al ecuador. En un bosque, la luz se estratifica desde las copas de los árboles hasta llegar al suelo. Los factores abióticos que caracterizan al medio terrestres más importantes son:
  • 11. b) LA TEMPERATURA: La temperatura disminuye al aumentar la altura sobre el nivel del mar, y desde el ecuador hasta los polos. La mayoría de seres vivos viven en un margen entre pocos grados bajo cero y 50ºC. c) LA HUMEDAD ATMOSFÉRICA: La humedad atmosférica afecta a los seres vivos, que se enfrentan continuamente a la pérdida de agua por transpiración/evaporacíon. Muchos desarrollan estructuras para captar el agua y evitar la desecación. EL MEDIO TERRESTRE (2)
  • 12. ADAPTACIONES AL MEDIO TERRESTRE ADAPTACIONES A LA LUZ La luz origina movimientos de orientación en las plantas para captar mejor la luz. Cuando esos movimientos son temporales se denominan nastias. Cuando los movimientos acompañan al crecimiento de la planta y se vuelven irreversibles, se llaman fototropismos.
  • 13. ADAPTACIONES A LA LUZ (2) La luz también causa una estratificación de las plantas: las plantas se distribuyen según su necesidad de luz desde las partes más altas a las más bajas de los bosques. Finalmente, la luz puede alterar el comportamiento de los individuos, haciendo que desarrollen hábitos solamente nocturnos o diurnos.
  • 14. ADAPTACIONES AL MEDIO TERRESTRE (2) ADAPTACIONES A LA TEMPERATURA Las variaciones de temperatura a lo largo del año produce procesos estacionales en las especies: Las plantas caducifolias pierden las hojas en otoño e invierno para deshacerse de órganos que les supongan una pérdida de energía. Las yemas de algunas de estas plantas pueden soportar temperaturas de hasta -25ºC.
  • 15. ADAPTACIONES A LA TEMPERATURA (2) Los animales homeotermos (aves y mamíferos) son capaces de mantener constante su temperatura interna. Algunos de estos animales hibernan en invierno ralentizando su actividad. Los animales poiquilotermos (reptiles, anfibios, peces y la mayor parte de invertebrados), por contra, no poseen esta capacidad, por lo que la hibernación o la emigración son obligatorias. Dependiendo de su capacidad para regular su temperatura interna, los animales se clasifican en:
  • 16. ADAPTACIONES AL MEDIO TERRESTRE (3) ADAPTACIONES A LA HUMEDAD Los seres vivos que presentan mayor adaptación a las condiciones ambientales de humedad son las plantas. Las plantas hidrófilas están adaptadas a ambientes muy húmedos, y presentan epidermis finas, abundantes estomas y hojas divididas, para potenciar la pérdida del exceso de agua. Por contra, las plantas xerófitas viven en ambientes secos. Sus hojas están transformadas en espinas o tienen forma de aguja para evitar una excesiva evaporación. Muchas desarrollan tallos gruesos para almacenar agua.
  • 17. Los animales presentan estructuras especiales para evitar la pérdida de agua por transpiración. Por ejemplo, el exoesqueleto de los artrópodos, las escamas de los reptiles o el pelo de los mamíferos. ADAPTACIONES A LA HUMEDAD (2)
  • 18. EL MEDIO ACUÁTICO a) PLANCTON: Son organismos que flotan en el agua, sin tener control sobre hacia donde se mueven. A su vez se clasifican en: - Zooplancton: organismos heterótrofos (animales) - Fitoplancton: organismos fotosintéticos (plantas o vegetales) b) NECTON: Son animales nadadores. La mayoría posee un cuerpo fusiforme. c) BENTOS: Organismos tanto heterótrofos como autótrofos que viven fijos al sustrato o fondo, o desplazándose sobre el mismo. Según su forma de vida los seres vivos acuáticos se clasifican en:
  • 19. LA LUZ EN EL MEDIO ACUÁTICO De forma general, los factores abióticos condicionantes del medio acuático son más estables que los del medio terrestre. La presencia o ausencia de LUZ determina la existencia de organismos fotosintéticos en los ecosistemas. Dependiendo de la profundidad que alcance la luz, se habla de: - zona fótica: hasta donde llega la luz. - zona afótica: a partir de donde no hay luz. El límite entre ambas zonas depende de la transparencia del agua.
  • 20. La temperatura disminuye con la profundidad, pero no de forma lineal, sino que encontramos una profundidad a la cual la temperatura del agua cae bruscamente. Esa zona se denomina termoclina, y, dado que la densidad del agua depende de la temperatura, constituye una barrera para el movimiento vertical de agua. LA TEMPERATURA EN EL MEDIO ACUÁTICO
  • 21. EL MEDIO ACUÁTICO (MÁS) Otros factores abióticos condicionantes del medio acuático son: La SALINIDAD Expresa la concentración de sales disueltas por litro de agua. Es uno de los factores más influyentes, ya que la mayoría de especies acuáticas están adaptadas a vivir en una estrecha zona de tolerancia de salinidad. La salinidad con la profundidad también adopta la forma de la termoclina, en este caso, haloclina. La CANTIDAD DE OXÍGENO Cuanto mayor es la superficie de intercambio con la atmósfera, mayor es la cantidad de oxígeno disuelta en el agua. Por tanto, es mayor en océanos que en estanques. Depende muchísimo de la profundidad, de la temperatura y de la actividad de los seres vivos. La DENSIDAD Es responsable de la flotabilidad de los seres vivos. A su vez depende de la salinidad y la temperatura. La PRESIÓN HIDROSTÁTICA Aumenta a razón de 1 atmósfera cada 10 metros de profundidad. Tiene un importante efecto sobre la forma de los seres vivos.
  • 22. ADAPTACIONES AL MEDIO ACUÁTICO ADAPTACIONES A LA LUZ El agua absorbe de forma irregular la radiación solar, de forma que las algas se distribuyen en profundidad según la capacidad de hacer fotosíntesis. Hay tres tipos de algas: a) algas verdes. Tienen clorofila. Se sitúan a baja profundidad. b) algas pardas. Tienen fucoxantina. Ocupan profundidades intermedias. c) algas rojas. Tienen rodofila. Ocupan las mayores profundidades. Muchos animales desarrollan bioluminiscencia como adaptación a la vida en zonas poco o nada iluminadas.
  • 23. ADAPTACIONES AL MEDIO ACUÁTICO (2) OTRAS ADAPTACIONES Muchos peces poseen vejiga natatoria para adaptarse a cambios de presión hidrostática. Otros, poseen formas corporales aplanadas y cavidades internas reducidas. Salmones y anguilas pueden regular la concentración interna de sales mediante procesos osmóticos, lo cual les permite vivir en aguas de diferente salinidad. Vivir en un medio con una elevada densidad y viscosidad ha llevado a la totalidad de las especies marinas a adoptar un aspecto fusiforme, altamente hidrodinámico.
  • 24. NIVELES TRÓFICOS Se llaman RELACIONES TRÓFICAS a aquellas que se establecen entre los organismos de un ecosistema que se alimentan los unos de los otros.
  • 25. NIVELES TRÓFICOS (2) Los seres vivos se clasifican según la forma en que obtienen el alimento, en: 1) PRODUCTORES: Generan su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica. Son todos los organismos fotosintéticos: plantas, algas y algunas bacterias. 2) CONSUMIDORES: Se alimentan de otros seres vivos (animales heterótrofos). a) PRIMARIOS: Son HERBÍVOROS, se alimentan de los productores. b) SECUNDARIOS: Son CARNÍVOROS, se alimentan de los herbívoros. c) TERCIARIOS: Se alimentan tanto de carnívoros como de herbívoros. 3) DESCOMPONEDORES: Se nutren transformando restos de materia orgánica en materia inorgánica de nuevo: hongos y bacterias.
  • 26. CADENAS Y REDES TRÓFICAS Las relaciones tróficas dentro de un ecosistema se pueden representar gráficamente mediante cadenas y redes tróficas. En una cadena trófica se representa linealmente quien consume a quien mediante flechas que parten del consumidor hacia el consumido. Las redes tróficas representan las interacciones que se producen entre dos o más cadenas tróficas puestas en paralelo.
  • 27. PIRÁMIDES TRÓFICAS En estas pirámides cada nivel trófico representa un piso con la misma altura, pero cuya extensión es proporcional al valor de la característica representada. Los niveles tróficos se representan superpuestos: en la base se sitúan los productores, sobre ellos los demás niveles que están representados en el ecosistema. Hay tres tipos de pirámides tróficas: a) pirámides de números: Se representa el número de individuos de cada nivel trófico. b) pirámides de biomasa: Se representa la cantidad de materia orgánica de cada nivel trófico (lo que pesa). c) pirámides de energía: Representan la energía contenida en cada nivel trófico.
  • 28. PIRÁMIDES DE NÚMEROS En las pirámides de números se representa el número de individuos que existe en cada nivel trófico, por unidad de superficie (en ecosistemas terrestres) o de volumen (en ecosistemas acuáticos). Estas pirámides ofrecen poca información, porque consideran de igual forma a individuos de distinto tamaño (una hormiga equivale a un elefante). Esto hace que aparezcan pirámides invertidas si, por ejemplo, un solo árbol alimenta a 150 pájaros.
  • 29. PIRÁMIDES DE BIOMASA La BIOMASA se define como la cantidad de materia orgánica contenida en un individuo, población, nivel trófico o ecosistema. Se mide en gramos o kilogramos de materia orgánica seca por unidad de superficie o volumen. En este caso también pueden aparecer pirámides invertidas en ecosistemas acuáticos, en los que el plancton, que tiene muy poca masa, se reproduce a gran velocidad y por tanto es capaz de mantener a peces de mucho más peso. Estas situaciones son temporales; si se prolongasen podrían acabar con la estabilidad del ecosistema.
  • 30. PIRÁMIDES DE ENERGÍA En este caso, cada piso de la pirámide representa la energía almacenada en un nivel trófico en un tiempo determinado, expresada en kJ o kcal. Son las pirámides que ofrecen más información porque representan el flujo de energía a través del ecosistema. En los ecosistemas siempre existe una enorme pérdida de energía cuando ésta pasa de un nivel trófico a otro. Se calcula que, de forma general, solo pasa el 10% de la energía contenida en un nivel trófico al siguiente. Por esta razón, las pirámides de energía nunca pueden ser invertidas, ya que el nivel de energía que un nivel trófico siempre debe ser mayor que el siguiente.
  • 31. HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO El HÁBITAT de un organismo es el lugar donde vive, el área física en la que podemos encontrarlo. El hábitat reúne las condiciones necesarias naturales necesarias para permitir la vida de una especie. El NICHO ECOLÓGICO es el PAPEL que desempeña una especie dentro de un ecosistema. Viene definido por su comportamiento, el alimento que consume, los depredadores que lo acosan, donde se reproduce, etc...
  • 32. EL PAPEL DE PRODUCTORES Y DESCOMPONEDORES Mediante la fotosíntesis, los productores fabrican la materia orgánica que luego es utilizada por los consumidores Los descomponedores transforman la materia orgánica en inorgánica, que puede ser utilizada de nuevo por los productores. La materia orgánica pasa por todos los niveles tróficos La materia inorgánica queda en el suelo, o en el medio ambiente, a disposición de los productores.
  • 33. CICLO DE MATERIA El ciclo de la materia en un ecosistema sigue un proceso cíclico cerrado. luz solar SOL MATERIA INORGÁNICA MATERIA ORGÁNICA PRODUCTORES (organismos fotosintéticos) CONSUMIDORES (primarios, secundarios o terciarios) DESCOMPONEDORES (bacterias y hongos saprófitos) restos orgánicos Restos orgánicos
  • 34. FLUJO DE ENERGÍA SOL PRODUCTORES (organismos fotosintéticos) CONSUMIDORES (primarios, secundarios o terciarios) DESCOMPONEDORES (bacterias y hongos saprófitos) En los ecosistemas la energía sigue un flujo unidireccional abierto. MATERIA INORGÁNICA ENERGÍA ENERGÍA ENERGÍA Pérdida de energía por CALOR Pérdida de energía por CALOR Pérdida de energía por CALOR NO ES POSIBLE!!
  • 35. CICLO DE MATERIA VS. FLUJO DE ENERGÍA El ciclo de la materia en un ecosistema sigue un proceso cíclico cerrado. En los ecosistemas la energía sigue un flujo unidireccional abierto. En ecología se habla de un ciclo de la materia porque: ...que significa que toda la materia de un ecosistema se recicla constantemente: la materia inorgánica es transformada en orgánica por los productores y la materia orgánica vuelva a transformarse en inorgánica por los descomponedores. Por contra, hablamos de un flujo de energía porque: ...la energía que entra en un ecosistema desde el sol no vuelve a reciclarse, y además sufre pérdidas constantes en forma de calor al pasar de un nivel trófico al siguiente.
  • 36. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Estos ciclos afectan sobre todo a los elementos químicos carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, que son los BIOELEMENTOS principales, constituyentes del 99% de la composición de la materia viva, además de formar parte de la materia inerte.
  • 37. CICLO DEL CARBONO El carbono es el elemento principal consituyente de las biomoléculas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). El carbono es incorporado desde la atmósfera en forma de CO2 mediante la fotosíntesis, y es devuelto en la misma forma gracias a la respiración. La atmósfera es, por tanto, uno de los principales reservorios de carbono. El segundo reservorio de carbono esta formado por las rocas sedimentarias de origen biológico (calizas) y los combustibles fósiles (carbón y petróleo). Finalmente, la quema de combustibles fósiles y (de forma natural) las erupciones volcánicas devuelven parte del carbono almacenado en las rocas a la atmósfera.
  • 38. CICLO DEL CARBONO REDUX ATMÓSFERA Reservorio 1 ROCAS CALIZAS COMBUSTIBLES FÓSILES CASI IRRECUPERABLE FOTOSÍNTESIS RESPIRACIÓN COMBUSTIBLES FÓSILES ERUPCIONES VOLCÁNICAS RETIRADA DE CO2 APORTE DE CO2 EXPLOTACIÓN HUMANA PROCESOS NATURALES Reservorio 2 SERES VIVOS MATERIA ORGÁNICA RESTOS ORGÁNICOS
  • 39. CICLO DEL NITRÓGENO El nitrógeno es componente fundamental de proteínas y ácidos nucleicos. El 78% de la atmósfera es nitrógeno, pero muy pocos organismos son capaces de incorporar este nitrógeno gaseoso (N2) al suelo para que lo tomen las plantas en forma de nitratos. Los principales son bacterias que viven en simbiosis con raíces de plantas leguminosas. Tanto los restos de seres vivos como sus excrementos devuelven nitrógeno al suelo, con la ayuda de bacterias nitrificantes. Otras bacterias, denominadas desnitrificantes, retiran nitratos del suelo y los devuelven a la atmósfera en forma gaseosa (N2).
  • 40. CICLO DEL NITRÓGENO REDUX ATMÓSFERA N2 GASEOSO 78% del total SUELO NITRATOS y NITRITOS BACTERIAS FIJADORAS Simbiosis con leguminosas SERES VIVOS Plantas toman nitratos del suelo PLANTAS RESTOS SERES VIVOS BACTERIAS NITRIFICANTES Devuelven nitrato al suelo BACTERIAS DES- NITRIFICANTES Devuelven N2 a la atmósfera
  • 41. CICLO DEL FÓSFORO El fósforo es un elemento relativamente escaso, presente en los ácidos nucleicos, las moléculas de ATP y en las membranas plasmáticas de todas las células. El principal reservorio de fósforo se encuentra en rocas sedimentarias de origen marino. Su erosión pone el fósforo a disposición de los organismos fotosintéticos. Por escorrentía o como producto de la cadena trófica, el fosforo regresa al mar, donde los organismos lo utilizan para formar conchas y caparazones que finalmente vuelven a formar rocas sedimentarias.
  • 42. LOS PARÁMETROS TRÓFICOS BIOMASA (B) Los parámetros tróficos nos permiten entender mejor las relaciones tróficas y evaluar la acumulación y transferencia de energía que se produce en un ecosistema. Los organismos pueden aumentar su biomasa de dos maneras: a) mediante la reproducción (aumentando el número de individuos de la población, o del nivel trófico). b) mediante el crecimiento (aumentando el tamaño del organismo). La BIOMASA se define como la cantidad de materia orgánica contenida en un individuo, población, nivel trófico o ecosistema. Se mide en gramos o kilogramos de materia orgánica seca por unidad de superficie o volumen.
  • 43. Se denomina producción a la cantidad de energía que se almacena en forma de biomasa en cada nivel trófico por unidad de tiempo. Es el aumento de biomasa que experimenta un nivel trófico en un tiempo determinado. Se puede medir en g/cm2 /año, kg/m2 /año, t/ha/año, etc. LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (2) PRODUCCIÓN (P) P = (Bf – Bi)/t Expresado como una formula, sería: Donde: Bf = biomasa final (en gramos, kilogramos, toneladas, etc) Bi= biomasa inicial (expresada en las mismas unidades que Bf) t = tiempo (en segundos, minutos, horas... la unidad que más convenga) P = producción (en unidades de biomasa dividido por unidades de tiempo)
  • 44. A) Producción primaria: es la cantidad de energía captada por los productores, mediante fotosíntesis. O... el aumento de biomasa de las plantas en un periodo de tiempo. B) Producción secundaria: es la energía captada por los consumidores mediante la alimentación. O... el aumento de biomasa de los consumidores. En función del nivel trófico se distingue: LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (3)
  • 45. LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (3) Dentro de la producción también se diferencia: A) Producción bruta (PB): cantidad de biomasa generada por un nivel trófico. B) Producción neta (PN): cantidad de biomasa que queda disponible para el siguiente nivel trófico, tras descontar la parte consumida por el propio nivel. Esa energía consumida por el propio nivel trófico se representa en general como la respiración. Es la energía que un individuo utiliza para automantenerse. En las pirámides de energía, representa la parte de energía que se pierde hacia el medio ambiente. PN = PB – R O sea: “Se crece lo que se come menos lo que se gasta”
  • 46. Expresa la “rentabilidad” y el estado de un nivel trófico, ya que relaciona producción y biomasa: p = P/B Se mide en unidades de tiempo-1 : año-1 , mes-1 , etc (o 1/año, 1/mes... 1/tiempo). La productividad será tanto mayor: A) cuanto menor sea la pérdida de biomasa de un nivel trófico al siguiente. B) individuos pequeños tienen una gran productividad, mientras que los individuos grandes presentan productividades muy bajas. LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (4) PRODUCTIVIDAD (p)
  • 47. La producción neta es: (Bf – Bi)/t = (650,000 kg – 500,000 kg) / 10 años = 15,000 kg/año La productividad es de: p = P/B = 15,000 kg/año / 500,000 kg = 0,03 año-1 LOS PARÁMETROS TRÓFICOS (5) EJEMPLO Medimos la biomasa de un bosque en un momento determinado (hay medios para calcularla o estimarla) y obtenemos una biomasa total de 500,000 kg. 10 años después volvemos a medir la biomasa y comprobamos que ha aumentado hasta los 650,000 kg.
  • 48. SUCESIÓN ECOLÓGICA La sucesión ecológica es la secuencia de cambios que se producen en un ecosistema como resultado de su propia dinámica interna. La sucesión parte de una comunidad inicial o pionera que va cambiando de forma lenta y progresiva (invirtiendo en ello miles de años) hasta llegar a la comunidad climax. La comunidad clímax es el estado ideal del ecosistema al final de un proceso de sucesión. La comunidad pionera está formada por los primeros seres vivos que colonizan un hábitat recién formado por causas geológicas.
  • 49. CAMBIOS EN UNA SUCESIÓN Aumento de la diversidad de especies. Esto conlleva un mayor número de nichos. Aumento de la complejidad: Redes tróficas cada vez más complejas. Aumento de la Biomasa. Disminución de la Productividad. Aumento de la eficacia en el aprovechamiento de la energía. Aumento de la estabilidad del ecosistema. COMUNIDAD PIONERA (INICIAL) COMUNIDAD CLÍMAX (FINAL)
  • 50. TIPOS DE SUCESIÓN Es la sucesión que sucede en un lugar que no ha sido colonizado anteriormente por seres vivos. Por ejemplo, una isla volcánica que acaba de formarse o un glaciar en retroceso. Las especies que colonizan un ecosistema por primera vez son generalistas (ocupan muchos nichos distintos a la vez), pero son paulatinamente sustituidas por especies especialistas, cuyo desarrollo se circunscribe a un nicho ecológico muy estrecho. SUCESIÓN PRIMARIA
  • 51. Es la sucesión que tiene lugar en una zona donde antes existía una comunidad que ha sido parcial o totalmente eliminada por una perturbación. Por ejemplo, después de una tala, un incendio, una inundación, etc. Las sucesiones secundarias son mucho más rápidas que las primarias (del orden de décadas), ya que el suelo ya ha sido trabajado con anterioridad por las especies del anterior ecosistema. TIPOS DE SUCESIÓN (2) SUCESIÓN SECUNDARIA
  • 52. LAS POBLACIONES EN LOS ECOSISTEMAS Una población es un conjunto de individuos de la misma especie que se relacionan en un espacio concreto. El tamaño de una población puede depender de: - la reproducción (R) - las inmigraciones (I) - las emigraciones (E) - la mortalidad (M) De forma que el tamaño de una población (N) es igual a: N = N+I-E-M Para caracterizar las poblaciones se utilizan parámetros como el tamaño, la tasa de mortalidad o de natalidad.
  • 53. Factores abióticos: Todos aquellos relacionados con la disponibilidad de los recursos (alimentos, sitio donde anidar, superficie disponible) . Resistencia ambiental: Conjunto de factores bióticos y abióticos que limitan el crecimiento de una población. LAS POBLACIONES EN LOS ECOSISTEMAS (2) Factores bióticos: Todos aquellos relacionados con la interacción entre los seres vivos (la reproducción, la emigración o la inmigración, la depredación...). + =
  • 54. CURVAS DE CRECIMIENTO En un ecosistema ideal, en el que los recursos son ilimitados, una población crecería de forma exponencial. Si representamos este crecimiento en función del tiempo, se obtiene una curva en forma de J. El crecimiento exponencial ocurre solamente bajo condiciones especiales y no puede mantenerse mucho tiempo en la naturaleza, ya que acabaría agotando los recursos.
  • 55. En los ecosistemas reales las poblaciones crecen de forma exponencial hasta que son frenadas por la resistencia ambiental, hasta que el tamaño de la población se mantiene constante alrededor de un valor. Si representamos este crecimiento, obtenemos una curva en forma de S. El valor alrededor del cual se estabiliza la población se denomina capacidad de carga (K): indica el tamaño máximo de una población dados los recursos disponibles. CURVAS DE CRECIMIENTO (2)
  • 56. AUTORREGULACION DE LAS POBLACIONES (2) Una especie nueva llega a un ecosistema, por ejemplo, una isla volcánica recién formada La especie se reproduce hasta agotar los recursos del ecosistema. La especie alcanza el número de individuos máximo que los recursos del ecosistema puede sostener. Se producen nacimientos y muertes, alrededor de la capacidad de carga.
  • 57. ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN Según la forma de crecer de las poblaciones, las especies pueden tener dos estrategias distintas de reproducción: Estrategia de la r. - son especies generalistas - habitan ecosistemas inestables o en sus primeras fases de desarrollo. - tiempo de vida corto - una altísima tasa de reproducción - elevada tasa de mortalidad infantil. - organismos pequeños, de poca biomasa - productividad muy elevada debido a su alta tasa de reproducción Estrategia de la k. - son especies especialistas - adaptadas a vivir en ambientes estables. - individuos longevos - baja tasa de reproducción - la mayoría alcanza la edad adulta. - individuos grandes, de alta biomasa - baja productividad, ya que invierten mucha energía en automantenerse.
  • 58. ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN (2) Organismos r: La población sufre muchas fluctuaciones con el tiempo. Típico comportamiento de las plagas: ratas, langostas, malas hierbas, etc. Organismos k: La población sufre pocas oscilaciones alrededor de la capacidad de carga. Especies muy adaptadas a su entorno: elefantes, sequoyas, grandes rumiantes y depredadores, etc.