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Ecología y Medio Ambiente
ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
•   El ambiente es un término amplio que incluye todas las condiciones y factores
    externos (vivientes y no vivientes) que le afectan a cualquier organismo o forma de
    vida.
    vida.

•   La ecología analiza las interrelaciones de los organismos con su medio ambiente
    físico y biótico. Es el estudio de organismos en su hábitat. Intenta explicar dónde se
             biótico.                                   hábitat.
    encuentran los organismos, cuántos hay y por qué. Busca entender de que manera
                                                 qué.
    actúa un organismo sobre su ambiente y cómo éste ambiente actúa sobre el
    organismo.
    organismo.



    Es una ciencia de síntesis, pues para comprender la compleja trama de relaciones que
    existen en un ecosistema toma conocimiento de botánica, zoología, fisiología,
    genética y otras disciplinas como la física y la geología.
Organización de la materia
Existen distintos niveles de organización de la materia de acuerdo al tamaño y a la función.
Éste es un modo en que los científicos clasifican los patrones de la materia que se
encuentran en la naturaleza:
                                                                  Biósfera: Es el conjunto de
                         Universo                                 organismos del planeta. El
                                                                  ecosistema gigante.
                         Galaxias
                      Sistemas solares
                                                                  Ecosistemas: sistema
                         Planetas
                                                                  funcional formado por una
                          Tierra                                  comunidad integrada en su
                                                                  medio.
                         Biósfera
                        Ecosistemas                               Comunidades: grupos de

                       Comunidades
                                            Ámbito de la          poblaciones de distintas
                                                                  especies que coexisten o
                                            ECOLOGÍA              cohabitan en tiempo y
                        Poblaciones                               espacio. .

                        Organismos                                Poblaciones: conjunto de
                                                                  organismos de la misma
                    Sistemas de órganos                           especie que conviven en
                         Órganos                                  tiempo y espacio.

                          Tejidos                                Organismo: unidad
                                                                 funcional, con un genotipo
                          Células                                distinto que le da
                       Protoplásma                               propiedades y
                                                                 características distintas.
                         Moléculas
                          Átomos
                   Partículas subatómicas
ECOSISTEMA

             COMUNIDAD



                         METAPOBLACION
  INDIVIDUO        POBLACION

       FLUJO GENETICO


                               POBLACION


POBLACION
¿Qué es un ecosistema?
   Cualquier comunidad biótica más o menos delimitada que
    vive en cierto ambiente.
   Es el conjunto formado por un sustrato físico (biotopo) y
    una parte viva (biocenosis).
    Son ejemplos de ecosistema un lago, un desierto, una zona
    litoral, un estuario, un área de bosque amazónico, etc.



          Puesto que ningún organismo puede vivir
           fuera de su ambiente o sin relacionarse
         con otras especies, es la unidad funcional
               de la vida sostenible en la tierra.
Los ecosistemas
Un ecosistema está formado por un lugar y los seres vivos que habitan en el
mismo.


En un ecosistema podemos diferenciar dos tipos de elementos: los seres vivos y
las condiciones físicas, que se influyen mutuamente.


                    LOS COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA


                 Seres vivos                    Condiciones físicas
             Animales, plantas, ...              Aire, agua, luz, ...




Las relaciones más importantes entre los seres vivos son las que se establecen
por la alimentación.

      Todos los seres vivos que se alimentan unos de otros, forman una cadena
      alimentaria, que empieza siempre con una planta, sigue con un herbívoro
      que se la come y continúa con un carnívoro que se come al herbívoro.
Ecosistema
Componentes de un ecosistema
Ecosistema y ecotono




Ecosistema terrestre

                         Ecosistema de transición

                                                        Ecosistema acuático



    Ecosistema 1             Ecotono (pantano)            Ecosistema 2




      El ecotono conforma un hábitat característico que alberga especies que
               no se encuentran en los ecosistemas que lo rodean.
•    Recordemos que los ecosistemas se agrupan cuando son
     similares en clases mayores llamadas biomas y, que si
     agrupamos todos los ecosistemas o biomas en uno solo,

     formamos la biosfera
                 biosfera.




    Entonces reflexionemos
¿Hasta
¿Hasta que grado podemos afectar, trastornar o destruir
un ecosistema y no afectar a la biosfera?
                                biosfera?
¿Y en que medida es posible alterar parámetros globales
como la atmósfera o la temperatura antes de influir en
todos los ecosistemas de la tierra ?
FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS

      Hay 2 aspectos fundamentales en cualquier ecosistema:


                                        LOS FACTORES AMBIENTALES
    LA ESTRUCTURA BIÓTICA
                                                ABIÓTICOS
       Basada en las relaciones de           Agentes físicos y químicos.
             alimentación


       3 categorías de organismo:                      Principales:

 Productores: elaboran su propio         Régimen de lluvias: monto y
alimento. Principalmente plantas         distribución anual y humedad del
verdes. Son los que con la energía de    suelo.
la luz convierten las sustancias          Temperatura: extremos de frio y
inorgánicas en orgánicas.                calor, promedio.
                                          Luz
Consumidores: se alimentan de los        Viento
productores o de otros consumidores.      Nutrientes químicos
                                          PH (acidez)
Saprofitos y descomponedores: se         Salinidad
alimentan de materia orgánica             Incendios
muerta.
Los ciclos de los nutrientes.
Los productos y subproductos de cada grupo de organismo
(productores, consumidores, saprofitos y descomponedores) son
la comida y los nutrientes esenciales del otro.




Autótofos:    elaboran                                            Heterótrofos:
   su propia materia
                                               se alimentan de materia orgánica para obtener energía
       orgánica
                                                                                             Saprófitos y
    Productores                               Consumidores
                                                                                           descomponedores
                                                                                         Descomponedores (se alimentan
                                 Primaros (herbívoros), Omnívoros (herbívoros o
Plantas verdes, bacterias                                                                  de putrefacción) Saprófitos
                             carnívoros), Secundarios (se alimentan de los primarios),
fotosintéticas y bacterias                                                                 primarios (se alimentan de
                              de Orden superior (se alimentan de otros carnívoros) y
    quimiosintéticas                                                                          detritos) y Saprófitos
                              Parásitos (toman como huésped a otra planta o animal)
                                                                                                   secundarios

    La materia orgánica y el oxígeno que producen las plantas verdes son los
alimentos y el oxigeno que necesitan los heterótrofos. Y el dióxido de carbono y
otros desechos que éstos generan son exactamente los nutrientes que necesitan las
                                    plantas.
La energía en el ecosistema
                                   Relaciones alimentarias
               Niveles tróficos: Productores, consumidores, descomponedores
                              El ecosistema concebido como un flujo de materia y energía
                        Parte del flujo de materia y energía se plasma en las relaciones tróficas
                                                entre los niveles tróficos




 PRODUCTORES                                                                                              CARNÍVOROS II
                                                                                                          Heterótrofos Se
     Autótrofos
                                                                                                            nutren de los
 fotosintéticos que                                                                                         carnívoros I
 utilizan luz como
fuente de energía y
CO2 como fuente de
          C




  HERBÍVOROS
Heterótrofos que se
nutren de la materia
 orgánica fabricada
por los Productores


                        DESCOMPONEDORES                                 CARNÍVOROS I
  DETRITÍVOROS         Heterótrofos – Se nutren de           Heterótrofos - Se nutren de los herbívoros
                       detritos (hongos, bacterias)
La energía en el ecosistema
               Relaciones alimentarias
              Cadenas y redes tróficas (I)

              NIVELES TRÓFICOS




PRODUCTORES   HERBÍVOROS      CARNÍVOROS I    CARNÍVOROS II

               Consumidores    Consumidores     Consumidores
                 primarios      secundarios       terciarios
Cadenas Alimentarias
En las cadenas alimentarias, el representante del nivel
trófico superior se come al representante del nivel
trófico inferior, originando una relación lineal de la
energía.

Las comunidades rara vez muestran cadenas
alimentarias con consumidores primarios secundarios y
terciarios.
 Normalmente forman redes o tramas alimentarias
donde muchas cadenas se interrelacionan.
Muchas veces los animales que comen de todo y el
hombre ( omnívoro) actúa en diferentes momentos como
consumidor primario , secundario o terciario.
                                            .
La energía en la cadena alimentaria
En los seres vivos la energía fluye a lo largo de las
comunidades.
Cada categoría de organismo se llama nivel trófico ( que
significa nivel de alimentación).
 Los productores, desde las bacterias hasta los árboles
más grandes como el alerce, obtienen su energía
directamente de la luz solar.
 Los consumidores forman varios niveles tróficos y
algunos, incluso, cambian de niveles al comer
organismos de diferentes niveles.
 Así por ejemplo, los gorriones comen semillas o insectos
La energía en el ecosistema
                        Transferencia de energía en una cadena trófica
        Pérdidas por calor en
             respiración

Energía luminosa




                                Incremento biomasa
      Energía química
                                  aprovechable por
         (glucosa)
                                 herbívoros (10%)
       1% de energía
         luminosa




      Restos no aprovechables
        por el nivel trófico
             siguiente
La energía en el ecosistema
                       Flujo de materia y energía en el ecosistema (I)

                                                                   Pérdida de energía




                            10%             10%              10%




Na, K, Mg, Ca,
Sulfatos, nitratos,
fosfatos




                                            Humus edáfico



             Flujo de materia: cerrado •••••• Flujo de energía: abierto
La energía en el ecosistema
                  Flujo de materia y energía en el ecosistema (II)
Pérdida de energía por reflexión e                        Pérdidas de energía por
     ineficacia fotosintética                                   respiración




                                                                                                                   Pérdidas de energía
                                                                                                                   y de materia hacia
                                                                                                                           los
                                                                                                                    descomponedores




                                                                                                              ¿Son todas las flechas
                                                                                                                del mismo ancho?




           Flujo de energía en la biocenosis. Tamaños de los recuadros, anchura de flechas y cifras de unidades de energía (u.
                                            e.) sugieren el modelo general de flujo energético.
Niveles Tróficos
FUNCIONES DE LOS ORGANISMOS EN
        CADA COMUNIDAD


Los organismos fotosintéticos se llaman productores,
porque producen alimento para ellos mismos.

Además, en forma indirecta, producen alimento para
casi todas las otras formas de vida

Los organismos que no pueden fotosintetizar, no
producen alimento por sí mismos, sino que deben
adquirir la energía que se encuentra en las moléculas de
los cuerpos de otros organismos.

Estos organismos se llaman consumidores
Pirámide
Alimentaria
DEPREDADORES      En una pirámide                se
                  aprecia la estructura alimentaria
                  de un ecosistema en donde
                  conviven             productores,
CARNÍVOROS        consumidores y descomponedores.
                                 descomponedores.
                  Los vegetales elaboran materia
                  orgánica a través de la fotosíntesis.
                                          fotosíntesis.
HERBÍVOROS        Los herbívoros se alimentan de
                  ellos, y a su vez son comidos por
                  predadores o carnívoros.
                                carnívoros.
PRODUCTORES       Cuando estos organismos van
                  muriendo,     sus     restos    son
                  transformados      en    sustancias
DESCOMPONEDORES   asimilables por la plantas, proceso
                  en el que intervienen los
                  organismos descomponedores
Pirámide alimenticia
        •No basta que una cadena alimenticia
        esté integrada por productores,
        consumidores de primer y segundo
        orden, y descomponedores.
         Además, es indispensable que el
        número de seres vivos que son parte
        de cada uno de estos niveles sea
        diferente, de acuerdo a su posición en
        la cadena.
        Así, deberá haber un número mayor
        de productores que de consumidores
        primarios, y más consumidores
        primarios que secundarios.
        Esta relación entre el número de
        organismos y el lugar que ocupa en la
        cadena alimentaria, se conoce como
        pirámide alimenticia.
La energía en el ecosistema
                         Pirámides ecológicas
Son esquemas que se utilizan para representar cuantitativamente las
relaciones tróficas entre los distintos niveles de un ecosistema.

Se utilizan barras superpuestas que suelen tener una altura constante y
una longitud proporcional al parámetro elegido, de manera que el área
representada es proporcional al valor del parámetro que se mide.

El nivel DESCOMPONEDORES no se suele representar, ya que es
difícil de cuantificar.

Se suelen usar tres tipos de pirámides:

    1. Pirámides de energía,
    2. Pirámides de biomasa
    3. Pirámides de números.
La energía en el ecosistema
                                Pirámides ecológicas
   •      Forma de representación de cada uno de los niveles tróficos en función de
          la variable estudiada (producción, biomasa, números)

         Los
                              Cada nivel trófico está representado por un rectángulo (o
descomponedores, a
                                                paralelepípedo, si 3D)
veces, se representan
    mediante un
     rectángulo                                                                              El resto de los pisos
 perpendicular al de                                                                        representa al resto de
  los productores y                                                                          los niveles tróficos
   apoyado en éste


                                                                                            Todas las alturas de
                                                                                            los rectángulos son
                                                                                                  iguales




                                                                                            En la base se sitúan los
                                                                                                  productores
    El ancho del
    rectángulo es
proporcional al valor
    de la variable
 estudiada (en este
   caso, biomasa)         Pirámide de biomasa en los Silver Springs (Florida), surgencias
                                    de agua templada de temperatura constante
La energía en el ecosistema
                                               Pirámides ecológicas


El rectángulo que representa a los productores es siempre el
  mayor, indicando la cantidad de energía necesaria para
              sostener el resto de la biocenosis




                                                                                                     Pirámide de energía



                                                                                 Las pirámides de biomasa o números pueden ser invertidas cuando los
                                                                                productores representan poca masa, pero tienen altas tasas de renovación
                                                                                    de sus poblaciones, lo que garantiza un rendimiento fotosintético
                                                                                                asegurado para el siguiente nivel trófico




                         Pirámides de
                           biomasa

                        Productores con muy poca biomasa, pero altas
                           tasas de renovación de sus poblaciones


                                                                                                                                           Muchos herbívoros,
                                                         Las especies herbáceas son más              Pirámides de números                  pero pocas encinas
                                                         pequeñas, pero mas numerosas
Ecosistema acuático




En un ecosistema acuático la biodiversidad, o número de especies vegetales y
animales que habitan en él, es menor que en uno terrestre. La base nutritiva está
en el fitoplancton y en el zooplancton.
La escala va en ascenso desde los peces y batracios hasta las aves acuáticas como
el pato, y aéreas como el águila.
La energía en el ecosistema
                   Relaciones alimentarias
                 Cadenas y redes tróficas (II)


      CIII
                                                       CIII


                                       CII


     CII

                                       X
                                                       CI
                            CII            X




CI                                               CII

                                  CI                          P
             P
ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
La red Trófica del mar
Ecosistema de una laguna
Ecosistema de la sabana africana
Animales
depredadores



Animales
carnívoros


Animales
herbívoros
Ecosistema de un bosque
1. ¿Qué sucedería en el ecosistema si se suprimiera el grupo de los descomponedores?
                                                                    descomponedores?
2. ¿Qué sucedería si se destruyera el grupo de organismos productores?. Fundamenta tu
respuesta.
respuesta.
3. La estabilidad de un ecosistema es mayor mientras más grande sea la complejidad de sus
relaciones. ¿Te parece acertada esta afirmación? Fundamenta tu respuesta.
La energía en el ecosistema
                ¿Cómo se mide la energía en el ecosistema?
•   BIOMASA
    – Cantidad de materia orgánica que compone un ser vivo, una población, un nivel trófico o una
      biocenosis
    – Expresable como kg/m2, t/ha, kj/m2, kcal/m2, g de C/L, etc. (1 j = 0,24 cal)
•   PRODUCCIÓN
    – Incremento de biomasa por unidad de tiempo en un ser vivo, una población, un nivel trófico o
      una biocenosis
    – Expresable como kg/m2/año, kj/m2/año, kcal/m2/año, g de C/L/año
         • Producción Primaria Bruta (PPB): Incremento de biomasa (nuevas hojas, más raíces, flores, etc.) en
           los productores debida a la fotosíntesis
         • Producción Primaria Neta (PPN): Incremento de biomasa en productores en un determinado tiempo,
           resultante de restar a la PPB lo consumido por los propios productores en respiración (R) (parte de la
           glucosa sintetizada se consume): PPB – R = PPN
         • Producción Secundaria Neta (PSN): Incremento de biomasa en un determinado tiempo en los
           diferentes niveles de consumidores. Resultante de restar a la biomasa ingerida (la disponible como
           PPN del nivel trófico anterior) la consumida por respiración (glucolisis u otros procesos) y la no
           aprovechada (desechos)
         • Producción neta de un ecosistema (PNE): Incremento de biomasa que ha tenido lugar en un
           ecosistema en un determinado tiempo debida a la fotosíntesis tras restarle todo lo consumido por la
           respiración de todos los niveles tróficos
Productividad
Es la relación entre la producción y la biomasa.

                              p=P/B

La productividad bruta será :

                                 pB = PB / B

La productividad neta (o tasa de renovación):

                              pN = r = PN / B

La tasa de renovación varía entre 0 y 1, e indica la producción de nueva
biomasa en cada nivel trófico en relación con la existente.
Productividad y tiempo de renovación
La tasa de renovación es en muchos casos un parámetro mucho
mejor que la producción neta para valorar el flujo de energía de
un ecosistema.

Por ejemplo: El plancton tiene una producción menor que los
vegetales terrestres, sin embargo tienen una mayor
productividad por que su tasa de reproducción es muy alta y se
renuevan muy rápidamente.

Por este motivo la biomasa que habitualmente es menor a
medida que subimos en los escalones de la pirámide trófica, en
este caso es al revés y la biomasa es mayor en los herbívoros
que en los productores.
Cuando se empieza a colonizar un territorio la productividad es muy alta, a
medida que el territorio se va colonizando y se alcanza la estabilidad la
biomasa alcanza un valor máximo y la productividad es mínima.

    •   En un cultivo agrícola la tasa de renovación sería próxima a 1.
    •   En un pastizal sería entre 0 y 1.
    •   En un bosque maduro sería cercana al 0.

Un ecosistema estable y muy organizado, tiene una gran cantidad de
biomasa y una gran biodiversidad, pero su productividad es baja y
disminuye el flujo de energía: entra mucha energía pero se gasta
manteniendo una gran cantidad de biomasa.

•   La selva tropical tiene una producción muy alta pero una productividad
    cercana al 0
•   En las explotaciones agrícolas, el ser humano extrae del ecosistema una
    gran parte o la totalidad de la biomasa al final de la temporada. Esto
    disminuye los gastos por respiración y un aumento de la productividad.
    Sin embargo debe reponerse al suelo la materia extraída.
Los ecosistemas naturales de mayor
producción son los arrecifes de coral, los
estuarios, las zonas costeras, los bosques
ecuatoriales y las zonas húmedas de los
continentes.

Los menos productivos son los desiertos y
las zonas centrales de los océanos.
Ciclos biogeoquímicos
Los elementos más importantes que forman parte de la materia viva
están presentes en la atmósfera, hidrosfera y geosfera y son
incorporados por los seres vivos a sus tejidos.

De esta manera, siguen un ciclo biogeoquímico que tiene una zona
abiótica y una zona biótica.

    La primera suele contener grandes cantidades de elementos
     biogeoquímicos pero el flujo de los mismos es lento, tienen
     largos tiempos de residencia.

    En la parte biótica del ciclo, el flujo es rápido pero hay poca
     cantidad de tales sustancias formando parte de los seres vivos.
Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o
 el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta
que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire.



                                CICLOS BIOGEOQUÍMICOS




                                      GASEOSOS



                                 atmósfera – océanos


                                            SEDIMENTARIOS


                                        suelo-rocas-minerales
La energía en el ecosistema
                Ciclos biogeoquímicos
                 El ciclo del carbono




    Fermentación




                                                Ciclo
Plancton                                    petrogenético
La energía en el ecosistema
  Ciclos biogeoquímicos
  El ciclo del nitrógeno




                       Rhizobium




                             NO3-
Ciclo del Nitrógeno               Nitrógeno

                               Componente esencial de las
                               proteínas y de la atmósfera



                                   Estado gaseoso(N2)



                            Debe fijarse para su utilización


                       Acción química de
                                                 Biológico
                          alta energía


                      Radiación cósmica           Bacterias
                                                fijadoras de
                      Relámpagos y rayos         nitrógeno
La energía en el ecosistema
  Ciclos biogeoquímicos
    El ciclo del fosforo

                                Completamente
                                 sedimentario




                                Desconocido en la
                                   atmósfera




                              Reservorios en rocas y
                              depósitos naturales de
                                     fosfatos

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ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE

  • 1. Ecología y Medio Ambiente
  • 3. ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE • El ambiente es un término amplio que incluye todas las condiciones y factores externos (vivientes y no vivientes) que le afectan a cualquier organismo o forma de vida. vida. • La ecología analiza las interrelaciones de los organismos con su medio ambiente físico y biótico. Es el estudio de organismos en su hábitat. Intenta explicar dónde se biótico. hábitat. encuentran los organismos, cuántos hay y por qué. Busca entender de que manera qué. actúa un organismo sobre su ambiente y cómo éste ambiente actúa sobre el organismo. organismo. Es una ciencia de síntesis, pues para comprender la compleja trama de relaciones que existen en un ecosistema toma conocimiento de botánica, zoología, fisiología, genética y otras disciplinas como la física y la geología.
  • 4. Organización de la materia Existen distintos niveles de organización de la materia de acuerdo al tamaño y a la función. Éste es un modo en que los científicos clasifican los patrones de la materia que se encuentran en la naturaleza: Biósfera: Es el conjunto de Universo organismos del planeta. El ecosistema gigante. Galaxias Sistemas solares Ecosistemas: sistema Planetas funcional formado por una Tierra comunidad integrada en su medio. Biósfera Ecosistemas Comunidades: grupos de Comunidades Ámbito de la poblaciones de distintas especies que coexisten o ECOLOGÍA cohabitan en tiempo y Poblaciones espacio. . Organismos Poblaciones: conjunto de organismos de la misma Sistemas de órganos especie que conviven en Órganos tiempo y espacio. Tejidos Organismo: unidad funcional, con un genotipo Células distinto que le da Protoplásma propiedades y características distintas. Moléculas Átomos Partículas subatómicas
  • 5. ECOSISTEMA COMUNIDAD METAPOBLACION INDIVIDUO POBLACION FLUJO GENETICO POBLACION POBLACION
  • 6. ¿Qué es un ecosistema?  Cualquier comunidad biótica más o menos delimitada que vive en cierto ambiente.  Es el conjunto formado por un sustrato físico (biotopo) y una parte viva (biocenosis). Son ejemplos de ecosistema un lago, un desierto, una zona litoral, un estuario, un área de bosque amazónico, etc. Puesto que ningún organismo puede vivir fuera de su ambiente o sin relacionarse con otras especies, es la unidad funcional de la vida sostenible en la tierra.
  • 7. Los ecosistemas Un ecosistema está formado por un lugar y los seres vivos que habitan en el mismo. En un ecosistema podemos diferenciar dos tipos de elementos: los seres vivos y las condiciones físicas, que se influyen mutuamente. LOS COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA Seres vivos Condiciones físicas Animales, plantas, ... Aire, agua, luz, ... Las relaciones más importantes entre los seres vivos son las que se establecen por la alimentación. Todos los seres vivos que se alimentan unos de otros, forman una cadena alimentaria, que empieza siempre con una planta, sigue con un herbívoro que se la come y continúa con un carnívoro que se come al herbívoro.
  • 9. Componentes de un ecosistema
  • 10. Ecosistema y ecotono Ecosistema terrestre Ecosistema de transición Ecosistema acuático Ecosistema 1 Ecotono (pantano) Ecosistema 2 El ecotono conforma un hábitat característico que alberga especies que no se encuentran en los ecosistemas que lo rodean.
  • 11. Recordemos que los ecosistemas se agrupan cuando son similares en clases mayores llamadas biomas y, que si agrupamos todos los ecosistemas o biomas en uno solo, formamos la biosfera biosfera. Entonces reflexionemos ¿Hasta ¿Hasta que grado podemos afectar, trastornar o destruir un ecosistema y no afectar a la biosfera? biosfera? ¿Y en que medida es posible alterar parámetros globales como la atmósfera o la temperatura antes de influir en todos los ecosistemas de la tierra ?
  • 12. FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS Hay 2 aspectos fundamentales en cualquier ecosistema: LOS FACTORES AMBIENTALES LA ESTRUCTURA BIÓTICA ABIÓTICOS Basada en las relaciones de Agentes físicos y químicos. alimentación 3 categorías de organismo: Principales:  Productores: elaboran su propio  Régimen de lluvias: monto y alimento. Principalmente plantas distribución anual y humedad del verdes. Son los que con la energía de suelo. la luz convierten las sustancias  Temperatura: extremos de frio y inorgánicas en orgánicas. calor, promedio.  Luz Consumidores: se alimentan de los  Viento productores o de otros consumidores.  Nutrientes químicos  PH (acidez) Saprofitos y descomponedores: se  Salinidad alimentan de materia orgánica  Incendios muerta.
  • 13. Los ciclos de los nutrientes. Los productos y subproductos de cada grupo de organismo (productores, consumidores, saprofitos y descomponedores) son la comida y los nutrientes esenciales del otro. Autótofos: elaboran Heterótrofos: su propia materia se alimentan de materia orgánica para obtener energía orgánica Saprófitos y Productores Consumidores descomponedores Descomponedores (se alimentan Primaros (herbívoros), Omnívoros (herbívoros o Plantas verdes, bacterias de putrefacción) Saprófitos carnívoros), Secundarios (se alimentan de los primarios), fotosintéticas y bacterias primarios (se alimentan de de Orden superior (se alimentan de otros carnívoros) y quimiosintéticas detritos) y Saprófitos Parásitos (toman como huésped a otra planta o animal) secundarios La materia orgánica y el oxígeno que producen las plantas verdes son los alimentos y el oxigeno que necesitan los heterótrofos. Y el dióxido de carbono y otros desechos que éstos generan son exactamente los nutrientes que necesitan las plantas.
  • 14. La energía en el ecosistema Relaciones alimentarias Niveles tróficos: Productores, consumidores, descomponedores El ecosistema concebido como un flujo de materia y energía Parte del flujo de materia y energía se plasma en las relaciones tróficas entre los niveles tróficos PRODUCTORES CARNÍVOROS II Heterótrofos Se Autótrofos nutren de los fotosintéticos que carnívoros I utilizan luz como fuente de energía y CO2 como fuente de C HERBÍVOROS Heterótrofos que se nutren de la materia orgánica fabricada por los Productores DESCOMPONEDORES CARNÍVOROS I DETRITÍVOROS Heterótrofos – Se nutren de Heterótrofos - Se nutren de los herbívoros detritos (hongos, bacterias)
  • 15. La energía en el ecosistema Relaciones alimentarias Cadenas y redes tróficas (I) NIVELES TRÓFICOS PRODUCTORES HERBÍVOROS CARNÍVOROS I CARNÍVOROS II Consumidores Consumidores Consumidores primarios secundarios terciarios
  • 16. Cadenas Alimentarias En las cadenas alimentarias, el representante del nivel trófico superior se come al representante del nivel trófico inferior, originando una relación lineal de la energía. Las comunidades rara vez muestran cadenas alimentarias con consumidores primarios secundarios y terciarios. Normalmente forman redes o tramas alimentarias donde muchas cadenas se interrelacionan. Muchas veces los animales que comen de todo y el hombre ( omnívoro) actúa en diferentes momentos como consumidor primario , secundario o terciario. .
  • 17. La energía en la cadena alimentaria En los seres vivos la energía fluye a lo largo de las comunidades. Cada categoría de organismo se llama nivel trófico ( que significa nivel de alimentación). Los productores, desde las bacterias hasta los árboles más grandes como el alerce, obtienen su energía directamente de la luz solar. Los consumidores forman varios niveles tróficos y algunos, incluso, cambian de niveles al comer organismos de diferentes niveles. Así por ejemplo, los gorriones comen semillas o insectos
  • 18. La energía en el ecosistema Transferencia de energía en una cadena trófica Pérdidas por calor en respiración Energía luminosa Incremento biomasa Energía química aprovechable por (glucosa) herbívoros (10%) 1% de energía luminosa Restos no aprovechables por el nivel trófico siguiente
  • 19. La energía en el ecosistema Flujo de materia y energía en el ecosistema (I) Pérdida de energía 10% 10% 10% Na, K, Mg, Ca, Sulfatos, nitratos, fosfatos Humus edáfico Flujo de materia: cerrado •••••• Flujo de energía: abierto
  • 20. La energía en el ecosistema Flujo de materia y energía en el ecosistema (II) Pérdida de energía por reflexión e Pérdidas de energía por ineficacia fotosintética respiración Pérdidas de energía y de materia hacia los descomponedores ¿Son todas las flechas del mismo ancho? Flujo de energía en la biocenosis. Tamaños de los recuadros, anchura de flechas y cifras de unidades de energía (u. e.) sugieren el modelo general de flujo energético.
  • 22. FUNCIONES DE LOS ORGANISMOS EN CADA COMUNIDAD Los organismos fotosintéticos se llaman productores, porque producen alimento para ellos mismos. Además, en forma indirecta, producen alimento para casi todas las otras formas de vida Los organismos que no pueden fotosintetizar, no producen alimento por sí mismos, sino que deben adquirir la energía que se encuentra en las moléculas de los cuerpos de otros organismos. Estos organismos se llaman consumidores
  • 24. DEPREDADORES En una pirámide se aprecia la estructura alimentaria de un ecosistema en donde conviven productores, CARNÍVOROS consumidores y descomponedores. descomponedores. Los vegetales elaboran materia orgánica a través de la fotosíntesis. fotosíntesis. HERBÍVOROS Los herbívoros se alimentan de ellos, y a su vez son comidos por predadores o carnívoros. carnívoros. PRODUCTORES Cuando estos organismos van muriendo, sus restos son transformados en sustancias DESCOMPONEDORES asimilables por la plantas, proceso en el que intervienen los organismos descomponedores
  • 25. Pirámide alimenticia •No basta que una cadena alimenticia esté integrada por productores, consumidores de primer y segundo orden, y descomponedores. Además, es indispensable que el número de seres vivos que son parte de cada uno de estos niveles sea diferente, de acuerdo a su posición en la cadena. Así, deberá haber un número mayor de productores que de consumidores primarios, y más consumidores primarios que secundarios. Esta relación entre el número de organismos y el lugar que ocupa en la cadena alimentaria, se conoce como pirámide alimenticia.
  • 26. La energía en el ecosistema Pirámides ecológicas Son esquemas que se utilizan para representar cuantitativamente las relaciones tróficas entre los distintos niveles de un ecosistema. Se utilizan barras superpuestas que suelen tener una altura constante y una longitud proporcional al parámetro elegido, de manera que el área representada es proporcional al valor del parámetro que se mide. El nivel DESCOMPONEDORES no se suele representar, ya que es difícil de cuantificar. Se suelen usar tres tipos de pirámides: 1. Pirámides de energía, 2. Pirámides de biomasa 3. Pirámides de números.
  • 27. La energía en el ecosistema Pirámides ecológicas • Forma de representación de cada uno de los niveles tróficos en función de la variable estudiada (producción, biomasa, números) Los Cada nivel trófico está representado por un rectángulo (o descomponedores, a paralelepípedo, si 3D) veces, se representan mediante un rectángulo El resto de los pisos perpendicular al de representa al resto de los productores y los niveles tróficos apoyado en éste Todas las alturas de los rectángulos son iguales En la base se sitúan los productores El ancho del rectángulo es proporcional al valor de la variable estudiada (en este caso, biomasa) Pirámide de biomasa en los Silver Springs (Florida), surgencias de agua templada de temperatura constante
  • 28. La energía en el ecosistema Pirámides ecológicas El rectángulo que representa a los productores es siempre el mayor, indicando la cantidad de energía necesaria para sostener el resto de la biocenosis Pirámide de energía Las pirámides de biomasa o números pueden ser invertidas cuando los productores representan poca masa, pero tienen altas tasas de renovación de sus poblaciones, lo que garantiza un rendimiento fotosintético asegurado para el siguiente nivel trófico Pirámides de biomasa Productores con muy poca biomasa, pero altas tasas de renovación de sus poblaciones Muchos herbívoros, Las especies herbáceas son más Pirámides de números pero pocas encinas pequeñas, pero mas numerosas
  • 29. Ecosistema acuático En un ecosistema acuático la biodiversidad, o número de especies vegetales y animales que habitan en él, es menor que en uno terrestre. La base nutritiva está en el fitoplancton y en el zooplancton. La escala va en ascenso desde los peces y batracios hasta las aves acuáticas como el pato, y aéreas como el águila.
  • 30. La energía en el ecosistema Relaciones alimentarias Cadenas y redes tróficas (II) CIII CIII CII CII X CI CII X CI CII CI P P
  • 32. La red Trófica del mar
  • 34. Ecosistema de la sabana africana Animales depredadores Animales carnívoros Animales herbívoros
  • 36. 1. ¿Qué sucedería en el ecosistema si se suprimiera el grupo de los descomponedores? descomponedores? 2. ¿Qué sucedería si se destruyera el grupo de organismos productores?. Fundamenta tu respuesta. respuesta. 3. La estabilidad de un ecosistema es mayor mientras más grande sea la complejidad de sus relaciones. ¿Te parece acertada esta afirmación? Fundamenta tu respuesta.
  • 37. La energía en el ecosistema ¿Cómo se mide la energía en el ecosistema? • BIOMASA – Cantidad de materia orgánica que compone un ser vivo, una población, un nivel trófico o una biocenosis – Expresable como kg/m2, t/ha, kj/m2, kcal/m2, g de C/L, etc. (1 j = 0,24 cal) • PRODUCCIÓN – Incremento de biomasa por unidad de tiempo en un ser vivo, una población, un nivel trófico o una biocenosis – Expresable como kg/m2/año, kj/m2/año, kcal/m2/año, g de C/L/año • Producción Primaria Bruta (PPB): Incremento de biomasa (nuevas hojas, más raíces, flores, etc.) en los productores debida a la fotosíntesis • Producción Primaria Neta (PPN): Incremento de biomasa en productores en un determinado tiempo, resultante de restar a la PPB lo consumido por los propios productores en respiración (R) (parte de la glucosa sintetizada se consume): PPB – R = PPN • Producción Secundaria Neta (PSN): Incremento de biomasa en un determinado tiempo en los diferentes niveles de consumidores. Resultante de restar a la biomasa ingerida (la disponible como PPN del nivel trófico anterior) la consumida por respiración (glucolisis u otros procesos) y la no aprovechada (desechos) • Producción neta de un ecosistema (PNE): Incremento de biomasa que ha tenido lugar en un ecosistema en un determinado tiempo debida a la fotosíntesis tras restarle todo lo consumido por la respiración de todos los niveles tróficos
  • 38. Productividad Es la relación entre la producción y la biomasa. p=P/B La productividad bruta será : pB = PB / B La productividad neta (o tasa de renovación): pN = r = PN / B La tasa de renovación varía entre 0 y 1, e indica la producción de nueva biomasa en cada nivel trófico en relación con la existente.
  • 39. Productividad y tiempo de renovación La tasa de renovación es en muchos casos un parámetro mucho mejor que la producción neta para valorar el flujo de energía de un ecosistema. Por ejemplo: El plancton tiene una producción menor que los vegetales terrestres, sin embargo tienen una mayor productividad por que su tasa de reproducción es muy alta y se renuevan muy rápidamente. Por este motivo la biomasa que habitualmente es menor a medida que subimos en los escalones de la pirámide trófica, en este caso es al revés y la biomasa es mayor en los herbívoros que en los productores.
  • 40. Cuando se empieza a colonizar un territorio la productividad es muy alta, a medida que el territorio se va colonizando y se alcanza la estabilidad la biomasa alcanza un valor máximo y la productividad es mínima. • En un cultivo agrícola la tasa de renovación sería próxima a 1. • En un pastizal sería entre 0 y 1. • En un bosque maduro sería cercana al 0. Un ecosistema estable y muy organizado, tiene una gran cantidad de biomasa y una gran biodiversidad, pero su productividad es baja y disminuye el flujo de energía: entra mucha energía pero se gasta manteniendo una gran cantidad de biomasa. • La selva tropical tiene una producción muy alta pero una productividad cercana al 0 • En las explotaciones agrícolas, el ser humano extrae del ecosistema una gran parte o la totalidad de la biomasa al final de la temporada. Esto disminuye los gastos por respiración y un aumento de la productividad. Sin embargo debe reponerse al suelo la materia extraída.
  • 41. Los ecosistemas naturales de mayor producción son los arrecifes de coral, los estuarios, las zonas costeras, los bosques ecuatoriales y las zonas húmedas de los continentes. Los menos productivos son los desiertos y las zonas centrales de los océanos.
  • 42. Ciclos biogeoquímicos Los elementos más importantes que forman parte de la materia viva están presentes en la atmósfera, hidrosfera y geosfera y son incorporados por los seres vivos a sus tejidos. De esta manera, siguen un ciclo biogeoquímico que tiene una zona abiótica y una zona biótica.  La primera suele contener grandes cantidades de elementos biogeoquímicos pero el flujo de los mismos es lento, tienen largos tiempos de residencia.  En la parte biótica del ciclo, el flujo es rápido pero hay poca cantidad de tales sustancias formando parte de los seres vivos.
  • 43. Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS GASEOSOS atmósfera – océanos SEDIMENTARIOS suelo-rocas-minerales
  • 44. La energía en el ecosistema Ciclos biogeoquímicos El ciclo del carbono Fermentación Ciclo Plancton petrogenético
  • 45. La energía en el ecosistema Ciclos biogeoquímicos El ciclo del nitrógeno Rhizobium NO3-
  • 46. Ciclo del Nitrógeno Nitrógeno Componente esencial de las proteínas y de la atmósfera Estado gaseoso(N2) Debe fijarse para su utilización Acción química de Biológico alta energía Radiación cósmica Bacterias fijadoras de Relámpagos y rayos nitrógeno
  • 47. La energía en el ecosistema Ciclos biogeoquímicos El ciclo del fosforo Completamente sedimentario Desconocido en la atmósfera Reservorios en rocas y depósitos naturales de fosfatos