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  • 1. Comunidades y ecosistemas
  • 2. 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.• 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 encuentran los organismos, cuántos hay y por qué. Busca entender de que manera actúa un organismo sobre su ambiente y cómo éste ambiente actúa sobre el 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.
  • 3. Organización de la materiaExisten 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 seencuentran 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
  • 4. ECOSISTEMA COMUNIDAD METAPOBLACION INDIVIDUO POBLACION FLUJO GENETICO POBLACIONPOBLACION
  • 5. ¿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.
  • 6. Los ecosistemasUn ecosistema está formado por un lugar y los seres vivos que habitan en elmismo.En un ecosistema podemos diferenciar dos tipos de elementos: los seres vivos ylas 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 establecenpor 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.
  • 7. Ecosistema
  • 8. Componentes de un ecosistema
  • 9. Ecosistema y ecotonoEcosistema 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.
  • 10. • 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. Entonces reflexionemos¿Hasta que grado podemos afectar, trastornar o destruirun ecosistema y no afectar a la biosfera?¿Y en que medida es posible alterar parámetros globalescomo la atmósfera o la temperatura antes de influir entodos los ecosistemas de la tierra ?
  • 11. 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 yalimento. Principalmente plantas distribución anual y humedad delverdes. Son los que con la energía de suelo.la luz convierten las sustancias  Temperatura: extremos de frio yinorgánicas en orgánicas. calor, promedio.  LuzConsumidores: se alimentan de los  Vientoproductores o de otros consumidores.  Nutrientes químicos  PH (acidez)Saprofitos y descomponedores: se  Salinidadalimentan de materia orgánica  Incendiosmuerta.
  • 12. Los ciclos de los nutrientes.Los productos y subproductos de cada grupo de organismo(productores, consumidores, saprofitos y descomponedores) sonla 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 oPlantas 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 losalimentos y el oxigeno que necesitan los heterótrofos. Y el dióxido de carbono yotros desechos que éstos generan son exactamente los nutrientes que necesitan las plantas.
  • 13. 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 comofuente de energía yCO2 como fuente de C HERBÍVOROSHeterótrofos que senutren de la materia orgánica fabricadapor los Productores DESCOMPONEDORES CARNÍVOROS I DETRITÍVOROS Heterótrofos – Se nutren de Heterótrofos - Se nutren de los herbívoros detritos (hongos, bacterias)
  • 14. La energía en el ecosistema Relaciones alimentarias Cadenas y redes tróficas (I) NIVELES TRÓFICOSPRODUCTORES HERBÍVOROS CARNÍVOROS I CARNÍVOROS II Consumidores Consumidores Consumidores primarios secundarios terciarios
  • 15. Cadenas AlimentariasEn las cadenas alimentarias, el representante del niveltrófico superior se come al representante del niveltrófico inferior, originando una relación lineal de laenergía.Las comunidades rara vez muestran cadenasalimentarias con consumidores primarios secundarios yterciarios. Normalmente forman redes o tramas alimentariasdonde muchas cadenas se interrelacionan.Muchas veces los animales que comen de todo y elhombre ( omnívoro) actúa en diferentes momentos comoconsumidor primario , secundario o terciario.
  • 16. La energía en la cadena alimentariaEn los seres vivos la energía fluye a lo largo de lascomunidades.Cada categoría de organismo se llama nivel trófico ( quesignifica nivel de alimentación). Los productores, desde las bacterias hasta los árbolesmás grandes como el alerce, obtienen su energíadirectamente de la luz solar. Los consumidores forman varios niveles tróficos yalgunos, incluso, cambian de niveles al comerorganismos de diferentes niveles. Así por ejemplo, los gorriones comen semillas o insectos
  • 17. La energía en el ecosistema Transferencia de energía en una cadena trófica Pérdidas por calor en respiraciónEnergía luminosa Incremento biomasa Energía química aprovechable por (glucosa) herbívoros (10%) 1% de energía luminosa Restos no aprovechables por el nivel trófico siguiente
  • 18. 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
  • 19. 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.
  • 20. Niveles Tróficos
  • 21. FUNCIONES DE LOS ORGANISMOS EN CADA COMUNIDADLos organismos fotosintéticos se llaman productores,porque producen alimento para ellos mismos.Además, en forma indirecta, producen alimento paracasi todas las otras formas de vidaLos organismos que no pueden fotosintetizar, noproducen alimento por sí mismos, sino que debenadquirir la energía que se encuentra en las moléculas delos cuerpos de otros organismos.Estos organismos se llaman consumidores
  • 22. PirámideAlimentaria
  • 23. DEPREDADORES En una pirámide se aprecia la estructura alimentaria de un ecosistema en donde conviven productores,CARNÍVOROS consumidores y descomponedores. Los vegetales elaboran materia orgánica a través de la fotosíntesis.HERBÍVOROS Los herbívoros se alimentan de ellos, y a su vez son comidos por predadores o carnívoros.PRODUCTORES Cuando estos organismos van muriendo, sus restos son transformados en sustanciasDESCOMPONEDORES asimilables por la plantas, proceso en el que intervienen los organismos descomponedores
  • 24. 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.
  • 25. La energía en el ecosistema Pirámides ecológicasSon esquemas que se utilizan para representar cuantitativamente lasrelaciones tróficas entre los distintos niveles de un ecosistema.Se utilizan barras superpuestas que suelen tener una altura constante yuna longitud proporcional al parámetro elegido, de manera que el árearepresentada es proporcional al valor del parámetro que se mide.El nivel DESCOMPONEDORES no se suele representar, ya que esdifícil de cuantificar.Se suelen usar tres tipos de pirámides: 1. Pirámides de energía, 2. Pirámides de biomasa 3. Pirámides de números.
  • 26. 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 (odescomponedores, 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 esproporcional 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
  • 27. La energía en el ecosistema Pirámides ecológicasEl 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
  • 28. Ecosistema acuáticoEn un ecosistema acuático la biodiversidad, o número de especies vegetales yanimales que habitan en él, es menor que en uno terrestre. La base nutritiva estáen el fitoplancton y en el zooplancton.La escala va en ascenso desde los peces y batracios hasta las aves acuáticas comoel pato, y aéreas como el águila.
  • 29. La energía en el ecosistema Relaciones alimentarias Cadenas y redes tróficas (II) CIII CIII CII CII X CI CII XCI CII CI P P
  • 30. La red Trófica del mar
  • 31. Ecosistema de una laguna
  • 32. Ecosistema de la sabana africanaAnimalesdepredadoresAnimalescarnívorosAnimalesherbívoros
  • 33. Ecosistema de un bosque
  • 34. 1. ¿Qué sucedería en el ecosistema si se suprimiera el grupo de los descomponedores?2. ¿Qué sucedería si se destruyera el grupo de organismos productores?. Fundamenta turespuesta.3. La estabilidad de un ecosistema es mayor mientras más grande sea la complejidad de susrelaciones. ¿Te parece acertada esta afirmación? Fundamenta tu respuesta.
  • 35. 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
  • 36. ProductividadEs la relación entre la producción y la biomasa. p= P/ BLa productividad bruta será : pB = PB / BLa productividad neta (o tasa de renovación): pN = r = PN / BLa tasa de renovación varía entre 0 y 1, e indica la producción de nuevabiomasa en cada nivel trófico en relación con la existente.
  • 37. La energía en el ecosistema ¿Cómo se mide la energía en el ecosistema?• En la siguiente tabla aparecen datos de la producción de dos ecosistemas: un campo de cultivo (baja diversidad específica y alto estrés) y un bosque ecuatorial (alta diversidad específica, bajo estrés)• A) Compáralos y justifica las diferencias• B) ¿Qué pasaría si en un ecosistema la PNE fuese negativa? Campo de cultivo (kcal/m2/año) Bosque ecuatorial (kcal/m2/año) PPB (producción primaria bruta) 54,2 100 RA (respiración de los productores) 20,1 71,1 PPN (producción primaria neta) 34 28,8 RH (respiración resto niveles tróficos) 1,8 28,8 PNE (producción neta del ecosistema) 32,2 0 RH = Respiración RA = Respiración PPN = PPB - RA PNE = PPN - RH de heterótrofos de autótrofos
  • 38. Productividad y tiempo de renovaciónLa tasa de renovación es en muchos casos un parámetro muchomejor que la producción neta para valorar el flujo de energía deun ecosistema.Por ejemplo: El plancton tiene una producción menor que losvegetales terrestres, sin embargo tienen una mayorproductividad por que su tasa de reproducción es muy alta y serenuevan muy rápidamente.Por este motivo la biomasa que habitualmente es menor amedida que subimos en los escalones de la pirámide trófica, eneste caso es al revés y la biomasa es mayor en los herbívorosque en los productores.
  • 39. Cuando se empieza a colonizar un territorio la productividad es muy alta, amedida que el territorio se va colonizando y se alcanza la estabilidad labiomasa 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 debiomasa y una gran biodiversidad, pero su productividad es baja ydisminuye el flujo de energía: entra mucha energía pero se gastamanteniendo 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.
  • 40. Tiempo de renovaciónEs el tiempo que tarda un nivel trófico, o un ecosistema completo, en renovarsu biomasa. tr = B / PNMide el tiempo de permanencia de los elementos químicos dentro de lasestructuras biológicas del ecosistema.Los productores pueden presentas dos estrategias en relación a su tr: 1. Especies rápidas. Son pequeños, de estructura y morfología simple, y con una tasa de reproducción alta. Fitoplancton 2. Especies lentas. Son de gran tamaño, estructura y morfología compleja, y una tasa de reproducción muy baja. Bosques de encinas.En los ecosistemas suelen estar presentes ambos tipos para asegurar un aporteenergético suficiente al ecosistema. En un lago suele haber fitoplancton yalgas más lentas. En un encinar hay también un estrato herbáceo
  • 41. Los ecosistemas naturales de mayorproducción son los arrecifes de coral, losestuarios, las zonas costeras, los bosquesecuatoriales y las zonas húmedas de loscontinentes.Los menos productivos son los desiertos ylas zonas centrales de los océanos.
  • 42. Ciclos biogeoquímicosLos elementos más importantes que forman parte de la materia vivaestán presentes en la atmósfera, hidrosfera y geosfera y sonincorporados por los seres vivos a sus tejidos.De esta manera, siguen un ciclo biogeoquímico que tiene una zonaabiótica 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, hastaque 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 CicloPlancton 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