La naturaleza de los ecosistemas

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La naturaleza de los ecosistemas

  1. 1. BLOQUE V BIOSFERA
  2. 2. <ul><li>TEMA 9: </li></ul><ul><li>LA NATURALEZA </li></ul><ul><li>DE LOS ECOSISTEMAS </li></ul>
  3. 3. 1. COMPONENTES DEL ECOSITEMA <ul><li>“ Un ecosistema es una comunidad de organismos que interaccionan entre sí y con el medio físico donde viven, intercambiando materia y energía” </li></ul><ul><li>Componente abiótico: medio físico o biotiopo : </li></ul><ul><li>- Factores físicos ( Tª, luminosidad, densidad, pH,..) </li></ul><ul><li>-Sustancias orgánicas e inorgánicas (agua, oxígeno, dióxido de carbono, sales de nitrógeno,..) </li></ul><ul><li>Componente biótico: comunidad de organismos o biocenosis, conviven en el medio físico del lago </li></ul><ul><li>Organismos autótrofos o productores : transforman las sustancias inorgánicas en orgánicas </li></ul><ul><li>(vegetación de ribera, algas flotantes. Normalmente fitoplancton mayor productor de materia orgánica que las plantas enraizadas) </li></ul><ul><li>Organismos heterótrofos : se alimentan de materia orgánica ya sintetizada. </li></ul><ul><li>Consumidores: obtienen la E y materia alimentándose de otros animales. Primarios ( C-1a , larvas de insectos, crustáceos, peces, detritívoros; C-1b , zooplancton) </li></ul><ul><li>Consumidores secundario: C-2 (carnívoros) y C-3 (se alimentan de carnívoros) </li></ul><ul><li>Organismos descomponedores : bacterias y hongos (la descomposición se eleva con la Tª, con lo que es mayor en verano, facilitando nutrientes a las productore </li></ul>
  4. 4. () <ul><li>“ Un ejemplo de ecosistema” </li></ul>
  5. 5. () <ul><li>“ Un bosque: ejemplo de ecosistema” </li></ul>
  6. 6. () <ul><li>“ Un bosque: biotopo y biocenosis” </li></ul>
  7. 7. () <ul><li>El ecosistema del lago funciona a partir de la energía solar recibida, pero su estabilidad relativa en el tiempo depende de la incorporación de nutrientes provenientes de las aguas superficiales y del drenaje de la cuenca hidrográfica en que se encuentra </li></ul>
  8. 8. 2. EL FLUJO DE ENERGÍA <ul><li>Las interacciones entre los componentes bióticos y abióticos de un ecosistema son principalmente de tipo energético </li></ul><ul><li>Entrada de energía: luz solar , se transforma en energía química mediante la fotosíntesis (almacena en los enlaces de las moléculas orgánicas: glúcidos , grasas , proteínas ) para lo que necesitan sustancias inorgánicas -> plantas verdes , algas y bacterias fotosintética </li></ul><ul><li>Bacterias quimiosintéticas (obtienen la energía de la oxidación de compuestos inorgánicos, papel insignificante desde el punto de vista energético pero importantísimo desde el punto de visto de los ciclos de la materia) </li></ul><ul><li>Ciclo de energía : unidireccional , acíclico y abierto (en cada nivel se pierde energía en forma de calor, por lo que es necesario un aporte extra de energía) </li></ul><ul><li>Ciclo de materia : cíclico , cerrado , los descomponedores transforman la materia orgánica de los cadáveres y los restos orgánicos en sustancias inorgánicas sencillas asimilables por los productores </li></ul>
  9. 9. () <ul><li>“ Flujo de materia y energía en un ecosistema” </li></ul>
  10. 10. () <ul><li>“ Flujo materia y energía en un ecosistema” </li></ul>
  11. 11. () <ul><li>El flujo de la energía y el ciclo de la materia son la esencia de la dinámica de los ecosistemas </li></ul><ul><li>Su estudio adquiere gran importancia por la demanda de una población humana cada vez mayor, necesario conocer rendimiento y la eficacia de los organismos productores, el flujo de energía característico de los ecosistemas orientados hacia las sociedades humanas </li></ul><ul><li>Interesa conocer la radiación incidente , para conocer el aprovechamiento de esa energía en el ecosistema: el destino de la radiación </li></ul><ul><li>Suponiendo constante la radiación sola (flujo solar), la cantidad de radiación recibida depende de: duración del día (en función rotación terrestre, inclinación del eje de rotación y la esfericidad de la Tierra), estaciones del año (movimiento de traslación) </li></ul>
  12. 12. () <ul><li>Necesario para evaluar el rendimiento de un ecosistema o de alguno de sus niveles tróficos: </li></ul><ul><li>Biomasa: cantidad de m. o. o masa biológica producida, referida a un área o volumen (t/km 2 , kg/ha, g/m 2 ) </li></ul><ul><li>Biomasa primaria (productores), secundaria (consumidores) </li></ul><ul><li>Producción : cantidad de biomasa producida por unidad de tiempo (t/km 2 /año, kg/ha/año, g/m 2 /año) </li></ul><ul><li>Producción primaria bruta (PPB): cantidad total de biomasa fabricada por los productores </li></ul><ul><li>Producción secundaria bruta (PSB): elaborada por los consumidores </li></ul><ul><li>Producción primaria neta (PPN) : cantidad de biomasa de los productores a disposición del siguiente nivel trófico </li></ul><ul><li>Producción secundaria neta (PSN): cantidad de biomasa de los consumidores a disposición del siguiente nivel trófico </li></ul><ul><li>PB = PN + R (R: cantidad de biomasa degradada en la respiración celular, biosintésis, mantenimiento calor corporal, locomoción..) </li></ul><ul><li>PN : parte consumida por el siguiente nivel trófico, otra se perderá porque no será aprovechada y otro será aprovechada por los descomponedores </li></ul><ul><li>Productividad: relación entre la producción y la biomasa. Nos indica la velocidad de renovación de la biomasa p= P/B * 100 </li></ul>PARÁMETROS TRÓFICOS
  13. 13. () <ul><li>FIJACIÓN DE LA ENERGÍA POR LOS PRODUCTORES </li></ul><ul><li>Energía solar -> energía química (en materia orgánica, utilizada para realizar las funciones vitales: crecimiento, mantenimiento del calor corporal, locomoción,..) </li></ul><ul><li>6CO 2 + 6H 2 O -> C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 </li></ul><ul><li>1 mol de glucosa: 686 kcal </li></ul><ul><li>“ Método de cosecha ”: método para determinar la materia orgánica fabricada por los productores ( se corta la vegetación en intervalos periódicos de tiempo y se pesa el material seco, se expresa en términos de biomasa y producción. Inconvenientes: no incluye la biomasa de las raíces ni la consumida por los herbívoros, ni la biomasa gastada por los productores en su propia activad vital a través de la respiración celular) </li></ul><ul><li>La biomasa y la producción puede expresarse también en unidades de energía si se conoce exactamente el contenido calórico del material biológico </li></ul>
  14. 14. () <ul><li>DISTRIBUCIÓN MUNDIAL DE LA PPB EN DIVERSOS ECOSISTEMAS </li></ul><ul><li>Sólo entre el 0,1- 1,6% de la radiación solar incidente es transformada en energía química </li></ul><ul><li>Los desiertos –ausencia de humedad- y los océanos – escasez de nutrientes- son muchos menos productores que las zonas de interfase (plataforma continental y arrecifes de coral) </li></ul><ul><li>DESTINO DE LA ENERGÍA ACUMULADA POR LOS PRODUCTORES </li></ul><ul><li>- El flujo de energía es unidireccional, acíclico y abierto (necesario un aporte externo de energía) </li></ul><ul><li>- Los niveles tróficos o componentes de un ecosistema disponen de mucha más energía que la que consumen (baja asimilación energética de los productores, 0,1%) </li></ul><ul><li>- Al ascender en el ecosistema, la cantidad de energía consumida en la actividad metabólica propia de cada nivel trófica a través de la respiración celular es cada vez mayor (consumidores, el 60% de la PB, por la búsqueda de alimento </li></ul><ul><li>- Hay una disminución progresiva de la energía en cada nivel trófica (parte se pierde en forma de calor durante la actividad metabólica, el número de nivel tróficos es reducidos, entre 3-5) </li></ul><ul><li>Un porcentaje muy elevado de la energía disponible en cada nivel trófico no se utiliza (se almacena en forma de sedimentos, constituyendo la base energética de reserva, utilizada por el sistema de detritus del suelo) </li></ul><ul><li>EFICACIA ECOLÓGICA (BRUTA O NETA) </li></ul><ul><li>Cantidad de biomasa o energía que se transfiere de un nivel trófico al siguiente </li></ul><ul><li>(en torno al 10% en la mayoría de la ecosistema, puede variar entre el 5 y el 30%) </li></ul>
  15. 15. 2. EL FLUJO DE MATERIA: CICLOS BIOGEOQUÍMICOS <ul><li>La vida a la vez que a la energía está ligada a los 25 elementos químicos presentes en todos los seres vivos </li></ul><ul><li>Movilidad de estos elementos es cíclicos (afectando tanto a organismos como a su ambiente geológico: ciclos biogeoquímicos ) </li></ul><ul><li>Importante considerar la acción humana sobre estos ciclos </li></ul><ul><li>Ciclo de nutrientes gaseosos : atmósfera principal reservorio ( Ciclo del C, N y O ), movilidad alta </li></ul><ul><li>Ciclo de nutrientes sedimentarios : litosfera principal reservorio ( Ciclo del P y S ) circulación lenta, tienden depositarse en los sedimentos profundos del océano, resultando inaccesibles, por lo que son factores limitantes para el desarrollo de los organismos </li></ul>
  16. 16. () <ul><li>CICLO DEL C </li></ul><ul><li>Entrada : CO 2 atmosférico (fotosíntesis) </li></ul><ul><li>incorporación en caparazones y esqueletos de los organismos </li></ul><ul><li>Incorporación : CO 2 (respiración) (importante para descomponedores) </li></ul><ul><li>Almacén: rocas sedimentarias (calizas, </li></ul><ul><li> carbones, petróleos) </li></ul><ul><li>incorporación: </li></ul><ul><li>por la quema de combustibles fósiles y </li></ul><ul><li>mo, por la disolución de aguas </li></ul><ul><li>carbónicas sobre rocas carbonatadas </li></ul><ul><li>Efectos sobre la dinámica de la biosfera </li></ul><ul><li>Y sobre el clima </li></ul><ul><li>(Los océanos como reguladores del contenido de C en la atmósfera) </li></ul>
  17. 17. () <ul><li>CICLO DEL N </li></ul><ul><li>El N 2 atmosférico no está disponible para los seres vivos por lo debe ser fijado de forma NO 3 - asimilable por los seres vivos: </li></ul><ul><li>Fijadores de nitrógeno simbióticos : bacterias o hongos (Rhizobium) </li></ul><ul><li>Fijadores de nitrógeno de vida libre : bacterias aerobias, anaerobias o cianobacterias </li></ul><ul><li>El cultivo de leguminosas y la producción de fertilizantes hace que el N fijado haya aumentado un 10% a lo fijado de forma natural por o ecosistemas </li></ul><ul><li>Una saturación de N: eutrofización </li></ul><ul><li>Amonificación : una vez utilizado el N como NO 3 - ,todos los productos de desecho (urea, ácido úrico) como los residuos son transformados por los descomponedores a NH 3 </li></ul><ul><li>Nitrificación : NH3 (tóxico) diferentes bacterias a NO 2 - y a NO 3 - </li></ul><ul><li>Desnitrificación : a N 2 algunas especies de bacterias y hongos (suelos aireados o muy ricos en materia orgánica), el N 2 se escapará produciendo un empobrecimiento de éste </li></ul>
  18. 18. () <ul><li>CICLO DEL O </li></ul><ul><li>Gran variedad de formas </li></ul><ul><li>O 2 atmosférico (gracias a la fotosíntesis), H 2 O, compuestos inorgánicos </li></ul><ul><li>No existía en la atmósfera primitiva </li></ul><ul><li>Solubilidad muy baja en agua, intercambio </li></ul><ul><li>entre atmósfera y océanos pobre </li></ul><ul><li>Se produce únicamente donde llega la luz: </li></ul><ul><li>estratos superiores de los ecosistemas </li></ul><ul><li>terrestres, capas superficiales de los medio acuáticos </li></ul><ul><li>Su presencia ayuda a la descomposición aerobia de la materia orgánica, en caso de ausencia será descomposición anaerobia con la consecuente liberación de CH4, H 2 , NH 3 , H 2 S, CO 2 y ácidos orgánicos </li></ul>
  19. 19. () <ul><li>CICLO DEL S </li></ul>El S forma parte de los aa que estabilizan la estructura tridimensional de la proteína. El S se incorpora a los organismos como SO 4 -2 por medio de bacterias y hongos El S pasa a la atmósfera por medio de SO 2 como resultado de la combustión de carbón y petróleo El SO 4 -2 -> S o H 2 S (utilizado por bacterias sulfatoreductoras heterótrofas) En zonas anaerobias en ecosistemas con elevada cantidad de mo: presencia de H 2 S (nocivo) En zonas mineras, la oxidación del FeS 2 provocando la formación de H 2 SO 4 , acidificando las aguas de drenaje de las minas, tóxicas para los organismos Los volcanes emiten de forman natural SO 2 y la algas marinas DMS
  20. 20. () <ul><li>CICLO DEL P </li></ul>Forma parte de los ácidos nucleicos, de los fosfolípidos de las membranas celulares, ATP y constituye el esqueleto y los caparazones de muchos organismos. Nutriente limitante en la producción de los ecosistemas, proporción mayor en los seres que en el medio Productores lo toman como PO 4 3+ y es trasferido así a las moléculas orgánicas. Los descomponedores lo hacen disponibles para nuevos productores <ul><ul><ul><ul><ul><li>Una parte se quita del ciclo al sedimentarse, y al formar parte de esqueletos y caparazones </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>La excreción: pérdida de P para el ecosistema </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Depósitos de guano: por los excremento s de las aves marinas sobre acantilados y archipiélagos </li></ul></ul></ul></ul></ul>
  21. 21. 4. RELACIONES TRÓFICAS EN LOS ECOSISTEMAS <ul><li>CADENAS TRÓFICAS </li></ul><ul><li>Representan la transferencia lineal, en un solo sentido, de materia y energía entre los organismos, el alimento va pasando de una especie a otra </li></ul><ul><li>Trébol--- conejo --- zorro </li></ul><ul><li>Parte de ese traspaso se pierde en forma de calor, su número varía entre 3-5 </li></ul><ul><li>Cadena trófica de paso : planta verde- herbívoro- carnívoros-depredadores </li></ul><ul><li>Cadena trófica de los detritus : residuos orgánicos acumulados en los sedimentos (medio acuático) o en el suelo (terrestre) – los organismos se alimentan de detritus (detritívors) </li></ul><ul><li>REDES TRÓFICAS </li></ul><ul><li>Relación que existe entre todas las especies (normalmente una especie sirve de alimentos a varios) </li></ul><ul><li>Las especies se pueden agrupar en niveles tróficos, según la función que desempeñen en el ecosistema: herbívoros, carnívoros y descomponedores </li></ul><ul><li>Una misma especie puede servir de alimentos a especies de diferentes niveles </li></ul><ul><li>Una especie puede alimentarse de más de un nivel trófico </li></ul><ul><li>La eliminación de una especie o grupos de especie, tiene grave consecuencia sobre el resto de la comunidad </li></ul><ul><li>El conocimiento de la red trófica en un ecosistema puede servir de utilidad para conocer el estado de conservación (fase de recuperación o de degradación) </li></ul>
  22. 22. () <ul><li>“ Redes tróficas” </li></ul>
  23. 23. <ul><li>PIRÁMIDES ECOLÓGICAS </li></ul><ul><li>Otra forma de representar las relaciones tróficas, en las que cada nivel trófico ocupa un escalón </li></ul><ul><li>PIRÁMIDES DE NÚMERO </li></ul><ul><li>La dimensión de cada eslabón es proporcional al número de individuos de las diferentes especies </li></ul><ul><li>La forma de la pirámide varía en función del tamaño de los productores (en caso de que los productores sean árboles la pirámide es invertida </li></ul><ul><li>Da demasiada importancia a los organismos pequeños (un árbol y cualquier insecto tienen el mismo valor ecológico) no s utiliza para comparar ecosistemas </li></ul><ul><li>PIRÁMIDES DE BIOMASA </li></ul><ul><li>Se representa la cantidad de masa biológica, expresada como peso seco total por unidad de superficie del conjunto de organismos que constituye cada uno de los niveles tróficos de un ecosistema (t/km 2 ; Kg/ha; g/m 2 ) </li></ul><ul><li>Obtiene información sobre la cantidad de masa biológica existente en cada nivel, pero no informa sobre la proporción de esta que se transfiere de nivel al siguiente en una unidad de tiempo </li></ul><ul><li>Si los productores son muy pequeños con respecto a los consumidores que se alimentan de ellos, la masa de los consumidores será mayor: pirámide invertida . </li></ul><ul><li>La forma de la pirámide puede variar en función de la época del año (e. acuático) </li></ul><ul><li>Normalmente en ecosistemas terrestre la base sería muy amplia </li></ul>
  24. 24. <ul><li>PIRÁMIDES DE ENERGÍA </li></ul><ul><li>Se representa la cantidad de biomasa o de energía producida por unidad de tiempo (t/km 2 /año; Kg/ha/año; g/m 2 /año o kcal/km 2 /año; cal/cm 2 /año). Se cuantifica la producción de biomasa o energía de cada nivel trófica disponible para el consumo. </li></ul><ul><li>Nos da idea más precisa de las relaciones tróficas en un ecosistema, ya que indica la cantidad de biomasa o energía que se transfiere de un nivel a otro, lo que sirve para comparar los componentes del ecosistemas, ecosistemas distintos y confirman “la disminución progresiva de la energía en los diferentes niveles tróficos” </li></ul><ul><li>Difícil elaborarlos </li></ul><ul><li>5. RELACIÓN ENTRE BIOMASA Y PRODUCCIÓN </li></ul><ul><li>La biomasa que puede mantenerse en un determinado nivel trófico no depende de la biomasa del nivel anterior, sino de su producción (al representar la producción de los distintos niveles tróficos se obtiene una pirámide en el que la basa es más grande que el siguiente) </li></ul><ul><li>Cuando la pirámide representa la biomasa puede ser invertida cuando la biomasa de los consumidores es mayor que la biomasa de los productores (esto significa que un determinado nivel trófico puede alimentarse a expensas de otro cuya biomasa sea menor) </li></ul>

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