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Tema 6. ecosistemaspoblaciones

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Tema 6. ecosistemaspoblaciones

  1. 1. II IES Santa Clara. 1ºBACHILLER Dpto Biología y Geología. http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/bachillerato-internacional/sistemas-ambientales-y- sociedades/ Sistemas Ambientales y Sociedades
  2. 2. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN Tiempo Límite de carga (k)Nº individuos (N) Crecimiento exponencial Crecimiento logístico Resistencia ambiental
  3. 3. http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721ed5b510cbbc5
  4. 4. Curva exponencial, curva en J Muestran un crecimiento explosivo, de tipo exponencial inicialmente para súbitamente entrar en colapso. Este colapso se llama “muerte regresiva”. Es típica de microorganismos, invertebrados, peces y pequeños mamíferos.
  5. 5. La TASA DE CRECIMIENTO de una población es el incremento en el número de individuos en una unidad dada de tiempo por cada individuo presente En ausencia de inmigración neta (movimiento de otros individuos de la especie hacia la población desde cualquier otro sitio) o de emigración neta (la salida de individuos de la población), el incremento es igual a la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad. Así, la tasa de crecimiento puede ser igual a cero, positiva o negativa (como lo es actualmente para la población humana en algunos países). Esta propiedad de una población es llamada su tasa de crecimiento per cápita y se simboliza con la letra r. ( r= TN – TM) El modelo más simple de crecimiento de una población cuyo número de individuos se incrementa a una tasa constante es conocido como CRECIMIENTO EXPONENCIAL y se lo describe con la siguiente ecuación diferencial: dN / dt = r * N En esta ecuación:  r es la tasa de crecimiento per cápita (que en ausencia de inmigración o emigración neta es igual a la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad).  N es el número de individuos de la población en cualquier momento dado (t), y dN/dt es la tasa de crecimiento de la población (el cambio en el número de individuos a lo largo del tiempo). Un aspecto clave del crecimiento exponencial es que, aunque la tasa de crecimiento per cápita permanezca constante, la tasa de crecimiento se incrementa cuando el tamaño de la población se incrementa.
  6. 6. Curva sigmoidea, logística, curva en S Muestran un crecimiento en S, al principio presenta crecimiento exponencial. Sin embargo, a partir de una población la tasa de natalidad decrece hasta alcanzar una población estable. En la figura se observa el crecimiento de levaduras limitados por los nutrientes.
  7. 7. El crecimiento exponencial no puede continuar sin una caída en el tamaño de la población. El MODELO LOGÍSTICO, que toma en cuenta la capacidad de carga, describe uno de los patrones de crecimiento de población más simples observados en la naturaleza. El crecimiento logístico es representado por la ecuación: dN/dt = r * N * [(K - N) / K] • K representa la capacidad de carga. Para muchas poblaciones, el número de individuos no está determinado por el potencial reproductivo, sino por el ambiente. Un ambiente dado puede soportar sólo a un número limitado de individuos de una población determinada en cualquier conjunto específico de circunstancias. El tamaño de la población oscila alrededor de este número, que se conoce como la capacidad de carga del ambiente. Es el número promedio de individuos de la población que el ambiente puede sostener bajo un determinado conjunto de condiciones. Para las especies animales, la capacidad de carga puede estar determinada por la disponibilidad de alimento o por el acceso a sitios de refugio. Para las plantas, el factor determinante puede ser el acceso a la luz solar o la disponibilidad de agua.  El gráfico de la ecuación se asemeja, en principio, a la curva de crecimiento exponencial, elevándose lentamente cuando N es aún pequeño y luego disparándose rápidamente a medida que N se incrementa. Sin embargo, a diferencia del crecimiento exponencial, el crecimiento logístico se hace gradualmente más lento a medida que la población se aproxima a la capacidad de carga y, finalmente, la población se estabiliza en o cerca de la capacidad de carga. El gráfico resultante es una curva en forma de S.
  8. 8. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN El estado estacionario es un equilibrio dinámico que se manifiesta por fluctuaciones en el nº de individuos en torno al límite de carga Cuando el potencial biótico ( r= TN – TM) es máximo, el crecimiento es exponencial Con el tiempo el crecimiento se ve limitado por la resistencia ambiental que refuerza el bucle de realimentación negativa de las defunciones, dando lugar a curvas logísticas Los factores que condicionan el tamaño de la población son el potencial biótico r = (TN- TM),y la resistencia ambiental.
  9. 9. S y J son curvas teóricas, en la práctica, muchos factores limitantes actúan sobre la misma población y el resultado del crecimiento de la misma es una curva combinada de la curva en J y S.
  10. 10. CRECIMIENTO LOGÍSTICO y se representa con una CURVA SIGMOIDE, o en forma de S.  Como ocurre con el crecimiento exponencial, hay una fase de establecimiento inicial en que el crecimiento de la población es relativamente lento (1).  Fase de aceleración rápida (2).  A medida que la población se aproxima a la capacidad de carga del ambiente, la tasa de crecimiento se hace más lenta (3 y 4).  Finalmente se estabiliza (5), aunque puede haber fluctuaciones alrededor de la capacidad de carga.
  11. 11. http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/vie w.jsp?ID=000777721ed5b510cbbc5
  12. 12. Se refiere a la máxima capacidad que poseen los individuos de una población para reproducirse en condiciones óptimas. Este factor es inherente a la especie y representa la capacidad máxima reproductiva de las hembras contando con una óptima disponibilidad de recursos. r=TN-TM POTENCIAL BIÓTICO RESISTENCIA AMBIENTAL Se refiere al conjunto de factores que impiden a una población alcanzar el potencial biótico. Estos factores pueden ser tanto bióticos como abióticos y regulan la capacidad reproductiva de una población de manera limitante. Estos factores pueden representar tanto recursos (como agua, refugio, alimento) como la interacción con otras poblaciones ( nicho ecológico). Número máximo de individuos que un medio determinado puede soportar. CAPACIDAD DE CARGA (K) FACTORES LIMITANTES Factores que disminuye el crecimiento de una población a medida que alcanza su capacidad de carga.
  13. 13. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN La RESISTENCIA AMBIENTAL viene marcada por un conjunto de factores que impiden que una población alcance su máximo potencial biótico Factores externos: Bióticos: depredadores, parásitos, enfermedades, competidores Abióticos: escasez, clima, catástrofes, hábitats, … Factores internos: El aumento de la densidad de población afecta negativamente a los hábitos de reproducción Pueden ser
  14. 14. • Territorio sin explorar r TN • Resistencia ambiental r TM AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN Potencial biótico r= TN-TM Crecimiento Explosivo. Curva en J Crecimiento Logístico . Curva en S Conjunto factores que impiden que una población alcance su máximo potencial biótico Factores externos Factores internos Bióticos: depredadores parásitos., disponibilidad de alimentos, enfermedades, Interacciones territoriales . Abióticos: cambio clima, escasez alimentos, catástrofes, gases, luz, contaminantes. Aumento densidad de población => problemas reproducción
  15. 15. Especie amenazada es aquella cuyo nº de individuos se reduce drásticamente hasta llegar a una cifra crítica que las pone en peligro de extinción AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN Un incremento drástico de la RESISTENCIA AMBIENTAL Amenaza para la supervivencia de una especie
  16. 16. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN La variación de un determinado factor abiótico regula el desarrollo de una especie (su tasa de natalidad TN y su tasa de mortalidad TM). De estos factores, siempre hay uno especialmente importante que son los factores limitantes. Cada especie tiene sus factores limitantes (climáticos, del suelo, de composición de las aguas….)
  17. 17. http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/Dinamica/actividad7.htm
  18. 18. La población también tiene patrones de mortalidad característicos con un riesgo variable de muerte en diferentes edades. Una propiedad relacionada es la estructura etaria de la población, o sea, las proporciones de individuos de edades diferentes. La estructura de edades es un factor importante para predecir el crecimiento futuro de una población.
  19. 19. Tipo I. Las curvas tipo I o convexas caracterizan a las especies con baja tasa de mortalidad hasta alcanzar una cierta edad en que aumenta rápidamente. Tal es el caso de la mayor parte de los grandes mamíferos, incluido el hombre, con k estrategas. Tipo II. Si la tasa de mortalidad varía poco con la edad, como ocurre en la mayoría de las aves, la curva tiene la forma de una diagonal descendente, normalmente con forma sigmoidea si el número de individuos que muere en cada tramo de edad es más o menos constante. Algunos invertebrados, tales como la hidra, aves, plantas anuales, lagartos, y muchos roedores. Tipo III. Las especies r-estrategas sufren una elevada mortalidad en las primeras etapas de vida, larvaria o juvenil, teniendo luego una mayor probabilidad de supervivencia. La curva muestra un pronunciado descenso inicial seguido de una fase más estable. Ejemplos: Ostras, percebes.
  20. 20. ACTIVIDADES a. Explica por qué la población humana puede no necesariamente puede mostras una curva de tipo I. b. Explica cómo organismos con una curva tipo III de supervivencia compensa su a lata mortalidad durante sus tempranas etapas de vida. c. Describe las características de una especie con una curva de supervivencia Tipo I que le permite alcanzar una alta supervivencia en las etapas juveniles. d. Discute la siguiente sentencia: “ No hay una curva de supervivencia estándar para una especie determinada; la curva representa la naturaleza de una población en un momento y lugar determinado y bajo ciertas condiciones ambientales.
  21. 21.  Con los datos de la tabla, realiza una curva de supervivencia.  Describe la curva de supervivencia para los grandes mamíferos.  Indica cómo los biólogos pueden usar las tablas de supervivencia, para gestionar poblaciones en peligro de extinción.
  22. 22. Crecimiento de una población de bacterias
  23. 23.  Indica el momento cuando la mayoría de los individuos de la especie mueren:  Identifica qué tipo de curva de superviviencia está representada
  24. 24. 0 1 20 2 40 4 60 8 80 16 100 32  Completa la siguiente tabla, teniendo en cuenta que el número de bacterias se duplican en intervalos de 20 minutos .  Realiza una gráfica con los valores obtenidos. Asegúrate que eliges las escalas adecuadas para cada eje. Identifica las fases de crecimiento y márcalas sobre el gráfico.  Indica cuántas bacterias existen después de:  1 hora  3 horas  6 horas  Describe la forma de la curva que has trazado.  Predice qué ocurrira con la forma de crecimiento de la curva de esta población suponiendo que no hay nuvas aportaciones de nutrientes.
  25. 25. ¿ Qué puede pasar cuando una población sobrepasa su capacidad de carga ?
  26. 26. Dos ejemplos de fluctuaciones, a veces extremas, en el tamaño y en la densidad de una población. a) Densidad de la población de pupas de la polilla esfinge del pino (Dendrolimus pini) registrada durante un período de 60 años en un bosque de coníferas de Alemania. b) Variaciones durante un período de 30 años en el tamaño de la población reproductiva del carbonero común (Parus major), un ave europea del mismo género que los carboneros y herrerillos de América del Norte, observados en una localidad de Holanda.
  27. 27. Una población que se reproduce asexualmente puede incrementar su número mucho más rápidamente que una población que tiene reproducción sexual. La reproducción asexual tiene otras ventajas adicionales. Por ejemplo, muchas plantas se reproducen por medio de estolones y, al hacerlo, son capaces de crecer hasta cubrir un área muy grande. Todas las plantas producidas representan un solo genotipo. Una nueva planta que se desarrolla de esta manera tiene un aporte continuo de recursos procedente de la planta madre y, de este modo, una probabilidad mucho mayor de sobrevivir
  28. 28. PRINCIPIO DE LOS FACTORES LIMITANTES Los ecólogos dividen frecuentemente a los factores que influyen en el crecimiento de una población en FACTORES DEPENDIENTES E INDEPENDIENTES DE LA DENSIDAD. Los factores que provocan cambios en la tasa de natalidad o en la tasa de mortalidad a medida que cambia la densidad de población, se llaman densodependientes. Muchos factores operan sobre las poblaciones de manera dependiente de la densidad. A medida que la población aumenta, puede agotar sus reservas de alimento, lo que lleva a un incremento de la competencia entre los miembros de la población. Esto finalmente conduce a una tasa de mortalidad más alta o a una tasa de natalidad más baja. Los predadores pueden ser atraídos hacia áreas en las cuales la densidad de las presas sea elevada, capturando así una mayor proporción de la población. Del mismo modo, las enfermedades pueden difundirse más fácilmente cuando la densidad de la población es alta. Las perturbaciones ambientales actúan frecuentemente como factores independientes de la densidad. Los factores independientes de la densidad vienen dados por factores abióticos no vivos, como las condiciones climáticas o desastres naturales que afectarán a toda la población independientemente de su número.
  29. 29. En cuanto a los valores del potencial biótico, hay dos estrategias de reproducción r estrategas  Poseen un potencial biótico muy elevado (alta TN)  Tienen muchas crías que reciben pocos cuidados  Poca supervivencia. k estrategas  Poseen un potencial biótico bajo (menor TN)  Tienen pocas crías que reciben muchos cuidados.  Elevada supervivencia. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
  30. 30. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN r estrategas Especies que presentan elevada fertilidad, su tasa de natalidad es muy elevada (gran potencial biótico) aunque su supervivencia sea baja.  Son propias de ambientes cambiantes o inestables, sometidas a elevados índices de mortalidad, que compensan con crecimientos explosivos en períodos favorables.  Son especies oportunistas, pioneras o colonizadoras que basan su éxito en producir un gran número de esporas, huevos, larvas o juveniles aunque su mortalidad sea muy elevada.  Para sobrevivir, deben continuamente invadir nuevas áreas para compensar ser remplazados por competencia de especies Nºindividuos Tiempo Supervivencia Fecundidad
  31. 31. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN k estrategas  Especies que sitúan el número de individuos por debajo de la capacidad de carga K.  Priman la supervivencia por encima de la fertilidad.  Son especies propias de ambientes estables, muy adaptadas a ellos, en general grandes y longevas.  Son especies muy territoriales, con marcada organización social. Nºindividuos Tiempo Supervivencia Fecundidad  Son muy EFICIENTES (Buenos resultados con poco gasto energético) • Presentan mecanismos de regulación social: no todos los individuos se reproducen, son muy sensibles a cambios ambientales, etc.
  32. 32. Las ESTRATEGIAS REPRODUCTIVAS ALTERNATIVAS han recibido diversos nombres, Robert MacArthur y E.O. Wilson propusieron que las estrategias pueden ser clasificadas como selección r o selección K. Sin embargo, esta propuesta ha sido considerada como una simplificación excesiva. Muchas especies tienen claramente características de selección r así como de selección K. Por ejemplo, algunas especies de estrellas de mar que aparecen en la zona intermareas tienen vidas largas (una característica de selección K) y producen numerosos huevos (una característica de selección r). Otras especies exhiben estrategias de selección r en algunos momentos de su ciclo vital y estrategias de selección K en otros momentos. El fenotipo de los organismos varía en cierta medida frente a cambios en el ambiente. Esta capacidad de respuesta, que es también susceptible a la selección natural, se denomina PLASTICIDAD FENOTÍPICA.
  33. 33. las influencias que afectan el tamaño y la densidad de una población hay factores limitantes específicos, que difieren en poblaciones diferentes. De importancia crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores tales como la luz, la temperatura, el agua disponible, la salinidad, el espacio para la nidificación y la escasez (o exceso) de los nutrientes necesarios. Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas
  34. 34.  Explica el significado de las especies r y k estrategas.  Dando un ejemplo para explicar por qué las especies r estrategas tienden a ser oportunistas.  Explica por qué a las especies k estrategas también se les llama especies competidoras.  Sugiere por qué muchas especies k estrategas son frecuentemente más vulnerables a la extinción.
  35. 35. SUCESIÓN ECOLÓGICA • Cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del tiempo. arena Bacterias, hongos, Musgos, líquenes Suelo formado Hierbas anuales Suelo formado Hierbas anuales Hierbas perennes ArbustosÁrboles
  36. 36.  Proceso dinámico  Interacciones entre factores bióticos y abióticos  Se produce a lo largo del tiempo  Da lugar a formación de ecosistemas complejos y estables SUCESIÓN ECOLÓGICA
  37. 37. Sucesión ecológica Tipos: • Sucesiones primarias: parten de un terreno virgen: – Rocas. – Dunas. – Islas volcánicas. • Sucesiones secundarias: cuando se conserva parcialmente o totalmente el suelo. – Erupción volcánica. – Incendio. – Catástrofes provocadas por el hombre.
  38. 38. Etapas en una sucesión secundaria hasta alcanzar una comunidad climácica
  39. 39. Sucesión ecológica • REGRESIÓN: proceso inverso a la sucesión: Causas naturales (erupción volcánica o un cambio climático) Causas provocadas por el hombre
  40. 40. Sucesión ecológica • Cambios observados en los ecosistemas: – La biodiversidad : comunidad clímax (máximo número de especies). – La estabilidad : relaciones entre especies muy fuertes. – Se pasa de especies “r estrategas” (oportunistas) a “k estrategas” (especialistas). – Nº nichos : las especies “r” son expulsadas por las “k”=> aparece una especie para cada nicho. – La productividad : en una comunidad clímax (máximo número de especies) estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación. – Desarrollo del suelo maduro (con todos los horizontes y cada vez más fértil). Selva tropical: – comunidad clímax – Ecosistema cerrado : la materia se recicla con rapidez (por los descomponedores y se almacena en forma de biomasa)
  41. 41. Evolución de parámetros tróficos La productividad disminuye Máxima biomasa. Reglas generales de las sucesiones La diversidad aumenta Comunidad clímax con un gran nº de especies La estabilidad aumenta Relaciones múltiples y fuertes en la biocenosis. Se crean Suelos maduros Cambio de unas especies por otras De especies pioneras oportunistas colonizadoras (r estrategas) A especies más exigentes y especialistas (k estrategas) El nº de nichos aumenta Especies r sustituidas por las k Al final una especie por cada nicho y mayor nº de nichos
  42. 42. Evolución de parámetros tróficos
  43. 43. Sucesión ecológica • Productividad Neta del Ecosistema (PNE). PNE = PPB - (Ra + Rh). • Si la PNE >0 (sobran intereses)=> ecosistema etapa juvenil => sobra producción => se admiten nuevas especies. Etapas juveniles => diversidad de especies => la diversidad de relaciones, hábitats, nichos, así como la estabilidad del ecosistema. la dinámica general es el aumento de la biodiversidad. Como la tasa fotosintética es mayor que la de respiración, la cantidad de dióxido de carbono absorbido es mayor que la emitida; estos ecosistemas funcionan como sumideros de dióxido de carbono.
  44. 44. Sucesión ecológica  Si la PNE = 0 (no sobran intereses)=> ecosistema en fase de madurez o clímax.  No sobra producción => se detiene el crecimiento de biomasa de las poblaciones (alcanzan su capacidad de carga) y el incremento de diversidad. Alcanza su capacidad de carga global y la máxima biodiversidad y estabilidad.  A pesar de alcanzar su máxima capacidad => la dinámica del ecosistema no se detiene => las poblaciones pueden experimentar fluctuaciones => nuevas especies pueden entrar en el ecosistema => ocurre la extinción de alguna anterior.  El equilibrio dinámico => la totalidad de la producción es consumida, no hay ahorro, y los intereses se gastan en su totalidad. De esta forma el ecosistema se autorregula. La fotosíntesis se iguala a la respiración y el dióxido de carbono fijado viene a ser igual al expulsado, por lo que estos ecosistemas no actúan como sumideros de la contaminación por este gas.
  45. 45. Sucesión ecológica  Si la PNE < 0 (no solamente se consumen los intereses, sino también el capital) => ecosistema en regresión. El ecosistema se perturba fuertemente( intervención humana) => consumo => PPB => biomasa => desaparecen especies (pérdida de biodiversidad) => relaciones, hábitats y nichos => ecosistema disminuye su capacidad de carga global y se vuelve cada vez más frágil => erial. Un ejemplo de degradación lo constituye el excesivo pastoreo como está ocurriendo actualmente en los países africanos del Sahel, donde el bosque y la sabana están transformándose en ecosistemas áridos o desérticos. Así mismo, algunos parques nacionales africanos, desregulados por la acción humana, han sido arrasados por poblaciones de elefantes que han sobrepasado la capacidad de carga de dichos parques. En esta etapa de degradación la respiración supera a la fotosíntesis y se emite más dióxido del que se absorbe.
  46. 46. Proceso ordenado de cambio en una comunidad a lo largo del tiempo . frecuentemente causan cambios en el medio físico , lo cual permite que otras comunidades se establezcan y sustituya a la anterior mediante mecanismos de competencia . A menudo las comunidades posteriores son mas complejas que las precedentes
  47. 47. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Explotación de los ecosistemas por el ser humano. Sobrestima su capacidad de autorregulación ProblemasProblemas Deforestación Incendios forestales Introducción de nuevas especies
  48. 48. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Deforestación  Tras abandonar un cultivo, la recuperación es más fácil si había vegetación autóctona en los lindes (como en la agricultura tradicional).  Es más fácil la recuperación (tras una tala masiva) de un bosque templado que de una selva tropical, pues en el caso de la selva casi no hay materia orgánica en el suelo pues la descomposición es muy rápida. Tras la tala se forman lateritas (costras rojas).  En el caso de un bosque templado hay más materia orgánica en el suelo, pues se descompone más lentamente, con lo que el suelo sigue fértil y es más fácil recuperar el bosque.
  49. 49. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Incendios forestales  Son beneficiosos si son naturales, pues rejuvenecen el bosque, controlan el crecimiento de la vegetación e impiden otros incendios mayores.  Muchos incendios repetidos destruyen el humus (capa superior del suelo, rica en materia orgánica), con lo que se puede perder el suelo por erosión.  Hay especies pirófilas, que se ven favorecidas por los incendios, pues son las primeras en colonizar las cenizas (pinos, jaras).  La longitud de la sucesión secundaria depende de:  la magnitud del incendio  el estado del suelo  la existencia de semillas resistentes en el suelo.
  50. 50. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Introducción de nuevas especies Desplazan a las autóctonas y alteran el ecosistema.  Caulerpa taxifolia. Alga invasora en el Mediterráneo procedente de un acuario de Mónaco.  Desplaza a todas las plantas y algas autóctonas, y no sirve de cobijo ni alimento a ninguna otra especie, pues es tóxica.
  51. 51. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Introducción de nuevas especies Las autoridades australianas ya no saben qué hacer con ellos para evitar la competencia que le hacen a los marsupiales como los bandicuts y ualabíes, algunas de cuyas especies ya están cercanas a la extinción. Los conejos son una plaga especialmente dañina en Australia, donde son cientos de miles, y siguen aumentando al no tener depredadores naturales. Todos descienden de unas pocas parejas liberadas a finales del siglo XIX en el sureste de la isla.
  52. 52. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD  La introducción del zorro rojo se convirtió en un nuevo problema porque este animal se ha inclinado por cazar los marsupiales, más lentos, en lugar de los conejos.  El desarrollo artificial de la mixomatosis se ha convertido en una catástrofe para las poblaciones de conejos de otros lugares donde no son una plaga, especialmente en Europa, lo que ha afectado a la cadena trófica.  En Australia se ha llegado a sugerir la importación del diablo de Tasmania, hoy extinto fuera de su isla, para combatirlos. De momento continúan las batidas. Introducción de nuevas especies
  53. 53. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD  El cercado tiene 1,80m de altura y se introduce otros 30 cm en el terreno. Fue construida en 1880 con el objetivo de controlar las poblaciones de conejos pero, resultó inútil.  En 1914, fue adaptada para ser "a prueba de dingos" (una especie de perros salvajes). Su objetivo es proteger los rebaños de ovejas del sur de Queensland. The Dog Fence.
  54. 54. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD  Ganado doméstico en Australia. No había descomponedores para sus heces, que estropeaban los prados. Introdujeron escarabajos coprófagos.  Eucaliptos introducidos en otras partes del planeta. No hay bacterias que degraden sus hojas, que se acumulan sin descomponerse e impiden el crecimiento de otras plantas.
  55. 55. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Cangrejo americano (Procambarus clarkii) El cangrejo americano ha puesto en grave riesgo al cangrejo autóctono, pero además afecta a otras especies, como anfibios y peces, así como daños en los cultivos. Se introdujo en Europa en los años treinta del siglo XX para consumo humano. A España, llegó en 1974 con el mismo fin. Escapó y su expansión ha sido imparable.
  56. 56. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Mejillón cebra (Dreissena polymorpha) Recibe este nombre por sus rayas oscuras y blancas. Es natural de los mares Negro y Caspio. Se detectó por primera vez en 2001, en Cataluña, en el bajo Ebro, pero ya se ha extendido de forma rápida a otras comunidades. Provoca la disminución de la diversidad biológica en los ecosistemas que invade y daña todo tipo de construcciones hidráulicas. En Estados Unidos, ha causado, en diez años, pérdidas por valor de 1.600 millones de euros.
  57. 57. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Camino que sigue la materia que escapa de la biosfera hacia otros subsistemas terrestres (A, H, L) antes de retornar a la B. El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos subsistemas es muy variable. Se llama reserva o almacén al lugar donde la permanencia es máxima. Los ciclos tienden a ser cerrados. Las actividades humanas ocasionan apertura y aceleración de los ciclos contraviniendo el principio de sostenibilidad de reciclar al máximo la materia. Esto origina que se escapen nutrientes y se produzcan desechos
  58. 58. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Los ciclos biogeoquímicos son las rutas que siguen los elementos químicos en la Biosfera cuando pasan de formar materia inorgánica ( agua dióxido de carbono y sales minerales ) a constituir la materia orgánica de las plantas , después vuelven de los animales y posteriormente vuelven a formar materia inorgánica Composición porcentual de los principales elementos químicos en los seres vivos Los seres vivos utilizan un puñado de elementos químicos para formar su cuerpo y vivir pero ¿ cómo los consiguen ?
  59. 59. EL CICLO DEL CARBONO I  El principal depósito es la atmósfera  El ciclo biológico del C  es la propia Biosfera quien controla los intercambios de este elemento con la atmósfera …  Se fija por la fotosíntesis y el intercambio por difusión directa con la hidrosfera  Se devuelve a la atmósfera por la respiración de seres vivos  El ciclo biológico moviliza cada año el 5 % del CO2 atmosférico  en 20 años se renueva totalmente.  Sumideros fósiles:  Almacén de Carbono  La materia orgánica sepultada y en ausencia de oxígeno  fermentaciones bacterianas que la transforman en carbones y petróleos  Esto supone una rebaja importante de los niveles de dióxido de C en la atmósfera  El retorno del CO2 almacenado durante millones de años por erupciones volcánicas, a la atmósfera.
  60. 60. El ciclo del Carbono (el reciclaje del carbono en la Biosfera )
  61. 61. A) CICLO BIOLÓGICO: B) CICLO BIOGEOQUÍMICO: CONTROLA LA TRANSFERENCIA ENTRE LA BIOSFERA Y DEMÁS SUBSISTEMAS. CICLO DEL CARBONO II FOTOSÍNTESIS RETIENE CO2 RESPIRACIÓN Y DESCOMPOSICIÓN LIBERACIÓN CO2
  62. 62.  CICLO BIOGEOQUÍMICO: a. CO2 DE LA ATMÓSFERA A LA LITOSFERA b. CO2 DE LA LITOSFERA A LA ATMÓSFERA. c. SUMIDEROS – FÓSILES – FORMACIÓN ROCAS CALIZAS. CICLO DEL CARBONO III atmósfera => hidrosfera =>litosfera
  63. 63. a. CO2 DE LA ATMÓSFERA A LA LITOSFERA atmósfera => hidrosfera =>litosfera • Rocas carbonatadas: H2O + CO2 => H2CO3 (ácido carbónico) H2CO3 + CaCO3 (carbonato de calcio) => Ca(HCO3)2 (hidrogenocarbonato de calcio). Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2 CICLO DEL CARBONO IV ESQUELETO CÁLCICOS DE LOS ANIMALES MARINOS ACABARÁ EN LOS SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE: CALIZAS: SUMIDERO ATMÓSFERA No presenta perdida neta de CO2 atmosférico
  64. 64. CICLO DEL CARBONO V • Rocas silicatadas: 2H2O + 2CO2 =>2 H2CO3 (ácido carbónico) 2H2CO3 + CaSiO3 (silicato de calcio) => Ca(HCO3)2 (hidrogenocarbonato de calcio) + SiO2. Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2 ESQUELETO CÁLCICOS DE LOS ANIMALES MARINOS ACABARA EN LOS SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE: CALIZAS: SUMIDERO ATMÓSFERA Se han requerido 2 moléculas de CO2 atmosférico y se ha devuelto sólo 1. Actúa como SUMIDERO
  65. 65. b. CO2 DE LA LITOSFERA A LA ATMÓSFERA. Enterramiento rocas => libera CO2(erupciones volcánicas). c. Sumideros. CICLO DEL CARBONO VI CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 Materia orgánica => carbón y petróleo Esqueleto de CaCO3 CALIZAS Ingentes cantidades de C fueron retiradas de la atmósfera mediante este último proceso, lo que explica que descendiese el CO2 atmosférico
  66. 66. EL CICLO DEL CARBONO VI ROCAS CARBONATADAS CO2 + H2O + CaCO3 Ca2+ + 2HCO3 - 1 ROCAS SILICATADAS 2CO2 + H2O CaSiO3+ 2HCO3 -Ca2+ + + SiO2 2 En el mar, los animales marinos transforman el bicarbonato y los iones de Calcio en carbonato que incorporan en sus tejidos endurecidos 2HCO3 - + Ca2+ CaCO3 + CO2 + H2O 3 Balances 1 + 3 El carbonato formará parte de los sedimentos No hay pérdidas netas del dióxido atmosférico 2 + 3 Sólo devuelven a la atmósfera 1 CO2  sumideros
  67. 67. • INTERVENCIÓN HUMANA: – BIODIVERSIDAD. – DESAJUSTA EL EFECTO INVERNADERO: LIBERA CO2 COMO RESULTADO DE LA COMBUSTIÓN DEL CARBÓN, PETRÓLEO Y GAS NATURAL. CICLO DEL CARBONO VII
  68. 68. EL CICLO DEL CARBONO VIII CO2 atmosférico Fotosíntesis Productores Difusión directa: paso a la hidrosfera Consumidores Restos orgánicos DescomponedoresCombustibles fósiles Enterramiento geológico Extracción Combustión CO2 disuelto Ecosistemas acuáticos Rocas calizas carbonatadas y silicatos cálcicos Ciclo de la rocas Erupciones volcánicas
  69. 69. CICLO DEL CARBONO VIII CO2 ATMÓSFERA BIOSFERA FOTOSÍNTESIS RESPIRACIÓN RESTOS DE MATERIA ÓRGANICA DESCOMPOSICIÓN SUMIDERO COMBUSTIBLES FÓSILES ANAERÓBICAS LITOSFERA CaCO3 + SiO2 => CaSiO3 + CO2 ERUPCIONES VOLCÁNICAS X el proceso de Se acumula en la desprenden HIDROSFERA Enterramiento rocas combustión ESQUELETO CÁLCICO ORGANISMO MARINOS SUMIDERO: CALIZA
  70. 70. CICLO DEL CARBONO IX INDICADOR CO2 CO CH4 N2O CFC Tiempo de vida en la atmósfera 20 (años) 1-2 meses 10(años) 150 (años) 130 (años) Fuente: Grupo intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC): Tercer Informe de Evaluación 2001.
  71. 71. • El nitrógeno se encuentra: – Atmósfera: • N2 (78%); • NH3 : erupciones volcánicas. Putrefacción de la materia orgánica. • Óxidos de Nitrógeno: NO, N2O, NO2 : tormentas eléctricas (a partir de N2); erupciones volcánicas. – Litosfera: Nitratos, Nitritos. – Hidrosfera: ácido nítrico. – Biosfera: materia orgánica. CICLO DEL NITRÓGENO I
  72. 72. CICLO DEL NITRÓGENO II a) Atmósfera: b) Atmósfera-Biosfera: N2 (inerte) descargas eléctricas (tormentas) NOX (ÓXIDOS DE NITRÓGENO) y/o O2 NOX (ÓXIDOS DE NITRÓGENO) + H2O (VAPOR DE AGUA) ÁCIDO NÍTRICO N2 ATMOSFÉRICO NITRATOS NO- 3 FIJACIÓN BIOLÓGICA PLANTAS •BACTERIAS VIDA LIBRE: AZOTOBACTER (SUELO). CIANOBACTERIAS (Nostoc) (FITOPLANCTÓN) •BACTERIAS SIMBIÓTICAS CON LAS RAÍCES LEGUMINOSAS: RHIZOBIUM. •HONGOS: FRANKIA, FORMA NÓDULOS RADICULARES CON EL ALISO, ÁRBOL DEL PARAISO,
  73. 73. b) Atmósfera-Litosfera- Biosfera: c) Biosfera – Litosfera-Biosfera: NH3 NO- 2 (NITRITOS) NO- 3 (NITRATOS) NITROSOMAS NITROBACTER PLANTAS b) NITRIFICACIÓN: OXIDACIÓN. DESCOMPONEDORES ÁCIDO NÍTRICO NO- 3 (NITRATOS) PLANTAS a) FORMACIÓN DE NITRATOS A PARTIR DE ÁCIDO NÍTRICO CICLO DEL NITRÓGENO III nitrosación nitración N2 (ATMÓSFERA) PSEUDOMONAS Condiciones anaeróbicas c) DESNITRIFICACIÓN: perdida
  74. 74. N2 (78%) ATMOSFERA NITROSOMAS NITRATOS NO3 -RESTOS ORGÁNICOS DESCOMPONEDORES BACTERIAS DESNITRIFICANTES CICLO DEL NITRÓGENO IV NH3, NO, nitritos DESCOMPONEDORES NOx (NO,NO2, N2O)Fijación atmosférica (tormentas eléctricas) NOX + H2O Ácido nítrico volcanes Fijación biológica (Bacterias =azotobacter, cianobacterias, rhizobium; Hongos = Frankia) NH3 NO2 - NITROBACTER ABONO
  75. 75. N2 atmosférico Fijación Industrial NITRATOS atmosféricaBiológica ProductoresConsumidores Descomponedores Disolución y transporte Medio acuático Procesos de putrefacción de la materia orgánica muerta NH3 Bacterias desnitrificantes Erupciones volcánicas
  76. 76. • INTERVENCIÓN HUMANA: – COMBUSTIÓN ALTAS TEMPERATURAS: CÁMARAS COMBUSTIÓN MOTORES: AIRE CON O2 + N2 => NO2 (VA A LA ATMÓSFERA) + VAPOR AGUA => ÁCIDO NÍTRICO (LLUVIA ÁCIDA) => SUELO => NITRATOS SUELO. – FIJACIÓN INDUSTRIAL: N2 ATMOSFÉRICA => NH3 + NITRATOS . – ABONADO EXCESIVO: LIBERACIÓN EXCESIVA DE N2O => EFECTO INVERNADERO. EXCESIVA FERTILIZACIÓN SUELO: FERTILIDAD (ESCASEAN OTROS NUTRIENTES ESENCIALES) LOS NITRATOS VAN A LAS AGUAS => EUTROFIZACIÓN. NITRATOS => TUBO DIGESTIVO NITRITOS =>GASTROENTERITIS, DIARREAS, COLOR AZULADO EN LOS BEBES. CICLO DEL NITRÓGENO V
  77. 77. EL CICLO DEL NITRÓGENO Procesos de combustión a altas temperaturas motores Reacción de N2 y O2 NO2 + vapor de agua Ácido nítricoLluvia ácidaNitratos Suelo Fijación industrial y abonado excesivo Liberación de N2O a la atmósfera Potente gas de efecto invernadero Fertilización excesiva Aumenta el crecimiento vegetal Escasez de otros nutrientes: calcio, magnesio, etc Eutrofización del medio acuático
  78. 78. N2 FIJACIÓN BIOLÓGICA ATMOSFÉRICA INDUSTRIAL ABONO SIMBIOSIS MICROORGANISMOS NITRATOS RESTOS ORGÁNICOS DESCOMPONEDORES DISOLUCIÓN Y TRANSPORTE BACTERIAS DESNITRIFICANTES CICLO DEL NITRÓGENO
  79. 79. El ciclo del Nitrógeno ( el reciclaje del nitrógeno en la Biosfera )
  80. 80. ABONADO EXCESIVO LOS NITRATOS • Paco y Sara son un matrimonio que viven en un pueblo de la costa mediterránea cuyas aguas presentan un índice de nitratos elevado. Tienen una niña que no se encuentra bien y además presenta un aspecto ligeramente amoratado. • El médico, tras reconocer al bebe, le hace unos análisis de sangre y comprueba lo que esperaba. • Sara: ¿Es grave doctor? • Doctor: No, después de inyectarle un mg de azul de metileno, desaparecerá el problema. • Paco: Pero... ¿Qué es lo que le ocurre a la niña?. • Doctor : ¿Le han dado a la niña agua del grifo?. • Sara: Le preparo el biberón con agua del grifo, pero antes la hiervo unos minutos. • Doctor: la niña presenta deficiencia de oxígeno en los músculos, por eso tiene ese aspecto levemente amoratado. Esto posiblemente sea por ingerir agua del grifo que posee un elevado contenido en nitratos, lo que provoca una disfunción en la hemoglobina, que es la encargada de llevar el oxígeno a las células; y los nitratos no desaparecen hirviendo el agua. • Paco: ¿Cómo es que el agua de esta zona tiene tantos nitratos?. • Doctor: Porque los agricultores abonan sus cultivos con estos compuestos, que son esenciales para las plantas. Lo que ocurre es que las plantas no absorben todos los nitratos de golpe, siendo arrastrado el sobrante por el agua de riego o de lluvia hacia el subsuelo, donde se acumula en las aguas subterráneas. • Paco: Y claro ésta, el agua que se abastece esta ciudad, se extrae mediante pozos del subsuelo, por eso presenta nitratos. • Doctor: Usted lo ha dicho. Así que a partir de ahora, no tomen agua del grifo, ni para beber, ni para cocinar. • Sara: ¿Y por qué a nosotros no nos ha pasado nada?. • Doctor: Porque esta enfermedad son susceptibles de padecerla los lactantes, siendo más rara en los adultos.
  81. 81. 1. Metahemoglobulinemia: los nitritos pasan a la sangre, impidiendo a los glóbulos rojos captar el oxígeno. LIBERAN EN EL AGUA NITRATOS Y FOSFATOS QUE LLEGAN A LOS SERES VIVOS PRODUCIENDO 2. Déficit de vitamina A 3. Perturbaciones del tiroides. 4. Problemas reproductivos e incluso abortos. 5. Los nitritos en el interior del cuerpo humano se convierten en nitrosamina que es un agente cancerígeno.
  82. 82. Disminución de la biodiversidad 6. Eutrofización: las algas crecen en exceso => no dejan pasar la luz => no hay fotosíntesis => no hay O2 => muerte de los seres vivos del fondo de los lagos.
  83. 83. DINÁMICA DE LA HIDROSFERA El ciclo del agua
  84. 84. Ciclo del agua Sistema cerrado en el que el agua sigue trayectorias y varia su localización y estado físico Evaporación Paso del agua de la hidrosfera a la atmósfera Condensación Formación de las nubes Precipitación Vuelta a la tierra en forma líquida o sólida Escorrentía superficial Desplazamiento del agua hacia cotas bajas, libre o encauzada en ríos Agua retenida en el suelo La cantidad depende de las características del suelo, del clima y de los seres vivos Y de la infiltración Escorrentía subterránea Agua que atraviesa las capas permeables del suelo y se incorpora a las aguas freáticas Evapotranspiración Incorporación a la atmósfera por evaporación y por la transpiración de los seres vivos
  85. 85. HIELO ATMÓSFERA Tiempo de renovación: 12 días OCÉANOS (97%) Tiempo de renovación: 4000 años Precipitación 385.000 km3 Evaporación 425.000 km3Precipitación 111.000 km3 Evaporación 71. 000 km3 CONTINENTES (3%) Tiempo renovación: 1 mes LAGOS Y RÍOS 40.000 km3 El ciclo del agua
  86. 86. http://hidrologiaunefa.spaces.live.com/blog/cns!3363A4AC8B135973!127.entry
  87. 87. Colecta, purifica y distribuye el agua de la hidrosfera. Gracias al calor solar, parte del agua puede eludir este estado entrópico y transformarse en una agua más pura y de mayor energía potencial. Reciclado debido a: Evaporación Condensación Transpiración Precipitación Escorrentía El ciclo del agua FUNCIÓN PERSPECTIVA SISTÉMICA Utiliza la cuarta parte de la energía que llega del sol. Aguas océanos tienen mayor entropía que las continentales => pierden energía mecánica y porque constituyen un medio más homogéneo (donde se dispersan todo tipo de sustancias).
  88. 88. Se evapora más agua de la que precipita => aproximadamente 40.000 km3 más Tasa renovación muy BAJA Tasa de Renovación OCÉANOS ATMÓSFERACONTINENTES Tasa renovación ALTA Precipita más agua de la que se evapora => aproximadamente 40.000 km3 más La pérdida de agua por los océanos es compensada con la que llega de los continentes por escorrentía, diferencia que supone unos 40.000 km3 anuales, que es el agua que va a circular por la tierra (ríos, lagos, humedales, acuíferos) moviéndose según sus tiempos medios de renovación (días hasta miles de años) => vuelve al océano. Tasa renovación 12 DÍAS Llega a los continentes El hombre => mediante embalses, canalizaciones, trasvases, etc., impide que el agua que circula por los continentes llegue al mar.
  89. 89. Bibliografía  ENVIRONMENTAL SYSTEMS AND SOCIETIES. RUTHERFORD, Jill. WILLIAMS, Gillian. Editorial Oxford.  BIOLOGÍA, Andrew Allott, David Mindorff, and Jose Azcue Quantity  CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIOAMBIENTALES. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora, MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana.  Ciencias de la Tierra y mediambientales 2º bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio, ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana.  CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA, Máximo, ALONSO DEL VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando, MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO, Carlota, PÉREZ PINTO, Trinidad.  FLORA Y FAUNA. ORTEGA Francisco; PLANELLÓ Rosario. 2008. Editorial UNED.  ECOLOGY. GREENWOOD, Trancey. SHEPHERD, Lyn. ALLAN, Richard. BUTLER, Daniel. Editorial BIOZONE International Ldt.  I.E.S. Cardenal Cisneros de Alcalá de Henares, Madrid. HERNÁNDEZ, ALBERTO.  http://poblacionesbrad.blogspot.com.es  http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/superviv.htm

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