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4ESO. Ecologia: estructura y función del ecosistema.

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ÍNDICE
- Factores ambientales.
- Conceptos básicos en ecología.
- Las poblaciones.
- Las comunidades.
- El ecosistema.
- Estructura y función del ecosistema.
- Los ciclos biogeoquímicos.
- Representación del ecosistema.
- Parámetros tróficos.
- Adaptaciones de los seres vivos.
- Dinámica de poblaciones.
- Sucesión ecológica.

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4ESO. Ecologia: estructura y función del ecosistema.

  1. 1. 4º ESO
  2. 2. 1. Factores ambientales. 2. Conceptos básicos en ecología. 3. Las poblaciones. 4. Las comunidades. 5. El ecosistema. 6. Estructura y función del ecosistema. 7. Los ciclos biogeoquímicos. 8. Representación del ecosistema. 9. Parámetros tróficos. 10. Adaptaciones de los seres vivos. 11. Dinámica de poblaciones. 12. Sucesión ecológica.
  3. 3. El medio ambiente en el que se desarrollan los seres vivos viene determinado por: FACTORES ABIÓTICOS: elementos inertes, establecen límites. Independiente de la densidad de población. ¿ejemplos? FACTORES BIÓTICOS: organismos vivos, establecen relaciones. Dependiente de la densidad de población. ¿ejemplos? Ambos regulan y modulan poblaciones manteniendo el equilibrio. Para un determinado factor, una especie presenta un valor óptimo o ZONA ÓPTIMA, donde se desarrolla mejor, crece más rápido y produce descendientes de forma más efectiva.
  4. 4. CURVAS DE TOLERANCIA CRECIMIENTO Ley del mínimo de Liebig La distribución de una especie viene determinada por el factor ambiental para el que el organismo tiene un rango de adaptabilidad o control más estrecho. (FACTOR LIMITANTE) Ley de tolerancia de Shelford Todo ser vivo presenta ante los distintos factores ambientales unos límites entre los que puede vivir, tanto superiores como inferiores, entre los cuales se sitúa su óptimo ecológico. (LÍMITE DE TOLERANCIA) Por ejemplo, una planta puede crecer a cualquier temperatura, desde 0ºC a 87ºC; pero requiere entre el 70-73% de humedad relativa. Límites de tolerancia para la Tº: 0ºC a 87ºC. Límites de tolerancia para la humedad: 70-73%.
  5. 5.  ¿Qué es un factor limitante? Aquel que está próximo a los valores no tolerados por elorganismo, que limita su desarrollo.  Este dibujo esquematiza el concepto.  Los nutrientes están en las cantidades necesarias para el desarrollo de una planta, salvo en el caso del K.  Me da igual tener en exceso el resto de nutrientes, el metabolismo está limitado por la presencia de K.
  6. 6. CURVAS DE TOLERANCIA Representación gráfica de zona óptima y límites de tolerancia de acuerdo a los factores ambientales que determinan el crecimiento y desarrollo de una especie. Estenoica: rango estrecho (esteno). Eurioica: rango amplio (euri). Valencia ecológica (intervalo o margen de tolerancia)
  7. 7. Algunos ejemplos de organismos y su respuesta a los factores ambientales. Estenotérmico vs. Euritérmico. Estenohídrico vs. Eurihídrico. Estenohalino vs. Eurihalino.
  8. 8.  En la distribución de los seres vivos en el planeta influyen: • Factores abióticos: Clima: temperatura y humedad. Latitud: temperatura e intensidad lumínica. Altitud: temperatura, espesor de suelo, humedad. Otros: Relieve, orientación, continentalidad, pH, salinidad, presión, disponibilidad de nutrientes, etc. • Factores bióticos: relaciones intra e interespecíficas que veremos a continuación. Principio de exclusión competitiva.
  9. 9. Biosfera: Todos los seres vivos de la Tierra. Los seres vivos son sistemas abiertos, que mantienen su orden a costa de aumentar la entropía del entorno. Toman energía y materia del medio, devuelven materia y energía degradada.
  10. 10. Productores o conversores Consumidores Descomponedores  Organismo: Unidad funcional esencial.  Población: Conjunto de individuos de la misma especie que coexisten en el tiempo y en el espacio. Desde el punto de vista ecológico conforman un acervo o pool genético.  Gremio: Grupo de poblaciones que explotan la misma clase de recursos, mismo nicho (comentado más adelante). Tienen la misma necesidad y la misma forma de suplirla.  Comunidad: Combinación de poblaciones interactuando entre sí y con el medio (persiste el concepto de espacio y tiempo).  Ecosistema: Conjunto de organismos vivos que se relacionan con el medio inerte haciendo que fluya la energía y materia entre ellos. ECOSISTEMA Biotopo Biocenosis o comunidad Autótrofos Heterótrofos Medio donde se desarrollan las actividades de una comunidad (terrestre, acuático) (OJITO CON CONFUNDIRLO CON HÁBITAT!!) relaciones
  11. 11. Ecosfera: es el conjunto formado por todos los ecosistemas de la tierra, o sea, es el gran ecosistema planetario Paisaje: Conjunto de ecosistemas diferenciados con alta heterogeneidad tutelado por las actividades humanas. Bioma: Sistema regional con comunidades parecidas. Biosfera: Sistema autosuficiente conformado por todos los organismos vivos del planeta, con capacidad autorreguladora y amortiguadora ante perturbaciones. Toda la biosfera se puede considerar como un único ecosistema (ecosfera). Ecosfera: Biosfera+ Ambiente no vivo
  12. 12. Los individuos luchan por los mismos recursos, bien sea alimento, espacio, hembras, luz. Deriva en comportamientos jerárquicos fuertes dentro de las poblaciones y territorialidad entre poblaciones vecinas, así como en un control de la densidad o cobertura. Competencia Relaciones intraespecíficas En una población.
  13. 13. Los individuos de una población se ayudan unos a otros en el cuidado de crías, caza, o defensa del grupo. FAMILIAR (objetivo reproducción y cuidado de prole), Pueden ser clasificadas de acuerdo a dos criterios: Según individuos que la forman: parentales, matriarcales, filiales. Según nº de progenitores: monógamas, polígamas, poliándricas. GREGARIO (relaciones temporales por razones de alimentación, transporte, etc. Ej: bandadas), ESTATAL (permanentes, se forma una sociedad con especialización de funciones fuera de la cual no es posible la vida individual. Ej. Abejas) COLONIAL (permanente, individuos unidos físicamente existiendo reparto de tareas. Ej. Corales). Deriva en muchas ocasiones en comportamientos jerárquicos de distribución de funciones en la población (hormigas, abejas, leones). Cooperación Relaciones intraespecíficas En una población.
  14. 14.  Estas relaciones derivan, por tanto, en una distribución espacial no uniforme de las poblaciones.  Se crean agrupaciones para cooperar.  Se produce aislamiento o territorialidad debido a una fuerte competencia por los recursos.
  15. 15.  Cuando poblaciones de diferentes especies conviven en una zona, decimos que todas ellas constituyen una comunidad.  Los parámetros que usamos para definir a las comunidades son: ◦ La especie vegetal característica. ◦ La estratificación que presenta. ◦ La biodiversidad y estabilidad. Cuanto mayor es el número de especies y más equilibrada es la presencia de todas ellas, mayor es la diversidad, más relaciones entre poblaciones se establecen y más estables será la comunidad.
  16. 16. Relaciones interespecíficas Se beneficia una o dos especies. Ninguna sale perjudicada.SIMBIOTICAS OBLIGATORIO. Las dos obtienen beneficio. Se distingue la endosimbiosis (como líquenes (hongo+alga). La ectosimbiosis (yuca y mariposa de la yuca). Simbiosis++ NO OBLIGATORIO. Siempre intermitente, ambas especies salen beneficiadas (diseminación de semillas). Mutualismo ++ Una especie es el comensal (beneficio) y otra hospedadora (indiferente). Puede ser permanente (obligatoria para el comensal, epifitosis de liquen sobre un arbol). Puede ser intermitente (foresia de ratones transportando insectos NO PARÁSITOS). Comensalismo +0 En una comunidad.
  17. 17. Relaciones interespecíficas Una de las dos especies, al menos, sale perjudicada.ANTAGÓNICAS Ambas especies salen perjudicadas, pero al ser especies diferentes, el grado de perjuicio es distinto. Se trata de una lucha por un recurso común. Resulta en una reducción del nicho precompetitivo. Competencia -- Relación obligatoria permanente. La especie parásita sale beneficiada, y la hospedadora perjudicada (pulgas y perro). Pueden existir ectoparásitos o endoparásitos. Parasitismo +- La especie beneficiada se denomina predador/depredador, la perjudicada presa. Es una relación intermitente (lobo y liebre). (Se diferencia del detritivorismo en que la presa está viva en el primer ataque). Depredación +- * La depredación tiene un efecto de control en las poblaciones, y una gran importancia en el flujo de energía en el ecosistema.
  18. 18.  La ecología plantea el estudio de la biosfera a distintos niveles. Ahora pasamos a realizarlo a la escala de ECOSISTEMA.  Un ecosistema es una comunidad de especies diferentes que interactúan entre sí, y con los factores químicos y físicos que constituyen su ambiente no vivo. BIOCENOSIS + BIOTOPO
  19. 19. Biocenosis: totalidad de los organismos o poblaciones de organismos que ocupan una zona determinada. Biotopo: medio físico con el que interactúan.
  20. 20. Componentes ecosistema Abióticos Físicos Terrestres: Luz, viento, temp., precip., etc. Acuáticos: Luz, turbidez, presión, corrientes Etc. Químicos Terrestres: Humedad, gases, tóxicos, nutrientes Acuáticos: Tóxicos, salinidad, acidez, etc. Bióticos Productores Consumidores Descomponedores
  21. 21. Los límites entre ecosistemas se denominan ecotonos. En ellos aparecen especies no presentes en los ecosistemas adyacentes.
  22. 22.  Especie: Grupo de individuos similares entre sí, capaces de reproducirse y producir descendientes fértiles.  Hábitat: es el lugar físico en un ecosistema que ocupa una especie y que reúne las condiciones necesarias para que ésta pueda vivir en él. ¿En qué se distingue hábitat de biotopo?
  23. 23. Nicho ecológico hace referencia a la FUNCIÓN que desempeña una especie en un ecosistema. Tiene varias dimensiones: espacio que requiere, recursos alimenticios, etología, reproducción, tiempo… Imaginemos varias especies A, B, C… A C B A C B Solapamientos de los nichos potenciales. Informa sobre la competencia. Nicho potencial o fundamental. Nicho efectivo o real: es menor que el nicho potencial.
  24. 24.  Productores o Autótrofos Aquellos capaces de transformar materia inorgánica en orgánica. ◦ Los organismos autótrofos pueden ser fotoautótrofos o quimioautótrofos. ◦ Dióxido de carbono + agua + energía (solar)  glucosa + oxígeno.  Consumidores o Heterótrofos: No pueden sintetizar los nutrientes orgánicos que necesitan ◦ Primarios (herbívoros) ◦ Secundarios (carnívoros) ◦ Terciarios (supercarnívoros) ◦ Omnívoros, coprófagos, detritívoros…  Descomponedores Transforman materia orgánica en inorgánica , glucosa, quitina, queratina… Los componentes bióticos
  25. 25. Función del ecosistema Los componentes del ecosistema se relacionan entre sí mediante los flujos de energía y materia. El flujo de energía es unidireccional, acíclico y abierto. El flujo de la materia es cíclico y cerrado.
  26. 26. Las relaciones de transferencia de materia y energía a través del ecosistema es lo que se denomina cadena alimentaria Todo organismo ocupa una posición (respecto a la fuente de energía) en dicha cadena que denominamos nivel trófico.
  27. 27. Principio de sostenibilidad natural. RECICLADO DE MATERIA: La materia orgánica se recicla por acción de los descomponedores en sales minerales que sirven de nutrientes para los productores. El ciclo de materia tiende a ser cerrado FLUJO DE ENERGÍA: La energía solar entra mediante fotosíntesis en la cadena trófica y pasa de unos eslabones a otros mediante un flujo abierto y unidireccional. Además el flujo va disminuyendo al degradarse parte de la energía por la respiración y las pérdidas por calor. Regla del 10% o del diezmo energético: La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente un 10% de la acumulada en él. El flujo de energía es abierto
  28. 28.  Son los posibles caminos seguidos por la materia a través de los sistemas que conforman el medio ambiente (atmósfera, biosfera, hidrosfera y geosfera).  Los distintos elementos químicos pasan de estar constituyendo materia inorgánica a constituir materia orgánica de un ser vivo, y posteriormente vuelven al medio inorgánico, así sucesivamente.  Los ciclos están perfectamente organizados mediante circuitos de realimentación.  La acción humana contribuye a acelerar los ciclos biogeoquímicos, corriendo el riesgo de modificar los mecanismos de autorregulación, cuya sensibilidad es muy acusada.
  29. 29.  El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos sistemas es muy variable, denominándose ◦ Almacén o reservorio: los nutrientes circulan de forma más lenta, es de carácter abiótico. ◦ Compartimento lábil o circulante: Fase biótica del ciclo biogeoquímico donde los nutrientes circulan de forma más rápida. (Por ejemplo, el fósforo, se deposita en lugares inaccesibles para volver a ser captado por los seres vivos, y prácticamente no sigue un flujo cíclico).
  30. 30. El ciclo del oxígeno biosfera fotosíntesis H2O geosfera hidrosfera respiración aerobia ATMÓSFERA O2 CO2 respiración aerobia CO2 Óxidos metálicos Oxisales O2 CO2 Iones O3 Óxidos gaseosos
  31. 31. CO2 atmósfera CO2 hidrosfera respiración incendios forestales productores fotosíntesis fijación bioquímica disolución por carbonatacióncombustión (combustibles fósiles) vulcanismo descomponedores restos orgánicos consumidores respiración carbón, petróleo, rocas carbonatadas El ciclo del carbono
  32. 32. El ciclo del nitrógeno N2 atmosférico fijación atmosférica leguminosas Rhizobium NO3 − (nitrato) Pseudomonas Nitrobacter Nitrosomonas NO2 − (nitrito) NH4 + (amonio) Descomponedores (amonificación) restos orgánicos productores consumidores fijación industrial (fertilizantes) desnitrificación (en anaerobiosis) fijación biológica (bact. del suelo)
  33. 33. El ciclo del azufre SOx H2SO4 H2SO4 H2SO4 SOx H2S DMS fitoplancton sulfuros metálicos, carbones y petróleos, rocas con sulfuros H2S SO4 2− Sdescomponedores restos orgánicos consumidoresproductores combustión (combustibles fósiles) vulcanismo meteorización minería
  34. 34. El ciclo del fósforo aves marinas depósitos de excrementos (guano) arrastre por el agua sedimentos profundos abonos productores consumidores restos orgánicos descomponedores procesos orogénicos procesos erosivos rocas fosfatadas
  35. 35.  Las redes tróficas representan la estructura y función el ecosistema. Los pasos de energía y materia de unos seres vivos a otros.
  36. 36. Las especies se agrupan en niveles tróficos según su función ecológica. Una misma especie puede alimentarse o servir de alimento a varias especies de distinto nivel trófico. La eliminación o introducción de una especie o grupos de especies o, incluso, la variación de sus poblaciones pueden tener graves consecuencias para el resto del ecosistema. El conocimiento de la red trófica de un ecosistema puede ser de gran utilidad para determinar su estado de conservación.
  37. 37. Pirámides tróficas Pirámides de números de la pradera y el bosque templado en verano. (Número de individuos/1000 m2.) Pirámides de biomasa de un lago en una zona templada. Las unidades se expresan en mg (peso seco)/m3. Pirámides de energía del bosque y del litoral. El mayor inconveniente de las pirámides ecológicas es que no hay un lugar adecuado para situar a los descomponedores. Pirámide de energía Cada escalón representa la cantidad de biomasa o energía por unidad de tiempo, es decir, la producción de cada nivel trófico. Pirámides de biomasa En cada escalón se expresa la cantidad de masa biológica por unidad de superficie. Pirámides de números En cada escalón se incluye el número total de individuos de cada nivel trófico.
  38. 38.  Se refiere al incremento de biomasa.  Se define como la biomasa que consigue sintetizar el ecosistema por unidad de superficie y por unidad de tiempo.  Se mide en mg/cm2/día, o en g/ha/año. P = B / T PRODUCCIÓN
  39. 39. Producción bruta: Es el total de energía fijada por unidad de tiempo en un nivel trófico. Producción neta: Es la energía almacenada en un nivel trófico. Es el aumento de biomasa por unidad de tiempo. O sea la energía que queda después de descontar la respiración. Pn = Pb - R
  40. 40.  Productividad bruta (pB = PB/B) * 100  Productividad neta o tasa de renovación (pN = PN/B) * 100  En el plancton o en un campo de cultivo es muy elevada, y se acerca al valor 1 (100 %) debido a que la biomasa se renueva con gran rapidez.  En un bosque maduro es mucho menor, cercana a 0, pues posee una gran biomasa, y la producción se emplea, simplemente, para reponer dicha biomasa y para la respiración. PRODUCTIVIDAD
  41. 41.  Los ecosistemas naturales más productivos: ◦ los arrecifes de coral, ◦ los estuarios, ◦ las zonas costeras, ◦ los bosques ecuatoriales ◦ las zonas húmedas de los continentes.  Los menos productivos son o los desiertos y las zonas centrales de los océanos. PRODUCCIÓN
  42. 42. Volvemos a la ley del mínimo de Liebig: el nutriente que se encuentra en menor concentración limita la producción, aún cuando se encuentren el resto en exceso. Se extrapola al resto de factores. PRODUCCIÓN Factores limitantes Ejemplos de la luz, la concentración de CO2, agua, temperatura, fósforo, nitrógeno...
  43. 43. Los seres vivos han evolucionado de acuerdo al medio en el que se encuentran, adaptándose a la disponibilidad de los diferentes factores ambientales existentes. Las especies que están adaptadas a condiciones muy concretas son especies especialistas, y en ocasiones son endémicas por habitar sólo una región específica del planeta. Un ejemplo sería el lince ibérico o el urogallo. Otras especies, con valencias ecológicas amplias, pueden habitar multitud de ecosistemas diferentes, se denominan generalistas. Un ejemplo son los eucaliptos o los ratones.
  44. 44.  Adaptaciones al medio terrestre: ◦ A la luz: fototropismo, nastias, tamaño de ojos, ecolocalización, tamaño de hojas… ◦ A la temperatura: reservas de grasa, tamaño de orejas, coloración, presencia de cutículas, paso de la estación desfavorable en forma de bulbo, semilla o hibernando, sudoración, pelo… ◦ A la humedad: grosor de la epidermis, número de estomas, transformación de las hojas en espinas, hojas carnosas, exosqueleto, escamas… ◦ A la disponibilidad de oxígeno: disminución del tamaño de glóbulos rojos, aumento de capacidad pulmonar, reducción de frecuencia cardiaca, mayor densidad de glóbulos rojos.
  45. 45.  Adaptaciones al medio acuático: ◦ A la luz: distinta pigmentación fotosintética (verde, parda, roja), bioluminiscencia, distribución a diferentes profundidades… ◦ A la presión: vejiga natatoria, forma aplanada, reducidas cavidades internas, exoesqueleto… ◦ A la salinidad: procesos osmóticos que permiten cambiar de medio, glándulas de excreción de sales… ◦ A la densidad y viscosidad del agua: forma fusiforme, vegigas de aire en algas, extremidades en forma de pala… ◦ A las corrientes de agua: tallos flexibles que no se rompen, forma aplanada, estructuras resistentes como conchas o caparazones, ventosas…
  46. 46. Humedad
  47. 47.
  48. 48.
  49. 49. LUZ
  50. 50. Luz
  51. 51. Según el medio
  52. 52.  Disgregación de roca por raíces.  Alteración del sustrato por los líquenes.  Creación de rocas por restos de organismos (conchas, esqueletos).  Aireación del suelo por organismos que habitan en él.  Regulación del clima y del ciclo hidrológico por la vegetación.  Fijación de dunas con raíces.  Modificación profunda por la acción humana.
  53. 53. r = TN – TM+ I - E N = Número de individuos de la población. TN = Tasa de Natalidad TM = Tasa de defunción I = Inmigración E = Emigración Salvo estudios específicos sobre migraciones, se considera la inmigración igual a la emigración. El conjunto de factores bióticos (depredación, parasitismo…), y abióticos (temperatura, espacio disponible…) alteran las tasas, y en consecuencia el tamaño poblacional. Esos factores se denominan RESISTENCIA AMBIENTAL.
  54. 54. En el crecimiento logístico, hay una fase inicial en la que el crecimiento de la población es relativamente lento (1), seguido de una fase de aceleración rápida (crecimiento logarítmico) (2). Luego, 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) y finalmente se estabiliza (5), aunque puede haber fluctuaciones alrededor de la capacidad de carga.
  55. 55. Modelo Lotka-Volterra: Fluctuación de las poblaciones depredador-presa.
  56. 56. Curvas de supervivencia. Describe cada curva y busca un ejemplo de cada tendencia.
  57. 57. ESTRATEGAS K ESTRATEGAS r Tasa de reproducción baja, supervivencia de la descendencia elevada. Tasa de reproducción alta, pero supervivencia de la descendencia baja. Mayoría de individuos alcanza edad adulta. Tiempo de vida corto, generalmente menos de un año. Tamaño de la población alrededor de la capacidad de carga. Tamaño de población presenta fuertes oscilaciones, por debajo de la capacidad de carga. Son especialistas. Son generalistas u oportunistas Ambientes estables. Ambientes inestables, o primeras etapas de la sucesión ecológica (pioneras). Supervivencia tipo I y II Supervivencia tipo III Desarrollo lento Mayor capacidad competitiva Tamaño más grande Conduce a la eficacia. Desarrollo rápido Reproducción temprana Pequeño tamaño corporal Conduce a la productividad
  58. 58.  Se denomina sucesión ecológica el proceso por el cual en un mismo área se pasa de una comunidad a otra hasta llegar a una comunidad estable denominada comunidad clímax.  Cada una de las distintas comunidades que se suceden se denomina etapa serial, y el conjunto de todas esas etapas recibe el nombre de serie.  En ocasiones, se producen perturbaciones o impactos que hacen retroceder el ecosistema a etapas anteriores. Se denomina regresión.
  59. 59. Las sucesiones ocurren a lo largo de grandes periodos de tiempo y se llega a estados irreversibles, que suponen la maduración del ecosistema con el transcurso del tiempo.
  60. 60.  Sucesión primaria: Cuando el nuevo terreno no ha sufrido anteriormente la influencia de una comunidad (se inicia en un área en la que antes no existían organismos.)  Sucesión secundaria: Se produce cuando la vegetación de una zona ha sido eliminada de forma total o parcial, pero queda un suelo bien desarrollado con semillas y esporas (ya habían existido organismos anteriormente.)  Son causas de sucesión secundaria la pedida de los árboles por enfermedades, incendios forestales, abandono de cultivo.  Pueden ser perturbaciones naturales (criticalidad) o antrópicas.
  61. 61. SUCESIÓN PRIMARIA 277
  62. 62. SUCESIÓN SECUNDARIA
  63. 63. Características de las sucesiones.  Aumento de la diversidad.  Aumento de la biomasa.  Disminución de la productividad.  Sustitución progresiva de especies oportunistas.  Aumento de la estabilidad del ecosistema.

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