Circulación de energía en la biosfera. El flujo de energía y el ciclo de la materia.

1. A Biosfera
Circulación de materia e enerxía

2. • INTRODUCCIÓN
• RELACIÓNS TRÓFICAS
• PARÁMETROS TRÓFICOS
• PIRÁMIDES TRÓFICAS
• LIMITACIÓNS Á PRODUCCIÓN
PRIMARIA
• CICLOS BIOXEOQUÍMICOS

3. BIOSFERA
Esfera ou cuberta formada polo conxunto de seres vivos = Área
ocupada pola materia viva = Sistema formado por todos os seres
vivos da Terra

4. ECOSISTEMA
Sistema constituido polos compoñentes bióticos e abióticos
dunha área que nós delimitamos, considerando istos como un
conxunto (visión holística)

5. Comunidade ou
Biocenose, conxunto de
seres vivos
Biotopo, parte non
viva (auga, aire,
rochas)
Relacións entre
os compoñentes
+ +
ECOSISTEMA=

6. ECOSFERA
Ecosistema formado por todo o planeta

7. BIOMAS
Son os diferentes ecosistemas que hai na Terra

8. A BIOSFERA (SISTEMAABERTO) :
• Retén a enerxía o máximo de tempo que pode
• Retén a materia de forma indefinida mediante o seu reciclado
• A pouca materia que abandona a biosfera fai o percorrido (ciclos bioxeoquímicos) por
outros sistemas terrestres (atmósfera, hidrosfera y geosfera)
(sistema pechado)

9. Relacións tróficas
Relacións entre os diferentes organismos dun
ecosistema, en función de cómo se transfire o
alimento

10. Materia orgánica + O2 —――→ CO2 + H2O + ENERXÍA
A maioría dos seres vivos obteñen a enerxía necesaria para realizar
os procesos vitais, a partir da oxidación da materia orgánica, proceso
coñecido como RESPIRACIÓN
A materia orgánica proporciona ademáis de enerxía, a materia
necesaria para que os seres vivos poidan fabricar os seus propios
compoñentes.
RELACIÓNS TRÓFICAS
O alimento proporciona materia orgánica ós seres vivos que
constitúen un ecosistema
INTRODUCCIÓN

11. Según como consigan a materia orgánica temos:
SERES VIVOS AUTÓTROFOS: conseguen a materia orgánica
fabricándola eles mesmos, a partir de sustancias inorgánicas
minerais e gasosas.
Son os que fabrican a materia orgánica nun ecosistema, por iso
chámanse PRODUCTORES.
SERES VIVOS HETERÓTROFOS, é dicir, incapaces de fabricar a súa
propia materia orgánica.
Posto que non poden fabricala, deben conseguila consumindo as
partes orgánicas doutros seres vivos, por iso chámanse
CONSUMIDORES
Algúns seres vivos heterótrofos atópanse ó final das cadeas,
transformando todos os restos orgánicos de seres vivos en materia
mineral ou inorgánica, dispoñible de novo para os productores.
Estos seres nun ecosistema son os DESCOMPOÑEDORES

12. As relacións tróficas dun ecosistema represéntanse por CADEAS TRÓFICAS ou
por REDES TRÓFICAS

13. Según se produza a transferencia do alimento, dentro das cadeas e redes tróficas
distínguense varios NIVEIS TRÓFICOS:

14. PRODUCTORES
ORGANISMOS AUTÓTROFOS, capaces de “fabricar” ou sintetizar
materia orgánica a partir da materia mineral ou inorgánica
A síntese de materia orgánica require gasto de enerxía.
Dita enerxía debe conseguirse dunha fonte externa
CO2 + H2O + ENERXÍA —――→ Materia orgánica + O2

15. Según o tipo de enerxía utilizada temos:
 ORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS (utilizan a
enerxía da luz solar, realizan o proceso da
FOTOSÍNTESE)
 Bacterias fotosintéticas e Cianobacterias
 Algas unicelulares e pluricelulares
 Plantas superiores

17.  ORGANISMOS QUIMIOSINTÉTICOS (utilizan a enerxía que desprenden
algunhas reaccións químicas espontáneas, fan o proceso de QUIMIOSÍNTESE)
 Bacterias oxidantes do xofre (manantiais sulfurosos, fumarolas)

18. CADENA TRÓFICA DAS FUMAROLAS DAS DORSAIS OCEÁNICAS

19. Os procesos de FOTOSÍNTESE ou QUIMIOSÍNTESE producen a transferencia
de enerxía dende o medio ata o seres vivos:
ENERXÍA ENERXÍA QUÍMICA
(solar ou de oxidación química) (contida nos enlaces da materia orgánica)

20. A materia orgánica non usada polos productores para obter
enerxía almacéase nos tecidos destes seres vivos (nas plantas
forman as follas, troncos, froitos, raíces)

21. Polo tanto, os tecidos dos productores (plantas, algas, etc.) constitúen
unha importante reserva de sustancias orgánicas (materia e enerxía) que
pode ser transferida a outros seres vivos do seguinte nivel trófico
(consumidores) en forma de alimento.
Os productores son o primeiro eslabón de todas as cadeas e redes
tróficas

22. CONSUMIDORES
Organismos heterótrofos que obteñen a materia orgánica consumindo
directa ou indirectamente ós productores.

23. • HERBÍVOROS ou CONSUMIDORES PRIMARIOS: os que se nutren
directamente dos seres autótrofos, sobre todo vexetais. Por exemplo un
rato que come cereais.
• CARNÍVOROS ou CONSUMIDORES SECUNDARIOS: os que se nutren
de herbívoros, consumen a materia orgánica fabricada polos productores
de forma indirecta. Por exemplo un raposo que come un rato.
• CARNÍVOROS FINAIS ou CONSUMIDORES TERCIARIOS: os que se
nutren de carnívoros, como un lobo ou un águia, que poden comer un
raposo.
TIPOS DE CONSUMIDORES

24. Algúns casos especiais de consumidores:
OMNÍVOROS: aliméntanse de máis dun nivel trófico. Por exemplo o xabarí
pode comer patacas (herbívoro) ou comer larvas de insectos ou ovos de
páxaro (consumidor secundario ou aínda terciario).
CARROÑEROS ou NECRÓFAGOS: aliméntanse de restos de animais ou
plantas mortas, como algúns escarabellos, os voitres, os chacais, etc.
DETRITÍVOROS: consomen restos orgánicos bastante descompostos e de
pequeno tamaño; exemplo as lombrigas

25. DESCOMPOÑEDORES
ORGANISMOS (fungos e bacterias) que degradan a materia orgánica para
transformala en materia inorgánica que é utilizada de novo polos autótrofos.
Así se pecha o ciclo da materia

26. O fluxo de energía é aberto
O fluxo de materia tende a ser pechado, cíclico

27. P = Productores
(fitoplancton)
C1 = Consumidores
primarios (zooplancton)
C2 = Consumidor de
orden 2
C3 = Consumidor de
orden 3
Relacións tróficas entre
distintos productores e
consumidores.

28. PARÁMETROS TRÓFICOS
Medidas utilizadas para avaliar o ecosistema en conxunto ou en cada
nivel trófico

29. BIOMASA = masa de materia viva ou morta dun
nivel trófico ou de todo o ecosistema
Indica a forma na que a biosfera almacena a enerxía solar en forma
de materia orgánica.
Mídese en unidades de masa (kilogramos, gramos, de materia
orgánica, de carbono, etc.) por unidade de superficie ou volume
(según ecosistemas terrestres ou acuáticos): g de C / m2, Kg de C
por Hectárea, Toneladas de C por Km3, etc.
Pode expresarse tamén en unidades de enerxía, xa que a materia
orgánica almacena nos seus enlaces enerxía química (kilocalorías
ou xulios): Kcal / m2, Kjulios / cm3 , etc.

30. Reparto da biomasa na biosfera

31. PRODUCCIÓN = Cantidade de biomasa producida nun
período de tempo nun ecosistema ou nun nivel trófico.
Pode considerarse como a enerxía fixada nun tempo nun
ecosistema ou en cada nivel trófico; ou ben a cantidade de enerxía
que flúe por eles. Tamén reflicta a velocidade de crecemento dunha
comunidade ou poboación.
Mídese en unidades de masa de carbono por superficie (ou volume)
e tempo: g de C por m2 día, kg de C por m3 hora.
Tamén pode expresarse como unidades de enerxía por superficie
(ou volume) e tempo: Kcal por Ha e ano, Kw hora por m3 e día, etc.

32. Se soe diferenciar en:
• PRODUCCIÓN PRIMARIA: a enerxía fixada ou
producida polos productores
• PRODUCCIÓN SECUNDARIA: a enerxía fixada
polos consumidores

33. • PRODUCCIÓN BRUTA: enerxía fixada por unidade de
tempo
• Nos productores: cantidade total de materia orgánica
producida pola fotosíntese
• Nos consumidores: cantidade de alimento asimilado trala
dixestión
• PRODUCCIÓN NETA: enerxía almacenada por unidade
de tiempo e que está dispoñible para os seguintes niveis
tróficos.
Corresponde co aumento da biomasa no tempo
A fórmula que relaciona ambos parámetros co gasto
respiratorio é:
Producción neta = Producción bruta – Respiración

34. Gasto respiratorio (4)
Producción primaria neta (6)

35. Regla do 10% = Enerxía que pasa dun nivel trófico ó seguinte é de
aproximadamente un 10% da acumulada nel
O número de niveis tróficos ou elos é limitado, depende da producción primaria (máx 5 ou 6)

37. Fluxo de enerxía nunha cadea trófica

38. Según a regra do 10 % é máis eficiente a alimentación baseada nos
vexetais (primeiro nivel trófico, productores), xa que se aproveita mellor a
enerxía (menos perdas) e se poden alimentar máis individuos

39. PRODUCTIVIDADE - TASA DE RENOVACIÓN
Relación entre producción neta e biomasa, cociente P N / B
(intereses fronte o capital)
Dáse en tantos por un ou tantos por cen (%) e reférese a un tempo (anos,
días, horas, etc.)
Indica a riqueza dun nivel trófico ou dun ecosistema, reflicta a velocidade
con que se renova a biomasa dun ecosistema ou dun nivel trófico

40. Biomasa 10 Tm
Biomasa 15 Tm
Biomasa 10 Kg Biomasa 30 Kg
Producción neta = 20 Kg
Productividade = PN / B
= 20 Kg / 10 Kg =
2 (tanto por un) = 200 % anual
Producción neta = 5 Tm
= 5.000 Kg
Productividade = PN / B
= 5 Tm / 10 Tm = 0,5 (tanto por
un) = 50 % anual
1 ano
1 ano

41. TEMPO DE RENOVACIÓN
Tempo que tarda en renovarse un nivel trófico
(tempo necesario para duplicar a biomasa actual)
(Biomasa / Producción neta)
¿ anos ?

42. EFICIENCIA: Rendimento dun nivel trófico ou dun ecosistema
Cociente entre saídas / entradas
Pódense distinguir:
Enerxía asimilada / enerxía incidente
Producción neta / producción bruta
Producción neta / Total inxerido
Engorde / Comida inxerida

43. Entradas
Saídas
+
Eficiencia =
Masa galiña
Masa polo + masa pienso

44. EFICIENCIA ECOLÓXICA
Fracción da produción neta dun nivel trófico que se converte en produción neta do seguinte nivel
(Produción neta / Produción neta nivel anterior) X 100
Exemplos.
Eficiencia ecolóxica dos herbívoros:
(PN herbívoros / PN productores) x 100=
(1.478/8.833) x 100 = 16,73 %
Eficiencia ecolóxica dos carnívoros:
(PN carnívoros/PN herbívoros) x 100 =
(67/1.478) x 100 = 4,53 %
Eficiencia ecolóxica dos supercarnívoros :
(PN supercarnívoros/PN carnívoros) x 100 =
(6/67) x 100 = 8,96 %

45. PIRÁMIDES ECOLÓXICAS OU TRÓFICAS
Histograma de barras horizontais superpostas, sendo a súa lonxitude
e área, proporcional ó valor do parámetro medido.
As barras inferiores corresponden cos productores e sobre elas
colócanse os seguintes niveis da a cadea trófica.

46. Tipos de pirámides tróficas
 De números: número de individuos en cada nivel trófico
 De biomasa: cada barra indica a biomasa de cada nivel
trófico en g, Kg, Tm, ou ben o seu equivalente
enerxético: cal, Kcal, jul, por unidade de superficie ou
volume.
 De enerxía ou producción: enerxía producida ou
almacenada en cada nivel trófico medido en calorías,
julios, por unidade de superficie ou volume e por
unidade de tempo.
Pode indicar producción bruta ou neta.

47. Pirámide de números

48. Pirámide biomasa

49. Pirámide producción (de enerxía).

50. As pirámides de números poden invertirse

51. iso non ocorre xamáis nos ecosistemas continentais.
Nalgúns ecosistemas acuáticos, as
pirámides de biomasa poden invertirse (só
o nivel dos produtores) debido á elevada
taxa de renovación do primer nivel.
Isto é posible cando os produtores son na
maioría organismos unicelulares sinxelos
que teñen un ciclo reprodutivo moi curto e
unha elevadísima taxa de natalidade.
Estos seres multiplícanse en poucas
horas.
Nos ecosistemas terrestres as
pirámides de biomasa non se
invirten, dadas as características
dos produtores

52. As pirámides de producción non poden invertirse
Pirámide de enerxía nunha comunidad eacuática. En ocre, produción neta de cada nivel;
en azul, respiración; a suma, á esquerda, é a enerxía asimilada ou produción bruta.

53. Problema ambiental da bioacumulación
Proceso de acumulación de substancias tóxicas nos organismos vivos (substancias
inxeridas que non poden ser descompostas nin excretadas).
Substancias bioacumulables:
DDT, aldrín, endrín, mercurio, cobre, lindano, plomo, etc.

54. BIOMAGNIFICACIÓN
O factor de bioconcentración
aumenta nos niveis tróficos
superiores.
FACTOR DE BIOCONCENTRACIÓN:
Concentración da substancia no ser vivo / Concentración da substancia no medio circundante
Como se mide a bioacumulación?

55. FACTORES LIMITANTES DA PRODUCCIÓN PRIMARIA
A PRODUCCIÓN PRIMARIA é a base que sustenta os demáis niveis tróficos
A limitación da producción primaria determina o número de niveis
tróficos, a biomasa e producción dos consumidores, a
biodiversidade dun ecosistema.

56. LEY DO MÍNIMO (DE LIEBIG):
O crecemento está limitado polo elemento ou factor máis escaso (aquel que se atopa por debaixo
do mínimo necesario).

57. PRINCIPAIS FACTORES LIMITANTES
DA FOTOSÍNTESE
• A temperatura
• A humidade
• A luminosidade
• A salinidade
• A falta de nutrientes (nitróxeno, fósforo, etc.)
• Características metabólicas e fisiolóxicas no
proceso da fotosíntese

58. Fronte ós factores limitantes xorden as adaptacións

59. As temperaturas moi baixas ralentizan os procesos metabólicos.
Se se produce a formación do xeo, as estructuras celulares que conteñen auga poden
deteriorarse

60. As temperaturas moi altas favorecen a transpiración (perda de
auga) que en ecosistemas poco húmidos poden conducir á
desecación

61. 1. Plantas anuais de ciclo corto, deixan só as sementes na
época de seca
2. Pastos con talos ou estolóns subterráneos
3. Subarbustos con talos ou rizomas subterráneos
4. Plantas suculentas que almacenan auga
5. Plantas micrófilas de follas pequenas e grandes raíces
6. Plantas freatófilas cuias profundas raíces acadan capas
do solo sempre húmidas
Diferentes adaptacións á falta de humidade

62. O exceso de humidade dificulta o intercambio gasoso
O ambiente húmido e o acuático require de adaptacións
específicas fronte a corrente, a toma de luz, etc.
Ambientes húmidos ou encharcados

63. Nos bosques moi frondosos a luz apenas
chega ó solo e a falta de luminosidade pode
limitar a fotosíntese
Falta de luminosidade

64. Plantas epífitas e trepadoras poden solucionar este problema

65. A escaseza ou o exceso dalgúns nutrientes nos solos (nitróxeno e
fósforo son os máis escasos) determina que estos teñan pouca
producción vexetal.
As plantas carnívoras solucionan a falta de
nitróxeno capturando insectos

66. As plantas das costas e rías están
adaptadas ó exceso de salinidade na auga
(ións Na+ e Cl -)
As plantas das praias de area
están adaptadas á
sequedade edáfica e ó
exceso de sal

67. Adaptacións do metabolismo e a fisioloxía para
optimizar o proceso da fotosíntese
Plantas CAM: o seu
metabolismo está adaptado a
climas moi secos, só abren os
estomas pola noite
Plantas C3 : son a maioria de
plantas superiores e todas as
algas, musgos, felgos, etc.,
teñen un metabolismo
fotosintético que se satura
cando diminúe a
concentración do CO2
Plantas C4: son un
grupo de plantas que
teñen un metabolismo
fotosintético adaptado
a climas moi
calurosos e húmidos,
como maiz, sorgo,
caña de azúcar, etc.

68. Metabolismo das plantas C4

69. En xeral o mecanismo da fotosíntese é máis eficiente co
espectro de luz visible e cando as luminosidades non son
moi altas

70. En ambientes mariños o principal problema é a distancia entre os nutrientes (no
fondo) e a luz (na superficie).
PRODUCCIÓN PRIMARIA EN AMBIENTES MARIÑOS

71. A vida restrínxese ás zonas pouco profundas
próximas á costa (plataforma continental).

72. Nos afloramentos oceánicos, os nutrientes son elevados desde o fondo ata a superficie, onde
abunda a luminosidade; a producción primaria é importante e isto xera un ecosistema moi
productivo e diverso.

73. Ciclos bioxeoquímicos
De cómo os elementos químicos seguen diferentes rutas a través dos seres
vivos da biosfera, e a través da atmósfera, hidrosfera e litosfera.

74. Ciclo do carbono

75. Ciclo do carbono

78. CICLO DO OSÍXENO

81. CICLO DO NITRÓXENO

84. CICLO DO FÓSFORO

86. CICLO DO XOFRE