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ÍNDICE
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8. Flujo de energía 9. Ciclo de la materia. Ciclos biogeoquímicos 1. Ciclo del carbono 2. Ciclo del Nitrógeno 3. Ciclo del fósforo 4. Ciclo del azufre 10. Parámetros tróficos 1. Principales parámetros tróficos. 2. Factores que limitan la producción primaria. 3. Pirámides tróficas. 11. Pirámides ecológicas 12. Sucesión ecológica 1. Características de la sucesión 2. La regresión 3. Comunidad climax 13. Otros contenidos 14. Actividades de repaso |
1. ESQUEMAS
3. CONCEPTOS BÁSICOS
ECOLOGÍA. Compuesto por las palabras griegas oikos (casa, vivienda, hogar) y logos
(estudio o tratado), es por tanto la Ciencia que estudia las relaciones
entre los seres vivos y de éstos con el medio físico-químico que les rodea. Es
la ciencia que estudia los ecosistemas.
ECOSFERA. Es el ecosistema global o conjunto de todos
los ecosistemas de la Tierra. Abarca todos los seres vivos (biosfera) y las
interacciones entre ellos y con la tierra, el agua y la atmósfera.
BIOSFERA. Engloba a todos los organismos vivos de la Tierra. Reúne
POBLACIÓN. Conjunto de seres vivos de la misma
especie que viven juntos en un lugar y en un tiempo determinados.
HÁBITAT. Área con las condiciones ambientales
adecuadas para el desarrollo de una especie, es decir es el conjunto de
biotopos donde puede vivir una especie.
NICHO ECOLÓGICO. Función que desempeña una especie en el
ecosistema. Por ejemplo, un ratón de bosque ocupa el nicho de pequeño roedor
que come semillas y una lechuza ocupa el nicho de ave rapaz que se alimenta de
pequeños roedores, que son las funciones que cumplen en el ecosistema.
4. CONCEPTO DE ECOSISTEMA.
Sistema formado por un conjunto de seres vivos y el medio físico-químico en el que habitan más las relaciones que se establecen entre los seres vivos y entre estos con el medio físico-químico en el que habitan. El ecosistema está formado por:
- Biocenosis o Comunidad. Es el conjunto de seres vivos de un
ecosistema.
- Biotopo. Es el conjunto de factores
físico-químicos del ecosistema.
- Todas sus interrelaciones.
En
el ecosistema hay un conjunto de factores que influyen en el desarrollo de una
especie, u organismo en el ambiente en el que vive. Estos pueden ser:
- Factores abióticos. Constituyen el biotopo. Son los factores físico-químicos que influyen en el desarrollo de una especie. Son la luz, Tª, humedad…
- Factores bióticos. Conjunto de seres vivos que influyen en el desarrollo de una especie. Son las relaciones intraespecíficas e interespecíficas.
ANIMACIONES
CUESTIONES:
Componentes ecosistema
5. LOS FACTORES ABIÓTICOS.
El
exceso o defecto de un factor ambiental puede impedir el desarrollo de una
especie. Llamamos límites de tolerancia a
los valores máximo y mínimo de un factor dentro de los cuales una especie puede
vivir. Estos límites constituyen el intervalo
de tolerancia. Al intervalo en el cual el rendimiento de
la especie es máximo se conoce como zona de respuesta óptima.
5.1. Factor limitante y
valencia ecológica
Factor ecológico que se encuentra por encima del nivel de tolerancia, o bien por debajo de un mínimo crítico, condicionando el éxito de una especie.
Los
factores limitantes de los ecosistemas
terrestres son principalmente el agua, la temperatura y los nutrientes.
En
los ecosistemas acuáticos son la
luz, que disminuye con la profundidad, los elementos nutritivos, que se
depositan en el fondo y sólo ascienden mediante movimientos verticales del
agua, el oxígeno y la salinidad.
La
ley del mínimo (de Liebig) establece
que el crecimiento de una especie vegetal se ve limitado por un único elemento
que se encuentra en cantidad inferior a la mínima necesaria y que actúa como
factor limitante.
Valencia ecológica. Intervalo
de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera del medio que
actúa como factor limitante, supone
la aptitud de un organismo para explotar medios diferentes.
Según
su valencia clasificamos las especies en:
- Estenoicas. Valencia pequeña, coloniza pocos ambientes.
- Eurioicas. Valencia grande. Coloniza muchos ambientes.
Cuando
se trata de un factor concreto, se escribe el prefijo euri- o esteno- y, a
continuación, el factor ambiental. Euritermo / estenotermo, eurihialino /
estenohialino..)
5.2. Principales factores
abióticos. El biotopo
- La luz: condiciona la proliferación de organismos fotosintéticos. Por ejemplo, una elevada luminosidad favorece el crecimiento de algas en un ecosistema acuático. Será factor limitante en el medio acuático, rara vez en el medio terrestre.
- El agua: los seres vivos necesitan agua para vivir pero también existen adaptaciones a lugares áridos. Factor limitante en medio terrestre (Plantas xerófilas e hidrófilas, adaptaciones en animales como la joroba de los camellos…).
- La temperatura media y sus cambios: normalmente, las especies de un ecosistema están adaptadas a un determinado margen de temperaturas. (animales homeotermos y poiquilotermos, hibernación,…). En el agua condiciona la cantidad de gases disueltos, como el O2, condicionando la vida, también las diferencias de Tª generan corrientes que distribuyen los nutrientes.
- La salinidad: las aguas oceánicas tienen un contenido en sales muy estable, mientras que las aguas continentales son muy heterogéneas, dependiendo de las características de los suelos por donde circulan. (Plantas halófitas, pocas especies soportan variaciones por ejem. salmón).
- El pH: depende de la composición de los elementos que forman el suelo y las sustancias que el agua contiene en disolución. La mayoría de las plantas prefieren suelos neutros pero algunas como la encina prefieren suelos alcalinos o básicos, o el alcornoque que los prefiere ácidos.
Factores abióticos y adaptaciones de los seres vivos
Adaptaciones 2
Influencia de factores
Factores abióticos
Factores bióticos
Adaptaciones
6. FACTORES BIÓTICOS. LA
BIOCENOSIS
6.1. El estudio de las
poblaciones
Para
conocer las características de las poblaciones, es necesario tener en cuenta
las siguientes variables:
- Tamaño de la población (N): es el total de individuos que forman parte de una población.
- Densidad ecológica: es el número de individuos por unidad de superficie o volumen ocupada o hábitat. La densidad de población ha de mantenerse en equilibrio para la supervivencia de la especie. Una densidad de población muy pequeña puede dificultar los mecanismos de reproducción sexual, ya que puede resultar difícil el encuentro entre individuos de diferente sexo.
- Tasa de natalidad (TN): corresponde al número de individuos que nacen en un período de tiempo determinado.
- Tasa de mortalidad (TM): es el número de individuos que mueren en un período de tiempo determinado.
Las
tasas de natalidad y mortalidad varían en función de diversos factores, como
la disponibilidad de nutrientes, los depredadores que actúan sobre la
población…
- Tasa de inmigración (I): corresponde al número de individuos que se incorporan a la población, procedentes de otros lugares.
- Tasa de emigración (E): es el número de individuos de la población original que la abandonan y se marchan hacia otro lugar.
La
valoración global del aumento y disminución de la población debidos a la natalidad, mortalidad, inmigración y emigración
nos da el valor del crecimiento de una
población determinada.
Tasa de crecimiento
Según
su tasa de crecimiento, una población puede presentarse en expansión, estable o
en regresión.
Si
suponemos que en una población no existe inmigración ni emigración, la ecuación
anterior quedaría:
∆ N/∆t = (TN-TM) . N
y
si se hace TN-TM = r,
∆N/∆t =
r. N
El
factor r se denomina tasa de crecimiento y representa el
aumento o disminución del número de individuos de una población. El valor
máximo que puede alcanzar r se denomina potencial
biótico.
Si
r › 0 la población crece.
Si
r ‹ 0 la población decrece
Si
r = 0 crecimiento cero, la población alcanza un equilibrio dinámico.
6.2. El crecimiento de la
población
.
Crecimiento exponencial: Una
población que tuviese un crecimiento ajustado a la última ecuación aumentaría
exponencialmente. Este tipo de crecimiento se denomina exponencial o logarítmico.
La
curva exponencial presupone un crecimiento ilimitado de la población, pero, en
la realidad, esto no puede darse en un medio natural, pues siempre existe una
o varias condiciones del medio que actúan como factores limitantes del
crecimiento.
.
Crecimiento en curva sigmoidal o curva
logística: En la realidad el crecimiento de una población se asemeja más a
una curva de tipo sigmoidal. La ecuación del crecimiento logístico, cuya
representación gráfica es la curva sigmoidal, es la siguiente:
∆N/∆t = r.N (K - N/K)
K
(capacidad de carga) es el valor máximo que puede alcanzar N, y viene determinado
por la máxima capacidad del medio para soportar a la población.
Resistencia ambiental: La expresión K – N/K se denomina factor de resistencia ambiental. Representa el conjunto de todos los factores ambientales que impiden a una población crecer según su potencial biótico.
- Si el número de individuos N es pequeño, K – N/K tiene un valor próximo a uno, y la población crece de forma exponencial (corresponde a la primera parte de la curva).
- Si N aumenta, K – N/K se aproxima paulatinamente a cero, por lo que, en la segunda parte de la curva, el crecimiento se ralentiza hasta llegar a detenerse cuando el valor de N se aproxima mucho al de K
La
parte exponencial de la curva sigmoidal representa un tipo de crecimiento
poblacional típico de la colonización de un medio virgen por un organismo. La
parte asintótica corresponde, en cambio, al período de estabilización de la
población.
- Fluctuaciones: En las poblaciones estables se acostumbran a producir fluctuaciones, o modificaciones del número de individuos. Las fluctuaciones pueden surgir de manera imprevista o seguir unas variaciones periódicas en cada población. Las fluctuaciones se producen a causa de cambios ambientales, de migraciones o por la acción de los depredadores.
- Cambios ambientales: pueden comportar un incremento o una disminución de una población. Por ejemplo, el aumento de fosfatos en un lago, que es un fenómeno muy frecuente en verano, puede provocar el crecimiento exagerado del plancton durante unos días.
- Migraciones: son los desplazamientos de los individuos de una población provocados por alteraciones en su hábitat natural. Se pueden dar de manera ocasional o de forma regular y cíclica. Un ejemplo de fluctuaciones cíclicas son las migraciones de las aves. Es el caso de las golondrinas, que, en otoño, emigran desde nuestras latitudes hasta el norte de África.
- Variaciones en la proporción de depredadores y presas: la variación en el número de individuos de cualquiera de las dos poblaciones puede causar un desequilibrio, tal como vimos al tratar las relaciones interespecíficas.
ANIMACIONES
CUESTIONES:
CUESTIONES:
Crecimiento poblaciones
Ejercicio sobre el crecimiento de una población
Población estacionaria.
Curvas de crecimiento.Dinámica de las poblaciones y los ecosistemas
Ejercicio sobre el crecimiento de una población
Población estacionaria.
Curvas de crecimiento.Dinámica de las poblaciones y los ecosistemas
6.3. Estrategas de la r y de la K
En
función de su estrategia de crecimiento podemos distinguir dos tipos de
poblaciones:
Estrategas de la
K. Sonla K. Estas poblaciones
tienen curvas de crecimiento con forma de "S". En general, corresponden
a organismos grandes que presentan una tasa de crecimiento (r) pequeña, tienen
pocas crías, pero como las cuidan la mayoría alcanza la edad adulta, se
especializan en un determinado medio. Muchos vertebrados (oso panda, elefantes,
ciervos, delfines, ballenas...) y los árboles son estrategas de la
"K".
6.4. Curvas de supervivencia
La supervivencia es la probabilidad que tienen al nacer los individuos de una población de alcanzar una determinada edad.La probabilidad decrece desde 1 para los individuos nacidos vivos hasta hacerse 0 a la edad máxima de la especie.
Al representar gráficamente el valor de supervivencia frente al tiempo (edad que alcanza) se obtiene la curva de supervivencia para esa población.
En general, las curvas de supervivencia se ajustan, más o menos, a tres modelos:
a) Neutralismo. Cuando dos especies no interaccionan.
Una especie, el comensal, se beneficia al alimentarse de los restos de de comida de un depredador. (Los buitres y la carroña). Pez rémora y tiburón Escarabajo pelotero.
g) Inquilinismo: variante del anterior, una especie obtiene beneficio cuando se aloja o protege en otra, que no obtiene ni ventaja, ni perjuicio. (Peces aguja en el interior de pepinos de mar, pájaros con sus nidos en los árboles).
Los ecosistemas son unidades de funcionamiento de la biosfera, por tanto, son sistemas. Para poder funcionar requieren energía, que procede del Sol.
CUESTIONES: niveles tróficos
7.2. Cadenas y redes tróficas
ANIMACIONES
De toda la energía solar que llega ala
Tierra , sólo una parte (entre 1- 2 %) se incorpora a la biosfera
y circula a través de ella. Esta porción de energía se denomina energía endosomática. Los organismos
fotosintéticos son los únicos seres vivos capaces de captar la energía solar y
transformarla en energía química. Todos los organismos utilizan
esta energía química para llevar a
cabo sus funciones de crecimiento y reproducción. Al final, toda la energía se
disipa en forma de calor. (Esquema del
flujo de energía)
Es un elemento muy abundante en la atmósfera (78%), siendo entonces ésta su mayor reserva. Aunque gracias a esta abundancia el nitrógeno no presenta problemas de suministro, los seres vivos no pueden absorberlo en la forma molecular en que se halla en la atmósfera (N2), por lo que debe ser transformado en iones absorbibles por éstos.
La transformación del nitrógeno molecular (N2) en los iones puede hacerse de dos maneras: una abiótica, sin la intervención de los seres vivos, y otra biótica, con ayuda de microorganismos, algunos de vida libre y otros simbióticos.
En general, el ciclo del nitrógeno en la Naturaleza consta de 4 procesos:
a) Fijación. Se hace desde diferentes fuentes: la inorgánica (desde la fracción atmosférica de nitrógeno o desde los nitratos, los nitritos o el amoníaco) y la orgánica (desde las proteínas, la urea o los ácidos nucleicos de los seres vivos). Una parte del nitrógeno atmosférico se fija con el oxígeno en forma de óxidos, mediante reacciones fotoquímicas y gracias a la energía aportada por las descargas eléctricas de las tormentas. Las precipitaciones arrastran ese nitrógeno al suelo en forma de amoníaco (NH3).
Sin embargo, la mayor fijación del N2 tiene lugar mediante procesos biológicos realizados por microorganismos, unos de vida libre y otros simbióticos; en el primer caso, se pueden citar algunas cianobacterias, bacterias aerobias como Azotobacter y anaerobias como Clostridium. Todas toman el N2 del aire y lo fijan para formar sus aminoácidos. El compuesto esencial en este proceso es el amoníaco (NH3). En el segundo caso, se puede citar a Rhizobium, microorganismo que suele asociarse simbióticamente formando nódulos en los pelos radicales de especies como los tréboles, guisantes o judías.
b) Amonificación. Es un proceso de transformación del nitrógeno de moléculas orgánicas en amoníaco (NH3). Las proteínas y los ácidos nucleicos, por ejemplo, se degradan por hidrólisis en sus aminoácidos y bases nitrogenadas, y por desaminación dan lugar al NH3. En otras ocasiones, las bacterias anaerobias, como Clostridium, liberan el nitrógeno de los aminoácidos en forma de aminas, que posteriormente son oxidadas por otras bacterias para obtener NH3.
c) Nitrificación. El NH3 puede ser absorbido directamente por los microorganismos y las plantas o ser transformado en nitratos por acción de bacterias nitrificantes. En ese proceso intervienen las bacterias nitrosantes, que oxidan el NH3 a nitritos (NO2-), y las nitrificantes, que oxidan los nitritos a nitratos (NO3-). Los nitratos formados con los cationes del suelo (Na+ y K+), una vez disueltos en el agua, son absorbidos directamente por las plantas.
d) Desnitrificación. Es la degradación de los nitratos a nitritos y, de estos, a NH3 y N2 gracias a la capacidad que tienen ciertas bacterias anaerobias de utilizar nitratos en la respiración en lugar de oxígeno. Este proceso da lugar a un empobrecimiento en nitrógeno del suelo, pues sale del ecosistema terrestre y pasa a la atmósfera.
La industria y el transporte, a través de la quema de combustibles fósiles, incrementan la concentración de los derivados del nitrógeno en combinación con el oxígeno y la presencia de los iones correspondientes. En estas condiciones es previsible que las asociaciones simbióticas encargadas de la fijación del nitrógeno, la amonificación y la nitrificación no tengan razón de ser, y se incrementen los procesos de desnitrificación que, como se ha contado anteriormente, favorecen la degradación de los nitratos a nitritos y de éstos a NH3 y a N2.
La tasa de renovación varía entre 0 y 1, e indica la producción de nueva biomasa en cada nivel trófico en relación con la existente.
REGLA DEL 10 %. La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10 % de la acumulada en él. Quiere esto indicar que de la energía disponible en un determinado nivel trófico, solo el 10 % es utilizada en la síntesis de nueva materia orgánica en el nivel siguiente. El resto (90 %) se consume en respiración, reproducción y excreción. El flujo de energía que atraviesa el ecosistema se divide por diez en cada paso. Esta energía se pierde en forma de calor y deja de ser utilizable. Por tanto, a mayor número de niveles tróficos en una red trófica, mayor es la pérdida de energía.
Debido a ello, un herbívoro debe ingerir alrededor de 10 Kcal de energía de origen fotosintético para formar 1 Kcal de energía disponible para los carnívoros. De ahí la diferencia entre alimentarse de productores o de consumidores. Estas pérdidas que se producen en cada intercambio son el motivo por el que las cadenas tróficas tienen como máximo 5 niveles tróficos.
CUESTIONES:
Los alimentos. Nuevas formas de obtención de alimentos
ANIMACIONES
Son representaciones gráficas que muestran cómo varían algunas características de los niveles tróficos, como el número de individuos, la biomasa, o la energía, al pasar de unos niveles a otros. Cada nivel trófico se representa en un rectángulo cuya área es proporcional al valor del parámetro ecológico representado. El rectángulo que forma la base de la pirámide corresponde a los productores, sobre él, de forma ordenada, se disponen los otros niveles. Hay tres tipos de pirámides:
11.1. PIRÁMIDES DE ENERGÍA
Las pirámides de energía son representaciones que muestran el flujo de energía de unos niveles a otros. En cada escalón se muestra la producción neta de cada nivel trófico expresada en unidades de producción.
Como en el paso de un eslabón de la cadena trófica al siguiente la eficiencia es de aproximadamente el 10 %, las pirámides de energía nunca pueden ser invertidas, ya que la energía almacenada en un nivel siempre es superior a la que se almacena en el siguiente.
11.2. PIRÁMIDES DE NÚMEROS
Las pirámides de números representan el número de individuos que hay en cada nivel trófico. Se utilizan poco, ya que muestran una información muy fragmentaria de la estructura trófica del ecosistema. En muchos casos están invertidas, como ocurre con un árbol, que sustenta a muchas aves, insectos, mamíferos, etc.
11.3. PIRÁMIDES DE BIOMASA
Las pirámides de biomasa muestran la cantidad de biomasa en un momento de- terminado en una parte del ecosistema, pero en ellas no está representado el factor tiempo, no indican la producción ni la productividad.
En las pirámides de biomasa se pueden indicar los valores numéricos de cada nivel, y se pueden representar o grupos tróficos o una cadena trófica en concreto. Existen casos en que estas pirámides pueden estar invertidas: en un ecosistema acuático, donde la tasa de renovación del fitoplancton sea muy elevada, puede ocurrir que, en cierto instante, la biomasa del mismo sea muy inferior a la del zooplancton, tras haber sido comido por este último. Sin embargo, poco tiempo después, el fitoplancton se regenera y sirve de nuevo de sustento al zooplancton. Las pirámides terrestres nunca podrán ser invertidas.
11.4. PIRÁMIDES DE ENRGÍA
11.5. EFICIENCIA ECOLÓGICA
Es la cantidad de biomasa o energía que se transfiere de un nivel trófico al siguiente. La transferencia se produce cuando un ser vivo cede su materia orgánica a un depredador o un parásito. Este cociente entre salidas/entradas podemos expresarlo mediante la ecuación:
Eficiencia ecológica neta. El parámetro que se tiene en cuenta es la producción neta. Si se supone una producción neta en los autótrofos de 100 calorías, es de esperar una producción neta de 10 calorías al nivel de los herbívoros y únicamente de 1 caloría al nivel de los carnívoros.
Eficiencia ecológica = (PN del nivel n / PN del nivel n-1) x 100
Eficiencia ecológica bruta. El parámetro utilizado es la producción bruta.
Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, teniendo en cuenta la regla del 10 %, es más eficiente una alimentación a partir del primer nivel ya que se aprovecha más la energía y, por tanto, se podrá alimentar mayor número de individuos.
CUESTIONES:
13. OTROS CONTENIDOS
La naturaleza de los ecosistemas
Organización y diversidad de la biosfera
Materia y energía en la biosfera
El ecosistema
Ciclo de la materia en los ecosistemas
Flujo de energía en los ecosistemas
Producción en los ecosistemas
Dinámica de los ecosistemas
Biosfera 1
La biosfera
Ecosfera
Biosfera
Naturaleza de los ecosistemas
Mecanismos de autorregulación de los ecosistemas
14. ACTIVIDADES DE REPASO
Exámenes PAU
Preguntas biosfera PAU
Preguntas biosfera Corrección
Autoevaluación ecosistemas
Autoevaluación inicial
Cuestiones sobre biosfera
Preguntas sobre biosfera
Test biosfera
Crucigrama biosfera
Cuestiones sobre el ecosistema. Soluciones
Cuestiones sobre los ciclos biogeoquímicos Soluciones
Cuestiones sobre flujo de la energía en los ecosistemas Soluciones
Cuestiones sobre producción en los ecosistemas Soluciones
Cuestiones sobre dinámica de los ecosistemas Soluciones
Al representar gráficamente el valor de supervivencia frente al tiempo (edad que alcanza) se obtiene la curva de supervivencia para esa población.
En general, las curvas de supervivencia se ajustan, más o menos, a tres modelos:
- 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 estrategias de la K.
- 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.
- 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 .
6.5. Relaciones
intraespecíficas (entre individuos de la misma especie).
Entre
los individuos de una población se produce competencia
por la obtención de alimento, la reproducción, etc. Sin embargo, a pesar de la
competencia y como consecuencia de los beneficios que supone para individuos
de la misma especie la formación de grupos, éstos forman asociaciones, con
características diferentes:
- Familiar. Formada por individuos estrechamente emparentados entre sí y que, en general, tiene como finalidad facilitar la procreación y el cuidado de las crías. Hay diferentes tipos de asociaciones familiares: parental, formada por los padres y la prole; matriarcal, formada por la madre y la descendencia, y filial, formada exclusivamente por la prole.
- Colonial. Formada por individuos procedentes de un único progenitor y que permanecen unidos. Es típica de pólipos y medusas. Si todos los individuos de la colonia son iguales, se denomina homomorfa, y si son distintos y están especializados en funciones diferentes, se denomina heteromorfa.
- Gregarias. Formadas por individuos no necesariamente emparentados, que se unen más o menos tiempo, con diferentes fines: búsqueda de alimento, defensa, reproducción, emigración, etc. Si los grupos están formados por mamíferos, aves o peces, reciben el nombre de manadas, bandadas o bancos, respectivamente.
- Estatales. Formadas por individuos que constituyen auténticas sociedades, en las que se observa una jerarquización y una distribución del trabajo que conlleva diferencias morfológicas. Es típica de los llamados insectos sociales, abejas, hormigas…
Las
poblaciones de una especie pueden tener diferentes formas de distribución, según cómo sean las relaciones que se dan
entre los individuos:
- Distribución al azar. Se da en algunas especies solitarias con pocos requerimientos ambientales, y en ambientes uniformes. Un ejemplo de distribución de este tipo es la de algunas especies de moluscos marinos.
- Distribución regular. Entre los individuos se mantiene una distancia más o menos constante; en el caso de los animales, corresponde al territorio que marcan y defienden para poder cazar. Es típica de carnívoros solitarios y aves.
- Distribución agrupada. Es la más frecuente en la naturaleza. Los individuos forman grupos por diversos motivos: defensa, migraciones, reproducción... Es el caso de los enjambres de abejas, que se forman cuando necesitan colonizar una nueva zona.
6.6. Relaciones
interespecíficas (entre especies diferentes).
Las
interacciones que se establecen entre especies que pertenecen a una misma
comunidad pueden clasificarse en función de las consecuencias que tienen sobre
las especies relacionadas. Se simbolizan por: 0 (cuando las consecuencias para
la especie carecen de importancia), + (cuando la interacción supone un beneficio)
y - (cuando la interacción supone un perjuicio, siendo un factor negativo a
añadir a la ecuación de crecimiento).
| Relación | Consecuencias | ||
| Predación | Un organismo se beneficia alimentándose de otro al que daña o mata |
+
|
-
|
| Parasitismo | Un organismo se beneficia de otro al que perjudica pero no mata |
+
|
-
|
| Comensalismo | Un organismo se beneficia de otro sin perjudicarlo |
+
|
0
|
| Competencia | Dos organismos pugnan por el mismo recurso y salen perjudicados |
-
|
-
|
| Simbiosis | Colaboración entre especies |
+
|
+
|
| Amensalismo |
0
|
0
| |
b) Competencia. Cuando ambas poblaciones tienen algún
tipo de efecto negativo una sobre la otra. Es especialmente acusada entre
especies con estilos de vida y necesidades de recursos similares. Ej:
poblaciones de paramecios creciendo en un cultivo común; golondrinas y vencejos compiten por los
insectos.
Hay
un principio general en ecología que dice que dos especies no pueden coexistir
en un medio determinado si no hay entre ellas alguna diferencia ecológica. Si
no hay diferencias una acaba desplazando a la otra.
c) Depredación. Se
da cuando una población vive a costa de cazar y devorar a la otra (presas). En
el funcionamiento de la naturaleza resulta beneficiosa para el conjunto de la
población depredada ya que suprimen a los individuos no adaptados o enfermos
y/o previenen la superpoblación. Esta relación se basa en un bucle de realimentación
negativo que mantiene estables las poblaciones del depredador y de la presa.
(Recuerda Homeostasis o equilibrio).
Ej:
El guepardo-gacelas o las águilas de los conejos. (Figura depredador-presa)
d) Parasitismo. Es
similar a la depredación, pero el término parásito se reserva para designar
pequeños organismos que viven dentro (endoparásito) o sobre un ser vivo (ectoparásito)
de mayor tamaño (hospedador o huésped), perjudicándole.
Son
ejemplo de esta relación las tenias, los mosquitos, garrapatas, piojos o el
muérdago.
e) Mutualismo y
simbiosis: Es
el tipo de relación en el que dos especies se benefician. En el mutualismo la
relación no es obligada (especies que dispersan frutos), mientras que en la
simbiosis sí (líquenes, micorrizas). Simbiosis alga más hongo, el resultado es el liquen.
f) Comensalismo: una especie se beneficia y la otra ni sale beneficiada, ni perjudicada.
Una especie, el comensal, se beneficia al alimentarse de los restos de de comida de un depredador. (Los buitres y la carroña). Pez rémora y tiburón Escarabajo pelotero.
CUESTIONES:
Cuestiones sobre el ecosistema. Soluciones
Relaciones entre organismos en un ecosistema.
Relaciones intraespecíficas 1.
relaciones interespecíficas 2.
Relaciones entre organismos en un ecosistema.
Relaciones intraespecíficas 1.
relaciones interespecíficas 2.
7. RELACIONES TRÓFICAS.
Los ecosistemas son unidades de funcionamiento de la biosfera, por tanto, son sistemas. Para poder funcionar requieren energía, que procede del Sol.
La
energía solar sólo es captada y transformada por los organismos productores
mediante la fotosíntesis. Por este motivo, los productores son el inicio de
cualquier cadena trófica y de ellos dependen los demás seres vivos de un
ecosistema.
Esta
dependencia es una pequeña muestra de la gran organización que presentan los
ecosistemas y que posibilita la transferencia de energía de unos seres vivos a
otros. Esta energía se transmite a través del alimento (trofos en griego
significa “alimentación”).
7.1. Niveles tróficos
Según
la forma en que los seres vivos obtienen la materia y energía, el alimento,
pueden agruparse en los siguientes niveles tróficos:
a) Productores: ocupado por los organismos autótrofos que pueden ser.
- Fotosintéticos: Utilizan la energía solar para realizar la fotosíntesis y así transformar la materia inorgánica en orgánica. Son las plantas, algas y algunos grupos de bacterias.
- Quimiosintéticos: utilizan la energía desprendida en reacciones químicas entre los minerales del suelo. Pertenecen a este grupo algunas especies de bacterias.
b) Consumidores
primarios: Son organismos
heterótrofos, se alimenta directamente de los productores, se denominan
herbívoros en los ecosistemas terrestres, mientras que en los acuáticos forman
el zooplancton.
c) Consumidores
secundarios: organismos
que se alimentan de consumidores primarios, son animales carnívoros. En los
ecosistemas puede haber supercarnívoros, que serían consumidores de tercer e
incluso cuarto orden.
Los
organismos de cada uno de estos niveles se alimentan de los organismos del
nivel inmediatamente anterior. Pero dentro de los consumidores encontramos
organismos que se alimentan de más de un nivel trófico como los omnívoros, los saprófitos
o saprófagos que pueden ser a su vez
carroñeros o necrófagos que se
alimentan de cadáveres, coprófagos
de excrementos y los detritívoros
que consumen restos de materia orgánica muy fragmentada (como la lombriz de
tierra).
Descomponedores: También
llamados transformadores,
son heterótrofos detritívoros, en este nivel se encuentran un grupo constituido
por hongos y bacterias que transforman la materia orgánica en materia
inorgánica cerrando el ciclo de la materia como veremos. (Recuerda que no todos
los detritívoros entran en este nivel, la lombriz por ejemplo no transforma la
mat. org. en inorg., tampoco entrarían los carroñeros).
ANIMACIONES
CUESTIONES: niveles tróficos
7.2. Cadenas y redes tróficas
Las
transferencias de materia y energía en un ecosistema se realizan a través de
relaciones tróficas o alimentarias que puedan representarse mediante modelos de
cadenas y redes tróficas.
7.2.1. Cadenas tróficas
Una
cadena alimentaria está constituida por diversos niveles tróficos. Los organismos de cada uno de estos niveles se
alimentan de los organismos del nivel inmediatamente anterior.
El
primer nivel o eslabón de una cadena siempre está ocupado por los organismos autótrofos, que se
denominan productores, y lo forman principalmente
plantas y algas, también las bacterias foto y quimiosintéticas.
Los
organismos heterótrofos se sitúan en los otros niveles o eslabones de la cadena.
Los eslabones se unen entre sí mediante flechas que significan “es comido por”.
(La flecha apunta al que come al anterior).
Un
tipo de cadenas especiales son las detritívoras
7.2.2. Redes tróficas
Una
especie de un nivel trófico normalmente se alimenta de más de una especie del
nivel inferior. Por ejemplo, un pato puede alimentarse de hojas y semillas de
diversas especies vegetales, así como de gusanos y caracoles. Además, cada
especie puede ser fuente de alimento de diversas especies.
Por
esta razón, las cadenas tróficas se complementan con las otras cadenas
alimentarias interconectadas, de manera que se forma una red trófica.
En
cada nivel trófico se produce una transferencia de energía de un ser vivo a
otro. Cada ser vivo utiliza esta energía para llevar a cabo las funciones
vitales, con lo cual esta energía se disipa y no queda a disposición de los
niveles tróficos superiores.
8. FLUJO DE NERGÍA EN UN ECOSISTEMA
De toda la energía solar que llega a
El
resto de la energía solar que recibe la superficie terrestre no es aprovechada
directamente por los seres vivos y recibe el nombre de energía exosomática, que es la responsable de
la circulación de los vientos, las corrientes marinas, etc.
(Del
10% que reciben los productores solo entre el 1 o 2% lo aprovechan en la
fotosíntesis).
La energía fluye desde los organismos autótrofos a los
heterótrofos mediante el alimento, se consume una parte en su metabolismo y, el
resto, finalmente, se disipa al medio físico. El flujo de energía es abierto y unidireccional.
CUESTIONES:
9. CICLO DE LA MATERIA
A
diferencia de la energía el ciclo de la
materia es cerrado. La materia inorgánica es transformada en materia
orgánica mediante la fotosínteis (o quimiosínteis) por los productores, fluye a
lo largo de la cadena trófica a través del alimento y los restos orgánicos de
los seres vivos vuelven a transformarse gracias a los descomponedores en
materia inórgánica, que puede volver a ser aprovechada por los productores, así
la materia se recicla.
Los ciclos biogeoquímicos son los
recorridos más o menos largos que realizan los elementos químicos que forman
parte de los seres vivos. Los elementos pasan de la biosfera (seres vivos a
otros sistemas como la atmósfera, la litosfera o la hidrosfera, es decir,
circulan entre la biocenosis hasta el biotopo).
En
función del medio en el que se acumulan se clasifican en:
- Ciclos de elementos gaseosos, como el nitrógeno y el carbono. Su depósito es la atmósfera. Los elementos circulan con rapidez por los diferentes compartimentos del ciclo.
- Ciclos de elementos sedimentarios como el fósforo y el azufre. Su depósito es la corteza terrestre. Son lentos y limitan el desarrollo de los seres vivos.
9.1. Ciclo del carbono
- El C es fundamental para los seres vivos, pues forma parte de todas sus biomoléculas orgánicas.
- El carbono se encuentra en la atmósfera en forma de dióxido de carbono, en la hidrosfera, como ión carbonato o bicarbonato y en la litosfera como constituyente de las rocas carbonatadas o en forma de combustible fósil, como el carbón y el petróleo.
- Gracias a la fotosíntesis, las plantas verdes captan el carbono a partir del dióxido de carbono atmosférico y lo integran en sus tejidos, así pasa de la atmósfera a la biosfera. Los consumidores, al alimentarse de las plantas, lo incorporan a su cuerpo. El carbono es retenido por el organismo hasta su muerte. Ocurrida ésta, sus restos son utilizados por los descomponedores.
- La respiración produce dióxido de carbono que, de esa forma, vuelve a la atmósfera desde la biosfera, también mediante incendios forestales naturales.
- Parte del C se encuentra en forma de rocas calizas, arrecifes calcáreos y combustibles de origen orgánico, como el petróleo, donde puede quedar retenido mucho tiempo. Las erupciones volcánicas que afecten a rocas calizas devuelve el CO2 a la atmósfera. La combustión del carbón y del petróleo, intervención antrópica, junto con los incendios forestales provocados, producen un aumento en el dióxido de carbono atmosférico.
- La intervención antrópica en el ciclo produce un aumento de CO2 atmosférico, incrementando el efecto invernadero y por tanto favoreciendo el cambio climático global.
ANIMACIONES
9.2. Ciclo del Nitrógeno
El nitrógeno es un elemento químico esencial para los organismos vivos; forma parte de los aminoácidos, de las proteínas y de las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Es un elemento muy abundante en la atmósfera (78%), siendo entonces ésta su mayor reserva. Aunque gracias a esta abundancia el nitrógeno no presenta problemas de suministro, los seres vivos no pueden absorberlo en la forma molecular en que se halla en la atmósfera (N2), por lo que debe ser transformado en iones absorbibles por éstos.
La transformación del nitrógeno molecular (N2) en los iones puede hacerse de dos maneras: una abiótica, sin la intervención de los seres vivos, y otra biótica, con ayuda de microorganismos, algunos de vida libre y otros simbióticos.
En general, el ciclo del nitrógeno en la Naturaleza consta de 4 procesos:
a) Fijación. Se hace desde diferentes fuentes: la inorgánica (desde la fracción atmosférica de nitrógeno o desde los nitratos, los nitritos o el amoníaco) y la orgánica (desde las proteínas, la urea o los ácidos nucleicos de los seres vivos). Una parte del nitrógeno atmosférico se fija con el oxígeno en forma de óxidos, mediante reacciones fotoquímicas y gracias a la energía aportada por las descargas eléctricas de las tormentas. Las precipitaciones arrastran ese nitrógeno al suelo en forma de amoníaco (NH3).
Sin embargo, la mayor fijación del N2 tiene lugar mediante procesos biológicos realizados por microorganismos, unos de vida libre y otros simbióticos; en el primer caso, se pueden citar algunas cianobacterias, bacterias aerobias como Azotobacter y anaerobias como Clostridium. Todas toman el N2 del aire y lo fijan para formar sus aminoácidos. El compuesto esencial en este proceso es el amoníaco (NH3). En el segundo caso, se puede citar a Rhizobium, microorganismo que suele asociarse simbióticamente formando nódulos en los pelos radicales de especies como los tréboles, guisantes o judías.
b) Amonificación. Es un proceso de transformación del nitrógeno de moléculas orgánicas en amoníaco (NH3). Las proteínas y los ácidos nucleicos, por ejemplo, se degradan por hidrólisis en sus aminoácidos y bases nitrogenadas, y por desaminación dan lugar al NH3. En otras ocasiones, las bacterias anaerobias, como Clostridium, liberan el nitrógeno de los aminoácidos en forma de aminas, que posteriormente son oxidadas por otras bacterias para obtener NH3.
c) Nitrificación. El NH3 puede ser absorbido directamente por los microorganismos y las plantas o ser transformado en nitratos por acción de bacterias nitrificantes. En ese proceso intervienen las bacterias nitrosantes, que oxidan el NH3 a nitritos (NO2-), y las nitrificantes, que oxidan los nitritos a nitratos (NO3-). Los nitratos formados con los cationes del suelo (Na+ y K+), una vez disueltos en el agua, son absorbidos directamente por las plantas.
d) Desnitrificación. Es la degradación de los nitratos a nitritos y, de estos, a NH3 y N2 gracias a la capacidad que tienen ciertas bacterias anaerobias de utilizar nitratos en la respiración en lugar de oxígeno. Este proceso da lugar a un empobrecimiento en nitrógeno del suelo, pues sale del ecosistema terrestre y pasa a la atmósfera.
La industria y el transporte, a través de la quema de combustibles fósiles, incrementan la concentración de los derivados del nitrógeno en combinación con el oxígeno y la presencia de los iones correspondientes. En estas condiciones es previsible que las asociaciones simbióticas encargadas de la fijación del nitrógeno, la amonificación y la nitrificación no tengan razón de ser, y se incrementen los procesos de desnitrificación que, como se ha contado anteriormente, favorecen la degradación de los nitratos a nitritos y de éstos a NH3 y a N2.
El N suele ser un factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se han abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos agrícolas. Durante muchos años se usaron productos naturales ricos en nitrógeno como el guano (excremento de aves) o el nitrato de Chile. Desde que se consiguió la síntesis artificial de amoniaco fue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en grandes cantidades en la agricultura que pueden producir eutrofización. (Intervención antrópica en el ciclo, recuerda que el abonado excesivo tb desprende a la atmósfera N2O responsable del E.I. y produce a la larga una pérdida de fertilidad en el suelo. Además debemos tener en cuenta que los combustibles fósiles emiten tb NOx que serán responsables de la lluvia ácida).
ANIMACIONES
9.3. Ciclo del fósforo
- Forma parte de muchas moléculas orgánicas (ADN). Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o por las cenizas volcánicas, es liberado y queda disponible para pasar a la biosfera ya que que lo pueden tomar las plantas, pasa a través de la cadena trófica, los restos de materia orgánica y huesos, por los descomponedores originan fosfatos que pueden ser tomados nuevamente por las plantas. Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas fosfatadas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de fósforo.
- Otra parte es absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fósforo en las heces (guano, utilizado como abono) a tierra.
- Es el principal factor limitante en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, arrastrando fósforo del que se ha ido sedimentando, el plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías en las costas occidentales de África, América del Sur y otras.
- Con los compuestos de fósforo que se recogen directamente de los grandes depósitos acumulados (guano y minas), en algunos lugares de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas, originándose problemas de eutrofización, tb causa este problema su utilización para fabricar detergentes. (Intervención antrópica).
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9.4. Ciclo del
azufre
Este elemento se encuentra mayoritariamente almacenado en la hidrosfera en forma de sulfato (SO42-). El ciclo de transferencia tierra-océano es muy lento.
Los sulfatos, en general, son abundantes en los suelos, pues aunque se pierdan por lixiviado, son repuestos por la lluvia de forma natural.
Las plantas, bacterias y hongos son capaces de incorporarlos directamente en forma de SO42- para reducirlos primero a SO3 y luego a H2S, utilizable en la fotosíntesis.
Los seres vivos, al morir, liberan H2S a la atmósfera y a otros sistemas.
Durante la evaporación de lagos y mares poco profundos, el SO42- se deposita formando yesos y otras rocas evaporitas. En los océanos profundos y lugares pantanosos, en ausencia de O2, el sulfato es reducido a H2S gracias a la actuación de bacterias sulfatorreductoras. Este H2S puede seguir dos caminos:
a) Uno descendente, combinándose con Fe y precipitando en forma de piritas. Este sulfuro será liberado a la atmósfera por erupciones volcánicas o mediante quema de combustibles fósiles.
b) Otro ascendente, hasta alcanzar lugares oxigenados, donde se oxida de nuevo a SO42- mediante procesos foto o quimiosintéticos.
El paso de H2S del océano a la atmósfera lo llevan a cabo unas algas especiales llamadas DMS. Al morir dichas algas, el dimetilsulfuro que contienen se disipa hacia la atmósfera, donde reacciona para formar ácido sulfúrico, que se concentrará junto con el vapor de agua atmosférico y caerá a la tierra en forma de lluvias, devolviendo el azufre al mar. Así se cierra el ciclo.
Los sulfatos, en general, son abundantes en los suelos, pues aunque se pierdan por lixiviado, son repuestos por la lluvia de forma natural.
Las plantas, bacterias y hongos son capaces de incorporarlos directamente en forma de SO42- para reducirlos primero a SO3 y luego a H2S, utilizable en la fotosíntesis.
Los seres vivos, al morir, liberan H2S a la atmósfera y a otros sistemas.
Durante la evaporación de lagos y mares poco profundos, el SO42- se deposita formando yesos y otras rocas evaporitas. En los océanos profundos y lugares pantanosos, en ausencia de O2, el sulfato es reducido a H2S gracias a la actuación de bacterias sulfatorreductoras. Este H2S puede seguir dos caminos:
a) Uno descendente, combinándose con Fe y precipitando en forma de piritas. Este sulfuro será liberado a la atmósfera por erupciones volcánicas o mediante quema de combustibles fósiles.
b) Otro ascendente, hasta alcanzar lugares oxigenados, donde se oxida de nuevo a SO42- mediante procesos foto o quimiosintéticos.
El paso de H2S del océano a la atmósfera lo llevan a cabo unas algas especiales llamadas DMS. Al morir dichas algas, el dimetilsulfuro que contienen se disipa hacia la atmósfera, donde reacciona para formar ácido sulfúrico, que se concentrará junto con el vapor de agua atmosférico y caerá a la tierra en forma de lluvias, devolviendo el azufre al mar. Así se cierra el ciclo.
ANIMACIONES
CUESTIONES:
CUESTIONES:
10. PARÁMETROS TRÓFICOS
10.1. Principales parámetros
tróficos: Biomasa, Producción y Productividad
Biomasa: Es la masa de la biocenosis medida por
unidad de superficie o de volumen. Se define como la masa, en seco, de la materia
orgánica (peso de C orgánico) de cualquier nivel trófico o de todo el
ecosistema. Se mide en unidades de masa
o energía (ya que representa la E acumulada en la materia orgánica) por unidad
de superficie o volumen. (mg/m3; Kg/ha; Kcal/cm2 etc.)
Producción: Es la cantidad de energía que fluye por
cada nivel trófico. Se mide por el aumento de la biomasa en un tiempo
determinado (la biomasa, energía, fijada por unidad de tiempo). Representa la
cantidad de biomasa (energía) disponible
por unidad de tiempo que puede ser utilizada por el siguiente nivel trófico. Se
expresa en g/m2.día, Kcal/m2.año,…
Se
puede cuantificar de dos formas:
Producción primaria: es la energía fijada (aumento de biomasa)
por los organismos autótrofos por unidad de tiempo.
Producción secundaria: Aumento de biomasa por unidad de
tiempo en descomponedores y
consumidores.
En
los dos casos hay que diferenciar entre:
- Producción bruta (PB): es la cantidad total de biomasa fijada por unidad de tiempo. En el caso de los productores (Producción primaria bruta) representa el total fotosintetizado por unidad de tiempo, en consumidores sería el alimento asimilado del total consumido.
- Producción neta (PN): es la biomasa almacenada en cada nivel trófico por unidad de tiempo y que puede ser potencialmente transferida al siguiente nivel trófico. Se obtiene restando a la producción bruta la energía consumida en la respiración (R) (el mantenimiento, metabolismo).
PN = PB – R
- Regla del 10%. La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10% de la acumulada en él.
- Producción neta del ecosistema: incremento de biomasa que se acumula en el ecosistema en un período determinado. Permite conocer el grado de madurez de un ecosistema. Se calcula restando la respiración total a la producción bruta. Es igual a la energía que fijan los productores (biomasa producida por la fotosíntesis) menos la que utilizan en la respiración, tanto ellos como los consumidores y descomponedores.
PNE = PPB – R total
Pueden
darse tres situaciones:
- Ecosistema en equilibrio o maduro la materia que nace es igual a la que muere, siendo la producción bruta similar a la respiración total; en ese caso, la producción neta del ecosistema será igual o muy próxima a cero (PNE = O).
- Ecosistema joven la producción bruta es mayor que la respiración. La producción total es positiva (PNE>O). Ello ocurre en ecosistemas jóvenes, en evolución, en los que tiene lugar un incremento de biomasa.
- Ecosistemas contaminados o en regresión. Sufren una explotación excesiva, la producción total será negativa (PNE<O), ya que la respiración será mayor que la producción.
Productividad. Es la relación entre la producción y la
biomasa. Representa la velocidad con que se renueva la biomasa. Permite conocer
los límites de la explotación. Da una visión de la velocidad que tarda en
renovarse la biomasa., por lo que recibe el nombre de tasa de renovación (r).
p = P/B pN = r = PN/B
La tasa de renovación varía entre 0 y 1, e indica la producción de nueva biomasa en cada nivel trófico en relación con la existente.
En un cultivo agrícola la tasa de renovación sería próxima a 1.
En un pastizal sería entre 0 y 1.
En un bosque maduro sería cercana al 0.
Un pastizal tiene una estructura muy simple, el tiempo de
permanencia de la biomasa es breve y su productividad es alta.
Cuando un ecosistema es estable y muy organizado, hay una gran cantidad
de biomasa y una gran biodiversidad, pero su productividad es baja y disminuye
el flujo de energía: entra mucha energía pero se gasta porque hay una gran
cantidad de biomasa.
La selva tropical tiene una producción muy alta pero una
productividad cercana al 0.
En las explotaciones agrícolas, el ser humano extrae del
ecosistema una gran parte o la totalidad de la biomasa al final de la
temporada. Esto disminuye los gastos por respiración
y un aumento de la productividad.
Sin embargo debe reponerse al suelo la materia
extraída.
Tiempo de renovación. Es la relación inversa a la
productividad. Es el tiempo que tarde un nivel trófico o un ecosistema en
renovar su biomasa. Se mide en días, años…
Eficiencia. De
la cantidad total de energía lumínica que llega a la biosfera, los productores
utilizan únicamente un 1-2%, que es el rendimiento promedio de la fotosíntesis.
El término eficiencia se usa para
indicar el porcentaje de esta energía que pasa a los niveles tróficos
superiores.
La
producción primaria neta de la vegetación terrestre es menos del 50 por 100 de
la bruta. En cuanto a la producción secundaria, los valores de eficiencia son
aún menores: como término medio sólo el l0% por 100 de la energía disponible
en un nivel trófico pasa al nivel siguiente. En el caso de los herbívoros el
porcentaje de energía obtenida de la vegetación es aún menor, pues la materia
vegetal contiene muchas partes de difícil aprovechamiento o digestión.
REGLA DEL 10 %. La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10 % de la acumulada en él. Quiere esto indicar que de la energía disponible en un determinado nivel trófico, solo el 10 % es utilizada en la síntesis de nueva materia orgánica en el nivel siguiente. El resto (90 %) se consume en respiración, reproducción y excreción. El flujo de energía que atraviesa el ecosistema se divide por diez en cada paso. Esta energía se pierde en forma de calor y deja de ser utilizable. Por tanto, a mayor número de niveles tróficos en una red trófica, mayor es la pérdida de energía.
Debido a ello, un herbívoro debe ingerir alrededor de 10 Kcal de energía de origen fotosintético para formar 1 Kcal de energía disponible para los carnívoros. De ahí la diferencia entre alimentarse de productores o de consumidores. Estas pérdidas que se producen en cada intercambio son el motivo por el que las cadenas tróficas tienen como máximo 5 niveles tróficos.
CUESTIONES:
Los alimentos. Nuevas formas de obtención de alimentos
10.2. Factores limitantes de
la producción primaria
A) LA TEMPERATURA Y LA HUMEDAD
Ambos suelen ir relacionados. Cuando se producen cambios
importantes disminuye la fotosíntesis y por tanto la producción primaria.
Al aumentar mucho la temperatura
se desnaturalizan enzimas fotosintéticas y el aumento de la temperatura también favorece la FOTORRESPIRACIÓN.
En la fotosíntesis hay dos rutas metabólicas dependiendo de la concentración
de O2 y de CO2 en el interior de la célula, si es la
normal, se produce la fotosíntesis, si aumenta la concentración de O2
y/o disminuye la de CO2 se produce la FOTORRESPIRACIÓN, de manera
que en lugar de consumirse CO2 y producirse glucosa que sería lo
normal en la fotosíntesis, se consume O2 y se produce CO2,
tampoco se produce glucosa.
En las plantas C3,
(trigo, arroz, patata,…), típicas de climas húmedos, al aumentar la temperatura,
actúan CERRANDO SUS ESTOMAS, para evitar la pérdida de agua.
La fotosíntesis continúa por lo que aumenta el O2 en
el interior de la célula y descienden los niveles de CO2 hasta en un
50%, el resultado es que la ruta se desvía hacía la fotorrespiración y
fotosíntesis es menos eficiente.(Disminuye la
productividad).
Las plantas C4, (maíz,
caña de azúcar,…), típicas de climas secos y calurosos, tienen una vía metabólica
alternativa para fijar CO2 atmosférico, de esta manera puede
continuar la fotosíntesis. Mayor productividad y mayor interés agrario.
Además algunas de estas plantas además de ser C4 son también CAM
( Crasulaceam acid metabolism), son los cactus, las crasuláceas ;
esto les permite fijar el CO2 por la noche y lo incorporan a la fotosíntesis
con los estomas cerrados durante el día, evitando la pérdida de agua.
B) LA LUZ COMO FACTOR LIMITANTE
Al aumentar la intensidad luminosa, si los demás factores no
actúan como limitantes, la actividad fotosintética se incrementa, pero llega un
momento en que la fotosíntesis deja de aumentar aunque lo haga la intensidad
luminosa. Esto ocurre por dos motivos:
1.- la disposición de las unidades fotosintéticas en los
cloroplastos:
Los cloroplastos se sitúan unos sobre otros por lo que se dan
sombra. Igual ocurre con las hojas de los árboles que se sombrean unas a otras.
2.- la estructura de las unidades fotosintéticas:
El número
de moléculas captadoras de energía es muy superior a las encargadas de la
transformación en energía química. (300 a 1). Por lo que se produce una
saturación. Según esto las plantas tienen un rendimiento máximo con
relativamente poca intensidad luminosa, en las primeras y últimas horas del
día. La evolución no ha conseguido la máxima conversión de energía, sino solo
la suficiente para el mantenimiento de los ecosistemas.
¿Por lo que los cultivos no pueden hacerse más rentables aunque
se les añadan más abonos, plaguicidas, ...?
C) LOS NUTRIENTES COMO FACTORES LIMITANTES.
El CO2 es un gas muy abundante en la atmósfera y en
el agua, por lo que no suele ser un factor limitante.
El Nitrógeno gracias a los organismos fijadores de Nitrógeno,
tampoco suele ser un factor limitante. (Se le considera el 2º después del P).
Sin embargo el Fósforo suele ser un importante factor limitante
en el mar, ya que aunque es abundante, se encuentra en lugares poco accesibles
para los vegetales, normalmente los fondos marinos, en donde se encuentran los
organismos mineralizadores.
El problema se soluciona en parte gracias a la ENERGÍA
EXOSOMÁTICA, que provoca las corrientes marinas, devolviendo los nutrientes, (P),
a las zonas marinas superficiales (ZONAS
DE AFLORAMIENTO).
También pueden llegar a las plataformas continentales gracias a
las mareas y olas o a través de los depósitos de los ríos.
En los ecosistemas terrestres el Fósforo está más cercano pero
en muchas ocasiones debido a la explotación intensiva de un terreno o al
lixiviado, el suelo se empobrece y hay que recurrir al ser humano para que
extraiga el Fósforo de sus depósitos naturales y los devuelva al terreno en
forma de abono.
Otra forma de recuperar el Fósforo es a través de los
excrementos de aves acuáticas, que son muy ricos en minerales ya que se
alimentan de pescado (GUANO).
11. PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
Son representaciones gráficas que muestran cómo varían algunas características de los niveles tróficos, como el número de individuos, la biomasa, o la energía, al pasar de unos niveles a otros. Cada nivel trófico se representa en un rectángulo cuya área es proporcional al valor del parámetro ecológico representado. El rectángulo que forma la base de la pirámide corresponde a los productores, sobre él, de forma ordenada, se disponen los otros niveles. Hay tres tipos de pirámides:
11.1. PIRÁMIDES DE ENERGÍA
Las pirámides de energía son representaciones que muestran el flujo de energía de unos niveles a otros. En cada escalón se muestra la producción neta de cada nivel trófico expresada en unidades de producción.
Como en el paso de un eslabón de la cadena trófica al siguiente la eficiencia es de aproximadamente el 10 %, las pirámides de energía nunca pueden ser invertidas, ya que la energía almacenada en un nivel siempre es superior a la que se almacena en el siguiente.
11.2. PIRÁMIDES DE NÚMEROS
Las pirámides de números representan el número de individuos que hay en cada nivel trófico. Se utilizan poco, ya que muestran una información muy fragmentaria de la estructura trófica del ecosistema. En muchos casos están invertidas, como ocurre con un árbol, que sustenta a muchas aves, insectos, mamíferos, etc.
11.3. PIRÁMIDES DE BIOMASA
Las pirámides de biomasa muestran la cantidad de biomasa en un momento de- terminado en una parte del ecosistema, pero en ellas no está representado el factor tiempo, no indican la producción ni la productividad.
En las pirámides de biomasa se pueden indicar los valores numéricos de cada nivel, y se pueden representar o grupos tróficos o una cadena trófica en concreto. Existen casos en que estas pirámides pueden estar invertidas: en un ecosistema acuático, donde la tasa de renovación del fitoplancton sea muy elevada, puede ocurrir que, en cierto instante, la biomasa del mismo sea muy inferior a la del zooplancton, tras haber sido comido por este último. Sin embargo, poco tiempo después, el fitoplancton se regenera y sirve de nuevo de sustento al zooplancton. Las pirámides terrestres nunca podrán ser invertidas.
11.4. PIRÁMIDES DE ENRGÍA
Las pirámides de energía o de producción indican la cantidad de energía que existe en un nivel trófico y la que pasa al nivel siguiente. Esta pirámide no puede invertirse en ningún caso, ya que la energía que posee un nivel que sustenta a otro superior siempre es mayor.
11.5. EFICIENCIA ECOLÓGICA
Es la cantidad de biomasa o energía que se transfiere de un nivel trófico al siguiente. La transferencia se produce cuando un ser vivo cede su materia orgánica a un depredador o un parásito. Este cociente entre salidas/entradas podemos expresarlo mediante la ecuación:
EFICIENCIA ECOLÓGICA = ENGORDE / ALIMENTO INGERIDO
Eficiencia ecológica neta. El parámetro que se tiene en cuenta es la producción neta. Si se supone una producción neta en los autótrofos de 100 calorías, es de esperar una producción neta de 10 calorías al nivel de los herbívoros y únicamente de 1 caloría al nivel de los carnívoros.
Eficiencia ecológica = (PN del nivel n / PN del nivel n-1) x 100
Eficiencia ecológica bruta. El parámetro utilizado es la producción bruta.
Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, teniendo en cuenta la regla del 10 %, es más eficiente una alimentación a partir del primer nivel ya que se aprovecha más la energía y, por tanto, se podrá alimentar mayor número de individuos.
CUESTIONES:
12. SUCESIÓN ECOLÓGICA
- La sucesión ecológica. Son los cambios producidos en un
ecosistema a lo largo del tiempo. A lo largo de la sucesión, la biocenosis que
está instalada en un biotopo es sustituida por otras cada vez más diversas y
complejas, hasta que se alcanza una organización muy estable, y que
prácticamente no varía, llamada comunidad
clímax.
Las sucesiones comienzan con especies
pioneras u oportunistas (estrategas de la r) que con el tiempo serán
sustituidas por estrategas de la K.
Por el contrario, una sucesión secundaria se establece cuando la comunidad preexistente
ha desaparecido tras una catástrofe, por ejemplo, tras un incendio.
Denominamos sere o serie a la sucesión de comunidades
que se sustituyen una a otra en determinada área. Cada una de las comunidades
que se suceden en una serie recibe el nombre de etapa seral.
12.1. Características de la
sucesión
- Aumento de la biomasa del ecosistema.
- Aumento de la diversidad (aumenta el número de especies) y se estabiliza el número de individuos de las poblaciones.
- Disminución de la producción neta, que llega prácticamente a cero en los ecosistemas climácicos, (ej. Selva tropical), ya que toda la biomasa producida se utiliza en la respiración (mantenimiento) de la biocenosis. Según esto, en un ecosistema joven (1as etapas de la sucesión) la producción neta es mayor que cero y aumenta la biomasa, mientras que en los ecosistemas maduros (últimas etapas de la sucesión) la producción está próxima a cero.
- Aumenta la estabilidad. Las relaciones entre las especies de la biocenosis son muy fuertes, estas interrelaciones aumentan el equilibrio del ecosistema.
- Cambio de unas especies por otras. Las
especies pioneras u oportunistas (estrategas de la r), son sustituidas por
especies especialistas (estrategas de
- Aumento en el número de nichos ecológicos. El nº de nichos aumenta, al ser desplazadas las especies r por las k, que se especializan, ocupando cada una su nicho.
12.2. Regresión
Se
llama regresión ecológica a las alteraciones que modifican las etapas
naturales de una sucesión ecológica, el ecosistema se hace más inmaduro y pierde
biodiversidad. La regresión da lugar al inicio de una sucesión secundaria.
Algunas
regresiones provocadas por el hombre son: la deforestación, los incendios
forestales o la introducción de nuevas especies.
12.3. Cauasas de las sucesiones
Pueden ser autógenas o exógenas.
a) Autógenas. Básicamente son modificaciones del microclima y del suelo. Si partimos de una etapa de pasto, con el tiempo se van implantando una serie de plantas leñosas cuya etapa final será un bosque.
Pasto à Matorral à Coscojar à Encinar : Esta sucesión sería típica de los suelos calizos mediterráneos. La disminución de la luz que llega al suelo va produciendo la sustitución de especies heliófilas de las primeras etapas por otras umbrófilas.
b) Exógenas. Las más frecuentes son:
De forma general se puede decir que toda sucesión tiende hacia un estado final en equilibrio. Este estadio final hipotético recibe el nombre de clímax.
En condiciones normales, la situación clímax vegetal de nuestras latitudes es el bosque. Esta comunidad terminal estaría caracterizada por un gran número de especies vegetales y animales que son de mayor tamaño y tienen ciclos vitales más largos y complejos que los de las comunidades transitorias. También se aprecia una mayor cantidad de nichos ecológicos y de relaciones entre las especies.
Pueden ser autógenas o exógenas.
a) Autógenas. Básicamente son modificaciones del microclima y del suelo. Si partimos de una etapa de pasto, con el tiempo se van implantando una serie de plantas leñosas cuya etapa final será un bosque.
Pasto à Matorral à Coscojar à Encinar : Esta sucesión sería típica de los suelos calizos mediterráneos. La disminución de la luz que llega al suelo va produciendo la sustitución de especies heliófilas de las primeras etapas por otras umbrófilas.
b) Exógenas. Las más frecuentes son:
- Grandes cambios climáticos. Como sucedió antes y después de las glaciaciones cuaternarias.
- Cambios del microclima. Cuando se hace una tala o una entresaca masiva, se produce un aumento de la luz incidente en los niveles inferiores, lo que implica cambios de Tª y humedad que favorecen la presencia de plantas heliófilas.
- Transformación del suelo. Si se elimina la vegetación clímax, la erosión aumenta y se asienta una vegetación xerofítica y pobre. Es el caso de las zonas mediterráneas donde se ha destruido el bosque esclerófilo mediterráneo (encinar) y que presentan un avanzado estado de desertización.
- Influencia de la fauna. Animales como las cabras, pueden considerarse como agentes erosivos de primera magnitud. Igual ocurre cuando hay un exceso de herbívoros como conejos, gamos o ciervos en algunos cotos de caza.
- Acción humana. A través de los siglos, el hombre ha alterado las sucesiones mediante talas, incendios, usos agrícolas, ocupación urbana e industrial, contaminación...
De forma general se puede decir que toda sucesión tiende hacia un estado final en equilibrio. Este estadio final hipotético recibe el nombre de clímax.
En condiciones normales, la situación clímax vegetal de nuestras latitudes es el bosque. Esta comunidad terminal estaría caracterizada por un gran número de especies vegetales y animales que son de mayor tamaño y tienen ciclos vitales más largos y complejos que los de las comunidades transitorias. También se aprecia una mayor cantidad de nichos ecológicos y de relaciones entre las especies.
Otras características son un máximo reparto espacial (estratificación) de las condiciones del medio, un mejor aprovechamiento de los nutrientes, un aumento drástico de la biomasa total de la comunidad y una relación producción bruta / respiración igual o próxima a la unidad.
De éste modo el clímax tiene una estabilidad e independencia máximas frente a los cambios ambientales.
La comunidad en el estado clímax continúa hasta que algún cambio origina una destrucción total o parcial de la misma, que ocasiona un desplazamiento de esta. Una destrucción total puede ser originada por una erupción volcánica, por una erosión intensa..., mientras que un incendio, generalmente suele determinar una destrucción parcial de la comunidad. La recuperación de la comunidad clímax depende de la magnitud de la transformación que haya sufrido. Si ha sido muy intensa, puede no haber recuperación.
De éste modo el clímax tiene una estabilidad e independencia máximas frente a los cambios ambientales.
La comunidad en el estado clímax continúa hasta que algún cambio origina una destrucción total o parcial de la misma, que ocasiona un desplazamiento de esta. Una destrucción total puede ser originada por una erupción volcánica, por una erosión intensa..., mientras que un incendio, generalmente suele determinar una destrucción parcial de la comunidad. La recuperación de la comunidad clímax depende de la magnitud de la transformación que haya sufrido. Si ha sido muy intensa, puede no haber recuperación.
ANIMACIONES
CUESTIONES:
Cuestiones sobre dinámica de los ecosistemas Soluciones
Ordena las etapas de una sucesión ecológica.
Ordena las etapas de una sucesión ecológica.
Regulación del ecosistema
Evolución de los ecosistemas
Sucesión primaria
Sucesión secundaria
Etapas de una sucesión
Evolución de los parámetros de una sucesiónDinámica de las poblaciones y los ecosistemas
Evolución de los ecosistemas
Sucesión primaria
Sucesión secundaria
Etapas de una sucesión
Evolución de los parámetros de una sucesiónDinámica de las poblaciones y los ecosistemas
13. OTROS CONTENIDOS
La naturaleza de los ecosistemas
Organización y diversidad de la biosfera
Materia y energía en la biosfera
El ecosistema
Ciclo de la materia en los ecosistemas
Flujo de energía en los ecosistemas
Producción en los ecosistemas
Dinámica de los ecosistemas
Biosfera 1
La biosfera
Ecosfera
Biosfera
Naturaleza de los ecosistemas
Mecanismos de autorregulación de los ecosistemas
14. ACTIVIDADES DE REPASO
Exámenes PAU
Preguntas biosfera PAU
Preguntas biosfera Corrección
Autoevaluación ecosistemas
Autoevaluación inicial
Cuestiones sobre biosfera
Preguntas sobre biosfera
Test biosfera
Crucigrama biosfera
Cuestiones sobre el ecosistema. Soluciones
Cuestiones sobre los ciclos biogeoquímicos Soluciones
Cuestiones sobre flujo de la energía en los ecosistemas Soluciones
Cuestiones sobre producción en los ecosistemas Soluciones
Cuestiones sobre dinámica de los ecosistemas Soluciones
