1svecología diap 01-08-12 a [modo de compatibilidad]

CURSO

ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE

Profesora: Silvia Valencia Chamorro, Ph.D.

Departamento de Ciencia de Alimentosy Biotecnología (DECAB)

Agosto- 2012

[email protected] 1

ECOLOGÍA

En 1866, Ernst Haeckel (zoólogo alemán) propuso el término ecología

del griego oikos ="casa", "lugar para vivir",

y logos = "conocimiento”, “estudio de”

La ecología es:

el “estudio de la casa"

el estudio “de los organismos en su hogar” 2

Definiciones:

Ciencia que regula la economíade la naturaleza e incluye másampliamente el estudio de laestructura y función de lanaturaleza.

Ciencia que estudia lasrelaciones de los organismoscon su medio ambiente

ECOLOGÍA

3

Relaciones:interacciones de los organismos conel mundo físico con los miembros desu misma especie y con los de lasdemás especies

4

ECOLOGÍA

ECOLOGÍA

Ciencia interdisciplinaria

FISIOLOGÍA

BIOQUÍMICA

GENÉTICAHIDROLOGÍA

CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA

GEOLOGÍA

COMPORTA-MIENTO

Respuesta del

organismo

Ambiente físico

5

ECOLOGÍA

¿Cómo obtienen los recursos de materia y energía para permanacer vivos?

¿Qué organismos viven en un campo o en un estanque?

¿Cómo interactúan estos organismos entre sí y con su ambiente físico y químico?

6

ECOLOGÍA

NIVELES DE ORGANIZACIÓN

Macromundo (el común)

Supermacromundo o Mundo cósmico

(lo más grande)

Micromundo

(lo más pequeño)

Universo

Galaxias

Sistemassolares

Planetas

Tierra

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(lo más grande)

Micromundo

(lo más pequeño)

Sistema deórganos

Órganos

Tejidos

Células

Protoplasma

Moléculas

Átomos

Partículassubatómicas8




(lo más grande)

Micromundo

(lo más pequeño)

Biosfera

Ecosistemas

Comunidades

Poblaciones

Organismos

AMBITO DE LA ECOLOGÍA

9

Cinco reinos:

1. Organismos unicelulares procarióticos(bacterias)

2. Protistas: organismos eucarióticos en sumayoría unicelulares (algas protozoarios,mohos)

3. Hongos: organismos eucarióticosmulticelulares, son degradadores paraadquirir nutrientes


Clasificación de los seres vivos

10

Cinco reinos:

4. Vegetales: organismos eucarióticosmulticelulares, utilizan fotosíntesis paraproducir nutrientes

5. Animales: organismos eucarióticosmulticelulares, adquieren sus nutrientesalimentándose de plantas o de otrosanimales.


Clasificación de los seres vivos

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Organismo: cualquier forma de vida.

Se clasifican en especies que constituyen labiodiversidad del planeta

especies clasificadas solamente 1.5 millonesde los 40-80 millones estimados de especiesexistentes


12

Población: grupo de organismos queinteraccionan entre sí y que habitanen una misma área

=> organismos de la misma especie


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Comunidad: conjunto de poblaciones


Bioma: Conjunto de comunidadesespecialmente vegetales que ocupanla misma área geográfica (desierto,praderas, bosque tropical, etc)

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Ecosistema: esta constituídopor la comunidad y elambiente físico


Biosfera: combinados losecosistemas de la Tierra forman elecosistema planetario

Es el ecosistema global.

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POBLACIÓN 1

16

POBLACIÓN 1 POBLACIÓN 2

POBLACIÓN n

UNA COMUNIDAD

17

UN ECOSISTEMA

POBLACIÓN 1

AMBIENTE

POBLACIÓN 2

POBLACIÓN n

UNA COMUNIDAD

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Neutras: la acción de un ser vivono afecta al otro

INTERACCIONES

Benéficas: la acción de un servivo afecta positivamente a otro

Simbiosis dos seres vivos se venbeneficiados por sus acciones

Antagónicas: la acción de un servivo afecta negativamente a otro

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Biósfera

Todo el dominio donde seencuentra la vida

Consta de litósfera (suelo y rocas),hidrósfera (agua superficial ysubterránea) y la atmósfera (capa deaire)

ZONA DE VIDA (20 Km)20

Biosfera

Geósfera

21


núcleo

manto

Corteza

(suelo yrocas)

Litósfera: mantosuperior

(minerales ,combus. fósiles)

Biosfera

Atmósfera: capa de aire (90 km).Tropósfera (17 km) capa interna,contiene 95% aire

Estratósfera (17-48 km)

Hidrósfera: agua líquida (océanos, mareslagos, agua superficial y subterránea),agua congelada (casquetes polares,nevados) y vapor de agua en la atmósfera22


23

LA TIERRA: UN PLANETA DINÁMICO

MEDIO AMBIENTE

Condiciones y factores externos, VIVENTES Y NO VIVIENTES (sustancias y energía) que influyen en un organismo

El entorno exterior de un sitio de la Tierra

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Todo lo que rodea a un organismo,incluyendo también los otrosorganismos y también aquellos desu propia especie

Formado por

- suelo

- aire

- agua

Interacción con

- litósfera

- atmósfera

- hidrósfera

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MEDIO AMBIENTE

Unidad natural de partesvivientes (comunidad) e inertes(ambiente no vivo), coninteracciones mutuas paraproducir un sistema interactivo

ECOSISTEMA

26

ECOSISTEMA

En un ecosistema el intercambiode substancias entre los seresvivos e inertes es de tipo cíclico

27

ECOSISTEMA

ECOSISTEMA entrada salida

Sistema:

- conjunto o colección de partesrelacionadas que interactúan entre sí

- tienen límites definidos (diferentesdel ambiente)

- tiene entradas y salidas (materia yenergía

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Factores abióticos (no vivos)

COMPONENTES DE LOS ECOSISTEMAS

componentes que determinan el espacio físico en el cual habitan los seres vivos

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Factores abióticos (no vivos)

- factores ambientales (luz, T, humedad)

- suelo ( compuestos inorgánicos (C, P, K, Ca, S)

- atmósfera (N2, O2, CO2)

- agua (nutrientes disueltos)


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Factores bióticos (vivos)

organismos vivos que interactúancon otros seres vivos

Flora y Fauna y sus interacciones


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Factores bioticos (vivos)

- productores (autótrofos)

- consumidores (heterótrofos)

- degradadores


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Productores (autótrofos): elaboran su propio alimento

Elaboran compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos simples (CO2, agua, sales minerales) obtenidos del ambiente


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Productores (autótrofos):

Ecosistemas terrestres: plantas verdes

Ecosistemas acuáticos: fitoplancton


34

FOTOSÍNTESIS

6CO2 + 6H2O + energía solar C6H12O6 + 6O2


35


Consumidores (heterótrofos)

Viven directa o indirectamente de otros productores (consumidores primarios o consumidores secundarios)

(comensalismo, mutualismo, parasitismo)


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Degradadores (bacterias, hongos, lombrices)

Disgregan la materia muerta y la transforman en componentes primarios inorgánicos

Detritívoros (saprófagos)

Obtienen el alimento de materia orgánica en descomposición/detritos


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ECOSISTEMA

Ejemplos de ecosistemas:

Definir las partes vivientes y laspartes inertes

38


elementos abióticos consumidores

productores

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ORGANISMOS Y SU AMBIENTE

ORGANISMORECURSOS

CONDICIONES AMBIENTALES

TLuzHumedad

Sobrevive CreceReproduce

ADAPTADO

40


ORGANISMO

CONDICIONES AMBIENTALES

TLuzHumedad

Sobrevive CreceReproduce

PERECERECURSOSX

X

41

Los organismos responden afactores ambientales

Supervivencia

Crecimiento

Reproducción

Función del factor ambiental


42

Organismos necesitan - ambiente interno constante, - intercambio continuo de energía y materia


43

absorción de calor pérdida de calor

absorción de sustancias por metabolismo celular

excreción de productos de desecho y sustancias sobrantes

regulación de temperatura corporal, acidez, grado de humedad, de salinidad de fluidos.


HOMEOSTASIS

Mantenimiento de las condiciones internas constantes a pesar de las fluctuaciones del medio ambiente externo

UmbralPunto concreto de limitación de estados homeostáticos

44


Ejemplo

T del cuerpo humano 37 ºC (umbral)

T > 37 ºC mayor flujo sangre SUDAR

agua evaporadareduce T corporal

T < 37 ºC menor flujo sangre TIRITAR

produce calor 45


Retroalimentación negativa: contribuye a la homeostasis

mantiene el sistema en estado estable dinámico

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Retroalimentación positiva (sin control)

tiende a alterar la estabilidad del sistema

47

“Sí NUNCA te equivocas es porque NUNCA te arriesgas

y NUNCA haces nada”

48


49


LEY DE LA TOLERANCIA

Condiciones mínima y máxima que limitan la presencia y el éxito de un organismo

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FACTORES LIMITANTES EN LOS ECOSISTEMAS

Limitan el crecimiento (o cualquier otra respuesta) de un organismo

potasio [K]), menos disponible, limita la producción

51

DISTRIBUCIÓN: de los seres vivos: Presencia o ausencia

ABUNDANCIA: número de individuos, tamaño poblacional


Patrones ambientales y distribución de los organismos

52

HABITAT: lugar en el que vive un organismo

NICHO: ocupación o función de una especie en un ecosistema,

modo en el que el organismo utiliza su habitat


Patrones ambientales y distribución de los organismos

53

Los rangos de tolerancia definen grupos de organismos :

Generalistas

- tienen un nicho amplio

- vivir en lugares diferentes

- ingerir gran variedad de alimentos

- tolerar amplia gama de condiciones ambientales

- ejemplos


moscas, cucarachas, ratas, los seres humanos54

Especialistas

- poseen nichos estrechos

- pueden vivir en un solo tipo de habitat

- usar uno o pocos tipos de alimentos

- tolerar margen reducido de climas y otras condiciones ambientales

- ejemplos


pájaro carpintero, panda gigante55

¿Es mejor ser una especie generalista que especialista?

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POBLACIONES Y COMUNIDADES

Características de las poblaciones

- Tamaño

- Densidad

- Dispersión

- Estructura

57

- Tamaño : número de individuos

- Cómo afecta el tamaño de lapoblación a la capacidad desobreviviencia?


58

- Poblaciones pequeñas?

- Poblaciones grandes?


- extinción

- dificultad de encontrar pareja

- muerte por enfermedad, depredación,cambio en las condiciones climáticas

- extinción: falta de alimento

- blancos fáciles para depredadores

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Densidad : número de individuos de unapoblación en una cierta extensión de espacioen un momento dado

- varía con el tiempo


60

Densidades bajas

Densidades altas


- sucumbir a la depredación

- dificultad de encontrar pareja

- susceptibilidad a enfermedades

- protección y seguridad contradepredadores

61

Dispersión: distribución de los organismosen el hábitat

- varía con el tiempo

- Patrón de dispersión más común:agrupamiento

Ejemplos: manada de elefantes, bancode peces


62

- Estructura etánea o de edad: proporciónrelativa de individuos de cada edad en unapoblación

- categorías:

- prereproductiva

- reproductiva

- posreproductiva


CRECIMIENTORÁPIDO

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Cambios en el tamaño de la población

-Tasa de natalidad = número de nacimientosde individuos vivos en una población porunidad de tiempo

-Tasa de mortalidad = número de decesos enuna población por unidad de tiempo

-Tasa de crecimiento, r (%) = (nacimientos -muertes)/ población inicial (N) X 100


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Cambios en el tamaño de la población

r (%) > 1 aumento exponencial

r (%) < 1 disminución exponencial

potencial biótico = tasa máxima (r max)

(recursos ilimitados, condicionesambientales ideales)

Ejemplo: bacterias: 100% cada 30 min;humanos: 2-5% cada año


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- EXTINCIÓN :

- proceso natural

- a lo largo del tiempo, especies viejasdesaparecen y especies nuevasaparecen

- extinciones recientes causadas poractividad humana más no por procesosnaturales

- destrucción/invasión del hábitat


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Características de las poblaciones

- en plantas :

- reproducción sexual: semillas

- reproducción asexual: plántulas

Natalidad = producción de semillas ygerminación

hojas, brotes y ramitas tienen suspropias tasas de nacimiento


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EL CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN ES BUENO O MALO?

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FUNCIÓN DEL ECOSISTEMA

Cadenas tróficas o alimentaria

Red alimentaria

Uso de la energía

Reciclamiento

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Nivel trófico

Lugar asignado a un organismo en unecosistema

Primer nivel trófico: productores

Segundo nivel trófico: consumidoresprimarios (herbívoros)

Tercer nivel trófico: consumidoressecundarios (carnívoros)

Cuarto nivel trófico: consumidoresterciarios

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Cadena trófica o alimentaria

Serie o sucesión de organismos, cada unode los cuales come o degrada alprecedente

hierba saltamontes gorrión aguilucho

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Red alimentaria

Trama compleja formada por muchascadenas y relaciones de alimentacióninterconectadas

Ejemplo:

72

Red alimentaria

Carnívoros

Herbívoros

Producción primaria

Carnívoros

Descomponedores

Detritos

Cadena tróficade los herbívoros

Cadena trófica delos detritívoros

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Biomasa:

materia orgánica que tiene origen en unproceso biológico

peso en seco de toda la materia orgánicaen plantas y animales en un ecosistema

ENERGÍA Y NUTRIENTES

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Uso de la Energía

Leyes de la Termodinámica

Primera Ley

La energía ni se crea ni se destruye, setransforma

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Uso de la Energía

Leyes de la Termodinámica

Segunda Ley

Principio de degradación de la energía.

Si la energía cambia de una forma a otra,parte de la energía útil siempre se degrada auna calidad inferior, más dispersa (entropíaalta) y menos útil

La medida del desorden (entropía)

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ENERGÍA SOLAR

DETRITÍVOROS, DESCOMPONEDORES

Flujos de energía en los ecosistemas


77

Primer nivel trófico

Segundo nivel trófico

Tercer nivel trófico

Cuarto nivel trófico

Productores(plantas)

Consumidores primarios(herbívoros)

Consumidores secundarios(carnívoros)

Consumidores terciarios(muy carnívoros)

Biomasa: peso seco total de toda lamateria orgánica en plantas y animales enun ecosistema

ENERGÍA Y NUTRIENTESFlujos de energía en los ecosistemas

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Productores

consumidores primarios

consumidores secundarios

consumidores terciarios

Pirámide de energía de una cadena trófica

energía utilizable (en kcal)

10000

1000

100

10

79

Eficiencia de asimilación (dentro deun nivel trófico) = Asimilación /ingestión = A/I

Eficiencia de crecimiento =Producción/ ingestión = P / I

EFICIENCIAS ECOLÓGICAS

80

Eficiencia de producción =Producción / asimilación = P / A

Eficiencia de consumo =

consumo en el nivel trófico n/producción en el nivel trófico n-1 =

In / Pn -1

EFICIENCIAS ECOLÓGICAS

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Elementos y sales disueltas esencialespara la vida

Macronutrientes: se requieren grandescantidades de compuestos químicosformados por C, H2, O2, N2, K, Ca, Mg, S, P

Micronutrientes: se requieren pequeñascantidades de Fe, Cu, Zn, Na, Mo, B, Co

NUTRIENTES

82

Flujo de nutrientes en un ecosistema

83

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Dos partes o componentes:

bióticos y abióticos

Ciclos que pasan por:

- los seres vivos, bios = vida- el suelo, geo = tierra- sujetos a reacciones químicas con uso y liberación de energía

Reciclar: es la única manera de mantener un sistema dinámico

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Ciclos gaseosos

Ciclo hidrológico

Ciclos sedimentarios

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Ciclos gaseosos

Nutrientes circulan entre

Componentes abióticos: atmósfera

bióticos: organismos vivos

Elementos reciclados rápidamente(horas-días)

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Ciclos gaseosos

- ciclo del carbono

- ciclo del oxígeno

- ciclo del nitrógeno

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CICLO DEL CARBONO

88

89

CICLO DEL CARBONO

Ciclo del Carbono (ecosistema acuático)

90


Intervención humana en el ciclodel carbono

?Eliminación de bosques

?Utilización de combustiblesfósiles que contienen carbono

?Combustión de madera

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Ciclo del Nitrógeno

(78% en vol. de la atmósfera)

Fijación de nitrógeno

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Intervención humana en el ciclo del nitrógeno

? combustión de madera (emisión de óxidonítrico (NO) luego dióxido de nitrógeno (NO2) quereacciona con agua (atmósfera) y forma ácidonítrico (lluvia ácida)

? extracción minera de depósitos quecontienen iones nitrato e iones amonio para usocomo fertilizantes

? agotamiento de iones nitrato y amonio en lacosecha de cultivos ricos en nitrógeno

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CICLO HIDROLÓGICO

Ciclo del Agua

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Ciclos sedimentarios

ciclo del fósforo

ciclo del azufre

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