2.2. comunidades y ecosistemas
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II Sistemas Ambientales y Sociedades
IES Santa Clara.
1ºBACHILLERATO
Dpto Biología y Geología.http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/bachillerato-internacional/sistemas-
ambientales-y-sociedades/
2.1. ESPECIES Y POBLACIONES.
2.2. COMUNIDADES Y ECOSISTEMAS.
2.3. FLUJOS DE MATERIA Y ENERGÍA.
2.4. BIOMAS, ZONACIÓN Y SUCESIÓN.
2.5. INVESTIGACIÓN DE ECOSISTEMAS.
CONTENIDOS
Preguntas fundamentales: Este tema puede resultar
especialmente apropiado para considerar las preguntas
fundamentales A y E.
II Sistemas Ambientales y Sociedades
IES Santa Clara.
1ºBACHILLERATO
Dpto Biología y Geología.http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/bachillerato-internacional/sistemas-
ambientales-y-sociedades/
ECOSISTEMA
ECOSISTEMA
BIOTOPOBIOCENOSIS
O COMUNIDAD
HUMEDAD, TEMPERATURA,
GASES, NUTRIENTES
SALINIDAD Y TIPO DE GASES
CONJUNTO DE POBLACIONES
INTERRELACIONADAS
conjuntos de individuos de la
misma especie que viven en un
área y tiempo determinado
Una comunidad es un grupo de poblaciones que vive e interacciona
con otras en un hábitat común.
Un ecosistema es una comunidad y el medio ambiente físico con el
que esta interacciona
Términos
clave
ECOSFERA
Radiación
Infrarroja
(calor)
Radiación
reflejada
modelo de caja negro:
SISTEMA CERRADO
(Se desprecia la masa
de los meteoritos
dada su poca masa
relativa)
Radiación
electromagnética
solar (luz visible
mayoritariamente)
“ABIERTO PARA LA ENERGÍA Y CERRADO PARA LA MATERIA”
Un sistema no es un simple conjunto, sino que todas sus partes se
relacionan entre sí, funcionando como un “todo”, una única unidad.
RELACIONES TRÓFICAS
“mecanismo de transferencia de energía y materia de
unos organismos a otros en forma de alimento”
Los niveles tróficos
Productores
Consumidores I
Consumidores II
Consumidores III
Descomponedores
Nivel trófico es la
posición que ocupa un
organismo en una
cadena trófica, o la
posición de un grupo de
organismos en una
comunidad que ocupa la
misma posición en las
cadenas tróficas
Término clave
La estructura trófica de un ecosistema refleja la forma en que los seres vivos
acceden a los nutrientes .
RELACIONES TRÓFICAS
Las CADENAS TRÓFICAS, representa un conjunto de seres
vivos ordenados de modo que cada uno constituye el alimento delsiguiente, y unidos mediante flechas que indican el sentido en elque la energía y la materia fluyen a través de la cadena. INDICA LADIRECCIÓN DE TRANSFERENCIA DE LA BIOMASA (Y ENERGÍA).
EJEMPLOS DE
CADENAS
TRÓFICAS
ACUÁTICAS Y
TERRESTRES
Las redes tróficas
RELACIONES TRÓFICAS
¡una especie
puede ocupar
varios niveles
tróficos en un
ecosistema!
RED TRÓFICA EN EL OCÉANO ANTÁRTICO
RED TRÓFICA DE UNA PRADERA
REDES TRÓFICAS DE UN BOSQUE DEL HEMISFERIO NORTE
RED TRÓFICA DE UNA PRADO DE SIEGA DE CANTABRIA.
Red trófica de una prado de siega de Cantabria.
FLORA HERBACEA:
PRODUCTORES:
Lolium perenne
Holcus lanatus
Festuca arundinacea
Dactilis glomerata
Taxacum officinale. (Diente de león)
Primula vulgaris
Trifolium pratense (Trébol rojo)
Trifolium repens (Trébol blanco)
CONSUMIDORES 1º
Microtus agrestes (ratilla agreste)
Lepus europaeus (liebre)
Mus domesticus (ratón común)
Coturnix coturnix (Codorniz)
Insectos
Carduelos carduelos (Jilguero)
CONSUMIDORES 2º
Hirundo rustica (golondrina común) (es
insectivora)
Lacerta muralis (lagartija)
Chalcides chalcides (eslizón)
Vipera seoanei (víbora europea)
PRODUCTORES
(primer nivel
trófico)
AUTÓTROFOS
FOTOSINTÉTICOS
QUIMIOSINTÉTICOS
¿QUIÉNES
SON?
ORGANISMOS
CO2 + H2O + SALES MINERALES ===>MATERIA ORGÁNICA + O2
LUZ
•Reino monera (bacterias y cianobacterias).
•Algas (unicelulares y pluricelulares)
•Plantas superiores
FASES:
FASES producen su propia materia orgánica a partir de sustancias simples, amoniaco, sulfuro de hidrógeno, o metano.
1ª SUSTANCIA INORGÁNICA A ==== SUSTANCIA INORGÁNICA B + ATP.
2ª BIOSÍNTESIS ORGÁNICA (SIMILAR AL CICLO DE CALVÍN).
Reino monera.
Bacterias que no requieren la
luz solar y son frecuentemente
las bacterias encontradas en
el fondo de los océanos.
Plantas
terrestres
Fitoplancton
Bacterias
OXIDACIÓN
QUIMIOSINTÉTICOS
QUIMIOAUTÓTROFOS
QUIMIOLITOTROFOS
La reacción de fotosíntesis se puede representar mediante la siguiente ecuación de
términos.
Dióxido de carbono + agua => glucosa + oxígeno
La fotosíntesis produce la materia prima para la producción de biomasa.
Término clave
PRODUCTORES
¿Para qué sirve la materia
orgánica producida en la fotosíntesis?
RespiraciónProducir materia
(parte de las moléculas orgánicas elaboradas en la fotosíntesis, sirve de materia prima
para la construcción de macromoléculas,
con las que los productores se reproducen y crecen )
MATERIA ORGÁNICA + O2 ==> ATP + CO2 + H2O + calor
Se almacena. Se forman
tejidos vegetales,
pudiendo ser transferida
en forma de
alimento al resto
de los niveles tróficos
consumidores y descomponedores)
Participan en el mantenimiento
de los ciclos de materia:
de oxígeno, de carbono,
de nitrógeno, etc.,
siendo importantes sumideros de CO2
y emisores de O2.
PRODUCTORES
Herbívoros o CONSUMIDORES PRIMARIOS
(se alimentan directamente de los productores). Insectos, mamíferos herbívoros, zooplancton.
Carnívoros o depredadores o CONSUMIDORES SECUNDARIOS.
Ejemplo: Lobo, serpiente, lagartija, etc
Carnívoros finales (supedepredadores) o CONSUMIDORES TERCIARIOS.
Ejemplo: águila culebrera (se alimenta de serpientes y lagartijas)
CONSUMIDORES
C
O
N
S
U
M
I
D
O
R
E
S
Todos son heterótrofos
• En cada nivel puede tener ramificaciones:–Omnívoros: son los que se alimentan tanto de productores como
de consumidores.
–Carroñeros o necrófagos: se alimentan de cadáveres, comobuitres y chacales.
–Detritívoros o saprófitos: consumen fragmentos de materiaorgánica, como ramas, hojas, desechos vegetales, heces y restosde animales. Ejemplo: las lombrices del suelo.
CONSUMIDORES
La función de los consumidores es
contribuir a la circulación de energía y de materia
a través del ecosistema
DESCOMPONEDORES
Transforman la materia
orgánica en materia
inorgánica
FUNCIÓN
Cierran el ciclo
de materia (reciclan la
materia orgánica)
Todos los seres vivos
al respirar liberan H2O y
CO2 que son necesarios para la vida
vegetal pero no reciclamos todas las
moléculas necesarias,
como las sales minerales.
¿De dónde proviene la
materia orgánica que
descomponen?
•Desechos (orina, sudor, heces).
•Organismos muertos.
Tipos
TRANSFORMANTES MINERALIZADORES
transformadores
•Heterótrofos
•SaprófitosUtilizan materia
orgánica muerta
Materia orgánica muerta moléculas sencillas (orgánica e inorgánicas)
•Bacterias del suelo y
de los fondos oceánicos.
•Hongos.
mineralizadores
Autótrofas
quimiosintéticasUtilizan materia
inorgánica (que está
todavía reducida)
materia inorgánica (NH3 ) Energía (ATP) + materia
inorgánica
Bacterias
oxidación
CO2 + SALES MATERIA ORGÁNICA (materia inorgánica)
Energía (ATP)
función
•Elaboran materia orgánica a partir
de sustancias inorgánicas. Son
PRODUCTORES.
•Liberan materia inorgánica oxidada
(alimento de los organismos
fotosintéticos) => cierran el ciclo de
materia.
RESPIRACIÓN (Proceso catabólico)
¿RESPIRAN TODOS
LOS SERES VIVOS?
SÍ
¿QUÉ FINALIDAD TIENE LA
RESPIRACIÓN?
OBTENER ENERGÍA BIOQUÍMICA (ATP)
¿CÓMO UTILIZA EL SER VIVO ESTE
ATP?
REALIZA LAS FUNCIONES VITALES Y
ADEMÁS LO UTILIZA EN CREAR SU
PROPIA MATERIA ORGÁNICA
(ANABOLISMO)
La respiración es la conversión de materia orgánica en dióxido de carbono y agua que tiene lugar en todos los seres vivos y que
conlleva la liberación de energía. La respiración aeróbica se puede representar mediante la siguiente ecuación de términos.
Glucosa + oxígeno => dióxido de carbono + agua
Durante la respiración se disipan grandes cantidades de energía en forma de calor, con lo que aumenta la entropía en el
ecosistema, lo que permite a los organismos mantener una entropía relativamente baja y, de este modo, un alto grado de
organización.
Término clave
¿EN QUÉ
LUGAR SE
PRODUCE?
EN TODAS
LAS
CÉLULAS
¿TIPOS?
ANAERÓBICA (En
ausencia de oxígeno).
Bacterias que viven en
ausencia de oxígeno.
AERÓBICA (En
presencia de oxígeno).
Todos los seres vivos,
incluidas bacterias que
vivan en presencia de
oxígeno
RESPIRACIÓN (Proceso catabólico)
Durante la respiración se disipan grandes cantidades de
energía en forma de calor, con lo que aumenta la entropía
en el ecosistema, lo que permite a los organismos
mantener una entropía relativamente baja y, de este modo,
un alto grado de organización.
BAJA ENTROPÍA
CALOR
CO2
VAPOR
DE AGUA
MANTIENEN
SU
BAJA
ENTROPÍA
INTERIOR
LIBERANDO
AL ENTORNO
AL
RESPIRAR
CO2
Y
VAPOR DE
AGUA
(MOLÉCULAS
DE ALTA
ENTROPIA)
SERES VIVOS SON:
SISTEMAS
ORDENADOS
SISTEMAS
ABIERTOS
¿Cómo cumplen el 2º Principio de la Termodinámica?
FOTOSÍNTESIS
El oxígeno es el producto de desecho de la fotosíntesis.
Este oxígeno es utilizado en la respiración.
El CO2 producido en la respiración es agotado
para la fotosíntesis, las tasas de los dos
procesos son iguales y no hay liberación neta de
O2 ni de CO2. Esto ocurre en oscuridad o al
amanecer cuando la intensidad de la luz no es
muy alta. Recibe el nombre de “punto de
compensación de una planta”, ni añade
biomasa ni la agota para permanecer vivo en
este punto PÁGINA 66 =>
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CO2 + H2O + SALES MINERALES ===>MATERIA ORGÁNICA + O2
Autótrofos fotosintéticos
luz
P
R
O
D
U
C
T
O
R
E
S
C
O
N
S
U
M
I
D
O
R
E
S
Heterótrofos (toman materia
orgánica elaborada)
Materia orgánica muerta moléculas sencillas
(orgánica e inorgánicas)
DESCOMPONEDORES
transformadores
materia inorgánica (NH3 ) Energía (ATP) + materia
inorgánica
oxidación
CO2 + SALES MATERIA ORGÁNICA
(Autótrofos quimiosintéticos
Energía (ATP)
DESCOMPONEDORES
mineralizadores
Relaciones tróficas en una marisma
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LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
Las pirámides ecológicas incluyen pirámides de números (cantidad de
individuos), biomasa y productividad; estas son modelos cuantitativos
que normalmente se miden conforme a una superficie y un tiempo
determinado.
Término clave
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productores
Representan gráficamente como varía una característica entre los diferentes
niveles tróficos
Cada nivel se representa por
un piso de la pirámide
La base es el nivel de los
productores y encima están
por orden los demás nivelesconsumidores primarios
consumidores secundarios
consumidores terciarios
La altura de los pisos es igual
y la anchura es proporcional a
la característica que se
representa (energía
acumulada, biomasa o nº de
individuos)
Representan relaciones numéricas entre niveles tróficos consecutivos de una comunidad.
PIRÁMIDES DE BIOMASA. Cantidad de biomasa acumulada encada nivel.
Pirámides de biomasa reales.
Pirámides de biomasa invertida.
PIRÁMIDES DE NÚMEROS. Recuento del número total deindividuos que constituyen cada nivel.
Pirámides de números reales.
Pirámides de números invertida.
PIRAMIDES DE PRODUCTIVIDAD. Representan el flujoenergético de cada nivel.
Pirámides de productividad reales.
Muestran la cantidad de Biomasa en
un momento determinado ( es decir la
Reserva en un momento determinado
) pero no está representado el factor
tiempo , no indican Producción ni
Productividad
Algunos ecosistemas acuáticos presentan
pirámides de Biomasa invertidas . Debido a
la elevada tasa de reproducción del fitoplacton
Suelen tener formas muy estrechas
con una base muy ancha , ya que
generalmente la Biomasa de los
productores es muy superior a la de
los consumidores
Pirámide de biomasa
Una pirámide de biomasa representa las existencias permanentes o reserva de cada
nivel trófico, medida en unidades como gramos de biomasa por metro cuadrado (g m-2) o Julios por metro cuadrado (J m-2) (unidades de biomasa o energía).
Las pirámides de biomasa pueden presentar mayores cantidades a niveles tróficos
más elevados debido a que representan la biomasa presente en un momento fijo, a
pesar de lo cual las variaciones estacionales pueden ser significativas.
Término clave
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El fitoplancton se reproduce muy
rápidamente pero su biomasa es
pequeña. Como una pirámide
representa la biomasa a la vez.
Ejemplo en invierno la barra de
fitoplancton puede ser mucho
menos que la del zooplancton
(consumidor primario)
DESVENTAJAS=>
Sólo usa ejemplos desde poblaciones, así que es
imposible medir la biomasa exactamente.
Los organismos deben estar muertos para medir la
biomasa.
El tiempo en el que se mide la biomasa afecta a los
resultados. En el caso de las algas la biomasa
cambia a lo largo del año por consiguiente la forma
de la pirámide también cambia con la época del año.
Las secuoyas gigantes de California han acumulado
su biomasa a lo largo de los años, en el mismo nivel
trófico las algas de un lago han necesitado unos
pocos días para acumular la misma cantidad de
biomasa. Estas pirámides no muestran estas
diferencias.
Pirámides con la misma biomasa no significa que
contengan la misma energía. Ejemplo, un lirón
almacena gran cantidad de biomasa en forma de
ácidos grasos, alrededor de 37 kJ g-1 de energía
química potencial pero un carnívoro almacena
carbohidratos y proteínas, alrededor de 17 KJ g-1 de
energía química potencial. Algunos organismos
contienen una alta proporción de partes no digeribles
tales como el exoesqueleto de los crustáceos.
PIRÁMIDE DE BIOMASA INVERTIDA
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
Gran cantidad de consumidores
primarios de pequeño tamaño se
alimentan de productores de gran
tamaño
1. El número de organismos de cada nivel
trófico está representado por la longitud
(o el área de un rectángulo)
2. Generalmente, según se asciende en la
pirámide disminuye le número de
organismos, pero aumenta el tamaño de
cada individuo
VENTAJAS=> es un método
simple para dar una visión de
conjunto. Es un buen método para
comparar los cambios en el
número de la población con el
tiempo o con la estación.
DESVENTAJAS=>
Todos los organismos son
incluidos independientemente
de su talla, así un árbol (roble)
puede mantener con un
pequeño fondo a un gran
número de organismos del
nivel superior).
No refleja las formas
inmaduras o las juveniles.
Los números pueden ser
demasiado grandes para ser
representadas con precisión.
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6e8a
Las pirámides de números y de biomasa son instantáneas en
un momento y lugar. Dependiendo de la estación y del año
varían en el mismo ecosistema. En el verano puede haber
más productores y en otoño quizá más consumidores
viviendo de los productores. Ambas pueden estar invertidas.
Pirámides de Productividad ( Energía )
Representan el flujo de energía de unos niveles a otros . En cada
eslabón se muestra la producción neta de cada nivel trófico .
Nunca podrán estar invertidas , ya que la energía almacenada en
un nivel siempre es superior a la que se almacena en el siguiente.
Cumplen el 2º principio de la termodinámica.
Término clave
Las pirámides de productividad se refieren al flujo de energía a través de
un nivel trófico, lo que indica la tasa a la cual se están generando las
existencias o la reserva.
Las pirámides de productividad para ecosistemas enteros a lo largo de un
año siempre muestran una disminución a lo largo de la cadena trófica.
Muestran el flujo de energía a lo largo del tiempo. Se mide en
unidades de Jm-2año-1.
Los valores de la productividad indican los valores del flujo de
energía mientras que los de biomasa son el almacenaje existente
en un momento determinado.
La regla del 10 %
Es más eficiente una
alimentación
a partir del primer nivel
ya que se aprovecha la
energía
y se podrá alimentar a mayor
nº de individuos
“LA ENERGÍA QUE PASA DE UN ESLABÓN A OTRO ES APROXIMADAMENTE
EL 10% DE LA ACUMULADA EN ÉL”
VENTAJAS=>
Es precisa ya que muestra la energía transferida y permite calcular la tasa de
producción.
Permite comparar ecosistemas basados en el flujo de energía.
Las pirámides no son invertidas.
Se puede tener en cuenta la energía del sol.
DESVENTAJAS=>
Es difícil y complejo obtener los datos de energía.
Como en las demás pirámides es difícil asignar a las especies un nivel trófico
cuando son omnívoras.
Comenta la
siguiente pirámide
¿ Podría ser
invertida ?
Por supuesto que
NO
Representan la
tasa de “reposición
” de la Biomasa y
no la reserva
momentánea (
Pirámide de
Biomasa )
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Identifica los modos de nutrición:
Recuerda:
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http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721ed5b510cbbc5
http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721ed5b510cbbc5
http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721ed5b510cbbc5
http://www.ebooksam
pleoup.com/ecommer
ce/view.jsp?ID=0007
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LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES (POPs)
Son resistentes (no se descomponen) y permanecen en el medio ambiente largo
tiempo.
Se bioacumulan en los tejidos animales y humanos y se biomagnifican en las cadenas
tróficas, causando enfermedades.
Pesticidas, mercurio, residuos radiactivos, DDT, diedrin, PVC (=Policloruro de vinilo),
PCBs (bifenilos policlorados) etc => se introducen en las cadenas tróficas cuando:
Tasa de excreción < tasa de asimilación
Se acumula en los tejidos (más en los niveles
tróficos superiores)
EFECTO DE CONCENTRACIÓN BIOLÓGICA
PVC
PCBs (bifenilos policlorados), usado en
aparatos eléctricos y como refrigerantes
desde 1930, fue prohibido en 2001.
Causante de cáncer y disfunciones
hormonales. Es tan persistente que ha
sido encontrado en tejidos animales del
Circulo Polar Ártico.
Todos tienen en común:
Alto peso molecular.
Insolubles en agua.
Altamente solubles en lípidos y grasas
(pueden pasar a través de las membranas
biológicas).
Moléculas con halógenos, frecuentemente
cloro.
El problema ambiental de la bioacumulación
Productores Consumidores
primariosConsumidores
secundarios
Consumidores
terciarios
Materia inorgánica
Descomponedores
Energía solar
Los contaminantes del medio ingresan en las cadenas tróficas y se
transfieren junto con la materia y la energía de unos a otros niveles
http://cienciassobrarbe.wordpress.com/2011/05/19/bioacumulaci
on/
Bioacumulación y biomagnificación
Bioacumulación: se debe al hecho de que
determinados seres vivos pueden concentrar en su
cuerpo los contaminantes, logrando concentraciones
muy superiores a las que se encuentran en el medio
ambiente externo.
Biomagnificación: ocurre cuando el contaminante se
va acumulando a medida que va pasando de un ser vivo
a otro en la cadena alimenticia, de manera que en
aquellas especies que se encuentran en los escalones
altos de la pirámide alimentaria la concentración es muy
superior como consecuencia de acumular la de
organismos inferiores que consume en su alimentación.
EL PROBLEMA AMBIENTAL DE LA BIOACUMULACIÓN
Bioacumulación
Proceso de acumulación de sustancias tóxicas o de
compuestos orgánicos sintéticos, en organismos
vivos, en concentraciones cada vez mayores y
superiores a las registradas en el medio ambiente.
Ocurre cuando las sustancias
ingeridas no pueden ser
descompuestas ni excretadas
La sustancia puede provenir del
suelo, aire, agua o seres vivosLa vía de entrada puede ser digestiva, respiratoria o cutánea
Al no metabolizarse se acumula
en grasas y órganos internos
Altas concentraciones causan lesiones o la muerte y la
concentración se eleva al subir en la cadena trófica
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http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?I
D=000777721ed5b510cbbc5
Bibliografía
ENVIRONMENTAL SYSTEMS AND SOCIETIES. 1º Bachillerato. RUTHERFORD, Jill. WILLIAMS, Grillian. ED.
Oxford IB Diploma Programme.
TOXICOLOGÍA AMBIENTAL. Estrella Cortés, José Luis Martínez-Guitarte, Gloria Morcillo. 2008. Editorial UNED.
CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIOAMBIENTALES. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora, MOLINA, Mª Teresa,
SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana.
Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2ºBachillerato. ALONSO CERVEL, Fernando. BASCO LÓPEZ DE
LERMA, Ricardo. CALLEJA PARDO, Ángel. MARTÍN SÁNCHEZ, Santos. MORA PEÑA, Alfonso. RAMOS
SÁNCHEZ, Juan. RIVERO MARTÍN, J.M. TRINIDAD NUÑEZ. Ana MAría. Editorial Oxford.
CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA, Máximo, ALONSO DEL
VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando, MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ,
Marisa, PERAL LOZANO, Carlota, PÉREZ PINTO, Trinidad.
FLORA Y FAUNA. ORTEGA Francisco; PLANELLÓ Rosario. 2008. Editorial UNED.
http://www.cobach-elr.com/academias/quimicas/biologia/biologia/curtis/libro/c54b.htm
http://biologiaprofegustavo.blogspot.com.es/2011/04/adaptaciones-en-las-especies.html
http://es.scribd.com/doc/2846927/CADENAS-ALIMENTARIAS
http://www.sesbe.org/evosite/evo101/VA1BioSpeciesConcept.shtml.html
http://wikinatu.wikispaces.com/RED+TROFICA
http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721ed5b510cbbc5