ecología de ecosistemas

7/31/2019 Ecologa de ecosistemas

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EcosistemasUn ecosistema es un conjunto de organismos y su

ambiente fsico, que interactan mediante un flujode energa de una sola va y un proceso de reciclajede nutrientes

Es un sistema abierto: Se mantiene por entradas permanentes de energay nutrientes

http://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/ecologia/


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EcosistemasIntegrantes del ecosistema:- Productores primarios (auttrofos: plantas, algas, cianobacterias)

- Obtienen energa de fuentes abiticas (gen. luz solar)- Sintetizan compuestos orgnicos a partir de CO2 y H2O

- Consumidores (hetertrofos)- Obtienen energa y compuestos orgnicos de fuentes

orgnicas- Carnvoros, herbvoros, parsitos y omnvoros- Detritvoros: se alimentan de partculas pequeas de materia

orgnica (detritos). Ejs., lombrices de tierra, cangrejos,langostas, poliquetos, etc.

- Descomponedores: se alimentan de desechosorgnicos, quemetabolizan y reducen a molculas pequeas, que son comolos bloques necesarios para construir molculas biolgicascomplejas. Ejs. bacterias y hongos

Filamentos de un hongo sobre un insecto


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Energa y nutrientes

La energa fluye en una sola direccin- Los productores captan energa solar y la convierten en

energa qumica (molculas orgnicas) mediantefotosntesis- Reacciones metablicas rompen los enlaces de las

molculas orgnicas (respiracin aerobia). En elproceso se libera calor, que no se recicla

Los nutrientes se reciclan- Los productores toman compuestos inorgnicos del

ambiente, mientras los descomponedores los hacen

regresar al ambiente


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Entrada deenerga,

principalmentedel sol

A Energa del ambientefluye a travs deproductores, despushacia consumidores.Toda la energa queentr en el ecosistemaeventualmente lo aban-dona, principalmentecomo calor

PRODUCTORES

plantas y otrosorganismos auttrofos

Ciclo denutrientes

B Los productores

y consumidoresconcentran nutrientesen sus tejidos. Algunosnutrientes liberados pordescomposicin serecuperan al serreciclados hacia los

productores

CONSUMIDORESanimales, muchos

hongos, muchos protistas,bacterias

Escape de energa, princip. calor

Modelo de un ecosistema terrestre


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Estructura trfica de los ecosistemas

Niveles trficos (griego , trophs, alimento)- Jerarqua de relaciones alimenticias, en la que se transfiere

energa cuando un organismo se alimenta de otro- Cada nivel trfico es un nmero de transferencias ms all de la

entrada de energa original en el sistema

Cadena alimenticia (= cadena trfica)

- Secuencia de pasos en la que parte de la energa captada por losproductores primarios se transfiere a organismos ubicados enniveles trficos sucesivamente ms altos

- Los omnvoros (latn omnis, todo, y voro, devorar) se alimentan en

varios niveles trficos

Las cadenas alimenticias forman un retculo ms o menoscomplejo (dependiendo del ecosistema) como redesalimenticias (= redes trficas)


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Cadenas y redes alimenticias


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Redes alimenticias

Numerosas cadenas alimenticias interconectadas.Incluye cadenas alimenticias de herbvoros (pastoreo)y detritvoros

Cadenas alimenticias de herbvoros (pastoreo)Energa almacenada en productores fluye hacia

herbvoros; en general animales relativamentegrandes

Cadenas alimenticias de detritvoros

Energa de los productores fluye haciadescomponedores y detritvoros, queson organismos relativ. pequeos


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Longitud de las cadenas alimenticias

Prdidas acumulativas de energa por transferencia deenerga entre niveles trficos limitan la longitud de lascadenas alimenticias a cuatro o cinco niveles trficos

- Las cadenas alimenticias tienden a ser ms cortas enhbitats variables, ms largas en hbitats estables(ecosistemas inalterados)

- Redes alimenticias con ms carnvoros tienen menos

conexiones; los herbvoros establecen ms conexiones


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Flujo de energa en los ecosistemas

Los productores primarios captan energa y asimilan

nutrientes, que se desplazan a otros niveles trficos

Produccin primaria- Captacin y almacenamiento eficientes de energa por

los productores- Produccin primaria bruta: cantidad de energa captada- Produccin primaria neta: cantidad usada para crecer

(biomasa)

Descomponedores


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Pirmides ecolgicas

Una pirmide debiomasa representa el

peso seco (biomasa) de los organismosen cada nivel trfico de un ecosistema

- La mayor proporcin gen. es de

productores (pirmide con base ancha)

- La pirmide de ciertos sistemasacuticos es invertida. Por ej. en

ocanos los productores primarios(fitoplancton) son protistas unicelularescon reproduccin rpida y sonconsumidos rpidamente pororganismos con biomasa mayor(zooplancton y fauna marina)


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carnvoros superiores(peces grandes)

carnvoros (peces mspequeos, invertebrados)

herbvoros (peces

herbvoros, invertebra-dos, tortugas)

productores (algas yplantas acuticas)

detritvoros (cangrejos de ro) ydescomponedores (bacterias)

Pirmide de biomasa: Un ecosistema acutico de agua dulce en Florida

biomasa en g/m2


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PirmideenergticaIlustra la energa que entra en cada nivel trfico de un ecosistema.La mayor proporcin siempre es de productores

Cuadros verdes: Energa que aprovecha cada nivel trfico. Por ej., la cantidad queaprovechan los herbvoros cuando ingieren un gramo de material orgnico de organismosfotosintticos. Cada cantidad subsiguiente (hacia la cspide) es la energa que se obtiene

por cada gramo de material orgnico del nivel subyacente. Los detritvoros aprovechan ca.57% de la energa que obtienen los organismos productores.

(Herbvoros que se
http://www.biocab.org/Piramide_de_Energ_a.jpghttp://www.biocab.org/Piramide_de_Energ_a.jpg


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Eficiencia ecolgica

Entre 5 y 30% de energa almacenada en tejidos deorganismos de un nivel trfico pasa a tejidos deorganismos del siguiente nivel trfico- Parte de la energa se pierde en forma de calor- Parte de la biomasa no se digiere. Ej., huesos, pelo y

madera

La eficiencia de la transferencia energtica tiende a sermayor en sistemas acuticos: hay menos lignina (lasalgas se digieren ms fcilmente); hay ms ectoter-mos (pierden menos energa en forma de calor)


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Ciclos biogeoqumicos

En un ciclobiogeoqumico, un elemento esencial sedesplaza desde reservorios ambientales abiticoshacia organismos vivos; despus regresa a losreservorios

- Elementos esenciales para seres vivos (nutrientes):oxgeno, hidrgeno, carbono, nitrgeno y fsforo

- Los nutrientes se desplazan de reservorios inorgnicos(rocas, sedimentos, agua, atmsfera) a sistemas vivospor accin de los productores primarios

- Los organismos fotosintticos asimilan iones disueltosy CO2; ciertas bacterias fijan N2


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Atmsfera

Organismos vivos

Rocas ysedimentos

Agua demar yaguadulce

Reservorios abiticosdel ambiente

Biogeochemical Cycles

Un nutriente se desplaza entre reservorios abiticos del ambiente y entra ysale de la parte bitica del ecosistema. La proporcin de nutrientes enreservorios ambientales es mucho mayor que en organismos vivos

Ciclo biogeoqumico generalizado


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Ciclo del aguaOcurre en escala planetaria

- El agua se desplaza lentamente desde los ocanos (reservorioprincipal) a travs de la atmsfera (por evaporacin y transpira-cin) hacia la tierra (por condensacin y precipitacin). Despusregresa a los ocanos y a los acuferos terrestres

Cmo y hacia dnde se desplaza el agua- Cuenca hidrogrfica

- rea desde la cual drena toda la precipitacin hacia un caucenico

- Manto acufero- Agua que forma reservas en el suelo y en acuferos (capas de

roca permeable que almacenan agua)- Escorrenta

- Agua que fluye desde suelos saturados hacia los cauces


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atmsfera

vapor de agua desplazadopor viento 40 000

precipitacinhacia tierra111 000

evaporacin desdeplantas terrestres

(transpiracin)

71 000

Evaporacin deocanos 425 000

precipitacinhacia ocanos

385 000 flujo de aguasuperficial ysubterrnea

40 000

ocano tierra

Ciclo del agua

Las flechas indican la direccin del agua. Los nmeros revelan las cantidades

de agua desplazadas en kilmetros cbicos por ao


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Reservas ambientales de aguaPrincipales reservas Volumen (103 kilmetros cbicos)

Ocanos 1 370 000

Hielo polar, glaciares 29 000Mantos acuferos 4000

Lagos, ros 230

Humedad del suelo 67

Atmsfera (vapor de agua) 14

Laguna Botos en Costa Rica,un antiguo crter volcnico

con agua de origen pluvial


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La crisis del agua en el mundo

Abunda el agua salada, pero el agua dulce es relativamenteescasa, especialmente el agua potable

- Dos tercios del agua dulce se usan en agricultura

Salinizacin

- El agua usada para irrigacin puede daar el suelo poracumulacin progresiva de sales minerales- El crecimiento de plantas se hace lento; la produccin se reduce;

los terrenos de cultivo se abandonan

Los acuferos se estn contaminando por lixiviacin y se estnagotando en regiones ridas del planeta, sobre todo donde seusa ms agua que la que los procesos naturales puedenreponer en un perodo determinado.


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Desalinizacin de agua de mar

Parece la solucin lgica a la crisis del agua, porque abunda el

agua salada y existe la tecnologa necesaria para desalinizar.

Sin embargo:

- El proceso requiere de gran cantidad de combustible fsil- Se hace principalmente en pases rabes, desrticos, con grandes

reservas de combustible y poblaciones relativamente pequeas


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Ciclo del carbono

El carbono se desplaza por todas las redes alimenticias,hacia y desde sus reservorios principales

- Corteza terrestre: 66 a 100 millones de gigatoneladas

(1 gigaton. = mil millones de ton.)- Ocanos: 38 000 a 40 000 gigaton.- Reservas de combustible fsil: 4000 gigaton.

- Detritos en suelo: 1500 a 1600 gigaton.- Aire: 766 gigaton. (> como CO2)- Biomasa: 540 a 610 gigaton.


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Desplazamiento del carbono

La mayor parte del ciclo anual del carbono ocurre entrelos ocanos y la atmsfera- Parte del CO2 en aguas superficiales se convierte en

bicarbonato (ciclo de carbono-oxgeno) y las corrientesocenicas lo llevan a los reservorios del fondo marino

Fotosntesis, respiracin aerobia, descomposicin yformacin de sedimentos de carbonato contribuyen enel ciclo del carbono

Alt i d l i l d l b


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Alteracin del ciclo del carbonopor actividades humanas

Cada ao se extraen 4 a 5 gigatoneladas decombustible fsil de reservorios; se lanzan a la

atmsfera 6 gigatoneladas ms de carbono delo que los procesos naturales pueden reciclarhacia los reservorios ocenicos

El exceso de CO2 que llega a la atmsfera puedeser un factor crtico en el cambio climticomundial


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Ciclo del carbonoluz solar

fotosntesis

organismos endescomposicin

carbnorgnico

ciclo del CO2

respiracin de animales y plantas

organismos muertos yproductos de desecho

fsiles y combustibles fsiles

emisiones de autos y fbricas

elevacin deocanos

Gases de efecto invernadero y calentamiento global


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Gases de efecto invernadero y calentamiento global

Efecto invernadero- Radiacin solar es absorbida por la superficie de la tierra y reflejada como

calor- Los gases de la atmsfera superior atrapan calor como un invernadero y

lo reflejan a la Tierra- Gases de efecto invernadero: CO2, agua, xidos de nitrgeno, metano y

clorofluorocarbonos (CFC)

La radiacin solar penetraen la atmsfera inferior ycalienta la superficie de laTierra

La superficie caliente irradia calor (radiacininfrarroja) de nuevo hacia el espacio. Losgases de efecto invernadero absorben partede la energa infrarroja y despus emiten

parte de ella de regreso a la Tierra

El aumento de la concentracin de gases de efectoinvernadero atrapa ms calor cerca de la superficiede la Tierra. La temperatura de la superficie del maraumenta, de modo que se evapora ms agua hacia la

atmsfera. La temperatura de la superficie de laTierra se eleva

Observaciones atmosfricas


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Observaciones atmosfricasEl CO2 atmosfrico flucta anualmente segn la intensidad del

proceso de fotosntesis

Concentraciones promedio de CO2 y otros gases de efectoinvernadero estn aumentando

Ciertas actividades humanas, principalmente la combustin depetrleo, aumentan los gases de efecto invernadero

Calentamiento global- Aumento de temperatura a largo plazo cerca de la superficie

de la Tierra. En los ltimos 30 aos se aceler: ca. 1,8 Cpor siglo

- Ms perceptible en las latitudes superiores del hemisferionorte

- Fundicin de glaciares y elevacin del nivel de los ocanos- Alteracin de los patrones globales de precipitacin, sequas e

inundaciones, huracanes ms fuertes


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Calentamiento global

Temperatura superficial ocenica promediada globalmente, segn tres centrosde datos: UK Met Office (UKMO, azul), US National Center for Environmental

Prediction (NCEP, negro) y US National Climatic Data Center (NCDC, rojo).

Des-via-cin dela tem-

pera-turaprome-dio,1861-1990(C)

Renate Schubert et al. 2006.The Future Oceans Warming Up, Rising High,Turning Sour. German Advisory Council on Global Change (WBGU). SpecialReport. Berlin

Ao


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Mediciones de CO2 en el Observatorio de Mauna Loa, Hawai(negro) graficadas con la temperatura superficial globaldesde 1995 (rojo) tomada del Hadley Centrey ClimaticResearch Unitde la Universidad de East Anglia, Inglaterra.

Datos de investigadores australianos: La concentracin de CO2 atmosfrico estaumentando claramente, pero no as la temperatura global. Sin embargo, el perodo

comparado es muy breve, de modo que no puede ser conclusivo

Con-cen-tra-cinde CO2(ppmv)

Cam-bio enla tem-

pera-tura delaire (C)

Ao


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Fotos satelitales de la cobertura de hielo del rtico.(a) Septiembre de 1979(b) Septiembre de 2005. Fuente: NASA, 2005


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A) Extensin del rea de hielo derretido en Groenlandia segn datos satelitales. Semuestran dos aos extremos: 1992 (despus de la erupcin del Volcn Pinatubo,Filipinas) y 2005. B) Situacin mundial a lo largo del tiempo. Fuente: Steffen & Huff,

2005

A B

rea derretida

Ao

readerre-tida,abril-sept.,millo-nesdekm2


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Reduccin de la cobertura de hielo en la Antrtida

Capa de hielo Larsen B. Fotos satelitales de 31 de enero (a) y 5 de marzo de 2002 (b).

Cerca de 720 mil millones de toneladas de hielo se desprendieron de esta

superficie y formaron miles de tmpanos flotantes (icebergs).

ca. 50 km

Elevacin del nivel de los ocanos registrada por satlites (curva superior con


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Elevacin del nivel de los ocanos registrada por satlites (curva superior contendencia lineal), con proyecciones del Intergovernmental Panel on ClimateChange(IPCC) y su mbito de incertidumbre. Fuente: Cazenave & Nerem,2004.

Ele-va-cindelniveldelosoc-anos(cm)

Ao

Mediciones satelitales

Tendencia

Escenarios del IPCC

mbito de incertidumbre para losescenarios del IPCC


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Ciclo del nitrgeno

El nitrgeno gaseoso (N2) constituye ca.80% de la atmsfera inferior- La mayora de organismos no

pueden usar nitrgeno gaseoso

El ciclo empieza con la fijacin denitrgeno- En el aire, bacterias fijadoras de

nitrgeno convierten N2 enamoniaco (NH3), despus enamonio (NH4+) y nitrato (NO3-),que las plantas fcilmente puedenasimilar y metabolizar

Ot f t d it l i t


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Otras fuentes de nitrgeno en los ecosistemas

AmonificacinCuando degradan desechos ricos en nitrgeno, bacterias y hongos

ponen ms amonio a disposicin de las plantasNitrificacin

Las bacterias convierten el amonio en nitrito (NO2-) y despus ennitrato, que las plantas pueden absorber fcilmente

Prdida de nitrgeno en ecosistemas

DesnitrificacinBacterias desnitrificadoras conviertennitrato o nitrito en nitrgeno gaseoso (N2) o dixido de nitrgeno (NO2).

Amonio, nitrito y nitrato tambin se pierden de ecosistemas

terrestres por escorrenta y lixiviacin


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Alteracin del ciclo del nitrgeno

Ciertas actividades humanas pueden alterar este ciclo

La deforestacin y la expansin de la frontera agrcolaprovocan prdida de nitrgeno- La destruccin de plantas aumenta la erosin y la

lixiviacin

Los fertilizantes sintticos con amonio aumentan laacidez del suelo y favorecen el intercambio inico- Iones de calcio y magnesio se pierden por escorrenta

La combustin de petrleo libera xidos de nitrgeno,que favorecen el calentamiento global y la lluvia cida


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xidos de nitrgeno: contaminacin atmosfrica

Lluvia cida, corrosin de monumentos, Waldsterben(muerte de bosques): enzonas templadas los vientos arrastran los xidos desde zonas industrialeshasta los bosques; los rboles pierden hojas y micorrizas y mueren.

Ciclo del fsforo


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Ciclo del fsforoEs un ciclo sedimentario que desplaza fsforo desde el

reservorio principal (la corteza de la Tierra) hasta

suelos y sedimentos, hbitats acuticos y cuerpos deorganismos vivos

Fosfato y ciclo del fsforo

- En las rocas el fsforo est principalmente en forma de fosfato(PO43-)- El agua transporta el fosfato en los ecosistemas

- El fsforo es un factor limitante del crecimiento de las plantas

- Las plantas lo asimilan slo en forma ionizada- Se requiere para sintetizar ATP, fosfolpidos y cidosnucleicos

- Se agota cuando los bosques se transforman en terrenos decultivo

Ciclo del fsforo


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minera fertilizantes

excrecin guanoagricultura

captacin porauttrofos

meteorizacin captacin porauttrofos

redestrficasmarinas

disuelto enagua deocanos

disuelto en aguade suelos, lagos

y ros

redestrficas

terrestres

lixiviacin,escorrenta

muerte,descomposicin

muerte,descomposicin

sedimentacin precipitacinmeteorizacin

afloramiento entiempo geolgico

sedimentos marinos rocas

Ciclo del fsforo

El fsforo se desplaza principalmente como iones fosfato (PO43) hacia los ocanos. Llega alfitoplancton de las redes trficas marinas, despus pasa a los peces que comen plancton. Lasaves marinas comen peces y sus deposiciones (guano) se acumulan en islas y litoralescontinentales (por ej. en Per). El guano se recolecta y se usa como fertilizante rico en fosfato.

E t fi i


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EutroficacinEnriquecimiento nutritivo de un ecosistema que

normalmente es bajo en nutrientes- Generalmente ocurre por contaminacin con

escorrenta o desechos de terrenos agrcolas oindustriales

- Implica que en poco tiempo hay demasiados nutrientesen un ecosistema

- La eutroficacin de un lago provoca crecimiento

excesivo de algas, agotamiento de oxgeno y muertede peces- A menudo el fsforo es el factorlimitante en ecosistemas acuticos

ecología de ecosistemas

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