ecologia y ecosistemas
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Productividad, Ciclos biogeoquimicos, Sucesiones y dispersiones.TRANSCRIPT
ECOLOGIA Y ECOSISTEMAS
Blgo. Julio IBAÑEZ OJEDA
Docente D.E.N.
E-mail: [email protected]
CONTENIDO
SEMENA 09
- Productividad en ecosistemas.
- Productividad primaria y biomasa.
- Niveles, cadenas y redes tróficos.
SEMANA 10
- Ciclos Biogeoquimicos. Clases
- Ciclos sedimentarios y gaseosos.
SEMANA 11
- Sucesiones mecanismos, tipos.
SEMANA 12.
- Dispersiones.
- Mecanismos. de dispersiones.
- Crecimiento de poblaciones.
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
E.F.P. INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
SEMENA 09
• Productividad en ecosistemas.
• Productividad primaria y biomasa.
• Niveles, cadenas y redes tróficos.
PRODUCTIVIDAD DE LOS ECOSISTEMAS
CONCEPTO
Es la velocidad con la cual un ecosistema fija o acumula la
biomasa.
Es una característica de las poblaciones que sirve también
como índice importante para definir el funcionamiento de
cualquier ecosistema. Se desarrolla en las comunidades
acuáticas y las terrestres.
La productividad es uno de los parámetros más utilizados
para medir la eficacia de un ecosistema, calculándose ésta
en general como el cociente entre una variable de salida y
otra de entrada.
PRODUCCIÓN
PRIMARIA
Es la velocidad con que es capaz de acumularse energía
mediante la fotosíntesis o la quimiosintesis efectuada por
los productores. El almacenamiento de la energía adopta la
forma de sustancia orgánica que son de utilidad para la
alimentación.
PRODUCCIÓN
SECUNDARIA
Es el almacenamiento de energía que efectúan los
consumidores, expresado en su correspondiente
proporción.
Los animales comen las plantas y aprovechan esos
compuestos orgánicos para crear su propia estructura
corporal y generar energía. Servirá también de alimento a
otros animales.
BIOMASA
• Es la fracción del material ingerido por los seres vivos,
que se transforman en un nuevo material, ya sea del
propio organismo o de sus descendientes. La biomasa se
expresa en gr., Kg., toneladas, etc.
• Materia total de los seres que viven en un lugar
determinado, expresada en peso por unidad de área o de
volumen.
PRODUCTIVIDAD
PRIMARIA BRUTA
Es la velocidad total del proceso fotosintético, el cual
incluye la materia orgánica empleada en la respiración.
PRODUCTIVIDAD
PRIMARIA NETA
Es la velocidad de almacenamiento de materia orgánica en los
tejidos de las plantas, excluyendo las que se empleó en las funciones
respiratorias. Representa la ganancia real del negocio.
PRODUCTIVIDAD
NETA DE LA
COMUNIDAD
La cantidad de la producción primaria neta a la que se habrá restado
el consumo realizado por los seres heterótrofos en un periodo dado.
PRODUCTIVIDAD
REAL
Productividad total menos el costo energético de las actividades
metabólicas del productor.
PRODUCTIVIDAD
Y LA BIOMASA
En un ecosistema presentan una cierta relación, aunque no son
directamente proporcionales, ya que, por ejemplo, un bosque maduro
puede poseer una enorme biomasa y una pobre productividad; por
otro lado, si en un jardín se corta continuamente el pasto, disminuye
la biomasa pero aumenta la productividad.
ECOSISTEMA
SUI GENERIS
En las profundidades oceánicas “El Oasis del jardín del Edén", viven
gusanos tubulares gigantes, almejas, cangrejos, mejillones y
octópodos, que dependen de la productividad de bacterias
quimiosintéticas. En estos lugares de origen volcánico se alcanzan
condiciones extremas de calor y presión a 2500-3000 m de
profundidad (300ºC y 280 kg/cm2), lo que ocasiona que acontezcan
reacciones químicas poco comunes en condiciones normales.
CO2 + H2S ———> Cn (H20)n + 2S
Gusanos tubulares
Fumarolas submarinas Fumarolas submarinas
Volcanes Submarinos
NIVELES TRÓFICOS O DE
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
Podemos considerar que el flujo de
materia en un ecosistema
constituye un ciclo cerrado, lo cual
no ocurre con la energía, cuyo flujo
es abierto y unidireccional, ya que
ésta procede prácticamente en su
totalidad del sol, y, sin embargo, no
retorna a él; parte de ella se capta
en cada nivel trófico, se utiliza en
los procesos vitales y se desprende
en forma de calor; por esto se
expulsa como residuo, y parte se
consume al crecer los seres vivos y
puede ser utilizada en el nivel trófico
siguiente.
CADENA TRÓFICA
Es el flujo de materia y energía a
través de los diferentes niveles
tróficos de una comunidad.
PIRAMIDE TROFICA o
PIRAMIDE ALIMENTICIA
Es la representación de una cadena
alimenticia en forma cónica, en la
cual cada peldaño representa un nivel
trófico; siendo su base la mas amplia
porque hay una mayor cantidad de
individuos, biomasa y energía. La
cúspide la mas angosta.
CADENA ALIMENTICIA
RED TROFICA
Teniendo en cuenta las relaciones alimentarías, denominadas también tróficas,
los seres vivos se encuentran divididos en distintos niveles:
productores, consumidores y descomponedores.
LOS PRODUCTORES
Es el primer nivel trófico y está representado por lo
organismos fotosintetizadores y quimiosintetizadores,
llamados autótrofos.
En los ecosistemas terrestres los productores están
representados por las plantas, y en los acuáticos por las
algas microscópicas (fitoplancton).
Las plantas producen materia orgánica simple. En este
proceso se utiliza la energía radiante proveniente del sol.
Constituyen la amplia mayoría de los organismos de
nuestro planeta, ya que representan el 99% de la
materia viva, mientras que los consumidores y
descomponedores sólo representan el 1% restante.
LOS CONSUMIDORES
Está representado por los organismos
heterótrofos, se distinguen consumidores
primarios, secundarios y terciarios.
a. Consumidores Primarios
Están representados por los animales
que se alimentan de plantas (herbívoros),
como la oveja, la cabra, las vacas, etc.
También son herbívoros los que comen
frutos, semillas, polen y néctar.
Obtienen la materia prima para fabricar sus
propias sustancias orgánicas cuando
digieren y degradan tejidos vegetales.
b. Consumidores Secundarios
Son animales que se alimentan de
animales herbívoros, como los carnívoros e
insectívoros. La mayoría son depredadores
que cazan y matan a sus presas.
c. Consumidores Terciarios
Son los animales carnívoros que se
alimentan de otros carnívoros, como el
puma.
LOS DESCOMPONEDORES
Son organismos que se alimentan de los
restos de otros organismos, por ejemplo
los hongos y las bacterias.
Estos seres degradan la materia proveniente de
los tres niveles y la transforman en sustancias
simples, que vuelven al medio y quedan
disponibles para ser utilizados nuevamente por
los productores.
Una de las principales funciones de los
organismos descomponedores es la producción
de materia orgánica fértil (humus).
SEMANA 10
- Ciclos Biogeoquimicos. Clases
- Ciclos sedimentarios y gaseosos.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Son los movimientos de elementos químicos que se trasladan entre los
seres vivos y el ambiente.
El ciclo de los nutrientes inorgánicos pasa a través de varios
organismos, además entran a la atmósfera, agua e inclusive a las
rocas. Así, estos ciclos químicos pasan también por los biológicos y los
geológicos, por lo cual se los denomina ciclos bio-geo-químicos.
Cada compuesto químico tiene su propio y único ciclo, pero todos los ciclos
tienen características en común:
Reservorios: son aquellas partes del ciclo donde el compuesto químico se
encuentra en grandes cantidades por largos períodos de tiempo.
Fondos de recambio: son aquellas partes del ciclo donde el compuesto químico
es mantenido por cortos períodos. Este período de tiempo se denomina tiempo
de residencia.
DESDE EL PUNTO DE VISTA ECOLÓGICO, LOS
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS SE CLASIFICAN
CICLOS GASEOSOS CICLOS SEDIMENTARIOS
Deposito: Es la atmósfera o la
hidrosfera.
Depósito: La corteza terrestre.
Ejemplos: Ciclo del nitrógeno,
del bióxido de carbono y del
agua
Ejemplos: Ciclo del fósforo, del azufre, del
hierro y del manganeso.
Otras consideraciones:
El pozo depósito de estos
ciclos es de tal magnitud que,
a pesar de probables
interacciones, regresa a un
relativo control natural.
Otras consideraciones:
El pozo depósito es más bien estático, lo
que repercute en un menor control
cuando ocurren perturbaciones (muchas
de éstas provocadas por el hombre). Su
repercusión es la pérdida variable de
periodicidad, volviéndose acíclicos.
CICLO DEL CARBONO
CICLO DEL OXIGENO
El Oxígeno está presente en el CO2, en los carbohidratos
y en el agua, como una molécula con dos átomos de
hidrógeno. El oxígeno es liberado a la atmósfera por los
autótrofos durante la fotosíntesis y tomado por autótrofos y
heterótrofos durante la respiración.
Por ello, todo el oxígeno de la atmósfera es biogénico;
significa que fue liberado desde el agua mediante la
fotosíntesis de los autótrofos. Demoró 2 mil millones de
años a los autótrofos (principalmente cianobacterias) para
liberar el 21 % de oxígeno de la atmósfera actual; lo que
abrió la puerta a organismos complejos como los animales
multicelulares, que necesitan de grandes cantidades de
oxígeno para vivir.
CICLO DEL AGUA
En el ciclo del agua la energía es provista por el sol, causando evaporación en
océanos y otros. El sol también provee la energía para los sistemas climáticos que
permiten el movimiento del vapor de agua (nubes) de un lugar a otro.
Las precipitaciones se dan cuando el vapor de agua se condensa desde el estado
gaseoso de la atmósfera y cae a la tierra.
La evaporación es el proceso inverso por el cual el líquido pasa a gaseoso.
Con la condensación del agua, la gravedad provoca la caída al suelo.
La gravedad continúa operando empujando al agua a través del suelo
(infiltración) y sobre el mismo en el sentido de las pendientes de los terrenos
(escurrimiento).
CICLO DEL NITROGENO
BACTERIAS
Fijadoras Putrificantes Nitritobacterias Nitratantes Desnitrificantes
Viven en los
nódulos de
las
leguminosa
s.
Convierten
el nitrógeno
en nitratos,
como el de
potasio.
Viven en el suelo
y en el barro.
"Rompen" las
proteínas para
producir fosfato
de amonio.
Convierten los
compuestos de
amonio en nitri-
tos, que son
también
compuestos
solubles.
Convierten
los nitritos en
nitratos.
Convierten los
nitratos o los
compuestos de
amonio en nitró-
geno diatómico
(N2).
CICLO DEL FOSFORO
CICLO DEL AZUFRE
CICLO DEL POTASIO
Las plantas obtienen K del suelo. Esta en forma soluble o
combinada con varios minerales, en donde no es
intercambiable.
El ciclo del potasio consta de:
El K esta en forma natural en el suelo (suelos ricos en
arcillas), que contienen hasta un 3%. En suelos pantanosos
y pobres en arcilla el K es menor y deficitario, originando
problemas en los cultivos.
Los compuestos de K del suelo son lavados (lixiviados) con
facilidad en las zonas de altas precipitaciones y, deben
restituirlos con fertilización, añadiendo cloruro de potasio o
sulfato de potasio. Ciertos cultivos (alfalfa, zanahorias,
pepinos y coles) son muy exigentes en K y no prosperan en
suelos pobres de K.
La deficiencia de K en las plantas se detecta porque éstas
tienen apariencia decaída o marchita, ya que la falta de
potasio favorece la pérdida de agua en las células.
CICO DEL COBRE
El cobre (Cu) es abundante en la naturaleza en forma de compuestos
minerales y se integra al suelo por los procesos de descomposición
de las rocas. En el suelo el Cu se asocia con la arcilla y está
disponible para las plantas. Otra forma de disponibilidad del cobre
está en la materia orgánica del suelo.
El ciclo del cobre consiste en los siguientes pasos:
Las plantas absorben el cobre y lo integran a su estructura en
moléculas complejas de enzimas, especialmente oxidasas, que son
muy importantes en los procesos vitales de las células.
Los herbívoros obtienen Cu de las plantas, y los carnívoros de la
carne de los herbívoros. En algunos grupos de animales, como las
arañas, el cobre forma parte de la sangre para transportar el O2 a
las células.
Al morir las plantas y los animales los compuestos de Cu se
reintegran al suelo y forman parte de la materia orgánica, desde
donde son otra vez absorbidos por las plantas para reiniciar el ciclo.
SEMANA 11
- Sucesiones mecanismos
- Tipos de sucesiones.
Se llama sucesión ecológica a la evolución que se dá de manera natural,
produciendo que un ecosistema por su propia dinámica interna sustituya a
los organismos que lo integran. Es la sustitución, a lo largo del tiempo, de
unas especies por otras. Clases:
Sucesión primaria:
Es la que arranca en un terreno desnudo, exento de vida, es decir, es aquella
que se desarrolla en una zona carente de comunidad preexistente, (que se
inicia en un biotopo virgen, que no ha sido ocupado previamente por otras
comunidades, como ocurre en las dunas, nuevas islas, etc).
Sucesión secundaria
Es la que se produce después de una perturbación importante, es decir, es
aquella que se establece sobre una ya existente que ha sido eliminada por
incendio, inundación, enfermedad, talas de bosques, cultivo, etc.. Estos
reinician la sucesión, pero a partir de condiciones especiales, en las que
suelen ocupar un lugar especies muy adaptadas a este tipo de perturbaciones,
como las plantas que por ellos llamamos pirófitas.
SUCESIÓN ECOLÓGICA
Sucesión primaria: la sucesión comienza
cuando los líquenes colonizan la roca desnuda.
Sucesión tras una perturbación: un
bosque boreal un año tras un
incendio (a la izquierda) y dos años
tras él (a la derecha)
SUCESIONES Y DISPERSIONES
La Sucesión, es la continua serie de cambios que va sufriendo un
ecosistema. Manifiesta la tendencia a su autoorganización que tiene
todo ecosistema que es tan fuerte que acaba imponiéndose sobre
los cambios fortuitos.
Las sucesiones ecológicas son un mecanismo de adaptación al
ambiente de la comunidad (ecosistema) en su conjunto.
Es un mecanismo de transformación endógena de la comunidad
hasta alcanzar un 'equilibrio' con el ambiente, que trae aparejados
no sólo cambios en la comunidad y sino también modificaciones en
el propio ambiente donde cada organismo se desarrolla. Ejemplos
Tronco muerto en el que van sustituyéndose unos organismos a
otros; o
La colonización por multitud de organismos de un barco que
queda sumergido en el mar
Primero colonizan el lugar las especies oportunistas, de gran facilidad
de dispersión y rápida multiplicación; después, poco a poco, van
apareciendo especies de crecimiento más lento pero más resistentes y
más organizadoras.
Conforme la sucesión va avanzando aumenta la biomasa total y
principalmente las porciones menos "vivas" (madera de los árboles,
caparazones, etc.).
También aumenta, la producción primaria y disminuye la relación entre
la producción primaria y la biomasa total (es decir, se retarda la tasa de
renovación del conjunto del ecosistema).
El trayecto de la energía desde el lugar de producción primaria hasta el
final de las cadenas alimentarias se alarga y se hace más lento y, sobre
todo, más constante y regular. Ejemplo: aumenta el número de niveles
tróficos, o la longitud de los vasos de transporte en los árboles, etc.
Aumenta la diversidad, originándose una estructura más complicada
(redes tróficas mayores y más complicadas), y aumentan las relaciones
de parasitismo, comensalismo, etc., entre especies.
CONSTANTES EN LA SUCESIÓN
Conforme la biomasa va aumentando en el ecosistema la
respiración va también aumentando y llega un momento en el que
se igualan la respiración y la producción. Este es el límite de
madurez del ecosistema. A partir de aquí se detiene el proceso de
sucesión ecológica.
Se llama clímax al ecosistema que se forma al final de la sucesión.
Raramente, se llega a la comunidad clímax, pues existen muchas
causas de retroceso en el proceso de sucesión como:
Incendios,
Cambios climáticos,
Inundaciones, sequías, etc.;
A mayor escala, glaciaciones, volcanes, deriva de las placas, etc.
MADUREZ Y CLÍMAX
Proceso de colmatación de un Lago.
SEMANA 12
- Dispersiones.
- Mecanismos. de dispersiones.
- Crecimiento de poblaciones.
Es la capacidad que tiene una población de colonizar
nuevos hábitats por pequeños desplazamientos al azar
de sus individuos, quienes se instalan en lugares un
poco alejados del lugar en que fueron engendrados. No
es lo mismo que migración.
En Botánica, dispersión se refiere a la de los
propágulos, frutos y semillas, con que las plantas
aseguran su descendencia.
Se distingue principalmente entre dispersión zoócora
(producida por animales) y dispersión anemócora
(producida por el viento), etc.
DISPERSIÓN
Crecimiento de la población.- Algunas especies, cuando entran en
un ecosistema o en un nuevo lugar, expanden su área de vida más
y más, hasta convertirse, en ocasiones en plagas, cuando la
población crece rápido y deprisa.
Para cruzar barreras físicas, como cordilleras, ríos, océanos, etc.,
las especies usan diferentes mecanismos de dispersión como la
anemocoria, anemohidrocoria, hidrocoria y zoocorría.
1. Anemocoria.
Es la dispersión por el aire. En una columna de atmósfera de
4.200 m por 1 km2 hay unos 107 animales. Los organismos
menores de 0,1 mm como esporas de hongos y helechos, algas,
semillas pequeñas, etc. están presentes en cualquier muestra de
aire que recojamos. Los organismos de más de 0,1 mm
mantienen una presencia irregular en el aire, utilizando alas, hilos
de seda, flotadores, etc.
MECANISMOS DE DISPERSIONES
2. Anemohidrocoria.
Es la dispersión, sobre el agua, pero impulsados por el viento. Es
frecuente en plantas como juncos y gramíneas. Algunos insectos
resisten hasta cinco días, sin morir, en el agua y llegan a lugares
muy lejanos por este sistema.
3. Hidrocoria.
Se llama así a la dispersión por el movimiento del agua. Es una
forma de transporte habitual en el plancton y en las formas
larvarias de muchos organismos marinos.
4. Zoocoria.
Es la dispersión por animales. En patas, pico, plumas, pelo, de
aves e insectos u otros organismos, se trasladan muchas semillas
y granos de polen. Asimismo los animales que guardan reservas
alimenticias, como las hormigas o las ardillas, también contribuyen
eficazmente a la dispersión. El hombre es también un importante
diseminador de especies en los viajes y transportes.
EJEMPLO DE DISPERSION
Colonización de las islas Krakatoa
El 27 de agosto de 1883 tres cuartas partes de la isla indonesia de Rakata
desaparecieron cuando el volcán Krakatoa entró en erupción. La explosión,
causó mas de 30 000 muertos y la destrucción de todas las formas de vida en la
isla. Pero, en 1908 se encontró que ya habían aparecido numerosas especies
colonizando el lugar (ver cuadro).
Colonización de las islas Surtsey.
El 14 de noviembre de 1963 comenzó una erupción volcánica submarina a unos
30 km de Islandia que duró varios años. Al terminar, una nueva isla de algo
menos de 3 km2, llamada Surtsey, había aparecido sobre la superficie del mar.
Sucesivas expediciones científicas estudian el lugar para ver como va siendo
colonizado, desde la nada, por diversas formas de vida. Para 1967 se encontraron
ya 4 plantas. En 1968 se identificaron más de 50 especies de diatomeas de agua
dulce y bastantes insectos. Hasta 1996 se habían identificado 50 plantas y 7
especies de aves que vivían o anidaban en la isla
Especies censadas en la isla de Krakatoa tras
la destrucción total de fauna y flora (1883)
1908 1921 1933
Plantas 115 203 290
Insectos 150 492 720
Reptiles 2 4 4
Aves 16 36 41
Mamíferos 0 3 4
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POBLACIÓN
La población es un conjunto de organismos de la
misma especie que ocupan un área más o menos
definida y que comparten determinado tipo de
alimentos.
Aunque cada especie suele tener una o más
poblaciones distribuidas cada una en un área
predeterminada, no existe ningún impedimento
para que dos poblaciones de una misma especie
se fusionen ni tampoco para que una población
se divida en dos.
CRECIMIENTO DE POBLACIONES
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CRECIMIENTO POBLACIONAL
Es el aumento o disminución del número de individuos que constituyen una población.
Las poblaciones tienen:
• Tasa de nacimiento (número de crías producido por unidad de población y tiempo),
• Tasa de mortalidad (número de muertes por unidad de tiempo) y una tasa de crecimiento.
El principal agente de crecimiento de la población son los nacimientos, y el principal agente
de descenso de la población es la muerte.
Cuando el número de nacimientos es superior al número de muertes la población crece y
cuando ocurre lo contrario, decrece.
Cuando el número de nacimientos es igual al de muertes en una población dada su tamaño no
varía, y se dice que su tasa de crecimiento es cero.
Teóricamente, el crecimiento de una población puede ser
asombroso. Sin embargo, en condiciones naturales, existen
múltiples factores que limitan su crecimiento y esto causa
que las poblaciones se mantengan estables, sobre todo si se
consideran largos periodos de tiempo y si se trata
de poblaciones cerradas; es decir, aquéllas que carecen de
individuos entrantes (inmigrantes) y salientes (emigración).
A medida que crece una población, aumenta la competencia
entre los individuos que la integran por la sencilla razón de
que los alimentos y nutrientes son limitados.
La Tasa de Crecimiento (r)
La tasa de crecimiento de una población está
determinada por cuatro factores:
La tasa de natalidad (b)
La tasa de mortalidad (d)
La tasa de inmigración (i) y
La tasa de emigración (e).
Estas cuatro variables se relacionan en la fórmula
general:
r = (b + i) – (d + e)
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Densidad de Población
Es el número de individuos que constituyen
la población en relación con alguna unidad de
espacio; por ejemplo, tres leones por
kilómetro cuadrado.
Cuando una población no está regulada
eficazmente por la serie de factores externos
correspondientes, puede transformarse en
plaga.
Sin embargo, por lo común existe un
equilibrio de las poblaciones naturales, en el
cual juegan un papel decisivo los
depredadores.
A mayor densidad de población, mayor
será la mortalidad ocasionada por los
depredadores.
Los depredadores mantienen su población
gracias a que, al volverse escasa una de las
especies que les alimenta, lo común es que
recurran a otras especies, con lo cual dan
tiempo a que aquella se reponga y, a la larga, a
unas oscilación alternada de las poblaciones
alimenticias.
Mientras mayor sea la diversidad, más
presas alternativas tendrán los consumidores
y más estable será el ecosistema.
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Homeostasis de las Poblaciones
Uno de los fenómenos más asombrosos del ecosistema es lo
que se llama homeostasis de las poblaciones. Originalmente
acuñado por fisiólogos, el término homeostasis se refiere a la
conservación de innumerables factores que constituyen lo que
se conoce como el medio interno de los organismos.
Mantener la temperatura de nuestro cuerpo (37° C) en
cualquier clima es un fenómeno de homeostasis. Lo mismo
ocurre con la conservación de una cierta cantidad de glucosa
en la sangre o de una cierta presión dentro de las células..
En Ecología, la homeostasis se refiere al hecho de
que las poblaciones tienden a autorregularse, a
permanecer más o menos constantes, pero solo si el
ecosistema en que viven está en equilibrio.
Lamentablemente, existen situaciones en las que el
equilibrio de un ecosistema puede romperse. Una
manera de romperlo sucede cuando se introduce
irracionalmente nuevas especies, por lo general esto
ocurre por intervención humana, ya sea accidental o
intencionalmente
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Ejemplo: Homeostasis de las Poblaciones
Hace tiempo, en Australia alguien tuvo la
inocente idea de decir que el país necesitaba
conejos. Los conejos se adaptaron muy bien al
clima del lugar y no tardaron en reproducirse
como ellos acostumbran. Al poco tiempo
resultó que, como no había enemigos naturales
(depredadores) que regularan la población de
tales roedores, ésta aumentó irrefrenablemente
y los asombrados colonos presenciaron
auténticas devastaciones en la vegetación de los
campos, lo cual, indirectamente, ocasionó
daños tremendos en otras poblaciones de
animales.
Otro ejemplo:
Lo tenemos en las salmoneras del sur de Chile,
donde las especies en cautiverio son
muy adeptas a escaparse provocando
desequilibrios en las especies autóctonas.
