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Tema 5: BIOSFERA Tema 5: La Biosfera ............................................................................................................................. 1
Ecosfera: ........................................................................................................................................ 1 Biosfera: ........................................................................................................................................ 1
Límites Biosfera: ............................................................................................................... 1 Biomas ........................................................................................................................................... 1 Biomas acuáticos: .............................................................................................................. 1 Biomas terrestres (grandes ecosistemas) ........................................................................... 2
Hábitat y área de distribución ........................................................................................................ 3
Nicho ecológico:............................................................................................................................ 3 Necrosfera: .................................................................................................................................... 3 Ecosistema: límites y componentes. Interrelaciones ..................................................................... 3
Biotopo (medio abiótico): .................................................................................................. 3 Biocenosis o comunidad (medio biótico) terrestre y acuático: .......................................... 3
Origen de la materia y energía de los seres vivos en el ecosistema. ............................................. 4 Ciclos de la materia y flujo de la energía en los ecosistemas........................................................ 4
Cadena alimentaria (Cadena trófica) ........................................................................................... 5 Red alimentaria (Redes tróficas) .................................................................................................. 6 Ciclos Biogeoquímicos: (Carbono, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo) ................................... 7 Parámetros tróficos: ..................................................................................................................... 12
Biomasa (B) (manera de almacenar la energía solar que tiene la biosfera) ..................... 12 Producción de biomasa (P): ............................................................................................. 12
Productividad biológica (p) y tiempo de renovación (r). ................................................. 13
Eficiencia ecológica: ........................................................................................................ 13
Pirámides tróficas (ecológicas): De números, biomasa y energía ............................................... 14 Pirámide trófica de números ............................................................................................ 14 Pirámide trófica de biomasa ............................................................................................ 15
Pirámide trófica de energía .............................................................................................. 15 Factores limitantes de la producción primaria (Productores) ...................................................... 16
Autorregulación del ecosistema .................................................................................................. 18 Autorregulación de las poblaciones (intraespecífica) ...................................................... 18
o Estrategias de supervivencia de la población (de reproducción) K y r .................... 18
o Curvas de crecimiento de poblaciones (número individuos - tiempo): .................... 19
o Curvas de supervivencia de poblaciones (número supervivientes – edad): ............. 21
o Pirámides de Población (edades): regulación natalidad ........................................... 22
o Estabilidad, fluctuaciones y extinciones en las poblaciones .................................... 23
o Valencia ecológica de las poblaciones: especies estenoicas y eurioicas .................. 24
Autorregulación en la comunidad (competencia, depredación,…..) ............................... 25 El ecosistema en el tiempo: Sucesión, autorregulación y regresión del ecosistema ................... 26 Biodiversidad o diversidad biológica .......................................................................................... 27
Índice del Planeta viviente (LPI) (Living Planet Index) .................................................. 27 Extinción de especies. “Principales causas de la extinción” ........................................... 28 El valor de la biodiversidad ............................................................................................. 28 La progresiva pérdida de la biodiversidad. Causas. ........................................................ 28
Medidas de conservación y corrección de la biodiversidad ............................................ 29 Migraciones y Dispersiones ........................................................................................................ 29 Adaptaciones .................................................................................................................... 29
Adaptaciones: .............................................................................................................................. 29
1
Tema 5: La Biosfera
03 – 02 – 2011
Ecosfera: Es el ecosistema planetario. Abarca todos los organismos vivientes (la biosfera) y las interacciones
entre ellos y con la Tierra, el agua y la atmósfera. Es un sistema cerrado, ya que solo intercambia
energía (entra energía solar y sale calorífica)
Biosfera: Conjunto formado por todos los seres vivos que habitan en la Tierra. Es un sistema abierto. La biosfera se
puede considerar sistema abierto ya que intercambia materia y energía con el entorno
Parte de la atmósfera, del suelo y del agua de la tierra que está ocupada por organismos vivos.
Límites Biosfera: Límite superior: aproximadamente 6000 mts. (algunas aves)
Límite inferior marino: dorsales oceánicas y fosas (húmeros)
Límite inferior continental: 2800 m. Bacterias (perforaciones)
Biomas Las grandes unidades de vegetación son llamadas formaciones vegetales por los ecólogos europeos y
biomas por los de América del Norte. La principal diferencia entre ambos términos es que los biomas
incluyen la vida animal asociada. Los grandes biomas, no obstante, reciben el nombre de las formas
dominantes de vida vegetal. El conjunto de seres vivos que habita en la biosfera recibe el nombre de
BIOTA.
Biomas acuáticos:
Bioma
acuático Descripción
Aguas
continentales
Un lago está condenado a la desaparición por colmatación. (limnología)
Es un ecosistema del que se puede conocer sus entradas y salidas de materia y energía
Los lagos y embalses son ecosistemas frágiles ya que son pobres en solutos y por lo tanto en
nutrientes
Tanto los ríos como los lagos son poco productivos, ya que sus aguas son, en general oligotróficas
(pobres en nutrientes)
Mares y
océanos
Verticalmente se distinguen
Zona fótica (200 mts.) Llega la luz azul 470-450 nm (actividad fotosintética).
Zona afótica (no llega luz) (zona de heterótrofos).
Los seres vivos se dividen en:
1. Plancton: viven en la zona superficial iluminada (fitoplancton y zooplancton)
2. Necton: organismos nadadores (peces y mamíferos acuáticos) (son heterótrofos).
3. Benton: viven en el fondo marino. Se alimentan de sustancias caídas de la superficie o
devorando organismos. No suele haber organismos fotosintéticos.
Según la proximidad a la costa:
Zona nerítica: la más cercana a la costa y más rica en nutrientes
Zona pelágica: zona más alejada de la costa que tiene menor producción ya que dispone de
menos nutrientes.
Zonas
litorales
(interfase)
Áreas más productivas de los océanos (nutrientes procedentes de la costa)
Zona de rompiente: el oleaje bate contra la costa. Si es rocosa, los organismos se fijan a la roca
Zona intermareal (pleamar y bajamar) Las olas y mareas proporcionan aporte de nutrientes que hacen que la producción litoral sea mucho
mayor que la del medio marino, sobre todo cuando las mareas son intensas.
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Biomas terrestres (grandes ecosistemas)
clima Bioma Descripción y SUELOS
F R
I A
Desierto polar (1)
Tundra (2) (circunpolar)
(páramo elevado)
(1) Desierto polar (hielo)
En el corto verano la tundra resurge (ciclos rápidos)
Suelo PERMAFROST: (suelo siempre congelado)
Suelo MULLISOL (suelo alterna hielo – deshielo)
Taiga (3) (subpolar)
(bosque de coníferas) Siberia,
Canadá
Inviernos fríos y veranos suaves e incluso calurosos.
Bosques de coníferas, de hojas aciculares, perennifolios.
Debido a la escasa luz, la producción es muy baja. Líquenes
Suelo PODZOL
T E
M P
L A
D A
Bosques caducifolios (Zona
templada húmeda)
Recuerdan a las selvas tropicales, pero su estratificación es menor.
En invierno los árboles se desprenden de las hojas e hibernan.
Musgo, herbáceas y arbustos (importante sotobosque).
Suelo PARDO
Vegetación mediterránea
Verano caluroso, las plantas disponen de adaptaciones .
Maquias (comunidad vegetal degradada, formada por malezas y garriga (formada por
arbustos perennifolios). Bosque esclerófilo (plantas cuyas hojas son de carácter
grueso, duro y coriáceo; suelen ser perennes y soportan bien la sequía. Ej, la encina o
el alcornoque.
Árboles: son principalmente de hoja perenne, como el pino, cedro.
Suelo TERRA ROSA
ESTEPAS Praderas, pastizales
(interior)
Veranos calurosos e inviernos fríos
Árboles escasos y vegetación dominada por las gramíneas.
Suelo CHERNOZEM
C A
L I
D A
Sabana (África, Australia)
(intertropical, templada,
mediterránea, montañosa)
Se considera la transición entre bosques y estepas
Es un paisaje abierto, con árboles ocasionales, y la sabana africana, es el hábitat de
los grandes rebaños de herbívoros y de los grandes carnívoros.
Durante la larga estación seca destaca su escasa vegetación. Con las lluvias
predominan las gramíneas que sirven de pasto a los herbívoros.
Suelo FERRUGINOSO.
Pluvisilva tropical
(Bosque tropical y ecuatorial)
Es cálida y húmeda, sin apenas variaciones estacionales
Es el ecosistema más rico y productivo de la Tierra.
Diversidad asombrosa, se llegan a contar 200 especies arbóreas por ha. y en algunos
árboles más de 1000 especies de insectos diferentes.
Estructura estratificada que hace que el interior sea húmedo y poco luminoso
Altas temperaturas hacen que las reacciones químicas sean más rápidas
La pluvisilva estacional o monzónica tiene una estación seca y otra húmeda.
Suelos NEGROS
Desierto
Escasez de agua, y en consecuencia de seres vivos.
La vegetación ha desarrollado mecanismos de adaptación (largas raíces, hojas
pequeñas, almacenamiento de agua, brotar y cumplir rápidamente sus ciclos
reproductores). Su producción es baja. Suelo XEROSOL
GRANDES BIOMAS
Zona Cálida Zona Templada Zona Fría
3
Hábitat y área de distribución
Habitat es el ambiente habitado por una especie. El hábitat de una especie puede ser una parte del
biotopo o puede ocupar el área de varios ecosistemas. Puede definirse por sus características
ambientales y es propio de cada especie.
El área de distribución se corresponde con el área geográfica, territorio que ocupa (a veces con
distintas características ambientales).
Nicho ecológico: Es el papel funcional de una especie en el ecosistema. “Profesión”
Ej.: pájaro carpintero (se alimenta de insectos ocultos bajo la corteza de los árboles)
Necrosfera: Capa de restos orgánicos que en teoría no debería existir (deberían eliminarla los descomponedores).
Está formada por materia orgánica del suelo y de los mares, y no es necesario contabilizar en ella el
carbón y el petróleo. Se asegura que tiene una masa diez veces superior a la biosfera.
Ecosistema: límites y componentes. Interrelaciones Ecosistema es toda la biosfera; pero puede ser cualquier porción de espacio que contenga seres vivos en
su interior y pueda ser aislado de su entorno. Un lago, una charca, un río, un tronco incluso una gota de
agua.
ECOSISTEMA = BIOTOPO (factores abióticos) + BIOCENOSIS (elementos bióticos)
Los límites de un ecosistema reciben el nombre de ecotonos. No siempre son evidentes.
Biotopo (medio abiótico): Espacio vital constituido por todas las condiciones fisicoquímicas del suelo, agua y atmósfera,
necesarias para la vida de una biocenosis.
Medio físico o territorio geográfico habitado por una comunidad de seres vivos.
1. Biotopo terrestre (temperatura, humedad, luz y suelo)
2. Biotopo acuático (temperatura, densidad, presión, oxígeno, salinidad y luz)
Biocenosis o comunidad (medio biótico) terrestre y acuático: Conjunto de seres vivos que habitan en un lugar determinado.
Se denomina población a cada conjunto de individuos de la misma especie que habita en el
ecosistema.
Niveles tróficos:
Conjunto de especies biológicas, de un ecosistema, que presentan el mismo grado de
interacciones nutritivas, con los demás componentes del ecosistema.
1. Productores (autótrofos) (fotosintetizadores y quimiosintetizadores) (plantas verdes y
bacterias)
2. Consumidores (heterótrofos) a. Primarios o (herbívoros) o primer orden
b. Secundarios (según el tipo de alimento son: carnívoros, coprófagos, parásitos,
omnívoros, detritívoros*, saprófitos) o segundo orden
c. Terciario o final: Carroñeros o necrófagos o de tercer orden
3. Descomponedores: bacterias y hongos
*Algunos pequeños animales como lombrices y babosas, son detritívoros, (no son verdaderos
descomponedores) que aunque no logran la transformación completa de los detritos en materia
inorgánica, los preparan para la acción definitiva de los descomponedores.
Las entradas al ecosistema son energía solar, agua, oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno y
otros elementos y compuestos. Las salidas del ecosistema incluyen el calor producido por la
respiración, agua, oxígeno, dióxido de carbono y nutrientes. La fuerza impulsora fundamental es
la energía solar.
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Origen de la materia y energía de los seres vivos en el ecosistema.
1. Foto-autótrofos: Energía de la luz y materia inorgánica Ej: (plantas, bacterias fotosintéticas y algas
verde azuladas)
2. Foto-heterótrofo: Energía de la luz y materia orgánica Ej: (Bacterias rojas y verdes)
3. Quimio-autótrofos: Energía de las reacciones de oxidación de moléculas inorgánicas y materia
inorgánica .Ej: (sulfobacterias y bacterias nitrificantes)
4. Quimio-heterótrofos: Energía de oxidación y materia orgánica. Ej. Célula animal, bacterias
saprofíticas y parásitas y hongos
Ciclos de la materia y flujo de la energía en los ecosistemas
Ciclo de la materia La Tierra brinda a los productores (autótrofos) las sustancias inorgánicas que ellos transforman en
orgánica (fotosíntesis). Esta sustancia orgánica es utilizada:
a) Para aumentar la masa viva de su cuerpo (crecimiento)
b) Obtener energía acumulada en ella, mediante la respiración (metabolismo) pérdida de calor
c) Otra parte la constituyen los deshechos.
Los consumidores (heterótrofos), al alimentarse de los integrantes del nivel anterior, utilizan la
sustancia orgánica que obtienen de ellos con el mismo propósito.
Los descomponedores, al desintegrar los desechos y los restos de los productores y los
consumidores, transforman la sustancia orgánica en sustancias inorgánicas simples. Estas, en algún
momento, volverán a entrar en el mundo vivo a través de los productores.
Como conclusión podemos afirmar entonces que: La materia sigue un trayecto cíclico: del
ambiente a los seres vivos y de éstos al ambiente.
Flujo de la energía El ciclo de la materia no podría realizarse sin la energía luminosa proveniente del Sol, que fluye
continuamente dentro del ecosistema Tierra.
- Los productores (autótrofos), gracias a la clorofila que poseen, captan la energía luminosa
solar durante la fotosíntesis y la almacenan en la sustancia orgánica que fabrican. Una parte es
utilizada para cumplir con sus funciones vitales y otra se pierde como calor. El resto queda
almacenado en sus cuerpos.
- Los consumidores primarios al comer a los productores, reciben esta energía pero en menor
cantidad que la captada por aquellos. La utilizan de igual modo que los productores.
- Los descomponedores reciben la energía almacenada en los restos y los desechos de todos los
niveles tróficos anteriores. También en este caso llegamos a una conclusión:
La energía sigue una ruta en el ecosistema a través de una serie ordenada de seres vivos que
comen antes de ser comidos. Penetra constantemente como energía luminosa en las plantas
verdes (productores), se transforma en energía química (ATP) y sale como energía calórica
que se irradia en el espacio. El trayecto de la energía es lineal y no cíclico.
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La parte de la energía que se almacena en la materia
orgánica es la que puede pasar al siguiente nivel. Por
tanto, la cantidad de energía que pasa de un nivel a otro
es cada vez menor y no supera el 10%. Esto limita el
número de eslabones en las cadenas tróficas.
En el ecosistema la materia se recicla -en un ciclo
cerrado- y la energía pasa - fluye- generando
organización en el sistema.
Cadena alimentaria (Cadena trófica)
Cadena trófica (del griego throphe: alimentación) es el proceso de transferencia de energía
alimenticia a través de una serie de organismos, en el que cada uno se alimenta del precedente y es
alimento del siguiente.
Cada cadena se inicia con un vegetal, productor u organismo autótrofo. Los demás integrantes de
la cadena se denominan consumidores. Existe un último nivel en la cadena alimentaria que
corresponde a los descomponedores. Estos actúan sobre los organismos muertos, degradan la
materia orgánica y la transforman nuevamente en materia inorgánica devolviéndola al suelo
(nitratos, nitritos, agua) y a la atmósfera (CO2). Afecta a todos los eslabones de la cadena
Cada nivel de la cadena se denomina eslabón.
En una cadena trófica, cada eslabón obtiene la energía necesaria para la vida del nivel inmediato
anterior; y el productor la obtiene del sol.
Dado que se produce una gran pérdida de energía de un eslabón a otro, la longitud de una cadena no
va más allá de consumidor terciario o cuaternario.
Una cadena alimentaria tiene varias desventajas en caso de desaparecer un eslabón:
a) Desaparecerán con él todos los eslabones siguientes pues se quedarán sin alimento.
b) Se superpoblará el nivel inmediato anterior, pues ya no existe su predador.
c) Se desequilibrarán los niveles más bajos como consecuencia de lo mencionado en a) y b).
Por tales motivos las redes alimentarias son más ventajosas que las cadenas aisladas.
Ciclo de la materia
Flujo de la energía: química a calorífica
Flujo de la energía: luminosa a química
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Ejemplos de cadenas tróficas son:
1) Pasto liebre gato montés
(productor) (herbívoro) (carnívoro)
2) Árbol mariposa sapo serpiente búho
(productor) C1º C2º C3º C4º
Una cadena que naturalmente tiende a la extinción es el caso del oso panda, cuyo único alimento es
la caña de bambú. En caso de desaparecer el bambú, el panda desaparecería sin remedio, a menos
que fuera capaz de alimentarse de otro vegetal.
Red alimentaria (Redes tróficas) Normalmente, las relaciones que se producen en cualquier ecosistema no son tan sencillas y
lineales. Lo más habitual es que los animales usen más de una fuente para alimentarse. Por ello, las
cadenas tróficas de un ecosistema se superponen y cruzan, presentando conexiones muy diversas.
Este entramado constituye las redes tróficas.
La red trófica da idea de la complejidad del ecosistema.
Para el mantenimiento del ecosistema, la red trófica debe estar muy entrelazada, de tal modo que los
diferentes elementos de la misma, tengan aportes tróficos, esto es, alimentarios, de diferentes
fuentes, evitándose así una dependencia excesiva de una determinada.
Estos dos ejemplos explican el proceso anterior
1) La desaparición del herbívoro 1, no afecta sustancialmente al carnívoro 1, ya que tiene aún dos
fuentes nutritivas más.
2) En este caso, la dependencia del carnívoro 1 respecto del herbívoro 1 es muy grande y si
desapareciera éste, también lo haría aquel.
RED TRÓFICA UNA POSIBLE CADENA DE DICHA RED
Descomponedores Afecta a todos los
niveles
Descomponedores Afecta a todos los
niveles
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Ciclo del Carbono
Ciclos Biogeoquímicos: (Carbono, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo)
1. Formas de captación del Carbono:
a. El CO2 es absorbido en la fotosíntesis (medio terrestre y acuático) para formar
inicialmente hidratos de carbono.
2. Formas de liberación del carbono:
a. El CO2 es liberado a la atmósfera por la respiración – fermentación (medio acuático
y terrestre), combustiones (fábricas, automóviles…) y erupciones volcánicas
3. Formas de almacén (reservas) del carbono: a. El carbono se encuentra como reserva mineral en los carbonatos (calizas) (muchos
son de origen orgánico: conchas, esqueletos, huesos vertebrados) y sedimentos.
b. También se encuentra como reserva en la turba, carbón, petróleo y gas natural
Características:
El átomo de carbono es el esqueleto de las moléculas de la vida (forma orgánica)
Su ciclo está ligado al CO2 y por lo tanto al O2.
Contribuye al efecto invernadero (además de N2O, CH4, CFC, ozono troposférico......)
El CO2 es muy soluble. Los gases son más solubles en aguas frías.
La disolución permite que el carbono pase en forma de ion bicarbonato CO3H- al agua donde
puede volver a incorporarse a la materia viva.
El porcentaje de carbono se reparte de la siguiente manera (valores aproximados):
a) Los océanos (ion carbonato y bicarbonato) un 71 %
b) El carbón fósil representa un 22 %
c) La materia orgánica muerta y fitoplancton un 3 %
d) Los ecosistemas terrestres (bosques principal reserva) 3 %
Algunas reacciones significativas:
CO2 + H2O + Luz ----------------> (CH2O)n + O2 Fotosíntesis (unidad más simple de hidratos de carbono)
Reserva de carbonatos
(orgánicos e inorgánicos)
CO2 Atmosférico: natural y antropogénico
Descomponedores
Fitoplancton, algas
HCO3- CO3
=
Automóviles Incendios Vegetales
Combustión
Libera dióxido de carbono
quemando combustibles
fósiles y biomasa
Fotosíntesis
Utiliza la E de la luz
para convertir CO2 en
compuestos orgánicos
en las plantas
Fábricas
Algunas condiciones, como por ej. una temperatura baja, baja cc de oxígeno y un
pH bajo, impiden la acción de los
organismos responsables de la
descomposición y se forma combustible
Turba, carbón, petróleo
y gas natural
Combustibles fósiles
materia orgánica materia orgánica
Equilibrio
Atmósfera – océano
Ley de Henry
Erupción volcánica
Respiración -
Fermentación
"combustión"
Convierte carbohidratos
en CO2 con liberación
de energía
Animales
C C C
C
8
CICLO DEL OXÍGENO
1. Formas de captación:
a. Elemento fundamental para la respiración celular. Elemento más abundante de los
seres vivos (88% de la masa de agua). Su poder oxidante le permite obtener energía de
los compuestos orgánicos reducidos. Es capaz de quitar electrones a casi todas las
sustancias implicadas en la vida. Solo puede superarle el flúor, demasiado escaso
2. Formas de liberación:
a. Es un proceso residual de la fotosíntesis (terrestre y acuática)
b. El O2 atmosférico pasa al agua a través de la interfase aire - agua manteniendo un
equilibrio
3. Formas de almacén (reservas):
a. Asociado al H2O y al CO2.
b. En el mundo mineral
Características:
Es cuantitativamente el segundo gas de la atmósfera (21% volumen)
Solo algunos microorganismos pueden vivir sin él (anaerobios)
Algunas reacciones significativas:
1) O2 + luz ------------- > O + O (disociación de oxígeno molecular en atómico)
2) O3 + luz -----------------> O2 + O. (oxígeno excitado)
3) O + O2 -----------------> O3 + calor (Eleva la temperatura en la estratosfera)
O2
O2
Equilibrio
Atmósfera – océano
Ley de Henry
Fitoplancton, algas
Volcanes
CO
Plantas
Hombre y animales
Fotosíntesis Respiración
4 FeO + O2 ----> 2Fe2O + O3
O2
O O
O3 O2 O
O3 O2 + 2CO --> 2 CO2
Almacén: oxidación
Radiación UVA
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1. Formas de captación:
Ni organismos fotosintéticos ni heterótrofos pueden tomar nitrógeno del aire. Ninguna célula
eucariota puede hacerlo. Solo algunas bacterias1 y cianofíceas (cianobacterias o algas verde-
azuladas) pueden fijar el nitrógeno atmosférico y transformarlo en nitratos asimilables por las
plantas o tomarlo disuelto en agua. Bacterias nitrificantes generadoras de nitratos.
2. Formas de liberación: Bacterias desnitrificantes (reductoras) que generan N2
3. Formas de almacén (reservas):
Aparece combinado en los minerales, como salitre (KNO3), y el nitrato de Chile (NaNO3)
Características:
Es fundamental para la vida. Es componente fundamental de las proteínas y los ácidos nucleicos
Desnitrificación y lluvia ácida
1Viven en simbiosis (Rhizobium y Azobacter libres en el suelo), en los nódulos radiculares, con plantas de la familia de
las leguminosas: guisantes, judías, tréboles.
(tormentas)
N2
N2O
O2
O
NO
NO- 2 nitrito
Desnitrificación (pseudomonas, paracoccus
denitrificans)
(reducción) Elimina el nitrato del suelo y lo devuelven a la
atmósfera. Lo llevan a cabo las bacterias desnitrificantes en condiciones anaerobias y de inundación
leguminosas
N2
NO- 3 nitrato
N N
O
NO- 2
NO- 3
nitratos
nitrificación
2NH+
4
amonio
Bacterias fijadoras simbióticas
Procariotas Rhizobium
animales
Muerte y excreción:
Materia orgánica
(aminoácidos, urea)
plantas
Las bacterias
descomponedoras lo
transforman en materia asimilable
por las plantas Fundamental para el enriquecimiento
del suelo: Las plantas lo absorben por difusión y transporte activo. Entran a formar
parte de las proteínas. Si se infiltran en acuíferos en altos niveles
modifican la hemoglobina. Los agricultores
drenan las tierras para reducir la deshidratación y añaden fertilizantes para
incrementar los niveles de nitrato en el suelo.
2NH+
4
amonio
nitrificación
Fábricas
Nitrificación (oxidación):
Bacterias nitrificantes en
condiciones aerobias
nitrificación
N2
N2O (óxido nitroso)
O
NO2- + H2O
H NO3 (ácido nítrico)
luz
N2O
Gas muy inestable que asciende y
se introduce en la estratosfera
Estratosfera
Troposfera
desnitrificación
CICLO DEL NITRÓGENO (78% del volumen del aire)
Azobacter libres
10
CICLO DEL AZUFRE
1. Formas de captación:
a. Las plantas toman azufre en forma de sales disueltas, principalmente sulfatos La
participación del S es fundamental en la estructura de las proteínas (forma parte de los
aminoácidos metionina y cisteina), enzimas, hormonas y vitaminas
b. Bacterias del azufre: Hace 3.500 m.a. que ya existen. Son depósitos de baritina (sulfato
de bario) que se cree que fueron producidos por estas bacterias fotosintéticas que no
utilizaban agua para la fotosíntesis, sino ácido sulfhídrico en un ambiente anaerobio. La
reacción que resume su fotosíntesis es: CO2 + H2S + luz --------------------> SO42-
+
C6H12O6
Las bacterias del azufre siguen existiendo en la actualidad. Se hallan en medios
anaerobios
2. Formas de liberación:
a. El SO2: fuente más importante son las erupciones volcánicas y los humos industriales
b. El H2S (ácido sulfhídrico) (procede de las sales sulfurosas). Tanto este como los
sulfuros pueden ser utilizados por las bacterias anaerobias del azufre.
Ambos gases son tóxicos para casi todos los seres vivos. Se utilizan para la conservación
de alimentos (inhibe el crecimiento de microorganismos).
3. Formas de almacén (reservas):
El ion sulfato puede reaccionar con los cationes del medio, ej.: Ba++
para formar baritina
BaSO4
Algunas reacciones significativas:
SO3 + H2O ----------------------> H2SO4 (ácido sulfúrico)
H2O + SO3 = H2SO4 = lluvia ácida SO2 y H2S
H2S
S
SO4 2-
H2S (gaseoso)
reducción
reducción
Procede de la
descomposición por
acción de las
bacterias
Materia orgánica
Absorbido por las plantas en
forma disuelta
Animales
Se almacena como sulfuros de hierro, con el carbón, petróleo y
pizarras
Meteorización
SO4 2-
SO2
H2S r e
d
u c
c
i ó
n
reducción
oxidación
oxidación
Fábricas y volcanes
oxidación
SO3
Sal marina y SO4 2-
levantados por el viento
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CICLO DEL FÓSFORO
No tiene fase gaseosa, de modo que no puede ser tomado por el aire.
1. Formas de captación: a) Nutrición de animales y plantas. La cantidad de fósforo en el organismo humano es del
1%. Permaneciendo en el interior del organismo en forma de fosfato (esqueleto, ion
contribuyendo a la estabilidad del pH de líquidos corporales (intra y extracelulares).
Formando parte de moléculas orgánicas (ATP) (ácido fosfórico). Componente esencial
de los ácidos nucleicos (ADN y ARN)
2. Formas de liberación:
a) Se incorpora al ciclo biogeoquímico a partir de su liberación por meteorización de las
rocas que lo contienen (pero es un proceso muy lento).
3. Formas de almacén (reservas): a) Se halla en el mundo mineral casi siempre en forma de fosfato (PO4
3-). De esta
manera es un elemento que suele limitar el crecimiento de las plantas en condiciones
naturales, incluso más que el nitrógeno.
b) Muchos fosfatos son poco solubles, de modo que quedan fácilmente en forma inactiva,
inalcanzable para las raíces de las plantas y otros seres vivos.
meteorización rocas
Plantas y animales
Ciclo de las rocas
Transporte -sedimentación
Incorporación al medio acuoso: pesca
PO4 3-
disuelto en agua
Sedimentos con PO4 3-
diagénesis
Suelo guano
Rocas sedimentarias
marinas con fosfatos
PO4 3-
(Ca) fosfato
inorgánico
Ascenso orogénico
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Parámetros tróficos: Importante realizar ejercicios de selectividad
Biomasa (B) (manera de almacenar la energía solar que tiene la biosfera)
La biomasa mide la cantidad total de materia viva de un ecosistema, es decir, la masa de todos los
organismos que habitan en él por unidad de superficie.
B (biomasa) =
g/m
2 , Kg/Km
2 , etc.
La biomasa puede medirse en kilogramos, gramos, miligramos, etc. por unidad de superficie (km2, m
2...),
aunque es frecuente expresarla en unidades de energía: un gramo de materia orgánica equivale a 4 ó 5
kilocalorías.
Al calcularla hacemos referencia a su cantidad por unidad de área o volumen, por lo que es frecuente
expresarla de este modo: gC/cm2, kgC/m
2, etc. (C = materia orgánica).
También puede hablarse de biomasa en sentido más amplio. En este caso se trata de la materia viva y todos
los productos orgánicos obtenidos a partir de ella, como la hojarasca, leña, leche, miel...así como la materia
fósil en forma de carbón, petróleo y gas.
Biomasa primaria, es la producida directamente por la actividad fotosintética de los vegetales verdes.
Biomasa secundaria, sería la producida por los seres heterótrofos, que utilizan para su nutrición la
biomasa primaria.
Biomasa residual es la biomasa producida como resultado de algún tipo de actividad humana. Puede
ser de origen primario (serrín, paja, etc.) o secundario (estiércol, residuos urbanos)
Producción de biomasa (P):
La producción (P) es la cantidad (aumento) de energía que se almacena en forma de biomasa en cada nivel
trófico o en el ecosistema por unidad de tiempo (normalmente un año).
P (producción) =
g/m
2·año; Kg/Km
2·año; etc
Puede expresarse en : Kg / (Km2· año); g / (m
2· año), etc (de materia seca). (también en días)
También se expresa en su equivalencia energética: Kcal / (m2 ·año) (calor de combustión de materia seca)
Tipos de producción:
1. PPB: (Producción Primaria Bruta) es la cantidad de biomasa producida por los productores a través
de la fotosíntesis durante un año y transformada en química (asimilada). PPB = PPN + R
PSB (Producción Secundaria Bruta) es la cantidad de biomasa producida (energía capturada) por
resto de los niveles tróficos (consumidores mediante la alimentación) y que queda almacenada en los
tejidos de los organismos heterótrofos.
2. PPN: Producción Primaria Neta (PPN = PPB - Rrespiración) = Es la diferencia entre la producción
primaria bruta y la producción consumida en la respiración, es decir, es la energía que realmente se
convierte en biomasa por unidad de tiempo, y que puede ser aprovechada por otros niveles
13
Productividad biológica (p) y tiempo de renovación (r).
La productividad es el cociente entre la producción (bruta o neta) y la biomasa y mide la velocidad con que
se renueva la biomasa de los ecosistemas. Por este motivo recibe también el nombre de tasa de renovación.
Este valor expresa la “rentabilidad” de un nivel trófico, pues relaciona su producción anual con su biomasa
inicial.
Los cálculos suelen hacerse con la productividad neta (aumento de la biomasa por unidad de tiempo. En
términos económicos podríamos relacionar:
Biomasa con el capital inicial
Producción neta con intereses
Productividad con la rentabilidad (%)
1. Productividad neta (tasa de renovación) (p) =
x100 (%) (Tiempo
- 1)
Al analizar la productividad en los ecosistemas resulta muy interesante el cociente productividad neta / biomasa.
Así, por ejemplo, en una población de algas en la que cada alga se dividiera en dos iguales cada 24 horas, ese
cociente sería de 1 (eficiencia del 100%). Significa que cada gramo de algas dobla su peso en 24 horas
La relación productividad / biomasa es muy alta en el plancton (algas), puede ser cercana al 100% diario. Esto
quiere decir que la población se renueva con gran rapidez. Significaría que pueden llegar a tener tasas de
renovación de hasta un día.
2. Llamamos Tiempo de renovación al periodo (días, años) que tarda en renovarse un nivel trófico o un
sistema.
Es la relación inversa de la productividad, r =
=
La productividad o tasa de renovación en la vegetación terrestre su valor suele estar entre un 2% y un 100%
anual, lo que representa un tiempo de renovación entre 50 y 1 años respectivamente.
Productividad 2% año-1
Tiempo de renovación (inversa) =
=
Productividad 100 % año-1
Tiempo de renovación =
=
Eficiencia ecológica: Entre niveles tróficos se transfiere la biomasa con mayor o menor aprovechamiento. La eficiencia
ecológica es el aprovechamiento de la energía que se transfiere entre un nivel y el siguiente; puesto
que en la transferencia siempre se disipa calor, la eficiencia ecológica del ecosistema será mayor
cuanto menor sea la pérdida de calorías.
La mayor productividad se genera en los ecosistemas con arrecifes de coral, estuarios y bosques
tropicales; su antagonismo se encuentra en los desiertos áridos y alta mar.
a) Eficiencia ecológica:
· 100
Es el porcentaje (%) de energía que es transferida de un nivel trófico al siguiente. La
transferencia se produce efectivamente cuando un ser vivo cede su materia orgánica a un
depredador o un parásito.
Muchas veces las personas, al explotar los sistemas naturales, estamos valorando la eficacia de los
mismos a partir de los resultados obtenidos, sin tener en cuenta toda la energía y materia empleada
como entradas (costes ocultos).
Se acostumbra a considerar que la eficiencia ecológica es de un 10% en cada nivel de la pirámide
trófica, pero parece muy optimista.
14
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 se podrá alimentar a mayor número de individuos.
Pirámides tróficas (ecológicas): De números, biomasa y energía
Pirámide trófica de números Sus escalones son proporcionales al número de individuos que se encuentran en el ecosistema, por
unidad de superficie o volumen del biotopo, en cierto momento.
A) Los productores primarios, al ser
más pequeños (en tamaño) que los
herbívoros; deben ser muy numerosos
para poder mantenerlos
B) Cuando los productores primarios son
grandes en tamaño y pequeños en número
(árboles), un mismo individuo puede
mantener muchos herbívoros.
C) Pirámide trófica de parásitos (invertida)
Hiperparásito: el parásito puede ser parasitado por otro
animal, este segundo parásito recibe el nombre de
hiperparásito
El nivel de descomponedores afecta a todos los demás
niveles
2
10
50
15
Pirámide trófica de biomasa
Representan la cantidad de materia orgánica acumulada en cada nivel. En ocasiones pueden darse
pirámides invertidas, como las de los ecosistemas marinos. Cuando se muestrea un momento
concreto, inmediatamente después de un consumo máximo de los productores, estos presentan
una biomasa inferior a la de los otros niveles. Su existencia temporal es posible debido a la rápida
multiplicación del fitoplancton (su tasa de renovación es muy alta, y puede duplicar las poblaciones
prácticamente en un día. Esto provee constantemente de materia viva a los consumidores, cuyo
crecimiento y multiplicación son mucho más lentos. El equilibrio, por tanto, no se establece con la
biomasa del nivel anterior, sino con su producción.
Pirámide trófica de energía
Aportan una idea precisa de los intercambios energéticos en el interior del ecosistema.
Cada peldaño de la pirámide es proporcional a la energía utilizada por el nivel, medida en calorías o
kcal, en 1m2 de superficie (equivalente energético) en un período de tiempo, normalmente un año. Esto
representa la energía que un nivel pone, en una unidad de tiempo, a disposición del nivel trófico
superior, es decir, del que vive a sus expensas.
Ello se debe a que cada nivel explota al anterior, retirando una cantidad de energía (o lo que es lo
mismo, de materia) por unidad de tiempo idéntica a la que ha producido dicho nivel, de forma que su
biomasa permanece constante. Por tanto, la biomasa de cada nivel de consumidores no depende de la
biomasa del nivel inmediatamente inferior, sino de su producción. Este parámetro indica la energía real
que está disponible para el consumo del
nivel superior.
En función de la ley del 10%, estas
pirámides deben ser forzosamente
decrecientes hacia arriba, con una
progresiva reducción del flujo
energético, dado que cada nivel trófico
tiene a su disposición únicamente una
fracción del que lo precede, que es del
orden del 10%.
Se denomina eficiencia neta de cada
nivel al porcentaje del alimento que se
transforma en crecimiento propio. Es
decir, si se supone una producción neta
en los autótrofos de 100 calorías, es de
esperar una producción neta de 10
calorías a nivel de los herbívoros y
únicamente de 1 caloría a nivel de los
carnívoros. La eficiencia tiende a ser mayor según ascendemos en la pirámide.
Los ecosistemas naturales de mayor producción son los arrecifes de coral, los estuarios y los bosques
tropicales, mientras que los más pobres son los desiertos y el centro de los océanos
16
Factores limitantes de la producción primaria (Productores)
Factor limitante: La ley del mínimo de Liebig dice 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”.
Los principales factores limitantes de la producción primaria son 1)
temperatura, 2)humedad- CO2, 3) nutrientes (N, P, K...) y 4) luz.
Todos están en cantidades necesarias pero si uno de ellos, por ejemplo
el potasio, escasea se denomina factor o elemento limitante.
Factores limitantes:(T
ra, humedad-CO2, nutrientes y luz)
1. TEMPERATURA
La producción primaria aumenta con la temperatura
Son necesarias unas temperaturas mínimas para que haya actividad fotosintética, por debajo de la
cual no hay actividad
Si la temperatura aumenta mucho, la producción primaria decrece bruscamente debido a la
desnaturalización de las enzimas fotosintéticas (la más abundante en la Tierra es la RuBisCO)
2. HUMEDAD (agua) y concentración de CO2
Durante la fotosíntesis, la planta debe tener abiertos sus estomas para obtener el CO2 necesario
Cuanto mayor sea la precipitación, más agua disponible habrá para las plantas y podrán tener
abiertos los estomas más tiempo sin deshidratarse. Debido a ello las plantas de climas húmedos
tienen hojas de mayor superficie y con mayor número de estomas. Ambas características permiten
una mayor producción.
Las influencias de la humedad y la temperatura están estrechamente vinculadas.
Las temperaturas altas aumentan la producción cuando la disponibilidad de agua también es alta.
En caso contrario, cuando la evapotranspiración (pérdida de agua) supera la capacidad de renovar
el agua de las plantas, sus estomas se cierran, disminuye la concentración de CO2 en las células de
las hojas y la fotosíntesis se detiene. Comienza entonces la FOTORRESPIRACIÓN, un proceso
similar a la respiración que no produce energía y provoca una disminución de la producción entre
un 30% y un 50%
Cuando la concentración de CO2 es aproximadamente la de la atmósfera, la RuBisCo lo fija y produce
materia orgánica (Fotosíntesis)
Cuando la concentración de O2 aumenta o disminuye la de CO2, la RuBisCo se une con el oxígeno y tiene
lugar la fotorrespiración, proceso que consume materia orgánica y oxígeno, y produce CO2. El resultado es
una disminución de la producción primaria neta
Fotorrespiración RuBisCO Fotosíntesis
H2 O
CO2 O2 O2 CO2
Temperatura alta y abundante agua EVT alta y escasa concentración de CO2
17
Adaptaciones metabólicas asociadas a la temperatura y humedad
Plantas C3 (realizan la fotorrespiración). Ruta
Denominadas así por tener 3 carbonos el primer compuesto formado tras la fijación del CO2 (ciclo
de Calvin) en situación de sequía, cierran sus estomas para evitar las pérdidas de agua; en esas
condiciones disminuye la concentración de CO2 en su interior y se provoca la fotorrespiración,
disminuyendo la eficiencia fotosintética.
Ejemplos de plantas C3 : patata, trigo, cebada, arroz, tomate, algodón, soja, judías...
Plantas C4 (no realiza la fotorrespiración). Ruta
No realizan la fotorrespiración, porque el CO2 fijado se almacena en forma de un compuesto de 4
carbonos (oxalacetato) este compuesto libera CO2 mediante un reacción química en el interior de la
hoja; de esta manera, siempre hay CO2 suficiente para realizar la fotosíntesis. Las plantas C4 son
tropicales, como el maíz, la caña de azúcar o el sorgo
3. NUTRIENTES:
El nitrógeno y el fósforo son tan esenciales para la síntesis de materia orgánica como el
CO2 y el agua. Dado que en el entorno la proporción está desviada a favor del carbono,
frente al fósforo, la cantidad de fósforo es el más importante factor que limita la producción
primaria en la biosfera (ácidos nucléicos y ATP). El nitrógeno(forma parte de la clorofila)
tiene una importancia menor, debido a la gran cantidad que, en forma de gas, se encuentra
en la atmósfera y disuelto en el agua.
4. LA LUZ
Salvo en las profundidades oceánicas, no es muy común en los continentes, que la falta de
luz limite la producción primaria. Sin embargo, la propia estructura y el aparato fotosintético
de los cloroplastos constituye por sí mismo un factor limitante. La luz es imprescindible
para el crecimiento vegetal. Según aumenta su intensidad, aumenta la producción primaria;
pero llega un momento en que el aparato fotosintético se satura, y sucesivos aumentos de
luz ya no se corresponden con aumentos en la producción
18
Autorregulación del ecosistema
Autorregulación de las poblaciones (relación intraespecífica)
El crecimiento exponencial no se da en la naturaleza más que durante breves periodos de tiempo, por
ejemplo, cuando una especie invade un territorio virgen, como una nueva isla volcánica. El número de
componentes de una población evoluciona más bien siguiendo lo que se conoce como curva logística
(sigmoidea) y que resulta del compromiso entre la capacidad de reproducción y los mecanismos
reguladores del sistema.
o Estrategias de supervivencia de la población (de reproducción) K y r
Las constantes r y K nos permiten diferenciar dos estrategias para el crecimiento y la supervivencia
de las poblaciones.
Estrategas de la r = Especies oportunistas o pioneros que se extienden rápidamente por
dispersión y ocupan los hábitat recién creados. Tienen un tiempo de vida relativamente corto.
Invierten gran cantidad de materia y energía en la fabricación de cantidades ingentes de huevos o
semillas capaces de asegurar la reproducción a pesar de que la mayoría de ellos morirá
tempranamente (tasa de reproducción elevada y supervivencia baja). Los supervivientes se
reproducen rápidamente, repitiendo el ciclo. Desarrollo rápido y madurez precoz. Potencial biótico:
elevado r = TN - TM
Ej: Algunos invertebrados marinos (ostras....), muchos peces y la mayor parte de los
insectos. Vegetales anuales, bacterias y algas
Estrategas de la K (equilibrada) = Especies especialistas adaptadas a vivir en ambientes
estables y capaces de resistir la competencia. Los individuos son longevos y la mayoría alcanza la
edad adulta. Aunque pueden reproducirse varias veces en su vida su tasa de reproducción es baja y
tienen pocos descendientes a los que les dedican mayor atención (cuidan las crías). Desarrollo lento
y madurez tardía. Potencial biótico bajo
Crecimiento de una población con recursos limitados. Tasa de saturación.
K = capacidad de carga del sistema, es decir, el efectivo máximo de población que puede alcanzarse
en un ambiente
Ej: Hombre, elefante, hipopótamos, ciertos lagartos, hidra de agua dulce, muchas aves,
muchos mamíferos (muchos ungulados: mamíferos con pezuña) y, mosca de la fruta....
19
o Curvas de crecimiento de poblaciones (número individuos - tiempo):
El crecimiento de una población está condicionado fundamentalmente por la disponibilidad de
recursos del medio y por el resto de las poblaciones de la comunidad.
Capacidad de carga del sistema o resistencia ambiental (K): es el efectivo máximo de población
que puede alcanzarse en un ambiente. Se llama resistencia ambiental al conjunto de factores
bióticos y abióticos que limitan el crecimiento de una población.
En un ecosistema ideal, en el que los recursos fueran ilimitados, una población crecería de forma
exponencial. Si este crecimiento se representa en función del tiempo, se obtiene una curva en forma
de “J”. El crecimiento exponencial ocurre bajo condiciones especiales y no puede mantenerse
durante mucho tiempo en la naturaleza, ya que llega a un punto en el que los recursos (alimento y
espacio) se agotan y se produce la muerte masiva de los individuos. Aumenta la mortalidad y la
población crece cada vez más lentamente y acaba por estabilizarse (r =0).
En condiciones naturales y en un medio con recursos limitados, la población comienza a crecer de
manera exponencial hasta el punto en el que la resistencia ambiental frena el crecimiento. La
población entonces crece lentamente y se mantiene más o menos constante en torno a un valor. Si se
representa este crecimiento, se obtiene una curva en forma de “S”
Potencial biótico r = TN – TM ( r > 0, r = 0 ó r < 0).
1) Arranque
2) Crecimiento rápido
3) Aumento regular
4) Desaceleración y punto de inflexión
5) Estabilidad
El valor en torno al cual se estabiliza el número de individuos de una población se denomina
capacidad de carga del ecosistema (K). Este valor indica el tamaño máximo de una población,
que puede mantenerse más o menos estable sin que se produzca la degradación del medio.
Alrededor de K, las poblaciones sufren fluctuaciones y el crecimiento de la población se dice que es
estacionario y se encuentra en equilibrio
J S
Resistencia ambiental
Potencial biótico máximo (sin limitaciones, en condiciones óptimas): r > 0
Resistencia ambiental
20
RELACIONAR LAS CURVAS DE CRECIMIENTO CON LOS BUCLES (+ ó -) Y EL
POTENCIAL BIÓTICO TN (tasa natalidad) Y TM (tasa mortalidad)
r = TN – TM (>0, <0 y 0)
Ciclos de población
Estrategas de la K. Población con
fluctuaciones en torno al límite de carga:
especie estacionaria y en equilibrio. Hombre, aves, mamíferos
Estrategas de la r. Cuando alcanza
la capacidad de carga desaparece
bruscamente
(especie vegetal, insectos)
Especie oportunista o pioneras (r).
Población cuyos recursos sufren altibajos
temporales (fluctuaciones irregulares)
Insectos, peces, vegetales, bacterias y algas
21
Una de las propiedades que afectan al número de individuos de una población es la pauta de
mortalidad, entendiéndose como tal, el porcentaje de mortalidad de una población en función de
su edad. Teniendo en cuenta que es una propiedad peculiar de cada especie, se construyen las :
o Curvas de supervivencia de poblaciones (número supervivientes – edad):
En ellas se refleja claramente como desciende el número de individuos en función de la edad,
obteniéndose gráficas diferentes según especies. Es la probabilidad que tienen al nacer los
individuos de una población de alcanzar una determinada edad. Se clasifican en tres tipos I, II y III.
Tipo I o convexa: la supervivencia de la especie disminuye acentuadamente en la última fase de la
vida. Estrategia de la K.
Baja tasa de mortalidad hasta llegar a cierta edad en que aumenta rápidamente.
Es el caso de la especie humana y de los mamíferos en general.
Tipo II o rectilínea: la supervivencia y la mortalidad son constantes a lo largo de toda la vida. Es el
caso de la hidra de agua dulce, muchas aves, ciertos lagartos......
Tipo III o cóncava: la mortalidad es elevada al comienzo de la vida (vida larvaria o juvenil). Es el
caso de las especies de alto índice de reproducción, en especial en animales con metamorfosis
(muchos insectos) muchos peces, y vegetales anuales. Estrategia de la r.
22
o Pirámides de Población (edades): regulación natalidad
El estudio de la distribución de una población según las distintas edades de sus integrantes es
interesante para saber si la población está creciendo, disminuyendo o si se mantiene estable. Desde
el punto de vista ecológico, se suelen considerar tres grupos principales de individuos respecto a la
edad: prerreproductivos, reproductivos y postreproductivos. La duración de tales períodos varía
mucho de unas especies a otras.
Se puede representar en una gráfica el porcentaje de individuos correspondiente a cada grupo de
edad, mediante una serie de barras horizontales superpuestas. Así se obtienen las llamadas
"pirámides de edades". La longitud de cada barra es proporcional al número de individuos de esa
edad en la población.
Se distinguen tres tipos básicos de pirámides de edades:
En el primer tipo (PAGODA), la población presenta una alta
tasa de natalidad, por lo que predominan los individuos muy
jóvenes, mientras que el grupo postreproductivo es muy
pequeño. El gráfico tiene forma triangular con una base ancha,
lo que representa una población que está en fase de
crecimiento rápido (población en expansión). Ej. Países
africanos, la India...
En el segundo tipo (CAMPANA), los grupos de edad
prerreproductiva y reproductiva son de tamaño parecido y los
individuos seniles siguen siendo menos numerosos. El gráfico
presenta forma de campana y representa una población
estabilizada, con un crecimiento alrededor de cero. Ej. España
En el tercer caso (BULBO), la tasa de natalidad es muy baja y,
por tanto, el grupo prerreproductivo, es muy pequeño, mientras
que el postreproductivo ha aumentado mucho. La gráfica tiene
mayor anchura en su centro que en la base, y representa a una
población en regresión (decreciente en proceso de
envejecimiento) Ej. Países escandinavos
23
o Estabilidad, fluctuaciones y extinciones en las poblaciones
1) La estabilidad es la permanencia del número de individuos de una población a lo largo del tiempo
(estado estacionario). El número de individuos de una población no es constante, sino que oscila en
torno al límite de carga. El conjunto formado por dichas oscilaciones recibe el nombre de
fluctuaciones.
Por tanto, la situación de equilibrio no consiste en que el número de individuos permanezca
constante, más bien supone una tendencia numérica (representada por las oscilaciones) a alcanzar el
valor del límite de carga. Por ello decimos que la población se encuentra en equilibrio dinámico.
2) Fluctuaciones son los cambios producidos en el número de individuos de una población alrededor
del valor K (factores limitantes como la T, humedad, alimento o por relaciones con otras especies)
Las fluctuaciones pueden ser irregulares (típico de especies oportunistas o pioneras) o regulares
(oscilaciones) que suelen ocurrir en poblaciones cuyo tamaño es regulado por mecanismo como la
competencia, las enfermedades, la cantidad de alimento, el aumento de los depredadores, etc.
3) Denominamos extinción a una fluctuación que, provocando un decrecimiento exponencial, lleve a la
población hasta el valor de N igual a cero.
No debemos suponer que un sistema estable no es frágil si tomamos como ejemplo la selva tropical,
observamos que, aunque es estable, es muy frágil.
Ejercicio: Explica la evolución de las poblaciones en cada caso y pon un ejemplo.
Se trata de que observen y analicen cada gráfica, expresando en forma escrita el efecto que
ejercen sobre el crecimiento de la población los bucles de la TN y TM.
Si TN >TM, la gráfica sigue una curva ascendente (crecimiento exponencial), ya que predomina el
bucle positivo; si TN < TM, la gráfica es descendente al predominar el bucle negativo, y si TN =
TM, sigue una línea recta ya que se alcanza "el crecimiento cero".
a) Se observa predominio del bucle positivo en la primera fase, hasta que se alcanza el
límite de carga. El crecimiento cero no es constante, sino que tiene altibajos
(fluctuaciones) en torno al límite de carga. Por ejemplo, una población que coloniza un
territorio sin explotar.
b) Se observan fluctuaciones cíclicas originadas por la alternancia en el predominio de
ambos bucles. Por ejemplo, una población cuyos recursos sufren altibajos
temporales. Fluctuaciones regulares con oscilaciones
c) El primer tramo es similar a la gráfica (a) pero después, tras un tiempo de fuerte
influencia del bucle positivo, se alcanza la estabilidad en tomo a un límite de carga
menor, probablemente motivado por un cambio en las condiciones del medio (por
ejemplo, tras su quema parcial), que provoca la reducción del número de individuos que
se pueden mantener. Fluctuaciones irregulares
d) Ocurre exactamente lo contrario a la gráfica (c), ya que se observan dos aumentos en el
límite de carga, un bucle positivo incrementa la población hasta un límite de carga
superior, que pueden ser debidos a una mejora de las condiciones ambientales o a
la tecnología. Por ejemplo, en el caso humano, podría representar los dos saltos
acaecidos: el primero supone el paso de una sociedad cazadora-recolectora a otra
agrícola-ganadera y el segundo, de esta última a otra sociedad industrializada.
e) Este caso es parecido al (c), pero aquí el cambio es tan drástico que provoca la extinción
de la población. Por ejemplo, la caza masiva de una determinada especie o la carencia de
sustento provocado por un cambio en las condiciones ambientales.
24
o Valencia ecológica de las poblaciones: especies estenoicas y eurioicas
Denominamos valencia ecológica al campo o intervalo de tolerancia de una especie respecto a un
factor cualquiera del medio (luz, T, humedad, pH, etc.)
Uno solo de los factores ambientales puede ser suficiente
para que un ser vivo no pueda vivir en un área determinada
de acuerdo con la Ley del mínimo de Liebig. “La
distribución de una especie está controlada por aquel
factor ambiental para el cual el organismo tiene la
mínima capacidad de adaptación o control”.
La zona de respuesta óptima es el intervalo en que el
rendimiento de la especie es máximo.
Los factores limitantes marcarán unos límites de tolerancia (máximo y mínimo) para la
existencia de determinadas especies, algunas de las cuales son poco exigentes o eurioicas, y
otras presentan unos límites de tolerancia estrechos, estenoicas
Los factores Físico - Químicos influyen de distinta manera en la distribución de los seres
vivos, dependiendo de la sensibilidad de los organismos tendríamos:
Organismos eurioicos (euri= amplio): pueden habitar en
una amplia gama de valores del factor considerado. Tienen
valencias ecológicas de gran amplitud
Organismos estenoicos (esteno= estrecho): pueden vivir
en un estrecho margen.
Un organismo estenoico para un factor puede ser eurioico
para otro y las exigencias de los organismos varían a veces
radicalmente, a lo largo de un ciclo de vida.
Ej.: Libélulas (larvas acuáticas y adultos alados). Plantones2 de sauce (recogidos en invierno
resisten hasta - 150º). Recogidos en verano no resisten temperaturas menores de - 5º.
La consecuencia final es que las especies más sensibles desaparecen de las áreas en que uno
de los factores abióticos (Ley de Liebig) alcanza ciertos valores.
2 Arbolito nuevo que ha de ser trasplantado
¿Quién es más tolerante?
25
Autorregulación en la comunidad (competencia, depredación,…..)
AUTOREGULACIÓN EN LA COMUNIDAD: Se beneficia = +; Se perjudica = -; Indiferente = 0
Interacción o
nombre de la
relación
Influencia
en cada
especie
Naturaleza de la interacción y ejemplos A B
Competencia
-
-
Las dos poblaciones se inhiben. Cada una de las poblaciones afecta negativamente
a la otra en la consecución de los recursos.
Interespecífica: relación entre dos especies diferentes que necesitan el mismo
recurso para vivir. Una acabará eliminando a la otra. Ej.: Leopardo – león, leones
y guepardo Intraespecífica: Dos individuos de la misma especie necesitan los mismos recursos
para vivir. Lucha por la misma hembra, comida... Ej.: entre lobos, entre osos ..
Neutralismo
0
0 Ninguna de las dos poblaciones afecta a la otra.
Ej. Cabras y hormigas. Águilas culebreras y lechuzas.
Mutualismo,
simbiosis o
cooperación
+
+
La interacción es favorable para ambas poblaciones, pero es obligatoria.
Mutualismo: Ej: Pez payaso y anémona. la anémona con sus dardos venenosos
protege al pez contra predadores y el pez payaso protege a la anémona contra peces
de la familia que se alimentan de anémonas
Simbiosis: Ej.: Algas y hongos en líquenes. Bacterias de nuestro intestino que
sintetizan vitamina K para nuestro organismo.
Bacterias del intestino de los rumiantes que se alimentan de la celulosa
proporcionándoles glucosa.
Endosimbiosis. Ej.:Cloroplastos y mitocondrias dentro de las células eucariotas.
Parasitismo
+
-
Parásito: Es un depredador muy especializado cuya acción perjudicial no causa la
muerte del patrón u hospedador, por lo menos de manera inmediata.
Algunos discurren a través de varios hospedadores.
.. Endoparásitos: Tenia o solitaria. Duela de la oveja (platelminto parásito).
Triquina. Lombriz intestinal.
.. Ectoparásitos: Pulga, piojos, chinches, garrapata, hongos Los hiperparásitos
(parasitan a parásitos) Hospedador: organismo perjudicado
Comensalismo
+
0
Son relaciones cuyo grado de interdependencia es menor.
En el comensalismo, una de las especies se beneficia, mientras que la otra no
resulta perjudicada. Seres que se alimentan de los sobrantes del patrón sin causarle
ningún perjuicio. Si se aprovecha del albergue se denomina inquilinismo
(cangrejo ermitaño) Ej.: Pez rémora que se adhiere al vientre del tiburón para alimentarse de los restos de
éste. Microorganismos en la parte final del intestino humano alimentándose de heces fecales
Depredación
+
-
Depredadores y presas (estudio de la interacción entre ellos)
Cuando en una cadena trófica un carnívoro mata a un herbívoro, se establece entre
ellos una relación trófica llamada depredación, el cazador recibe el nombre de
depredador y presa es el animal por él cazado.
La depredación es necesaria en la Naturaleza, pues controla las poblaciones.
Las presas capturadas por el depredador son generalmente las más viejas y
enfermas, lo que supone la supervivencia de los seres mejor dotados.
Ej: Cebra y León. El búho real depredador de presas como conejos, aves,
roedores, pájaros. mariquitas y pulgones.....
Relaciones Presa – depredador (Lotka y Volterra)
Tiempo de respuesta
26
El ecosistema en el tiempo: Sucesión, autorregulación y regresión del ecosistema
La sucesión ecológica es la consecuencia de cambios que se producen en un ecosistema,
como resultado de su propia dinámica interna. Es un proceso lento y gradual que consiste en
una evolución desde un estado inicial de escasa diversidad biológica hasta un estado final
de mayor diversidad.
Cambios generales en una sucesión
1. Aumenta la diversidad de especies y cambian unas por otras (los generalistas son
sustituidas por especialistas)
2. Aumenta la estabilidad del ecosistema (un ecosistema maduro se autorregula)
3. Aumenta la complejidad estructural (redes tróficas cada vez más complejas)
4. Se incrementa la biomasa (al principio exponencial, luego se estabiliza)
5. Aumenta la eficacia en el aprovechamiento de la energía (fluye más eficazmente)
6. Disminuye la productividad con la madurez. La relación (producción/biomasa)
disminuye
El clímax ecológico: Se denomina clímax al estado ideal de un ecosistema al final de un
proceso de sucesión.
El ecosistema pasa por una fase de colonización muy inestable a una fase más estable con
menor producción y mayor variedad de especies. Idealmente la sucesión alcanza el estado de
clímax, con una biocenosis caracterizada por su estabilidad.
Finalmente cuando se produce la destrucción o alteración de alguno de los elementos del
ecosistema puede producirse una regresión.
La diversidad como garantía de la regulación: Es su capacidad para retornar a las
condiciones iniciales tras ser alterado.
La estabilidad depende del tipo de perturbación a la que el ecosistema es sometido. Ej.:
variaciones estacionales, actividad humana.
Sucesión primaria: Es aquella que se establece en un lugar que no ha sido colonizado
anteriormente por seres vivos y en el cuál no se ha formado un suelo. Es la sucesión que tendría
lugar en una isla volcánica que se acaba de formar o en zonas de un glaciar en retroceso.
Sucesión secundaria: Se produce un cambio paulatino con incorporación y / o desaparición
de especies en el área afectada.
Sucesión secundaria: Es la que se produce en una zona donde antes existía una comunidad
que ha sido parcial o totalmente eliminada por una perturbación. La sucesión secundaria
tiene lugar, por ejemplo, después de una tala, una inundación, una sequía, un incendio…
27
Biodiversidad o diversidad biológica
Por diversidad de especies se entiende la variedad de especies existentes en una región. El número
de especies de una región (su "riqueza" en especies) es una medida que a menudo se utiliza, pero
una medida más precisa, la "diversidad taxonómica" tiene en cuenta la estrecha relación existente
entre unas especies y otras. (problema con las especies accidentales)
Por ejemplo: una isla en que hay dos especies de pájaros y una especie de lagartos tiene mayor
diversidad taxonómica que una isla en que hay tres especies de pájaros pero ninguna de lagartos.
Por lo tanto, aun cuando haya más especies de escarabajos terrestres que de todas las otras especies
combinadas, ellos no influyen sobre la diversidad de las especies, porque están relacionados muy
estrechamente. Análogamente, es mucho mayor el número de las especies que viven en tierra que
las que viven en el mar, pero las especies terrestres están más estrechamente vinculadas entre sí que
las especies oceánicas, por lo cual la diversidad es mayor en los ecosistemas marítimos que lo que
sugeriría una cuenta estricta de las especies.
Una especie es un conjunto de organismos que comparten sus genes entre sí y están aislados
genéticamente del resto de los organismos. Los organismos pertenecientes a la misma especie
pueden reproducirse y dar descendientes fértiles, además de poseer semejanza morfológica y
fisiológica.
La heterogeneidad es máxima en un ecosistema cuando todas las especies están constituidas por el
mismo número de organismos. La biodiversidad crece con el área de estudio.
Cuando las poblaciones de la misma especie viven aisladas entre sí cientos o miles de kilómetros,
no comparten sus genes de ningún modo; si esta separación se prolongase durante millones de años
ambas poblaciones podrían llegar a divergir genéticamente hasta dar lugar a dos especies
diferentes que ya no serían capaces de reproducirse eficazmente entre sí.
Índice del Planeta viviente (LPI) (Living Planet Index) Es un indicador de presión sobre el medio ambiente, con la que se mide la tendencia y el grado
de pérdida de biodiversidad. Para elaborarlo se observó la evolución del número de especies
animales (evalúa poblaciones de 1.313 especies de
vertebrados–peces, anfibios, reptiles, aves,
mamíferos–en todo el mundo) conocidas en 1970,
año en que comenzó el estudio, procedentes de
diferentes ecosistemas (agua dulce, marinos y
forestales) LPI: según datos del GEO-4. El valor 1 es el 100%
correspondiente al número de especies registradas en
1970 (fuente: Loh y Goldfinger 2006)
La biodiversidad en jaque Perdemos aproximadamente unas 27.000 especies
por año. Es la Sexta Extinción Masiva en la historia
del Planeta.
Causa central: transformación y fragmentación de
ecosistemas a escala regional y planetaria y
destrucción de hábitats.
Mayor competencia por los bienes y servicios de la naturaleza con las otras especies
Hoy la capacidad de carga de los ecosistemas está bajo mayor presión por la extracción
acelerada de recursos, el deterioro y la acumulación de desechos
Estamos usando los recursos a una tasa mayor que su capacidad regenerativa provocando
erosión, extinción, pobreza y un futuro incierto.
Cambios a escala global como los daños a la capa de ozono y el calentamiento global alteran los
sistemas productivos naturales y los creados por el ser humano
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Extinción de especies. “Principales causas de la extinción” De todas estas extinciones masivas ha habido 5 particularmente importantes:
1. La primera extinción masiva tuvo lugar a finales del periodo Ordovícico, hace 440 millones de
años, en la que desaparecen el 60% de las especies animales y vegetales y el 80% de las
especies marinas.
2. La segunda tuvo lugar a finales del periodo
Devónico, hace 360 millones de años y
desaparecen también el 60% de las especies.
3. La tercera gran extinción ocurre a finales del
periodo Pérmico, hace 250 millones de años. Fue
la más grande en la que se extinguen el 90% de las
especies marinas y desaparecen el 70% de las
familias de reptiles y anfibios y el 30% de los
insectos.
4. La cuarta se produce a finales del Triásico, hace
205 millones de años, y desaparecen el 20% de las
familias, sobre todo de reptiles y moluscos.
5. La quinta y más célebre de todas se produce hace 65 millones de años a finales del Cretácico
en la que desaparecen los dinosaurios y el 50% de los reptiles y géneros marinos.
El valor de la biodiversidad Hay de 30 a 100 millones de especies o tal vez más. Sólo un millón y medio han sido descritas y catalogadas.
Utilizadas en: Alimentación, Farmacia, Industria, Tecnología, Bienestar...
La progresiva pérdida de la biodiversidad. Causas.
Las causas principales de la pérdida de biodiversidad son:
1. La deforestación por corte o quema para propósitos agrícolas, de colonización o
urbanización y uso de la madera para construcción y como combustible.
2. El sobrepastoreo: Exceso de animales que pastan largo tiempo en una misma área. Se
compacta el suelo y desaparecen las especies de pastos que alimentan el ganado
3. La destrucción de hábitats (como la fragmentación de los hábitats y su degradación)
4. El coleccionismo, la caza y la venta de especies como mascotas.
5. Introducción de especies no autóctonas (especies invasoras) (mejillón cebra procedente de
Rusia y que es capaz de ascender por el curso de los ríos, lagos y embalses llegando a
taponar las cañerías y conductos, cangrejo americano de río, perca sol, alga asesina de
China, tortuga de florida, árbol del cielo, chumbera, pitera...)
6. Las actividades industriales.
7. Cambios en los usos del suelo, construcción de infraestructuras y las extracciones de agua.
http://www.elmundo.es/elmundo/2009/08/19/ciencia/1250681397.html
ALGUNAS ESPECIES EN VIAS DE EXTINCIÓN EN ESPAÑA:
1. Oso pardo (media docena en la cordillera cantábrica)
2. Quebrantahuesos
3. Bucardo (cabra montesa pirenaica)
4. Lince ibérico
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Medidas de conservación y corrección de la biodiversidad Preservar la biodiversidad es un objetivo prioritario para un "desarrollo sostenible". El 29 de diciembre
de 1993 entró en vigor el Convenio sobre la Diversidad Biológica (firmado en la conferencia de Río
de 1992), en el que se resalta la importancia de conservar la diversidad genética de los "genes silvestres",
ya que sin ellos muchos cultivos podrían desaparecer, pues cada cierto número de años las semillas
artificiales han de ser tratadas, mediante cruzamiento o biotecnología (aplicación tecnológica de
organismos vivos), para evitar su decaimiento. Además, existen muchas especies por descubrir y otras
cuyas propiedades aún no han sido descubiertas.
Como medidas más urgentes para atajar este problema podemos citar
1. La protección de las áreas geográficas donde se hallan dichas especies (espacios protegidos como
Parques, Reservas…)
2. Estudio de la huella ecológica (ver tema 1) y del LPI (Índice del planeta viviente)
3. La creación de bancos de genes y semillas que garanticen su supervivencia hasta que puedan ser
utilizadas.
4. Decretar leyes para la preservación de las especies y ecosistemas.
Migraciones y Dispersiones
Migraciones estacionales: Desplazamientos periódicos de un hábitat a otro, si son grupos de
animales es una estrategia para evitar las estaciones más desfavorables. Suele producirse en latitudes
templadas donde las estaciones son muy marcadas.
Dispersiones: Cuando el número de individuos de una población es excesivo para su hábitat.
Capacidad que tiene una población, basada en ventajas adaptativas, que le permite colonizar nuevos
hábitats mediante desplazamientos de un sitio.
Adaptaciones
Adaptaciones:
Es el proceso mediante el cual un organismo adquiere características favorables para vivir en un ambiente
determinado.
La adaptación, como respuesta a los problemas ambientales, es un proceso abierto, que puede dar lugar a
muchas soluciones distintas al mismo problema. La supervivencia puede ser la prueba de la validez de la
adaptación.
a) Adaptación a la temperatura En los animales, se distingue entre endotermos (homeotermos) (aves y mamíferos) y ectotermos
(poiquilotermos) (peces, anfibio y reptiles). En el caso de los poiquilotermos, el calor necesario para
conseguir la temperatura adecuada procede del exterior, mientras que los homeotermos aprovechan la
energía residual de sus reacciones metabólicas para ajustar la temperatura.
La relación superficie / volumen justifica la regla de Bergmann: dentro de un mismo grupo de especies
semejantes, el animal más grande es el que vive en clima más frío, y la regla de Allen: en el mismo grupo,
los apéndices son más cortos cuanto más frío es el clima.
Ej.: Zorros: tamaño orejas, el del ártico pequeñas; el del Sáhara grandes; el zorro común intermedias.
b) Adaptación a la humedad
Los organismos terrestres, según su grado de necesidad de agua pueden clasificarse en:
a) Acuáticos: viven en el agua. Algas
b) Higrófilos: viven en medios húmedos. Espadaña.
c) Mesófilos: necesitan el agua moderadamente. Cardos
d) Xerófilos: pueden vivir adaptados a ambientes muy secos. Chumberas
c) Adaptaciones a la luz
Según su necesidad de luz las plantas terrestres se clasifican en :
Heliófilas: amantes del sol. Hibiscus, girasol, romero, tomillo ....
Esciófilas: plantas de sombra. Musgo, helecho ......
Los animales terrestres también tienen preferencias. Ej.: las cucarachas y cochinillas de humedad
prefieren la sombra.