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TEMA 5
ORGANIZACIÓN Y DIVERSIDAD DE
LA BIOSFERA
ECOSISTEMA
Es un sistema formado por la interacción
entre:
una biocenosis
y unos factores físicos del medio o biotopo.
BIOTOPO
Se compone de un medio físico y unos factores del medio (Factores abióticos)
Medio Físico: Es el lugar donde los seres vivos desarrollan sus funciones vitales. Básicamente hay dos tipos de medios: líquido y gaseoso y ambos
tienen un límite inferior sólido sobre el que se sustentan los organismos.
Factores abióticos: Son las características fisicoquímicas del medio ambiente: temperatura, luz, humedad, composición química, salinidad, presión…
BIOCENOSIS
Está formada por los seres vivos y las relaciones que existen entre ellos. Los seres vivos no viven solos ni aislados sino que se agrupan formando poblaciones de la misma especie y comunidades junto con otras especies.
Factores bióticos: Son las relaciones que existen entre los diferentes seres vivos. Pueden ser de dos tipos:
Intraespecíficas, entre individuos de la misma especie.
Interespecíficas entre individuos de diferentes especies.
AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA
Los ecosistemas son normalmente
cerrados para la materia, aunque
abiertos para la energía, son capaces
de autorregularse y permanecer en
equilibrio dinámico a lo largo del tiempo.
AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA
Un acuario con una sencilla cadena trófica, es un
ejemplo de ecosistema autorregulado.
Si se introduce una nueva especie el equilibrio del
ecosistema se altera.
Imagina un ecosistemacerrado: el acuario
Tres eslabones: productores, herbívoros y
carnívoros
Bacterias descomponedoras
reciclan los nutrientes
Los bucles de realimentación negativa estabilizan el sistema
Si sólo existieran algas
Crecimiento exponencialde la población
Escasez de nutrientesFactores limitantesExtinción
El papel de los herbívoros
Evitan el crecimiento exponencial del alga
Rejuvenecen la poblaciónde algas al incrementarsu tasa de renovación
Enriquecen el medioen nutrientes, a través del bucle dedescomponedores
El ecosistema es capaz de
autorregularse y permanecer en
equilibrio dinámico a lo largo del
tiempo
Si introducimos un pez rompemos el equilibrio,
habría que añadir comida y oxígeno
ECOLOGÍA DE POBLACIONES
Las poblaciones están constituidas por los individuos
de la misma especie que vive en un lugar
determinado.
La población presenta unas características exclusivas:
tasa de natalidad y mortalidad (TN y TM), potencial
biótico (r=TN-TM), forma de crecimiento, organización
en el espacio…
La ecología de poblaciones estudia los factores que
regulan las poblaciones, así como su dinámica y
evolución a lo largo del tiempo.
CRECIMIENTO DE UNA POBLACIÓN
El tamaño de una población depende de:
Potencial biótico (r), o capacidad para
reproducirse a un cierto ritmo (TN-TM) que es
una característica inherente a cada población
Resistencia ambiental o conjunto de factores
extrínsecos (bióticos i abióticos) que frenan su
crecimiento.
POTENCIAL BIÓTICO
El crecimiento anual de una población se determina por
la fórmula:
TMNTNNNN tttt 1
)1(1 rNN tt
POTENCIAL BIÓTICO
El potencial biótico es máximo cuando las
condiciones son óptimas para la población sin que
ningún factor limite su crecimiento.
Se obtiene una curva exponencial o en J de
crecimiento ilimitado.
POTENCIAL BIÓTICO
En condiciones reales el crecimiento de la población se ve limitado, apareciendo curvas de crecimiento sigmoidal o en S.
Se observan las siguientes fases:
Fase de latencia
Fase exponencial
Fase estacionaria
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
Población es el conjunto de individuos de la misma especie de un ecosistema
El estado estacionario es un equilibrio dinámico que se manifiesta por fluctuaciones en el nº de individuos en torno al límite de carga
Cuando el potencial biótico ( r= TN – TM) es máximo, el crecimiento es exponencial
Con el tiempo el crecimiento se ve limitado por la resistencia ambiental que refuerza el bucle de realimentación negativa de las defunciones, dando lugar a curvas logísticas
RESISTENCIA AMBIENTAL
Viene marcada por una serie de factores que impiden que la población alcance su máximo potencial biótico:
Factores externos: bióticos (depredadores, parásitos, competidores), abióticos (cambios clima, catástrofes, escasez alimentos agua etc.)
Factores internos: densidad elevada provoca un descenso de la reproducción (competencia, emigración..)
LA RESISTENCIA AMBIENTAL Y EL POTENCIAL BIÓTICO
POBLACIÓN
r
+
TN+
TM-
RA
+
-+
- -
ESTRATEGIA DE LA REPRODUCCIÓN
Existen dos estrategias de reproducción en función del potencial biótico:
Estrategas de la r: especies oportunistas. Tienen un potencial biótico muy elevado (TN), invierten en un número elevado de crías, de las que pocas llegarán a adultas (no cuidan de las crías).
Estrategas de la k: especies de equilibrio. Tienen baja TN, pocos descendientes pero también una baja TM (cuidan de los descendientes).
r estrategas K estrategas
¿En cual de los dos
grupos incluirías a
estas especies?
r-estrategas: mariposa,
boquerón, conejo,
cucaracha.
k-estrategas: tiburón,
mono, encina.
VALENCIA ECOLÓGICA
Campo o intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera del medio, que actúa como factor limitante.
VALENCIA ECOLÓGICA
Eurioicas: Poco exigentes
respecto a los valores de un
factor ecológico. Tienen un
límite de tolerancia grande.
Suelen ser generalistas
(oportunistas) y r estrategas.
Estenoicas: Muy exigentes
respecto a los valores de un
determinado factor. Suelen ser
k estrategas y especialistas.
Desde el punto de vista de la amplitud ecológica existen
dos tipos de especies:
VALENCIA ECOLÓGICA
EJERCICIOS 1, 2 Y 3
ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE LAS COMUNIDADES
Las poblaciones se relacionan entre ellas, estas
interacciones actúan como factores limitantes
bióticos:
Relaciones interespecíficas: depredación,
parasitismo, comensalismo, mutualismo y
competencia.
Relaciones intraespecíficas: cooperación y
competencia.
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Las poblaciones se relacionan unas con otras constituyendo la
biocenosis
Esto determina la evolución
simultánea detodas ellas
Las interacciones actúan como
factores limitantesbióticos
Las poblacionesque coexisten en un ecosistema
interaccionan entre sí
Permitir la existencia de unas en detrimento
de otras contribuye a la estabilidad
del conjunto
RELACIONES INTERESPECÍFICAS
MODELO DEPREDADOR-PRESA
Por medio de la teoría de sistemas podemos explicar el comportamiento
de las poblaciones. Se basa en un bucle de realimentación negativo.
La gráfica presenta una serie de fluctuaciones. Entre una y otra
oscilación se observa una diferencia temporal.
En 1925 y 1926 los matemáticos Volterra y Lotka propusieron un
conjunto de ecuaciones que reflejaban las fluctuaciones de las
poblaciones de depredador y su presa a lo largo del tiempo
Espacio de fases Gráfica en la que eliminamos el tiempo y representamos presas y predadores.
Se obtiene una gráfica circular donde se observa el número de predadores en función del número
de presas.
PARASITISMO
Relación binaria, en la que el parásito salebeneficiado y el hospedante perjudicado.
Varias clases: endoparasitismo y ectoparasitismo.
Parásitos estrictos y facultativos
El parásito no provoca la muerte del huespeda corto plazo: “El parásito vive de los interesesy el predador del capital”.
Coevolución parásito y hospedante.
PARASITISMO
PARASITISMO
MUTUALISMO
Relación binaria en que los dos individuos salen beneficiados.
MUTUALISMO
SIMBIOSIS
COMENSALISMO
COMENSALISMO
INQUILINISMO
AMENSALISMO
INTERACCIONES INTERESPECÍFICAS
TIPO DE
INTERACCIÓN
Especies
A B
Naturaleza de la
interacción
Depredación + - A consume y mata a B
Parasitismo + - A se alimenta de B sin matarlo
Comensalismo + 0 A se beneficia y a B le es
indiferente
Mutualismo, simbiosis
o cooperación+ + La interacción es favorable a A y
B
Competencia - - A y B se inhiben mutuamente
cuando utilizan un recurso
común. Terminan por separarse
en el espacio o en el tiempo.
EJEMPLOS
INQUILINISMO
MUTUALISMO
MUTUALISMO
COMPETENCIA
COMPETENCIA
Relación entre individuos
que al utilizar el mismo
recurso no pueden
coexistir. Terminan por
separarse en el espacio o
en el tiempo.
Puede ser interespecífica
o intraespecífica, en este
caso actúa como
mecanismo para la
selección natural.
COMPETENCIA
PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN COMPETITIVA
Si dos especies compiten por un mismo recurso que sea
limitado, una será más eficiente que la otra en utilizar o
controlar el acceso a dicho recurso y eliminará a la otra
en aquellas situaciones en las que puedan aparecer
juntas. (G.F. Gause)
“Dos especies no pueden ocupar simultáneamente y de
forma permanente un mismo nicho ecológico”.
Curvas de crecimiento por separado y en
población mixta de dos especies cultivadas en
laboratorio de protozoos.
NICHO ECOLÓGICO
Diferenciar hábitat (espacio físico que reúne las condiciones físico-químicas adecuadas para que una especie pueda vivir) de nicho.
Es el conjunto de circunstancias, relaciones con el ambiente, conexiones tróficas y funciones ecológicas que definen el papel desempeñado por una especie en un ecosistema. Nicho potencial (ideal o fisiológico): Es aquel que satisface
todas las necesidades de una especie. No se alcanza en ambientes naturales.
Nicho ecológico (real). Es el ocupado en condiciones naturales. La competencia supone que existe solapamiento de nichos entre sp.
Puede ser útil considerar al hábitat como la dirección de un organismo (donde vive) y al nicho ecológico como su profesión (lo que hace biológicamente).
El nicho ecológico no es un espacio demarcado físicamente, sino una abstracción que comprende todos los factores físicos, químicos, fisiológicos y bióticos que necesita un organismo para vivir.
1
3
2
Tres especies de
garzas comparten un
mismo hábitat, pero
tienen distinto nicho
ecológico. Anidan en
distinto sitio, se
alimentan de presas
diferentes, su actividad
no es la misma…..
Una sola especie puede ocupar diferentes nichos en distintas regiones, en función de factores como el alimento disponible y el número de competidores.
Algunos organismos, por ejemplo, los animales con distintas fases en su ciclo vital, ocupan sucesivamente nichos diferentes:
Un renacuajo es un consumidor primario, que se alimenta de plantas, pero la rana adulta es un consumidor secundario y digiere insectos y otros animales.
En contraste, tortugas jóvenes de río son consumidores secundarios, comen caracoles, gusanos e insectos, mientras que las tortugas adultas son consumidores primarios y se alimentan de plantas verdes como apio acuático.
Existen especies muy próximas que ocupan nichos ecológicos distintos (murciélagos de América central) y otras especies que ocupan nichos equivalentes en zonas geográficas alejadas para evitar la competencia (canguro, bisonte, vaca…).
A estos últimos tipos de especies se les denomina VICARIAS.
El concepto de nicho deriva de la competencia entre las especies, ya que si dos de ellas tienen el mismo oficio en el ecosistema, es decir, el mismo nicho ecológico, competirán entre sí y una de las dos especies quedará excluida.
U Distinto nicho ecológico,
mismo hábitat
Distinto hábitat,
mismo nicho ecológico.
Mismo nicho ecológico,
distinto hábitat.
Mismo hábitat, distinto
nicho ecológico.
EJS. 8 Y 9
RELACIONES INTRAESPECÍFICAS
Competencia
Territorialidad
Cooperación:
Asociaciones familiares
Asociaciones gregarias
Asociaciones estatales
Asociaciones estatales
Pueden ser beneficiosas si facilitan protección, la
obtención de alimento, la reproducción.. o perjudiciales
si originan la competencia por un determinado recurso:
COMPETENCIA
TERRITORIALIDAD
ASOCIACIONES
BIODIVERSIDAD
Tradicionalmente: riqueza de especies de un
ecosistema y abundancia relativa de
individuos de cada especie.
Su uso se generaliza con la firma del
Convenio sobre la Biodiversidad en la
Conferencia de Río:
1º Variedad de especies.
2º Diversidad de ecosistemas.
3º Diversidad genética.
ÍNDICE DE EXTINCIÓN
Se ha extinguido una especie cada 500 - 1000 años
PERDIDA DE LA BIODIVERSIDAD
Actualmente la biodiversidad se encuentra en un punto máximo.
La biodiversidad varia latitudinalmente, siendo máxima en los trópicos y mínima en los polos.
Es un recurso muy valioso, aprovechable para el descubrimiento de nuevas sustancias farmacéuticas y también como riqueza genética de “genes silvestres”.
ÍNDICE DE PLANETA VIVIENTE
Es un indicador de presión ambiental establecido por el
PNUMA y el WWF. Mide el grado de pérdida de
biodiversidad.
Elaborado a partir de las tasas de extinción de
determinadas especies en tres ecosistemas
representativos terrestres. La tendencia es descendente.
Especies de vertebrados amenazadas mundialmente, por región
Mamíferos Aves Reptiles Anfibios Peces Total
África 294 217 47 17 148 723
Asia y el
Pacífico
526 523 106 67 247 1 469
Europa 82 54 31 10 83 260
América
Latina y el
Caribe
275 361 77 28 132 873
América de
Norte
51 50 27 24 117 269
Asia
Occidental
0 24 30 8 9 71
Polar 0 6 7 0 1 14
Nota: Entre las ‘Especies Amenazadas’ se incluyen las clasificadas por la UICN en 2000 como en peligro
crítico, en peligro, y vulnerables (Hilton-Taylor 2000).La suma de los totales de cada región no da el total
global porque una especie puede estar amenazada en más de una región.
Fuente: recopilación a partir de la base de datos Lista Roja de UICN (Hilton-Taylor 2000) y de la base de
datos sobre especies del PNUMA-WCMC (UNEP-WCMC 2001a).
CAUSAS DE LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD
Los desencadenantes son el aumento
de la población humana unido al
incremento de la cantidad de recursos
naturales utilizados:
Contaminación, destrucción o
fragmentación de hábitats.
Sobreexplotación de especies
Introducción de especies extrañas.
PERDIDA DE BIODIVERSIDAD
BIOINVASIONES
IMPORTANCIA DE LA BIODIVERSIDAD
Numerosos datos justifican la necesidad de
preservar la biodiversidad:
Estabilidad y dinamismo de los ecosistemas.
Alimentación
Obtención de fármacos
Conservación del patrimonio genético.
IMPORTANCIA DE LA BIODIVERSIDAD
“Todos los países dependen de la diversidad genética de los cultivos del
planeta para conseguir la adaptabilidad a los cambios ambientales y climáticos imprevistos, mantener la capacidad de
adaptación cuando cambian los sistemas de producción y hacer frente a las necesidades de la población humana
en aumento”.
ALIMENTACIÓN
Decenas de razas de ganado y miles de variedades de plantas cultivadas se pierden cada año en todo el mundo.
30 cultivos proporcionan el 95% de nuestra dieta.
12 de ellos representan el 70% de ella.
Arroz, maíz, trigo y patatas cubren más de la mitad de nuestra dieta.
30 especies de aves y mamíferos domésticos proporcionan el 90% de los alimentos de origen animal que consumen los humanos.
El avance de una agricultura y ganadería intensivas que favorecen el monocultivo merman nuestro patrimonio genético.
OBTENCIÓN DE FÁRMACOS
Entre 2000 y 2005 se han introducido en el mercado al menos 23 medicamentos procedentes de plantas, organismos marinos o terrestres y microorganismos.
Entre 1981 y 2002 el 28% de todas las nuevas entidades químicas introducidas en el mercado farmacéutico internacional eran productos naturales o derivados directos de estos. Otro 24% eran productos sintéticos que imitaban productos naturales.
Estos datos evidencian el interés en preservar la diversidad biológica como fuente de conocimientos para combatir las enfermedades.
BIOPIRATERÍA
“Acceso y uso irregular o ilegal de componentes de
la biodiversidad (recursos biológicos y genéticos
especialmente) y de los conocimientos indígenas
asociados, especialmente como parte de procesos
de investigación y desarrollo y de la aplicación de la
biotecnología”
Muchos países tienen poco interés por asegurar un
reparto justo de los beneficios que generan los
recursos naturales.
MEDIDAS PARA EVITAR LA PERDIDA DE BIODIVERSIDAD
La preservación de la biodiversidad es imprescindible para la consecución del desarrollo sostenible.
MEDIDAS “In situ” Establecer espacios protegidos.
Estudios sobre el estado de los ecosistemas.
Legislación sobre preservación.
Fomento del ecoturismo.
MEDIDAS “Ex situ” Convenio CITES (Convenio internacional de especies en
peligro)
Bancos de genes y semillas.
Planes de investigación.
LISTAS ROJAS
SUCESIÓN ECOLÓGICA Y MADUREZ
Sucesión ecológica: cambios producidos en los
ecosistemas a lo largo del tiempo, son sistemas
dinámicos.
Madurez ecológica: estado en el que se encuentra
un ecosistema en un momento dado del proceso de
sucesión ecológica.
Comunidad climax: estado de máxima madurez, al
que tienden todos los ecosistemas naturales.
TIPOS DE SUCESIONES
Sucesiones primarias. Sucesiones que parten de un
terreno virgen.
Sucesiones secundarias. Tienen su comienzo en
lugares que han sufrido una perturbación anterior.
SUCESIÓN PRIMARIA
SUCESIÓN SECUNDARIA
REGLAS GENERALES EN LAS SUCESIONES
La diversidad aumenta: Alto número de especies.
La estabilidad aumenta: Relaciones entre especies muy fuertes, con muchos circuitos y realimentaciones.
Cambio de unas especies por otras: Las especies oportunistas o generalistas son sustituidas por especialistas.
Aumento del número de nichos. La competencia provoca diversificación.
Evolución de parámetros tróficos: Máxima biomasa
Productividad neta decrece con la madurez.
Mínima tasa de renovación
REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
La regresión es el proceso inverso a la
sucesión en que se da un rejuvenecimiento o
involución del ecosistema. Puede deberse a
varias causas:
Deforestación: Provocada por la tala y la quema
de árboles y por la agricultura mecanizada.
Incendios forestales: El fuego ha sido un factor
natural que rejuvenece los bosques templados y
los mediterráneos ricos en especies pirófilas.
Introducción de nuevas especies.
PRINCIPALES BIOMAS TERRESTRES
Zona ecuatorial: selva tropical.
Trópicos: desiertos.
Zona templada: bosque esclerófilo, bosque húmedo y bosque de coníferas según aumenta la latitud.
Zona periártica: tundra.
BIOMAS
BIOMAS
BIOMAS