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BIOSFERA. CIRCULACIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA

Tema 10 libro. PÁGS. 206 - 226

CONCEPTOS PREVIOS

Biosfera

• Conjunto de todos los seres vivos de la Tierra.

• La biosfera es un sistema abierto desde el punto de vista de la teoría de sistemas, pues intercambia materia y energía con el entorno

Hábitat

• Lugar o ambiente en el que vive una población de una especie concreta. Incluye tanto las características físicas del medio, como las biológicas.

• Ejemplo de hábitat; encinar

Ecosfera

• Es el conjunto formado por todos los ecosistemas de la Tierra

Bioma

• Conjunto de comunidades ecológicas que presentan una cierta homogeneidad, y están distribuidas por una extensa zona geográfica caracterizada por presentar unas determinadas condiciones ambientales.

• Ejemplos de biomas; sabana, bosque caducifolio, desierto

Ecotono

• Zona o franja entre dos ecosistemas.

• A veces constituye un límite bien definido, en otros casos hay una zona intermedia con un cambio gradual de un ecosistema al siguiente

ECOSISTEMA

EN RESUMEN

• Un ecosistema es un sistema natural formado por componentes vivos (bióticos) y no vivos (abióticos) que interaccionan.

– Componentes bióticos Biocenosis

– Componentes abióticos Biotopo (temperatura, agua, iluminación, etc.)

• Características de los ecosistemas LIBRO, PÁG. 207

– Componentes interaccionan entre sí

– Ecosistema tiene capacidad de autorregulación

– Extensión variable

– Necesitan aporte continuo de Energía (FLUJO DE ENERGÍA, ABIERTO)

– Se recicla la materia (CICLO DE MATERIA, CERRADO)

– Se produce una transferencia de materia y energía entre organismos

NIVELES TRÓFICOS EN UN ECOSISTEMA

Productores

• Constituyen el primer eslabón o nivel trófico y son los autótrofos, sobre todo los que emplean la fotosíntesis (fotoautótrofos), aunque también los quimiosintéticos (quimioautótrofos).

• En este nivel se encuentran las plantas terrestres y el fitoplancton.

• La energía procede del Sol y se transforma en energía química y el calor.

• La materia inorgánica se transforma en orgánica, una parte se utiliza en la respiración (degradación de la energía) y otra se almacena como tal constituyendo los tejidos vegetales que serán alimento de los demás niveles.

• ESTUDIAR CARACTERÍSTICAS DE ESTE NIVEL TRÓFICO Y TIPOS DE PRODUCTORES POR EL LIBRO PÁG. 210

Consumidores • Conjunto de organismos heterótrofos que utilizan materia

orgánica a partir de los productores, directa o indirectamente

• Dentro de los consumidores se distinguen:

– Consumidores primarios o herbívoros

– Consumidores secundarios o carnívoros

– Carnívoros finales

• Considerando redes tróficas en lugar de cadenas lineales, distinguimos además:

– Omnívoros

– Carroñeros o necrófagos

– Saprófitos o detritívoros

ESTUDIAR CARACTERÍSTICAS DE ESTE NIVEL TRÓFICO Y TIPOS DE CONSUMIDORES POR EL LIBRO PÁG. 214

Consumidor primario - Herbívoro (ecosistemas terrestres)

Consumidor primario - Zooplancton (ecosistemas acuáticos)

Un ejemplo de zooplancton; krill (crustáceos malacostráceos)

Consumidor secundario - Carnívoro

Consumidor terciario

Consumidores

• Otro tipo de consumidores son los que se alimentan de

materia orgánica muerta:

– Necrófagos o carroñeros. Se alimentan de cadáveres frescos (buitres, hienas, larvas de insectos,…) .

– Coprófagos. Se alimentan de excrementos (escarabajos,…).

– Detritívoros o saprófagos. Se alimentan de cadáveres o restos vegetales (lombrices de tierra, escarabajos,…)

– Por otra parte, están los omnívoros, que se alimentan de varios niveles y subniveles tróficos. (Ejemplo: humanos, osos, jabalí, etc.)

Detritívoro

Coprófago

Descomponedores

• Conjunto especial de organismos detritívoro que transforman la materia orgánica en inorgánica cerrando el ciclo de la materia.

• Descomponen restos orgánicos en compuestos inorgánicos que vuelven al suelo (por ello se dice que cierran el ciclo de la materia).

• Criterio PAU últimos años; descomponedores son un grupo heterogéneo de consumidores que digieren la materia orgánica muerta y liberan nutrientes al suelo y al agua de donde son tomados por los productores.

ESTUDIAR CARACTERÍSTICAS DE ESTE NIVEL TRÓFICO POR EL LIBRO PÁG. 215

RELACIONES TRÓFICAS

• Las relaciones tróficas representan el mecanismo de transferencia energética en forma de alimento entre niveles tróficos.

• Cadenas tróficas

• Niveles tróficos (eslabones de la cadena trófica) YA VISTO

• Redes tróficas

PÁGINA 208 LIBRO

• Cadenas tróficas. Representación de la transferencia unidireccional de la materia y energía. Cada organismo ocupa una posición llamado eslabón o nivel trófico. PÁG. 208

• Cadenas tróficas.

(Zooplancton)

• Red trófica. Modelo o esquema que representa las complejas relaciones tróficas entre los organismos del ecosistema. PÁG. 209

En una red alimentaria cada individuo ocupa un nudo en una intersección de relaciones tróficas. Las especies clave son aquellas especies que tienen un mayor numero de conexiones con otras especies, y por lo tanto, son muy importantes para mantener la estabilidad de la red.

• Red trófica. PÁG. 209

PARÁMETROS TRÓFICOS (IMPORTANTE)

Parámetros tróficos

• Parámetros que se emplean para evaluar cada nivel trófico o el ecosistema por completo Son los siguientes:

1. Biomasa

2. Producción

3. Productividad o tasa de renovación

4. Tiempo de renovación

5. Eficiencia ecológica

• Se puede evaluar por ejemplo la productividad de un nivel trófico (p.ej. productividad de productores) o de un ecosistema (p.ej. productividad de pradera)

1. Biomasa (B)

• Cantidad (en unidades de peso, p.ej. g ó Kg) de materia orgánica viva (fitomasa y zoomasa) o muerta (necromasa) presenten en cualquier nivel trófico o ecosistema por unidad de superficie

• B = C / S , siendo: – C; cantidad de materia orgánica

– S; superficie

• Unidades más habituales; kgC/m2, gC/m2, kgC/ha, tC/km2

2. Producción (P)

• Cantidad de energía fijada por cada nivel trófico o ecosistema por unidad de tiempo. Hace referencia a la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico.

• Producción primaria; energía fijada por organismos autótrofos.

• Producción secundaria; correspondiente al resto de los niveles tróficos.

• Unidades; gC/m2·día, Kcal/ha·año, etc.

• En ambos casos hay que diferenciar entre:

– Producción bruta (por ejemplo producción primaria bruta, PPb)

– Producción neta (p.ej. producción primaria neta, PPn)

Producción bruta (Pb)

• Cantidad de energía fijada en cada nivel trófico por unidad de tiempo

• Si nos referimos a productores (PPb), representará el total fotosintetizado por día o año.

• En el caso de consumidores, corresponderá a la cantidad de alimento asimilado respecto al total ingerido

• Una parte de la materia orgánica producida por la producción bruta es consumida por el propio organismo mediante respiración (R)

Producción neta (Pn)

• Cantidad de energía almacenada en cada nivel trófico (en forma de materia orgánica) por unidad de tiempo, y que puede pasar al siguiente nivel trófico

• Es la energía que queda tras restar de la producción bruta la energía consumida en la respiración (R)

• Pn = Pb - R

• Representa el aumento de la biomasa por unidad de tiempo

3. Productividad

• Relación entre producción neta y biomasa

• Productividad = Pn / B

• Unidades; tiempo-1 (p.ej., día-1)

• Indica la velocidad con la que se renueva la biomasa en un nivel trófico o ecosistema. Por este motivo también se denomina tasa de renovación

• Cuando se empieza a colonizar un territorio (biomasa escasa) la productividad es muy alta.

• Cuando un ecosistema es estable y muy organizado, hay una gran cantidad de biomasa, pero su productividad es baja y disminuye el flujo de energía (entra mucha energía, pero se gasta porque hay una gran cantidad de biomasa). – La selva tropical, o un bosque maduro, tienen una productividad

cercana a 0

– En cambio, la productividad de un campo de cultivo esta cercana a 1

3. Productividad

4. Tiempo de renovación

• Periodo (tiempo) que tarda en renovarse un nivel trófico o ecosistema completo

• Es un parámetro inverso a la productividad

• Tiempo de renovación = B / Pn

• Unidades; tiempo (p.ej., día, año)

5. Eficiencia ecológica

• Parámetro trófico que indica el rendimiento de un nivel trófico o de un sistema. Se calcula mediante el cociente entre salidas (output) y entradas (input).

• Eficiencia de los productores = energía asimilada/energía incidente. Es menor al 2% (Pb).

• Si calculamos el cociente Pn/Pb estamos midiendo la cantidad de energía incorporada a cada nivel respecto al total asimilado, constatando las pérdidas respiratorias que son de 10-40 % en el fitoplacton y hasta del 50 % en la vegetación terrestre.

• Eficiencia de los consumidores = Pn/total alimento ingerido o engorde/total de alimento ingerido.

5. Eficiencia ecológica de un ecosistema

• Fracción de la producción neta de un determinado nivel trófico que se convierte en producción neta del nivel siguiente

• Eficiencia ecológica = (Pn / Pn del nivel anterior ) · 100

• Sin unidades (se expresa en %)

• Indica el rendimiento de un nivel trófico o ecosistema

Ejercicio

La producción diaria bruta de una pradera es de 4 g C/m2 y su biomasa total es de 2 Kg C/m2. Sabemos que su gasto diario de mantenimiento es de 2 g C/m2. En un bosque tropical la producción bruta diaria es de 6,5 g C/m2, el gasto respiratorio de 6 g C/m2 y la biomasa de 18 Kg C/m2.

a) ¿Qué representa la producción neta?

b) Calcula y compara las producciones netas

c) ¿Qué representa la productividad?

d) ¿Cuál de los dos ecosistemas tendrá una productividad mayor?

e) ¿De cuál de los dos ecosistemas se pueden obtener alimentos con el menor deterioro posible?

FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA

• Ley del mínimo de Liebig y concepto de factor limitante – LIBRO, PÁG. 213

• Factores limitantes de la producción primaria

– Temperatura

– Humedad

– Nutrientes

– Luz

LIBRO, PÁGS. 212 Y 213

Factores limitantes de la producción primaria

• Temperatura (PÁG. 212)


• Humedad (PÁG. 212)

No obstante, también es un factor limitante en ecosistemas terrestres


• Luz (PÁG. 213)

VER PÁGINA 213 LIBRO

FLUJO DE LA ENERGÍA EN UN ECOSISTEMA

El porcentaje de energía gastado en la respiración va aumentando.

Flujo de la energía en un ecosistema

• Regla del 10%; “la energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10% de la acumulada en él”

Egestión: expulsión de sustancias de desecho

PÁG. 216 LIBRO

Vamos a estudiar en detalle el flujo de energía en un ecosistema nivel por nivel:

Primer nivel (productores)

• Solo un porcentaje del % de la energía solar incidente es aprovechada en el proceso de fotosíntesis y transformada en materia orgánica (M.O.)

• El total de M.O. elaborada por unidad de tiempo es la producción primaria bruta (PPB), de la que hay que restar el gasto respiratorio (energía necesaria para que el productor realice los procesos vitales)

• El resultado final es la producción primaria neta (PPN) que se acumula en forma de biomasa en el organismo productor, provocando su incremento

Resto de niveles (consumidores, p.ej. herbívoros –consumidores primarios- y carnívoros –consumidores secundarios-)

• No toda la producción primaria neta (PPN) pasa a los herbívoros

• Esto se debe a los siguientes motivos: – No todos los organismos son ingeridos en su totalidad por los consumidores

primarios (herbívoros)

– No todo lo comido es digerido, hay una parte que no ingresa en el organsimo y se desecha (egestión) en forma de heces (se transforma en M.I. por descomponedores)

• El total digerido y aprovechado por el consumidor primario (p.ej. herbívoro) corresponde a la producción secundaria bruta (PSB) a la que hay que restar el gasto respiratorio

• Así resulta la producción secundaria neta (PSN) que se incorpora a la biomasa de los herbívoros, provocando su incremento

• Al tercer nivel (carnívoros) y al resto les ocurre algo similar

Flujo de la energía en un ecosistema

• Resultado; al final se obtiene materia mineral (inorgánica) con bajo contenido energético (por la acción de los descomponedores)

• A modo de resumen, las características del flujo de energía en los ecosistemas son las siguientes:

– Unidireccional. La energía siempre fluye en el mismo sentido ; productores consumidores descomponedores

– Abierto. Se necesita un aporte continuo de energía (generalmente sol como fuente de energía, pero no en todos los ecosistemas)

– Eficiencia va disminuyendo en los niveles tróficos sucesivos. Por este motivo los ecosistemas tienen un número reducido de niveles tróficos, debido a la pérdida de energía en el paso de eslabón a eslabón (regla del 10%)

IMPORTANTE

CICLO DE MATERIA EN UN ECOSISTEMA

A efectos prácticos, consideraremos el ciclo de la materia como CERRADO

• De esta forma la materia se recicla y no se pierde.

• Se trata de un ciclo que tiende a ser cerrado, a diferencia del flujo de energía

PIRÁMIDES TRÓFICAS (ECOLÓGICAS)

• Las pirámides tróficas o ecológicas son representaciones de las relaciones tróficas en un ecosistema

• Los niveles están representados por rectángulos superpuestos

• Cada rectángulo tiene la longitud proporcional al valor del parámetro utilizado

• Tipos de pirámides

– De números

– De biomasa

– De energía o producción

VER LIBRO, PÁGINAS 218 Y 219

Pirámides de números • Cada barra o escalón indica el nº de individuos de ese nivel

trófico

• Puede ser invertida (menor número de productores que de consumidores)

Pirámides de biomasa • Cada barra o escalón indica la biomasa acumulada en cada nivel

• Puede ser invertida, como suele suceder en ecosistemas marinos

Pirámides de energía o producción • Cada barra o escalón indica la energía producida por unidad de

tiempo en cada nivel

• Proporcionan mejor visión de conjunto de las relaciones tróficas que el resto de ecosistemas

• Nunca son invertidas (nunca un nivel trófico puede producir más energía que el nivel anterior que se la proporciona)

• No presentan variaciones estacionales

Pirámides de energía o producción

• ¿Por qué es posible la existencia de pirámides invertidas de biomasa?

• ¿Por qué es posible la existencia de pirámides invertidas de biomasa?

• Es posible siempre y cuando el tiempo de renovación del eslabón anterior sea lo suficientemente breve como para mantener a un nivel superior mayor

• Por ejemplo, el fitoplancton tarda en renovarse unas 24 horas.

• Dicho de otra forma, el tiempo de renovación del eslabón o nivel inferior debe ser muy bajo (que es equivalente a decir que la productividad o tasa de renovación tiene que ser muy alta)

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Ciclos biogeoquímicos

Importante; saber explicar el funcionamiento de cada ciclo, dibujarlo y esquematizarlo, identificar los compuestos intervinientes, el papel de organismos vivos en cada ciclo y las alteraciones por los seres humanos

Ciclos biogeoquímicos • Los ciclos biogeoquímicos son las vías más o menos circulares

seguidas por los elementos químicos, que pasan alternativamente a formar parte de los organismos y del medio ambiente.

• Cada elemento sigue su propio ciclo, pero todos son promovidos por la energía solar y mantenidos por los organismos vivos.

• Tienden a ser cerrados, aunque la influencia humana en ocasiones supone la apertura y aceleración de los mismos

• Ciclos importantes – Ciclo del oxígeno

– Ciclo del carbono

– Ciclo del nitrógeno

– Ciclo del azufre

– Ciclo del fósforo

Ciclo del oxígeno

LIBRO, PÁG. 220

CICLO DEL CARBONO

Ciclo del carbono

y los océanos (hidrosfera) (Principal reservorio de C = Principal fuente de C)

Ciclo del carbono

Ciclo del carbono PÁG. 221

Ciclo del oxígeno

• PÁGINA 220, ACTIVIDAD 15

a) Explicamos el ciclo de una manera sencilla; la fijación de materia orgánica mediante fotosíntesis produce oxígeno. El oxígeno presente en la atmósfera es el resultado del desequilibrio entre la producción primaria neta y la respiración y descomposición. Ese oxígeno puede consumirse por los organismos para respiración y descomposición, o bien para procesos geoquímicos de alteración de rocas (por ejemplo meteorización de las rocas)

b) La acumulación de biomasa en los seres vivos actuales y de materia orgánica en los restos muertos y combustibles consumen O2 atmosférico para la degradación/combustión de esta materia orgánica.

Ciclo del carbono


• b) Las actividades humanas que aumentan el dióxido de carbono atmosférico son la combustión y la destrucción de biomasa.

• c) Las medidas principales que pueden tomarse para disminuir el carbono en la atmósfera y aumentarlo en sus sumideros naturales son, entre otras, reducir al máximo la combustión, y mantener y aumentar la biomasa, mediante la reforestación de los ecosistemas forestales.

CICLO DEL NITRÓGENO

Bacterias nitrificantes

Ciclo del nitrógeno

Ciclo del nitrógeno PÁGs. 222-223

Ciclo del nitrógeno • PÁGINA 222, ACTIVIDAD 18 a) El nitrógeno, en forma de N2, es el principal componente de la

atmósfera, procedente e erupciones volcánicas, acción de rayos o contaminación atmosférica. Puede ser tomado de la atmósfera por bacterias fijadoras (fijación biológica) o por deposición seca y húmeda, pasando de N2 a amoníaco generalmente.

• Una vez en el suelo, mediante un proceso de nitrificación las bacterias nitrificantes lo pueden convertir en nitratos, aprovechables por las plantas, y de ahí se incorpora a la biosfera.

• La muerte de los organismos y su posterior descomposición devuelven los nitratos al suelo, que pueden ser transformado de nuevo a nitrógeno atmosférico por procesos de desnitrificación bacteriana, en condiciones anaerobias (es el caso de Pseudomonas)

• Conviene destacar que el principal almacén del nitrógeno son las rocas de la litosfera.

Ciclo del nitrógeno


• b) Las bacterias quimiosintéticas nitrificantes transforman amoníaco y nitritos en nitratos, que son utilizados por las plantas.

• c) El uso de abonos nitrogenados supone un aporte extra de nitrógeno, en forma de nitratos, en ecosistemas acuáticos y en el suelo.

• d) Una medida que se podría tomar para evitar la lluvia ácida sería, por ejemplo, la reducción de los procesos de combustión.

• e) Las plantas no pueden incorporar el nitrógeno atmosférico. Su fijación fertiliza el suelo, aportando nitratos a los ecosistemas que ya si son aprovechables.

CICLO DEL FÓSFORO

Ciclo del fósforo

Ciclo del fósforo PÁG. 225

Ciclo del fósforo


a) El suelo contiene una cantidad importante de fósforo, que puede ser aprovechado por las plantas en forma de fosfatos. Una vez incorporado a la cadena trófica, los descomponedores transforman los compuestos orgánicos con fósforo de nuevo en fosfatos, completando el ciclo.

• La meteorización de rocas fosfatadas, o los lixiviados pueden movilizar el fósforo a los ríos y de ahí a los océanos, donde la mayoría se deposita en el fondo.

• Cabe destacar que el aporte excesivo de abonos fosfatados para la agricultura originan un incremento de la concentración de fosfatos. En el caso de ecosistemas acuáticos, un excesivo aporte puede derivar en procesos de contaminación como la eutrofización

Ciclo del fósforo


b) Las pérdidas por lixiviado y el poco tiempo de permanencia en los ecosistemas acuáticos hacen que se produzcan importantes pérdidas en sedimentos profundos, donde el reciclaje por procesos geológicos es muy lento. Por todo ello, es un factor limitante de la producción primaria.

CICLO DEL AZUFRE

Ciclo del azufre

Ciclo del azufre PÁG. 224

Ciclo del azufre


a) El azufre en forma de sulfatos presente en el suelo procede de la alteración de rocas de la litosfera con importante presencia de sulfatos (como es el caso del yeso)

• Estos sulfatos presentes en el suelo pueden ser aprovechados por las plantas que lo incorporan a la cadena trófica.

• Los organismos descomponedores liberan H2S al suelo o al fondo de los sedimentos acuáticos. Este S pasar de nuevo a la litosfera

• En cuanto al S en la atmósfera, su presencia se debe a la combustión de combustibles fósiles como carbón que tienen azufre (contaminación atmosférica), pero también a las emanaciones volcánicas o resultado de la actividad biológica de determinados organismos

Ciclo del azufre


b) Se considera un ciclo sedimentario, porque se encuentra formando parte de la litosfera. Su principal almacén es la hidrosfera, donde aparece en forma de sulfatos, aunque también está presente en la atmósfera.

BIOACUMULACIÓN

• Problema ambiental que consiste en la acumulación de sustancias tóxicas (metales pesados, compuestos orgánicos sintéticos como DDT, PCBs) en la cadena trófica.

• Para entender el proceso, hay que tener en cuenta que los contaminantes procedentes el medio externo ingresan en las cadenas tróficas y se transfieren junto con la materia y energía de unos a otros niveles

• Como estos contaminantes no se pueden metabolizar, se van acumulando (bioacumulación) y concentrando en las grasas o en los órganos internos sin que puedan ser eliminados

• Dicha concentración de sustancias tóxicas va alcanzado progresivamente valores más elevados a lo largo de la cadena trófica

• Su concentración y acumulación causa alteraciones y lesiones graves o incluso la muerte.

Bioacumulación

Ejemplo; bioacumulación del DDT a lo largo de la cadena trófica Se observa un aumento progresivo de la concentración (en ppm) del contaminante

EJERCICIOS DEL LIBRO – CON SOLUCIONES

PÁG. 226, ACTV. 24

PÁG. 226, ACTV. 25

PÁG. 227, ACTV. 26

BIOSFERA. AUTORREGULACIÓN EN EL ECOSISTEMA

Tema 11 libro

Autorregulación en el ecosistema

• Un ecosistema es un sistema formado por la interacción entre una biocenosis o comunidad y unos factores abióticos o físicos del medio. Este sistema está autorregulado por las múltiples relaciones tróficas que se establecen dentro de él y que permiten un máximo aprovechamiento y reciclaje de los recursos.

• Un ecosistema modelo es cerrado para la materia y abierto para la energía, capaz de autorregularse y permanecer en equilibrio dinámico a lo largo del tiempo.

Autorregulación en el ecosistema

Ver libro pág. 230

Conceptos de:

– Comunidad o biocenosis

– Hábitat

– Población

– Biotopo

Características de las poblaciones

Ver libro pág. 231

• Características:

– Área de distribución

– Abundancia

– Densidad

– Patrón de distribución espacial

• Uniforme

• Agregada

• Aleatoria

Autorregulación de la población

• La biocenosis de un ecosistema está constituida por las poblaciones de todas las especies que lo habitan.

• Población es el conjunto de individuos de la misma especie que vive en un lugar determinado y que mantiene intercambio genético.

Autorregulación de las población

Ver libro pág. 232 • Número de nacimientos = N·TN (Población · Tasa Natalidad)

• Número de muertes = N·TM

• Potencial biótico, r = TN – TM

– Parámetro que indica la máxima capacidad que presenta una población para reproducirse en condiciones óptimas

Autorregulación de las poblaciones Ver libro págs. 232 y 233

Crecimiento exponencial y logístico

Capacidad de carga (k)


Evolución de la población

• La población suele crecer hasta un número de individuos y después mantenerse en estado estacionario, más o menos constante, en torno a lo que se llama límite de carga o capacidad de carga del medio (k), que no es ni más ni menos que la población que puede mantener un determinado ecosistema. En este estado N = M (natalidad = mortalidad)

• El estado estacionario suele ser un equilibrio dinámico, con fluctuaciones en el número de individuos en torno a ese límite.

• Al ocupar inicialmente un territorio, el potencial biótico (r) será máximo (r = TN - TM ) y la población crece exponencialmente, dando curvas en J.

• Al cabo de un tiempo aparece la resistencia ambiental y la curva cambia a S, con crecimiento logístico (curva sigmoidea).

Resistencia ambiental: Se refiere al conjunto de factores que impiden a una población alcanzar su máximo potencial biótico. Estos factores pueden ser tanto bióticos como abióticos y regulan la capacidad reproductiva de una población de manera limitante. Estos factores pueden representar tanto recursos (como agua, refugio, alimento) como la interacción con otras poblaciones La resistencia ambiental está definida por factores que impiden que la población alcance su máximo potencial biótico: • Factores externos: bióticos (depredadores, parásitos, etc.) y abióticos (cambios

climáticos, escasez de alimentos, catástrofes, sequía, etc.) • Factores internos, como el aumento en la densidad de población que afecta

negativamente a los hábitos reproductores.

Con la información que se nos proporciona (desconocemos la existencia y evolución de poblaciones e depredadores por ejemplo, el principal motivo debió ser el agotamiento de los alimentos.

Según los valores del potencial biótico, se pueden diferenciar dos estrategias reproductivas

Ver libro pág. 234,

• Estrategas de la r

• Estrategas de la k


Curvas de supervivencia

• Supervivencia es la probabilidad, al nacer, que tienen los individuos de una especie de alcanzar una edad determinada. La probabilidad es 1 a 0 años (nacimiento) y va disminuyendo con el tiempo hasta llegar a 0 (muerte), más o menos rápidamente según la especie.

• Vida máxima es la edad máxima de una especie en condiciones óptimas. Es una característica propia de cada especie.

• Vida media es la edad de una especie dependiendo de las condiciones.


Curvas de supervivencia

• Las curvas de supervivencia representan cómo van muriendo los individuos de cada especie a medida que alcanzan edades sucesivamente mayores. Se establecen tres tipos básicos:

– Tipo I. Convexas. La mayoría de los individuos mueren longevos. Especies de ambientes estables. K-estrategas.

– Tipo II. Rectas. Índice de mortalidad constante a lo largo de la vida, a cualquier dad. Es rara en la naturaleza.

– Tipo III. Cóncavas. Especie con mortalidad larvaria o juvenil muy alta. Niveles tróficos bajos, fuertemente explotadas por otras o de ambientes inestables. R-estrategas.

• Normalmente se produce un ajuste entre supervivencia y fertilidad para mantener las poblaciones en equilibrio.

(Ver libro pág. 231, patrones de supervivencia)


Estructura de una población. Pirámides de edad

Partimos de tres factores:

• El crecimiento de una población depende en gran medida de su TN.

• Se divide a los individuos en prerreproductivos, reproducidos y posrreproducidos

• La edad del comienzo y la duración de cada etapa es diferente para cada especie y depende de las condiciones ambientales


Estructura de una población. Pirámides de edad

Para saber si una población va a crecer, disminuir o mantenerse estable se realiza la distribución de sus componentes por edades, representada gráficamente con histogramas o mediante barras horizontales de longitud proporcional al número de individuos de cada edad o a su porcentaje.

El resultado son las pirámides de edades, que a su vez pueden ser de tres tipos:

• Piramidales, para poblaciones de crecimiento rápido, con TN alta.

• En pajar, para poblaciones de crecimiento estacionario.

• En hucha, para poblaciones con crecimiento negativo, TN baja y tendencia a decrecer

• (Ver libro pág. 231)


Factores que regulan el tamaño de una población

Factores abióticos

Ver libro págs. 235, 236, 237

Factores abióticos:

- Nutrientes

- Exceso de sal

- Temperatura

- Disponibilidad de agua



Factores abióticos

• Cada especie responde de manera distinta a las variaciones de los factores de su biotopo definiéndose así:

• Especies eurioicas, la que toleran grandes variaciones de un determinado factor, poco exigentes. Suelen ser r-estrategas, generalistas, tolerantes a las variaciones del medio.

• Especies estenoicas, las que toleran estrechos márgenes de variación para ese factor, muy exigentes. Suelen ser k-estrategas, especialistas, responden más eficazmente cuando el medio es el adecuado.



Factores abióticos

• Además, se definen otros dos conceptos:

• Límites de tolerancia o valores extremos, máximos y mínimos de un determinado factor que tolera una especie.

• Valencia ecológica (margen de tolerancia) o intervalo comprendido entre valores máximo y mínimo de cualquier factor del medio que actúa como factor limitante. Es pequeña para las estenoicas y amplia para las eurioicas.

• (Ver libro pág. 235)

Ver libro pág. 235 • Conceptos de:

- Valencia ecológica (margen de tolerancia)

- Límite de tolerancia

- Especie eurioica

- Especie estenoica



Factores bióticos

• Las relaciones entre los seres vivos regulan el crecimiento de las poblaciones y su distribución

• Tipos de relaciones:

– Intraespecíficas. Relaciones que se establecen entre individuos de la misma especie

– Interespecíficas. Tienen lugar entre poblaciones de especies diferentes. Se clasifican según el efecto negativo, positivo o nulo que tenga a relación sobre cada una de las especies

• Ver libro págs. 238, 239, 240, 241, 242, 243

Relaciones intraespecíficas • La competencia intraespecífica. El aumento de la densidad

de población aumenta la competencia por el alimento (insuficiencia de recursos) y el territorio (espacio vital escaso, hacinamiento), lo que se traduce en menores TN, mayores TM y también en la inducción de la emigración de un grupo de individuos hacia otros territorios.

• Las asociaciones intraespecíficas. Dan ventajas a la población debido a la cooperación: familiares, gregarias, estatales, coloniales. Es lo que se llama el efecto de grupo que aumenta la supervivencia en las poblaciones donde se sincroniza la época de reproducción. Es frecuente en aves y mamíferos que viven en rebaños.

Relaciones intraespecíficas • El territorialismo se refiere a la organización del espacio en

el que un individuo o grupo acota un lugar como zona de cría o alimentación. Este lugar se defiende con rituales y le confiere protección frente a las enfermedades.

• Las especies migradoras son aquellas en las que los individuos cambian de lugar periódicamente. El desplazamiento afecta a toda la población y tiene lugar en una determinada época para poder escapar de algún factor limitante.

Relaciones interespecíficas Son las siguientes:

• Competencia interespecífica.

• Depredación

• Parasitismo

• Comensalismo e inquilinismo

• Mutualismo

Relaciones interespecíficas Competencia interespecífica • Relación entre los individuos de distintas especies que al utilizar

un mismo recurso (no pueden coexistir. • Las especies que compiten se ven ambas afectadas

negativamente (-,-) • Objeto de competencia; alimento, lugar donde anidar,

reproducirse, cobijarse, competencia por la luz, ocupación del territorio por organismos sésiles (que crecen adheridos a un sustrato)

• La competencia intraespecífica, ya comentada, es más fuerte que la interespecífica pues se tienen requerimientos idénticos de modo que solo sobreviven los individuos mejor dotados de la población

• La competencia interespecífica contribuye a organizar y estructurar los ecosistemas de modo que la especie mejor adaptada desplazará a las demás (principio de exclusión competitiva).

Relaciones interespecíficas Competencia interespecífica • La competencia por los recursos puede conducir a la exclusión de

una de las dos especies.

• Nicho ecológico; conjunto de relaciones con el ambiente, conexiones tróficas y funciones ecológicas que definen el papel desempeñado por una especie en un ecosistema

• Se distingue entre: – Nicho potencial, ideal o fisiológico. El que satisface todas las

necesidades de una determinada especie. Casi imposible en la naturaleza.

– Nicho ecológico o real. El ocupado por la especie en condiciones naturales, donde la competencia hace que se solapen nichos. Gana la especie más adaptada, la especialista que explota al máximo los recursos.

• Principio de exclusión competitiva; no pueden coexistir dos especies que compartan completamente su nicho ecológico

PÁG. 239 LIBRO

Competencia interespecífica

Se observa como en un cultivo mixto, P. aurelia y P. caudatum compiten y P. aurelia desplaza a P. caudatum.

Relaciones interespecíficas Depredación (Ver libro, pág. 240) • Relación interespecífica por la cual una especie, el depredador,

mata y consume a otra, que es la presa (+,-) • Las relaciones depredador-presa son dinámicas y presentan

fluctuaciones. • El modelo depredador-presa es un modelo estabilizador

(equilibrio dinámico) ya que se basa en un bucle de retroalimentación negativo.

• Las poblaciones de depredador y presa evolucionan oscilando según un ciclo definido que se repite en equilibrio hasta que una de las dos especies desaparezca.

• La gráfica presenta fluctuaciones pero entre una gráfica y otra se observa una diferencia temporal, debido al diferente tiempo de respuesta de cada población estudiada. El tiempo entre las oscilaciones (tiempo de respuesta), se debe a que para que aumente el número de individuos de una población ha de pasar un determinado tiempo de reproducción tras el aumento de la población que le sirve de sustento.

Depredación

Relaciones interespecíficas Depredación

• En ocasiones se hace otra representación en un sistema de coordenadas con las presas en abscisas y los depredadores en ordenadas. El resultado es una gráfica circular o ciclo límite, que nos permite predecir el número de depredadores en función del número de presas y viceversa. Se establecen cuatro cuadrantes donde se reflejan las tendencias de ambas poblaciones a crecer o a decrecer.

Relaciones interespecíficas Parasitismo (Ver libro, pág. 241)

• Relación entre dos organismos de distinta especie en la que el parásito se beneficia obteniendo alimento a expensas de un hospedador, que resulta perjudicado (+,-)

• Tipos de parásitos según su tamaño

– Microparásitos

– Macroparásitos

• Tipos de parásitos según su relación con el hospedador

– Ectoparásitos

– Endoparásitos

Relaciones interespecíficas Parasitismo

• En cierto modo se pueden estudiar con modelos similares al de depredador/presa cuando ambos han evolucionado juntos, de modo que el mientras el depredador se mantiene del “capital”, el parásito lo hace de los “intereses”, sin acabar con la víctima.

• Sin embargo, la diferencia con la depredación radica en que los encuentros no alteran la TM del hospedante.

Relaciones interespecíficas Comensalismo e inquilinismo (Ver libro, pág. 241)

• Relaciones entre dos especies en la que una de ellas se beneficia sin perjudicar nada al hospedador (+,0)

• En el comensalismo, el comensal se ve favorecido en la obtención de alimento, sin perjudicar al hospedador

– Por ejemplo, es el caso de organismos que se aprovechan de desperdicios de otros, por ejemplo la rémora y el tiburón

• El inquilinismo es una relación semejante en la que el inquilino obtiene un beneficio que consiste en un lugar donde protegerse, habitar o reproducirse, pero no en la obtención de alimento.

– Por ejemplo, algunos insectos viven en madrigueras de roedores

Comensalismo e inquilinismo

• Comensalismo

Relaciones interespecíficas Mutualismo (Ver libro, pág. 242, 243)

• Ambas especies se benefician (+,+). Su origen puede ser una relación de parasitismo en la que se han eliminado los efectos negativos y el hospedador ha llegado a beneficiarse del parásito

• Tipos de mutualismo – Simbiótico. La simbiosis implica que la relación entre los dos individuos

sea forzosa, o al menos para uno de ellos, que no podría vivir de forma independiente

• Líquenes (asociación entre alga y hongo)

• Micorrizas (asociación entre hongos y raíces de las plantas)

• Bacterias del género Rhizobium (fijación del nitrógeno atmosférico) y leguminosas

• Arrecifes de coral (pólipos en asociación con zooxantelas)

– Asimbiótico. Asociación en la que si bien ambas especies se benefician, no es una relación imprescindible para la supervivencia de ninguna de las especies. Ejemplo; polinización (plantas y determinados insectos polinizadores)

Relaciones interespecíficas Mutualismo

• Por lo tanto, en una relación de simbiosis, dos organismos de distintas especies se asocian para vivir en comunidad obteniendo beneficio mutuo.

• Sus poblaciones se mantienen más o menos estables variando solo como consecuencia de factores ambientales.

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+

Mutualismo

Ejemplos de mutualismo simbiótico; liquen (pág. 240)

Mutualismo

Ejemplos de mutualismo simbiótico; micorrizas (pág. 240)

Ejercicio

EJERCICIOS DEL LIBRO (CON SOLUCIONES)

PÁG. 251, ACTV. 33

PÁG. 251, ACTV. 34

(No siempre)

PÁG. 251, ACTV. 38

Competidores completos; especies que presentan el mismo nicho no pueden coexistir. OJO, si los nichos son suficientemente diferentes sí que podrán coexistir

Ejercicio

SOLUCIÓN a) Cuando se reintrodujo el lobo en el Parque Nacional de Yellowstone, sus presas, los grandes herbívoros (consumidores primarios), volvieron a ser depredadas y el efecto sobre ellas fue la disminución de su número y la reducción de sus áreas de ocupación. Debido a esta situación, la cantidad de vegetales consumida por los grandes herbívoros se redujo y esto provocó la regeneración de la vegetación natural y el aumento de la superficie forestal.

b) Según el texto, después de la reintroducción de los lobos se observó una disminución importante de las poblaciones de coyotes. Esto es lo esperado ya que los grandes depredadores, los lobos en este caso, no sólo influyen directamente sobre sus presas, sino que también influyen decisivamente sobre los depredadores de menor tamaño presentes en el ecosistema. Como consecuencia de la disminución de las poblaciones de coyotes las presas de éstos, los roedores, aumentaron sus poblaciones sustancialmente. Las aves rapaces se alimentan, fundamentalmente, de roedores. Por tanto, se puede justificar la existencia de una estrecha relación entre el descenso de las poblaciones de los coyotes y el regreso de las aves rapaces al Parque Nacional

c) Entre los efectos positivos de la reintroducción de los lobos sobre el paisaje se pueden citar: i) como consecuencia del aumento de la masa forestal aumentará la estabilidad de las laderas; ii) esto también ayudará a fijar y estabilizar los suelos; iii) la erosión será mucho menor; iv) en las orillas de los ríos pueden volver a crecer árboles; v) esto puede llevar asociado un aumento de diversidad de aves forestales y otros vertebrados. También se valorará positivamente cualquier otra respuesta que a juicio del corrector sea adecuada.

Lobos Yellowstone

https://www.youtube.com/watch?v=dB1KKBpYxvE



11. Comunidades: Estructura y tipos Subrayar del libro

• Estructura de una comunidad; forma en la que se disponen los elementos (seres vivos) de la comunidad

• Tipos de comunidades vegetales; bosque, matorral o formaciones arbustivas, prados o comunidades de pradera

• Vegetación climatófila; vegetación determinada por el clima (principalmente por temperatura y precipitaciones). OJO, NO CONFUNDIR CON VEGETACIÓN DE LA ETAPA CLÍMAX

11. Comunidades: Estructura y tipos Vegetación climatófila Subrayar del libro

• Bosques. Asociaciones vegetales (comunidad vegetal) en las que dominan los árboles (vegetación de porte arbóreo). Presentan una estructura vertical en forma de capas horizontales o estratos:

• Estrato arbóreo. En el se produce la fijación de energía lumínica y esta formado por las copas de los árboles. Causa un microclima en el blosque; más húmedo y fresco.

• Estrato arbustivo. Formado por arbustos, plantas de menor tamaño que los árboles y ramificadas desde la base. Porte inferior a 50 cm; caméfitos. Porte superior a 50 cm; fanerófitos

• Estrato herbáceo. Constituido por herbáceas anuales (terófitos) o perennes (geófitos o hemicriptófitos)

• Plantas epífitas. Crecen en troncos de los árboles

• Suelo.

SOTOBOSQUE

11. Comunidades: Estructura y tipos

Vegetación climatófila Subrayar del libro

• Bosque



• Matorrales

– Comunidades vegetales dominadas por arbustos

– Altura y densidad variable

– Estructura más sencilla que bosques; carecen de estrato arbóreo continuo, estrato arbustivo dominante y estrato herbáceo de desarrollo variable (según cobertura arbustiva)

11. Comunidades: estructura y tipos


• Matorrales

11. Comunidades: estructura y tipos


• Prados

– Dominados por herbáceas (plantas cuyos tallos, que independientemente de su altura, no han desarrollado estructuras leñosas)

– No hay árboles o arbustos o están muy dispersos

– Ejemplo; herbazales y pastizales

Prado de alta montaña

11. Comunidades: estructura y tipos Vegetación climatófila Subrayar del libro

Herbazal


Vegetación edafófila Subrayar del libro

• En este caso el factor determinante en la presencia y desarrollo de la vegetación no es el clima sino el suelo

• Ejemplos

– Vegetación de ribera (ligada a ambientes acuáticos). También llamada vegetación ripícola (bosque de galería = bosque de ribera)

– Vegetación rupícola (presente en roquedos)

– Vegetación adaptada a suelos arenosos

– Vegetación adaptada a suelos silíceos

– Vegetación adaptada a suelos calizos


• Vegetación de ribera (ripícola)


• Vegetación rupícola

12. Sucesión ecológica (IMPORTANTE)

• Concepto de sucesión ecológica; cambios secuenciales (graduales) no cíclicos que se observan en el ecosistema y que tienden a la adquisición de una serie de estados sucesivamente más estables (serie evolutiva)

• Las sucesiones se pueden producir en todo tipo de ecosistemas

• Tipos de sucesión

• Sucesión primaria. Se inicia en un sustrato nuevo, que nunca ha sido colonizado de forma significativa por organismo alguno (no hay suelo). Ejemplo; extensión rocosa que queda en superficie

• Sucesión secundaria. Se desencadena tras una fuerte perturbación que elimina la vegetación pero no el suelo. Ejemplo; cultivos abandonados

12. Sucesión ecológica (IMPORTANTE)

• La sucesión termina cuando los organismos alcanzan un equilibrio con las condiciones ambientales. Este estado estable se denomina etapa clímax

Clímax

• El clímax es la comunidad que culmina una sucesión ecológica y que se caracteriza por su estabilidad

• Permanecerá estable salvo que se produzca un desequilibrio (regresión)

• Si se produce una perturbación de baja intensidad, rápidamente se restablecerá el clímax

SUCESIÓN PRIMARIA

SUCESIÓN PRIMARIA El ejemplo clásico y bien estudiado es la instalación sucesiva de diferentes comunidades vegetales a partir de la roca desnuda. Para climas relativamente húmedos, los pasos son: 1) Colonización por líquenes y musgos (especies pioneras) : Esta materia orgánica inicial va dando lugar a un suelo incipiente, en el que se mezclan, las partículas minerales y orgánicas. 2) Instalación de pequeñas herbáceas, sobre parcelas con suelo incipiente. Aumenta el acúmulo de materia orgánica en descomposición y el suelo se va desarrollando en espesor y en nutrientes. El aparato radical (raíces) de estas herbáceas produce dos efectos importantes: - Retiene el agua edáfica - Reduce los efectos de la erosión sobre la roca madre 4) En un suelo, ya de algunos cm. , pueden empezar a desarrollarse ciertas leñosas arbustivas, que, a su vez, favorecen la evolución y desarrollo del suelo. 5) A medida que la biomasa del ecosistema inicial va creciendo, y por lo tanto se incrementa la tasa de reciclaje de materia, se van instalando especies arbóreas que sustituyen a arbustos y herbáceas. El “tope evolutivo” en ese medio ambiente determinado se denomina comunidad o ecosistema clímax (bosque)

1. Primera etapa

2. Segunda etapa. Desarrollo de herbáceas (pastizal vivaz)

• Suelos más desarrollados y maduros (más profundos) que permiten la colonización del terreno por parte de plantas herbáceas vivaces o perennes

• Las especies oportunistas van cediendo espacio frente a las especies tardías de la sucesión, que son más exigentes

3. Tercera etapa. Matorral

• Suelos todavía relativamente delgados

• Pueden desarrollarse pequeños arbustos, en su mayoría especies heliófilas por la falta de árboles y arbustos de mayor tamaño

• Algunos especies de pino (no todas) son especies heliófilas que acompañan estas comunidad al inicio de esta serie

• Poco a poco van desarrollándose arbustos más grandes e incluso árboles

3. Tercera etapa. Matorral

4. Cuarta etapa. Bosque (etapa clímax)

• Suelos maduros, totalmente desarrollados

• Matorrales tan densos y la presencia creciente de árboles dificulta la presencia de especies heliófilas, que irán desapareciendo

• Árboles llegan a producir con su copa una cobertura total o casi total del suelo, creando un nuevo microclima, menos luminoso y más húmedo

• Poco a poco se irá configurando un sotobosque

• El bosque es la etapa clímax de casi la totalidad del territorio península español y de las islas Baleares.


Alcornocal


Encinar


Robledal


Castañar

4. Cuarta etapa serial. Bosque (etapa clímax)

Hayedo

Resumen; etapas de una sucesión primaria

SUCESIÓN SECUNDARIA


• Ocurren en ecosistemas que han sufrido una fuerte perturbación (regresión) que ha interrumpido su camino hacia el clímax o lo ha roto.

• Todavía se conserva el suelo y parte de la vegetación.

• Al cabo de un cierto tiempo, si las condiciones ambientales no han variado, el ecosistema se recupera y continúa con su sucesión o se estabiliza.

CAMBIOS QUE SE PRODUCEN EN UNA SUCESIÓN

Cambios que se producen en las sucesiones (VER LIBRO, PAGS. 248-249)

(IMPORTANTE)

• Aumenta la diversidad debido a que la comunidad clímax presenta una elevada diversidad que implica la existencia de un gran número de especies.

• Unas especies van sustituyendo a otras, se pasa de forma gradual de especies estrategas de la r a especies estrategas de la k.

• Aumenta la estabilidad, las relaciones entre las especies del ecosistema aumentan apareciendo múltiples circuitos y retroalimentaciones que contribuyen a la estabilidad del ecosistema.

• Aparecen nuevos nichos ecológicos debidos a las relaciones de competencia entre las especies que se van incorporando.

• Cuando la sucesión avanza y se acerca a la etapa de clímax, el ecosistema tiende a un estado de estabilidad metabólica, en el que la biomasa y la respiración son máximas y la tasa de renovación o productividad es mínima.

SUCESIÓN

Características de la vegetación clímax

• La vegetación clímax se caracteriza por mayor estabilidad. Esto se debe a:

– Los factores abióticos se hacen más estables, En los bosques, las oscilaciones térmicas disminuyen, la humedad se mantiene más constante, el viento es atenuado. La concentración De nutrientes se mantiene más menos estable

– Biocenosis también se mantiene en equilibrio

– Biomasa se mantiene constante. La producción primaria se tiende a igualar con la respiración en todo el ecosistema

REGRESIÓN

REGRESIÓN

• Concepto de regresión; es el retorno del ecosistema hacia las etapas iniciales de la sucesión debido a alguna perturbación.

• Las perturbaciones sustituyen etapas maduras, más o menos cercanas a la etapa clímax, por etapas de carácter más inmaduro (etapas en las que el sistema puede quedar retenido en tanto persista el agente perturbador).

• Es un proceso inverso a la sucesión ecológica

• Puede ocurrir por causas naturales (incendios no provocados, inundaciones, volcanes,...) o por causas antrópicas, (incendios provocados, deforestación, contaminación, introducción de nuevas especies...)

• En la regresión suelen aparecer poblaciones de “r estrategas” (oportunistas). Cuando el fenómeno es muy grave la comunidad puede perder su capacidad de regeneración.

• Cuando cesa el impacto, se inicia una sucesión secundaria

REGRESIÓN

• Ejemplos de regresiones provocadas por la humanidad (antrópicas)

– 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.

– Sobrepastoreo.

– En los ecosistemas acuáticos la más importante es la regresión producida por contaminación con abonos y fertilizantes en aguas dulces y la contaminación del litoral y la sobreexplotación pesquera en el medio marino.

(encinar)

REGRESIÓN

• Los impactos continuados han hecho que sean las fases inmaduras de la serie las que estén más presentes en nuestro paisaje actual

• Especies pirófilas o pirófitas; plantas que se ven beneficiadas por los incendios.

– El fuego estimula la propagación y/o la germinación de sus semillas

– Estas especies a su vez, se queman con facilidad, favoreciendo los incendios y su propagación

– Ejemplos; Pinus halepensis, Pinus pinaster

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