TEMA 10: MECANISMOS DE AUTORREGULACIÓN DE LOS

ECOSISTEMAS

1. ECOLOGÍA DE POBLACIONES“Los factores abióticos y bióticos determinan las estrechas interrelaciones implicadas en el flujo

de la energía y el ciclo de nutrientes, regulando la estructura y la dinámica de las poblaciones de las diferentes especies que conforman la comunidad de organismos de un ecosistema”

Población: grupo de organismos de la misma especie con capacidad de reproducción entre sí y que ocupa un área determinada

Ecología de poblaciones: estudia los factores que regulan las poblaciones, su dinámica y su evolución

TASA DE NATALIDAD Y DE MORTALIDADPotencial/realCRECIMIENTO DE LAS POBLACIONESDeterminado por “potencial biótico” (capacidad de reproducción de la población) y “resistencia

ambiental” (factores físicos y biológicos en el que se encuentra la población y que frena su crecimiento)

Para estudiar el crecimiento de una población se pueda elaborar:- Gráfica de crecimiento de crecimiento de la población- Curva de la tasa de crecimiento

Capacidad de carga: número máximo de medio que puede soportar un medio, a partir del cual la población no crece, aunque nazcan nuevos individuos será para sustituir las muertes

(el número de individuos suele fluctuar en torno a la capacidad de carga)Al cambiar las condiciones del medio, cambia el equilibrio alcanzado por la población

TIPOS DE CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES:- Sigmoideo: fases: crecimiento lento- rápido- mantenimiento en torno a la capacidad de

carga- Exponencial: la población tiene un rápido crecimiento hasta un límite al partir del cual el

número de individuos disminuye normalmente por agotamiento de recursos

Crecimiento exponencial de un población

Crecimiento sigmoideo de un población

LEY DE CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES:Modelo de crecimiento exponencialLa velocidad de crecimiento de la población en un momento determinado, o tasa instantánea

de crecimiento (dN/dt), depende tanto de la capacidad de reproducción o potencial biótico de cada individuo (r), como del nº de individuos de la población en ese momento (N)

dN/dt = r NLa población crecerá si:- r se mantiene constante- N aumenta- Recursos ilimitados Crecimiento de población de insectos, herbáceasModelo de crecimiento sigmoideoPero los recursos no son ilimitados: a medida que la población real se acerca a la máxima

teórica, la resistencia ambiental se incrementa, los recursos comienzan a escasear

dN/dt = r N (K – N)/K(K- N: diferencia entre la población máxima teórica y la que realmente existe)N: número de individuos Si N (K – N)/K ≈1 r determina el crecimiento de la poblaciónSi N N se acerca a K, (K- N)/ K ≈ 0 la población se mantiene en torno a K Representación de poblaciones de protozoos, crustáceos, insectos, vertebrados y plantas super.

DOS ESTRATEGIAS DE CRECIMIENTOo Especies estrategas de la r:

Gran capacidad de reproducciónLas primeras en colonizar un hábitatOportunistas, se dispersar con muchas facilidad. Las poblaciones son diezmadas por los factores climáticos o agente externos a la organización de la especie. Crecimiento exponencial, frecuentes ecosistemas poco organizados o en fases iniciales de evolución (por la alteración de la acción humana)

o Especies estrategas de la k:Tienen mecanismos de regulación de la fertilidad en función de la densidad de población y capacidad de dispersiónMenor potencial biótico (r) Invierten energía en el cuidado de la proleEspecializados en el aprovechamiento de los recursosPredominan en ecosistemas bien organizados no modificados por la acción humanaCrecimiento sigmoidal

INFLUENCIA DE LOS FACTORES ABIÓTICOS Y BIÓTICOS EN EL CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES:

Factores abióticos y crecimiento de poblacionesAlgunos nutrientes son factores limitantes en la regulación del crecimiento de las poblaciones

(Na, N, P): un incremento de estos elementos provoca crecimiento de las poblacionesEl Clima, determina cambios en la temperatura y en la humedad, determina el crecimiento de

poblaciones estacionales que a la vez determina la presencia de otras

Factores bióticos y crecimiento de poblacionesRelaciones que se establecen entre los organismos de la biocenosis• RELACIONES INTERESPECÍFICAS:Entre poblaciones de diferentes especies- Competencia: entre dos especies que utilicen un mismo recurso que puede escasear y

limitar el desarrollo de ambas, normalmente sólo sobrevive una “principio de exclusión competitiva”

- Depredación: los depredadores pueden exterminar a las poblaciones de la presa, al menos potencialmente, pero normalmente las poblaciones de depredador- presa están en equilibrio

- Parasitismo: un organismo (parásito) vive a expensas de otro (depredador). Las poblaciones se mantienen en equilibrio, o con oscilaciones bruscas por factores ambientales (grafiosis)

- Simbiosis: dos organismos de especies diferentes se asocian para vivir en comunidad, obteniendo un beneficio mutuo. Las poblaciones se mantienen establecen con oscilaciones por factores ambientales (helecho y alga; liquen)

“Curvas de crecimiento de depredador- presa”(Liebre/ Lince)

En el caso de depredador sólo se alimente de una especie: factor limitanteLa presa se refugia para evitar su extinción

Evolución: depredador cada vez más eficaces y presas para difíciles de cazar

• RELACIONES INTRAESPECÍFICAS:Entre individuos de la misma especie.La competencia es mayor que si no pertenecen a la misma especie, ya que la demanda de

recursos en similar y constituye un mecanismo muy eficaz para regular el tamaño

Factores demográficos: a medida que aumenta la densidad de población, disminuye la tasa de natalidad

Factores etológicos o de comportamiento: las poblaciones se suelen agrupar en familias: ciertas especies se agrupan en colonias durante la época de reproducción como sistema de defensa mucho más eficaz: “efecto del grupo”

El territorialismo consiste en la organización del espacio en el que in individuo o un grupo acota un lugar como zona de cría o alimentación, que defiende de forma altamente ritualizada y le confiere protección frente a enfermedades

Las especies migradoras (individuos que cambian periódicamente de lugar) pertenecen a dos ecosistemas muy diferentes, evitan así durante un periodo un factor limitante (cambios de Tª, escasez de alimentos)El comportamiento migratorio está muy extendido en las mayoría de los grupos del reino animal

2. DINÁMICA DE COMUNIDADESComunidad: conjunto de poblaciones que interaccionan entre sí y comparten el mismo espacioLas comunidades vegetales son las más estudiadas por la facilidad de su estudio(distintas formas vegetales que comparten una misma área)La clasificación de las especies de una comunidad en formas biológicas permite suponer la

existencia de un alto grado de organización que determina el dinamismo de la comunidad.ESTRATIFICACIÓN VERTICALOrganización en la vertical de un ecosistema (recordamos que los hongos, bacterias,.. Son muy

importante para el reciclaje de nutrientes)Presente tanto en ecosistemas de especies vegetales y de especies animalesESTRATIFICACIÓN HORIZONTALDistribución de las especies en la comunidad desde el interior hacia la periferia en función de la

variación de factores físicos del medio.En la parte exterior siempre existe una zona de transición que ejerce de frontera con las

comunidades vecinas (por ejemplo entre bosque y pradera): ECOTONOA veces el número de especies y la densidad de población de algunos ecotonos es más elevado

que en las comunidades limítrofes: “efecto de borde”“una intensa alteración ejercida sobre las comunidades (contaminación, destrucción de

hábitats,..) tiende a modificar la relación entre el número de especies y el de individuos por especie”

La estructura y la dinámica de las comunidades experimentan cambios periódicos dependiendo de la variación de los factores ambientales

3. EL ECOSISTEMA EN EL TIEMPOLa dinámica del ecosistema puede estudiarse con relación al tiempo, ¿los ecosistemas

permanecen iguales con el paso del tiempo o varáin?Ejemplo: colonización del suelo (líqunes y musgo, plantas herbáceas anuales, arbustos y árboles)

Sucesión ecológica: sucesión de etapas o fases seriales hasta alcanzar una fase de relativa estabilidad

Climax: estado final hacia el que tiende la sucesión ecológica, estable y en equilibrio con el clima dominante en la región de que se trate

Sucesión primaria: cuando las primeras etapas de sucesión se asientan sobre un área que no había sido ocupada previamente

Sucesión secundaria: la sucesión se inicia en un área en la que ha desaparecido la comunidad que existía (cultivo abandonado, bosque talado),

La sucesión primaria suele ser muy lenta, puede pasar hasta miles de años hasta alcanzar el climax

Si el medio no está muy modificado la sucesión es rápidaEn caso de que el suelo esté totalmente erosionado, aflora la roca subyacente y tiene que

iniciarse la sucesión primaria, por lo que se condena a la desertización y la recuperación es difícil. (EL HOMBRE SUELE SER EL RESPONSABLE DE ESTOS CAMBIOS REGRESIVOS)

CAMBIOS EN UNA SUCESIÓN ECOLÓGICA:Cambios estructurales• Cambios en la composición de especies: al comienzo de la sucesión predominan las

especies estrategas de la r y cuando llega al climax predominan las especies estrategas de la K

• Aumento de la diversidad de especies: al aumentar la complejidad de la estructura del ecosistema, aumenta el número de niveles tróficos, aumenta la interacción por el alimento entre las diversas especies, la complejidad de las redes tróficas. Finalmente el aprovechamiento del espacio es máximo con una estratificación vertical y horizontal de las comunidades

Cambios funcionales Ausencia de nichos ecológicos sin explorar: el climax es una situación de estabilidad Aumento progresivo de la cantidad de biomasa: por el aumento del nº de especies Variación en el metabolismo de la comunidad de organismos que compone el

ecosistema: P (cantidad de biomasa fabricada en fotosíntesis), R (cantidad de biomasa degrada en

respiración)Etapas iniciales: P/R >1 (sistema autótrofo); finales: P/R =1 o P/R < 1 (respiración superior

a la fotosíntesis): sistema heterótrofo, sistema basado en la acumulación de mo La estabilidad del ecosistema está en valores en P/R = 1

5. LA BIODIVERSIDAD“La diversidad biológica o biodiversidad es la variedad de organismos que viven en nuestro

planeta”Incluye varios niveles de organización: diversidad genética (variabilidad de genes y de

cromosomas), diversidad de poblaciones, especies y comunidades (todas las especies vivas) y de diversidad de ecosistemas (integra todo el nivel anterior, interaccionando entre si y con el medio físico).

Ha habido diferentes momentos de extinciones masivas de especies dentro de la historia geológica de la Tierra, pero se ha ido aumentado hasta alcanzar los valores máximos que se encuentran actualmente.

La actividad humana está provocando una extinción muy rápida de numerosas especies (por lo que se está invirtiendo ese gráfica), la superficie forestal de la selvas tropicales ha sido reducida a la mitad a causa de los incendios y las talas masivas.

Se conocen 1,7 millones de especies, pero se cree que puede existir hasta 5 millones (la principales zonas sin conocer son las selvas tropicales y las llanuras abisales)

La biodiversidad aumente desde los polos hacia los trópicos según disminuye la latitud.

NECESIDAD DE LA BIODIVERSIDAD: ESTABILIDAD Y DINAMISMO DE LOS SISTEMAS TERRESTRES: de todos los seres vivos

depende gran cantidad de procesos biológicos (fotosíntesis, descomposición de la materia, formación del suelo, el origen del oxígeno en la atmósfera, regulación del clima, génesis del carbón y del petróleo.

ALIMENTACIÓN: existen 75000 especies vegetales con partes comestibles, pero son muchas menos las que se utilizan como alimento (unas 20). Lo que también existen con los alimentos, pero por el comercio, creencias, destrucción de hábitats, caza furtiva, .. Muchos de ellos se han llevado al borde de la extinicón. Utilización de microorganismos en la fabricación de alimentos como el yogur, queso, derivados lácteos,..

OBTENCIÓN DE FÁRMACOS: gracias a la biotecnologías se han conseguido vacunas, antibióticos, vacunas, hormonas, enzimas, factores de coagulación de la sangre (e.coli, streptomyces, ácido acetilsalicílico,..)

CONSERVACIÓN DEL PATRIMONIO GENÉTICO: se puede conseguir vegetales fijadores de N introduciendo genes de las bacterias fijadoras, animales transgénicos para mejorar el crecimiento o la resistencia de enfermedades

NO SE PUEDE ASIGNAR UN VALOR ECONÓMICO A LA BIODIVERSIDAD

REGRESIÓN DE ECOSISTEMA Y PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD:

La actividad humana ha tenido un efecto muy negativo sobre la diversidad biológica, los ecosistemas más alterados han sido los de agua dulce, las islas, los bosques tropicales (cuya superficie se ve reducida a un 1% anual, 20000 km2, la extensión de la comunidad valenciana)

El rápido crecimiento humano ha provocado un crecimiento urbano, el desarrollo de nuevas y más productivas técnicas agrarias y una actividad industrial provocando la sobreexplotación de los recursos naturales

Introducción de especies exóticas: segunda causa de biodiversidad (en ecosistemas aislados, islas, la magnitud del fenómeno es mayor). Ej: camalote

La dehesa: equilibrio entre desarrollo humano y biodiversidad. Constituye un ejemplo entre explotación y conservación, resultado del aclarado selectivo del arbolado por acción humana y de la eliminación del estrato arbustivo para favorecer el desarrollo del estrato herbáceo para su aprovechamiento agroganadero. La influencia humana ha favorecido la encina en las zonas más bajas y el alcornoque en las más elevadas.