Unidad didáctica 5. La Biosfera. -...
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Unidad didáctica 5. La Biosfera. A. Concepto de biosfera y ecosistema. B. Estructura y dinámica de poblaciones. - Potencial biótico y factores reguladores del tamaño poblacional. -Curvas de supervivencia. -Estructura de edades y pirámides de edad. C. Estructura y dinámica de comunidades. -Caracterización de las comunidades. -Relaciones o interacciones entre los seres vivos. D. Estructura trófica y flujo de energía en los ecosistemas. -Cadena y red trófica. -Producción primaria y secundaria. -Eficiencia ecológica. -Factores limitantes de la producción primaria. -Pirámides ecológicas. -Ciclos biogeoquímicos. E. La sucesión ecológica. F. Concepto de bioma. Los biomas terrestres y acuáticos. La Biosfera
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Unidad didáctica 5. La Biosfera. A. Concepto de biosfera y ecosistema. B. Estructura y dinámica de poblaciones. - Potencial biótico y factores reguladores del tamaño poblacional. -Curvas de supervivencia. -Estructura de edades y pirámides de edad. C. Estructura y dinámica de comunidades. -Caracterización de las comunidades. -Relaciones o interacciones entre los seres vivos. D. Estructura trófica y flujo de energía en los ecosistemas. -Cadena y red trófica. -Producción primaria y secundaria. -Eficiencia ecológica. -Factores limitantes de la producción primaria. -Pirámides ecológicas. -Ciclos biogeoquímicos. E. La sucesión ecológica. F. Concepto de bioma. Los biomas terrestres y acuáticos.
La Biosfera
Definición de Ecosistema
BIOTOPO: conjunto de componentes abióticos
BIOCENOSIS: componentes bióticos
La Biosfera
Definición de Ecosistema
BIOTOPO: conjunto de componentes abióticos
BIOCENOSIS: componentes bióticos
La Biosfera
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¿Cuáles son los límites de un ecosistema?
Ya dijimos anteriormente que un ecosistema es un nivel de organización, y sus límites dependen de los que defina el observador…
Los ecosistemas se ordenan como las Matriuskas
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¿Cuáles son los límites de un ecosistema?
Los límites entre ecosistemas (Ecotono) pueden ser más o menos permeables, y por tanto, mejor o peor definidos.
ECOTONO PERMEABLE
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La respuesta de un organismo a cualquier factor del medio físico tiene una forma característica de campana
Temperatura
Ren
dim
ien
to
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La respuesta de un organismo a cualquier factor del medio físico tiene una forma característica de campana
Ren
dim
ien
to
Óptimo
Límite de
supervivencia
Límite de
crecimiento
Límite de
reproducción
La Biosfera
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La respuesta a los factores del biotopo es
básicamente de dos tipos:
Especies estenoicas Especies eurióicas
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LEY DEL MÍNIMO DE LIEBIG
En 1840, Justus Von Liebig, investigando las necesidades de sales minerales en los vegetales, desarrolló el concepto conocido como ley del mínimo:
“El crecimiento de una planta depende de los nutrientes disponibles sólo en cantidades mínimas"
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Aunque los factores en el biotopo son muchos, no todos tienen la misma importancia.
Los más importantes son: Temperatura Humedad (disponibilidad de agua) Luz Disponibilidad de nutrientes Los hábitats continental y acuático tienen una distribución
marcadamente distinta de estos factores
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Porcentaje de la vegetación cuyo crecimieto está limitado por la disponibilidad de nutrientes en el suelo. En colores claros se muestran las áreas donde no existe limitación de nutrientes para el crecimiento de las plantas y en rojo donde si la hay. (Fuente: NASA/JPL-Caltech)
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Ecología de las poblaciones Parámetros poblacionales El parámetro básico es el número de individuos de la
población: N A partir de este definimos los siguientes… TASA DE NATALIDAD (B): Número de individuos que nacen
por unidad de tiempo. (años, meses…) B = b N b = número de nacimientos por individuo y unidad de tiempo Cada especie tiene un comportamiento reproductivo
característico. Hay especies SEMELPARAS, que se reproducen una sola vez y mueren, y otras ITEROPARAS, que se reproducen varias veces.
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Ecología de las poblaciones Parámetros poblacionales TASA DE MORTALIDAD (M): Número de individuos que
mueren por unidad de tiempo. (años, meses…) M = m N m = número de muertes por unidad de tiempo Cada especie presenta una patrón característico de
mortalidad a lo largo de su ciclo vital. Respondiendo a 3 patrones básicos representados en las llamadas curvas de supervivencia
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Ecología de las poblaciones
Curvas de supervivencia
Peces
Insectos
Grandes Carnívoros
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Ecología de las poblaciones
La estructura demográfica de una población: edades y distribución por sexo, se representa gráficamente mediante Las llamadas pirámides de edad
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Ecología de las poblaciones
La estructura demográfica de una población: edades y distribución por sexo, se representa gráficamente mediante Las llamadas pirámides de edad
Población en progreso Población en regresión Población estable
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Ecología de las poblaciones Parámetros poblacionales La Emigración y la Inmigración tienen una expresión análoga… TASA DE EMIGRACIÓN (E): Número de individuos que
emigran por unidad de tiempo. (años, meses…) E = e N e = número de individuos que emigran por unidad de tiempo TASA DE INMIGRACIÓN (I): Número de individuos que
inmigran por unidad de tiempo. (años, meses…) I = i N i = número de inmigrantes por unidad de tiempo
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Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento De acuerdo con las tasas de natalidad, mortalidad, emigración
e inmigración; podemos calcular la variación de la población en el tiempo…
∆N/∆t = B - M + I – E
∆N/∆t = (b∙N) - (m∙N) + (i∙N)- (e∙N)
Si consideramos una población aislada, es decir, sin emigración ni inmigración…
∆N/∆t = (b∙N) - (m∙N)…
∆N/∆t = (b-m) ∙ N
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Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento
∆N/∆t = (b-m) ∙ N
∆N/∆t = r ∙ N
El factor b-m se llama TASA DE CRECIMIENTO o
POTENCIAL BIÓTICO (r)
El potencial biótico es característico de cada especie y
viene a representar, aproximadamente, la capacidad de
crecimiento de una población.
r
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Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento
De acuerdo con esta expresión matemática el crecimiento de una población sería de tipo exponencial…
∆N/∆t = r ∙ N
N
t
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Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento
esta forma de crecimiento no es real puesto que existen unos factores que limiten el crecimiento de la población
Para modificar esta ecuación debemos añadir un factor el
llamado FACTOR DE RESISTENCIA AMBIENTAL, de forma que el crecimiento de una población queda de acuerdo a la siguiente expresión:
Donde K es la llamada CAPACIDAD DE CARGA, y es el
valor máximo de N.
K
NKNrdtdN /
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Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento
N
t
K
K
NKNrdtdN /
La Biosfera
Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento
N
t
K
Factor de
resistencia
ambiental
La Biosfera
Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento
Si N es mucho menor que K…
El factor de resistencia ambiental es 1 y el crecimiento
resulta exponencial
K
NKNrdtdN / = 1
K
NKNrdtdN /
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Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento
Si N es igual que K…
El factor de resistencia ambiental es 0, y por tanto, no hay
crecimiento.
K
NKNrdtdN / = O
K
NKNrdtdN / 0
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Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento
N
t
K
N << K
N = K
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Ecología de las poblaciones
Curva logística de crecimiento: fluctuaciones
N
t
K
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Interacciones entre los componentes de la biocenosis
EFECTO O RESPUESTA
ESPECIE A ESPECIE B TIPO DE INTERACCIÓN
NEGATIVA (-) NEGATIVA (-) COMPETICIÓN
POSITIVA (+) POSITIVA (+) MUTUALISMO/SIMBIOSIS
POSITIVA (+) NEGATIVA (-) DEPREDACIÓN
POSITIVA (+) NEGATIVA (-) PARASITISMO
POSITIVA (+) NEGATIVA (-) PARASITOIDISMO
POSITIVA (+) NEUTRA (0) COMENSALISMO
NEGATIVA (-) NEUTRA (0) AMENSALISMO
NEUTRA (0) NEUTRA (0) NEUTRA
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Dinámica de las comunidades.
Competencia Interespecífica
La competencia entre especies diferentes fomenta la especialización. Por ejemplo supongamos dos especies de aves…
Tamaño de la semilla
Pequeño Mediano Grande
Especie A Especie B
Nichos fundamentales
La Biosfera
Ren
dim
ien
to
Dinámica de las comunidades.
Competencia Interespecífica
Este efecto se llama compresión del nicho, y conduce a que los ecosistemas con mayor número de especies presenten más especialistas
Tamaño de la semilla
Pequeño Mediano Grande
Especie A Especie B
Nichos efectivos
La Biosfera
Ren
dim
ien
to
Dinámica de las comunidades.
Competencia Interespecífica
Si eliminamos una especie competidora, o se introduce en un nuevo hábitat, se produce el efecto contrario: la liberación competitiva
Tamaño de la semilla
Pequeño Mediano Grande
Especie A Especie B
La Biosfera
Ren
dim
ien
to
Dinámica de las comunidades.
Cuando se trata de competencia intraespecífica, al aumentar la población (N), la respuesta es una estrategia más generalista…
Tamaño de la semilla
Pequeño Mediano Grande
Población 1
Población 2
La Biosfera
Ren
dim
ien
to
Dinámica de las comunidades. Catenas de distribución
Gradiente de humedad
MASIEGA
CARRIZO
TARAY
+ -
La Biosfera
Dinámica de las comunidades. Catenas de distribución PISOS DE VEGETACIÓN
Crioromediterráneo
Oromediterráneo
Supramediterráneo
Mesomediterráneo
Termomediterráneo
Más de 2000 m
Entre 1500 y 2000 m
Hasta los 1500 m aprox
Hasta los 900 -1000 m
Por debajo de los 300-400m
Inferior a 4 ºC
Entre 4º y 8 ºC
Entre 8º y 13 ºC
Entre 13º y 17 ºC
Entre 17º y 19 ºC
Piso de vegetación Altitud Temperaturas medias
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Dinámica de las comunidades. Pisos de vegetación
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presasdepredador
presas
presaspresas NaN
K
NrN
dt
dN1
Dinámica de las comunidades.
Relaciones depredador-presa
Además de los datos obtenidos por registros de las
pieles cazadas, dos científicos (Lotka y Volterra) hicieron estudios experimentales con protozoos.
De estos estudios dedujeron las ecuaciones para las poblaciones de depredadores y presas.
Número de capturas a = eficiencia del depredador
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Dinámica de las comunidades.
Relaciones depredador-presa
Para las poblaciones de depredadores…
b = eficiencia de conversión de capturas en nuevos depredadores
depredadorpresasdepredadordepredador mNNaNb
dt
dN
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PRESAS DEPREDADORES
Dinámica de las comunidades.
Relaciones depredador-presa
PRESAS DEPREDADORES
PRESAS DEPREDADORES
PRESAS DEPREDADORES
La Biosfera
Dinámica de las comunidades.
Relaciones depredador-presa
Esto produce un patrón cíclico de las poblaciones de
depredadores y presas
Presas
Depredadores N
tiempo
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Dinámica de las comunidades. Relaciones depredador-presa El ejemplo clásico es la relación entre las liebres y los linces
árticos obtenidos a partir del registro de las pieles de los animales cazadas en Canadá a lo largo de casi un siglo
N e
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os
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Caracterización de las comunidades
Poca riqueza y diversidad de especies
La Biosfera
Caracterización de las comunidades
Alta riqueza y diversidad de especies
La Biosfera
Caracterización de las comunidades Existen múltiples índices para medir la diversidad… Por ejemplo el Índice de Dominancia de Berger-Parker:
d = Nmax es el número de individuos de la especie dominante, o más
abundante. NT es el número total de individuos de la comunidad. Índice de Berger-Parker cercano a 1 poca diversidad y
cercano a 0 alta diversidad
Nmax
NT
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