VIRGINIA FERNÁNDEZ MONDÉJAR

TEMA 10ECOSISTEMAS

Y SU DINÁMICA

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Ecología Ecosistema

Conjunto de seres vivos que habitan en un medio (biocenosis), los factores físico-químicos de dicho medio (biotopo) y las interacciones que se establecen entre ellos.Estado de máximo equilibrio: Clímax.

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Niveles tróficos y cadenas alimentarias

Relación trófica Mecanismo de transferencia de materia y energía de unos organismos a otros en forma

de alimento

Cadena alimentaria

Todo organismo ocupa una posición en dicha cadena que denominamos nivel trófico.

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Producción primaria: productividadEl primer eslabón de una cadena alimentaria es siempre un productor primario: plantas verdes y algas.

Ambas mediante la fotosíntesis captan energía solar y la utilizan para sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica.

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La masa de los organismos que constituyen los distintos niveles tróficos del ecosistema es la biomasa.

La producción de un ecosistema es una medida de flujo energético por unidad de área o volumen y unidad de tiempo, es decir, es la cantidad de energía captada y almacenada por los productores en un tiempo determinado.

Producción primaria: productividad

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Producción =

Tiempo de renovación =

Productividad = .100

Producción primaria: productividad

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La mayor cantidad de biomasa de un ecosistema, y por tanto su mayor producción, se dará cuando este comienza a desarrollarse y disminuye a medida que adquiere estabilidad.

Hablamos entonces de producción primaria para referirnos a la energía que es fijada por los productores.

Producción primaria: productividad

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La cantidad real de energía fijada por los productores depende del equilibrio entre la intensidad a la que la biomasa es producida (PPB, producción primaria bruta) y la que consumen ( por respiración) para mantenerse los seres vivos. La diferencia es la PPN ( producción primaria neta).

PPN = PPB - respiración

Producción primaria: productividad

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Todos los organismos de un ecosistema que no son productores, son consumidores o heterótrofos, es decir, necesitan y obtienen sus nutrientes orgánicos a partir de los productores.

Producción secundaria

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Producción secundaria: tipos de consumidores

Consumidores

primarios: herbívoros .

Omnívoros. Son

consumidores de

vegetales y animales.

Consumidores

terciarios. Son

carnívoros.

Consumidores

secundarios. Son

carnívoros, se alimentan

de los consumidores primarios.

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Los herbívoros sirven de alimento a otros animales, luego la cantidad de materia y energía que se asimila es superior a la respiración, se habla de producción secundaria, y es una pequeña fracción de la producción primaria.

Y sucesivamente, a medida que avanza a niveles tróficos superiores, la cantidad e energía que fluye es una fracción de la del nivel trófico inferior.

Producción secundaria

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En el funcionamiento de los ecosistemas naturales no existe desperdicio alguno; todo organismo es fuente potencial de alimento para otro organismo y estas relaciones constituyen una cadena alimentaria.

Estas cadenas no son tan simples, sino que la mayoría de los consumidores se alimentan de dos o más organismos y, a su vez, sirven de alimento para varios consumidores, formando unas complejas relaciones tróficas que se denominan redes alimentarias

Cadenas y redes tróficas.

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De la energía disponible en un determinado nivel trófico, solo el 10% es utilizada en la síntesis neta de nueva materia orgánica en el nivel siguiente, el resto se consume en respiración, reproducción y excrementos.

Esta energía se pierde en forma de calor y deja de ser utilizable. Por tanto, a mayor número de niveles tróficos en una red alimentaria, mayor es la pérdida de energía.

Regla del 10%

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Eficiencia: es la cantidad de energía asimilada por los organismos productores en forma de biomasa, que es aprovechada o asimilada por los organismos de niveles superiores ( consumidores).

La cantidad de energía asimilada se representa en esquemas denominados pirámides ecológicas.

Las pirámides pueden ser de: números ( nº de individuos), de biomasa (peso seco del nivel o nº de calorías) o de energía (representan la productividad de cada nivel).

Eficiencia ecológica: pirámides de número, biomasa y energía.

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Pirámides de número.

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Pirámides de biomasa.

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Pirámides de energía.

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http://www.youtube.com/watch?v=JcabHl5Qc9U

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2. Obtención y transformación de

materia y energía en los ecosistemas.

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La vida en la Tierra depende de dos procesos:

Un flujo de energía entre todos los componentes del ecosistema.

Ciclos de la materia, que se desplazan desde un medio abiótico hacia los organismos vivos, regresando al medio abiótico.

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El sol es la fuente de energía que sostiene la vida en la tierra.

Del total de energía que llega a la tierra solo el 0,2 % es capturada por la plantas verdes y algunas bacterias y transformada en materia orgánica por la fotosíntesis.

La Energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Esta transformación va a ser en formas de energía con mayor entropía, el calor, que se disipa y sale del ecosistema.

Flujos de energía.

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La energía sigue una dirección única a través de un ecosistema.

Las sustancias inorgánicas experimentan ciclos que son activados, directa o indirectamente, por la energía proveniente del sol.

Ciclos de la materia. Ciclos biogeoquímicos

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En el aire existe un 21% de oxígeno que procede de la fotosíntesis.

Este oxígeno sigue tres caminos: oxidación de ciertos minerales.

utilización por los animales para la respiración. oxidación de materia orgánica.

Ciclo del oxígeno.

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Los productores absorben el que se

encuentra en la atmósfera o en el

agua.

Usan la energía luminosa para fijar el carbono

inorgánico (por medio de la fotosíntesis) en

compuestos orgánicos.Estos

compuestos orgánicos son

degradados por los organismos que realizan la

respiración aeróbica.

Volviendo el a la atmósfera o

al agua.

El carbono es el principal elemento constituyente de la

materia orgánica, que es incorporado por

medio del .

Ciclo del carbono.

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ATMÓSFERA E HIDROSFERACO2

CadáveresCarbones y petróleo

SUELO

PLANTAS VERDESCarbono orgánico

(glúcidos, lípidos, prótidos)

ANIMALESCarbono orgánico

(glúcidos, lípidos, prótidos)

Fotosíntesis Respiración Respiración

Descomposición bacteriana de cadáveres

Combustiones de carbones y petróleo

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El nitrógeno se encuentra en la troposfera en una proporción del 78%, sin embargo no puede ser utilizado directamente.

Se debe convertir en otras formas útiles para las plantas mediante un complejo proceso denominado fijación del nitrógeno.

Ciclo del nitrógeno.

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Algunas bacterias reducen el atmosférico

formando , y otras lo acumulan.

El amoníaco fijado es transformado por otro grupo de bacterias que lo oxidan a (nitrosación)

EL ion nitrito se oxida a nitrato (nitración). Las bacterias desnitrificantes liberan el a la atmósfera.

Ciclo del nitrógeno.

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ATMÓSFERAN2

NO3 NO2 NH3

Bacterias nitrificantesSUELO

PLANTAS Nitrógeno orgánico

(proteínas)

ANIMALES Nitrógeno orgánico

(proteínas)

Bacterias desnitrificantes

Fotosíntesisdel

nitrógeno

Descagas eléctricas

Fijación por quimiosíntesis

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El fósforo liberado de los depósitos de fosfato de las rocas por procesos de meteorización es disuelto en el agua del suelo, de donde es tomado por las raíces de los vegetales y de estos pasa al resto de la cadena alimentaria. Cuando estos seres vivos mueren son descompuestos por la acción de los descomponedores, liberándose el fósforo.

Ciclo del fósforo.

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Los restos de animales ricos en fósforo también llegan al mar, de donde pasan a los peces y de estos a las aves acuáticas, las cuales depositan sus excrementos en las costas, formándose depósitos de guano (abono).

El resto del fósforo queda depositado en los sedimentos marinos.

Ciclo del fósforo.

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PLANTASCompuestos orgánicos

ATP

ANIMALESCompuestos orgánicos

ATPEsqueletos

MARES POCO PROFUNDOS

PECES

AVES PRODUCTORAS DE GUANO

SUELOMineral apatito

Depósitos de guano usados como abono

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Ciclo del azufre.

Entra en la atmósfera

desde fuentes

naturales

Las bacterias (aerobias o anaerobias)

descomponen los restos animales y vegetales transformando el S en

ion sulfato

El S del suelo es transformado en

S por las bacterias en la

fotosíntesis anoxigénica.

Las sulfobacterias quimiosintéticas oxidan S para obtener energía y liberan ion sulfato que

podrá ser utilizado nuevamente.

Parte del S del medio quedará temporalmente inmovilizado al

ser fijado en rocas

sedimentarias.

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3. Mecanismos de autorregulación del

ecosistema.

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Los seres vivos que habitan en un medio están continuamente sometidos a una serie de factores ambientales o factores abióticos (climáticos o no climáticos). No dependen de la densidad de población.

Factores bióticos: factores dependientes de relaciones intraespecíficas (población) y relaciones interespecíficas (comunidad). Dependen de la densidad de población.

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Límites de tolerancia límites máximos y mínimos de los factores ambientales que toleran los organismos.

El factor ambiental que sobrepasa la amplitud de estos límites se considera un factor limitante, pues impide el normal desarrollo del organismo.

Factores abióticos.

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Atendiendo al margen de tolerancia que una especie presenta respecto a los cambios de determinados factores abióticos del medio, podemos distinguir dos tipos de organismos:

Especies <<esteno>>: con un estrecho margen de tolerancia para un factor determinado. Ej: organismos higrófilos.

Especies <<euri>>: con un amplio margen de tolerancia.

Factores abióticos.

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Población seres vivos que pertenecen a la misma especie y desarrollan una serie de relaciones intraespecíficas que originan una dinámica de poblaciones.

Comunidad poblaciones de diferentes especies que habitan un área determinada y mantienen relaciones interespecíficas, ocasionando una dinámica de comunidades.

Nicho ecológico condiciones físico-químicas y biológicas que necesita una especie para vivir en un hábitat determinado.

Factores bióticos.

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Según el nicho ecológico se pueden distinguir: Especialistas: viven en un nicho reducido. Son

estrategas de la K; ocupan biotopos poco cambiantes, por lo que mantienen el máximo número de individuos que admite la población y generalmente tienen pocos descendientes. Responden eficazmente cuando las condiciones del medio le son propicias, pero no se adaptan fácilmente a los cambios del medio.

Generalistas: especies de nicho ecológico amplio. Son estrategas de la R, presentan pocas exigencias frente a los factores ambientales, se adaptan rápidamente a las condiciones del medio y su abundancia es mayor.

Factores bióticos.

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Todos estos organismos interaccionan entre sí y con los factores del medio tendiendo a equilibrarse; sin embargo, cuando las condiciones del medio cambian, también cambian los seres vivos que lo habitan; se inicia así la llamada sucesión ecológica.

Factores bióticos.

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Una población se define como un conjunto de individuos de la misma especie que ocupa un área geográfica determinada en un momento dado y cuyos integrantes pueden, potencialmente, reproducirse entre sí.

Entre los individuos de la misma especie se establecen relaciones denominadas intraespecíficas, de las cuales derivan una serie de consecuencias:

Dinámica de poblaciones.

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Favorables: protección frente a factores desfavorables del ambiente, mayor facilidad para reproducirse...

Desfavorables: competencia por los recursos, disminución de la multiplicación y la supervivencia, territorialidad.

El tamaño de una población puede variar por: tasa de natalidad, mortalidad y migración.

Dinámica de poblaciones.

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Potencial biótico: crecimiento teórico , máximo, cuando el número de nacimientos coincide con la natalidad potencial y el número de muertes con la mortalidad potencial.

Resistencia ambiental: Factores ambientales desfavorables que frenan el potencial biótico de a población.

Crecimiento efectivo: relación entre la natalidad y la mortalidad reales.

Tasa de crecimiento: dN /dT=r.N r: aumento de la población por individuo y por unidad de tiempo N: número de individuos de la población

Crecimiento de una población.

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Una comunidad es un conjunto de poblaciones de diferentes especies se presentan juntas en el espacio y en el tiempo y que interaccionan entre sí.

Las comunidades son entidades con características propias y diferentes de las que cada componente, cada población, tiene independientemente.

Dinámica de comunidades.

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Una comunidad se puede caracterizar estudiando su composición y sus límites. Composición: consiste en hacer un recuento de las

especies que forman parte de dicha comunidad. Límites: no presentan claros y estrictos. Aparecen unas

zonas de transición que se denominan ecotonos.

Dinámica de comunidades.

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Relaciones Interespecíficas

Nicho fundamental: cuando es ocupado por una especie sola, sin especies competidoras.

Nicho efectivo: condiciones en las que un organismo puede vivir en presencia de otros competidores.

Competencia interespecífica: cuando hay partes del nicho fundamental de una especie en las que ya no puede sobrevivir y reproducirse con éxito.

Principio de exclusión competidora: si dos especies competidoras coexisten en un ambiente estable, lo hacen como diferenciación de sus nichos efectivos. Si no existiese dicha diferenciación una especie eliminaría a la otra.

Dinámica de comunidades.

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Relaciones Interespecíficas.

Simbiosis (+,+)

Parasitismo(+,-)

Mutualismo (+,+)

Competencia

(-,-)

Comensalismo (+,0)

Depredación

(+,-)

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o Simbiosis: obtienen beneficio mutuo ambas especies y una especia no puede vivir sin la otra (hongo y alga).

o Mutualismo: ambas especies obtienen beneficio mutuo de forma temporal, pero no depende de ella para sobrevivir (abeja y flor).

o Parasitismo: un ser vivo obtiene alimento de otro al que perjudica, pero sin causarle la muerte inmediata.

o Depredación: un ser vivo se alimenta de otro al que mata.

o Competencia: ambas especies luchan por conseguir un mismo recurso, por lo que ambas pierden energía y se ven perjudicadas. Aún así, lo normal es que una sea más eficaz que otra y acabe desplazando a la otra especie.

o Comensalismo: una especie se alimenta con los restos de comida de otro que permanece indiferente (bacterias intestinales).

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Fluctuaciones y ritmos cuando los cambios en el número de especies son periódicos o cíclicos y el ecosistema vuelve a sus condiciones iniciales. Tendencia hacia la adquisición de una serie de estados sucesivamente más estables sucesión.

El ecosistema en el tiempo: sucesiones.

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Alogénicas: cuando las sustituciones seriales de las especies ocurren como resultado de los cambios geológicos, físicos y/o químicos externos.

Autogénicas: sucesiones que se producen en terrenos que acaban de quedar al descubierto y en ausencia de influencias abióticas gradualmente cambiantes.

Sucesiones primarias: son las que se desarrollan a partir de un terreno desnudo.

Sucesiones secundarias: se producen cuando la vegetación de una zona ha sido eliminada de forma total o parcial, pero conservándose un suelo bien desarrollado con un buen número de semillas y esporas.

Tipos de sucesiones.

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Aumento progresivo de la diversidad de especies.Aumento de la complejidad estructural.Incremento total de la biomasa.Tendencia hacia la estabilidad metabólica.

Características comunes de las sucesiones.

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4. La biosfera como gran ecosistema.

Biomas.

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La biosfera es la parte de la tierra en la que existe la vida. Se extiende entre los 8-10 km, tanto en altura como en el fondo del mar.

Los dos requisitos para la presencia de organismos vivos sobre nuestro planeta son:

Una fuente de energía, el Sol o energía geotérmica. Una temperatura que permita la presencia de agua

líquida.

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Biomas: conjuntos de comunidades ecológicas características, relativamente uniformes, que se extienden por una extensa zona geográfica, caracterizada, entre otros factores, por presentar unas condiciones ambientales similares.

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oDesiertooBosque mediterráneooPraderaoBosque TropicaloBosque caducifoliooTaigaoTundra

Biomas terrestres.

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Escasas precipitaciones; plantas xerófilas y camellos, dromedarios…

Biomas terrestres: desierto.

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Lluvias escasas y temperaturas suaves en invierno y altas en verano; alcornoques, encinas; pequeños roedores, insectos…

Biomas terrestres: bosque mediterráneo.

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Pluviosidad media con estación seca; gramíneas y otras herbáceas; bisonte, liebres…

Biomas terrestres: pradera.

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Regiones tropicales de gran pluviosidad y temperatura elevada; árboles perennifolios y heliófilos, hierbas, arbustos…; tucanes, marsupiales, anaconda…

Biomas terrestres: bosque tropical o pluvisilva.

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Zonas templadas con precipitación moderada y repartida; bosques de hayas, robles y castaños; zorro, oso, ardilla…

Biomas terrestres: bosque caducifolio.

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Temperaturas medias bajas y escasas precipitaciones; coníferas; liebre ártica, tigre siberiano, lince y lobo.

Biomas terrestres: taiga.

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Temperaturas medias bajas, precipitaciones escasas, suelo helado casi todo el año; juncos, musgos y líquenes; reno, oso polar…

Biomas terrestres: tundra.

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En el medio acuático se diferencian el ambiente marino y el de agua dulce, pero en todos ellos aparece una serie de organismos que se diferencian en cuatro comunidades: Bentos: comunidad acuática formada por los animales y

plantas que viven fijos sobre los fondos marinos o aguas continentales.

Plancton: comunidad acuática formada por animales vegetales o bacterias que viven en suspensión en las aguas naturales.

Necton: comunidad acuática formada por seres vivos que nadan y se desplazan libremente.

Neuston: conjuntos de seres vivos que viven en la interfase agua-aire.

Biomas acuáticos.

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Formados por aguas continentales, donde se distinguen: Ambientes lóticos: son ecosistemas de aguas

corrientes; por tanto con un considerable intercambio con la tierra y oxígeno abundante.

Ambientes lénticos: típicos de lagos y aguas quietas. Se distinguen tres zonas:• Zona litoral: aguas someras que albergan una gran variedad

de especies.• Zona limnética: aguas superficiales alejadas del borde donde

aparecen crustáceos, diatomeas…• Zona profunda: caracterizada por la poca luz y baja

concentración de oxígeno.

Biomas acuáticos: ecosistemas dulceacuícolas.

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Los estuarios y marismas son zonas donde el agua del mar se mezcla con el agua dulce proveniente de los continentes, provocando grandes variaciones de salinidad. Las especies son pocas pero adaptadas a estos cambios.

Los mares y océanos presentan una gran variedad de ambientes, caracterizados por los diferentes factores del medio: luz, temperatura y presión.

Biomas acuáticos: ecosistemas de interfase y marinos.