Post on 22-Jan-2018
IIII Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º Bachil lerato.
Belén RuizIES Santa Clara.
CTMA 2º BACHILLERDpto Biología y Geología
UNIDAD 3: DINÁMICA DE LA BIOSFERA. PROBLEMÁTICA Y
GESTIÓN SOSTENIBLE II.
http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/ctma/
LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOSCamino que sigue la materia que escapa
de la biosfera hacia otros subsistemas terrestres (A, H, L) antes de retornar a la B.
El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos subsistemas es
muy variable.Se llama reserva o almacén al lugar donde la permanencia es máxima.
Los ciclos tienden a ser cerrados.
Las actividades humanas ocasionan apertura y aceleración de los ciclos contraviniendo el principio de
sostenibilidad de reciclar al máximo la materia.
Esto origina que se escapen nutrientes y se produzcan desechos
El carbono se encuentra:– Atmósfera: CO2 (367ppm), CO (0,1 ppm), CH4
(1,6 ppm)– Litosfera: Rocas carbonatadas, rocas
silicatadas.
– Hidrosfera: bicarbonatos (HCO3-).
– Biosfera: materia orgánica + caparazones + esqueletos
CICLO DEL CARBONO I
EL CICLO DEL CARBONO I El principal depósito es la atmósfera El ciclo biológico del C es la propia Biosfera quien controla los
intercambios de este elemento con la atmósfera … Se fija por la fotosíntesis y el intercambio por difusión directa con la hidrosfera Se devuelve a la atmósfera por la respiración de seres vivos
El ciclo biológico moviliza cada año el 5 % del CO2 atmosférico en 20 años se renueva totalmente.
Sumideros fósiles: Almacén de Carbono La materia orgánica sepultada y en ausencia de oxígeno
fermentaciones bacterianas que la transforman en carbones y petróleos Esto supone una rebaja importante de los niveles de dióxido de C en la
atmósfera
El retorno del CO2 almacenado durante millones de años por erupciones volcánicas, a la atmósfera.
A) CICLO BIOLÓGICO:
A) CICLO BIOGEOQUÍMICO: CONTROLA LA TRANSFERENCIA ENTRE LA BIOSFERA Y DEMÁS SUBSISTEMAS.
CICLO DEL CARBONO II
FOTOSÍNTESIS RETIENE CO2
RESPIRACIÓN YDESCOMPOSICIÓN LIBERACIÓN CO2
• CICLO BIOGEOQUÍMICO:
a. CO2 DE LA ATMÓSFERA A LA LITOSFERA
b. CO2 DE LA LITOSFERA A LA ATMÓSFERA.
c. SUMIDEROS – FÓSILES– FORMACIÓN ROCAS CALIZAS.
CICLO DEL CARBONO III
atmósfera => hidrosfera =>litosfera
a. CO2 DE LA ATMÓSFERA A LA LITOSFERA
atmósfera => hidrosfera =>litosfera
• Rocas carbonatadas:
H2O + CO2 => H2CO3 (ácido carbónico)
H2CO3 + CaCO3 (carbonato de calcio) => Ca(HCO3)2
(hidrogenocarbonato de calcio).
Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2
CICLO DEL CARBONO IV
ESQUELETO CÁLCICOS DE LOS ANIMALES MARINOS
ACABARÁ EN LOS SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE: CALIZAS: SUMIDERO
ATMÓSFERA
No presenta perdida neta de CO2 atmosférico
CICLO DEL CARBONO V
• Rocas silicatadas:
2H2O + 2CO2 =>2 H2CO3 (ácido carbónico)
2H2CO3 + CaSiO3 (silicato de calcio) => Ca(HCO3)2
(hidrogenocarbonato de calcio) + SiO2.
Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2
ESQUELETO CÁLCICOS DE LOS ANIMALES MARINOS
ACABARA EN LOS SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE: CALIZAS: SUMIDERO
ATMÓSFERA
Se han requerido2 moléculas
de CO2 atmosféricoy se ha devuelto
sólo 1.Actúa comoSUMIDERO
b. CO2 DE LA LITOSFERA A LA ATMÓSFERA.
Enterramiento rocas => libera CO2(erupciones volcánicas).
c. Sumideros.
CICLO DEL CARBONO VI
CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2
Materia orgánica => carbón y petróleo
Esqueleto de CaCO3 CALIZAS
Ingentes cantidades de C fueron retiradas de la atmósfera mediante
este último proceso, lo que explica que descendiese el CO2 atmosférico
EL CICLO DEL CARBONO VIROCAS CARBONATADAS
COCO22 + HH22OO + CaCOCaCO33 CaCa2+2+ + 2HCO2HCO33-- 1
ROCAS SILICATADAS
2CO2CO22 + HH22OO CaSiOCaSiO33+ 2HCO2HCO33--CaCa2+2+ + + SiOSiO22
2
En el mar, los animales marinos transforman el bicarbonato y los iones de Calcio en carbonato que incorporan en sus tejidos endurecidos
2HCO2HCO33-- + CaCa2+2+ CaCOCaCO33 + COCO22 + HH22OO 3
Balances1 + 3
El carbonato formará parte de los sedimentosNo hay pérdidas netas del dióxido atmosférico
2 + 3 Sólo devuelven a la atmósfera 1 CO2 sumideros
DESAJUSTA EL EFECTO INVERNADERO:
• LIBERA CO2 COMO RESULTADO DE LA COMBUSTIÓN DEL CARBÓN, PETRÓLEO Y GAS NATURAL (5.5 GtC) (20% del gas natural, 40% combustión del carbón, y 40% del petróleo.
• 1,6 GtC de la deforestación.
TOTAL 7.1 GtC al año de CO2 entra a la atmósfera => sólo un 2.4- 3.2 GtC permanece en la atmósfera. El resto es utilizado por los seres vivos=>
– Difunde a los océanos y allí es absorbido por el fitoplancton (2.4 GtC/año)
– El crecimiento de los arboles fija 0.5 GtC al año.
Entre un 1-1.8 GtC/año debido a la complejidad del ciclo no se sabe dónde se encuentra.
La cantidad de carbono en GTC en otras reservas son: Atmósfera: 750 Biomasa: 650 Suelo: 1,500 Océanos: 1,750
CICLO DEL CARBONO: INTERVENCIÓN HUMANA
Desde la época preindustrial los humanos hemos añadido
200 GTC a la atmósfera
http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f838996e8a
La cantidad de carbono en la Tierra
es una cantidad finita aunque se tiene una idea aproximada de adónde va. El
diagrama muestra los almacenes de carbono y su flujo en gigagtoneladas de carbono (GtC).
1 GtC = 109 toneladas
EL CICLO DEL CARBONO VIII
CO2 atmosférico
FotosíntesisProductores
Difusión directa: paso a la hidrosfera
Consumidores
Respiración
Restos orgánicos
DescomponedoresCombustibles fósiles Enterramiento
geológico
Extracción
Combustión CO2 disuelto
Ecosistemas acuáticos
Rocas calizas carbonatadas
y silicatos cálcicos
Ciclo de la rocas
Erupciones volcánicas
CICLO DEL CARBONO VIII
CO2 ATMÓSFERA
BIOSFERA
FOTOSÍNTESIS
RESPIRACIÓN
RESTOS DE MATERIA ÓRGANICA
DESCOMPOSICIÓN
SUMIDEROCOMBUSTIBLES FÓSILES
ANAERÓBICAS
LITOSFERA
CaCO3 + SiO2 => CaSiO3 + CO2
ERUPCIONES VOLCÁNICAS
X el proceso de
Se acumula en la
desprendenHIDROSFERA
Enterramiento rocas
combustión
ESQUELETO CÁLCICOORGANISMO MARINOS
SUMIDERO: CALIZA
CICLO DEL CARBONO IX
INDICADOR CO2 CO CH4 N2O CFC
Tiempo de vida en la atmósfera
20(años)
1-2 meses
10(años)150
(años)130
(años)
Fuente: Grupo intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC): Tercer Informe de Evaluación 2001.
El nitrógeno se encuentra:
– Atmósfera: • N2 (78%);• NH3 : erupciones volcánicas. Putrefacción de la
materia orgánica.• Óxidos de Nitrógeno: NO, N2O, NO2 : tormentas
eléctricas (a partir de N2); erupciones volcánicas.
– Litosfera (Suelo): Nitratos, Nitritos.
– Hidrosfera: ácido nítrico.
– Biosfera: materia orgánica (esencial en proteínas, ácidos nucleídos (ADN y ARN) y nucleótidos).
CICLO DEL NITRÓGENO
Reservas de Nitrógeno (almacén y sumidero)
Flujo de nitrógeno
Biomasa (organismos)
Suelo. Combustibles
fósiles. Atmósfera Hidrosfera
Fijación del Nitrógeno (atmosférica y biológica)
Nitrificación. Desnitrificación. Alimentación (absorción, asimilación,
consumo) Excreción. Muerte y descomposición
En la atmósfera existe un 78% de N2 (es el gas más abundante, es inerte por lo que no está disponible para casi todos los seres vivos (animales y plantas) solamente los microorganismos fijadores del N2 atmosférico
pueden utilizarlo.Para que las plantas aprovechen el nitrógeno del suelo, este tiene que
estar en forma de nitratos (NO3-) y de ión amonio (NH4
+). Cuando las plantas lo asimilan pasa el nitrógeno a las plantas que lo absorben y
con ello se transfiere a los demás seres vivos en forma de aminoácidos (aa) y nucleótidos)
CICLO DEL NITRÓGENOFIJACIÓN DEL NITRÓGENO ATMOSFÉRICO
a) Atmósfera:
b) Atmósfera-Biosfera:
N2 (inerte) + O2 NOX (ÓXIDOS DE NITRÓGENO) descargas eléctricas (tormentas)
NOX (ÓXIDOS DE NITRÓGENO) + H2O (VAPOR DE AGUA) ÁCIDO NÍTRICO
N2 ATMOSFÉRICO NITRATOS NO-3
FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITRÓGENO
PLANTAS
1. BACTERIAS VIDA LIBRE EN EL SUELO: Azotobacter (SUELO). 2. BACTERIAS SIMBIÓTICAS CON LAS RAÍCES LEGUMINOSAS: Rhizobium. (Las plantas
proporcionan azúcar de la fotosíntesis y la bacteria le proporciona los nitratos)3. CIANOBACTERIAS (Nostoc, antes llamadas algas verde azules) (que viven en el suelo o el agua. Son las que causan la gran productividad de los campos de arroz en Asia, mucho ha sidoproducido durante siglos e incluso miles de años por ellas sin necesidad de el nitrógeno de los Fertilizantes.4. HONGOS: Frankia, FORMA NÓDULOS RADICULARES CON EL ALISO, ÁRBOL DEL PARAISO,
FIJACIÓN ATMOSFÉRICA DEL NITRÓGENO
Sales minerales(nutrientes vegetales)
NITRATOS Simbiosis entre leguminosa y Rhizobium
http://web.uconn.edu/mcbstaff/benson/Frankia/FrankiaTaxonomy.htm
b) Atmósfera-Litosfera- Biosfera:
c) Biosfera – Litosfera-Biosfera:
NH3 NO-2 (NITRITOS) NO-
3 (NITRATOS)
NITROSOMAS NITROBACTER
PLANTAS
b) NITRIFICACIÓN: OXIDACIÓN. DESCOMPONEDORES
ÁCIDO NÍTRICO NO-3 (NITRATOS) PLANTAS
a) FORMACIÓN DE NITRATOS A PARTIR DE ÁCIDO NÍTRICO
CICLO DEL NITRÓGENO
nitrosación nitración
N2 (ATMÓSFERA)Pseudomonas desnitrificantes
Condiciones anaeróbicas o en terrenos anegados
c) DESNITRIFICACIÓN:perdida
d) DESCOMPOSICIÓN: (proporciona más nitratos que los procesos de fijación) (organismos descomponedores (bacterias y hongos)
NITROSOMASNITROBACTER
PLANTAS
CICLO DEL NITRÓGENO
e) ASIMILACIÓN: por las productores que asimilan el nitrógeno para producirBiomoléculas orgánicas (aa, bases nitrogenadas que forman los
Nucleótidos y los ácidos nucleicos (ADN y ARN)
RESTOS ORGÁNICOS NH3
NITRITOS
NO2-
NITRATOSNO3
-
N2 (78%)ATMOSFERA
NITROSOMAS
NITRATOSNO3
-RESTOS ORGÁNICOS
DESCOMPONEDORES
BACTERIAS DESNITRIFICANTES
CICLO DEL NITRÓGENO IV
NH3, NO, nitritos
DESCOMPONEDORES
NOx (NO,NO2, N2O)Fijación atmosférica (tormentas eléctricas)
NOX + H2O Ácido nítrico
volcanes
Fijación biológica(Bacterias =azotobacter, cianobacterias, rhizobium; Hongos = Frankia)
NH3 NO2
- NITROBACTER
ABONO
EL CICLO DEL NITRÓGENO IV
N2 atmosférico Fijación
Industrial
NITRATOS
atmosféricaBiológica
ProductoresConsumidores
Descomponedores
Disolución y transporte
Medio acuático
Procesos de putrefacción de la materia orgánica muerta
NH3
Bacterias nitrificantes
Bacterias desnitrificantes
Erupciones volcánicas
– AÑADIR NITRÓGENO AL CICLO POR:
FIJACIÓN INDUSTRIAL (HABER): N2 ATMOSFÉRICA => NH3 + NITRATOS .
FIJACIÓN BIOLÓGICA: plantaciones de leguminosas que contienen en los nódulos (raíces) bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico. Cuando estas plantas se descomponen enriquecen el suelo de nitratos.
– RETIRADA DE LOS ANIMALES Y PLANTAS PARA ALIMENTARSE, se extrae el nitrógeno del ciclo, y puede terminar en las aguas residuales.
– COMBUSTIÓN ALTAS TEMPERATURAS: CÁMARAS COMBUSTIÓN MOTORES: AIRE CON O2 + N2 => NO2 (VA A LA ATMÓSFERA) + VAPOR AGUA => ÁCIDO NÍTRICO (LLUVIA ÁCIDA) => SUELO => NITRATOS SUELO.
– SUELO ANEGADO: actúan las bacterias desnitrificantes empobreciendo el suelo de nitratos y liberando el nitrógeno a la atmósfera.
– SUELO PERMEABLE (SUELO ARENOSO): se produce la lixiviación de los nitratos hacia los ríos, lagos y mares, produciendo eutrofización.
– ABONADO EXCESIVO: LIBERACIÓN EXCESIVA DE N2O=> EFECTO INVERNADERO.
EXCESIVA FERTILIZACIÓN SUELO: FERTILIDAD (ESCASEAN OTROS NUTRIENTES ESENCIALES)
LOS NITRATOS VAN A LAS AGUAS => EUTROFIZACIÓN. NITRATOS => TUBO DIGESTIVO NITRITOS =>GASTROENTERITIS, DIARREAS,
COLOR AZULADO EN LOS BEBES.
CICLO DEL NITRÓGENO V.INTERVENCIÓN HUMANA
EL CICLO DEL NITRÓGENO
Procesos de combustión
a altas temperaturas
motoresReacción de N2 y O2
NO2
+ vapor de agua
Ácido nítricoLluvia ácidaNitratos Suelo
Fijación industrial y
abonado excesivo
Liberación de N2O a la
atmósfera
Liberación de N2O a la
atmósfera
Potente gas de efecto
invernadero
Fertilización excesiva
Aumenta el crecimiento vegetalEscasez de otros nutrientes:
calcio, magnesio, etc
Eutrofización del medio acuático
N2
FIJACIÓN
BIOLÓGICA ATMOSFÉRICA INDUSTRIAL
VOLCANESABONO
SIMBIOSIS MICROORGANISMOS
NITRATOS
RESTOS ORGÁNICOS
DESCOMPONEDORES
DISOLUCIÓN Y TRANSPORTE
BACTERIAS DESNITRIFICANTES
CICLO DEL NITRÓGENO V
ABONADO EXCESIVOLOS NITRATOS• Paco y Sara son un matrimonio que viven en un pueblo de la costa mediterránea cuyas aguas
presentan un índice de nitratos elevado. Tienen una niña que no se encuentra bien y además presenta un aspecto ligeramente amoratado.
• El médico, tras reconocer al bebe, le hace unos análisis de sangre y comprueba lo que esperaba.• Sara: ¿Es grave doctor?• Doctor: No, después de inyectarle un mg de azul de metileno, desaparecerá el problema.• Paco: Pero... ¿Qué es lo que le ocurre a la niña?.• Doctor : ¿Le han dado a la niña agua del grifo?.• Sara: Le preparo el biberón con agua del grifo, pero antes la hiervo unos minutos.• Doctor: la niña presenta deficiencia de oxígeno en los músculos, por eso tiene ese aspecto
levemente amoratado. Esto posiblemente sea por ingerir agua del grifo que posee un elevado contenido en nitratos, lo que provoca una disfunción en la hemoglobina, que es la encargada de llevar el oxígeno a las células; y los nitratos no desaparecen hirviendo el agua.
• Paco: ¿Cómo es que el agua de esta zona tiene tantos nitratos?.• Doctor: Porque los agricultores abonan sus cultivos con estos compuestos, que son esenciales
para las plantas. Lo que ocurre es que las plantas no absorben todos los nitratos de golpe, siendo arrastrado el sobrante por el agua de riego o de lluvia hacia el subsuelo, donde se acumula en las aguas subterráneas.
• Paco: Y claro ésta, el agua que se abastece esta ciudad, se extrae mediante pozos del subsuelo, por eso presenta nitratos.
• Doctor: Usted lo ha dicho. Así que a partir de ahora, no tomen agua del grifo, ni para beber, ni para cocinar.
• Sara: ¿Y por qué a nosotros no nos ha pasado nada?.• Doctor: Porque esta enfermedad son susceptibles de padecerla los lactantes, siendo más rara en
los adultos.
1. Metahemoglobulinemia: los nitritos pasan a la sangre,
impidiendo a los glóbulos rojos captar el oxígeno.
LIBERAN EN EL AGUA NITRATOS Y FOSFATOS QUELIBERAN EN EL AGUA NITRATOS Y FOSFATOS QUELLEGAN A LOS SERES VIVOS PRODUCIENDOLLEGAN A LOS SERES VIVOS PRODUCIENDO
2. Déficit de vitamina A3. Perturbaciones del
tiroides.4. Problemas reproductivos
e incluso abortos.5. Los nitritos en el interior
del cuerpo humano se convierten en nitrosamina que es un agente cancerígeno.
Disminución de la biodiversidad
6. Eutrofización: las algas crecen en exceso => no dejan pasar la luz => no hay fotosíntesis => no hay O2 => muerte de los seres vivos del fondo de los lagos.
FOSFATOS-RESTOS ORGÁNICOS
DESCOMPONEDORES
HIDROSFERA
CICLO DEL FOSFATO
EXCESO DE ABONO
Liberado por meteorización química y física
disuelto LITOSFERA ROCAS FOSFATADAS
ENTERRADO EN LOS SEDIMENTOS
ROCAS SEDIMENTARIAS
FOSFATADAS
ACTÚA COMOSUMIDERO
Devueltos a los
continentes por las aves en
forma de GUANO
EUTROFIZACIÓN
EL CICLO DEL FÓSFORO
Sedimentos y rocas sedimentarias FOSFATOS
ProductoresConsumidores
Descomponedores
Ecosistemas acuáticos
Retorno a tierraColonias de aves marinas
en la costa pacífica de Sudamérica
GUANOExcrementos
Abono fosfatado en agricultura
CICLO DEL FOSFATO
• PRINCIPAL FACTOR LIMITANTE DE LA PRODUCCIÓN CONTINENTAL, DONDE SON ESCASAS LAS ROCAS FOSFATADAS. SU EXPLOTACIÓN Y LAS PÉRDIDAS LATERALES HACEN QUE SE VAYA HACIENDO UN ELEMENTO CADA VEZ MÁS ESCASO.
• RECURSO NO RENOVABLE (SE CREE QUE SUS RESERVAS DURARÁN UNOS 100 AÑOS).
• DEPENDE DEL CICLO GEOLÓGICO TARDA EN LIBERARSE 105 – 108 AÑOS.
EL CICLO DEL FÓSFORO El P no se presenta en forma gaseosa, no puede tomarse del aire. La mayoría está inmovilizado en los sedimentos oceánicos. Se libera muy lentamente, por meteorización de rocas fosfatadas. Principal factor limitante recurso no renovable. Fosfatos liberados por rocas fosfatadas y cenizas volcánicas son
transportadas por aguas corrientes hasta lagos o el mar precipitan y forman los almacenes sedimentarios.
Tiempo de permanencia en ecosistemas terrestres: 100 a 10.000 años.
Tiempo de permanencia en los ecosistemas acuáticos: 1 a 10 años El hombre elabora abonos utilizando las reservas minerales en rocas
sedimentarias. El P es poco abundante en los seres vivos (1 % en animales y 0’2 %
en vegetales) pero importante: Huesos, caparazones ATP, ADN y ARN, NADP, NADPH
• El azufre se encuentra:– Atmósfera:
• H2S; SO2; SO; H2SO4;
– Litosfera: Sulfatos.
– Hidrosfera: Sulfatos, H2S.
– Biosfera: materia orgánica.
CICLO DEL AZUFRE I
CH3
CH3 –s+ – CH2 – CH2 – COO- DMSP
CH3 –s – CH3
DMS
VOLCANES
H2S
SO2 SO3 H2SO4
LLUVIA ÁCIDA
SO4
2-
H2S
DESCOMPONEDORES:TRANSFORMANTES
O2O2 H2O
DESCOMPONEDORES:MINERALIZADORES
LIXIVIACIÓNSO4
2-
SULFATOS (ROCAS)
PRECIPITACIÓN
CICLO DEL AZUFRE II
Sulfuro de hierro: pirita Carbón
petróleo
SO4
2-
H2S gaseoso
EL CICLO DEL AZUFRE
Sulfatos: SO42-
precipitación
Yesos
Suelos: SO42-
ProductoresConsumidores
H2S
Bacterias sulfatorreductoras
Sulfuros de FeCarbones y petróleos
Pizarras y otras rocas con sulfuros
Erupciones volcánicas H2S a la atmósfera
SO2 a la atmósferaQuema de
combustibles fósilesSO3
H2SO4
Lluvia ácida
Algas
DM
S
EL CICLO DEL AZUFRE El principal almacén de sulfatos es la hidrosfera. La transferencia entre la tierra y el océano es bastante lenta. Por evaporación de lagos y mares poco profundos los sulfatos se depositan
formando yesos. Los sulfatos son abundantes en los suelos, se pierden por lixiviado, pero son
repuestos por las lluvias. Sólo plantas, bacterias y hongos incorporan directamente el sulfato.
SO42- SO3 H2S utilizable en la biosíntesis vegetal
Al morir los seres vivos liberan el sulfuro de hidrógeno a los demás subsistemas terrestres.
En océanos profundos y lugares pantanosos el sulfato, en ausencia de oxígeno, se reduce a H2S liberando oxígeno para la respiración de otros seres vivos.
El sulfuro puede alcanzar lugares oxigenados donde forma de nuevo sultato, mediante proceso fotosintético o quimiosintético, en presencia o ausencia de luz y por la acción de bacterias quimiosintéticas.
Los sulfuros pueden precipitar en forma de piritas. Pueden ser atrapados en sedimentos arcillosos, carbones y petróleos.
AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA
ECOSISTEMA MODELO => CERRADO (MATERIA)
ABIERTO (ENERGÍA)
HERBÍVOROS CARNÍVOROSPRODUCTORES - -
+ +
- -
CalorRadiación solar
+
DESCOMPONEDORES+
+ ++
+
AUTORREGULACIÓN
AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA
• Un ecosistema modelo es:
Cerrado para la materia y abierto para la energía,
Siendo capaz de autorregularse y permanecer en equilibrio dinámico durante largo tiempo.
Los humanos rompen el autocontrol de los ecosistemas para imponer el suyo propio.
Los ecosistemas naturales se equilibran porque hay una
amplia gama de relaciones que los regulan.
AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA
Imagina un ecosistema cerrado: el acuario
Tres eslabones: productores, herbívoros y
carnívoros
Bacterias descomponedoras
reciclan los nutrientes
Los bucles de realimentación negativa estabilizan el sistema
Si sólo existieran algas
Crecimiento exponencialde la población
Escasez de nutrientes Factores limitantes
Extinción
El papel de los herbívoros
Evitan el crecimiento exponencial del alga
Rejuvenecen la poblaciónde algas al incrementarsu tasa de renovación Enriquecen el medio
en nutrientes, a través del bucle de
descomponedores
El ecosistema es capaz de
autorregularse y permanecer en
equilibrio dinámico a lo largo del
tiempo
Si introducimos un pez rompemos el equilibrio,
habría que añadir comida y oxígeno
AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA
ECOSISTEMA MODELO + PEZ =>
HERBÍVOROS CARNÍVOROSPRODUCTORES - -
+ +
- -
CalorRadiación solar
+
DESCOMPONEDORES+
+ ++
+
NO AUTORREGULACIÓN
O2COMIDA
• BIOCENOSIS O COMUNIDADBIOCENOSIS O COMUNIDAD: CONJUNTO DE POBLACIONESPOBLACIONES INTERRELACIONADAS.
AUTORREGULACIÓN DE LA
POBLACIÓN I
CONJUNTO DE INDIVIDUOS MISMA ESPECIECONJUNTO DE INDIVIDUOS MISMA ESPECIEQUE VIVEN EN UN ÁREA Y TIEMPO DETERMINADOQUE VIVEN EN UN ÁREA Y TIEMPO DETERMINADO
Límite de carga (k)
Tiempo
Nº individuos
(N)Crecimiento exponencial
Crecimientologístico
Resistencia ambiental
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
El estado estacionario es un equilibrio dinámico que se manifiesta por fluctuaciones en el nº de individuos en torno al límite de carga
Cuando el potencial biótico ( r= TN – TM) es máximo, el crecimiento es exponencial
Con el tiempo el crecimiento se ve limitado por la resistencia ambiental que refuerza el bucle de realimentación negativa de las defunciones, dando lugar a curvas logísticas
Los factores que condicionan el tamaño de la población son el potencial
biótico r = (TN-TM),y la resistencia ambiental.
¿ Qué puede pasar cuando una población sobrepasa su capacidad de carga ?
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
La RESISTENCIA AMBIENTAL viene marcada por un conjunto de factores que impiden que una población alcance su máximo potencial biótico
Factores externos:Bióticos: depredadores, parásitos, enfermedades, competidoresAbióticos: escasez, clima, catástrofes, hábitats, …
Factores internos:El aumento de la densidad de población afecta negativamente a los hábitos de reproducción
Pueden ser
• Territorio sin explorar r TN
• Resistencia ambientalResistencia ambiental r TM
AUTORREGULACIÓN DE LA
POBLACIÓN II
Potencial biótico Potencial biótico r= TN-TMr= TN-TM
Crecimiento Explosivo. Curva en J
Crecimiento Logístico . Curva en S
Conjunto factores que impiden que una población alcance su máximo
potencial biótico
Factores externos
Factores internos
Bióticos: depredadoresparásitos..Abióticos: cambio clima,escasez alimentos,catástrofes, gases….
Aumento densidad depoblación => problemas reproducción
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
r
+
TN+TM -
RA
+
-+
- -
POBLACIÓN
Por la resistencia ambiental se producen dos bucles de retroalimentación negativa
que afectan al potencial biótico y controlan el nº de individuos
de la población
La resilencia es una medida de como el sistema responde a una perturbación. Es la habilidad del sistema a retornar a su estado inicial después de una perturbación. Si la resilencia es baja se entrará en un nuevo estado.
Cuanto mayor es la resilencia del sistema mayor perturbación puede afrontar el sistema. La resilencia en general es considerada
como positiva. Ejemplo los bosques de Eucalipto en Australia que tienen una alta resilencia porque después de un fuego sus troncos crean brotes y como las demás especies han sido destruidas no presentan competencia.
La resilencia también puede ser considerada negativa, por ejemplo con las bacteria patógenas resistentes a antibióticos.
RESILENCIA DEL SISTEMA
Factores que afectan la resilencia de un ecosistema
http://www.gerrymarten.com/ecologia-humana/capitulo11.html
Mayor resilencia:Cuanto mayor diverso y complejo es un ecosistema la resilencia aumenta puesto que hay más interacciones entre las diversas especies.Cuanto mayor diversidad genética en una especie.Especies con una amplitud geográfica grande.Cuanto más grande es el ecosistema, porque los animales pueden encontrase entre ellos y hay menos efecto borde.El clima tropical aumenta la resilencia porque la luz, la temperatura y el agua no están limitados por lo que la tasa de crecimiento es alta, mientras que en el Ártico el crecimiento de las plantas es bajo porque la fotosíntesis es baja.La rapidez de reproducción. “r estrategas cuya reproducción es rápida pueden recolonizar el sistema mejor que los k estrategas”.Los humanos pueden eliminar o mitigar las amenazas del sistema (eliminar la contaminación, reducir las especies invasoras) y esto produce como resultado mayor resilencia.
BIOCENOSIS ó COMUNIDAD factores bióticos del
ecosistemaAdaptaciones: Para ocupar un nicho
ecológico en un hábitat determinado
BIOCENOSIS ó COMUNIDAD factores bióticos del ecosistema
Las adaptaciones optimizan los factores limitantes disponibles
Los factores Los factores limitantes: limitantes: Son Son aquellos factores aquellos factores bióticos o abióticos bióticos o abióticos que se encuentran en que se encuentran en un valor crítico, un valor crítico, determinando el determinando el máximo desarrollo máximo desarrollo que alcanza una que alcanza una población.población.
BIOCENOSIS ó COMUNIDAD factores bióticos del ecosistema
Las adaptaciones optimizan los factores limitantes disponibles
Veamos algunos ejemplos:Factor limitante Adaptación
Sales minerales(nutrientes vegetales)
NITRATOS
Simbiosis entre leguminosa y Rhizobium
BIOCENOSIS ó COMUNIDAD factores bióticos del ecosistema
Las adaptaciones optimizan los factores limitantes disponibles
Veamos algunos ejemplos:Factor limitante Adaptación
Presas
Camuflaje
BIOCENOSIS ó COMUNIDAD factores bióticos del ecosistema
Las adaptaciones optimizan los factores limitantes disponibles
Veamos algunos ejemplos:Factor limitante Adaptación
Luz
Plantastrepadoras
BIOCENOSIS ó COMUNIDAD factores bióticos del ecosistema
Las adaptaciones optimizan los factores limitantes disponibles
Veamos algunos ejemplos:
Factor limitante Adaptación
Temperatura
Orejas de zorro
• Resistencia ambientalResistencia ambiental r TM
AUTORREGULACIÓN DE LA
POBLACIÓN III
Crecimiento Logístico . Curva en S
TN TMr
P
RA
--
+
++
+
-
-
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
En cuanto a los valores del potencial biótico,
hay dos estrategias de reproducción
r estrategas
• Poseen un potencial biótico muy elevado (alta TN)
• Tienen muchas crías que reciben pocos cuidados
• Poca supervivencia.
k estrategas
• Poseen un potencial biótico bajo (menor TN)
• Tienen pocas crías que reciben muchos cuidados
• Elevada supervivencia.
• ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN:– r estrategasr estrategas: r => TN => abandono => TM => insectos, peces– k estrategask estrategas: : TN => abandono => TM => mamíferos, encina. peces
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN IV
r k
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
r estrategasr estrategasEspecies que presentan elevada fertilidad, su tasa de natalidad es muy elevada (gran potencial biótico) aunque su supervivencia sea baja.
Son propias de ambientes cambiantes o inestables, sometidas a elevados índices de mortalidad, que compensan con crecimientos explosivos en períodos favorables.
Son especies oportunistas, pioneras o colonizadoras que basan su éxito en producir un gran número de esporas, huevos, larvas o juveniles aunque su mortalidad sea muy elevada.
Nº
ind
ivid
uo
sTiempo
SupervivenciaSupervivencia
FecundidadFecundidad
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
k estrategask estrategasEspecies que sitúan el número de individuos por debajo de la capacidad de carga K.
Priman la supervivencia por encima de la fertilidad.
Son especies propias de ambientes estables, muy adaptadas a ellos, en general grandes y longevas.
Son especies muy territoriales, con marcada organización social.
Nº
indi
vidu
os
Tiempo
SupervivenciaSupervivencia
FecundidadFecundidad
o Son muy EFICIENTES (Buenos resultados con poco gasto energético)
Presentan mecanismos de regulación social: no todos los individuos se reproducen, son muy sensibles a cambios ambientales, etc.
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN V
• Especies amenazadasEspecies amenazadas: nº de individuos se han reducido hasta alcanzar un número crítico => peligro de extinción
• Valencia ecológicaValencia ecológica: intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera del medio (luz, temperatura, humedad…) que actúa como factor limitante.
– Especies eurioicasEspecies eurioicas: con valencia ecológicas de gran amplitud de tolerancia. Especies r estrategas => generalitas.
– Especies estenoicasEspecies estenoicas: con valencia ecológica de pequeña amplitud de tolerancia. Especies k estrategas => especialistas.
Nº individuos
Especie esteoica
Especieeurinoica
Especie amenazada es aquella cuyo nº de individuos se reduce drásticamente
hasta llegar a una cifra crítica que las pone en peligro de extinción
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
Un incremento drástico de la RESISTENCIA AMBIENTAL
Causas naturales:
Cambio climático, etcCausas artific
iales:
Intervención humana
Amenaza para la supervivencia de una especie
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
La variación de un determinado factor abiótico regula el desarrollo de una especie (su tasa de natalidad TN y su tasa de mortalidad
TM). De estos factores, siempre hay uno especialmente importante que son los factores limitantes. Cada especie tiene sus factores limitantes (climáticos, del suelo, de composición de las aguas….)
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
VALENCIA ECOLÓGICA es el intervalo de tolerancia de una especie respecto de un factor
del medio que actúa como factor limitante
FACTORES:Temperatura,
humedad, nutrientes, pH, …
EstenoicasEstenoicasEurioicasEurioicas
AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN
Poseen valencias ecológicas de gran amplitud
para un determinado factor
Presentan límites de tolerancia estrechos para un determinado factor
Nº
ind
ivid
uo
sValor del factor
limitante
Valencia ecológica
EstenoicaEstenoica
EuroicaEuroica
El nº máximo de individuos no suele ser muy elevado Son generalistas tolerantes
con las variaciones del medio Suelen ser estrategas de la r
Son muy exigentes con los valores de un determinado factor
En condiciones óptimas, el nº de individuos llega a ser muy elevado
Suelen ser k estrategas Muy especialistas responden de un
modo muy eficaz ante las condiciones que le son propicias
Actividad 3: Insecticida genérico en Borneo (1985) contra el Anopheles, para combatir la malaria.
Mató otros muchos insectos:Moscas y cucarachas murieron envenenados los lagartos y los gatos que se los comían aumentó la población de ratas apareció la peste.Avispas aumentó la población de orugas se comieron las hojas de los techos de las casas, que se cayeron.a) Explicar la relación entre todos los seres vivos participantes. ¿De
qué dependía el tamaño de cada una de las poblaciones?
Dieldrín cucarachas lagartos gatos ratas pulgas peste avispas orugas tejados de las casas
Es un caso de efecto dominó: el número de individuos dependía de otras poblaciones, que lo controlaban con bucles negativos.
a) Explicar la relación entre todos los seres vivos
participantes. ¿De qué dependía el tamaño de cada
una de las poblaciones?
Es un caso de efecto dominó: el número de individuos dependía de otras poblaciones, que lo controlaban con
bucles negativos.
b) ¿Qué factores provocaron el aumento de la resistencia ambiental que hizo desaparecer algunas especies?
La pulverización con dieldrín, que hizo desaparecer a todas las especies menos las ratas (que no tenían depredadores naturales).
c) ¿Qué factores de la resistencia ambiental limitaban el tamaño de las poblaciones?
La existencia de depredadores. Al desaparecer los depredadores (por falta de presas, los insectos), las ratas aumentaron su número de individuos exponencialmente.
d) ¿Qué nuevos problemas aparecieron por la intervención humana?
La peste y la caída de los techos de las casas.
FACTORES LIMITANTES BIÓTICOS
• DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIADE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA:: plagas y parásitos.• DE LA PRODUCCIÓN SECUNDARIADE LA PRODUCCIÓN SECUNDARIA::
– INTERACCIONES INTRAESPECÍFICAS:INTERACCIONES INTRAESPECÍFICAS: • Por el alimentos, el territorio o la pareja, contribuyen a la selección
natural => se reproducen los ejemplares más dotados.• Hacinamiento desencadena procesos hormonales que disminuye la
tasa de natalidad.• Migraciones intervienen en la regulación de la población.
– INTERACCIONES INTERESPECÍFICAS:INTERACCIONES INTERESPECÍFICAS: el factor que controla el crecimiento de las poblaciones es la disponibilidad de Producción Neta => organismos que sirven de alimentos.
• Depredación.• Parasitismo.• Competencia interespecífica y nicho ecológico.
Relaciones intraespecíficas I
Entre individuos de la misma especie
Asociación familiar Asociación gregaria Asociación colonial Asociación estatal
Son las que se establecen entre individuos de la misma especie . Pueden ser perennes , si la asociación dura toda la vida , o temporales si se mantienen durante un cierto
periodo de tiempo .
Estas relaciones pueden ser beneficiosas para los individuos , si éstos obtienen alguna ventaja o perjudiciales , si origina competencia por un determinado recurso como la luz,
espacio o el alimento.
Relaciones intraespecíficas II
Asociación familiar: Fines reproductivos
Relaciones intraespecíficas III
Asociación gregaria: Fines variados; defensa, alimentación, migración,..
Relaciones intraespecíficas IV
Asociación colonial: Unidos físicamente
esponjas
corales
Relaciones intraespecíficas V
Asociación estatal: jerarquía y reparto del trabajo
Relaciones intraespecíficas VI
Competencia: por los alimentos, las hembras, el rango dentro del grupo.., permite la selección de los más aptos y el fortalecimiento de la especie
RelacionesInterespecíficas I
Entre individuos de especies diferentes
Depredación: (+,-) Parasitismo: (+,-) Competencia: (-,-) Comensalismo: (+,o) Inquilinismo: (+,o) Mutualismo: (+,+)
Mutualismo Simbiosis Competencia Parasitismo
Depredación Comensalismo Inquilinismo Amensalismo
+
─
+
+
++ ─
──
+
+
0
0+
─
0
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Parasitismo
Una especie, el parásito (A), se beneficia de otra especie, el huésped (B),
que sale perjudicado.
Beneficioso para A. Perjudicial para B.
Los virus son parásitos
intracelulares obligados.
Piojos, garrapatas, pulgas en el exterior
del organismo (ectoparasitismo).
Lombrices y tenía en el interior del organismo
(endoparasitismo).
Depredación
Una especie, el depredador (A), se alimenta de otra, la
presa (B).
Beneficioso para A. Perjudicial para B.
Carnívoros y sus presas.
Herbívoros y su alimento vegetal.
Inquilinismo
Una especie (A) se beneficia aprovechando
el espacio que le proporciona otra especie
(B) sin causarle perjuicio.
Beneficioso para A. Indiferente para B.Pájaro que hace su
nido en un árbol
RELACIONES INTERESPECÍFICAS
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
RELACIONES INTERESPECÍFICAS
Simbiosis
Ambas especies se benefician mutuamente pero no pueden vivir aisladas.
Beneficioso. Beneficioso.
Líquenes: alga + hongo.
Bacterias del intestino humano y de otros mamíferos.
Comensalismo
Una especie (A) se ve beneficiada aprovechándose de la comida sobrante de la otra (B) sin ocasionarle perjuicio ni beneficio.
Obligatorio para A. Indiferente para B.Pez rémora y tiburón.
RelacionesInterespecíficas II
Depredación: (+,-)
Modelo depredador – presa (+ -)
PRESA DEPREDADOR+
--
El bucle de realimentación negativo es estabilizador
La compañía peletera canadiense Hudson’s Bay Company durante décadas registraron las poblaciones de lince y liebre de las nieves
Crece la presa
Crece el depredador
Se inicia el descenso de la población de presas
No hay suficientes presas, disminuyen depredadores
La población de presas se recupera al disminuir los depredadores
Las fluctuaciones se observan con una diferencia temporal
Lockta y Volterra
RelacionesInterespecíficas III
presa depredadorencuentros
nacimientos nacimientos
defuncionesdefunciones
+
-
+
-
Depredador-presa: (+,-)
+ +
+
+
+
++
+
- -
RelacionesInterespecíficas IV
presa depredador
Depredador-presa: (+,-)
+
-
-
presa
depredador
Densidad población
tiempo
RelacionesInterespecíficas V
Parasitismo: (+,-) Endo y ectoparásitos
RelacionesInterespecíficas VI
Hospedante Parásitoencuentros
nacimientos nacimientos
defunciones defunciones
+
-
+
-
Parasitismo: (+,-)
--+
+
+
++ +
++
RelacionesInterespecíficas VII
Competencia: (-,-): Por un nicho ecológico
Buitre leonado Quebrantahuesos
Resuelta
Buitre leonado Y Buitre negro
Sin resolver
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Competencia (C) y nicho CompetenciaInterespecífica
Si dos especies compiten por un mismo recurso que sea limitado, una será más eficiente que la otra en utilizar o controlar el acceso a dicho
recurso y eliminará a la otra en aquellas situaciones en las que puedan aparecer juntas. (G.F. Gause)
Principio de exclusión competitiva
Competencia (C) y nicho
Mismo nicho ecológico, distinto hábitat. Mismo hábitat, distinto nicho ecológico.
RelacionesInterespecíficas VIII
Encuentros 1 Encuentros 2
Presa
depredador 2 depredador 1
defunciones
+
-
+
-
Competencia y Nicho: (-,-)
+
-+
+
+
++
+
+
+
nacimientos nacimientos
+
nacimientos
++
defuncionesdefunciones
+
-
--+
-
+
Sumo 2 bucles negativosBucle + que provoca la desaparición del
depredador peor adaptado
RelacionesInterespecíficas IX
Comensalismo: (+,o)
RÉMORA TIBURÓN
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Comensalismo (+ o)
Ejemplo: Comensalismo de buitres y grandes carnívoros.Hay implicados 3 individuos. La relación entre el león y la gacela es de depredación.Al buitre le afectan los encuentros entre la gacela y el león. No caza, sino que se lo encuentra ya cazado.El león es depredador de la gacela, es decir, controla su población (afecta a su tasa de mortalidad). El buitre no controla la población de gacelas.El buitre sale beneficiado de la relación entre el león y el buitre, y para el león es indiferente.
RelacionesInterespecíficas X
Inquinilismo: (+,o)
Anémona ( o )
Pez payaso (+) (“ Nemo ”)
RelacionesInterespecíficas XI
Mutualismo: (+,+) : Cuando la relación es obligada se denomina simbiosis, este es el caso de los líquenes; simbiosis entre alga unicelular y hongo.
liquen ermitaño + anémona
Simbiosis entre leguminosa y Rhizobium
Rhizobium (bacteria) vive en los nódulos de las
raíces de las leguminosas. Absorbenel nitrógeno atmosférico
para transformarlo en nitratos para
la planta. Laplanta a la bacteria el azúcar obtenido
durante la fotosíntesis.
Micorrizas hongos vive en las
raíces de losÁrboles. Aportan a la planta
fosfatos. Laplanta al hongo el azúcar
obtenido durante la fotosíntesis.
http://2.bp.blogspot.com/_RYqu7DyUOuM/SagiKyeQuNI/AAAAAAAAACM/jk_KdkkGfQw/S1600-R/micorriza.jpg
Las anémonas y el pez payaso.
Los tentáculos de las anémonas protegen al pez de
los depredadores, y el pez proporciona alimento a la anémona a través de sus
heces.
http://ciberdroide.com/AcuBioMed/wp-content/uploads/2012/01/Nemo.jpg
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Mutualismo (+ +)
Ejemplo de mutualismo: garcilla y rinoceronte.Participan 3 organismos: las garcillas se comen los ácaros que
molestan al rinoceronte. La relación entre los ácaros y el rinoceronte es parasitismo. La relación entre la garcilla y los
ácaros es de depredación.
RelacionesInterespecíficas XII
• SIMBIOSIS (+,+):
ALGA HONGO
NACIMIENTOS NACIMIENTOS
DEFUNCIONES DEFUNCIONES
++ +
+
+
+ +-- --
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Actividad 9: gráfica con oscilaciones en la vegetación, la población de liebres, de perdices y de
linces.
a) ¿Por qué hay tiempo entre las oscilaciones de productores y del resto de niveles?
Es el tiempo de respuesta: tras el aumento de la población presa, para que aumente la población del depredador debe pasar un tiempo de reproducción.
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Actividad 9: gráfica con oscilaciones en la vegetación, la población de liebres, de perdices y de
linces.
b) Análisis de las relaciones causales: • Perdiz-liebre:
• Liebre-lince:
Competencia, si escasea el alimento.
Depredación.
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Actividad 9: gráfica con oscilaciones en la vegetación, la población de liebres, de perdices y de
linces.
c) ¿Qué ocurre si se caza el lince hasta extinguirlo?
Aumentarían exponencialmente las poblaciones de perdiz y de liebre, hasta alcanzar un nuevo límite de carga marcado por la vegetación.
AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD
Actividad 9: gráfica con oscilaciones en la vegetación, la población de liebres, de perdices y de
linces.
d) ¿Cuáles serían las consecuencias de introducir conejos en el territorio?Competirán con las liebres: son más voraces y más prolíficos (su r es mayor). Acabarían con la hierba y desaparecerían los otros herbívoros. El lince comería sólo conejos.
CONCEPTO DE ESPECIEGrupo de organismos capaces de reproducirse entre sí produciendo
una descendencia fértil
Especies amenazadasEspecies amenazadas: nº de individuos se han reducido hasta alcanzar un número crítico => peligro de extinción
Valencia ecológicaValencia ecológica: intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera del medio (luz, temperatura, humedad…) que actúa como factor limitante. Especies eurioicasEspecies eurioicas: con
valencia ecológicas de gran amplitud de tolerancia. Especies r estrategas => generalitas.
Especies estenoicasEspecies estenoicas: con valencia ecológica de pequeña amplitud de tolerancia. Especies k estrategas => especialistas.
Especie estenoicaNº
individuos
Especieeurioica
curva de Gauss
Para cada factor limitante , cada especie presenta una zona o rango de tolerancia definida por unos límites de tolerancia a partir de los cuales los individuos mueren y una zona óptima
donde su crecimiento es máximo.
Las especies eurioicas toleran un rango muy amplio de valores para un factor ambiental , mientras que las especies
estenoicas admiten variaciones muy limitadas.
HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO
Hábitat: “domicilio” lugar donde una especie, desarrolla su actividad.
El hábitat de una especie (no es lo mismo que biotopo pues éste se refiere a una comunidad)
Es el lugar físico que ocupa en el ecosistema y que reúne las condiciones necesarias para que pueda vivir él .
El hábitat del abedul son zonas frías y húmedas El hábitat de la carpa son lagunas o zonas del río de corriente débil , fondo poco profundo y
abundantes algas
HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO
Nicho ecológico: “oficio” de una especie, dentro del ecosistema. Recursos que explota. Forma de obtener la materia y energía de la especie.
“Conjunto de circunstancias, Conjunto de circunstancias, relaciones con el ambiente, relaciones con el ambiente, conexiones tróficas y conexiones tróficas y funciones ecológicas que funciones ecológicas que definen el papel definen el papel desempeñado por una desempeñado por una especie de un ecosistemaespecie de un ecosistema””
Algunas poblaciones pueden compartir hábitat pero no nicho ecológico.
HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO
Garzas:Garzas: Hábitat: pantano Nicho ecológico: tipo
de vivienda, lugar de anidación, época de celo, formas de alimentación, etc… “cada especie de garza cada especie de garza
tiene un nicho tiene un nicho ecológico diferente del ecológico diferente del resto de garzas con las resto de garzas con las que comparte el que comparte el hábitathábitat””
NICHO ECOLÓGICO: Parte del hábitat ocupada por una especie y los recursos existentes en ella. El nicho ecológico de un organismo no solo depende de dónde viva sino también de la función que cumple en el
ecosistema.
HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO
Nicho potencial (ideal o fisiológico, fundamental): satisface todas las necesidades de una determinada especie. Es prácticamente inalcanzable en ambientes naturales.
Nicho ecológico, efectivo (real): el ocupado por una especie en condiciones naturales.
Especies vicarias: cuando dos especies que comparten el mismo nicho ecológico viven en zonas geográficas muy alejadas. Ejemplo: vaca, canguro, bisonte.
NICHO POTENCIAL Y NICHO REAL
El grado de solapamiento de nichos dentro de una comunidad nos da información sobre el grado de competencia por un
recurso
NICHO POTENCIAL Y NICHO REAL
Las interacciones entre los individuos de una comunidad determina que se distinga entre el nicho potencial y el nicho real
http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721ed5b510cbbc5
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Biodiversidad
• Riqueza o variedad de las especies de un ecosistema y la abundancia relativa de los individuos de cada especie.
• Actualmente el termino engloba tres conceptos:– Variedad de especies que existen en la tierra: variedad y
cantidad.– Diversidad de ecosistemas en nuestro planeta.– Diversidad genética.
“ A lo largo de la historia de la vida, han existido cinco extinciones masivas, que han provocado bruscas caídas de la biodiversidad: las especies k estrategas se extinguieron, sólo las r estrategas sobrevivieron”
Importa tanto la variedad como la cantidad de
individuos de cada especieBiodiversidad (Río de
Janeiro, 1992)
Variedad de especies que hay en la Tierra
Diversidad de ecosistema del planeta
Ecosistemas terrestres y acuáticos
Diversidad genéticaLos genes de los individuos
permiten la evolución, se enriquecen por cruzamiento y
permiten su adaptación
BIODIVERSIDAD
biodiversidad
• Importancia:
especies => relaciones => autorregulación => estabilidad
““ Ventaja:Ventaja: ante una perturbación ( introducción nueva especie o ante una perturbación ( introducción nueva especie o
extinción de una especie) el ecosistema con mayor diversidad => másextinción de una especie) el ecosistema con mayor diversidad => más
posibilidad de amortiguar los efectos de la perturbación y alcanzar el posibilidad de amortiguar los efectos de la perturbación y alcanzar el
equilibrioequilibrio””
Cada especie es el resultado de millones de años de evolución y cada una Cada especie es el resultado de millones de años de evolución y cada una
es única e irrepetible, posee un bagaje genético que le permite ocupar un es única e irrepetible, posee un bagaje genético que le permite ocupar un nicho ecológico determinadonicho ecológico determinado
La diversidad biológica da estabilidad al ecosistema, debido al alto nº de relaciones causales que se dan entre las especies
Las especies raras son importantes, ante la variación de condiciones ambientales podrían ampliar su nicho ante la extinción de especies dominantes aumento de la estabilidad del ecosistema
BIODIVERSIDAD
Cambios en las condiciones medioambientalesExtinción de especies
Sobre todo k estrategas
5 extinciones masivas5 extinciones masivas
Finales del Ordovícico: trilobites y otrosFinales del Ordovícico: trilobites y otros
Finales del Devónico: trilobites y otros Finales del Devónico: trilobites y otros
Finales del Paleozoico: casi todas las especies Finales del Paleozoico: casi todas las especies
Finales del Triásico: reptilesFinales del Triásico: reptiles
Finales del Cretácico: dinosauriosFinales del Cretácico: dinosaurios
Índice de extinción
Una especie cada 500 – 1000 años
BIODIVERSIDAD
Aumento de la población
Aumento de la población
PROBLEMA de la pérdida de la
BIODIVERSIDADProvocan
Incremento del uso de recursos
Incremento del uso de recursos
Cuyas causas se resumen en
SobreexplotaciónSobreexplotación Alteración ydestrucción de
hábitats
Alteración y destrucción de
hábitatsDeforestación con fines
madereros, sobrepastoreo, caza y pesca, coleccionismo y
comercio ilegal de especies protegidas
Introducción y sustitución de
especies
Introducción y sustitución de
especies
Cambios en el uso del suelo, extracción masiva del agua, fragmentación
de hábitats naturales, construcción de obras
públicas, contaminación del agua y el aire, cambio
climático e incendios
Introducción de especies foráneas y
sustitución de especies naturales por otras
obtenidas por selección artificial
BIODIVERSIDAD
Medidas para evitar la pérdida de biodiversidad.
Proteger las áreas geográficas de especies amenazadas: crear espacios protegidos.
Realizar estudios sobre el estado de los ecosistemas. Como los indicadores PER (Presión, estado, respuesta): la Huella ecológica y el Índice del Planeta Viviente.
Decretar y respetar las leyes promulgadas para la preservación de especies y ecosistemas (Convenio CITES).
Crear bancos de genes y de semillas de las especies amenazadas.
Fomentar el turismo ecológico y la educación ambiental.
Principales amenazas para la biodiversidad
1. Destrucción y fragmentación del hábitat.La Unión Mundial para la Conservación de la Naturaleza (IUCN) estima que alrededor del 85% de las especies en
peligro están en esta condición debido a la pérdida de su hábitat.
Conversión a la agricultura
Casi todas las prácticas agrícolas requieren la eliminación de la vegetación original y su reemplazo por cultivos y animales domesticados.
Prácticas forestales
Desde hace siglos, los bosques han sido eliminados para obtener combustible, materiales de construcción, para despejar el terreno para la agricultura, etc. Estas prácticas se conocen como deforestación, concepto que se refiere a la destrucción de gran parte de la tierra boscosa. Por otro lado, además de servir como cobijo a animales y plantas, los bosques proporcionan muchos otros servicios al ecosistema, modificando el clima, reduciendo la incidencia de inundaciones y protegiendo al suelo de la erosión. Las plantas mantienen también el agua en las superficies, por lo que reducen el índice de desbordamientos. Al disminuir, una mayor cantidad de agua penetra en el suelo, recargando los acuíferos.
Pastizales y prácticas de pastoreo
Eliminan específicamente ciertas especies de plantas, bien por ser venenosas o bien por no servir de alimento para los animales. En otros casos, se producen persecuciones y matanzas de la fauna nativa, si ésta representa una amenaza para el ganado; es el caso de predadores o de otras especies que pueden transmitir enfermedades al ganado.
Pérdida del hábitat en los ecosistemas acuáticosEl método más utilizado para recolectar peces y mariscos que viven en profundidad es el que utiliza las redes de
arrastre, produciendo una pérdida total de l ecosistema. Los lagos y ríos son modificados para la navegación, irrigación, control de inundaciones, generación de energía y para la práctica de deportes acuáticos, lo que altera la cantidad y especies de organismos acuáticos presentes en una zona.
Principales amenazas para la biodiversidad
Conversión del territorio a urbano y uso industrial
Una gran proporción de áreas urbanas está cubierta por superficies impermeables que impiden el crecimiento de las plantas y desvían el agua de las lluvias a corrientes locales.
2.Sobreexplotación de especies.El ser humano, como especie omnívora, utiliza especies de lo más variadas para su alimentación, aunque en muchas ocasiones son utilizados con otros los fines. Es el caso de muchas plantas y animales, que se usan como decoración, flores que son cortadas, pieles de animales que son utilizadas como vestidos; incluso algunas partes de animales son utilizadas por sus supuestas cualidades afrodisíacas.
Entre las actividades que provocan un mayor impacto a la biodiversidad se encuentran la pesca excesiva e incontrolada por parte de las industrias pesqueras, la recolección no sostenible de especies marinas y dulceacuícolas, y la captura para el comercio de la acuariofilia.
3.Introducción de especies exóticas y enfermedades.Muchas especies llegan de manera accidental, como polizones en materiales importados, otras directamente son introducidas por el hombre. Aunque muchas especies exóticas no prosperan en las nuevas áreas, algunas lo han hecho a costa de las especies autóctonas, compitiendo con ellas por los recursos alimenticios, cazándolas, o introduciendo parásitos que provocan enfermedades a las que éstas no pueden hacer frente.
La introducción de especies exóticas es especialmente dañina en los ecosistemas insulares, ya de por sí muy frágiles. Es el caso de las ratas, que han provocado en muchas islas un impacto importante sobre la anidación de las aves, ya que se comen sus huevos y matan a sus crías.
Los ecosistemas de agua dulce también se han visto afectados de manera radical por las introducciones accidentales de especies como el mejillón cebra o el cangrejo americano. En el caso del mejillón su presencia tiene tres impactos principales, ya que atasca las tuberías de las plantas de tratamiento de aguas, establece sus colonias sobre las de los mejillones nativos, ocasionándoles la muerte, y altera los ecosistemas al filtrar demasiado plancton y permitir que crezcan más plantas acuáticas.
CASO
ESPAÑOL
• Funciones:– Contribución a mantener los niveles de gases
en la atmósfera y el equilibrio de los ciclos biogeoquímicos.
– Influencia en el establecimiento del flujo de energía y reciclado de la materia (formación de suelos).
– Intervención en la regulación de los climas.– Factor fundamental en el equilibrio y
estabilidad de los ecosistemas.
biodiversidad
SUCESIÓN ECOLÓGICA
• Cambios producidos en los ecosistemas a Cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del tiempo.lo largo del tiempo.
arena Bacterias, hongos,Musgos, líquenes
Suelo formadoHierbas anuales
Suelo formadoHierbas anuales
Hierbas perennes
ArbustosÁrboles
Proceso dinámico Interacciones entre factores bióticos y abióticos Se produce a lo largo del tiempo Da lugar a formación de ecosistemas complejos y estables
SUCESIÓN ECOLÓGICA
Sucesión ecológica
Tipos:• Sucesiones primariasSucesiones primarias: parten de un terreno
virgen:– Rocas.– Dunas.– Islas volcánicas.
• Sucesiones secundariasSucesiones secundarias: cuando se conserva parcialmente o totalmente el suelo.– Erupción volcánica.– Incendio.– Catástrofes provocadas por el hombre.
Sucesión ecológica
• REGRESIÓN: proceso inverso a la sucesión:
Causas naturales (erupción volcánica o un cambio climático)
Causas provocadas por el hombre
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
Explotación de los ecosistemas por el ser humano
Explotación de los ecosistemas por el ser humano
Sobrestima su capacidad de
autorregulación
ProblemasProblemas
Deforestación Incendios forestales
Introducción de nuevas especies
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
Deforestación
Tras abandonar un cultivo, la recuperación es más fácil si había vegetación autóctona en los lindes (como en la agricultura tradicional).
Es más fácil la recuperación (tras una tala masiva) de un bosque templado que de una selva tropical, pues en el caso de la selva casi no hay materia orgánica en el suelo pues la descomposición es muy rápida. Tras la tala se forman lateritas (costras rojas).
En el caso de un bosque templado hay más materia orgánica en el suelo, pues se descompone más lentamente, con lo que el suelo sigue fértil y es más fácil recuperar el bosque.
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
Incendios forestales
Son beneficiosos si son naturales, pues rejuvenecen el bosque, controlan el crecimiento de la vegetación e impiden otros incendios mayores.
Muchos incendios repetidos destruyen el humus (capa superior del suelo, rica en materia orgánica), con lo que se puede perder el suelo por erosión.
Hay especies pirófilas, que se ven favorecidas por los incendios, pues son las primeras en colonizar las cenizas (pinos, jaras).
La longitud de la sucesión secundaria depende de:
la magnitud del incendio el estado del suelo la existencia de semillas
resistentes en el suelo.
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
Introducción de nuevas especies
Desplazan a las autóctonas y alteran el ecosistema.
Caulerpa taxifolia. Alga invasora en el Mediterráneo procedente de un acuario de Mónaco.
Desplaza a todas las plantas y algas autóctonas, y no sirve de cobijo ni alimento a ninguna otra especie, pues es tóxica.
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
Introducción de nuevas especies
Las autoridades australianas ya no saben qué hacer con ellos para evitar la competencia que le hacen a los marsupiales como los bandicuts y ualabíes, algunas de cuyas especies ya están cercanas a la
extinción.
Los conejos son una plaga especialmente dañina en Australia, donde son cientos de miles, y siguen aumentando al no tener depredadores naturales. Todos descienden de unas pocas parejas liberadas a finales del siglo XIX en el sureste de la isla.
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
La introducción del zorro rojo se convirtió en un nuevo problema porque este animal se ha inclinado por cazar los marsupiales, más lentos, en lugar de los conejos.
El desarrollo artificial de la mixomatosis se ha convertido en una catástrofe para las poblaciones de conejos de otros lugares donde no son una plaga, especialmente en Europa, lo que ha afectado a la cadena trófica.
En Australia se ha llegado a sugerir la importación del diablo de Tasmania, hoy extinto fuera de su isla, para combatirlos. De momento continúan las batidas.
Introducción de nuevas especies
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
El cercado tiene 1,80m de altura y se introduce otros 30 cm en el terreno. Fue construida en 1880 con el objetivo de controlar las poblaciones de conejos pero, resultó inútil.
En 1914, fue adaptada para ser "a prueba de dingos" (una especie de perros salvajes). Su objetivo es proteger los rebaños de ovejas del sur de Queensland.
The Dog Fence.
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
Ganado doméstico en Australia.
No había descomponedores para sus heces, que estropeaban los prados. Introdujeron escarabajos coprófagos.
Eucaliptos introducidos en otras partes del planeta.
No hay bacterias que degraden sus hojas, que se acumulan sin descomponerse e impiden el crecimiento de otras plantas.
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
Cangrejo americano (Procambarus clarkii) El cangrejo americano ha puesto en grave riesgo al cangrejo autóctono, pero además afecta a otras especies, como anfibios y peces, así como daños en los cultivos. Se introdujo en Europa en los años treinta del siglo XX para consumo humano. A España, llegó en 1974 con el mismo fin. Escapó y su expansión ha sido imparable.
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
Mejillón cebra (Dreissena polymorpha) Recibe este nombre por sus rayas oscuras y blancas. Es natural de los mares Negro y Caspio. Se detectó por primera vez en 2001, en Cataluña, en el bajo Ebro, pero ya se ha extendido de forma rápida a otras comunidades. Provoca la disminución de la diversidad biológica en los ecosistemas que invade y daña todo tipo de construcciones hidráulicas. En Estados Unidos, ha causado, en diez años, pérdidas por valor de 1.600 millones de euros.
Actividad : Tala total o parcial (quema de pequeñas áreas) de selva tropical.
a) ¿Qué regresión es mayor?
En la tala total se arrasa totalmente el suelo, que pierde la materia orgánica y se erosiona. Cuesta mucho volver a recuperarlo.
Actividad 12: Tala total o parcial (quema de pequeñas áreas) de selva tropical.
Selva tropical Bosque templado
Materia orgánica en el suelo
Muy escasa Muy abundante
Descomposición de la materia orgánica
Rápida (favorecida por las altas tª y humedad)
Lenta (dificultada por las bajas tª y poca humedad)
Efecto de la tala sobre el suelo
Empobrecimiento total, se forman costras rojas
El suelo sigue fértil años después de talar
Necromasa Poca Mucha
Nutrientes Están en la vegetación principalmente
Están en el suelo principalmente
b) Comparación entre selva tropical y bosque templado.
Sucesión ecológica• Cambios observados en los ecosistemasCambios observados en los ecosistemas:
– La biodiversidad : comunidad clímax (máximo número de especies).
– La estabilidad : relaciones entre especies muy fuertes.– Se pasa de especies “r estrategas” (oportunistas) a “k estrategas”
(especialistas).– Nº nichos : las especies “r” son expulsadas por las “k”=>
aparece una especie para cada nicho.– La productividad : en una comunidad clímax (máximo número de
especies) estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación.
– Desarrollo del suelo maduro (con todos los horizontes y cada vez más fértil).
Selva tropical: – comunidad clímax– Ecosistema cerrado : la materia se recicla con rapidez (por los
descomponedores y se almacena en forma de biomasa)
Evolución de parámetros tróficos
La productividad disminuyeMáxima biomasa. Reglas generales
de las sucesiones
La diversidad aumentaComunidad clímax con un gran nº de
especies
La estabilidad aumentaRelaciones múltiples y fuertes
en la biocenosis.Se crean Suelos maduros
Cambio de unas especies por otrasDe especies pioneras oportunistas
colonizadoras (r estrategas)
A especies más exigentes y especialistas (k estrategas)
El nº de nichos aumentaEspecies r sustituidas por las k
Al final una especie por cada nicho y mayor nº de nichos
Sucesión ecológica• Producción Neta del Ecosistema (PNE).
PNE = PPB - (Ra + Rh).
• Si la PNE >0 (sobran intereses)=> ecosistema etapa juvenil => sobra producción => se admiten nuevas especies.
Etapas juveniles => diversidad de especies => la diversidad de relaciones, hábitats, nichos, así como
la estabilidad del ecosistema. la dinámica general es el aumento de la biodiversidad.la dinámica general es el aumento de la biodiversidad.
Como la tasa fotosintética es mayor que la de respiración, la cantidad de dióxido de carbono absorbido es mayor que la emitida; estos ecosistemas funcionan como sumideros de
dióxido de carbono.
Sucesión ecológica Si la PNE = 0 (no sobran intereses)=> ecosistema en fase de
madurez o clímax. No sobra producción => se detiene el crecimiento de biomasa de
las poblaciones (alcanzan su capacidad de carga) y el incremento de diversidad. Alcanza su capacidad de carga global y la máxima biodiversidad y estabilidad.
A pesar de alcanzar su máxima capacidad => la dinámica del ecosistema no se detiene => las poblaciones pueden experimentar fluctuaciones => nuevas especies pueden entrar en el ecosistema => ocurre la extinción de alguna anterior.
El equilibrio dinámico => la totalidad de la producción es consumida, no hay ahorro, y los intereses se gastan en su totalidad. De esta forma el ecosistema se autorregula.
La fotosíntesis se iguala a la respiración y el dióxido de carbono fijado La fotosíntesis se iguala a la respiración y el dióxido de carbono fijado viene a ser igual al expulsado, por lo que estos ecosistemas no actúan viene a ser igual al expulsado, por lo que estos ecosistemas no actúan
como sumideros de la contaminación por este gascomo sumideros de la contaminación por este gas.
Sucesión ecológica
Si la PNE < 0 (no solamente se consumen los intereses, sino también el capital) => ecosistema en regresión.
El ecosistema se perturba fuertemente( intervención humana) => consumo > PPB => biomasa => desaparecen especies (pérdida de biodiversidad) => relaciones, hábitats y nichos => ecosistema disminuye su capacidad de carga global y se vuelve cada vez más frágil => erial.
Un ejemplo de degradación lo constituye el excesivo pastoreo como está ocurriendo actualmente en los países africanos del Sahel, donde el bosque y la sabana están transformándose en ecosistemas áridos o desérticos. Así mismo, algunos parques nacionales africanos, desregulados por la acción humana, han sido arrasados por poblaciones de elefantes que han sobrepasado la capacidad de carga de dichos parques.
En esta etapa de degradación la respiración supera a la fotosíntesis y se En esta etapa de degradación la respiración supera a la fotosíntesis y se emite más dióxido del que se absorbeemite más dióxido del que se absorbe.
Bibliografía
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FLORA Y FAUNA. ORTEGA Francisco; PLANELLÓ Rosario. 2008. Editorial UNED.
I.E.S. Cardenal Cisneros de Alcalá de Henares, Madrid. HERNÁNDEZ, ALBERTO.
http://cienciassobrarbe.wordpress.com/2011/05/19/bioacumulacion/.