Curso SEP para ATP(s)

Relaciones de los seres vivos 1

Actividad inicial La problemática ambiental actual plantea múltiples

retos a la humanidad. Ante esta situación han surgido diversas iniciativas

por parte de los científicos para contribuir a solucionar parte de dicha problemática.

Una de ellas ha sido recrear “ambientes naturales artificiales”(es decir, creadas por los humanos), que puedan funcionar de manera autónoma.

Si usted estuviera a cargo de un proyecto de tal naturaleza..

a. ¿qué elementos o componentes consideraría para recrear dicho ambiente?

Discutir en grupos de cuatro personas durante 10 minutos hasta que lleguen a un acuerdo.

Discusión grupal Presentar sus conclusiones en

plenaria. Comparar las propuestas de cada equipo:

a. ¿consideraron los mismos elementos?

b. ¿qué elementos faltaron o están de más?

Presentación de contenidos

La unidad básica de funcionamiento del planeta son los ecosistemas.

El estudio de los ecosistemas es muy importante, ya que su comprensión, permitirá a la humanidad entender como funciona nuestro planeta, así como proponer alternativas a los problemas ambientales que ahora nos aquejan.

El ecosistema está constituido por distintos elementos, los cuales se hallan estrechamente interrelacionados

El ecosistema es uno de los objetos de estudio de la ecología.

La Ecología es la ciencia que estudia la compleja interacción entre los organismos, y entre éstos y el ambiente, además de las causas que determinan su distribución y abundancia.

La Ecología utiliza diferentes métodos:• Observacionales.• Experimental.• Realiza inferencias.

• Observacionales: emplean censos, marcajes, recapturas o imágenes

aéreas, o colocando radio transmisores para conocer sus

patrones de movimiento y uso del hábitat.

• Experimental: Modifica factores del ambiente que afecta la abundancia o distribución de la especie, para tener información• Por ejemplo, eliminar depredadores, parásitos o competidores, y determinar las diferencias entre la condición natural y la modificada.

•Realiza inferencias: Establece hipótesis de naturaleza verbal,

gráfica o analítica mediante ecuaciones que incorporan la

variación en parámetros que se piensa afectan la abundancia

Ciclos biogeoquímicos y Cadena alimentaria. Se describe el ciclo del agua

y la relación que existe entre presa y depredador

Habló por primera vez del equilibrio de la naturaleza, que

él atribuía a la acción divina

Carl von Linné Siglo XVIII

Alumno de LineoTesis llamada

The economy of natureSiglo XVIII

Georges Louis LeclercSiglo XVIII

Equilibrio ecológico: La naturaleza tiende a un equilibrio, si los

depredadores aumentan su población, se presenta un lapso de esterilidad

temporal hasta que la población regresara a sus niveles normales.

Alexander Von HumboldtSiglo XIX

Estableció la relación entre la distribución de

la vegetación y los diferentes climas.

Los orígenes de la ecologíaLos orígenes de la ecología

Las interrelaciones de los organismos con su medio ambiente

tanto orgánico como inorgánico

Ernst Haeckel (1869)

Morfología general de los organismos

Herbert G. Andrewartha(1961)

Es el estudio científico de la distribución y la abundancia de los

organismos

Estudio científico de la interacciones que determinan la distribución y

abundancia de los organismos

Krebs Charles, J. (1978):

El ambiente, dos conceptos

• Hábitat

• Nicho ecológico

HÁBITAT

El lugar real en que vive un organismo. Describe una localización, se puede definir a distintos niveles y escalas

NICHO

Modo en que el organismo utiliza su hábitat e incluye todas las variables físicas, químicas y biológicas a las que responde.(Hutchinson, 1958)

Papel de una especie en su comunidad incluyendo actividades y relaciones.

Generalistas Ocupan nichos

amplios Especialistas

ocupan nichos estrechos

Nicho fundamental: rango total de las condiciones ambientales y recursos bajo los cuales una especie puede sobrevivir

Nicho efectivo: porción de espacio del nicho fundamental que una especie realmente explota en presencia de competidores

¿Qué pasaría si Semibalanus tuviera un nicho fundamental similar a Chtamalus?

¿Qué pasaría si Chtamalus tuviera un nicho fundamental 10 cm. más, hacia abajo, en la zona en

cubierta por agua?

Poblaciones

Distribución espacial

Propiedades

Homogénea

Patrones demográficos

Heterogénea

Crecimiento

tienen

puede ser

Tasas

son

Mortalidad

Restringido

Emigración Natalidad Unidad área

que son

puede ser

se refiere aEdades individuos

Estructura edades

Inmigración

requiere del conocimiento de

que son

por

Densidad

No. organismos

de

depende de

¿QUÉ CAMINOS SIGUE LA ENERGÍA A TRAVÉS DEL ECOSISTEMA?

CADENAS TRÓFICAS

¿QUÉ CAMINOS SIGUE LA ENERGÍA A TRAVÉS DE LA COMUNIDAD?

REDES TRÓFICAS

Una red trófica del sueloIniciamos con los hongos y artrópodos comedores de detritus, podemos construir la estructura trófica alrededor de ellos

Los artrópodos comedores de detritus comen materia muerta, de la que obtienen nutrientes para crecer. La mayoría de los hongos del suelo también descomponen materia muerta, pero requieren que los detritívoros previamente la conviertan en fragmentos más pequeños antes de que ellos puedan obtener algún nutriente. Ambos tipos de organismos aprovechan los nutrientes de las plantas que mueren generalmente en las relaciones de depredación. Los detritívoros ocasionalmente comen hongos directamente.

Los comedores de detritus generalmente son artrópodos grandes. Tienen pocos depredadores invertebrados, pero algunos vertebrados se alimentan de ellos.

Los hongos del suelo son la fuente directa de nutrientes para la mayoría de las especies de invertebrados del suelo (cientos de especies distintas en un metro cuadrado de suelo).Ciertos nemátodos, colémbolos y ácaros obtienen nutrientes al alimentarse de los hongos, y sus heces fecales aportan nutrientes al suelo, que son captados por las raíces de las plantas.Los artrópodos fungívoros compiten con los nemátodos, debido a que hay un abastecimiento limitado de alimento, por lo que sus poblaciones se afectan negativamente unas a otras.

Los nemátodos comedores de hongos son presa de los nemátodos depredadores y artrópodos depredadores. Los artrópodos depredadores (usualmente muy pequeños, aproximadamente de 1/10 de pulgada de longitud) también comen artrópodos comedores de hongos, y ellos mismos son comidos por artrópodos depredadores más grandes. Los artrópodos depredadores y los nemátodos comedores de hongos crean un mecanismo de retroalimentación negativa. Las dos poblaciones se mantienen en equilibrio, evitando cambios drásticos en sus tamaños.

Los artrópodos más grandes sirven de alimento a vertebrados depredadores

Existen otros componentes importantes de este sistema. La mayoría de los grupos importantes de los hongos del suelo forman asociaciones simbióticas mutualistas con las raíces de las plantas (en el esquema se señala con una flecha bidireccional positiva )A estos hongos se les llama micorrizas. Casi todas las plantas del planeta se asocian con micorrizas. Los hongos toman energía de las raíces de las plantas y algunos nutrientes directamente de las partes inorgánicas del suelo. A cambio de los carbohidratos tomados de la planta, las micorrizas proveen de nutrientes (nitrógeno y fósforo) a las raíces.Tanto las plantas como las micorrizas están limitadas por los nutrientes y humedad del suelo.Los nemátodos comedores de hongos y artrópodos se alimentan de esos hongos.

Otro grupo de invertebrados del suelo son los artrópodos comedores de raíces, comúnmente gorgojos y larvas de escarabajos. Éstos son invertebrados grandes, que son alimento potencial de vertebrados depredadores

De acuerdo con el modelo de ecosistema de suelo presentado, discutan en grupos de cuatro personas:¿Existe algún componente que sea el “más importante” en este modelo? ArgumentarEl funcionamiento de este ecosistema es impulsado por la energía de la fotosíntesis, la cual depende directamente del agua y los nutrientes abastecidos por las raíces, éstas absorben cualquier nutriente soluble en agua. No obstante, muchos nutrientes esenciales sólo pueden ser utilizados por las plantas gracias a la acción de hongos y bacterias. Por lo tanto, tanto los hongos descomponedores como los micorrízicos tienen un papel fundamental en el funcionamiento de los ecosistemas.

Si analizamos una muestra de suelo con un microscopio, nos daremos cuenta que este ecosistema es muy complejo. Casi todos los nutrientes que las plantas toman por las raíces, son procesados primero por bacterias y protozoarios del suelo. Las heces y cuerpos muertos de los animales y plantas en el ecosistema son convertidos a biomasa bacteriana. Las bacterias capturan los nutrientes presentes en los componentes muertos del ecosistema, y los incorporan otra vez en células vivas. Cuando los protozoarios comen bacterias , sus desechos solubles en agua es lo que las micorrizas y las raíces usan para el crecimiento de las plantas.

Protozoarios

Nematodos depredadores

Nematodos alimentadores de raíces

Ácaros descomponedores

Materia orgánica

Bacterias del suelo

Artrópodos depredadores

Aves

Nematodos que consumen bacterias y

hongos

HongosPlantas: tallos, hojas y

raíces

Animales: tuzas

Con los siguientes organismos realiza una red alimenticia

Al final de las redes aparecen los...

Se alimentan del cuerpo muerto de otros organismos o de sus productos de desecho

Disipan energía y devuelven nutrientes al ecosistema para

su reciclaje

DESCOMPONEDORES

macrodescomponedores

microdescomponedores

Colémbolos, ácaros, miriápodos, lombrices,

babosas, moluscos, cangrejos...

Bacterias y Hongos

AMBIENTE

ORGANISMOS

HÁBITATS

COMUNIDADAutótrofas Heterótrofa

s Estructura biológica

Estructura física

Dominancia

Número de ejemplaresMayor biomasa

Adelantan y acaparan el mayor espacio

Mayor contribución al flujo de energía o ciclo de

nutrientesControlan o influyen sobre

el resto

Diversidad

• Número de especies, riqueza

•Abundancia relativa,

equitatividad•Biomasa

Estructura vertical

Estructura

horizontal

Es un ensamblaje de organismos producido de manera natural que comparten un mismo ambiente y hábitats y que interactúan directa o indirectamente los unos con los otros

• Tamaño y forma de las plantas.

• Bosques (arbóreo,

arbustivo y herbáceo)

• Básicamente en organismos

sésiles.• Forma parches

SUCESIÓNhttp://ecoplexity.org/node/496

Al ir avanzando la sucesión la comunidad se vuelve más estratificada, permitiendo que ocupen el área más especies de animales. Con el tiempo, los animales característicos de fases más avanzadas de la sucesión reemplazan a los propios de las primeras fases. 

Cambio a través del tiempo en la estructura de la comunidad

.especies tempranas

.especies tardías

Comunidad

Diversidad

Propiedades

Abundancia

Transferencia de energía

Riqueza

Interacciones entre

especies

tiene

determinada por a través de

Depredación Patrones

ambientales

Redes tróficas

Competencia

Temperatura

Mutualismo

Amensalismo

Factores físicos

Humedad Latitud

que son

que son

determinados por

Horizontal

Estructura

Vertical

puede ser

que son

sigue ciertos

tales como

Estado sucesión

Primaria o secundaria

Ecosistemas: la interacción de los seres vivos con el ambiente

El ambiente se transforma constantemente debido a cambios climáticos en escala geológica (glaciaciones), pero también se modifica en escala ecológica por la actividad de los mismos organismos y las acciones humanas.Promueve la evolución de respuestas adaptativas en los organismos, por lo que es importante caracterizar las variaciones del ambiente, su frecuencia y duración.

Se transforma constantemente debido a cambios climáticos en escala geológica (glaciaciones), pero también se modifica en escala ecológica por la actividad de los mismos organismos y las acciones humanas.

Promueve la evolución de respuestas adaptativas en los organismos, por lo que es importante caracterizar las variaciones del ambiente, su frecuencia y duración.

El ambiente

Los cambios ambientales temporales más frecuentes son: Cíclicos: Estacionales, mareas, día y noche, etcétera. Direccionales: va más allá del ciclo de vida de los organismos, la erosión de una línea de costa, la sedimentación, las glaciaciones.Erráticos. Incluyen cambios originadas por huracanes, tormentas e incendios

Los cambios espaciales son consecuencia de los procesos geológicos y climáticos que caracterizan la historia de nuestro planeta, y de la interacción continua y progresiva de los factores físicos y químicos con el componente biológico.

CAMBIOS AMBIENTALES ESPACIALES

En el planeta tenemos un patrón de distribución de condiciones ambientales en manchones o parches, así como en tamaños y formas irregulares que conforman una especie de mosaico ambiental en el que es posible encontrar gradientes o cambios abruptos.

CAMBIOS AMBIENTALES ESPACIALES

ECOSISTEMAS

• Flujo de energía • Productividad primaria y

secundaria • Ciclos biogeoquímicos.• Ecosistemas de México

• Ecología Urbana

Los ecosistemas se mantienen en

funcionamiento no sólo por el flujo de la energía sino también por la

circulación de los materiales

Materia y energía fluyen juntos a

través del ecosistema en

forma de materia orgánica

Flujo de energía en los ecosistemasFlujo de energía en los ecosistemas

El flujo de energía en los ecosistemas es el que sustenta la vida...

Cantidad total de energía fijada por las plantas

¿CÓMO SE FIJA LA ENERGÍA?

PRODUCCIÓN PRIMARIA

PRODUCCIÓN PRIMARIA BRUTA

PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA

Cantidad de energía que queda después de ser

cubiertas las necesidades respiratorias

B

I

O

M

A

S

A

g/m2

MATERIA ORGÁNICA

Herbívoros o descomponedor

es

PRODUCCIÓN SECUNDARIA

Cantidad presente en un momento dado

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

En todos los ecosistemas existe un movimiento continuo de los materiales...

Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que

vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire. 

GASEOSOS

SEDIMENTARIOS

atmósfera – océanos

suelo-rocas-minerales

Energía

Energía Energía Energía

Ciclos biogeoquímicos

-Gaseosos: Carbono, agua, nitrógeno,

-Sedimentarios: fosforo y azufre

Ciclo del Fósforo Completamente sedimentario

Reservorios en rocas y depósitos naturales de

fosfatos

Desconocido en la atmósfera

El reciclamiento del carbono en los El reciclamiento del carbono en los ecosistemasecosistemas

Productividad

Ecosistemas

Flujo de energía

Propiedades

Pino y Encino

Bosques

Agua

Ciclos biogeoquímicos

tienen

determina

Mesófilo de montaña

Carbono

Vegetación hidrófila

Nitrógeno Oxígeno Secundaria

sonpor

ejemplopuede ser

selvas

México que son

Primaria

de

Matorral xerófilo

Pastizales

La ciudad es un ecosistema complejo

establecido, por diversas razones, en

un medio cuya topografía y red

hidrográfica tienen implicaciones físicas y sociales importantes.

El ecosistema urbano