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Ciencias de la Tierra y Medioambientales

Pedro Pablo Moreno

DINÁMICA DE LA BIOSFERA

TEMA 8.

BIOSFERA

• Capa discontinua formada por todos los seres vivos. (Sistema)

ECOLOGÍA

E. Haeckel, 1870: economía de la naturaleza

Ciencia que estudia los ecosistemas.

Biología de los ecosistemas.

Ciencia que estudia las relaciones entre los seres vivos y de éstos con su medio.

• Hay algunos términos ya estudiados en 4º de ESO que deberíamos recordar:

- biotopo - medio - factores abióticos.

- biocenosis - sustrato - factores bióticos.

- eurioico - estenoico

- límites de tolerancia - población.

• ¿Recuerdas las relaciones intra e interespecíficas?

Nombra las que recuerdes indicando con +,-,0 el posible beneficio, perjuicio o indiferencia de cada especie implicada.

¿Qué tipo de metabolismo y qué nivel trófico ocupan

en sus ecosistemas los siguientes organismos:! - Nitrobacter. - Una sulfobacteria verde.

! - Lombriz de tierra. - Alimoche.

! - Lactobacillus. - Morena.

! - Saccharomyces. - Martín pescador

! - Oso pardo.! ! ! - Lobo.

! - Roble.! ! - Amanita.

! - Pino carrasco.! ! - Un ser humano.

! - Anémona! ! ! ! ! - Escarabajo pelotero.

ECOSISTEMA

Ecosistema: unidad de estudio de la ecología.

ECOSISTEMA

Ecosistema: unidad de estudio de la ecología.

✓ Ante todo es un sistema (tal y como se define en la TGS: conjunto de partes que interactúan).

✓ Límites arbitrarios.✓ Biotopo (medio físico) y Biocenosis (conjunto de seres

vivos: comunidad).

ECOSISTEMABIOTOPO: espacio que ocupa el ecosistema. Viene definido por sus características físico-químicas, también llamadas factores abióticos

ECOSISTEMABIOTOPO: espacio que ocupa el ecosistema. Viene definido por sus características físico-químicas, también llamadas factores abióticos

FACTORES ABIÓTICOS✓ Climáticos: precipitaciones y criptoprecipitaciones,

temperaturas, vientos, insolación, humedad, etc.✓ Hidrológicos: pH, sales disueltas, etc.✓ Del sustrato: penetración de la luz, la riqueza en

nutrientes, la naturaleza del suelo, el contenido de humedad o materia orgánica, etc.

ECOSISTEMABIOCENOSIS: conjunto formado por todos los seres vivos del ecosistema. (sinónimo de COMUNIDAD).


POBLACIÓN: conjunto de individuos de la misma especie que habitan el ecosistema (la comunidad es un conjunto de poblaciones).


POBLACIÓN: conjunto de individuos de la misma especie que habitan el ecosistema (la comunidad es un conjunto de poblaciones).

Factores bióticos: conjunto de relaciones que se establecen entre los organismos de la biocenosis:

• Rels. intraespecíficas.

• Rels. interespecíficas.

ECOSISTEMA

• Los Ecosistemas son sistemas abiertos, y como tales, su funcionamiento gira en torno a los intercambios de materia y energía. (A veces pueden contemplarse como sistemas cerrados para simplificar):

✓ FLUJO DE ENERGÍA✓ CICLO DE MATERIA.

FLUJO DE ENERGÍA• Circulación abierta de la energía a través del

ecosistema que responde a los principios de la termodinámica. (Pérdidas!!!)

CICLO DE MATERIA• Circulación cerrada de la materia a través del

ecosistema. (para simplificar suponemos que no hay pérdidas!!!)

Compartimentos del Ciclo de Materia

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS• Reciclaje de los elementos químicos esenciales

(nutrientes) dentro de los ecosistemas.



GASEOSOS: tienen la atmósfera como depósito fundamental, son rápidos, no existen pérdidas locales y, por tanto, nunca son limitantes para el desarrollo de los seres vivos.



GASEOSOS: tienen la atmósfera como depósito fundamental, son rápidos, no existen pérdidas locales y, por tanto, nunca son limitantes para el desarrollo de los seres vivos.

SEDIMENTARIOS: tienen la litosfera como depósito fundamental, son lentos, pueden existir pérdidas locales y, por tanto, suelen ser limitantes para el desarrollo de los seres vivos.

ciclo del carbono

ciclo del carbono

Ciclo de tipo gaseoso

ciclo del azufre

Ciclo de tipo sedimentario

ciclo del fósforo

Ciclo de tipo sedimentario

ciclo del nitrógeno

Ciclo de tipo intermedio

ECOLOGÍA TRÓFICA

NIVELES TRÓFICOS• PRODUCTORES: foto y quimioautótrofos

• CONSUMIDORES: heterótrofos.

• primarios (herbívoros)

• secundarios (carnívoros.

• terciarios ... (omnívoros, detritivoros, carroñeros, quedan aparte en este esquema)

• DESCOMPONEDORES

• transformadores (saprófitos)

• mineralizadores (quimiosintéticos)

CADENAS TRÓFICAS

• Esquema de las relaciones de dependencia alimenticia que se establecen entre seres vivos de diferentes niveles tróficos.

CADENAS TRÓFICAS

• Esquema de las relaciones de dependencia alimenticia que se establecen entre seres vivos de diferentes niveles tróficos.

Atención a la dirección de las flechas: corresponde al tránsito de la materia de un ser a otro.

REDES TRÓFICAS

• Construid la red trófica del bosque mediterráneo.

Este es un ejemplo hecho para Fte. Caputa en años anteriores

PARÁMETROS ECOLÓGICOS

BIOMASA

masa de todos los organismos del ecosistema.• a veces se emplea la masa de una sola especie o

de un conjunto de ellas (por conveniencia del estudio concreto)

• unidades: gramos de peso fresco o seco, gramos de carbono, calorías (1g=4Kcal). Se suele referir a una superficie concreta (g/m2; g/ha; etc)

PRODUCCIÓN

incremento de biomasa por unidad de tiempo.• nos da una idea del flujo de energía por

unidad de superficie y de tiempo.• también de la biomasa consumible por un

nivel trófico superior sin poner en peligro la estabilidad del ecosistema.

• unidades: las de biomasa referidas a tiempo (g/m2/dia, Kcal /ha/año, etc)

PRODUCCIÓN• Producción primaria: incremento de biomasa

de los productores.• Producción primaria neta: se obtiene

restando a la anterior el propio consumo de los organismos productores en su respiración.

• Producción secundaria: incremento de biomasa de los consumidores

• Producción neta del ecosistema: diferencia entre la energía fijada y la consumida por todos los organismos del ecosistema.

PRODUCTIVIDAD

cociente entre la producción y la biomasa• es una medida de la velocidad de renovación

de la biomasa.• se puede denominar también tasa de

renovación. A su inversa se le llama tiempo de renovación.

• Ecosistema joven: PNE>0 (producción mayor que consumo).

• Ecosistema maduro: PNE=0

• Ecosistema contaminado: PNE<0

• Elabora una lista que desglose todos los factores de los que depende la producción primaria de un ecosistema, tanto ambientales, como intrínsecos del proceso fotosintético.

En un estudio se han obtenido los siguientes datos:! Bosque: !biomasa=15 Kg de C/m2.

! ! ! ! producción bruta=6 g de C/m2 día.

! ! ! ! respiración total=5,4 g de C/m2día.

! Pradera: ! biomasa=3 Kg de C/m2.

! ! ! ! producción bruta= 4 g de C/m2 día.

! ! ! ! respiración total= 2,4 g de C/m2 día.

Calcula las respectivas producciones netas de ambos

ecosistemas. ¿Cuál posee mayor productividad?.

Dibuja las pirámides correspondientes a los datos siguientes:! ! Ecosistema 1:! Productores: 3

! ! ! ! Consumidores primarios: 765

! ! ! ! Consumidores secundarios: 43

! ! Ecosistema 2:! Productores: 57 x 105 g C/m2

! ! ! ! Consumidores primarios: 4,5 x 105 g C/m2

! ! ! ! Consumidores secundarios: 3 x 104 g C/m2

¿De qué tipo de pirámides se trata en cada caso?

¿Cómo puede tener la pirámide del ecosistema 1 la forma que has dibujado?

¿Podrías poner un ejemplo real en el que se cumpliesen los datos del Ecosistema 1?

¿Puede darse el caso de una pirámide similar a la del caso 2 pero invertida? ¿Por qué?.

¿Se cumple la Ley del 10% en la segunda pirámide del ejercicio anterior?

Todos los habitantes de una isla son herbívoros y tienen a su

disposición una producción anual de 45625 x 105 Kcal (estimada

sobre la superficie total de la isla). Tras la conquista por el "hombre

blanco" sus rebaños pastan por toda la isla. Suponiendo un

cumplimiento estricto de la ley del 10% y que cada humano necesita

2500 Kcal/día, calcula:

¿cuántos humanos podía sostener la isla antes de la conquista?.

¿y después?.

¿cuál de las dos formas de alimentarse es más eficiente?.

PIRÁMIDES ECOLÓGICAS

Pirámide de números

• Cada escalón representa un nivel trófico.

• La altura de los escalones es la misma.

• La longitud del escalón es proporcional al número de individuos del nivel representado

Pirámide de números

• Cada escalón representa un nivel trófico.

• La altura de los escalones es la misma.

• La longitud del escalón es proporcional al número de individuos del nivel representado

pueden darse inversiones

Pirámide de biomasa

•La longitud del escalón es proporcional a la biomasa del nivel representado

Pirámide de biomasa

•La longitud del escalón es proporcional a la biomasa del nivel representado

pueden darse inversiones

Pirámide de producción•La longitud del escalón es proporcional a la producción del nivel

representado

Pirámide de producción•La longitud del escalón es proporcional a la producción del nivel

representado

nunca pueden darse inversiones

Producción en diferentes biomas•Diferentes biomas (distintas condiciones ambientales, diferente eficacia

especies y de los procesos biológicos que intervienen) tendrán diferentes capacidades de producción.

Ley del diezmo ecológico (o del 10%)

•La energía contenida en un nivel trófico apenas alcanza el 10% de la almacenada en el nivel trófico anterior.

El 90% de la energía obtenida por los organismos de un nivel trófico es consumida por ellos mismos antes de poder ser transferida al siguiente nivel.

Nicho ecológico

•Estrategia global de aprovechamiento de los recursos de cada especie.

•Se suele hablar del “oficio” de cada especie dentro del sistema. Puede incluso variar con la edad del animal (larvas, adulto)

Principio de exclusión competitiva

•Dos especies con el mismo nicho ecológico entran en competencia y, a largo plazo, una acabará por eliminar a la otra o por expulsarla del ecosistema.

Principio de exclusión competitiva

En un estudio sobre los hábitos alimenticios de varias especies de

reptiles se han obtenido los siguientes resultados:

Lagartija colirroja: 60% hormigas; 18% coleópteros; 5% ortópteros.

L. colilarga: 15% hormigas; 55%coleópteros; 7% ortópteros.

Salamanquesa: 28% coleópteros; 25% tijeretas; 21% cochinillas.

Lagarto ocelado: coleópteros; ortópteros; dípteros.

¿Ocupan estas cuatro especies el mismo nicho ecológico?. ¿Qué

hábitos adoptan para no entrar en competencia directa?.

DINÁMICA DEL ECOSISTEMA

SUCESIONES

Proceso de evolución temporal de un ecosistema.

• PRIMARIA: si se parte desde un biotopo vacío

• SECUNDARIA: se produce tras una alteración del ecosistema, partiendo de los restos de la anterior. Nunca repite los pasos de la primaria.

SUCESIONES

Proceso de evolución temporal de un ecosistema.

• PRIMARIA: si se parte desde un biotopo vacío

• SECUNDARIA: se produce tras una alteración del ecosistema, partiendo de los restos de la anterior. Nunca repite los pasos de la primaria.

CLÍMAX: etapa final de la sucesión en equilibrio con las condiciones del medio. (Equilibrio dinámico, sólo aquí y ahora).

SUCESIÓN PRIMARIA

SUCESIÓN SECUNDARIA

REGRESIÓN

SUCESIONESCambios en los parámetros ecológicos durante la sucesión:

• Incremento en la diversidad.

• Incremento de la biomasa.

• Equilibrio entre producción y consumo.

• Descenso progresivo en la productividad.

• Sustitución de estrategas de la r por estrategas de la K.

• Explica detalladamente el proceso reflejado en la imagen:

En el estudio de un ecosistema maduro se miden los siguientes parámetros:

✓ diversidad de especies:

✓ conservación de los nutrientes:

✓ productividad neta:

✓ biomasa total:

✓ estabilidad:

✓ tasa de reproducción de los organismos:

✓ diversidad de metabolismos

✓ diversidad de nichos ecológicos:

✓ pérdida de energía:

Escribe al lado de cada uno de ellos 1 para indicar alta,

grande o complejo; o 0 si se tratase de baja, pequeña o simple.

BIOMAS

ECOSISTEMAS MURCIANOS

• Ecosistema litoral: Calblanque.

• Ecosistema de bosque medio: Sierra Espuña.

• Ecosistema desértico: El barranco de Gevas.

• Ecosistema fluvial: Cañaverosa.

• Ecosistemas de ramblas: Rambla Salada

• Ecosistemas de estepa: estepas del Altiplano

IMPACTOS SOBRE LA BIOSFERA

Hombre y Ecosistema:

PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD

¿QUÉ ES LA BIODIVERSIDAD?

• Variabilidad de los organismos vivos de cualquier fuente, incluidos, entre otros, los ecosistemas terrestres y marinos, y otros ecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies y de los ecosistemas.

Convenio sobre Diversidad Biológica de Río, 1992

¿QUÉ ES LA BIODIVERSIDAD?

• Variabilidad de los organismos vivos de cualquier fuente, incluidos, entre otros, los ecosistemas terrestres y marinos, y otros ecosistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los que forman parte; comprende la diversidad dentro de cada especie, entre las especies y de los ecosistemas.

Convenio sobre Diversidad Biológica de Río, 1992

Comprende por tanto:diversidad de especies.diversidad genética (razas, variedades).diversidad de ecosistemas.

¿CUANTA HAY?

¿CUANTA HAY?

• ¡Poco más de 1,5 millones de especies conocidas!

• Estimaciones: entre 5 y 80 millones de especies. (¡!)

¿DÓNDE ESTÁ?

• Todo el planeta contribuye.• Mayor cuanto más cerca del ecuador: pluvisilvas,

arrecifes de coral.• Ecosistemas terrestres > acuáticos en especies (4:1). (¿?)• Acuáticos ganan en “phyla” (34 conocidos; 33

representados; 15 exclusivos).

OCÉANO DESCONOCIDO

• ALGUNAS CIFRAS:

Datos recientes 1,7 millones de especies conocidas en el planeta

Cada año se añaden 1.600 especies nuevas.

Censo 2006 Pacífico y Atlántico: en muestras a 1.500 m de profundidad se hallaron 20.000 microorganismos nuevos en ¡1 sólo litro de agua!.

Últimas estimaciones: mares con 10 millones de bacterias y entre 10 y 100 millones de organismos (conocemos el 1% del total)

El País, 11-III-07

SANTUARIOS DE LA BIODIVERSIDAD

BIODIVERSIDAD EN ESPAÑA

¡La mayor de Europa!

BIODIVERSIDAD EN ESPAÑA

• heterogeneidad topográfica (valles y montañas, mesetas).

• diferentes climas (mediterráneo, atlántico, semiárido).

• diferentes sustratos (volcánicos, calizos, silíceos).• la gran longitud de nuestras costas.• la ubicación clave de nuestros humedales (rutas

migratorias)• la aportación de las islas (laboratorios evolutivos).

HISTORIA DE LA BIODIVERSIDAD

HISTORIA DE LA BIODIVERSIDAD

• HOY: máximo histórico en la biodiversidad.• Extinción de fondo (selección natural). Gradual y

con valor adaptativo.• Extinciones en masa (grandes catástrofes). Azar

fin Ordovícico (Era Primaria)fin Devónico (Era Primaria)PÉRMICA (marca fin Era Primaria)fin Triásico (Era Secundaria)LÍMITE K-T (marca fin Era Secundaria)


• HOY: ¿la sexta extinción?. Numerosos científicos piensan que sí, pero el proceso tiene dos características nuevas:

Causas primordialmente antrópicas.Enorme velocidad (no deja lugar a la adaptación): estimaciones muy dispares (Wilson: 100.000 sp/año; WWI: 1000 sp/año) (Extinción de fondo: 1-2 sp/año).


• CAUSAS:SOBREEXPLOTACIÓN COMERCIAL DE ESPECIES

ballenasbacalaoanchoa cantábricofocapaloma americanadodo


• CAUSAS:INTRODUCCIÓN ESPECIES EXÓTICAS

Perca del Nilo y cíclidos lago Victoriaconejo, cerdo en Australia o N. ZelandaCangrejo americanoVisón américanoCaulerpa taxifolia (alga asesina)Mejillón cebra


• CAUSAS:DETERIORO Y FRAGMENTACIÓN DE HÁBITATS

LinceOso pardo cantábricoTigreÁguila imperialGorila de montañaOrangután


• CAUSAS:CONTAMINACIÓN AGUA-SUELO-ATMÓSFERAAGRICULTURA INDUSTRIALIZADA (monocultivos, desaparición variedades autóctonas, eliminación razas ganado autóctono)

EL VALOR DE LA BIODIVERSIDAD

• VALOR ECONÓMICO: mercado de la biodiversidad (alimentación, perfumes, tintes, medicinas, biotecnología, etc.)

• VALOR MANTENIMIENTO MEDIO FÍSICO: (servicios ecológicos: dispersión polen y semillas, mantenimiento ciclos BGQ , estabilidad ecosistemas, control poblaciones, control erosión, mineralización materia, producción primaria, etc.)

• VALOR ESTÉTICO O EMOCIONAL: (“biofilia”)

EL VALOR DE LA BIODIVERSIDADPLANTA DROGA USO

Liana amazónica curare Relajante muscular

Cólquico colchicina Antitumoral

Belladona Atropina Anticolinérgico

Coca Cocaína Anestésico local

Tomillo Timol Fungicida

Cornezuelo centeno Ergotamina Analgésico

Dedalera Digitalina Cardiotónico

ulmaria Ac. Salicílico Analgésico

Ñame mejicano diosgenina Anovulatorio

Amapola de opio Codeína, morfina Analgésicos , antitusivo

Tejo del pacífico Laxol Antitumoral

Vinca pervinca Vincristina, vinblastina Antileucémicos

Sauce Salicina Analgésico

chinchona Quinina antimalaria

Nuez vómica estricnina Estimulante SNC

DEFORESTACIÓN

LOS RECURSOS DEL BOSQUE

DIRECTOS:

• zonas de recreo.

• elementos comercializables (madera, corcho, medicamentos, etc.)

LOS RECURSOS DEL BOSQUE

LOS RECURSOS DEL BOSQUEINDIRECTOS:

Relaciones bosque-atmósfera: intervención en el ciclo BGQ de C y O2 (evita efecto invernadero) y fijación polvo atmosférico.

Relaciones bosque-suelo: protección del suelo frente a la erosión y aporte de materia orgánica que favorece la permeabilidad y con ello la fertilidad.

Relaciones bosque-catástrofes naturales: evita corrimientos de tierra en las laderas, impide el arrastre de sedimentos a los embalses, disminución efecto de las inundaciones.

Relaciones bosque-clima: amortiguación temperaturas extremas; mantenimiento humedad ambiental, barrera contra los vientos y favorece infiltración del agua evitando las escorrentías superficiales.

LA DEFORESTACIÓN

LA DEFORESTACIÓN

CAUSAS:La sobreexplotación de los bosques: su tala indiscriminada para utilización de la madera o para ganar espacio para pastos o cultivos, sobre todo en la actualidad en áreas tropicales.

Las plagas: procesionarias en los pinos, grafiosis en los olmos, picudo rojo en las palmeras, son ejemplos de parásitos que están diezmando las poblaciones forestales.

Los incendios, como los de este verano (25000 ha) en España, o más de 100000 sólo en California, contribuyen a la desparición de las masas forestales.

LA DEFORESTACIÓN EN CIFRAS

LO QUE NOS QUEDA:Los bosques cubren hoy en día cerca de 4 000 millones de hectáreas, el equivalente a un 30% de la superficie terrestre.

Hay 10 países que concentran dos tercios de este patrimonio forestal: Australia, Brasil, Canadá, China, la República Democrática del Congo, India, Indonesia, Perú, la Federación Rusa y los EE.UU.

Los bosques primarios (superficies forestales sin signos visibles de presencia humana pasada o presente) representan el 36 por ciento del total de bosques.

LA DEFORESTACIÓN EN CIFRAS

LO QUE PERDEMOS:La pérdida anual neta de superficie forestal entre 2000 y 2005 fue de 7,3 millones de hectáreas anuales – un área equivalente a Sierra Leona o Panamá-, frente a una estimación de 8,9 millones de hectáreas entre 1990 y 2000. Equivalen a la deforestación neta del 0,18 por ciento de la superficie mundial cada año.

Los bosques primarios están siendo destruidos o modificados a un ritmo de 6 millones de hectáreas anuales.

Datos de la Evaluación de los Recursos Forestales Mundiales (FRA) de la FAO en 2005

LA DEFORESTACIÓN EN CIFRASLO QUE PERDEMOS:

América del Sur sufrió la más importante pérdida neta de bosques entre 2000 y 2005: cerca de 4,3 millones de hectáreas al año, seguida por África, con 4 millones de ha anuales.

Oceanía y América del Norte y Central perdieron cada una cerca de 350 000 ha.

Asia pasó de unas pérdidas de unas 800 0000 ha anuales en la década de los años 90 a una ganancia neta de un millón de hectáreas al año entre 2000-2005, gracias sobre todo a los programas de reforestación a gran escala llevados a cabo en China.

Las superficies forestales en Europa continuaron su expansión, aunque a un ritmo menor que en los años 90.

LA DEFORESTACIÓN EN ESPAÑA

II INVENTARIO FORESTAL NACIONAL (1998):los ecosistemas forestales de España ocupaban algo más de veintiséis millones de hectáreas (26.280.281 ha), de las cuales casi quince millones (14.717.898 ha) están arboladas y unas doce (11.562.382 ha) desarboladas (el 29% y el 23% del territorio nacional).

Tienen parecida extensión los bosques de coníferas que los de frondosas (5,7 y 5,2 millones de hectáreas, respectivamente) mientras que los mixtos pueblan algo menos (3,9 millones de hectáreas)

la mayor extensión de monte arbolado está en Cáceres, seguida de Badajoz, Cuenca y Huelva, siendo las de menor Almería, Alicante y Las Palmas.

LA DEFORESTACIÓN EN ESPAÑA

III INVENTARIO FORESTAL NACIONAL (2007):ahora contamos con más de veintisiete millones y medio de hectáreas forestales (27.527.974 ha), de las cuales algo más de 18 millones (18.265.394 ha) están arboladas y unas nueve (9.262.580 ha) desarboladas.

LA DEFORESTACIÓN EN ESPAÑACONCLUSIONES:Se detecta una notable aumento de la superficie de monte arbolado a costa de una disminución de la del desarbolado y cultivo.

La biomasa arbórea existente en los montes es ahora mucho mayor que la que mostraba el IFN2, tanto en valores absolutos como en valores por hectárea.

Las frondosas autóctonas (robles, castaño, haya, quejigos, etc.) han crecido tanto en superficie como en biomasa.

La cantidad de árboles de grandes dimensiones se ha incrementado mucho pero, en cambio, hay ahora menos pies pequeños que hace 10 años.

En general los bosques españoles están en la actualidad igual o más sanos que antes.

Prácticamente todos los indicadores de desarrollo sostenible muestran una evolución positiva de los montes españoles.

Datos del III Inventario Forestal Nacional del MMA

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