Circulación de materia y energía en la Ecosfera

+10

No comments posted yet

Comments

Slide 1

Circulación de materia y energía en la Ecosfera

Slide 2

A escala global la TIERRA es un único ECOSISTEMA Todos los ecosistemas de la Tierra forman el ecosistema planetario o ECOSFERA

Slide 3

Ecosfera: Es el conjunto formado por todos los ecosistemas de la tierra, o sea, es el gran ecosistema planetario. Biosfera: Es el conjunto formado por todos los seres vivos que habitan la tierra. Los límites están entre los aproximadamente 6.500 m de altitud y los 2.900-3.000 m de las profundidades oceánicas. No es uniforme en grosor ni en densidad. Es, por tanto, la biocenosis o comunidad ecológica (parte biótica) de la ecosfera. 6500 m 3000 m

Slide 4

La biosfera es un término que también se refiere al conjunto de todos los seres vivos que habitan la tierra y se puede considerar un sistema: Dinámico Abierto Discontinuo Interactivo con los otros sistemas terrestres (hidrosfera, atmósfera, geosfera)

Slide 5

COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA BIOSFERA POBLACIÓN: Conjunto de seres vivos de la misma especie que viven en un ecosistema en un momento determinado. ESTRUCTURA DE UN ECOSISTEMA : Se refiere a la forma en que disponen las poblaciones y las interrelaciones que tienen lugar entre ellos. Estas relaciones se basan básicamente en términos de FLUJO DE ENERGÍA Y CICLOS DE MATERIA TEORIA DE SISTEMAS. Desde el punto de vista de los modelos se considera que entre las poblaciones de seres vivos y el medio existen una serie de relaciones CAUSALES. Desde el punto de vista termodinámico, la biosfera debe considerarse como un subsistema ABIERTO (intercambia materia y energía), mientras que la Tierra en su conjunto sería un sistema CERRADO (solamente intercambia energía).

Slide 6

ECOSISTEMA Es un sistema interactivo constituido por componentes físicos, químicos y biológicos del ambiente Los organismos que viven en un área particular junto con el ambiente físico con el que interactúan constituyen un ecosistema

Slide 7

Los componentes básicos de un ecosistema son... Elementos abióticos Productores consumidores Energía radiante Respiración Nutrientes CO2 O2 H 2O Consumo Descomposición Deposición CO2 O2 H 2O Nutrientes Caída de hojas Translocación

Slide 8

Dinámica de la ecosfera El estudio de la ecosfera es muy complejo, se recurre a unidades más pequeñas, los ECOSISTEMAS. Los ecosistemas son unidades naturales formados por componentes vivos y no vivos que interactúan entre sí y cuyos límites son mas o menos definibles. Se compone de: Componentes vivos: BIOCENOSIS Componentes no vivos: BIOTOPO

Slide 9

Biotopo Se denomina así a una zona de características ambientales uniformes ocupada por una comunidad de seres vivos. Es un conjunto de factores físico-químicos abióticos que rodean a una comunidad y que se compone de un medio físico y unos factores del medio (Factores abióticos) MEDIO FÍSICO: Es el lugar donde los seres vivos desarrollan sus funciones vitales. Básicamente hay dos tipos de medios: Líquido y gaseoso y ambos tienen un límite inferior sólido sobre el que se sustentan los organismos. FACTORES ABIÓTICOS (limitantes): Son las características fisicoquímicas del medio ambiente. Cada medio tiene unas características propias y otras más generales. Vamos a estudiar cómo influyen algunos de estos factores en los ecosistemas: Temperatura, luz, humedad, composición química, salinidad, presión, etc. Estos últimos son determinantes de la distribución y abundancia de los seres vivos, ya que éstos sólo pueden soportarlos dentro de ciertos límites: intervalo biológico o límites de tolerancia. Cada factor abiótico tiene también su punto óptimo.

Slide 10

Biotopo Existen organismos que pueden vivir dentro de intervalos de valores muy amplios de determinado factor abiótico. Son los llamados organismos eurioicos o generalistas (euritermos, eurihalinos, eurihigros, etc.). Otros, por el contrario, sólo toleran intervalos muy pequeños, llamándose organismos estenoicos o especialistas (estenotermos, estenohalinos, etc.). Puede ocurrir que un organismo sea eurioico para algunos factores y estenoico para otros. Se denomina valencia ecológica al campo o intervalo de tolerancia de una determinada especie respecto a un factor cualquiera del medio (como pueden ser la luz, la temperatura, la humedad, el pH o la concentración de fósforo, nitrógeno u otro elemento químico) que actúa como factor limitante.

Slide 11

Biocenosis Está formada por los seres vivos y las relaciones que existen entre ellos. Los seres vivos no viven solos ni aislados, sino que se agrupan formando poblaciones de la misma especie y comunidades junto con otras especies. FACTORES BIÓTICOS: Son las relaciones que existen entre los diferentes seres vivos. Pueden ser de dos tipos: Intraespecíficas, cuando se producen entre individuos de la misma especie. Interespecíficas cuando se producen entre individuos de las diferentes especies que habitan en el ecosistema. Algunas de las relaciones que vamos a estudiar son: la depredación, el parasitismo, la simbiosis, el colonialismo, las asociaciones familiares....

Slide 12

Hábitat y Nicho ecológico Cada una de las especies del ecosistema tiene su HÁBITAT: espacio físico que reúne las condiciones físico-químicas adecuadas para que esa especie pueda vivir. También, cada especie tiene su NICHO ECOLÓGICO, que supone el papel, la función que cada especie desempeña en el ecosistema. Es decir, el conjunto de circunstancias, relaciones con el ambiente, conexiones tróficas y funciones ecológicas que definen el “oficio” en el ecosistema de esa especie determinada. El concepto de nicho deriva de la competencia entre las especies, ya que si dos de ellas tienen el mismo oficio en el ecosistema, es decir, el mismo nicho ecológico, competirán entre sí y una de las dos especies quedará excluida. Puede ser útil considerar al hábitat como la dirección de un organismo (donde vive) y al nicho ecológico como su profesión (lo que hace biológicamente). El nicho ecológico no es un espacio demarcado físicamente, sino una abstracción que comprende todos los factores físicos, químicos, fisiológicos y bióticos que necesita un organismo para vivir.

Slide 13

Tres especies de garzas comparten un mismo hábitat, pero tienen distinto nicho ecológico. Anidan en distinto sitio, se alimentan de presas diferentes, su actividad no es la misma…..

Slide 14

Una sola especie puede ocupar diferentes nichos en distintas regiones, en función de factores como el alimento disponible y el número de competidores. Algunos organismos, por ejemplo, los animales con distintas fases en su ciclo vital, ocupan sucesivamente nichos diferentes. Un renacuajo es un consumidor primario, que se alimenta de plantas, pero la rana adulta es un consumidor secundario y digiere insectos y otros animales. En contraste, tortugas jóvenes de río son consumidores secundarios, comen caracoles, gusanos e insectos, mientras que las tortugas adultas son consumidores primarios y se alimentan de plantas verdes como apio acuático.

Slide 15

Se pueden distinguir dos tipos de nichos: Nicho ecológico potencial (IDEAL): Es el que satisface todas las necesidades de una especie. Muy difícil de alcanzar (en laboratorio o en cautividad, pero no en la vida real) Nicho ecológico real: Es el nicho que ocupa una especie en condiciones naturales y donde influye mucho la competencia. Existen especies muy próximas que ocupan nichos ecológicos distintos (murciélagos de América central) y otras especies que ocupan nichos equivalentes en zonas geográficas alejadas para evitar la competencia (canguro, bisonte, vaca…) A estos últimos tipos de especies se les denomina VICARIAS

Slide 16

Mismo nicho ecológico, distinto hábitat Mismo hábitat, distinto nicho ecológico

Slide 17

Mismo nicho ecológico, distinto hábitat Mismo hábitat, distinto nicho ecológico

Slide 18

Cadenas y redes tróficas La materia y la energía circulan en los ecosistemas en forma de relaciones tróficas (relaciones alimentarias), que se producen entre los organismos, vivos o muertos. Se representan mediante CADENAS TRÓFICAS, en las que cada organismo ocupa una posición llamada ESLABONES O NIVELES TRÓFICOS. Hay tres grandes grupos o niveles tróficos: Productores Consumidores Descomponedores Cuando varias cadenas tróficas se entrecruzan forman REDES TRÓFICAS. La representación se puede hacer mediante PIRÁMIDES TRÓFICAS.

Slide 19

Productores Son los ORGANISMOS AUTÓTROFOS, constituyen el primer eslabón de la cadena alimentaria. Pueden ser: Fotoautótrofos: Son organismos FOTOSINTÉTICOS. Usan la luz del sol. Algas verdeazuladas (bacterias fotosintéticas), algas eucariotas unicelulares y pluricelulares (protistas) y el reino de las plantas o metafitos. Quimioautótrofos: Son organismos QUIMIOSINTÉTICOS. Usan energía procedente de reacciones químicas inorgánicas exotérmicas. Son las bacterias nitrificantes, sulfobacterias, etc.

Slide 20

Se caracterizan por usar la energía solar para producir  moléculas orgánicas (por ejemplo hidratos de carbono) y otros compuestos que luego serán transformados en energía química. Los productores constituyen el 99% de toda la materia orgánica del mundo vivo. Son organismos capaces de captar y aprovechar la energía solar o lumínica (que es prácticamente toda la energía exterior que recibe el ecosistema) para transformar sustancias inorgánicas (agua, dióxido de carbono y sales minerales), pobres en energía química, en sustancias orgánicas ricas en energía química. En los ecosistemas terrestres, los principales productores primarios son las plantas superiores: angiospermas y gimnospermas. Los mayores productores primarios de los ecosistemas acuáticos son las algas que a menudo forman el fitoplancton en las capas superficiales de los océanos y lagos.

Slide 21

Materia inorgánica Materia orgánica Necesidades propias Otros niveles tróficos Respiración, crecimiento, etc. E. Química Luz E. Química Metabolismo autótrofo, propio de los productores

Slide 22

Consumidores Estos organismos aprovechan la materia orgánica de los productores para convertirla en materia orgánica propia. Consumidores primarios: Se alimentan de los productores primarios y son los denominados herbívoros. En la tierra, los herbívoros típicos incluyen insectos, reptiles, pájaros y mamíferos. En los ecosistemas acuáticos (de agua dulce y salada) los herbívoros son típicamente pequeños crustáceos y moluscos. Estos, junto con los protozoos forman el zooplancton, el cual se alimenta del fitoplancton. Consumidores secundarios: Este nivel está constituido por animales que comen otros animales, se alimentan de los herbívoros y por lo tanto son carnívoros, por ejemplo: halcón, orca, carpa, etc. Consumidores terciarios: Se alimentan de los consumidores secundarios, y por lo tanto también son carnívoros (supercarnívoros), por ejemplo: león, cocodrilo, etc.

Slide 23

Saprófagos Es un tipo de consumidores. Se alimentan de materia orgánica muerta, pueden ser: NECRÓFAGOS O CARROÑEROS. Se alimentan de cadáveres y materia orgánica descompuesta. COPRÓFAGOS. Se alimentan de excrementos. DETRITÍVOROS. Se alimentan de materia orgánica muy fragmentada, como los pólipos y las lombrices. Omnívoros Otro tipo especial de consumidores. Usan más de una fuente de materia orgánica, es decir, ocupan varios niveles tróficos.

Slide 24

Descomponedores Son organismos que aprovechan la materia y la energía que aún contienen los restos de seres vivos (cuerpos muertos, deyecciones, etc), descomponiendo la materia orgánica en materia inorgánica (descomponedores mineralizadores) A este grupo pertenecen los hongos, bacterias y otros microorganismos, quienes segregan enzimas digestivas sobre el material muerto o de desecho y luego absorben los productos de la digestión (descomponedores saprofitos) Los animales carroñeros (buitres, algunos córvidos, hienas, etc.) no se consideran descomponedores, ya que aprovechan los restos de animales muertos. Son fundamentales en los ecosistemas puesto que reciclan la materia, así devuelven la materia inorgánica a los productores.

Slide 25

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

Slide 26

Redes tróficas Las múltiples interacciones existentes entre los individuos impide definir individualmente con claridad una cadena trófica, ya que, según las circunstancias, un depredador puede al mismo tiempo ser presa. Por ello es más propio hablar de red alimentaria o trófica. En una red alimentaria cada individuo ocupa un nudo en una intersección de relaciones tróficas. Si un nudo desaparece (extinción de una especie), el ecosistema en conjunto reajusta sus hábitos alimentarios, aunque este proceso es muy lento.

Slide 29

Ciclo de la materia La materia es el vehículo de la transferencia de energía, que se transforma continuamente mediante reacciones químicas de OXIDO-REDUCCIÓN. Cuando la materia se reduce, almacena ENERGÍA QUÍMICA y cuando se oxida, la libera en también en forma de ENERGÍA QUÍMICA O CALOR. A diferencia de la Energía, la Materia puede circular en el ecosistema. La circulación consiste en la transferencia desde los medios inertes en donde suele estar OXIDADA, hasta los seres vivos en donde aparece REDUCIDA y de nuevo a los medios inertes. Los procesos implicados en estas transformaciones son LA FOTOSÍNTESIS Y LA RESPIRACIÓN. La circulación de la materia en los ecosistemas es abierta, ya que siempre hay salida y entrada de organismos, fijación de gases, pérdidas por erosión, precipitación, gasificación, lixiviados... Sin embargo, si tenemos en cuenta el sistema TIERRA, el CICLO de la materia puede considerarse CERRADO, aunque algunos materiales pueden quedar fuera del circuito durante mucho tiempo, permaneciendo en yacimientos.

Slide 30

Circulación de la materia

Slide 31

Flujo de energía En los ecosistemas, la energía fluye de un nivel trófico a otro de forma unidireccional, no forma un ciclo cerrado como la materia. De la energía solar que llega a la superficie de un ecosistema se aprovecha sólo un 1 % aproximadamente y se almacena mediante la fotosíntesis. En el mismo ecosistema hay pérdida de energía, porque cerca de la mitad de la producción primaria es gastada por los productores en su metabolismo y se pierde como calor, y sólo la otra mitad está disponible para los consumidores como alimento (carbohidratos, celulosa, lignina, grasas, proteínas, etc.). En la cadena trófica, al pasar de un eslabón a otro, hay más pérdida de energía a través de la respiración y los procesos metabólicos de los individuos, porque el mantener vivo un organismo implica gastar, en forma de calor, parte de la energía captada; las sustancias no digeribles, que son excretadas o regurgitadas y descompuestas por los detritívoros; y la muerte de individuos, que ocasiona pérdidas, pero la energía es devuelta, en parte, por los desintegradores.

Slide 32

Se estima que el índice de aprovechamiento de los recursos en los ecosistemas terrestres es como máximo del 10%, y que de un nivel trófico a otro no pasa más de un 10% de la energía del nivel anterior, por eso las cadenas tróficas no pueden tener más de 4 o 5 eslabones. En una cadena trófica, la energía que entra es igual a la acumulada en forma de materia orgánica en cada nivel más la desprendida en forma de calor, luego la energía se conserva.

Slide 33

Flujo de energía en el ecosistema Productores Consumidores primarios Consumidores secundarios Consumidor final Descomponedores Calor Energía solar Calor Calor Calor Calor

Slide 34

En el flujo de energía y de nutrientes inorgánicos, es posible hacer algunas generalizaciones: La fuente primaria de energía (en la mayoría de los ecosistemas) es el Sol. El destino final de la energía en los ecosistemas es perderse como calor. La energía y los nutrientes pasan de un organismo a otro a través de la cadena alimenticia, a medida que un organismo se come a otro. Los descomponedores extraen la energía que permanece en los restos de los organismos. Los nutrientes inorgánicos son reciclados, pero la energía no.

Slide 35

Parámetros tróficos Se usan para estudiar la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas; pueden referirse a cada nivel trófico o al ecosistema completo. Los más usados son: BIOMASA PRODUCCIÓN BIOLÓGICA BRUTA Y NETA PRODUCTIVIDAD DEL ECOSISTEMA TIEMPO DE RENOVACIÓN EFICIENCIA ECOLÓGICA

Slide 36

Biomasa (B) Representa la cantidad de Energía (generalmente solar), fijada como materia orgánica viva o muerta en un nivel trófico, en un ecosistema o en la Biosfera. La BIOMASA se expresa de dos formas: Peso seco de materia orgánica viva (fitomasa y zoomasa) y muerta (necromasa) por unidad de superficie (en zonas terrestres) o volumen (en zonas oceánicas). Energía por unidad de superficie o volumen. En la Geosfera la biomasa vegetal es más abundante que la animal, y entre los diferentes puntos varía mucho. En la Hidrosfera la biomasa vegetal es menor que la animal.

Slide 37

Se pueden considerar tres tipos de biomasa: 1.- BIOMASA PRIMARIA: La producida directamente por los productores. 2.- BIOMASA SECUNDARIA: La producida por consumidores y descomponedores. 3.- BIOMASA RESIDUAL: La producida como resultado de la acción antrópica, tanto de origen primario (serrín, paja, alpechín) o secundario ( estiércol, residuos alimenticios...).

Slide 38

Producción (P) Es una medida del flujo de Energía que circula por un ecosistema o por cada nivel trófico. Es la cantidad de energía acumulada como materia orgánica por unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo, en el ecosistema o en el nivel trófico. Se expresa en unidades de biomasa o energía por unidad de superficie y tiempo: g de C/m2/día ; Kcal/ha/año ....

Slide 39

Se puede diferenciar entre: PRODUCCIÓN PRIMARIA (Pp) Energía capturada por los productores por unidad de superficie o volumen en una unidad de tiempo. Depende de la Energía solar recibida y de una serie de factores que pueden actuar como limitantes. PRODUCCIÓN SECUNDARIA (Ps) Energía capturada por el resto de los niveles tróficos por unidad de superficie y volumen en una unidad de tiempo.

Slide 40

PRODUCCIÓN BRUTA (Pb) Cantidad total de energía capturada por unidad de superficie o volumen por unidad de tiempo, generalmente en un año. Hay Ppb (Producción primaria bruta) y Psb (Producción secundaria bruta). Se corresponde con el porcentaje de alimento asimilado del total consumido. En los carnívoros es un 40-60 % y en los herbívoros del 10-30 %.

Slide 41

PRODUCCIÓN NETA (Pn) Cantidad de Energía almacenada por unidad de superficie o volumen en una unidad de tiempo y que puede ser potencialmente transferida al siguiente nivel trófico. Representa el aumento de la biomasa por unidad de tiempo y se calcula restando de la producción bruta la energía consumida en el proceso de respiración y automantenimiento: Pn = Pb – (R + NA)

Slide 42

Los ecosistemas naturales de mayor producción son los arrecifes de coral, los estuarios, las zonas costeras, los bosques ecuatoriales y las zonas húmedas de los continentes. Los menos productivos son los desiertos y las zonas centrales de los océanos.

Slide 43

Productividad (p) Es la relación entre la producción y la biomasa. p = P / B La productividad bruta será : pb = Pb / B La productividad neta (o tasa de renovación): pn (r) = Pn / B La tasa de renovación varía entre 0 y 1 e indica la producción de nueva biomasa en cada nivel trófico en relación con la existente. Representa, por tanto, la velocidad con que se renueva la biomasa.

Slide 44

Productividad y tasa de renovación La tasa de renovación es en muchos casos un parámetro mucho mejor que la producción neta para valorar el flujo de energía de un ecosistema. Por ejemplo: El plancton tiene una producción menor que los vegetales terrestres, sin embargo tienen una mayor productividad porque su tasa de reproducción es muy alta y se renuevan muy rápidamente. Por este motivo la biomasa que habitualmente es menor a medida que subimos en los escalones de la pirámide trófica, en este caso es al revés y la biomasa es mayor en los herbívoros que en los productores.

Slide 45

Cuando se empieza a colonizar un territorio la productividad es muy alta, a medida que el territorio se va colonizando y se alcanza la estabilidad la biomasa alcanza un valor máximo y la productividad es mínima. En un cultivo agrícola la tasa de renovación sería próxima a 1. En un pastizal sería entre 0 y 1. En un bosque maduro sería cercana al 0. Un ecosistema estable y muy organizado tiene una gran cantidad de biomasa y una elevada biodiversidad, pero su productividad es baja y disminuye el flujo de energía: entra mucha energía pero se gasta manteniendo una gran cantidad de biomasa. La selva tropical tiene una producción muy alta pero una productividad cercana al 0. En las explotaciones agrícolas, el ser humano extrae del ecosistema una gran parte o la totalidad de la biomasa al final de la temporada. Esto disminuye los gastos por respiración y un aumento de la productividad. Sin embargo debe reponerse al suelo la materia extraída.

Slide 46

Tiempo de renovación Es el tiempo que tarda un nivel trófico, o un ecosistema completo, en renovar su biomasa. tr = B / Pn Mide el tiempo de permanencia de los elementos químicos dentro de las estructuras biológicas del ecosistema. Los productores pueden presentar dos estrategias en relación a su tr: Especies rápidas. Son pequeños, de estructura y morfología simple, y con una tasa de reproducción alta. Fitoplancton Especies lentas. Son de gran tamaño, estructura y morfología compleja, y una tasa de reproducción muy baja. Bosques de encinas. En los ecosistemas suelen estar presentes ambos tipos para asegurar un aporte energético suficiente al ecosistema. En un lago suele haber fitoplancton y algas más lentas. En un encinar hay también un estrato herbáceo.

Slide 47

Eficiencia biológica Mide el rendimiento energético de un nivel trófico o de un ecosistema completo, es decir, la capacidad de incorporar materia orgánica a sus tejidos. Indica cuanta energía entra, se pierde o se acumula en cada nivel trófico o en un ecosistema completo. Se calcula mediante entradas y salidas: PRODUCTORES: Se puede medir mediante la relación: energía asimilada / energía solar incidente Los valores son muy bajos entre el 1 y 3%. También se puede medir la relación Pn / Pb. Así se calculan las pérdidas por respiración, excreción,... En el fitoplancton supone del 10 al 40 %. En vegetales terrestres el 50% CONSUMIDORES: Se suele usar la relación: Pn / alimento ingerido o , para los ganaderos, Engorde / alimento ingerido.

Slide 48

La eficiencia ecológica es la fracción de la producción neta de un determinado nivel trófico que se convierte en producción neta del nivel siguiente, es decir: Ef = (Pn / Pn del nivel anterior) × 100 Las medidas de eficiencia son interesantes para valorar los ecosistemas explotados por el ser humano, siempre que se contabilicen correctamente las entradas y salidas del sistema, especialmente los costes ocultos o INSUMOS: combustibles de las máquinas, gastos en semillas especiales, administración, vacunación de los animales, etc. Una manera de mejorar la eficiencia en la producción de alimentos es acortar las cadenas tróficas, obtenerlos de los primeros niveles tróficos. Así, se aprovecha mejor la energía que entra en el ecosistema y se puede alimentar a un mayor número de personas, aunque, según las recomendaciones de la FAO, para una alimentación completa es necesario añadir a la dieta vegetariana unos 60 g de proteínas al día.

Slide 49

Pirámides ecológicas Son esquemas que se utilizan para representar cuantitativamente las relaciones tróficas entre los distintos niveles de un ecosistema. Se utilizan barras superpuestas que suelen tener una altura constante y una longitud proporcional al parámetro elegido, de manera que el área representada es proporcional al valor del parámetro que se mide. El nivel de los DESCOMPONEDORES no se suele representar, ya que es difícil de cuantificar. Se suelen usar tres tipos de pirámides: Pirámides de energía Pirámides de biomasa Pirámides de números.

Slide 50

PIRÁMIDES DE ENERGÍA Expresa el contenido energético que cada nivel trófico pone a disposición del nivel superior, es decir la producción neta de cada nivel. También se llaman PIRÁMIDES DE PRODUCCIÓN. Las unidades se suelen expresar en: Energía (Kcal o Kjul) / unidad de superficie y unidad de tiempo Siempre tendrán forma decreciente hacia arriba por la Ley del 10% Proporciona información sobre el FLUJO ENERGÉTICO

Slide 51

PIRÁMIDES DE BIOMASA Indican la biomasa acumulada en cada nivel trófico, expresada en: peso seco de materia orgánica / unidad de superficie o volumen o su equivalente en: energía/ unidad de superficie o volumen. Estas pirámides se refieren a periodos de tiempo corto por lo que no informan sobre la cantidad de materia producida a lo largo del tiempo o de su velocidad de producción.

Slide 52

Esto puede inducir a que en algunos momentos se observen PIRÁMIDES INVERTIDAS debido a que los datos se toman en un momento determinado, por ejemplo cuando los datos se toman en el momento de mayor consumo por parte de los herbívoros, como en algunos ecosistemas marinos. Esta situación sólo es posible temporalmente, ya que si se mantuviera mucho tiempo el ecosistema desaparecería. Proporciona información sobre LA CANTIDAD DE MATERIA ORGÁNICA PRESENTE EN CADA NIVEL TRÓFICO y sobre LA COMPOSICIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL ECOSISTEMA.

Slide 53

PIRÁMIDES DE NÚMEROS Expresan el nº concreto de individuos de cada nivel trófico por unidad de superficie (medio terrestre) o volumen (medio acuático). La información que proporcionan NO ES ÚTIL SI SE QUIEREN COMPARAR DOS ECOSISTEMAS ya que considera igual a organismos muy diferentes. (saltamontes y vacas). En el caso de que incluyan parásitos pueden dar una forma INVERTIDA.

Slide 54

Factores limitantes de la producción primaria Los factores limitantes de un proceso son los que, en determinadas condiciones, influyen limitando o impidiendo dicho proceso. Cualquier factor que influye en un proceso puede llegar a ser limitante si se cumple la ley del mínimo: “Cualquier proceso que depende de varios factores está controlado por el factor que más se aproxima al valor para el cual el proceso se detiene”.   Los principales factores limitantes de la fotosíntesis son: Temperatura y humedad Falta de nutrientes Luz, disposición y estructura de los fotosistemas

Slide 55

1. Temperatura y humedad Con respecto a la temperatura, un aumento excesivo provoca un descenso brusco en la fotosíntesis. Pero sin llegar a esos extremos, un clima cálido, tropical o desértico provoca también un descenso de la producción primaria debido al incremento de la fotorrespiración.   Las plantas de climas húmedos, las llamadas C3, cuando se encuentran en condiciones secas y/o calurosas, reaccionan cerrando sus estomas para evitar la pérdida de agua. Entonces disminuye la concentración de CO2 y aumenta la de O2 porque la fotosíntesis continúa, hasta que la relación [CO2]/[O2] toma un valor tal que la eficacia fotosintética disminuye mucho debido al incremento de la fotorrespiración.   En cambio, otras plantas, las llamadas C4, como el maíz o la caña de azúcar, están adaptadas al clima seco y cálido. Estas plantas tienen una vía alternativa para fijar el CO2 atmosférico, aunque esté en cantidades muy bajas y, posteriormente, pasa a las células fotosintéticas donde continúa la fotosíntesis. Así, se eleva notablemente la eficacia fotosintética.   Otras plantas desérticas, como los cactus y las plantas crasas, además de tener adaptaciones morfológicas (hojas reducidas y tallos carnosos, entre otras) y ser plantas C4, son también plantas CAM (Crassulaceam Acid Metabolism), que consiste, básicamente, en que fijan el CO2 por la noche sobre ácidos orgánicos y luego, de día, lo incorporan a la fotosíntesis ya con los estomas cerrados.   Por el contrario, si la temperatura desciende mucho durante el invierno, las adaptaciones más frecuentes consisten en ciclos biológicos anuales (herbáceas anuales), desarrollo de estructuras hibernantes subterráneas (bulbos, tubérculos, rizomas), y la aparición de un fotoperiodo o época de máximo desarrollo de hojas y flores, alternando con una época de mínima actividad metabólica o período latente.

Slide 56

2. Falta de nutrientes El CO2 y los nitratos no actúan como factores limitantes, ya que el CO2 es un gas abundante en la atmósfera y está disuelto en el agua en cantidad suficiente; el nitrógeno es muy abundante en la atmósfera y la existencia de microorganismos fijadores de nitrógeno asegura la presencia de sus sales en los suelos y en el agua.   Las sales de fósforo sí son un factor limitante de la producción primaria porque, aunque el fósforo es abundante, la mayor parte está inmovilizada en la litosfera. Así, en muchos ecosistemas marinos la reutilización de las sales minerales por los productores se ve dificultada por la distancia entre el lugar que se realiza la fotosíntesis (fótica o superficial) y la zona donde se encuentran los organismos mineralizadores (el fondo).   En estos casos, el problema se soluciona gracias a la energía exosomática (viento, oleaje, corrientes marinas) que transporta los nutrientes desde los fondos marinos hacia la superficie (donde está el fitoplancton) por las llamadas zonas de afloramiento. Estas áreas son extraordinariamente productivas y en ellas se localizan los principales caladeros de pesca.   Otras zonas marinas muy productivas son las plataformas continentales, pero aquí el oleaje es el causante de la llegada de nutrientes hasta la superficie. Además, también hay que considerar los nutrientes aportados por los ríos a estas zonas.   En los ecosistemas terrestres no suele darse este problema, ya que la distancia entre productores y mineralizadores es pequeña. Sin embargo, a veces se necesita energía exosomática en forma de trabajo humano para facilitar la llegada de nutrientes hasta los productores.

Slide 57

3. Luz, disposición y estructura de los fotosistemas Al aumentar la intensidad luminosa incidente la actividad fotosintética se incrementa, pero llega un momento en el que deja de aumentar aunque siga creciendo dicha intensidad. Esto ocurre por dos motivos:   La disposición de las unidades fotosintéticas en los cloroplastos, que hace que se den sombra unas a otras respecto a la luz incidente. La estructura de dichas unidades o fotosistemas, ya que el número de moléculas de los pigmentos que captan los fotones (energía solar) es muy superior (unas 300 veces) al de las moléculas encargadas de transformarla en energía química. Esto hace que a partir de una determinada intensidad luminosa, los fotosistemas se saturan y la actividad fotosintética no aumenta aunque siga incrementándose aquélla. Es el típico efecto de “cuello de botella”.   Por estos motivos, el rendimiento fotosintético alcanza su valor máximo con intensidades luminosas bajas, en las primeras y últimas horas del día, y no en las horas de mayor intensidad. En consecuencia, la estructura de las unidades fotosintéticas hace imposible elevar la producción de los cultivos más allá de un máximo, aunque se añadan abonos, agua, plaguicidas, etc., y se mantengan los cultivos en condiciones ambientales óptimas mediante invernaderos.

Slide 58

Ciclos biogeoquímicos Los elementos más importantes que forman parte de la materia viva están presentes en la atmósfera, hidrosfera y geosfera y son incorporados por los seres vivos a sus tejidos. De esta manera, siguen un ciclo biogeoquímico que tiene una zona abiótica y una zona biótica. La primera suele contener grandes cantidades de elementos biogeoquímicos pero el flujo de los mismos es lento, tienen largos tiempos de residencia. En la parte biótica del ciclo, el flujo es rápido pero hay poca cantidad de tales sustancias formando parte de los seres vivos.

Slide 59

Fases y tipos de ciclos biogeoquímicos En estos ciclos se suelen dar dos fases bien diferenciadas:   1.- Fase de depósito: Circulación muy lenta del elemento.   2.- Fase de intercambio: El elemento está en un proceso activo de entrada y salida en los organismos, hasta que vuelva a acumularse en algún depósito o sedimento.   Se distinguen dos grandes tipos de ciclos, según donde ocurre la fase de depósito y la existencia o no de pérdidas laterales del elemento en el ciclo:   Ciclos cerrados o atmosféricos: La fase de depósito se da en la atmósfera y es más o menos rápida, no existiendo apenas pérdidas laterales del elemento. Ejemplos son los ciclos del carbono y del nitrógeno. Ciclos abiertos o litosféricos: La fase de depósito se da en la litosfera, en forma de sedimentos profundos. Esta fase es muy lenta y con pérdidas laterales del elemento, de tal forma que si no hay orogenias el elemento perdido no se pone de nuevo en circulación. Ejemplos son los ciclos del fósforo y del azufre.

Slide 60

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 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

Slide 61

Ciclo del Carbono Detritos/materia orgánica del suelo Biomasa vegetal y animal Atmósfera El ciclo del carbono resulta de la superposición de dos ciclos: uno en el mar y otro en los continentes accionados por la difusión del CO2 a la atmósfera. La gran reserva de carbono en la biosfera son los sedimentos marinos y los combustibles fósiles. Al ser el fondo del mar un medio reductor, se acumulan allí muchos sedimentos carbonosos que no se destruyen por oxidación.

Slide 62

Ciclo del fósforo Completamente sedimentario Reservorios en rocas y depósitos naturales de fosfatos Desconocido en la atmósfera El fósforo tiende a circular a través de la descomposición de los productos orgánicos fosfatados quedando después a disposición de las plantas, mientras que el depósito de fósforo son las rocas fosfatadas, como el guano. Estas rocas y los seres vivos son las únicas fuentes de fósforo de los ecosistemas. Gran parte del fósforo es lavado y erosionado, acumulándose posteriormente en los fondos marinos, muchas veces de forma irrecuperable.

Slide 63

Ciclo del Nitrógeno

Slide 64

Ciclo del Nitrógeno Nitrógeno Componente esencial de las proteínas y de la atmósfera Estado gaseoso (N2) Debe fijarse para su utilización Acción química de alta energía Biológico Bacterias fijadoras de nitrógeno Radiación cósmica Relámpagos y rayos Por la muerte de seres vivos se obtiene nitrógeno orgánico, que después se va oxidando hasta formar nitritos y nitratos. Estos últimos son los compuestos nitrogenados más utilizados por las plantas y por ciertos microorganismos (bacterias desnitrificantes), que reducirán los nitratos para volver a formar el nitrógeno molecular atmosférico.

Slide 65

Ciclo del azufre El azufre disuelto proviene del desgaste de las rocas, de la erosión y de la descomposición de la materia orgánica El azufre gaseoso tiene como fuentes la descomposición de la materia orgánica, la emisión de DMS (dimetil sulfuro) por algas de los océanos y las erupciones volcánicas El Dióxido de azufre (SO2) es un contaminante atmosférico, ya que puede reaccionar con agua para producir ácido sulfúrico (lluvia ácida)

Tags: ecologia ecosfera biosfera

URL: