Dinamica de los Ecosistemas

ECOSISTEMAS FLUJO Y PROCESAMIENTO DE ENERGÍA Y MATERIA EN LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS

Contenidos a) Flujo de energía en el ecosistema    

Seres vivos como organismos termodinámicamente abiertos Ecosistemas basados en energía solar y en energía química Fotosíntesis Productividad

b) Circulación de nutrientes en la biósfera   

Composición elemental Carbono y fotosíntesis Nitrógeno en el ecosistema

c) Impacto de la actividad humana en la naturaleza     

Crecimiento poblacional y desechos Productividad y producción Efecto invernadero Bosque chileno intervenido Ley ambiental de Chile

Flujo de energĂ­a en el ecosistema

Seres vivos como organismos termodinámicamente abiertos 



Sistema: conjunto de partes en integración para alcanzar un conjunto de objetivos Abierto: aquel que interactúa con el medio

Seres vivos como organismos termodinámicamente abiertos 

 

Termodinámica: campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de sistemas macroscópicos de materia y energía Principio 1: la energía se conserva Principio 2: la entropía aumenta

Vida v/s entropĂ­a

Vida v/s entropĂ­a

Efecto de la energĂ­a solar

Rayos solares y origen de los climas

Ecosistemas y energĂ­a solar

Ecosistemas sin energĂ­a solar

FotosĂ­ntesis: estructura foliar

FotosĂ­ntesis: cloroplastos

FotosĂ­ntesis: luz y pigmentos

FotosĂ­ntesis: Fotosistema

Clorofila

FotosĂ­ntesis: Fase dependiente de luz

FotosĂ­ntesis: Fase independiente de luz

FotosĂ­ntesis: resumen

Ciclo de Calvin unificador

Origen de los flujos de energĂ­a en el ecosistema

Productividad: bruta y neta Productividad Neta (PN): Energía almacenada por los autótrofos en período determinado Productividad Bruta (PB): PN + Energía utilizada en respiración Se pueden expresar en unidades de energía (kcal) o como biomasa (peso seco de material orgánico)

Ejemplos de valores de PPB PPB Nivel tr贸fico

PPN

Respiraci贸n

Productores

10533

11977

Consumidores 1os

1478

1890

Consumidores 2os

67

316

Consumidores 3os

6

15

Regla del 10% 





La energía que pasa de un eslabón al otro es aproximadamente el 10% de la energía acumulada El 90% restante se pierde como calor en los procesos de mantenimiento El nivel más productivo es aquel que traspasa más energía al siguiente eslabón (¿qué porcentaje del PPN efectivamente pasa al nivel trófico siguiente?)

PPN de algunos ecosistemas Ecosistema

PPN (g de materia seca/m2 x año)

Pantano y marjal

3000

Selva lluviosa

2200

Bosque de hoja perenne templado

1300

Bosque caducifolio templado

1200

Sabana

900

Bosque boreal

800

Bosque bajo y matorral

700

Terreno agrícola

650

Pastizal templado

600

Lago y arroyo

400

Tundra ártica y alpina

140

Desierto y matorral semidesértico Desierto extremo (roca, arena, hielo)

90 3

Productividad medida mediante satĂŠlites

Flujos de energĂ­a en el ecosistema

Pirámides tróficas como modelos

Pirámides de biomasa

Pirámides de números

Biomasa v/s productividad Nivel trófico

Biomasa (mg C/m2)

Productividad (mg C/m2 x día)

Plantas

60000

1200

Herbívoros

6000

40

Carnívoros I

400

1

Carnívoros II

48

0.03

Estructura tr贸fica: estudio de caso de ecosistema costero

Estructura tr贸fica: estudio de caso

Estudio energ茅tico en un ecosistema costero de Chile

Estructura trófica: estudio de caso 

Actividad grupal: 

 

Identificación de cadena alimenticia más corta y más larga Identificación de compartimiento clave Efecto de remoción de:   

Peces carnívoros Filtradores Planctívoros

Trabajo prรกctico 1: cรกlculo de PPB y PPN

Trabajo práctico 1: Cálculos   

PPB = PPN + R PPN = (peso luz – peso inicial) PPB = (peso luz – peso inicial)+(peso oscuridad – peso inicial)

Regulación térmica y gasto energético Endotermo:

Origen del calor es interno

Homeotermo: Temperatura en equilibrio

Poiquilotermo: Temperatura variable

--

Ectotermo:

Requieren calor externo

Regulación térmica y gasto energético

Regulación térmica y gasto energético

Contenidos a) Flujo de energía en el ecosistema    

Seres vivos como organismos termodinámicamente abiertos Ecosistemas basados en energía solar y en energía química Fotosíntesis Productividad

b) Circulación de nutrientes en la biósfera   

Composición elemental Carbono y fotosíntesis Nitrógeno en el ecosistema

c) Impacto de la actividad humana en la naturaleza     

Crecimiento poblacional y desechos Productividad y producción Efecto invernadero Bosque chileno intervenido Ley ambiental de Chile

Circulaci贸n de nutrientes en la bi贸sfera

Composición del medio v/s seres vivos Elemento

Litósfera

Hidrósfera

Atmósfera

Bacteria

Humano

Oxígeno

47.4

33

21

73.7

62.8

Sílice

28.2

0

0.1

0.1

Aluminio

8.2

0

0.001

0.001

Hierro

5.6

0

0.005

0.005

Calcio

4.2

0

0.1

0.1

Sodio

2.4

0

0.01

0.01

Magnesio

2.3

0

0.04

0.04

Potasio

2.1

0

0.1

0.1

Carbono

0.1

0

12.1

19.4

Nitrógeno

0.0001

78

3.0

5.1

Hidrógeno

3

66

0

9.9

9.3

Argón

0

0

0.9

0

0

Otros

0.7

1

0.1

0.9

3

Fotosíntesis y oxígeno Millones de años

[O2] (%)

[CO2] (%)

4600 – 1900

0

28875

1750

5

22

1500

10

15

1300

15

8.3

900 - 0

21

0

Cambios en la concentración de CO2 y O2 en la atmósfera en distintos períodos de la evolución

Fotosíntesis y oxígeno

CO2 y actividad humana

Ciclo del Carbono

Ciclo del Nitr贸geno

Uso de compartimientos en ciclo del nitr贸geno

Yacimientos de nitrato

Salitre chileno

Contenidos a) Flujo de energía en el ecosistema    

Seres vivos como organismos termodinámicamente abiertos Ecosistemas basados en energía solar y en energía química Fotosíntesis Productividad

b) Circulación de nutrientes en la biósfera   

Composición elemental Carbono y fotosíntesis Nitrógeno en el ecosistema

c) Impacto de la actividad humana en la naturaleza     

Crecimiento poblacional y desechos Productividad y producción Efecto invernadero Bosque chileno intervenido Ley ambiental de Chile

Impacto de la actividad humana en la naturaleza

Crecimiento poblacional y uso de recursos

Poblaci贸n humana y productividad

Efecto invernadero

Efecto invernadero: causas

Efecto invernadero: causas

OrĂ­genes de gases invernadero

Efecto invernadero: mecanismo

Efecto invernadero: consecuencias ď Ž

Aumento de la temperatura superficial

Efecto invernadero: consecuencias ď Ž

ď Ž

Aumento de la temperatura superficial Derretimiento de los hielos polares

Efecto invernadero: consecuencias 





Aumento de la temperatura superficial Derretimiento de los hielos polares Aumento nivel de los océanos

Efecto invernadero: consecuencias 







Aumento de la temperatura superficial Derretimiento de los hielos polares Aumento nivel de los océanos Alteraciones climáticas a gran escala

Efecto invernadero: consecuencias 









Aumento de la temperatura superficial Derretimiento de los hielos polares Aumento nivel de los océanos Alteraciones climáticas a gran escala Alteraciones en patrones de conducta de plantas y animales

Efecto invernadero: consecuencias 



 





Aumento de la temperatura superficial Derretimiento de los hielos polares Aumento nivel de los océanos Alteraciones climáticas a gran escala Alteraciones en patrones de conducta de plantas y animales Destrucción de algas y corales

Efecto invernadero: esperanza

Bosque chileno: nuestra fuente de productividad