Anexo 4 ecología

Relaciones de los seres vivos 1

Curso SEP para ATP(s)

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 estรก 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

Los orígenes de la ecología Carlvon von Linné Linné Carl SigloXVIII XVIII Siglo

Habló por primera vez del equilibrio de la naturaleza, que él atribuía a la acción divina

Ciclos biogeoquímicos y Cadena alimentaria. Se describe el ciclo del agua y la relación que existe entre presa y depredador GeorgesLouis LouisLeclerc Leclerc Georges SigloXVIII XVIII Siglo

Estableció la relación entre la distribución de la vegetación y los

Alumnode deLineo Lineo Alumno Tesisllamada llamada Tesis Theeconomy economyof ofnature nature The SigloXVIII XVIII Siglo

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.

AlexanderVon VonHumboldt Humboldt Alexander SigloXIX XIX Siglo

Las interrelaciones de los organismos con su medio ambiente tanto orgánico como inorgánico

Ernst Haeckel (1869) Morfología general de los organismos

HerbertG. G.Andrewartha Andrewartha Herbert (1961) (1961)

Estudio científico de la interacciones que determinan la distribución y abundancia de los organismos

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

KrebsCharles, Charles,J. J. Krebs (1978): (1978):

El ambiente, dos conceptos • Hábitat • Nicho ecológico

HÁBITA HÁBITA T T NICHO NICHO

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

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

Poblaciones tienen

Propiedades que son

Estructura edades

que son

Distribución espacial

Patrones demográficos

Densidad

requiere del conocimiento de

Edades individuos

se refiere a puede ser

Homogénea

Crecimiento depende de

puede ser

son

Heterogénea

No. organismos

Restringido

Tasas

por de

Unidad área

Natalidad

Mortalidad

Emigración

Inmigración

¿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 tr贸fica del suelo Iniciamos con los hongos y artr贸podos comedores de detritus, podemos construir la estructura tr贸fica 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 artr贸podos 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 artr贸podos m谩s 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?

Argumentar El 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 raĂ­ces, 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 cĂŠlulas vivas. Cuando los protozoarios comen bacterias , sus desechos solubles en agua es lo que las micorrizas y las raĂ­ces usan para el crecimiento de las plantas.

Nematodos alimentadores de raíces

Ácaros descomponedores

Aves

Artrópodos depredadores

Nematodos que consumen bacterias y hongos

Plantas: tallos, hojas y raíces

Animales: tuzas Hongos

Materia orgánica Nematodos depredadores

Bacterias del suelo

Protozoarios

Con los siguientes organismos realiza una red alimenticia

Al final de las redes aparecen los...

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

macrodescomponedores Colémbolos, ácaros, miriápodos, lombrices, babosas, moluscos, cangrejos...

Disipan energía y devuelven nutrientes al ecosistema para su reciclaje

microdescomponedores

Bacterias y Hongos

ORGANISMOS AMBIENTE

Autótrofas Heterótrofas

Es un un ensamblaje ensamblaje de de Es organismos producido producido de de organismos manera natural que manera natural que HÁBITA comparten un un mismo mismo comparten TS ambiente yy hábitats hábitats yy ambiente que interactúan interactúan directa directa oo que indirectamente los los unos unos indirectamente COMUNIDAD COMUNIDAD con los los otros otros con

Estructura biológica Dominan Diversidad cia

Número de ejemplares Mayor biomasa

Adelantan y acaparan el mayor espacio Mayor contribución al flujo de energía o ciclo de nutrientes Controlan o influyen sobre el resto

• Número de especies, riqueza

Estructura física Estructura vertical

Estructura horizontal

•Abundancia relativa, equitatividad

• Tamaño y forma de las plantas.

• Básicamente en organismos sésiles.

•Biomasa

• Bosques (arbóreo, arbustivo y herbáceo)

• Forma parches

Cambio a través del tiempo en la estructura de la comunidad

SUCESIÓN SUCESIÓN

.especies tempranas .especies tardías

http://ecoplexity.org/node/496 http://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.

Comunidad tiene

Propiedades Diversidad

Estructura

sigue ciertos

puede ser

Vertical

que son

Horizontal

determinada por

Abundancia

Estado sucesión

Patrones ambientales

Riqueza

que son

Primaria o secundaria

determinados por

tales como

Humedad

que son a través de

Depredación

Redes tróficas

Latitud

Competencia

Amensalismo Mutualismo

Factores físicos

Temperatura

Transferencia de energía

Interacciones entre especies

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.

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.

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

CAMBIOS AMBIENTALES ESPACIALES 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 patr贸n de distribuci贸n de condiciones ambientales en manchones o parches, as铆 como en tama帽os y formas irregulares que conforman una especie de mosaico ambiental en el que es posible encontrar gradientes o cambios abruptos.

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 energĂ­a en los ecosistemas

¿CÓMO SE FIJA LA ENERGÍA?

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

PRODUCCIÓN PRIMARIA PRODUCCIÓN PRIMARIA BRUTA

Cantidad total de energía fijada por las plantas B

Herbívoros o descomponedores

I

PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA

O M

PRODUCCIÓN SECUNDARIA

A S A

MATERIA ORGÁNICA

g/m2

Cantidad presente en un momento dado

Cantidad de energía que queda después de ser cubiertas las necesidades respiratorias

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.

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

GASEOSOS

atmósfera – océanos Energía SEDIMENTARIOS Energía

Energía

Energía

suelo-rocas-minerales

Ciclos biogeoqu铆micos -Gaseosos: Carbono, agua, nitr贸geno, -Sedimentarios: fosforo y azufre

Ciclo del F贸sforo

Completamente sedimentario

Desconocido en la atm贸sfera

Reservorios en rocas y dep贸sitos naturales de fosfatos

El reciclamiento del carbono en los ecosistemas

Ecosistemas tienen de

Propiedades que son

México

Flujo de energía determina

Productividad

Ciclos biogeoquímicos por

son

selvas

Bosques

Carbono

Matorral xerófilo

Primaria Pastizales

Pino y Encino

Mesófilo de montaña

Secundaria

Vegetación hidrófila

Agua

ejemplo

puede ser

Nitrógeno

Oxígeno

El ecosistema urbano

La ciudad es un ecosistema complejo establecido, por diversas razones, en un medio cuya topografĂ­a y red hidrogrĂĄfica tienen implicaciones fĂ­sicas y sociales importantes.