Ecosistema: Es un sistema natural integrado por componentes vivos y no vivos que interactúan entre sí. (Componentes bióticos + componentes abióticos)
Biocenosis: Comunidad de los seres vivos (componentes bióticos) que componen un ecosistema y las relaciones entre ellos. Biotopo: Es el ambiente físico y químico donde se desarrolla un ecosistema.
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Biosfera: Es el conjunto formado por todos los seres vivos que habitan la tierra. Ecosfera: es el conjunto formado por todos los ecosistemas de la tierra, o sea, es el gran ecosistema planetario.
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).
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Mecanismo de transferencia energĂŠtica de unos organismo a otros en forma de alimento.
Parte de la materia org谩nica sintetizada, es consumida directamente en el proceso de la respiraci贸n celular. El resto se almacena en forma de tejidos y puede ser transferida a los siguientes niveles tr贸ficos.
Cuando varias cadenas tróficas se entrecruzan forman REDES TRÓFICAS.
La representación se puede hacer mediante PIRÁMIDES TRÓFICAS.
NIVELES TRÓFICOS PRODUCTORES: • 1º nivel trófico (AUTOTROFOS). FOTOTROFOS Son organismos FOTOSINTÉTICOS. Usan la luz del sol. QUIMIOLITOTROFOS Usan energía procedente de reacciones químicas inorgánicas exotérmicas.
Organismos heterótrofos que utilizan la materia orgánica ya formada. Herbívoros: consumidores primarios que se alimentan de los productores. Carnívoros: Se alimentan de los herbívoros. Supercarnívoros
SAPRÓFITOS: Usan materia ORGÁNICA, pero no la ingieren sino que realizan una DIGESTIÓN EXTERNA. Son los HONGOS y muchas de las bacterias.
MINERALIZADORES: Son AUTOTROFOS QUIMIOLITOTROFOS. Obtienen energía oxidando materia INORGÁNICA procedentes del metabolismo de otros organismos, transformándolas en sales minerales asimilables para los PRODUCTORES. Son BACTERIAS, que cierran el ciclo de los BIOELEMENTOS en los ecosistemas.
CIRCULACIÓN DE MATERIA Y ENERGÍA
Mejor así ya que las cadenas tróficas son ramificadas. Otros: Omnívoros, necrófagos, saprofitos y detrítivoros.
ACTIVIDAD 1. A partir del ecosistema de la figura clasifica los organismos atendiendo a los niveles tr贸ficos.
ACTIVIDAD 2. Forma dos cadenas alimenticias de 3 y de 4 eslabones, respectivamente. Intenta unirlas estableciendo una red trófica. ACTIVIDAD 3. ¿Qué crees que sucedería si desapareciera la garza? ACTIVIDAD 4. Indica un ejemplo de cadena saprofítica, que se forme a partir de materia orgánica muerta.
RECICLADO DE MATERIA: La materia orgánica se recicla por acción de los descomponedores en sales minerales que sirven de nutrientes para los productores. El ciclo de materia tiende a ser cerrado
FLUJO DE ENERGÍA:
La energía solar entra mediante fotosíntesis en la cadena trófica y pasa de unos eslabones a otros mediante un flujo abierto y unidireccional. Además el flujo va disminuyendo al degradarse parte de la energía por la respiración y las pérdidas por calor.
El flujo de energía es abierto
BIOMASA
Cantidad en peso de materia orgánica (viva o muerta) de algún nivel trófico o ecosistema.
Se expresa en unid. de peso o de energía y puede estar referida a unid. de superficie o volumen. Unid: gC/cm2 , kgC/m2 , tmC/ha
PRODUCCIÓN Se refiere al incremento de biomasa. Es una medida del flujo de energía que recorre el ecosistema por unid. de superficie y por unid. de tiempo. Producción primaria: es la energía luminosa transformada en materia orgánica mediante fotosíntesis. Producción secundaria : Se refiere al almacenamiento de energía en los heterótrofos.
Producción bruta: Es el total de energía fijada por unidad de tiempo en un nivel trófico.
Producción neta: Es la energía almacenada en un nivel trófico. Es el aumento de biomasa por unidad de tiempo. O sea la energía que queda después de descontar la respiración.
Pn = Pb - R
La fotosíntesis se produce en los cloroplastos y su reacción global es: 6 CO2 + 6 H2O + Energía luminosa C6H12O6 + 6 O2 La energía luminosas es captada por la clorofila de las células verdes de las plantas y utilizada para regenerar moléculas de ATP y NADPH (Fase luminosa). En una segunda fase la energía química contenida en el ATP y el NADPH es utilizada para reducir moléculas de CO2 hasta gliceraldehido, a partir del cual se sintetizan las distintas moléculas orgánicas, principalmente glucosa. Con la glucosa se forma almidón, celulosa y otros carbohidratos esenciales en la constitución de las plantas. La respiración se realiza en las mitocondrias con una reacción global: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energía En la respiración se oxidan las moléculas orgánicas con oxígeno del aire para obtener la energía necesaria para los procesos vitales. La energía desprendida en esta reacción queda almacenada en ATP y NADH que la célula puede utilizar para cualquier proceso en el que necesite energía.
REGLA DEL 10% La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10% de la acumulada en él . ej
PRODUCTIVIDAD: Relación que existe entre producción neta y biomasa. En un índice de la velocidad de renovación del ecosistema o tasa de renovación (turnover).
p = Pn/B
TIEMPO DE RENOVACIÓN: Tiempo que tarda en renovarse un nivel o sistema.
tr = B/Pn
EFICIENCIA: cociente entre la energía fijada en un nivel trófico o ecosistema y la energía que llega a ese ecosistema o nivel, o lo que es lo mismo: cociente salidas/entradas. ej Eficiencia de la Producción 1ª bruta (Ea/Ei)
% dedicado a Respiración (Pn/Pb)
Comunidades de fitoplancton
< 0,5%
10 - 40%
Plantas acuáticas enraizadas y algas de poca profundidad
> 0,5%
Bosques Praderas y comunidades herbáceas Cosechas
2 - 3'5%
50 - 75%
1 - 2%
40 - 50%
< 1,5%
40 - 50%
Pirámides de energía : Sigue la regla del 10%, la base representa la cantidad de energía en ese nivel. Pirámides de biomasa: Representa la biomasa acumulada en ese nivel. En sistemas acuáticos la base puede ser más pequeña que el siguiente escalón. Pirámides de números: Representa el nº de individuos en un nivel trófico
ej
LEY DEL MÍNIMO: El crecimiento de una especie vegetal se ve limitado por un único elemento que se encuentra en cantidad inferior a la mínima necesaria y que actúa como factor limitante. Luz Nutrientes (nitrógeno y fósforo) Temperatura Agua Concentración de CO 2
La temperatura: Un aumento incrementa la producción, pero si aumenta en exceso decrece bruscamente.
El agua: Permite el crecimiento, al servir de vehículo a las sales minerales y sin ella los estomas se cierran e impiden el paso de CO2.
Luz: Una mayor cantidad de luz provoca un aumento de la productividad hasta cierto nivel, sobrepasado el cual no aumenta la productividad.
Concentración de CO 2 : Niveles altos de CO2 aumentan la productividad como ocurre en invernaderos. Si el nivel es bajo cae la fotosíntesis, debido a que la enzima RuBisCO promueve la fotorrespiración.
Según como tenga lugar este proceso existen diversos tipos de plantas : C3 (normales),p.ej. Trigo, patata, arroz, tomate judías. C4 (soportan bajos niveles CO2),p.ej. Maíz, caña de azúcar, sorgo, mijo.
Nutrientes: Nitr贸geno y f贸sforo: Estos nutrientes son factores limitantes muy importantes. La riqueza y productividad de los ecosistemas dependen de los mecanismos de reciclado de los nutrientes. En ecosistemas marinos son mucho m谩s condicionantes debido a la dificultad para el reciclado.
Hay especies que toleran muy bien los cambios de los factores ambientales. Se llaman en general EUROICAS. Otras especies sin embargo, son muy exigentes y no toleran los cambios, se denominan ESTENOICAS
ACTIVIDAD 5. En ocasiones, hay plagas de mosquitos, por ejemplo de efémeras. ¿Cómo puede formarse una plaga de este tipo?
ACTIVIDAD 6.- Observa el diagrama causal y contesta razonadamente a las cuestiones siguientes: PB
+
-
R +
PN +
BIOMASA
a)Indica si hay algún bucle y en caso afirmativo de que tipo es. b)Los árboles, por regla general, presentan un rápido crecimiento durante sus primeros años, posteriormente van perdiendo productividad. ¿Cuál crees que puede ser la razón? c)Compara la productividad de una planta de trigo con la de un árbol. ¿Cuál de los dos tendrá mayor producción neta? ¿Cuál mayor productividad?
ACTIVIDAD 7. Observa los datos de la siguiente tabla y responde: Ecosistema
Biomasa
Producción (mgC/m2/día
Plantas
60.000
1.200
Herbívoros
6.000
40
Carnívoros I
400
1
Carnívoros II
48
0´03
a) Compara los valores de biomasa y producción de los diferentes niveles tróficos. b) ¿Cómo varían la productividad y el tiempo de renovación a lo largo de los niveles tróficos? c) ¿Por qué el número de niveles tróficos es tan reducido? d) Calcula la productividad total del ecosistema. ¿por qué crees que presenta un valor tan bajo?
ACTIVIDAD 8. El consumo endosomático de energía que requiere el ser humano es de 2500 kcal/día, aproximadamente. Imaginemos un área cuya PPN sea de 40 millones de kcal/día. a)¿Qué capacidad de carga podría mantener esta zona si todos sus habitantes fueran vegetarianos? b)Si por el contrario se alimentaran exclusivamente de cabras, cuya producción neta total, entre leche y carne fuera de 300.000 Kcal/día ¿qué población humana podría subsistir? c)¿Cómo explicas esta diferencia? d)¿Crees que nuestra comunidad posee la capacidad para mantener el número de habitantes que posee? ¿Mediante qué índice de los estudiados se podría saber? ¿Cómo y a costa de qué se elude el límite de la producción de nuestros ecosistemas?
ACTIVIDAD 9. Observa la siguiente figura en donde aparece la razón de conversión de distintas especies de animales de granja, expresada como los kilogramos de pienso necesario para obtener 1 kilo de carne.
a) ¿Qué animal te parece más productivo?
Razón de conversión
1:16
b) Calcula la eficiencia de la conversión de pienso en carne. c) Hay un hecho denunciado por J. Rifkin (ecologista americano) sobre que se está potenciado la idea de que la calidad de carne de ternera es mejor que la de ave. ¿Cuáles serían las consecuencias de una política de este tipo para los ecosistemas? d) Haz un comentario sobre la siguiente frase: “la industria de la carne nos devora a todos”.
1: 6
Ternera
Cerdo
1:4
Pavo
1:3
Pollo
Son los caminos realizados por la materia, cuando escapan de la biosfera y pasan por la atmósfera, hidrosfera y litosfera. Tienden a ser cerrados. Las actividades humanas ocasionan la apertura y aceleración de los mismos. Lo que contraviene el principio de sostenibilidad de los ecosistemas: Reciclar al máximo la materia para obtener nutrientes, que no se escapen y que no se produzcan desechos.
Ciclo biológico:
Fotosíntesis que fija carbono y respiración que lo devuelve.
Ciclo biogeoquímico:
Atmósfera e hidrosfera intercambian CO2 por difusión. Paso del CO2 de la atmósfera a la litosfera: el CO2 se disuelve en agua que ataca rocas (carbonatadas y silicatadas) formando compuestos que irán al mar. Retorno del CO2 a la atmósfera mediante erupciones. Sumideros fósiles
El N se encuentra en grandes cantidades en forma de gas, pero es inaccesible para la mayoría de seres vivos. Es después del P el principal condicionante de la producción de biomasa. Es imprescindible para la construcción de amoniácidos y ácidos nucleicos. El ciclo consta de 4 procesos:
La fijación (N2 NOx) se puede realizar en la atmósfera, pero la mayor parte la realizan microorganismos. La amonificación (CHON NH3) la realizan bacterias que producen amoniaco proveniente de la descomposición de seres vivos. La nitrificación la realizan bacterias que transforman el amoniaco en primer lugar en nitritos NO2 y después en nitratos NO3. La desnitrificación la realizan bacterias anaeróbicas que descomponen los nitritos en N2.
La reserva principal de fósforo lo constituyen los fosfatos (litosfera -> lento retorno). Existe mucho más N que P en la Tierra, pero los organismos necesitamos tener más P que N, por ello es el principal factor limitante para la producción de biomasa.
El S se encuentra mayoritariamente en la hidrosfera. Las plantas y microorganismos pueden incorporar directamente sulfato. El sulfuro de hidrogeno puede generar lluvias ácidas.
ACTIVIDAD 10. Observa el ciclo del fósforo y contesta a las siguientes cuestiones: a)¿Por qué puede considerarse al fósforo como un recurso limitante? b)¿Qué procesos naturales contribuyen a retardar su precipitación en los fondos marinos y a retornarlo hacia los ecosistemas terrestres? c)Explica cómo afectan al ciclo del fósforo las siguientes actividades humanas: pesca, abuso de fertilizantes inorgánicos y uso de detergentes con fosfatos.
ACTIVIDAD 11. ¿Qué ventajas tiene la rotación de cultivos con plantas leguminosas como alfalfa, habas, lentejas, etc? ¿Y abonar las tierras de labranza con estiércol? ACTIVIDAD 12. ¿Cuáles son las funciones de los diferentes organismos que intervienen en el ciclo del nitrógeno? ACTIVIDAD 13. ¿Qué consecuencias tiene la intervención humana en el ciclo del carbono? ¿Qué medidas propones para aminorar dichas interferencias?