Ecología y Medio AmbienteEcología y Medio Ambiente

•• ElEl ambienteambiente eses unun términotérmino amplioamplio queque incluyeincluye todastodas laslas condicionescondiciones yy factoresfactores

externosexternos (vivientes(vivientes yy nono vivientes)vivientes) queque lele afectanafectan aa cualquiercualquier organismoorganismo oo formaforma dede

vidavida..

•• LaLa ecologíaecología analizaanaliza laslas interrelacionesinterrelaciones dede loslos organismosorganismos concon susu mediomedio ambienteambiente

físicofísico yy bióticobiótico.. EsEs elel estudioestudio dede organismosorganismos enen susu hábitathábitat.. IntentaIntenta explicarexplicar dóndedónde sese

encuentranencuentran loslos organismos,organismos, cuántoscuántos hayhay yy porpor quéqué.. BuscaBusca entenderentender dede queque maneramanera

actúaactúa unun organismoorganismo sobresobre susu ambienteambiente yy cómocómo ésteéste ambienteambiente actúaactúa sobresobre elel

organismoorganismo..

EsEs unauna cienciaciencia dede síntesis,síntesis, puespues parapara comprendercomprender lala complejacompleja tramatrama dede relacionesrelaciones queque

existenexisten enen unun ecosistemaecosistema tomatoma conocimientoconocimiento dede botánica,botánica, zoología,zoología, fisiología,fisiología,

genéticagenética yy otrasotras disciplinasdisciplinas comocomo lala físicafísica yy lala geologíageología..

ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTEECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE

Organización de la materiaOrganización de la materiaExisten distintos niveles de organización de la materia de acuerdo al tamaño y a la función. Existen distintos niveles de organización de la materia de acuerdo al tamaño y a la función. Éste es un modo en que los científicos clasifican los patrones de la materia que se Éste es un modo en que los científicos clasifican los patrones de la materia que se encuentran en la naturaleza: encuentran en la naturaleza:

Universo

Galaxias

Sistemas solares

Planetas

Tierra

Biósfera

Ecosistemas

Comunidades

Poblaciones

Organismos

Sistemas de órganos

Órganos

Tejidos

Células

Protoplásma

Moléculas

Átomos

Partículas subatómicas

Poblaciones: conjunto de organismos de la misma especie que conviven en tiempo y espacio.

Organismo: unidad funcional, con un genotipo distinto que le da propiedades y características distintas.

Biósfera: Es el conjunto de organismos del planeta. El ecosistema gigante.

Comunidades: grupos de poblaciones de distintas especies que coexisten o cohabitan en tiempo y espacio. .

Ecosistemas: sistema funcional formado por una comunidad integrada en su medio.

Ámbito de la Ámbito de la ECOLOGÍAECOLOGÍA

COMUNIDAD

METAPOBLACION

POBLACION

POBLACION

POBLACION

INDIVIDUO

FLUJO GENETICO

ECOSISTEMA

¿Qué es un ecosistema?¿Qué es un ecosistema?

Cualquier comunidad biótica más o menos delimitada que

vive en cierto ambiente.

Es el conjunto formado por un sustrato físico (biotopo) y

una parte viva (biocenosis).

Son ejemplos de ecosistema un lago, un desierto, una zona

litoral, un estuario, un área de bosque amazónico, etc.

Puesto que ningún organismo puede vivir fuera de su ambiente o sin relacionarse

con otras especies, es la unidad funcional de la vida sostenible en la tierra.

Los ecosistemas

Un ecosistema está formado por un lugar y los seres vivos que habitan en el mismo.

Las relaciones más importantes entre los seres vivos son las que se establecen por la alimentación.

Todos los seres vivos que se alimentan unos de otros, forman una cadenaalimentaria, que empieza siempre con una planta, sigue con un herbívoroque se la come y continúa con un carnívoro que se come al herbívoro.

En un ecosistema podemos diferenciar dos tipos de elementos: los seres vivos y las condiciones físicas, que se influyen mutuamente.

LOS COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA

Seres vivos Condiciones físicasAnimales, plantas, ... Aire, agua, luz, ...

Ecosistema

Componentes de un ecosistemaComponentes de un ecosistema

Ecosistema y ecotono

El ecotono conforma un hábitat característico que alberga especies que El ecotono conforma un hábitat característico que alberga especies que no se encuentran en los ecosistemas que lo rodean.no se encuentran en los ecosistemas que lo rodean.

Ecosistema 1 Ecosistema 2Ecotono (pantano)

Ecosistema terrestre

Ecosistema acuático

Ecosistema de transición

• Recordemos que los ecosistemas se agrupan cuando son similares en clases mayores llamadas biomasbiomas y, que si agrupamos todos los ecosistemas o biomas en uno solo,

formamos la biosferabiosfera.

Entonces reflexionemos

¿H¿Hastaasta queque gradogrado podemospodemos afectar,afectar, trastornartrastornar oo destruirdestruirunun ecosistemaecosistema yy nono afectarafectar aa lala biosferabiosfera??¿Y¿Y enen queque medidamedida eses posibleposible alteraralterar parámetrosparámetros globalesglobalescomocomo lala atmósferaatmósfera oo lala temperaturatemperatura antesantes dede influirinfluir enentodostodos loslos ecosistemasecosistemas dede lala tierratierra ??

HHay 2 aspectos fundamentales en cualquier ecosistema:ay 2 aspectos fundamentales en cualquier ecosistema:

LOS FACTORES AMBIENTALES ABIÓTICOSLA ESTRUCTURA BIÓTICA

3 categorías de organismo:

Productores: elaboran su propio alimento. Principalmente plantas verdes. Son los que con la energía de la luz convierten las sustancias inorgánicas en orgánicas.

Consumidores: se alimentan de los productores o de otros consumidores.

Saprofitos y descomponedores: se alimentan de materia orgánica muerta.

Basada en las relaciones de alimentación

Principales:

Régimen de lluvias: monto y distribución anual y humedad del suelo. Temperatura: extremos de frio y calor, promedio. Luz Viento Nutrientes químicos PH (acidez) Salinidad Incendios

Agentes físicos y químicos.

FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMASFUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS

Los ciclos de los nutrientes.Los ciclos de los nutrientes.

Productores

Los productos y subproductos de cada grupo de organismo(productores, consumidores, saprofitos y descomponedores) sonla comida y los nutrientes esenciales del otro.

Consumidores Saprófitos y descomponedores

Autótofos: elaboran su propia materia

orgánica

Heterótrofos:se alimentan de materia orgánica para obtener energía

Plantas verdes, bacterias fotosintéticas y bacterias

quimiosintéticas

Primaros (herbívoros), Omnívoros (herbívoros o carnívoros), Secundarios (se alimentan de los primarios), de Orden superior (se alimentan de otros carnívoros) y Parásitos (toman como huésped a otra planta o animal)

Descomponedores (se alimentan de putrefacción) Saprófitos primarios (se alimentan de

detritos) y Saprófitossecundarios

La materia orgánica y el oxígeno que producen las plantas verdes son los alimentos y el oxigeno que necesitan los heterótrofos. Y el dióxido de carbono y otros desechos que éstos generan son exactamente los nutrientes que necesitan las

plantas.

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistemaRelaciones alimentariasRelaciones alimentarias

Niveles tróficos: Productores, consumidores, Niveles tróficos: Productores, consumidores, descomponedoresdescomponedoresEl ecosistema concebido como un flujo de materia y energía

Parte del flujo de materia y energía se plasma en las relaciones tróficasentre los niveles tróficos

PRODUCTORES

Autótrofosfotosintéticos que utilizan luz como

fuente de energía y CO2 como fuente de

C

HERBÍVOROS Heterótrofos que se nutren de la materia orgánica fabricada por los Productores

CARNÍVOROS IHeterótrofos - Se nutren de los herbívoros

CARNÍVOROS II

Heterótrofos Se nutren de los carnívoros I

DESCOMPONEDORES Heterótrofos – Se nutren de detritos (hongos, bacterias)

DETRITÍVOROS

La energía en el ecosistemaRelaciones alimentarias

Cadenas y redes tróficas (I)

PRODUCTORES HERBÍVOROS CARNÍVOROS I CARNÍVOROS II

Consumidores primarios

Consumidores secundarios

Consumidores terciarios

NIVELES TRÓFICOS

En las cadenas alimentarias, el representante del nivel trófico superior se come al representante del nivel trófico inferior, originando una relación lineal de la energía.

Las comunidades rara vez muestran cadenas Las comunidades rara vez muestran cadenas alimentarias con consumidores primarios secundarios y alimentarias con consumidores primarios secundarios y terciarios.terciarios.Normalmente forman redes o tramas alimentarias Normalmente forman redes o tramas alimentarias donde muchas cadenas se interrelacionan. donde muchas cadenas se interrelacionan. Muchas veces los animales que comen de todo y el hombre ( omnívoro) actúa en diferentes momentos como consumidor primario , secundario o terciario..

Cadenas AlimentariasCadenas Alimentarias

La energía en la cadena alimentaria

En los seres vivos la energía fluye a lo largo de las En los seres vivos la energía fluye a lo largo de las comunidades.comunidades.Cada categoría de organismo se llama nivel trófico ( que Cada categoría de organismo se llama nivel trófico ( que significa nivel de alimentación).significa nivel de alimentación).Los productores, desde las bacterias hasta los árboles Los productores, desde las bacterias hasta los árboles más grandes como el alerce, obtienen su energía más grandes como el alerce, obtienen su energía directamente de la luz solar.directamente de la luz solar.Los consumidores forman varios niveles tróficos y Los consumidores forman varios niveles tróficos y algunos, incluso, cambian de niveles al comer algunos, incluso, cambian de niveles al comer organismos de diferentes niveles.organismos de diferentes niveles.Así por ejemplo, los gorriones comen semillas o insectosAsí por ejemplo, los gorriones comen semillas o insectos

La energía en el ecosistemaTransferencia de energía en una cadena trófica

Pérdidas por calor en respiración

Energía química (glucosa)

1% de energía luminosa

Incremento biomasa aprovechable por herbívoros (10%)

Energía luminosa

Restos no aprovechables por el nivel trófico

siguiente

La energía en el ecosistemaFlujo de materia y energía en el ecosistema (I)

10% 10% 10%

Flujo de materia: cerrado •••••• Flujo de energía: abierto

Pérdida de energía

Humus edáfico

Na, K, Mg, Ca, Sulfatos, nitratos, fosfatos

La energía en el ecosistemaFlujo de materia y energía en el ecosistema (II)

Flujo de energía en la biocenosis. Tamaños de los recuadros, anchura de flechas y cifras de unidades de energía (u. e.) sugieren el modelo general de flujo energético.

Pérdida de energía por reflexión e ineficacia fotosintética

Pérdidas de energía por respiración

Pérdidas de energía y de materia hacia

los descomponedores

¿Son todas las flechas del mismo ancho?

Niveles TróficosNiveles Tróficos

FUNCIONES DE LOS ORGANISMOS EN CADA COMUNIDAD

Los organismos fotosintéticos se llaman productores, Los organismos fotosintéticos se llaman productores, porque producen alimento para ellos mismos. porque producen alimento para ellos mismos.

Además, en forma indirecta, producen alimento para Además, en forma indirecta, producen alimento para casi todas las otras formas de vidacasi todas las otras formas de vida

Los organismos que no pueden fotosintetizar, no Los organismos que no pueden fotosintetizar, no producen alimento por sí mismos, sino que deben producen alimento por sí mismos, sino que deben adquirir la energía que se encuentra en las moléculas de adquirir la energía que se encuentra en las moléculas de los cuerpos de otros organismos. los cuerpos de otros organismos.

Estos organismos se llaman consumidores Estos organismos se llaman consumidores

Pirámide Pirámide AlimentariaAlimentaria

DEPREDADORESDEPREDADORES

CARNÍVOROSCARNÍVOROS

HERBÍVOROSHERBÍVOROS

PRODUCTORESPRODUCTORES

DESCOMPONEDORESDESCOMPONEDORES

EnEn unauna pirámidepirámide seseapreciaaprecia lala estructuraestructura alimentariaalimentariadede unun ecosistemaecosistema enen dondedondeconvivenconviven productores,productores,consumidoresconsumidores yy descomponedoresdescomponedores..

LosLos vegetalesvegetales elaboranelaboran materiamateriaorgánicaorgánica aa travéstravés dede lala fotosíntesisfotosíntesis..

LosLos herbívorosherbívoros sese alimentanalimentan dedeellos,ellos, yy aa susu vezvez sonson comidoscomidos porporpredadorespredadores oo carnívoroscarnívoros..

CuandoCuando estosestos organismosorganismos vanvanmuriendo,muriendo, sussus restosrestos sonsontransformadostransformados enen sustanciassustanciasasimilablesasimilables porpor lala plantas,plantas, procesoprocesoenen elel queque intervienenintervienen loslosorganismosorganismos descomponedoresdescomponedores

••No basta que una cadena alimenticia No basta que una cadena alimenticia esté integrada por productores, esté integrada por productores, consumidores de primer y segundo consumidores de primer y segundo orden, y descomponedores.orden, y descomponedores.Además, es indispensable que el Además, es indispensable que el número de seres vivos que son parte número de seres vivos que son parte de cada uno de estos niveles sea de cada uno de estos niveles sea diferente, de acuerdo a su posición en diferente, de acuerdo a su posición en la cadena.la cadena.Así, deberá haber un número mayor Así, deberá haber un número mayor de productores que de consumidores de productores que de consumidores primarios, y más consumidores primarios, y más consumidores primarios que secundarios.primarios que secundarios.Esta relación entre el número de Esta relación entre el número de organismos y el lugar que ocupa en la organismos y el lugar que ocupa en la cadena alimentaria, se conoce como cadena alimentaria, se conoce como pirámide alimenticia.pirámide alimenticia.

Pirámide alimenticiaPirámide alimenticia

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 DESCOMPONEDORES no se suele representar, ya que es difícil de cuantificar.

Se suelen usar tres tipos de pirámides:

1. Pirámides de energía, 2. Pirámides de biomasa 3. Pirámides de números.

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistemaPirámides ecológicasPirámides ecológicas

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistemaPirámides ecológicasPirámides ecológicas

• Forma de representación de cada uno de los niveles tróficos en función de la variable estudiada (producción, biomasa, números)

Cada nivel trófico está representado por un rectángulo (o paralelepípedo, si 3D)

El ancho del rectángulo es

proporcional al valor de la variable

estudiada (en este caso, biomasa)

Todas las alturas de los rectángulos son

iguales

En la base se sitúan los productores

El resto de los pisos representa al resto de los niveles tróficos

Pirámide de biomasa en los Silver Springs (Florida), surgencias de agua templada de temperatura constante

Los descomponedores, a veces, se representan

mediante un rectángulo

perpendicular al de los productores y apoyado en éste

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistemaPirámides ecológicasPirámides ecológicas

El rectángulo que representa a los productores es siempre el mayor, indicando la cantidad de energía necesaria para

sostener el resto de la biocenosis

Pirámide de energía

Pirámides de números

Pirámides de biomasa

Las pirámides de biomasa o números pueden ser invertidas cuando los productores representan poca masa, pero tienen altas tasas de renovación

de sus poblaciones, lo que garantiza un rendimiento fotosintético asegurado para el siguiente nivel trófico

Muchos herbívoros, pero pocas encinasLas especies herbáceas son más

pequeñas, pero mas numerosas

Productores con muy poca biomasa, pero altas tasas de renovación de sus poblaciones

En un ecosistema acuático la biodiversidad, o número de especies vegetales y En un ecosistema acuático la biodiversidad, o número de especies vegetales y animales que habitan en él, es menor que en uno terrestre. La base nutritiva está animales que habitan en él, es menor que en uno terrestre. La base nutritiva está en el fitoplancton y en el zooplancton.en el fitoplancton y en el zooplancton.La escala va en ascenso desde los peces y batracios hasta las aves acuáticas como La escala va en ascenso desde los peces y batracios hasta las aves acuáticas como el pato, y aéreas como el águila.el pato, y aéreas como el águila.

Ecosistema acuático

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistemaRelaciones alimentariasRelaciones alimentarias

Cadenas y redes tróficas (II)Cadenas y redes tróficas (II)

CI

PCI P

CI

CII

CII

CII

CIII

CII

CIII

X

X

La red Trófica del marLa red Trófica del mar

Ecosistema de una lagunaEcosistema de una laguna

Ecosistema de la sabana africanaEcosistema de la sabana africana

Animales herbívoros

Animales carnívoros

Animales depredadores

Ecosistema de un bosqueEcosistema de un bosque

1. 1. ¿Qué sucedería en el ecosistema si se suprimiera el grupo de los ¿Qué sucedería en el ecosistema si se suprimiera el grupo de los descomponedoresdescomponedores??2. ¿Qué sucedería si se destruyera el grupo de organismos productores?. Fundamenta tu 2. ¿Qué sucedería si se destruyera el grupo de organismos productores?. Fundamenta tu respuestarespuesta..3. La estabilidad de un ecosistema es mayor mientras más grande sea la complejidad de sus 3. La estabilidad de un ecosistema es mayor mientras más grande sea la complejidad de sus relaciones. ¿Te parece acertada esta afirmación? Fundamenta tu respuestarelaciones. ¿Te parece acertada esta afirmación? Fundamenta tu respuesta..

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistema¿Cómo se mide la energía en el ecosistema? ¿Cómo se mide la energía en el ecosistema?

• BIOMASA– Cantidad de materia orgánica que compone un ser vivo, una población, un nivel trófico o una

biocenosis– Expresable como kg/m2, t/ha, kj/m2, kcal/m2, g de C/L, etc. (1 j = 0,24 cal)

• PRODUCCIÓN– Incremento de biomasa por unidad de tiempo en un ser vivo, una población, un nivel trófico o

una biocenosis– Expresable como kg/m2/año, kj/m2/año, kcal/m2/año, g de C/L/año

• Producción Primaria Bruta (PPB): Incremento de biomasa (nuevas hojas, más raíces, flores, etc.) en los productores debida a la fotosíntesis

• Producción Primaria Neta (PPN): Incremento de biomasa en productores en un determinado tiempo, resultante de restar a la PPB lo consumido por los propios productores en respiración (R) (parte de la glucosa sintetizada se consume): PPB – R = PPN

• Producción Secundaria Neta (PSN): Incremento de biomasa en un determinado tiempo en los diferentes niveles de consumidores. Resultante de restar a la biomasa ingerida (la disponible como PPN del nivel trófico anterior) la consumida por respiración (glucolisis u otros procesos) y la no aprovechada (desechos)

• Producción neta de un ecosistema (PNE): Incremento de biomasa que ha tenido lugar en un ecosistema en un determinado tiempo debida a la fotosíntesis tras restarle todo lo consumido por la respiración de todos los niveles tróficos

ProductividadProductividadEs 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.

Productividad y tiempo de renovaciónProductividad y tiempo de renovaciónLa tasa de renovación es en muchos casos un parámetro muchomejor que la producción neta para valorar el flujo de energía deun ecosistema.

Por ejemplo: El plancton tiene una producción menor que losvegetales terrestres, sin embargo tienen una mayorproductividad por que su tasa de reproducción es muy alta y serenuevan muy rápidamente.

Por este motivo la biomasa que habitualmente es menor amedida que subimos en los escalones de la pirámide trófica, eneste caso es al revés y la biomasa es mayor en los herbívorosque en los productores.

Cuando se empieza a colonizar un territorio la productividad es muy alta, amedida que el territorio se va colonizando y se alcanza la estabilidad labiomasa 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 debiomasa y una gran biodiversidad, pero su productividad es baja ydisminuye el flujo de energía: entra mucha energía pero se gastamanteniendo una gran cantidad de biomasa.

• La selva tropical tiene una producción muy alta pero una productividadcercana al 0

• En las explotaciones agrícolas, el ser humano extrae del ecosistema unagran parte o la totalidad de la biomasa al final de la temporada. Estodisminuye los gastos por respiración y un aumento de la productividad.Sin embargo debe reponerse al suelo la materia extraída.

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.

Ciclos biogeoquímicosCiclos biogeoquímicosLos elementos más importantes que forman parte de la materia vivaestán presentes en la atmósfera, hidrosfera y geosfera y sonincorporados por los seres vivos a sus tejidos.

De esta manera, siguen un ciclo biogeoquímico que tiene una zonaabiótica y una zona biótica.

La primera suele contener grandes cantidades de elementosbiogeoquímicos pero el flujo de los mismos es lento, tienenlargos tiempos de residencia.

En la parte biótica del ciclo, el flujo es rápido pero hay pocacantidad de tales sustancias formando parte de los seres vivos.

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

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistemaCiclos Ciclos biogeoquímicosbiogeoquímicos

El ciclo del carbonoEl ciclo del carbono

Ciclo petrogenéticoPlancton

Fermentación

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistemaCiclos Ciclos biogeoquímicosbiogeoquímicosEl ciclo del nitrógenoEl ciclo del nitrógeno

Rhizobium

NO3-

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

Completamente sedimentario

Reservorios en rocas y depósitos naturales de

fosfatos

Desconocido en la atmósfera

La energía en el ecosistemaLa energía en el ecosistemaCiclos Ciclos biogeoquímicosbiogeoquímicos

El ciclo del fosforoEl ciclo del fosforo