Flujos de energía y estrategias de vida Química de la vida Elementos y sustancias químicas básicas de la vida H Hidrógeno Glúcidos Lípidos Ácidos Alcohol O Oxígeno Ácido nitroso HNO2 Albuminosas Proteínas Aminoácidos Prótidos Peptonas Ácidos nucleicos cianato OCN- N Nitrógeno Aminas C Carbono Sustancias básicas de la vida Lípidos CH3(CH2)nOH Alcohol CH3(CH2)nCOOH Glucosa (ej. Glúcido) Ácido graso CH3(CH2)nNH2 CH3(CH2)nNH(CH2)nCH3 Aminoácido Ej. aminas Ácidos nucleicos Bases nucleotídicas + Pentosa (glúcido) + Grupo fosfato Ácido nucleico Bases para el ácido desoxirribonucleico ADN Bases para el ácido ribonucleico ARN Flujo de energía en el caso de mamíferos, aves y reptiles • Energía disponible en el nivel trófico superior (ED) * Selección Ecosistema • Energía consumida (EC) – Desechos (D) Aparatos digestivo y urinario • Energía asimilada (EA) - Energía metabólica Torrente sanguíneo Células (EM): Respiración, locomoción y síntesis químicas • Crecimiento somático (CS) + Desarrollo de gametas (DG) EA – EM = CS + DG ≈ 10% ED Tendencias de parámetros biológicos según el nivel trófico Productores 1rios Consumidores 1rios Consumidores 2rios Consumidores 3rios Cantidad de especies Número poblacional Tasa de reproducción Tamaño del cuerpo Dimensión del hábitat Esperanza de vida Dispersión Capacidad de búsqueda Complejidad de comportamiento Costos metabólicos Valor calorífico como alimento Variedad dietaria Eficiencia de asimilación metabólica Dinámica poblacional Dinámica poblacional Es la variación en la estructura poblacional (cantidad de individuos, distribución de edades, tamaños y sexos, etc.) de una dada especie como consecuencia de factores internos y externos a la misma. Dichos factores son: Natalidad Mortalidad Inmigración Emigración Densidad (cantidad de individuos por unidad de superficie) En una primer aproximación, consideraremos solo la Natalidad y Mortalidad Modelo de Crecimiento Exponencial N t 1 N t Nact t 1 Mortt t 1 ( Nact t 1 Mortt t 1 ) N t 1 Nt Nt Nt ( Nact t 1 Mortt t 1 ) N t 1 { 1}N t Nt t = número de años Nt= tamaño de la población en el año t Nt+1= tamaño de la población en el año t+1 Modelo de Crecimiento Exponencial ( Nact t 1 Mortt t 1 ) Rt 1 Nt Llamemos Rt es la proporción que la población crece desde un tiempo t hasta un tiempo t+1. Este modelo asume que Rt no varía con el tiempo, entonces es una constante para todos los años y la llamamaremos Ro. Nt+1= Ro Nt Nt+2= Ro Nt+1= Ro (Ro Nt)= Ro2 Nt Si t=0 porque el año en que empiezo a contar lo llamo 0 y renombro t’ como t Nt+t’= Rot’ Nt Nt = Rot No = No e lnRo t = No e ro t ro = lnRo Modelo de Crecimiento Exponencial Crecimiento ilimitado de la población cuando ro>0, tamaño poblacional estacionario cuando ro=0 y aproximación a 0 cuando ro<0. N(t) = No e rot ro=1,2 ro=1,0 ro=0,8 Modelo Logístico de Crecimiento (Exponencial-Asintótico) En un ecosistema real el crecimiento poblacional de una especie queda siempre limitado por diversos factores tales como: – Disponibilidad de alimento, e.g. aminoácidos, carbohidratos, luz (fotosíntesis), agua, minerales, etc. – Competencia por el espacio – Depredación: la vulnerabilidad ante los depredadores aumenta con la densidad Definimos entonces capacidad de carga como el máximo tamaño poblacional que una dada especie puede alcanzar en un dado ecosistema. Modelo Logístico de Crecimiento (Exponencial-Asintótico) Es decir lo que antes era ro (constante) ahora es: 𝑟 𝑡 = 𝑟𝑜 (1 − 𝑁(𝑡) 𝐾 ) donde K es la capacidad de carga Mediante cálculos matemáticos se llega a que K Nt No ro t N o K N o e Donde No es el N a tiempo 0 y ro es una constante Modelo Logístico de Crecimiento (Exponencial-Asintótico) N(t) = No e rt Nt No K N o K N o e rt Modelo Logístico de Crecimiento (Exponencial-Asintótico) 1. La tasa de mortalidad y natalidad per cápita ya no son constantes. 2. Disminuye la natalidad y aumenta la mortalidad a medida que crece la población. 3. Existe un punto en el que se equilibran las tasas de natalidad y mortalidad que se denomina capacidad de carga. Tasa de Natalidad o Mortalidad Asume que: Biomasa o Cantidad de individuos (K es la capacidad de carga) Estrategas r y estrategas K • Estrategas r son aquellas especies con crecimiento exponencial para luego caer abruptamente • Estrategas K son las especies que se desarrollan poblacionalmente en el límite de la capacidad de carga Estrategas r Productores 1rios Estrategas K Consumidores 1rios Consumidores 2rios Consumidores 3rios Cantidad de especies Número poblacional Tasa de reproducción Tamaño del cuerpo Dimensión del hábitat Esperanza de vida Dispersión Capacidad de búsqueda Complejidad de comportamiento Costos metabólicos Valor calorífico como alimento Variedad dietaria Eficiencia de asimilación metabólica Estrategas r y estrategas K Característica r estrategas K estrategas Tiempo de vida Corto. Generalmente inferior al año. Largo, más de un año. Mortalidad Episodios catastróficos de gran mortalidad Depende de densidad poblacional afectando a todos los individuos. Independiente de la densidad poblacional (cantidad de individuos por unidad de área) Población Muy variable en el tiempo y muy inferior a la capacidad de carga del medio. Muy constante y próxima al equilibrio y al límite de carga. Competencia intraespecífica e interespecífica Variable, pero en general poco intensa. Muy intensa. Capacidad de adaptación Variaciones ambientales frecuentes e impredecibles o especies no bien adaptadas al medio que ocupan. Colonizadores. Climas variables. Condiciones ambientales muy constantes y predecibles. Estrategias de vida Desarrollo rápido Madurez precoz Reproducción única Elevado potencial biótico (capacidad de reproducción en condiciones óptimas) Pequeño tamaño Descendencia numerosa Desarrollo lento Madurez retrasada Reproducción cíclica Capacidad competitiva y eficacia Mayor tamaño Descendencia poco numerosa y cuidado de la prole 500 Ejemplos de distribuciones poblacionales de dos comunidades de tres especies y su zona de transición llamada ecotono 400 300 200 Especie 1 Especie 2 Especie 3 Especie 4 Especie 5 100 Especie 6 0 0 20 40 60 80 100 120 𝑀 -100 𝐼𝑆𝑊 = − 𝑏𝑖 ∙ 𝑙𝑜𝑔2 (𝑏𝑖 ) Índice de biodiversidad de Shannon-Weaver. El máximo valor ocurre en la zona del ecotono ISW 𝑖=1 𝑁𝑖 𝑁𝑡 2,50 𝑏𝑖 = 2,00 M cantidad de especies 1,50 1,00 0,50 0 20 40 60 80 100 120 ISW