Biosfera y Ecosistema
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TEMA 3. CONCEPTO DE BIOSFERA Y ECOSISTEMA Biosfera: Conjunto de todos los seres vivos que habitan en la Tierra, es un sistema abierto ya que intercambia materia y energía Ecosistema: Parte del medio ambiente formado por seres vivos y no vivos que se relacionan entre sí. - Biocenosis: Conjunto de seres vivos de distintas especies que habitan en el mismo lugar - Biotopo: Hábitat de la biocenosis que ofrece alimento, lugar y clima. NIVELES TRÓFICOS Cadena trófica o alimenticia: Proceso de transferencia de materia y energia dentro de la biocenosis de un ecosistema Red trófica: Conjunto de cadenas alimenticias de un ecosistema y las relaciones que se forman entre las cadenas. Nivel trófico: Conjunto de seres vivos que dentro de una cadena trófica ocupan el mismo lugar en cuanto a transferencia de materia y energía - Productores: Son autótrofos. Fotosintéticos y Quimisintéticos - Herbivóros: Son heterótrofos. Consumidores primarios que se alimentan de productores - Carnívoros: Son heterótrofos. Consumidores secundarios que se alimentan de hervíboros. - Omnívoros: Son heterótrofos. Consumidores finales que se alimentan de productores, herbívoros y carnívoros. - Necrófagos: Se alimentan de animales muertos. - Descomponedores: Convierten la materia orgánica en inorgánica. FLUJO DE ENERGÍA Y MATERIA EN ECOSISTEMAS MateriaReciclado de la materia: Proceso que realizan los descomponedores transformando la materia orgánica en inorgánica, que luego utilizarán los productores. Parte de la materia que se pierde: - Gasificación: Va a la atmósfera - Arrastrado/Disuelto por el agua: Lixiviado - Forman combustibles fósiles EnergíaFotosíntesisMateria Orgánica Regla del 10%: La energía que pasa de un nivel trófico al siguiente es solo un 10%, el otro 90% se pierde mediante la respiración o en forma de calor. PARÁMETROS TRÓFICOS Variables que hay que estudiar/relacionar para analizar la eficacia de un ecosistema o un nivel trófico. Biomasa: Cantidad de materia orgánica en un ser vivo o muerto que puede estar - En todo el ecosistema: Da idea de la biodiversidad y de la eficacia - Un nivel trófico: Da idea del equilibrio del ecosistemaEficacia Producción: Cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. - Producción bruta: Cantidad de energia que un nivel trófico ha fijado - Produccion neta: Energia almacenada en cada nivel trófico PN=PB-R (Respiración) Productividad y tasa de renovación: Velocidad con la que se renueva la biomasa. PR=PN/B Tiempo de renovación: Tiempo que tarda un ecosistema o un nivel trofico en renovar toda la biomasa. Tren=B/PN Eficiencia: Rendimiento de un ecosistema o nivel trófico en función de la relación entradas-salidas Eficiencia ecológica: [PN/PN(nivel anterior)] x100 PROBLEMA DE LA BIOACUMULACION La acumulación de una sustancia toxica en los seres vivos de manera concentrada va aumentado cada vez más tanto en el tiempo como en el ascenso de la cadena trófica. PIRAMIDES TRÓFICAS Representación de la cadena trófica normalmente en forma de triangulo que refleja la regla del 10%. - Pirámide de energía: Representa el contenido energético de cada nivel.Kcal o KJ - Piramide de biomasa: Representa la materia orgánica acumulada en cada nivel. Kg o Toneladas - Pirámide de números: Representa el número total de individuos que constituyen cada nivel FACTORES LIMITANTES DE PRODUCCIÓN PRIMARIA Producción primaria: Producción de energía que realizan los productores. Factor Limitante: Factor físico, químico o nutritivo que no esta en suficiente cantidad para satisfacer las necesidades de los productores. Ley del mínimo o Ley de Liebig: El crecimiento de una especie vegetal esta limitado por un solo elemento que se en cuentra en cantidad inferior a la necesaria y actua como factor limitante. FACTORES LIMITANTES TEMPERATURA Y HUMEDAD En la fotosintesis: Más tempMás FST Más H2OMás FST Rubisco: Encima que activa la fotosintesis. Al llegar a una temperatura muy alta se desnaturaliza y por lo tanto no actua. Tiene dos funciones: - Cuando las condiciones son normales (CO2=0.03% O2=21%) tiene función carboxilasa. Fija CO2 y realiza la fotosintesis. - Cuando el CO2 es menor y el O2 mayor tiene función oxigenasa. Fija O2 y hace la fotorrespiración: Expulsa al medio CO2 hasta que este en condiciones normales. Esto conlleva una menor producción primaria. HumedadExisten dos tipos de Plantas en funcion del uso del agua. - Plantas C3 (trigo, cebada) o En climas humedos: Abren los estomas y expulsan agua o En climas secos: Cierran los estomas y almacenan agua. No captan CO2 y hacen la fotosíntesis gastando CO2 y produciendo O2. Fotorrespiración - Plantas C4 (maiz) o En climas humedos igual o En climas secos cierran los estomas, captan CO2 de la atmosfera mediante otro mecanismo. No fotorrespiran. NUTRIENTES P-Fósforo: Es importante porque forma parte de biomoléculas y en los animales (huesos, caparazón, etc). Es factor limitante, está en los sedimentos oceánicos y sigue un ciclo que dura millones de años por lo que la velocidad es escasa para estar disponible. N-Nitrógeno: Depende de los organismos fijadores de N2 atmosférico Energias Auxiliares: Son energias que proceden de la Energia Solar y ayudan a poner en contacto los nutrientes con los productores. - Energias naturalesViento, Precipitaciones, Ciclo del agua.. - Energias artificialesSistemas de riego, Plaguicidas, Abonos.. LUZ SOLAR Es un recurso ilimitado, renovable pero los fotosistemas (estructuras de los productores que captan la energia solar) se encuentran en los cloroplastos. - 1º Problema: Por la posición, al estar superpuestos se tapan unos a otros - 2º Problema: Cada fotosistema tiene un centro de reaccion, cuando la cantidad de luz es escasa aumenta la producción pero cuando es muy grande, todos los centros de reaccion están trabajando y se satura por lo que se frena la produccion primaria. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Recorrido cerrado que realiza la materia de manera que sale de la biosfera hacia la hidrosfera, litosfera y atmósfera para terminar en la biosfera de nuevo. Regula: Ciclo del agua, procesos geológicos y la respiración. CICLO DEL CARBONO 1. El C se encuentra en la atmósfera en forma de CO2. Al ponerse en contacto con el agua se difunde y disuelve: CO2+H2OH2CO3 2. El H2CO3 disuelto circula por la litosfera y reacciona con: o Rocas carbonatadas: H2CO3+CaCO3Ca+2HCO3 o Rocas silicatadas: H2CO3+CaSiO3Ca+2HCO3+SiO2 3. El HCO3 disuelto y transportado por el agua de lluvia llega a rios y mares y los animales marinos lo incorporan a sus tejidos: 2HCO3+CaCaCO3+H2O+CO2 4. El CaCO3 (carbonato cálcico, esqueletos) va a parar a los sedimentos marinos cuando los animales mueren. 5. Los carbonatos marinos y los carbonatos de rocas continentales pasan a la atmósfera en forma de CO2 6. Sumideros de C: Etapas del C donde queda retenido o Rocas silicatadas: Entran 2C y sale 1C o Combustibles fosiles CICLO DEL NITRÓGENO 1. El Nitrogeno se encuentra en la atmósfera de forma: o N2:Inerte, no reacciona o NH3: Descomposicion de s.v y volcanes o NOx: Emisiones volcánicas y tormentas eléctricas 2. El NOx de la atmosfera + H2OHNO3 (Ac. Nítrico) que cae en forma de lluvia 3. El HNO3 de la litosfera + cationes NO3 (Lo usan las plantas) 4. Fijación biológica del N2 atmosférico Ser usado por las plantas o Rhizobium: Bacteria simbiótica con leguminosas o Frankia: Hongo simbiótico o Cianobacterias: Acuáticas o Azotobacter: Bacterias de vida libre 5. Se unen las bacterias desnitrificantes y las nitrificantes para llevar el N2 de nuevo a la atmósfera. o S.VDescomponenNH3NO2NO3(plantas) Nitrosomonas y NitrobacterBacterias nitrificantes o NO3NO2NON2ON2 (atmosférico) • Bacterias Desnitrificantes EJ: Pseudomonas. 6. Acciones Humanas: o Combustión: Expulsar NOx a la atmosfera o N2NH3Hacer fertilizaciones. Fija el N2 atmosférico o Abonos Mas plantasMenos nutrientes Al regar se transportan nitratos al rio. Eutrofización N2O+NOx a atmosferaAumento del Efecto Invernadero TEMA 4. MODELOS DE CRECIMIENTO DE POBLACIONES MODELO EXPONENCIAL dN/dT=r·N dN/dTTasa de crecimiento. Como crece la polación a largo plazo r:Potencial biótico NNumero de individuos en un momento concreto - La r es constante porque la poblacion es estable - La población va aumentando cada vez más MODELO SIGMOIDEO dN/dT=r·N·K-N/K La K es la capacidad de carga Condiciones de los productores: Nutrientes, Luz Solar, Temperatura y Humedad Condiciones de los consumidores: Alimento y Hábitat. 1. Crecimiento exponencial ya que las condiciones son óptimas 2. El crecimiento se va frenando porque hay menos alimentos y refugio 3. No hay crecimiento porque se ha alcanzado la K DEFINICIONES K: Capacidad de carga: Número máximo de individuos que un ambiente puede soportar en función de sus condiciones. r: Potencial Biótico: Capacidad máxima de una población para reproducirse en un momento concreto cuando las condiciones son óptimas Resistencia ambiental: Efecto que producen todos los factores ambientales que impiden que la población crezca exponencialmente - Intrínsecos: Propios de la Población: El crecimiento de la población hasta valores elevados acaba frenando ese crecimiento - Extrínsecos: Ajenos a la población: Bióticos(depredadores, parásitos, competencia) Abióticos (Alimento, cambios climáticos EXTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN Estrategas de la “r”: (Peces). Muchos descendientes (TN) pero poco cuidado de ellos (TM) Estrategas de la “k”: (Mamíferos) Pocos descendientes (TN) pero mucho cuidado de ellos (TM) En ambios dN/dT= Se mantiene cte. VALENCIA ECOLÓGICA Rango de tolerancia de una población respecto al factor que va a ser limitante para ella - Especias eurioicas: Valencia ecológica es amplia. Son especies poco exigentes y generalistas (Cualquier medio). Son estrategas de la “r” (Bacterias, Insectos) - Especies estenoicas: Valencia ecológica pequeña. Son muy exigentes y especies especialistas (Medio concreto). Son estrategas de la “k” (Oso polar, Cactus) RELACIONES INTERESPECIFICAS E INTRAESPECIFICAS Relaciones interespecíficas: Relación que se establece entre seres vivos de distintas especies (entre diferentes poblaciones) Depredación, Parasitismo, Competencia, Mutualismo, Simbiosis y Comensalismo Relaciones Intraespecíficas: Relacion que se establece entre individuos de la misma especie. Competencia intraespecífica DEPREDACIÓN Es una relacion interespecífica en la que una especie A sirve de alimento a otra B 1. Presas y depredadores crecen sin factor limitante en función TN y TM 2. Se ponen en contacto. Más presas, más despredadores porque tienen más alimento 3. Presas alcanzan su nºmaximo y comienzan a disminuir su nº. 4. A menos presas, menos depredadores ya que hay menos alimento 5. Presas vuelven a crecer 6. Tiempo de respuesta: Desfase entre el crecimiento del depredador respecto a presas. PARASITISMO Relación interespecífica en la que una especie que resulta beneficiada, llamada parásito vive a expensas de otra especie, llamada hospedador, que resulta perjudiciada Endoparasitismo: Cuando el parásito vive en el interio del hospedador (Tenias) Ectoparasitismo: Cuando el parásito vive fuera del hospedador, pegado a su piel. (Garrapata) COMPETENCIA INTERESPECÍFICA Relación interespecífica en la que individuos de distintas especies necesitan un mismo recurso y compiten por él. Actua el principio de exclusión competitiva en el que la especie mejor adaptada eliminará a la peor adaptada. Nicho ecológico: Papel que una especie va a desempeñar en un ecosistema. • Lugar que ocupa en la cadena trófica • Hábitat • Apareamiento Nicho real: Nicho que ocupa una especie con condiciones reales, donde hay competencia y esta frena el crecimiento de la especie Nicho ideal: Nicho que ocupa una especie con condiciones óptimas donde no hay competencia. MUTUALISMO Relación interespecífica en la que las dos especies se ven beneficiadas Ej: Pájaros y Rinoceronte SIMBIOSIS Relación interespecífica muy estrecha entre dos especies que se benefician mutuamente hasta llegar a un punto en el que no pueden vivir la una sin la otra. Ej: Liquen. Simbionte y Hospedador Endosimbiosis: Cuando el simbionte vive en el interio del cuerpo del hospedador (Bacterias intestinales de los rumiantes) Ectosimbiosis: Cuando el simbionte vive sobre el hospedador, en su superficie (Rhizobium y leguminosas) COMENSALISMO Relación interespecífica en la que una especie, comensal, se ve beneficiada y la otra, hospedador, no se ve ni beneficiada ni perjudiciada. El beneficio puede ser: Alimenticio, Transporte (Foresis), Refugio (Inquilinismo) COMPETENCIA INTRAESPECÍFICA Relación intraespecífica en la que individuos de la misma especie compiten por un mismo recurso, y éste es limitado. Ley de seleccion natural, sobrevive el más apto. C. Anárquica. Cuando todos los individuos que compiten, obtienen una parte del recurso, pero una cantidad insuficiente. La población desaparece C. Regulada. Cuando parte de los individuos obtiene recurso suficiente y vive, y parte no. La población se mantiene. BIODIVERSIDAD=DIVERSIDAD BIOLÓGICA Biodiversidad: Es la riqueza de especies en un ecosistema (Numero de especies diferentes) y la abundancia relativa de cada especie (Número de individuos de cada especie) Importancia de la Biodiversidad: Cuanta más biodiversidad • Mas estable será el ecosistema frente a cambios • Sobrevivirán especies poco abundantes y volveran al equilibrio ecológico tras una catástrofe • Mayor riqueza genética, evolución del ecosistema • Más alimento y recursos naturales para el ser humano Endemismo: Especies que en condiciones naturales aparecen en lugares muy concretos del planeta. Ej: Lince Ibérico, Pinzones de las Islas Galápagos. Normalmente en islas ya que las especies de las islas no han podido intercambiar sus genes con otras y han evolucionado aisladas. CAUSAS DE LA DISMINUCIÓN DE LA BIODIVERSIDAD La principal causa es el ser humano - Sobreexplotación de los recursos (Deforestación, caza y pesca masivas y comercio de especies en peligro de extinción) - Destrucción de sus hábitats (Deforestación, Incendios forestales, Contaminación, Cambios en el uso del suelo) - Introducción de especies foráneas que desequilibran la cadena alimentaria y pueden traer enfermedades nuevas MEDIDAS PARA EVITAR LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD Cumbre de Rio de Janeiro (1992) se creo un convenio para evitar la biodiversidad Para evaluar la riqueza de un pais hay que estudiar - Rasgos económicos - Rasgos sociales y culturales - Rasgos biológicos Medidas: - Crear espacios protegidos - Buscar indicadores que valoren el estado de un ecosistema o Huella ecológica: Cantidad de impacto ambiental que vamos a producir al utilizar un recurso o IPV (Índice de Planta Viviente): Es un indicador de la pérdida de biodiversidad en función de las especies extinguidas en los tres ecosistemas mas importantes del planeta - Leyes para proteger la biodiversidad: CITES (Convenio Internacional de especies protegidas) o Especies en peligro de extinción: Especies que desapareceran totalmente si no cambiamos las condiciones ambientales que las ponen en peligro en un periodo de tiempo muy corto o Especies amenazadas: Especies que a corto plazo pueden ser especies en peligro de extinción - Crear bancos de genes para las especies en peligro de extinción - Fomentar el ecoturismo SUCESIONES ECOLÓGICAS Es la evolución natural que sufrirá un ecosistema en cuanto al numero de especies que se cambiarán unas por otras. Causas: Naturales (Incendios, Inundaciones) Humanas (Cambios en el uso del suelo) Sucesión primaria: Sucesión que tiene lugar en un terreno donde anteriormente no habia una comunidad. Sucesión secundaria: Sucesión que tiene lugar en un ecosistema donde habia una comunidad pero ha desaparecido a causa de una catástrofe. Madurez Ecológica: Estado en el que se encontrará el ecosistema en un momento concreto de la sucesión. Pasará de un estado inicial poco maduro, a una etapa final con la máxima madurez, llamada Comunidad Climax.