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Biología. Grupo 2Curso 2014-2015

8. Ecología

(Curtis, Fig. 1-16)

Ecología Estudia las interacciones de los diferentes organismos entre sí y con su medio ambiente.

Los factores abióticos son las variables físicas en el medio ambiente de un organismo: temperatura, agua, radiación solar, viento, suelo, perturbaciones o acontecimientos que provocan cambios en el medio.

Ecosistema: está formado por todos los organismos que viven en una comunidad y por todos los factores abióticos con los que interactúan.

Biomasa: materia total de los seres que viven en un lugar determinado, expresada en peso por unidad de área o de volumen. Materia orgánica originada en un proceso biológico utilizable como fuente de energía.

Niveles de organización ecológica: desde población hasta biosfera.

(Curtis, Fig. 1-16)

Componentes del ecosistema

Son 4 unidos por el movimiento de energía y materia o nutrientes

1

2 3

4

Productores primarios: seres vivos generalmente autótrofos que trasforman la materia prima inorgánica en compuestos orgánicos.

Consumidores: seres vivos heterótrofos que se alimentan directa o indirectamente de materia orgánica sintetizada por productores primarios. Pertenecen a este grupo herbívoros y carnívoros, así como los parásitos.

Descomponedores= saprófitos= detritívoros= organismos que descomponen los residuos animales y vegetales hasta las sustancias inorgánicas de partida.

(Freeman, 3ª ed., 54.1)

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8. Ecología

La energía es el motor de los ecosistemas, y su fuente principal es el sol. La ingestión de un productor, produce la asimilación de la energía que contienen las diferentes sustancias. Las leyes de la física y la química se aplican a los ecosistemas. La energía se conserva, pero se pierde en forma de calor durante los procesos del ecosistema.

Producción primaria bruta y neta

La producción total de un ecosistema se conoce como producción primaria bruta (PPB): cantidad de energía lumínica que se convierte en energía química, por fotosíntesis, por unidad de tiempo.

La producción primaria neta (PPN) es igual a la producción primaria bruta menos la energía utilizada por los productores primarios para la respiración y fotorrespiración

En la mayoría de los ecosistemas la PPN está limitada por la condiciones que limitan la tasa de fotosíntesis: temperatura y/o disponibilidad de luz solar, agua y nutrientes. La productividad de los ecosistemas terrestres está limitada por el calor y la humedad, mientras que la disponibilidad de nutrientes es la restricción clave en los ecosistemas acuáticos.

(Hopkins, 4 ed. Fig. 8.14)

La productividad primaria neta varía entre ecosistemas.

(Freeman, 3ª ed., 54.3)

La productividad primaria neta varía entre regiones. Los ecosistemas terrestres de productividad primaria neta alta se encuentran en los trópicos, donde las temperaturas cálidas y la humedad alta estimulan altas tasas de fotosíntesis. Las tundras y los desiertos tienen las productividades más bajas. Las productividades más altas en los océanos tienen lugar en las áreas costeras ricas en nutriente.

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Cadena alimentaria y flujo de energía en el ecosistema

• Cadena alimentaria o trófica: paso de energía alimentaria de los productores primarios a una serie de organismos relacionados por un repetido comer y ser comido. Relaciona los niveles tróficos desde los productores hasta los carnívoros.

• Los organismos que adquieren energía a partir del mismo tipo de fuente ocupan el mismo nivel trófico.

• A lo largo de la cadena trófica se mantiene el flujo de energía que, en general, empieza con la utilización de la energía solar y termina con la descomposición total de los compuestos orgánicos.

• En cada paso de la cadena se pierde energía.

(Campbell, 7ª ed, Fig. 23.12)

Ejemplos de cadenas alimentarias terrestres y marinas. Los descomponedores, se "alimentan" de organismos de todos los niveles tróficos.

Pirámide ideal de producción neta. Este ejemplo se basa en una eficiencia trófica del 10% para cada eslabón de la cadena. Los productores primarios transforman sólo un 1% de la energía solar que reciben en producción primaria neta.

(Campbell, 7ª ed, Fig. 54.11)

La transferencia de energía de un nivel trófico a otro no es total. Los ecosistemas muestran una pirámide de productividad: la producción de biomasa es mayor en el nivel trófico más bajo. La transferencia de energía entre niveles tróficos tiene una eficiencia menor del 20 %.

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Red alimentaria marina de la Antártida. Las flechas siguen la transferencia de alimento desde los productores.

(Campbell, 7ª ed, Fig. 53.13)

Las cadenas alimentarias, no son unidades aisladas, están unidas por redes alimentarias que resumen las relaciones tróficas de una comunidad, una determinada especie puede entrar en la cadena en más de un nivel trófico.

Cada cadena alimentaria tiene pocos eslabones. La hipótesis energética, sugiere que la longitud de la cadena está limitada por la ineficacia de transferencia de energía a lo largo de la misma.

Dinámica de la energía y de los nutrientes en un ecosistema. La energía entra en el ecosistema, fluye y sale del mismo. Los nutrientes químicos, en cambio, se reciclan dentro del ecosistema. En este esquema generalizado, la energía entra como radiación solar, se transforma en energía química que se transfiere a través de la red alimentaria, y sale del ecosistema en forma de calor que se irradia hacia el espacio. La mayoría de las transferencias de nutrientes (flechas azules) a través de los niveles tróficos produce detritos; los nutrientes luego se reciclan y vuelven a los productores primarios

Dinámica de la energía y de los nutrientes en un ecosistema.

En organismos fotosintéticos, la energía fluye siempre en un sentido del sol a través de los productores primarios hasta los descomponedores. La materia circula cíclicamente.

Cadena trófica: resume los flujos de energía y documenta las interacciones tróficas entre las poblaciones.

(Campbell, 7ª ed, Fig. 54.2)

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Ciclo terrestre de nutrientes generalizado. El ciclo de nutrientes de organismo a organismo en un ecosistema a través de la asimilación, el consumo y la descomposición. Los nutrientes se exportan a otros ecosistemas cuando el agua o los organismos abandonan la zona.

(Freeman 3ª ed, Fig. 54.10)

Ciclos de nutrientes o ciclos biogeoquímicos

• Los nutrientes se mueven a través de los ecosistemas en ciclos biogeoquímicos en el que intervienen factores bióticos y abióticos.

•La tasa de circulación de nutrientes se ve afectada por la tasa de descomposición de los residuos orgánicos que depende de factores como la temperatura y la presencia de oxígeno.

•En el ecosistema también se pierden nutrientes que, en general, entran en otro.

•En este sentido, el movimiento de iones y moléculas entre ecosistemas une los ciclos de nutrientes locales en un sistema global.

Ciclo del agua: el agua se mueve en un ciclo global impulsado por la energía solar.

Los seres humanos influyen en el ciclo de agua de formas complejas. Puede que los impactos más simples y directos sean relativos a las tasas del relleno de las aguas subterráneas. Ciclo del carbono refleja el proceso recíproco

de la fotosíntesis y la respiración celular.

(Campbell, 7ª ed, Fig. 54.17)

Los ciclos globales del agua, carbonoy nitrógeno se han visto modificados recientemente por las actividades humanas, con graves consecuencias ecológicas.

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(Campbell, 7ª ed, Fig. 54.17)

Ciclo del nitrógeno: reserva o depósito fundamentalmente la atmósfera.

La quema de combustibles fósiles mueve el carbono de un depósito geológico inactivo a uno activo, la atmósfera. Además, la deforestación reduce la productividad primaria neta de una zona.

Los seres humanos estamos añadiendo grandes cantidades de nitrógeno a los ecosistemas, de esta forma se incrementa la productividad pero puede causar problemas de eutrofización de las aguas y una pérdida de diversidad biológica..

Calentamiento globalEl calentamiento del sistema climático está más allá de discusión, como muestran las observaciones de incrementos de las temperaturas medias globales del aire y los océanos, la fusión generalizada de la nieve y el hielo, y el ascenso global del nivel medio del mar.

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Los gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano, ozono superficial, óxido nitroso y clorofluorocarbonos) son la causa del efecto invernadero, en el que la atmósfera retiene calor y calienta la superficie de la Tierra.

Durante el siglo XXI, el calentamiento global causa o afectará:

• Incremento de la temperatura.

• Ascenso en el nivel del mar.

• Cambios en los patrones de precipitación, que pueden dar lugar a sequías más frecuentes en algunas zonas y a inundaciones más frecuentes en otras.

• Desplazamiento de la distribución geográfica de algunas especies; los biólogos creen que algunas especies se extinguirán, otras no se verán afectadas y otras aumentarán su número y distribución.

• Los datos que vinculan el calentamiento con los problemas de salud humana (en particular en países en vías de desarrollo) son cada vez más abundantes.

• Los problemas para la agricultura incluyen incrementos de inundaciones, de sequías y disminución de la productividad agrícola en regiones tropicales y subtropicales.