2da unidad ecología y medio ambiente

Q.F. Julio Oscanoa Lagunas


Concepto Conjunto de seres vivos y sustancia inertes que actúan

recíprocamente, intercambiando materiales.

En un ecosistema se distinguen*:

Elementos bióticos productores.

Elementos bióticos consumidores.

Factores abióticos.


Ecosistema

Productores: vegetales y

bacterias quimiosinté

ticas

Consumidores: herbívoros y carnívoros

F. Abióticos: agua,

oxígeno, sustancias orgánicas.


Ecosistemas Los ecosistemas son sistemas complejos como el

bosque, el río o el lago, formados por una trama de elementos físicos (el biotopo) y biológicos (la biocenosis o comunidad de organismos)


Ecosistema. El ecosistema es el nivel de organización de la

naturaleza que interesa a la ecología.

*Recuerde de que manera se han organizado las biomoléculas para conformar los seres vivos.

*Ahora recuerde como la ecología se organiza mediante niveles simples a niveles complejos.


Niveles de organización de los seres vivos

Individuo Población

Biósfera

Comunidad Ecosistema


Hay sistemas en nuestro organismo

En la naturaleza los átomos están organizados en moléculas y estas en células. Las células forman tejidos y estos órganos que se reúnen en sistemas, como el digestivo o el circulatorio. Un organismo vivo está formado por varios sistemas anatómico-fisiológicos íntimamente unidos entre sí.


Describa cada una de las partes del siguiente gráfico.


Organización en la naturaleza La organización de la naturaleza en niveles

superiores al de los organismos es la que interesa a la ecología.


Organización de la naturaleza Los organismos viven en poblaciones que se

estructuran en comunidades.

¿Cómo diferenciamos población y comunidad?

Por favor este atento al siguiente video: D:\Ecologia UPLA\clases ecologia\Población & Comunidades - Oscanoa.wmv

D:/Ecologia UPLA/clases ecologia/Población & Comunidades - Oscanoa.wmv























Ecosistema El concepto de ecosistema aún es más amplio que

el de comunidad porque un ecosistema incluye, además de la comunidad, el ambiente no vivo, con todas las características de clima, temperatura, sustancias químicas presentes, condiciones geológicas, etc.

El ecosistema estudia las relaciones que

mantienen entre sí los seres vivos que

componen la comunidad, pero también las

relaciones con los factores no vivos.


Unidad de estudio de la ecología

El ecosistema es la unidad de trabajo, estudio e investigación de la Ecología. Es un sistema complejo en el que interactúan los seres vivos entre sí y con el conjunto de factores no vivos que forman el ambiente


Un ecólogo puede estar estudiando como afectan las condiciones de luz y temperatura a las encinas, mientras otro estudia como fluye la energía en la selva tropical; pero lo específico de la ecología es que siempre estudia las relaciones entre los organismos y de estos con el medio no vivo, es decir, el ecosistema.


Cuestionario. Diferencie: Ecosistema y ecósfera.

Describa ejemplos de ecosistemas acuáticos y terrestres indicando sus componentes.


POBLACIONES Y

COMUNIDADES


Población El término población designa al conjunto de personas

que forman una comunidad.

POBLACIÓN- Es un conjunto de individuos que pertenecen a la misma especie y que ocupan el mismo hábitat. Por ejemplo, población de amibas en un estanque, población de ballenas en la costa peruana, población de delfines, población de pinos en la ciudad universitaria, etc.


Comunidades


Comunidad Se llama C. al conjunto de poblaciones que viven en un

hábitat o zona definida que puede ser amplia o reducida.

Una comunidad puede englobar cientos de miles de especies vegetales y animales.


Características de Población La población presenta características diversas que constituyen la única

posesión del grupo y no son características de los individuos. Algunas de estas propiedades son:

la densidad.

Natalidad.

mortalidad.

edad.

distribución.

potencial biótico.

dispersión y forma de desarrollo.


Ecología de poblaciones Los ecólogos de poblaciones tratan de determinar

los procesos comunes a todas las poblaciones. Estudian el modo como una población interactúa con su medio, por ejemplo cómo compiten por el alimento y otros recursos los individuos de una población, y cómo la depredación y otras presiones ambientales afectan a la población.


Densidad poblacional La densidad es la

magnitud de la población en relación con alguna unidad de espacio. Se suele expresar como el número de individuos, o la biomasa, por unidad de superficie o de volumen.

http://www.biologiamarina.cl/ecologia-antartida.jpg


Patrón de distribución. Se refiere al arreglo espacial de los organismos en una

población, el cual puede ser agregado, aleatorio o uniforme.


Parámetros demográficos. Son los procesos que dan lugar a cambios numéricos

en las poblaciones.

Hay cuatro parámetros demográficos básicos: la tasa de natalidad

la tasa de mortalidad

la tasa de emigración

tasa de inmigración.


Tasa de natalidad Indica cuántos individuos nacen por unidad de tiempo

y es una consecuencia de la reproducción.


Tasa de mortalidad Es el número de individuos que mueren por unidad de

tiempo.


Tasa de emigración y la tasa de inmigración. El movimiento de individuos entre poblaciones se

mide a través de las tasas de inmigración (los individuos que entran a la población) y de emigración (los que salen).


La combinación de estos cuatro procesos origina cambios numéricos en las poblaciones a través del tiempo.


Tasa de crecimiento poblacional Como resultado de los nacimientos, las muertes, las

emigraciones y la inmigraciones, el tamaño de la población cambia con el tiempo.

Esta tasa de cambio se conoce como tasa de crecimiento poblacional y es uno de los parámetros más importantes que los ecólogos intentan conocer.


Una manera de cuantificar la tasa de crecimiento poblacional es en términos porcentuales: si la población de alumnos de la UPLA, crece a una tasa de 2% anual.

Significa que si hay 100 alumnos en nuestra institución, dentro de un año habrá 102.


Otra forma de describir el crecimiento de una población es a través de la variable λ (la letra griega "lambda"), también conocida como la tasa finita de crecimiento poblacional.

Para una tasa de crecimiento de 2% anual, como la de la población de alumnos, referida anteriormente λ=1.02


De esta forma, si conocemos el tamaño poblacional en este momento (por ejemplo, N hoy = 100) Y conocemos el valor de λ (en este caso λ = 1.02), podemos calcular de qué tamaño será la población al cabo de un año:

N en un año = N hoy X λ = 100 X 1.02 = 102


También podemos medir la tasa de crecimiento de una población de manera relativa. La variable que describe el crecimiento poblacional de esta forma se 11ama tasa intrínseca de crecimiento, representada por la letra r, y cuantifica el cambio poblacional per cápita, es decir, por cada individuo de la población.


Cuestionario Investigue la taza de crecimiento de 3 seres vivos y

realice ejemplos, indique la fuente bibliográfica.

Ejemplifique cada uno de los patrones de distribución de los seres vivos.


Crecimiento de las poblaciones


Introducción

La tasa de crecimiento es una propiedad emergente que deriva de los parámetros demográficos básicos .

¿Cuáles son estos parámetros?

tasa de natalidad.

tasa de mortalidad.

tasa de inmigración

tasa de migración


Modelos básicos de crecimiento poblacional

Exponencial.

Logístico.


Crecimiento exponencial Postulado por Thomas R. Maltus en 1798.

Supone que las poblaciones crecen a una tasa constante. Según el modelo de crecimiento exponencial.

Si λ= 1.05

¿Qué porcentaje de crecimiento anual implica?

5 %


Este valor se mantendrá constante independientemente al tamaño de la población y de las condiciones en las que se encuentre.

Crecimiento exponencial

La ecuación que define esta curva es:

Nt=N0 λt


El tamaño de la población en el tiempo t (Nt) está dado por el tamaño de población al inicio (N0), multiplicado

por el valor de la tasa de crecimiento poblacional λ, elevada a la potencia t



Ejemplo:

Si una población de tucanes ahora cuenta con 470 individuos y tiene una tasa de crecimiento poblacional λ= 1,03.

¿Cuál será su tamaño dentro de 5 años?


Nt=N0 λt

N (5)=(470) x (1,03)5 = 545



Sin embargo esto sucede solo por periodos reducidos. ¿Qué características debe tener el ecosistema para comprobar esta afirmación?

•Cuando los recursos del ecosistema son abundantes, para determinada especie. •Cuando una población de determinada especie esta colonizando un hábitat donde no encuentra mucha competencia.

El modelo de crecimiento exponencial supone que la tasa de crecimiento poblacional se mantiene constante.

El modelo exponencial es de gran utilidad, pues da una idea del potencial de crecimiento de una población , dada su tasa de

crecimiento actual.|


Crecimiento logístico

Una población crece solo hasta cierto límite.

La tasa de crecimiento poblacional NO es constante.

La densidad poblacional tiene un efecto sobre la tasa de crecimiento de la población, pues afecta la disponibilidad de recursos.

Cuanto mayor sea la densidad poblacional mas intensa será la competencia por los recursos.


Pierre Francois Verhulst, 1838, propuso una ecuación que supone que la población alcanza un tamaño máximo, por encima del cual ya no puede crecer, a este modelo se le llama logístico.


Se caracteriza porque la tasa de crecimiento disminuye conforme va aumentando el tamaño de

la población (N), al describir gráficamente como

cambia N, a través del tiempo , obtenemos una curva sigmoidea.


La ecuación que define esta curva es la siguiente:


dN/dt = Nr [1 - (NIK)]


K= Capacidad de carga

Viene a estar dado por el numero máximo de individuos que un ambiente puede mantener, de acuerdo con sus condiciones y con la cantidad de recursos que ofrece



Factores que regulan el crecimiento

Las poblaciones no crecen al infinito.

Sus densidades se mantienen relativamente constantes.


Factores que regulan el crecimiento

Factores que impiden que las poblaciones crezcan de manera

ilimitada

Factor biótico

Factor Abiótico

son


Factores abióticos como reguladores de las poblaciones

Cuando los factores abióticos son desfavorables, los organismos pueden disminuir su capacidad reproductiva o incluso morir.

Los factores abióticos impiden que las poblaciones crezcan demasiado provocando la muerte de algunos de sus individuos.


Ejemplo:

La falta de humedad que impide el crecimiento de maizales en el valle del Mantaro.

La presencia de una helada muy intensa , que disminuye la actividad agrícola y por lo tanto la ganadera.


Podemos mencionar que los factores abióticos regulan el crecimiento de poblaciones de especies vegetales y animales, el cual tiene un impacto económico en la actividad humana.


Estas condiciones abióticas cuando son muy intensas se consideran catástrofes naturales pues llegan a tener un efecto intenso sobre las poblaciones.

Las catástrofes son poco frecuentes pero muy intensas.

Entre ellas tenemos: Heladas, temblores, deslizamientos, incendios, inundaciones, derrumbes.



Factores bióticos: Las interacciones ecológicas

A diferencia de los factores abióticos que actúan de forma denso independientemente, los factores bióticos es decir las interacciones ecológicas actúan de forma denso dependiente, pues dependen de la densidad poblacional.

Las interacciones ecológicas se hacen mas intensas a medida que aumenta el tamaño de la población.


Los factores denso dependientes regulan el tamaño de las poblaciones.

¿ Que sucederá cuando el tamaño de la población es baja?

Pues crecen las poblaciones.

Por lo contrario se limita su crecimiento cuando la densidad poblacional es alta.



Clasificación de las interacciones ecológicas

Competencia

comensalismo Amensalismo

depredación mutualismo




La competencia, provoca efectos negativos en ambas poblaciones que interactúan.

La depredación, tiene efectos positivos en los depredadores, pero afecta negativamente a las presas.

El mutualismo es una interacción en la que ambos participantes se benefician.

El Amensalismo y el comensalismo, una de las partes que interactúan no resulta afectada, en tanto que la otra se ve afectada negativamente en el caso del amensalismo o positivamente en el caso del comensalismo



Competencia

Se da entre organismos que requieren los mismos recursos, los cuales se encuentran disponibles en cantidades limitadas.

Tiene como resultado que afecta negativamente el desempeño de los organismos, es decir:

Sus posibilidades de sobrevivir.

Su capacidad de crecer.

Éxito reproductivo

Por lo tanto es una interacción de tipo (-,-).


competencia

La competencia no implica que los individuos organizados en poblaciones tengan que enfrentarse unos a otros y pelearse por los alimentos.

Tenemos dos tipos de competencia

Competencia por interferencia

Competencia por explotación


Competencia por interferencia Cuando un individuo enfrenta a otro.

Competencia por explotación Cuando los organismos disminuyen la cantidad de

recursos al consumirlos.

Quienes se iran debilitando lentamente hasta morir.


Competencia intraespecífica Ocurre entre organismos de la misma especie, por lo

que puede llegar a ser muy intensa.

En una población de plantas ¿Por qué recursos compiten?

Luz, nutrientes, minerales, agua.

. * fenómeno de autoaclareo

El fenómeno de autoaclareo, ocurre también cuando las densidades son muy altas, por lo que conviene cual es la densidad óptima de siembra.


Competencia interespecífica

Tiene a lugar entre organismos de diferentes especies que utilizan los mismos recursos para subsistir.

En algunos ocasiones las especies competidoras son relativamente similares.*

No obstante es posible también la competencia entre especies muy diferentes.*

Por lo que dos, tres o más especies pueden aprovechar y utilizar el mismo recurso y en algunos casos disminuir este, afectando sobre los organismos de otras especies.


¿Qué puede dar como resultado de una competencia intraespecífica?

Desplazamiento de una de las dos especies, hasta su desaparición total de la localidad, esto se le denomina: Exclusión competitiva.

Competencia intraespecífica


Depredación Consiste en que un organismo se alimenta de otro.

En general esta interacción produce beneficios a una de las especies (Depredador) y perjuicios a la otra especie (presa), por lo que se considera una interacción de tipo (+,-).

Se conocen 4 tipos fundamentales de depredadores:

Depredadores verdaderos.

Herbívoros.

Parásitos.

Parasitoides.


Depredadores verdaderos

Consumen muchas presas a lo largo de su vida y estas últimas mueren al ser consumidas.

En esta categoría se considera a los grandes carnívoros: leones, jaguares, coyotes, etc.

También incluimos a las ballenas*, los tiburones.

¿Existirán invertebrados en esta categoría?

Langostas marinas, arañas, hormigas.


Herbívoros

Consiste en el consumo de una planta por parte de un animal.

Pocos herbívoros consumen una planta entera, por lo general se consumen solo algunas de sus partes, as{i la planta no muere necesariamente.


Efectos inmediatos del herbívoro

Pérdida de biomasa, nutrientes, órganos esenciales

Efectos químicos (deposición de excrementos y orina)

Efectos físicos (pisoteo, sombra por excreta)


Efectos evolutivos del herbívoro

Si el herbívoro reduce la capacidad reproductiva de una planta, la estructura genética de la población de esa planta se alterará.

Por lo tanto, es de esperar que esa presión selectiva resulte en cambios evolutivos para esa especie.

Algunos de esos cambios pueden incluir:

Desarrollo de resistencia contra el herbívoro.

Desarrollo de tolerancia contra el herbívoro.


Mecanismos de resistencia contra herbívoros

Defensas morfológicas: tricomas (espinas, pubescencia), hojas duras (esclerófilas)

Defensas químicas (taninos, alcaloides)

Baja calidad nutritiva

Expansión rápida de hojas nuevas

Verdecer tardío

Producción de hojas durante época seca

Producción sincrónica de hojas


Parasitismo

Cuando la relación es entre un organismo (parásito), generalmente más pequeño, que utiliza a otro (hospedero) como fuente de alimento (sustancias orgánicas o alimentos ingeridos) sin matarlo, al menos en forma inmediata, se la conoce como parasitismo. Los parásitos, por lo general, pasan por una metamorfosis muy complicada y pueden reducir ciertos órganos (extremidades, visión, etc.), especialmente en los casos de parasitismo 'interno.


Ectoparasitismo

Cuando el parásito vive u obtiene su alimento en el exterior del hospedero. Son ejemplos muy característicos las pulgas, los piojos, el vampiro, el zancudo, los mosquitos, el pique o nihua, el isango o gapa, etc.


Endoporasitismo

Cuando el parásito vive en el interior del hospedero y se alimenta de alimentos ingeridos o de sustancias orgánicas de éste (sangre, tejidos). los endoparásitos debilitan al hospedero y le causan enfermedades. Existen muchos especies de endoparásitos: la triquina vive en los músculos de animales carnívoros, omnívoros y del hombre; las tenias, los nematelmintos y otros gusanos parásitos viven en el intestino de los seres humanos y de muchos animales; el plasmodio de la malaria vive en los glóbulos rojos de la sangre y es transmitido por los zancudos, etc.


Parasitismo social Cuando el parásito ocupa el nido de otra

especie y deja criar su prole por el hospedero. Un caso típico en la costa peruana es el del tordo parásito o mirlo negro (Molothrus bonariensis), que pone sus huevos en los nidos de otras aves, especialmente la pichisanka (Zonotrichia cupensis), y deja criar sus pichones por éstas.


Mutualismo

El mutualismo tiene lugar entre organismos de diferentes especies, los cuales se benefician mutuamente al interactuar. Por esta razón se trata de una interacción de tipo (+, +). Muchos mutualismos son facultativos, es decir, los organismos participantes pueden vivir en ausencia uno del otro.


Mutualismo Otros mutualismos son obligados, lo que significa que

los dos organismos necesitan por fuerza de la presencia del otro para subsistir. Tal es el caso de los protozoarios (del género Trichomonas) que viven en el aparato digestivo de las termitas y se encargan de descomponer la madera que éstas consumen.

En la mayoría de las relaciones mutualistas uno de los miembros brinda alimento al otro, mientras que el segundo ofrece al primero protección, limpieza, dispersión, polinización o sencillamente un sitio para vivir.


Comensalismo y amensalismo

En el comensalismo y el amensalismo uno de los dos participantes no se ve perj udicado ni beneficiado por la interacción. En el amensalismo el otro miembro se ve afectado negati vamente, lo que la hace una interacción de tipo (O, - ), en tanto que en el comensalismo resulta beneficiado en alguna medida, lo que da lugar a una interacción de tipo (O, +).


Comensalismo

Un ejemplo de comensalismo es la relación entre las plantas epífitas y sus hospederos. Las epífitas son plantas que viven sobre otras plantas, como muchas orquídeas.


Amensalismo

Ejemplo de amensalismo podemos citar al fenómeno de alelopatía, que consiste en la producción de sustancias repelentes que impiden el establecimiento de plántulas bajo la sombra de algunas especies de plantas.

Ciertos eucaliptos, por ejemplo, tienen un efecto alelopático, pues se ha visto que muy pocas semillas son capaces de germinar en los lugares donde sus hojas caen y se descomponen.


Cuestionario Como suceden los efectos alópáticos en las plantas.

Defina: anemocoria, anemohidrocoria, hidrocoria y zoocoria.


Propiedades

emergentes

de los

Ecosistemas


¿Qué diferencia hay entre comunidad y ecosistema?


Ecosistema


Recordemos: ¿Qué es ecosistema?

Es la suma de elementos vivos y no vivos de un lugar particular de un planeta

Ejemplo de ecosistema: Valle de Mantaro.

Determine y compare los factores bióticos y abióticos de dos ecosistemas diferentes.


Propiedades emergentes

Las poblaciones tienen propiedades que no presentan los individuos que las conforman , pues emergen del hecho de que las poblaciones son en si mismas grupos de individuos.


Propiedades emergentes de las poblaciones

TAMAÑO: Número de organismos que componen una población.

DENSIDAD: Número de organismos por unidad de área o de volumen.

PATRÓN DE DISTRIBUCIÓN: Arreglo espacial de los organismos en una población, pueden ser ; agregado, aleatorio o uniforme*.

PARÁMETROS DEMOGRÁFICOS*.


Ejemplifique cada tipo de Patrón de distribución en poblaciones vegetales y animales


Propiedades emergentes de las comunidades

Se dividen en :

Estáticas: Pueden ser analizadas en un momento particular en el tiempo.

Dinámicas: Modificaciones que sufren las comunidades con el paso del tiempo, cuyo análisis requiere de observaciones repetidas periódicamente.


Propiedades emergentes de las comunidades

RIQUEZA DE ESPECIES: número de especies que conforman una comunidad.

COMPOSICIÓN: Conjuntos de especies que la conforman , es decir cuales especies están presentes*.

ESTRUCTURA: Manera como esta organizada una comunidad.

FISONOMIA: Aspecto visual de comunidades.


Propiedades emergentes de los Ecosistemas

Productividad Primaria: Es la velocidad o tasa de fijación de materia y energía por parte de los productores primarios entre los que se encuentran los organismos autótrotrofos* : fotosintéticos y quimiosintéticos.



Productividad secundaria: Es la velocidad o tasa de fijación de materia y energía por parte de los organismos heterótrofos, ejemplo: Protozoarios, animales y hongos.


Velocidad y patrón de movimiento de la materia.- Es la rapidez y la ruta que siguen los elementos y compuestos químicos dentro del ecosistema y a través de la biósfera, ejemplo: nitrógeno y agua.



Velocidad y patrón d movimiento de energía.- es la rapidez y la ruta que sigue la energía a través de los componentes del ecosistema.



Estructura trófica.- se refiere a la manera en que se organizan los organismos en un ecosistema de acuerdo con el alimento que consumen .

¿ Qué características tendrá una estructura trófica?

La mas importante es el número de niveles tróficos, es decir el número de veces que la energía pasa de un organismo a otro.



Tasa de descomposición.- Es la velocidad a la cual los materiales producidos por los organismos: cadáveres, hojarasca, heces, etc; se desintegran para formar fracciones mas pequeñas y compuestos químicos mas sencillos.



Eficiencias ecológicas.- se refiere a la eficacia con la que la energía se transfiere de un nivel trófico a otro nivel.



Biomasa en pie.- es la cantidad de materia por unidad de área que se almacena en los seres vivos de un ecosistema.



Logros de los ecosistemas

El ecosistema se enfoca en una unidad de la naturaleza que es bastante real, pues sus elementos presentan una cierta cohesión entre sí a través del intercambio de materia y energía.


Movimiento de materia y energía en un ecosistema terrestre

Si tuviera los siguientes elementos :

Suelo, productores primarios, consumidores primarios, consumidores secundarios, descomponedores , sol, atmósfera y respiración.

¿Cómo realizaría un esquema del movimiento de materia y energía?



Trabajo de campo 1. Seleccionar y rotular 3 maceteros de la misma capacidad.

2. Preparar la tierra y transferir a los maceteros en iguales cantidades.

3. De una misma mazorca de maíz tomar 18 semillas y poner 6 semillas en cada macetero.

4. Proceder de la misma manera con la misma cantidad de semillas de habas.

5. Cada integrante de grupo reportara en clase: taxonomía. Composición química, propiedades medicinales, evolución de las semillas, factores bióticos y abióticos que participan, tipo de crecimiento, interacción ecológica, esquema de una estructura trófica, flujo de energía, al final editara un video y expondrá su trabajo el ´día 13 de julio.

Health & Medicine

2da unidad ecología y medio ambiente