TEMA 15 LA DINAMICA DE LA BIOSFERA DESARROLLO CONCEPTUAL

TEMA 15
LA DINAMICA DE LA BIOSFERA
DESARROLLO CONCEPTUAL
• APROXIMACIÓN AL CONCEPTO DE ECOSISTEMA
• DEFINICION DE ECOSISTEMA
Nivel de organización constituido por seres vivos y componentes inertes interrelacionados. La matera circula
de forma cíclica y la energía en forma de flujo. Dos componentes diferentes:
• Bióticos: conjunto de seres vivos que se agrupan en poblaciones y comunidades o biocenosis.
• Abióticos: elementos físico−químicos del medio o biotopo.
Los limites espaciales se denominan ecotonos, están determinados por cambios mas o menos bruscos en las
características de la comunidad y del biotopo. Ofrecen un especial interés ecológico.
• LOS FACTORES ABIÓTICOS
Factores climáticos, edáficos (mineralogica, pH...). Características físicas y químicas del medio que ejercen su
influencia sobre los organismos vivos. Son factores limitantes. Cada especie puede soportar variaciones de los
factores abióticos presentes en su medio ambiente, pero por encima o por debajo no puede sobrevivir. A ese
margen se le denomina intervalo. Según la amplitud del intervalo:
a)Eurioicos− pueden vivir dentro de intervalos de valores muy amplios para un determinado factor abiótico.
``Yo puedo vivir en unos márgenes mas amplios´´.
b)Estenoicos− solo toleran intervalos muy estrechos para un determinado factor abiótico.
• LOS FACTORES BIOTICOS
Relaciones que se establecen entre los organismos; dos tipos:
• Intraespecíficas− entre organismos de la misma especie. Las relaciones familiares, coloidales...
• Ínterespecíficas− entre individuos de especies diferentes. Depredación, comensalismo...
2.LA POBLACION
conjunto de organismos de las misma especie dentro de un ecosistema.
2.1. PARÁMETROS QUE CARACTERIZAN A UNA POBLACIÓN
• Efectivo− numero de individuos que componen una población. Puede efectuarse realizando inventarios (
por recuento directo, transepto, caza−captura...).
• Abundancia− el efectivo de una población y se suele cuantificar usando una escala del 1 al 5, donde 1
significa que esa especie es rara y el 5 que es muy abundante.
• Densidad de población− numero de individuos por unidad de área o de volumen considerado.
d)Vida media− tiempo transcurrido entre el nacimiento y la muerte.
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e)Tasa de natalidad− numero de descendientes de una población.
f)Tasa de mortalidad− numero de muertos en una población.
g) Tasa especifica de aumento− diferencia entre la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad de una población.
h) Proporción de sexos− cociente entre el numero de machos y el numero de hembras de una población.
i)Curvas de supervivencia− son graficas en las que se representa el porcentaje de individuos vivos o la
probabilidad de vida de una misma generación a lo largo de tiempo.
2.2 DINAMICA DE LAS POBLACIONES
2.2.1. RELACIONES Intraespecíficas
Los individuos tienden a unirse formando asociaciones con características y finalidades diferentes:
• Familiar− individuos estrechamente emparentados entre si, tiene como objetivo facilitar la procreación y el
cuidado de las crías. Asociaciones familiares: parental, formada por los padres y la prole; matriarcal, por la
madre y la descendencia, y filial, formada exclusivamente por la prole.
• Colonial− individuos procedentes de un único progenitor que permanecen unidos a el y comparten por tanto
parte de su cuerpo.
• Gregarias− individuos que se agrupan con diferentes fines: búsqueda de alimento, defensa... Si los grupos
están formados por mamíferos, aves o peces, reciben el nombre de manadas, bandadas o bandas.
• Estatales− sociedades de individuos, en las que aparece una jerarquización y un reparto de funciones.
2.2.2. DISTRIBUCIÓN ESPACIAL
Los seres vivos se reparten el espacio de manera que la condiciones para si crecimiento y desarrollo sean
óptimos. Tipos de distribución:
• Aleatoria− se distribuyen al azar.
• Distribución regular− la distancia entre individuos es mas o menos regular.
• Acumulada− la mas frecuente.
• Por gradientes−determinada por la orientación hacia un determinado factor. Algunos organismos acuáticos
como el fitoplancton.
2.2.3 EL CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES
• El crecimiento exponencial o en J− es el crecimiento que se daría en una población en la que el espacio y
los alimentos fueran ilimitados.
Dn/ dt = rN
Dn/ dt es la tasa de crecimiento y N es el efectivo de la población e el momento considerado.
• Crecimiento en S o sigmoideo− en una población que se desarrolla en un ambiente con recursos limitados.
Dn/dt= Rn x K−N/K
R representa la capacidad reproductiva intrínseca de la población y K es la capacidad de carga del sistema.
K−N/K es aproximadamente uno. Cuando N=K, obviamente d N / dt = 0, es decir, la población no crece y se
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mantiene constante.
LAS ESTRATEGIAS DE CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN
Las constantes r y K nos permiten diferenciar dos estrategias para el crecimiento y la supervivencia de las
poblaciones:
• Las estrategias de la r− aquellos organismos dotados de un alto potencial reproductivo, o quienes la
selección natural favorece en las fases iniciales de colonización de un ecosistema nuevo. Son especies
oportunistas , que soportan mal la competencia, a la que, responden emigrando.
• Las estrategias de la K− organismos especialistas con menor potencial reproductivo pero con gran
capacidad para competir por los escasos recursos en poblaciones densas.
2.2.4. DISPERSIÓN DE LA POBLACIÓN
Es la tendencia que esta manifiesta a entenderse en todas las direcciones. Viene determinada por la capacidad
de locomoción de cada especie y por las barreras geográficas. Los movimientos de dispersión mas importantes
son:
• Emigración− van desde una población hacia otra situada en un lugar diferente al de origen.
• Inmigración− es la llegada de individuos procedentes de otras poblaciones.
• Migración− son los viajes de ida y vuelta que los individuos de algunas poblaciones emprenden en
determinadas épocas del año.
3.LAS COMUNIDADES O BIOCENOSIS
Están formadas por el conjunto de poblaciones que viven en un área determinada. Al tratarse de grupos de
individuos de distinta especie y que pertenecen a diferentes poblaciones que pueden verse perjudicados,
beneficiados o no afectados.
• Competencia interespecífica− es una relación en la que los individuos de una especie experimentan una
disminución de la supervivencia, la fecundidad o el crecimiento, como consecuencia de la explotación de
los recursos limitados, por individuos de otra especie. Las dos especies resultan perjudicadas y pueden
llegar a desaparecer. No siempre se llega a evitar la competencia o a lo que se ha denominado exclusión
competitiva, y es frecuente la coexistencia de especien que rivalizan por los mismos recursos, que están
sometidas a variaciones debido a la fluctuación del las condiciones ambientales, que producen un
desplazamiento del equilibrio entre las mismas hacia una u otra especie.
• Depredación− un organismo vivo (la presa) es matado y consumido parcial o totalmente por otro. Dos
tipos:
• Los predadores verdaderos− dar muerte a sus presas con bastante rapidez. Águilas, tigres, leones...
• Los ramoneadores, como vacas, ovejas, ciervos, larvas de insectos que rara vez son letales a corto
plazo.
Los individuos adquieren reacciones de defensa frente a futuras agresiones.
• Parasitismo− un organismo (el parásito) consume una parte del otro ( el hospedador), provocándole
daño, pero sin causarle la muerte, al menos durante un largo periodo de tiempo. Centran sus ataques
en uno o en muy pocos organismos. La asociación parásito− hospedador es íntima. Categorías
principales:
♦ Los microparásitos se multiplican dentro de sus hospedadores definitivos incluso, dentro de
las células de aquel.
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♦ Los macroparásitos crecen en su hospedador definitivo, producen formas infectivas que lo
abandonan para infectar a otros hospedadores, como pueden ser las tenias, insectos, hongos y
también algunas plantas superiores, como puede ser el muérdago.
♦ Mutualismo. Se asocian dos especies con el resultado de beneficio mutuo. Aumento de la
valencia ecológica de los organismos simbiontes, pueden colonizar ambientes que serian para
ellos poco propicios o incluso letales, y también en un incremento del numero de individuos
al facilitar el mutualismo alguna o varias de las funciones de nutrición, reproducción y
relación. Podemos distinguir dos tipos de mutualismo:
⋅ La simbiosis. Si en la interdependencia entre los mutualistas es muy fuerte la
relación. En ocasiones, la unión es tan intima que una de las especies vive
dentro de las células de su compañera de relación.
⋅ El mutualismo facultativo. Se produce cuando entre dos especies la relación
es positiva pero estas pueden prescindir de la misma.
⋅ Comensalismo. Una de las especies obtiene beneficio, la otra no es ni
favorecida ni perjudicada. Es frecuente que el comensal utilice el cuerpo de
su hospedador como ocurre con las plantas epifitas que viven sobre huecos y
rellano de troncos de árboles. Otros comensales utilizan la vivienda del
hospedador.
⋅ Amensalismo. Esta relación se produce cuando la actividad normal de una
especie ocasiona perjuicios a otra. Esta relación puede ser un estado inicial
que evolucionaría hacia otros, como parasitismo o depredación.
3.2 FACTORES QUE LIMITAN EL CRECIMIENTO DE UNA
POBLACIÓN
Todas las poblaciones poseen mecanismos de autorregulación. De modo que
a un mayor numero de población, es menor el crecimiento de la misma,
incluso pudiendo llegar a descender, y a un menor numero de población
aumenta el crecimiento en la misma.
⋅ El Espacio Físico. Puede ser un factor limitante para plantas, hongos e
incluso algunos animales. En el caso de las plantas, el espacio determina su
tamaño y su distribución. En el caso de los animales, el espacio no es tan
determinante como en el caso de las plantas, ya que estos pueden cambiar de
lugar mediante la inmigración y emigración, estando mas limitados por sus
depredadores, enfermedades o la comida.
⋅ La Cantidad De Alimento Disponible. Mientras se lleve un control o exista
un equilibrio, no habrá problema, pero en cuanto uno de los dos ( animales o
plantas ), devore mas cantidad de la que la otra especie sea capaz de
regenerar, una desaparecería. Por esto espacio y densidad de población esta
relacionados con el alimento disponible.
⋅ La Depredación. La mayor parte de organismos son depredadores y presas a
la vez. Por ejemplo si en un momento dado una población de presas fuese
devorada, la población de depredadores que se alimenten de esas presas
también desaparecería. Por esto la interacción presa−depredador, cada
población de presa determina el tamaño de la población de depredadores y
viceversa.
⋅ Parasitismo. Como los parásitos debilitan al hospedador y reducen su
capacidad reproductora, también afectan a su numero y densidad.
⋅ La Competencia. Mas intensa cuando ambos individuos comparten un
recurso y luchan por conseguirlo. La competencia es otro de los factores
determinantes del crecimiento de la población.
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4. ECOSISTEMAS Y NICHO ECOLÓGICO
Cada una de las especies de animales y vegetales de un ecosistema cumple
una determinada función que recibe el nombre de nicho ecológico, mediante
la cual de procura el sustento. De esta forma cada especie esta
ecológicamente definida por un domicilio y por una función. Aunque
pertenecen a distintos ordenes de mamíferos y comparten el mismo nicho.
5. FLUJO DE ENERGIA EN UN ECOSISTEMA
Mientras que los vegetales son autótrofos y la obtienen transformando la
energía solar en química, gracias a la fotosíntesis, los animales la obtienen de
materia orgánica ya elaborada, tanto de origen vegetal como animal. El flujo
de materia en un ecosistema constituye un ciclo cerrado. La energía es
captada en cada nivel trófico, se utiliza en los procesos vitales y se desprende
en forma de calor, parte se expulsa como residuo y a parte se consume al
crecer los seres vivos y puede ser utilizada en el siguiente nivel. El ciclo de la
energía es abierto y por tanto debemos hablar de flujo energético. En un
ecosistema, el flujo de energía es unidireccional y sufre una serie sucesiva de
transformaciones.
5.1 LOS NIVELES TROFICOS
Cada nivel agrupa a aquellos seres vivos que obtienen materia y energía de
forma semejantes:
⋅ Los productores: el primer nivel trófico. La energía procedente del sol ha
sido transferida una vez. Son autrótofos y producen materia orgánica por
fotosíntesis. Vegetales y fitoplancton.
⋅ Los consumidores primarios: se alimentan de la materia orgánica que
sintetizan los productores.
⋅ Los consumidores secundarios: se alimentan de consumidores; son
heterótrofos. Si se alimentan de consumidores secundarios se les denomina
terciarios.
⋅ Los descomponedores o transformadores: se alimentan de la materia orgánica
que existe en los restos de seres vivos pertenecientes a niveles anteriores, a la
que transforman en materia inorgánica y nueva materia orgánica.
5.2 CADENAS Y REDES TROFICAS
Las cadenas alimenticias representan, de forma lineal, las relaciones que
existen entre seres vivos que se alimentan unos de otros. A medida que
ascendemos a niveles superiores, la disponibilidad energética disminuye. Las
relaciones que se establecen en un ecosistema no son lineales; se producen
conexiones entre cadenas alimentarías.
5.3 TRANSFERENCIAS DE ENERGIA ENTRE NIVELES TROFICOS
La reducción de energia a medida que se asciende s niveles tróficos
superiores es de un 10 por cien.
5.4 LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
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Permite conocer mejor el funcionamiento de un ecosistema. Podemos realizar
representaciones por medio de pirámides de las cadenas tróficas, teniendo en
cuenta el numero de individuos, la biomasa o la energía de cada nivel trófico,
que nos darán una idea mas completa del funcionamiento de un ecosistema.
6. PRODUCCIÓN Y PRODUCTIVIDAD DE LOS ECOSISTEMAS
Un ecosistema es una maquina compleja que procesa materia y energía. Es
fácil evaluar su flujo. Consiste en conocer el aumento de biomasa por unidad
de tiempo, superficie o volumen y la relación que existe entre ambas:
⋅ La biomasa: puede expresarse en gramos de peso seco o fresco o en numero
de individuos por unidad de volumen o superficie.
⋅ La producción es el incremento de biomasa por unidad de tiempo.
Proporciona una idea sobre la cantidad de biomasa que puede ser utilizada
por el siguiente nivel trófico sin dañar la estabilidad del ecosistema.
⋅ La productividad relaciona biomasa y producción.
Productividad = producción/ biomasa.
Es una de las características mas interesantes ya que permite conocer los
limites de explotación de los mismos. En el plancton, la productividad es
muy elevada.
6.1 PRODUCCION PRIMARIA Y SECUNDARIA
Distinguimos:
⋅ La producción primaria: aumento de biomasa de los seres autótrofos o
productores. Si fuese el único proceso en los seres fotosintéticos, podríamos
medir la producción calculando los valores correspondientes o la
acumulación de azucares. Varia según el lugar donde nos encontremos: es
máxima en bosques tropicales, estuarios y cultivos intensivos, y mínima en
desiertos y zonas árticas. Los océanos son poco productivos, debido a la
limitación impuesta por la luz y los nutrientes.
⋅ La producción secundaria: cantidad de biomasa almacenada en los niveles
superiores, consumidores y descomponedores, por unidad de tiempo. Puede
tomar dos direcciones: una que lleva a los consumidores primarios y otra que
lleva a los descomponedores. Parte constituye la energía digerible, siendo el
resto energía fecal. Una parte se gasta a través de la orina, mientras que la
energía metabolizable se utiliza para mantener las funciones vitales y para
aumentar la biomasa del animal. Ps = C − (Rs + F + U) C = energía del nivel
anterior, ( ) = respiración + fecales + orina.
⋅ La producción neta del ecosistema: PNE = PB − ( Rp + Rc) productores y
consumidores.
Según sea la dinámica evolutiva:
♦ En un ecosistema en equilibrio, la materia que se produce es
igual a la que se destruye.
♦ En un ecosistema joven la producción bruta es mayor que la
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respiración.
♦ En los ecosistemas contaminados o en aquellos que sufren
una explotación excesiva, la producción total será negativa.
7.LA MATERIA EN EL ECOSISTEMA. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
La energía fluye unidireccionalmente en los ecosistemas debido a que es
captada inicialmente por los productores y se disipa, en el ultimo termino, en
forma de calor. En el caso de los elementos químicos que forman parte de los
seres vivos y de la geosfera, se produce un flujo cerrado entre los distintos
compartimientos. Estos elementos pueden formar parte de la materia viva o
de la materia inerte.
7.1 EL CICLO DEL CARBONO
El carbono se fija por medio de los organismos fotosintéticos en forma de
CO2 y se incorpora como carbono orgánico en los principios inmediatos, que
servirán posteriormente de alimento a los demás componentes de la cadena
trofica. El dióxido de carbono se libera de nuevo al ecosistema mediante los
procesos de respiración y también durante la descomposición bacteriana.
El CO2 atmosférico puede inmovilizarse mediante su transformación en
CaCO3 , que es insoluble y precipita. El CO2 puede también retornar de
nuevo a la atmósfera mediante la descarbonatacion de las rocas calizas.
7.2 EL CICLO DEL FOSFORO
Elemento limite de la producción del ecosistema. Los organismos disponen
de estrategias bioquímicas para conservarlo. Las plantas lo absorben como
fosfato inorgánico que luego incorporan una gran cantidad de compuestos y
también como fosfatos inorgánicos solubles. Los mismos compuestos
fosforados aparecen en los organismos heterótrofos, que toman el fósforo que
necesitan de los escalones troficos inferiores. En los vertebrados se deposita
en los huesos. Las sustancias de deshecho y los restos orgánicos lo devuelven
al medio. Las perdidas de fósforo se producen por el lavado ocasionado por
las lluvias y corrientes, asi como por el transporte y deposito en los
sedimentos marinos y lacustres. Estos sedimentos son puestos de nuevo en
circulación por corrientes ascendentes, el fósforo entra en las cadenas troficas
acuáticas y también, de nuevo en las terrestres, al ser consumido los peces
por aves o ser capturados para consumo humano.
7.3 CICLO DEL NITRÓGENO
Las plantas solo pueden incorporar el nitrógeno que se encuentra en forma de
nitratos en el suelo, los organismos heterótrofos asimilan el nitrógeno
orgánico, componentes de las proteínas y demás sustancias nitrogenadas,
previamente elaborados por los autrótofos. Todos devuelven el nitrógeno al
suelo en sus excrementos o , tras su muerte, que origina amoniaco. Otras
bacterias, las Nitrificantes, oxidan el amoniaco y lo transforman en nitritos.
Continuaran su oxidación hasta convertirse en nitratos.
7.4 CICLO DEL AZUFRE
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La fuente es el SO4 (2−) inorgánico. Lo absorben las plantas que lo
incorporan como −SH y como SO 4(2−) principalmente. Los heterótrofos lo
toman de los escalones troficos inferiores.
Las sustancias de deshecho y los restos de animales y plantas devuelven al
medio el azufre orgánico, que es mineralizado por bacterias y hongos, que lo
transforman en azufre, en H2S y en sulfuros de hierro. Pueden ser oxidadas
de nuevo por acción de microorganismos.
El carbón y el petróleo contienen cantidades importantes en diversos estados
químicos, que se transforma en SO2 y pasa a la atmósfera cuando tales
combustibles se queman. Este ciclo ejemplifica como la acción del hombre
puede cambiar las condiciones ecológicas, ya que el ácido sulfúrico es el
causante, junto con el ácido nítrico, de la lluvia ácida, de acción devastadora
sobre bosques y ecosistemas lacustres. El ácido sulfúrico se genera a partir de
SO2 atmosférico mediante un proceso de oxidación.
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