Tema 19. El flujo de materia en las comunidades. Ciclos

Tema 19. El flujo de materia en las comunidades.
Ciclos biogeoquímicos
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
El flujo de materia y energía en los ecosistemas van de la mano
La composición química de la corteza terrestre y la biosfera difiere notablemente
Los nutrientes se reciclan a diferentes escalas
Los productores primarios (plantas) reciclan una parte de los nutrientes: concepto
de reabsorción (retranslocación).
Los saprotrofos reciclan los nutrientes retenidos en la materia orgánica muerta
La presencia de los detritívoros facilita la acción de los descomponedores.
La actividad de los descomponedores depende de las condiciones ambientales
abióticas
La tasa de mineralización de la materia orgánica muerta puede condicionar la
PPN
La actividad de los descomponedores también depende de la composición de la
materia orgánica muerta
Balance de nutrientes en los ecosistema: entradas y salidas
Parte de los nutrientes entra en el ecosistema en forma de deposiciones secas y
húmedas. El problema de la lluvia ácida
Parte de los nutrientes de los ecosistemas terrestres se “pierde” por lixiviación.
Bases ecológicas para el uso sostenible de los bosques
El ciclo global del nitrógeno, carbono y el fósforo
Ecología
Pedro Villar
El flujo de materia y energía en los ecosistemas van de la mano
Ecología
Pedro Villar
La composición química de la corteza terrestre y la biosfera difiere notablemente
Abundancia de elementos (%)
Elemento Corteza terrestre
Ecología
Humanos
Plantas
O
47
61.3
45
Si
27.7
0.026
Trazas
Al
8.1
0.00009
Trazas
Fe
5
0.006
0.01
Ca
3.6
1.42
0.5
Na
2.8
0.14
Trazas
K
2.6
0.06
1
Mg
2.1
0.03
0.2
H
1
10
6
N
0.005
2.6
1.5
Cl
0.07
0.13
0.01
P
0.12
0.2
0.1
C
0.03
22.8
45
Pedro Villar
Los nutrientes se reciclan a diferentes escalas
Ciclado a nivel de comunidad
Consumidores
Productores
primarios
SUELO
Materia orgánica muerta
Descomponedores
Lixiviado de nutrientes
Ecología
Pedro Villar
Los nutrientes se reciclan a diferentes escalas
Ciclos biogeoquímicos (a escala global)
Atmósfera
Los ciclos biogeoquímicos pueden ser de dos tipos en función de
la fuente principal de entrada a los ecosistemas:
1)
Sedimentarios: El suelo y las rocas son los principales
reservorios y puntos de entrada (P, Ca)
2)
Gaseosos: La atmósfera y el océano son los principales
reservorios y puntos de entrada (N, C, O)
Mares y
océanos
Comunidades
de organismos
Corteza
terrestre y
marina
Ecología
Pedro Villar
Los productores primarios (plantas) reciclan una parte de los nutrientes:
concepto de reabsorción (retranslocación)
Modificado a partir de Smith and Smith 2007
Ecología
Pedro Villar
Los saprotrofos reciclan los nutrientes retenidos en la materia orgánica muerta
Los organismos que utilizan
la materia orgánica como
fuente de energía y materia
se denominan saprotrofos
(Begon et al. 2006):
1) Descomponedores: bacterias y
hongos (son los responsables de
la mineralización de la materia
orgánica)
Ecosistema
terrestres
2) Detritívoros
Ecología
Pedro Villar
La presencia de los detritívoros facilita la acción de los descomponedores
Respiración (ml CO2
h-1 g de cadáver)
Descomposición de hojas de Spartina maritima después de 99 días
Ecología
Begon et al. 2006
Cadáveres
de
pequeños
mamíferos
Cadáver
agujereado
artificialme
nte
Cadáve
r intacto
Pedro Villar
La actividad de los descomponedores depende de las condiciones ambientales
abióticas
Smith and Smith 2007
Molles 2006
Ecología
Pedro Villar
La tasa de mineralización de la materia orgánica muerta puede condicionar
la PPN
PPN:10-80 g m-2 año-1
PPN: 10-20 g m-2 año-1
Ecología
Pedro Villar
Porcentaje del peso inicial
La actividad de los descomponedores también depende de la composición de
la materia orgánica muerta
Modificado a partir de Smith and Smith 2007
Ecología
Pedro Villar
La actividad de los descomponedores también depende de la composición de
la materia orgánica muerta
(Fitoplancton)
(Fanerógamas dulceacuícolas)
(Algas
grandes)
(Fanerógamas
La relación
C:N
disminuye
marinas)
(Gramíneas
)
(Juncos, carrizos y espadañas)
(Mangles)
(Árboles planifolios caducifolios)
(Árboles planifolios
perennifolios)
Begon et al. 2006
Ecología
Molles
2006
Pedro Villar
Balance de nutrientes en los ecosistema: entradas y salidas
Absorción de gases
de la atmósfera (C,
N y O)
Deposición seca y
húmeda
Absorción de gases
Emisión de
gases a la
atmósfera
(C, N y O)
Escorrentía
superficial,
arroyo y ríos
Deposición seca
y húmeda
Absorción y
emisión de
gases
Flujo hacia
estuarios y
mares
Ecología
Escorrentía
superficial,
arroyo y ríos
Emisión Disolución
gases gases en
agua
Caída al y liberación
desde el sedimento
Emisión de gases
Descomposición
de la roca madre y
el suelo
Percolación de
lixiviados al
nivel freático
Aerosoles
Descarga del
nivel freático
Pedro Villar
Parte de los nutrientes entra en el ecosistema en forma de deposiciones secas
y húmedas
Deposición húmeda
Deposición seca
Demanda del nutriente
Cl
+
N
-
Precipitación
+
S
+
Begon et al. 2006
Ecología
Precipitación
Precipitación
-
K
-
+
Precipitación
-
Quercus pyrenaica
Pedro Villar
Parte de los nutrientes de los ecosistemas terrestres se “pierde” por lixiviación.
Bases ecológicas para el uso sostenible de los bosques
Begon et al. 2006
Evolución de la concentración
de nutrientes en el agua
drenada en una cuenca talada
y no talada en un sistema
forestal dominado por árboles
caducifolios (Hubbard Brook)
Cuenca desforestada
Cuenca control
Ecología
Pedro Villar
Parte de los nutrientes de los ecosistemas terrestres se “pierde” por lixiviación.
Bases ecológicas para el uso sostenible de los bosques
Explotación de montes bajos de Castanea sativa
Rubio y Escudero (2003). Forest Ecology and Management 183:195-204
Si no se hacen talas reiteradas ni el sistema sufre
alguna perturbación catastrófica, los nutrientes en
el suelo se recuperan con el tiempo
Ecología
Pedro Villar
El ciclo global del carbono
Smith and Smith 2007
Emisiónes
(descomposición mat.
org. del suelo)
Emisiónes (respiración,
combustiones)
750 Gt
Absorción
(fotosíntesis)
560 Gt
Difusión
Materia aloctona
Fotosíntesis
Respiración
38000 Gt
Materia orgánica del suelo
1500 Gt
10000 Gt
Sedimentación
(rocas carbonatadas)
Ecología
Pedro Villar
El ciclo global del nitrógeno
Actividades humanas
Fijación
biológica
100
Deposición seca y
húmeda
Desnitrificación
<200
140
15
Fijación porDesnitrificación
rayos
<3
1200
110
36
Materia orgánica
Aguas subterráneas
Materia aloctona
y N disuelto
8000
Entierro permanente
Ecología
Pedro Villar
El ciclo global del fósforo
Smith and Smith 2007
Ecología
Pedro Villar