Ecología

Prof. Adriana Carvajal Soto.
Conceptos previos
Fotoheterótrofos:
Organismos
que
obtienen energía de la luz, pero deben
obtener su carbono de compuestos
orgánicos elaborados por otros organismos.
Fotoautótrofos: Organismos que obtienen
energía de la luz y carbono del CO2,
haciendo la fotosíntesis.
Conceptos previos
Quimioautótrofos: utilizan CO2 como fuente de
carbono y obtiene energía oxidando las sustancias
inorgánicas de su medio ambiente, forma
moléculas ricas en energía como glucosa y otras
moléculas orgánicas
Quimioheterótrofos: Organismos que deben
obtener tanto el carbono como la energía de
sustancias orgánicas.
Conceptos previos
Potencial biótico: máxima capacidad de
crecimiento de una población en condiciones
ideales
Factores ambientales limitantes: son las
cosas que previenen que una población
aumente demasiado
Capacidad de carga: el máximo tamaño
poblacional que puede ser soportado por un
medio ambiente dado.
Conceptos previos
Hábitat:
Lugar físico en que vive
el organismo
Nicho Ecológico:
Espacio físico y la
función desempeñada
por el organismo en el
ecosistema
Ecología -> estudio científico
de las interrelaciones entre
los
organismos
y
sus
ambientes.
Población:
grupo
de
organismos que pertenecen a la
misma especie, viven en un
mismo lugar (hábitat) y lo
hacen al mismo tiempo
(coexisten).
Comunidad: poblaciones que
ocupan un área física definida e
interactúan desde el punto de
vista de la transferencia de
materia y energía.
ECOSISTEMA
Comunidades
(biocenosis)
Lugar físico
(biotopo)
Interacción entre componentes físicos y biológicos
basada en el intercambio de materia y energía.
Productores: autótrofos
Componentes:
Consumidores (heterótrofos)
Biotopo
Fotosíntesis
Proceso anabólico que se lleva a cabo en los cloroplastos.
Formación de moléculas orgánicas ricas en energía
(carbohidratos), a partir de moléculas inorgánicas simples
como el CO2 y H2O, usando como fuente de energía la luz
solar.
FACTORES QUE AFECTAN LA TASA DE
FOTOSÍNTESIS
Intensidad Luminosa:
Aumenta al aumentar la
intensidad lumínica
(hasta 600 Watts).
Sales minerales:
Síntesis de moléculas
orgánicas como la
clorofila y para algunos
cofactores enzimáticos.
Agua: aporta electrones
y protones. Participa en
todas las reacciones
químicas de este
proceso.
Temperatura:
eficiente entre los 10
oC y 35 oC
Concentración de
CO2:es la fuente de
carbono para la síntesis
de moléculas orgánicas.
Productividad
Medida de la cantidad de energía lumínica transformada en
energía química de moléculas orgánicas y almacenada en
forma de biomasa
Primaria bruta
(PPB)
Energía
captada
por los productores
y guardada en
materia orgánica.
Primaria neta
(PPN)
Energía captada por
los productores menos
la energía utilizada en
la respiración celular
(R).
Producción
secundaria
Acumulación de
energía por los
organismos
consumidores
Estructuras tróficas
Cadenas
y
tramas tróficas
Flujo de materia y energía
Productores: autótrofos
Consumidores: I, herbívoro
II, carnívoro
III, carnívoro
IV detritívoro, carroñero.
Pirámides Ecológicas
ENERGÍA
Energía almacenada en un
nivel trófico, en un tiempo
determinado, y que queda
disponible para el nivel
trófico siguiente
BIOMASA
Biomasa de cada nivel trófico en
un momento determinado.
Se puede invertir, cuando los
productores se reproducen a
gran velocidad (fitoplancton).
Pirámides de número
 Cantidad de seres vivos en cada nivel trófico en un tiempo
y en una superficie determinados.
 Pueden adoptar una forma invertida cuando los
productores son de gran tamaño
¿Bioacumulación?
Proceso de depósito de una sustancia química en el organismo
de un ser vivo, ya sea porque el producto es absorbido más
rápidamente de lo que puede ser utilizado o porque no puede
ser metabolizado.
¿ Tipo de
pirámide?
Ciclos biogeoquímicos
Movimiento cíclico de los elementos químicos a través
de los organismos y condiciones ambientales
Nitrógeno
Agua
Carbono
y oxígeno
Azufre
Fósforo
Los ciclos biogeoquímicos
pueden ser
Gaseoso
Sedimentado
Mixtos
• Distribución tanto en la atmósfera como
en el agua y de ahí a los organismos.
• C, O, N
• Forman parte de la tierra y de ahí a los
organismos.
• PyS
• Permanece tanto en la atmósfera como en
la corteza terrestre.
• Agua
CICLO DEL CARBONO
1 Productores,
incorporan
el
carbono
(CO2)
mediante
la
fotosíntesis,
formando
moléculas
orgánicas.
2. Consumidores
incorporan el
carbono
mediante los
alimentos.
CICLO DEL CARBONO
3. La respiración
desprende C
de nuevo a la
atmósfera.
4 Descomposición
de la materia
orgánica
muerta libera C
a la atmósfera.
5. Restos orgánicos pueden formar carbón, petróleo o gas
natural. La quema de los combustibles fósiles por el ser
humano devuelve a la atmósfera el CO2 enterrado hace
millones de años.
Ciclo del Nitrógeno
1-Fijación:
Bacterias
fijadoras
de
nitrógeno atmosférico (N2) que producen
compuestos
inorgánicos
como
el
amoníaco (NH3). Rhizobium
2-Amonificación: Los restos nitrogenados (urea y los restos de
organismos muertos) pueden ser de nuevo utilizados por las plantas.
3-Nitrificación: Otras bacterias transforman el amoníaco (NH3) y
amonio (NH4-) en nitrato (NO3-) que pueden ser utilizado
directamente por las plantas.
4-Asimilacion: El resto de los seres vivos incorporan el nitrógeno a
través de las cadenas tróficas
5-Desnitrificación: Bacterias desnitrificante transforman el Nitrato,
amoniaco y amonio en nitrógeno gaseoso.
ECOLOGÍA DE POBLACIONES
ABUNDANCIA
DENSIDAD
Número total de individuos de
una población
Número de individuos por
unidad de área o volumen
Distribución
espacial
Forma en que los organismos se
dispersan en un área determinada
según espacio y tiempo.
Individuos se
asocian en grupos
separados.
Individuos se
ubican
independientes
de los demás.
Individuos se
disponen de forma
equidistante uno
de otro.
Crecimiento poblacional
Inmigración
Natalidad
Crecimiento
poblacional
Mortalidad
Emigración
Potencial biótico
Cuando en una población se dan las condiciones óptimas y no hay
resistencia ambiental, esta puede alcanzar el potencial biótico
(r) que se define como la máxima capacidad de crecimiento de una
población en condiciones ideales, y se expresa como:
Si r es cero, la población se mantiene estable; si es mayor que
cero, crece y si es menor que cero, decrece.
Modelos de crecimiento poblacional
EXPONENCIAL
LOGÍSTICO O SIGMOIDEO:
 Alto potencial biótico
 No hay factores ambientales
limitantes
 Rápido aumento del número de
individuos
 Ambiente limita sus capacidades
de expresión.
 Resistencia ambiental (por
ejemplo: escasez de alimento, de
espacio, de oxígeno, luz, etc).
FLUCTUACIONES DEL TAMAÑO
POBLACIONAL
Los factores que determinan el tamaño poblacional, se
relacionan con la densidad, y se clasifican en:
Densoindependiente
Factores
abióticos
(tormentas,
terremotos,
etc.)
Densodependiente
Factores
bióticos
(interacciones,
enfermedades,
etc.)
Regulan el
tamaño
poblacional.
Estrategias de vida
Conjunto de las características que influirán en la
supervivencia y en la reproducción de un tipo de
organismo y que determinará su “forma de adaptarse” al
ambiente
CURVAS DE SUPERVIVENCIA
Número medio de años que les queda por vivir
a los integrantes de una población. Esta
probabilidad se expresa en curvas de
supervivencia: Tipo I, Tipo II, Tipo III.
ESTRUCTURA ETARIA
Proporción de cada una de las clases de edad con respecto a
las demás en un momento dado. Se utilizan las pirámides de
edades para comparar los tamaños de los grupos.
ECOLOGIA DE COMUNIDADES
Abundancia: número de individuos
de la comunidad por superficie.
Diversidad: variedad de especies de
la comunidad.
Dominancia: especie que sobresale
de la comunidad, por tamaño,
número, etc.
Composición
Zona de transición
entre dos
comunidades:
ecotono.
Limites
Estructura
Las
comunidades
se
pueden presentar en
estratos
o
capas
horizontales o verticales.
Estratificación
ECOLOGIA DE COMUNIDADES
Sucesión ecológica
Primaria: la formación de una
comunidad desde la nada (sin
elementos bióticos).
Secundaria: se desarrolla una
nueva comunidad después de
que una ya existente ha sido
alterada, por ejemplo, por un
incendio.
RELACIONES ENTRE LOS SERES VIVOS
Intraespecífica
Cooperación
• Se establecen entre los
individuos de una misma
especie en un ecosistema.
Competencia
Interespecífica
• Dos
especies
interactúan
entre sí, puede establecer una
relación beneficiosa, dañina
o neutra.
Relaciones interespecíficas
Competencia
Depredación
(- /-)
(+/-)
Ambas
poblaciones
tienen un efecto
negativo
Una población
(depredador) vive
a costa de cazar y
devorar a la otra
(presas).
Simbiosis
Interacción
estrecha entre
dos o más
organismos de
distintas especies
 Huésped = el más
grande de los dos
miembros de una
simbiosis.
 Simbionte = el
miembro más
pequeño
Mutualismo
(+/+)
Amensalismo
Protocooperació
n (+/+)
(-/0)
Simbiosis
Parasitismo
(+/-)
Comensalismo
(+/0)
Amensalismo (-/0)
Alelopática
Antibiosis
La presencia de una especie
(plantas)
perjudica
el
crecimiento
de
la
otra
(Eucaliptos)
Una especie inhibe el crecimiento de
la
otra,
creando
condiciones
intolerables
o
producción
de
sustancias
tóxicas.
(Hongo
penicillium)
Fotosíntesis
Formación
de
moléculas orgánicas
ricas
en
energía
(carbohidratos),
a
partir de moléculas
inorgánicas simples
como el CO2 y H2O,
usando como fuente
de energía la luz solar
Proceso anabólico que se lleva a
cabo en los cloroplastos, la
realizan los organismos que
poseen clorofila
Fase Clara (Reacciones luminosas)
 Ocurre en las tilacoideas
 Estas reacciones convierten
la energía luminosa en
energía química (ATP y
NADPH), liberando O2
Reacciones dependiente de luz
(tilacoide)
Fotosistemas
FS I
FS II
Sistema altamente organizado de
proteínas, clorofila y pigmentos
accesorios
Absorben luz y pasan la energía
al centro de reacción.
1. La luz es absorbida por el FS II, y la energía se
transfiere a los e- en la moléculas de clorofila a del
centro de reacción.
2. Los e- energéticos salen del centro de reacción.
3. Los e- se mueven a la ETC adyacente.
4. La ETC y cierta cantidad de energía se emplea para
impulsar la síntesis de ATP mediante quimiosmosis. Los
e- sin energía sustituyen los que se perdieron por el FS.
5. La luz incide en el FS I, y se pasa energía a los e- en las
moléculas de clorofila a del centro de reacción.
6. Los e- energéticos salen del centro de reacción
7. Los e- se mueven a la cadena transportadora de e8.
Los e- energéticos del FS I son captados en la molécula
de NADPH.
9. Los e- perdidos por el centro de reacción del FS II son
reemplazados por los e- que se obtienen por la
descomposición del agua, que es una reacción que
también libera oxigeno y H+ empleado para formar
NADPH.
Fase dependiente de la luz
Aceptor
Primario
de
Electrón
Generación
de energía
Aceptor
Primario
de
Electrón
NADP
3
2
Luz
Luz
1
Centro de
Reacción
Clorofila
Fotólisis
del agua
Fotosistema
II
Centro de
Reacción
Clorofila
Producción de
NADPH
Fotosistema
I
Fase independiente de la luz: Ciclo de CalvinBenson o C3
 Ocurre en el estroma
 Necesita de los productos
de la fase clara.
 RuBisCo (por las siglas de
Ribulosa
bisfosfato
carboxilasa-oxigenasa).
Requiere:
Dióxido de carbono,
azúcar, bifosfato de
ribulosa (RuBP) y energía
(ATP y NADPH).
1. Fijación de carbono
combina el CO2 con RuBP
forma 2 moléculas de PGA
4. Dos G3P
disponibles para
síntesis de glucosa
2. Síntesis de G3P
emplea energía
3. Síntesis de RuBP utiliza
energía y 10 G3P
Fase clara v/s Fase oscura