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TEMA 5
ORGANIZACIÓN Y DIVERSIDAD DE LA BIOSFERA
Autorregulación del ecosistema
• Un ecosistema es un sistema formado por la interacción entre una biocenosis y unos factores físicos del medio.
• Los ecosistemas son normalmente cerrados para la materia, aunque abiertos para la energía y son capaces de autorregularse y permanece en equilibrio dinámico a lo largo del tiempo.
• Un ejemplo de ecosistema autorregulado lo constituiría un acuario, en cuyo interior tuviésemos una sencilla cadena trófica.
Al introducir una nueva especie el equilibrio del ecosistema se vería alterado.
AUTORREGULACIÓN DE LAS POBLACIONES
Las poblaciones están constituidas por el conjunto
de individuos de la misma especie que vive en un
lugar determinado.
Si a una especie determinada laponemos en las condiciones ideales,sin nada que limite su crecimiento ysin otras especies competidoras odepredadoras, la población encuestión alcanzará un máximo denatalidad y una mortalidad mínima,y se dice que alcanza su potencialbiótico (tasa de crecimientomaximo)
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Una población no puede crecer indefinidamente, ya que al cabo del tiempoempieza a haber limitaciones de recursos, espacio, otras especies y aumenta elnúmero de muertes, a estas limitaciones se les denomina resistencia ambiental
Al conjunto de todos los factoresque limitan el crecimiento de unapoblación se le llamaRESISTENCIA AMBIENTAL.
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Esta resistencia hace que tras un crecimiento inicial se alcance un estado estacionario llamado LIMITE DE CARGA DEL ECOSISTEMA (K).(máximo de individuos que puede mantener un ecosistema)
A las oscilaciones se les llama FLUCTUACIONES y se dice que la población está en EQUILIBRIO DINÁMICO
Los factores que condicionan el tamaño de la población son el
potencial biótico r (TN-TM) y la resistencia ambiental.
La resistencia ambiental
La resistencia ambiental está marcada por una serie de factores que impiden que la población alcance su máximo potencial biótico.
• Factores externos: bióticos (depredadores, parásitos, competidores), abióticos (cambios clima, catástrofes, escasez alimentos agua etc.)
• Factores internos: densidad elevada provoca un descenso de la reproducción (competencia, emigración)
Potencial bióticoExisten dos estrategias de reproducción en función del
potencial biótico:
• r estrategas: Tienen un potencial biótico muy elevado (TN), invierten en un número elevado de crías, de las que pocas llegarán a adultas. Se adaptan bien a medios que cambian facilmente.
• K estrategas: Tienen baja TN, pocos descendientes pero también una baja TM, individuos grandes , de organización y estructura compleja.
CURVAS DE SUPERVIVENCIA
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La información fundamental para conocer la dinámica de la población nos la proporciona la supervivencia de la especie. Si representamos gráficamente la evolución de la supervivencia podemos observar diferentes tipos de comportamientos básicos ( I, II y III ) y por supuesto todos los intermedios .
Tipo I
Tipo III
Tipo II
Sup
erv
ive
nci
a n
acid
os
vivo
s
Duración media de la vida
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TIPO I :
Mortalidad larvaria o juvenil muy alta. Se dan en individuos con tasas de renovación muy alta y una gran capacidad de producción de descendientes. Pertenecen a niveles tróficos más bajos y suelen coincidir con los r estrategas. ( peces, insectos, bacterias, algas...)
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TIPO II:
Es el caso contrario, las especiessuelen tener una vida media altay la mortalidad es pequeña en lainfancia.
Se suele producir en especiesestables de niveles tróficos altos(mamíferos, rapaces, humanos...)y se corresponden con los k-estrategas.
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TIPO III:
Presentan un índice de mortalidadconstante a cualquier edad. No es muyfrecuente en la naturaleza. (aves,roedores, lagartos, plantas perennes...)
Existe una relación entre lasupervivencia y la fertilidad, aquellosindividuos que presentan mayormortalidad infantil suelen tener másdescendencia para compensar.
• ¿En cual de los dos grupos de especies incluirías a estas especies?
Autorregulación debida al biotopo
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La variación de un determinado factor abiótico regula el desarrollo de una especie (su tasa de natalidad TN y su tasa de mortalidad TM). De estos factores, siempre hay uno especialmente importante que es el factor limitante. Cada especie tiene sus factores limitantes (climáticos, del suelo, de composición de las aguas….)
Valencia ecológicaCampo o intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera del medio, que actúa como factor limitante.
Nº
ind
ivid
uo
s
Valor del factor limitante
Valencia ecológica
Estenoica
Eurioica
Desde el punto de vista de la amplitud ecológica existen dos tipos de especies diferentes:
• Eurioicas: Poco exigentes respecto a los valores de un factor ecológico. Tienen un límite de tolerancia grande. Suelen ser generalistas (oportunistas) y r estrategas. Su número de individuos incluso en condiciones óptimas no suele ser muy elevado, por lo mucho que cambia el medio.(charcas, montañas de tierra, desiertos..)
• Estenoicas: Muy exigentes respecto a los valores de un determinado factor. Suelen ser k estrategas y especialistas. El número de individuos es elevado y estable
Si aumenta mucho la resistencia ambiental, las
especies pueden disminuir mucho su número y
pueden entrar en peligro de extinción
Autorregulación de la comunidad o biocenosis.
• Las poblaciones se relacionan entre ellas, estas interacciones actúan como factores limitantes bióticos.
• Esta relación es un factor limitante (biótico), que favorece a unas especies y perjudica a otras, y en cualquier caso contribuye a la estabilidad del conjunto del ecosistema.
INTERACCIONES INTERESPECÍFICAS
TIPO DE
INTERACCIÓN
Especies
A B
Naturaleza de la
interacción
Depredación + - A consume y mata a B
Parasitismo + - A se alimenta de B sin matarlo
Comensalismo + 0 A se beneficia y a B le es indiferente
Mutualismo, simbiosis o
cooperación+ + La interacción es favorable a A y B
Competencia - - A y B se inhiben mutuamente
cuando utilizan un recurso común.
Terminan por separarse en el espacio
o en el tiempo.
Ejemplo: modelo depredador-presa
Tiempo de respuesta
La gráfica presenta una serie de fluctuaciones. Entre una y otra oscilación se observa una diferencia temporal., tiempo de respuesta
Modelo depredador presa: Es estabilizador se basa en un bucle de realimentación negativo.
• Por medio de la teoría de sistemas podemos explicar el comportamiento de las poblaciones.
Los encuentros sería la variable auxiliar, influye en el control de
ambas poblaciones.
DepredaciónLa depredación es un mecanismo muy importante de mantenimiento delequilibrio y de evolución en los ecosistemas. Cuando un depredador sealimenta de la presa, lo hace generalmente a costa de los individuos másdébiles, disminuyendo su número, pero quedando los más fuertes.
Una vez que el número de presas disminuye, no hay suficiente alimentopor lo que también lo hace el número de depredadores y por tantotambién suelen morir los más débiles.
Al haber menos depredadores, vuelve a aumentar el número de presas,pero las que nacen son descendientes de las que sobrevivieron, es decirde las más fuertes.
Igualmente al aumentar el número de presas hay más alimento y nacenmás depredadores, también descendientes de los supervivientes másfuertes.
Parasitismo• Relación binaria, en la que el parásito sale beneficiado
y el hospedante perjudicado.
• Dos clases: endoparasitismo y ectoparasitismo.
• Coevolución parásito y hospedante.
• Los encuentros no afectan a la mortalidad del hospedante
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Parásitos externos. Viven en el exterior de los organismos, chupan la sangre Hemófagos) o la savia. Son las chinches, pulgas, garrapatas, piojos, muerdago...
Parásitos internos. Viven en el interior de los organismos. Pueden parasitar a todo tipo de organismos. Algunos viven en el intestino humano, como la tenia o los áscaridos. Otros viven en el aparato respiratorio, circulatorio, hígado, bajo la piel.... (sarna, triquinosis, toxoplasmosis, ... )Las infecciones bacterianas también se puedenconsiderar parasitismo.
Competencia interespecífica
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Dos especies compiten por los recursos de un mismo ecosistema (alimento, luz, agua, territorio…). El conflicto entre las dos especies puede resolverse de dos formas.
Principio de exclusión competitiva:
En una comunidad, dos especies distintas nunca pueden ocupar el mismo nicho ecológico. La más eficaz excluye a la otra. (Ej. los paramecios)
Segregación ecológica : Se reduce la competencia al mínimo
desarrollando comportamientos ecológicos distintos. (Ej. Pájaros insectívoros de los abetos americanos)
Principio de exclusión competitiva• Si dos especies compiten por un mismo recurso que sea
limitado, una será más eficiente que la otra en utilizar o controlar el acceso a dicho recurso y eliminará a la otra en aquellas situaciones en las que puedan aparecer juntas. (G.F. Gause)
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PLANTAS
Las plantas no pueden desplazarse por lo quela competencia suele ser muy alta.
El principal motivo es la luz, por ello hay unaestratificación. (arboles, arbustos, hierbas,musgos, lianas…). Cuando una de las plantasno consigue alcanzar la luz, termina muriendo.
Cuando compiten por la humedad o elalimento, las plantas que tienen las raíces másprofundas tienen más posibilidades desupervivencia.
Otras recurren a mecanismos para evitar lacompetencia, emiten sustancias ácidas otóxicas que impiden el crecimiento de otras.(romero, pino).
Mutualismo
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Las dos especies obtienen un beneficio de esta relación
En plantas:Un ejemplo clásico son los musgosen los troncos de los árboles. Porun lado el musgo alcanza unaaltura que no conseguiría en elsuelo y así no compite con otrashierbas por la luz. Por su parte elárbol conserva mejor la humedad yse protege del fuego.
COMENSALISMO
Nicho ecológico• Es el conjunto de circunstancias,
relaciones con el ambiente, conexiones tróficas y funciones ecológicas que definen el papel desempeñado por una especie en un ecosistema.
• Diferenciar hábitat-nicho.
• Nicho potencial (ideal o fisiológico): Es aquel que satisface todas las necesidades de una especie. No se alcanza en ambientes naturales.
• Nicho ecológico (real). Es el ocupado en condiciones naturales. La competencia supone que existe solapamiento de nichos entre sp.
BIODIVERSIDAD• Definición:
Tradicional: Riqueza de especies de un ecosistema y abundancia relativa de individuos de cada especie.
Conferencia de Río: 3 conceptos:
1º Variedad de especies que hay en la tierra.
2º Diversidad de ecosistemas en nuestro planeta.
3º Diversidad genética.
COMPONENTES DE LA BIODIERSIDAD
Diversidad Taxonómica o Específica: variedad de especies u
otras categorías taxonómicas, como géneros o familias, en
un área y en un tiempo determinado.
Diversidad Genética: variabilidad que existe en la
información genética o genoma de una especie.
Diversidad Ecológica: variedad del conjunto de ecosistemas,
hábitats y nichos ecológicos presentes en la biosfera.
Como resultado de la influencia humana sobre la biodiversidad natural
o silvestre, hay otro tipo de biodiversidad, la diversidad domesticada o
cultivada, que provienen del proceso de cría y selección artificial
realizado por los ganaderos y agricultores a lo largo de la historia
Índice de extinciónSe ha extinguido una especie cada 500-1000 años.
Nombre/periodosHace(millones de años)
Duración estimada
Especies extintas
Evento
Extinciones del Ordovícico-Silúrico
444 Cientos de años 85 %Supernova,3 subida/bajada
nivel de los océanos
Extinción del Devónico-Carbonífero
360Tres millones
de años82 % Pluma mantélica4
Extinción del Pérmico-Triásico 251Un millón de
años96% Pluma mantélica5
Extinción del Triásico-Jurásico 210Un millón de
años76 %
Fragmentación de Pangea con erupciones masivas
Extinción del Cretácico-Terciario 65 Treinta días 76 % Impacto de un meteorito
• Actualmente la biodiversidad se encuentra en un puntomáximo, podríamos utilizarla en nuestro provecho.
• España es el país con mayor biodiversidad de la UE.
• La biodiversidad varia latitudinalmente, siendo máximaen los trópicos y mínima en los polos.
• Es un recurso muy valioso, aprovechable para eldescubrimiento de nuevas sustancias farmacéuticas ytambién como riqueza genética de “genes silvestres”.
• La presión ejercida por la especie humana sobre losecosistemas ha provocado que la tasa de extinción semultiplique.
ÍNDICE DE PLANETA VIVIENTE
• Es un indicador de presión ambiental establecido por el PNUMA(Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente) y el WWF. Mide el grado de pérdida de biodiversidad.
• Elaborado a partir de las tasas de extinción de determinadas especies en tres ecosistemas representativos terrestres. La tendencia es descendente.
FONDO MUNDIAL PARA LA NATURALEZA
World Wildlife Fund for Nature
Especies de vertebrados amenazadas mundialmente, por región
Mamíferos Aves Reptiles Anfibios Peces Total
África 294 217 47 17 148 723
Asia y el
Pacífico
526 523 106 67 247 1 469
Europa 82 54 31 10 83 260
América
Latina y el
Caribe
275 361 77 28 132 873
América de
Norte
51 50 27 24 117 269
Asia
Occidental
0 24 30 8 9 71
Polar 0 6 7 0 1 14
Nota: Entre las ‘Especies Amenazadas’ se incluyen las clasificadas por la UICN en 2000 como en peligro
crítico, en peligro, y vulnerables (Hilton-Taylor 2000).La suma de los totales de cada región no da el total
global porque una especie puede estar amenazada en más de una región.
Fuente: recopilación a partir de la base de datos Lista Roja de UICN (Hilton-Taylor 2000) y de la base de
datos sobre especies del PNUMA-WCMC (UNEP-WCMC 2001a).
Causas de la pérdida de biodiversidad
Los desencadenantes son el aumento de la población humana
unido al incremento de la cantidad de recursos naturales utilizados.
• Cambio climático
• Contaminación de suelo, agua y atmósfera.
• Alteración y destrucción de hábitats.
• Caza furtiva y comercio ilegal internacional.
• Sobreexplotación de las especies.
• Introducción y sustitución de especies.
Medidas para evitar la perdida de biodiversidad.
La preservación de la biodiversidad es imprescindible para la consecución del desarrollo sostenible.
MEDIDAS:
• Establecer espacios protegidos.
• Estudios sobre el estado de los ecosistemas.
• Legislación sobre preservación.
• Bancos de genes y semillas.
• Fomento del ecoturismo.
SUCESIÓN ECOLÓGICA Y MADUREZ• Sucesión ecológica: cambios producidos en los
ecosistemas a lo largo del tiempo, son sistemas dinámicos.
• Madurez ecológica: estado en el que se encuentra un ecosistema en un momento dado del proceso de sucesión ecológica.
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Es un proceso lento y gradual, en elque las poblaciones que son inestablessufren modificaciones, tanto en sucomposición como en su tamaño,buscando el equilibrio.
Cuando se consigue este equilibrio, elCLIMAX, la comunidad tenderá amantenerse estable y no serásustituida por otra mientras nocambien las condiciones físico químicasy climáticas.
• Comunidad climax: estado de máxima madurez, al que tienden todos los ecosistemas naturales.
• Regresión: Proceso inverso a la sucesión en que se da un rejuvenecimiento o involución del ecosistema.
Tipos de sucesiones
• Sucesiones primarias: sucesiones que parten de un terreno virgen.
• Sucesiones secundarias. Tienen su comienzo en lugares que han sufrido una perturbación anterior.
EJ. 11 Y 12
SUCESIÓN PRIMARIA
Ocurren en ecosistemas que han sufrido una regresión que ha
interrumpido su camino hacia el clímax o lo ha roto. Todavía se
conserva el suelo y parte de la vegetación.
SUCESIÓN SECUNDARIA
Cambios en una sucesión I
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1. AUMENTO DE LA BIODIVERSIDAD: Tanto en riqueza específica como endiversidad específica. En general las r estrategas (iniciales) son sustituidas porlas k estrategas (finales)
2. ALARGAMIENTO DE CADENAS TRÓFICAS. Por el aumento del nº deespecies.
3. AUMENTO DE LA ESTABILIDAD: Se establecen relaciones entre lasespecies, con múltiples retroalimentaciones, que contribuyen a la estabilidad.
4. AUMENTO PROGRESIVO DE LA BIOMASA: Al principio no hay limitaciónde los recursos disponibles, la producción es muy alta, por lo que se produceun aumento progresivo hasta las etapas finales. Finalmente la respiracióniguala a la producción.
Cambios en una sucesión II
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5. DISMINUCIÓN DE LA PRODUCTIVIDAD: A más evolución, menos tasa de renovación.
6. AUMENTO DE LOS NICHOS ECOLÓGICOS: Se produce un mayor aprovechamiento y el ecosistema se vuelve más complejo.
7. DISMINUCIÓN DEL FLUJO ENERGÉTICO QUE RECORRE EL ECOSISTEMA: Finalmente la energía pasa por muchos organismos por lo que se producen más pérdidas, el reciclado se produce instantáneamente por lo que la materia apenas tiene tiempo de estar en el medio antes de volver a ser capturada.
Evolución de parámetros tróficos: durante las primeras
etapas de la sucesión, la producción es mayor que la
respiración, por lo tanto aumenta la biomasa.
La productividad decrece con la madurez.
La comunidad clímax es el estado de máxima biomasa y
mínima tasa de renovación.
REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD
• Deforestación: provocada por la tala y la quema de árboles y por la agricultura mecanizada. La restauración del bosque primitivo dependerá de las características del suelo.
• Incendios forestales: el fuego ha sido un factor natural que rejuvenece los bosques templados y los mediterráneos ricos en especies pirófilas.
• Introducción de nuevas especies puede provocar la extinción de especies autóctonas.
Principales biomas terrestres
• Zona ecuatorial: selva tropical.• Trópicos: desiertos.• Zona templada: bosque esclerófilo, bosque húmedo y bosque de coníferas según aumenta la latitud.• Zona periártica: tundra.
Selvas tropicales
Bosque esclerófilo
Bosque caducifolio
taiga
tundra
