TEMA 5

ORGANIZACIÓN Y DIVERSIDAD DE LA BIOSFERA

“ El conjunto de todas las fuerzas o condiciones externas, incluyendo factores físico-químicos, climáticos y bióticos, que actúan sobre un organismo, una población o una comunidad”.

EL MEDIO AMBIENTE

• Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan (biotopo).

• Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat.

• Los ecosistemas suelen formar una serie de cadenas que muestran la interdependencia de los organismos dentro del sistema.

• Todas las interacciones están impulsadas directa o indirectamente por la energía solar.

EL ECOSISTEMA

FACTORES BIÓTICOS

FACTORES ABIÓTICOS

Factores Físicos

• Temperatura

• Precipitaciones

• Radiación solar

• Humedad

• Presión atmosférica

• Viento

• Altitud/Latitud

• Suelo

• Características del agua

Factores Químicos

• Cantidad de aire y

agua en el suelo.

• Salinidad

• Concentración y tipo

de nutrientes.

• Concentración de

oxígeno.

• Sustancias tóxicas.

• Los factores físicos pueden ser descompuestos desde el punto de vista de

los organismos en:

• Condiciones: factores que influyen en los organismos pero que no son

consumidos por ellos. Ej. pH, tª, etc.

• Recursos: factores que son consumidos por los organismos (no

necesariamente ingestión). Pueden ser físicos (luz, CO2, H2O) como

biológicos (biomoléculas, otros organismos etc..).

EL MEDIO Y LOS ORGANISMOS

EL NICHO

• Para cada condición o recurso la especie solo puede sobrevivir, reproducirse o desarrollar una población viable dentro de unos límites. Este conjunto de condiciones y/o recursos constituyen el nicho de la especie.

• El nicho se representa como un hipervolumen de n-dimensiones (poco práctico)

• Es conveniente dividir el espacio multivariado en dimensiones simples, como alimento (nicho trófico), espacio (nicho espacial), tiempo (nicho temporal) etc…

VALENCIA ECOLÓGICA

de una especie con respecto a un factor ecológico determinado es la posibilidad que tiene esta especie para vivir en un medio que se caracterice por variaciones más o menos fuertes de este factor.

Un especie que tenga una valencia ecológica pequeña con respecto a un determinado factor, es una especie estenoica. una especie de valencia ecológica amplia es eurioica.

Clasificación según la amplitud de la valencia ecológica:

EURIOICAS ESTENOICAS

Poseen valencias ecológicas de gran amplitud

para un determinado factor

Presentan límites de tolerancia estrechos para un determinado factor

El nº máximo de individuos no suele ser muy elevado

Son generalistas tolerantes con las variaciones del medio

Suelen ser estrategas de la r

Son muy exigentes con los valores de un determinado factor

En condiciones óptimas, el nº de individuos llega a ser muy elevado

Suelen ser k estrategas Muy especialistas responden de un

modo muy eficaz ante las condiciones que le son propicias

Debido a las interacciones existentes entre los diferentes individuos de una comunidad, los nichos ecológicos de las diferentes especies no tienen unas fronteras claras, por lo que se distingue entre:

El área naranja representa el nicho real de esta especie, el resto de la elipse constituyen áreas de solapamiento con los nichos fundamentales de otras especies (restos de especies).

• Nicho fundamental o potencial: aquel nicho que presentaría una especie de no ser por la interacción con las otras

• Nicho real: nicho ocupado por una especie en condiciones naturales.  

ORGANISMOS: sistemas abiertos que intercambian constantemente materia y energía con el medio y requieren unas condiciones adecuadas para su supervivencia.

El entorno físico donde se desenvuelve un individuo y al que está adaptado es su HÁBITAT.

ESPECIE: conjunto de organismos que se reproducen entre sí y tienen descendencia fértil

FACTORES BIÓTICOS

DINÁMICA POBLACIONAL

La variación temporal de la población depende de:

• N = tamaño de la población.• t = tiempo.• na = número de nacimientos. • m = número de muertes.

Si la población no está sometida a ninguna limitación, crecimiento que es denominado de tipo exponencial o geométrico

Ecuación logística de crecimiento poblacional

• Es un modelo más realista.• Se asume que en el ecosistema existe una capacidad de carga K.

Capacidad de carga K representa el número máximo de individuos que el ecosistema puede soportar.

Tasa intrínseca de crecimiento r: su valor máximo es el potencial biótico de esa población

Resistencia ambiental: conjunto de factores que impiden que una población alcance su 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

PIRÁMIDES DE VIDA

La población presenta una alta tasa de natalidad. Presentan individuos muy jóvenes y pocos individuos de edad postrreproductiva. Es una población que está en crecimiento

La población presenta una tasa de natalidad muy baja. Representa una población en regresión

La población presenta una alta tasa de natalidad y prácticamente el mismo número de individuos en edad prerreproductiva y reproductiva. Representa una población estabilizada.

CURVAS DE SUPERVIVENCIA

Tipo I: muestra una elevada supervivencia en todas las edades, salvo al final, con la mortalidad concentrada en esa etapa. Ej población humana

Tipo II: caracteriza especies con una mortalidad constante a lo largo de todo su ciclo vital. Ej las aves

Tipo III: fuerte mortandad infantil con alta tasa de supervivencia en el resto de las edades. Ej peces como el bacalao.

ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN

r estrategas: Tienen un potencial biótico muy elevado (TN elevada), invierten en un

número elevado de crías, de las que pocas llegarán a adultas.Ej: reptiles (tortugas

marinas), insectos y roedores. Las malas hierbas de los cultivos.

- Son especies con elevada tasa de mortalidad. Curvas tipo III.

- Son organismos propios de ambientes inestables

- Son especies oportunistas que intervienen como pioneras en la colonización de

nuevos territorios.

K estrategas: Tienen un potencial biótico menor en poblaciones pequeñas.

- Son especies de baja tasa de natalidad, pocos descendientes pero también una

baja tasa de mortalidad.

- Son especies especialistas, que utilizan con gran eficacia los recursos.

- Curvas de supervivencia tipo I.

Ej: plantas leñosas (árboles y arbustos), mamíferos de gran tamaño ( elefantes,

hipopótamos, leones, águilas, etc.)

Existen dos estrategias de reproducción en función del potencial biótico:

• ¿En cual de los dos grupos de especies incluirías a estas especies?• r-estrategas: mariposa, boquerón, conejo, encina, cucaracha.• k-estrategas: tiburón, mono

COMUNIDAD: conjunto de poblaciones que comparten un territorio y entre las que se establece algún tipo de relación.

Las interacciones entre poblaciones actúan como factores limitantes bióticos y contribuyen a dar estabilidad al conjunto. Pueden ser:

• Relaciones interespecíficas: Interacciones entre poblaciones de especias diferentes. Las principales son: depredación, parasitismo, competencia, mutualismo, comensalismo y simbiosis.

• Relaciones intraespecíficas: Son las interacciones que ocurren entre individuos de la misma especie. La competencia.

FACTORES BIÓTICOS

RELACIONES INTERESPECÍFICAS

INTERACCIÓNESPECIESA B

NATURALEZA DE LA INTERACCIÓN

Depredación + - A mata y se come a B

Parasitismo + - A se alimenta de B sin matarlo pero con perjuicio para B

Comensalismo + 0A se aprovecha de B pero a B le es indiferente

Mutualismo, simbiosis

+ +A y B se benefician de la interacción entre ambos

Competencia - - A y B se inhiben mutuamente cuando utilizan el mismo recurso

Para las presas (x):

1. La velocidad con que varía la población de presas x es proporcional a la población existente en el momento t.

2. La velocidad con que varía la población de presas x es proporcional al número de encuentros con los predadores y.

Para los predadores (y):

1. La velocidad de variación de la población será proporcional al número de predadores (y) en el momento t.

2. La velocidad de variación de la población será proporcional al número de encuentros presa (x) predador (y), v.g. Proporcional tanto a la población de presas como de predadores en el momento t.

MODELO DEPREDADOR-PRESA

Puede verse que:

1. En ausencia de depredadores, la presa crece en forma exponencial.

2. En ausencia de presas, los depredadores se extinguen en forma exponencial.

xo

yo

MODELO DEPREDADOR-PRESA

La relación entre presas y depredadores expresada de forma gráfica tiene la siguiente forma:

MODELO DEPREDADOR-PRESA

SOLO HAY DOS EXCEPCIONES A ESTE MODELO, VERIFICADAS AD INFINITUM A LO LARGO DEL TIEMPO:

Coyotis Hambrientus

MODELO DEPREDADOR-PRESA

SIMBIOSIS: (Anton de Bary, 1873): «la vida en conjunción de dos organismos disimilares, normalmente en íntima asociación, y por lo general con efectos benéficos para al menos uno de ellos». La definición de simbiosis se encuentra sometida a debate, y el término ha sido aplicado a un amplio rango de interacciones biológicas. Otras fuentes la definen de forma más estrecha, como aquellas relaciones persistentes en las cuales ambos organismos obtienen beneficios, en cuyo caso sería sinónimo de MUTUALISMO.

COMENSALISMO: relación por la cual una especie se beneficia de otra sin causarle perjuicio ni beneficio alguno. El beneficio puede ser trófico como ejemplo las aves carroñeras que se alimentan de los restos que dejan los depredadores, o bien el beneficio es el desplazamiento como por ejemplo los peces rémoras que se adhieren a la superficie de peces más grandes para ser transportados sin esfuerzo por su parte. Si el beneficio es cobijo o protección entonces hablamos de inquilinismo

PARASITISMO es una interacción biológica entre dos organismos, en la que uno de los organismos (el parásito) consigue la mayor parte del beneficio de una relación estrecha con otro, que es el huésped u hospedador.El parasitismo puede ser considerado un caso particular de predación o, por usar un término menos equívoco, de consumo.Los parásitos que viven dentro del organismo hospedador se llaman endoparásitos y aquellos que viven fuera, reciben el nombre de ectoparásitos. Un parásito que mata al organismo donde se hospeda es llamado parasitoide.

Algunos parásitos son parásitos sociales, obteniendo ventaja de interacciones con miembros de una especie social, como son los áfidos, las hormigas o las termitas.

COMPETENCIA • Relación entre individuos que al utilizar el mismo

recurso no pueden coexistir. Terminan por separarse en el espacio o en el tiempo.

• Puede ser interespecífica o intraespecífica, en este caso actúa como mecanismo para la selección natural.

El solapamiento de nichos describe la situación en la cual los miembros de más de una especie utilizan el mismo recurso escaso. En las comunidades en las cuales ocurre solapamiento en nichos, la selección natural puede dar como resultado un aumento de las diferencias entre las especies que compiten, un fenómeno conocido como desplazamiento de caracteres.

Uno de los ejemplos de desplazamiento de caracteres citado con más frecuencia es el del pico de los pinzones de Darwin

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)

PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN COMPETITIVA

Las áreas coloreadas en el árbol indican en qué lugar cada especie pasa, al menos, la mitad de su tiempo de alimentación. Esta distribución de recursos permite que las cinco especies se alimenten en los mismos árboles

• 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, son capaces de autorregularse y permanecer en equilibrio dinámico a lo largo del tiempo.

AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA

Los bucles de realimentación negativa

estabilizan el sistema

Si sólo existieran algas El papel de los herbívoros

Si introducimos un pez rompemos el equilibrio,

habría que añadir comida y oxígeno

• Evitan el crecimiento exponencial del alga• Rejuvenecen la población• de algas al incrementar• su tasa de renovación• enriquecen el medio• en nutrientes, • a través del bucle de• descomponedores

Bacterias descomponedoras

• Crecimiento exponencial• de la población• escasez de nutrientes• factores limitantes• extinción

reciclan los nutrientes

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.

• Actualmente la biodiversidad se encuentra en un punto máximo.• La biodiversidad varia latitudinalmente, siendo máxima en los trópicos

y mínima en los polos.• Es un recurso muy valioso, aprovechable para el descubrimiento de

nuevas sustancias farmacéuticas y también como riqueza genética de “genes silvestres”.

Índice de extinción

Se ha extinguido una especie cada 500-1000 años.

ÍNDICE DE PLANETA VIVIENTE

• Es un indicador de presión ambiental establecido por el PNUMA 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.

12% 50% 35%

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. Que se resumen en 3 apartados:

• Sobreexplotación.• Alteración y destrucción de hábitats.• 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 (indicadores PER, Huella

ecológica, Índice del Planeta Viviente).• Legislación sobre preservación (Convenio CITES, Libro Rojo).• Bancos de genes y semillas.• Fomento del ecoturismo.

SUCESIÓN ECOLÓGICA Y MADUREZ

• Sucesión ecológica: cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del tiempo. La sucesión es un fenómeno de ocupación progresiva del espacio, de acción y reacción incesantes

• Madurez ecológica: estado en el que se encuentra un ecosistema en un momento dado del proceso de sucesión ecológica.

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.

Fase 1: Medio físico-químico: Escaso suelo, mucha roca desnuda.Seres vivos: Instalación de plantas herbáceas, musgos, líquenes crustáceos, gramíneas y leguminosas anuales.

Fase 4: Medio físico-químico: La riqueza de materia orgánica es máxima.Seres vivos: también es máxima la diversidad. Se instalan árboles de hoja caduca de distintas especies, dependiendo del suelo. En los claros del bosque existe una gran riqueza florística y abundante fauna.Es la comunidad Clímax

Fase 3: Medio físico-químico: El suelo tiene una potente capa de humus.Seres vivos: con el paso de los años, la diversidad va en aumento. Se instalan ya matorrales de gran porte y se inicia una colonización de especies arbóreas.

Fase 2: Medio físico-químico: Se va enriqueciendo el suelo. Existe cada vez más capa de materia orgánica.Seres vivos: Entre el pasto aparecen los primeros matorrales de pequeño porte y baja talla.

Reglas generales en las sucesiones

• La diversidad aumenta: Alto número de especies.• La estabilidad aumenta: Relaciones entre especies muy fuertes, con muchos

circuitos y realimentaciones.• Cambio de unas especies por otras: Las especies oportunistas son

sustituidas por especialistas.• Aumento del número de nichos. La competencia provoca diversificación.• Evolución de parámetros tróficos: Productividad decrece con la madurez

(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.

• 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.

Regresión: Proceso inverso a la sucesión en que se da un rejuvenecimiento o involución del ecosistema.

• Se encuentra junto a las zonas de nieves perpetuas. • Su suelo (permafrost) • Las tª medias entre - 15ºC y 5ºC y las pp escasas: unos 300 mm al

año.• Vegetación: líquenes, gramíneas y juncos.

Tundra

Taiga

• La taiga es el bosque que se desarrolla al Sur de la tundra. • Abundan las coníferas (Picea, abetos, alerces y pinos) que son

árboles que soportan las condiciones de vida -relativamente frías y extremas- de esas latitudes y altitudes, mejor que los árboles caducifolios.

Bosque caducifolio

• Se sitúa en zonas con climas más suaves que el bosque de coníferas. También se encuentra en las zonas bajas de las regiones montañosas de latitudes cálidas.

• El clima en las zonas templadas es muy variable, con las cuatro estaciones del año bien marcadas y alternancia de lluvias, periodos secos, tormentas, etc.

• Las precipitaciones varían entre 500 y 1000 mm al año. Las especies de árboles que forman el bosque son muy numerosas. Hayas y robles, junto a castaños, avellanos, arces, olmos, etc. son los más frecuentes en la península Ibérica con un sotobosque formado por rosales, zarzas, brezos, etc

• Regiones de clima mediterráneo con veranos muy calurosos e inviernos templados.

• Pp de alrededor de 500 mm anuales. • Es típico de toda la franja que rodea al Mediterráneo y de algunos lugares

de California y Africa del Sur. • Las especies arbóreas suelen ser de hoja perenne, pequeña y coriácea

para soportar mejor las sequías estivales.

Bosque esclerófilo

• Se desarrollan en zonas con pp entre los 250 y 600 mm anuales.. • Entre las de desiertos y las de bosques. • La forma de vegetación dominante son diversas gramíneas.• Suele haber distintas especies según la temperatura dominante• Se encuentra algo de matorral y árboles, sobre todo formando cinturones a

lo largo de los cursos de agua.

Pradera

Estepa

El nombre de estepa se suele reservar a las praderas propias de regiones templadas o frías en las que las temperaturas son muy extremas y las lluvias escasas y mal repartidas en el tiempo.

Sabana

Desierto• Se desarrolla en regiones con menos de 200 mm de lluvia anual. Lo

característico de estas zonas es:  • la escasez de agua y las lluvias muy irregulares que, cuando caen, lo

hacen torrencialmente. Además la evaporación es muy alta por lo que la humedad desaparece muy pronto.

• Son poco productivos (menos de 50 g de C por m2 y año) y su productividad depende proporcionalmente de la lluvia que cae.

Hielo

La sabana es una llanura ubicada en climas tropicales en la cual la vegetación se encuentra formando un estrato herbáceo continuo por gramíneas perennes, salpicada por algún árbol, arbusto o matorral individual o en pequeños grupos de talla inferior a 10 m. Normalmente, las sabanas son zonas de transición entre bosques y estepas

• En campos de hielo permanente se encuentran ecosistemas simples. Sobre la nieve antigua se desarrollan algas, los nutrientes tienden a concentrarse a medida que nieve y hielo se evaporan.

• Existen ecosistemas marinos activos en el hielo y en el agua; estos sistemas utilizan luz solar que penetra en el hielo durante el verano, como fuente de energía.

• Las aguas que fluyen por debajo del hielo también acarrean materia orgánica producida en otros lugares, abasteciendo alimento para una gran población de peces y mamíferos marinos.

La pluviselva o bosque tropical húmedo es típica de lugares con precipitación abundante y está formada por plantas de hoja perenne, ancha. La selva amazónica es el representante más extenso de este tipo de bioma, aunque se encuentra también en Africa y Asia.

En las zonas tropicales y ecuatoriales encontramos distintos tipos de bosques

Bosque tropical de hoja caduca en lugares en los que las estaciones son más marcadas, por ejemplo en zonas montañosas del trópico.

El bosque tropical espinoso o seco crece en zonas tropicales con poca pluviosidad (unos 400 mm). Está formado por plantas con muchas espinas que pierden la hoja en la estación seca y que se disponen en grupos rodeados por zonas carentes de arbolado