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UNIDAD 3: DINÁMICA DE LA BIOSFERA.
PROBLEMÁTICA Y GESTIÓN SOSTENIBLE I.
Belén RuizI.E.S. Santa Clara.
C.T.M.A. 2º BACHILLERDpto Biología y Geología
http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/ctma/
Definiciones
Ecología: Ciencia que estudia los ecosistemas.
Ecologismo: Ideología sociopolítica que propugna la defensa de la naturaleza y la armonía entre ésta y el progreso.
ECOSISTEMA
ECOSISTEMA
BIOTOPOBIOCENOSIS
O COMUNIDAD
HUMEDAD, TEMPERATURA, GASES, NUTRIENTES
SALINIDAD Y TIPO DE GASES
CONJUNTO DE POBLACIONES INTERRELACIONADAS
conjuntos de individuos de lamisma especie que viven en un
área y tiempo determinado
BIOTOPO ó factores abióticos del ecosistema
• Factores topográficos (pendiente, relieve,..)
• Climáticos ( Tª, precipitaciones, humedad,…)
• Químicos (composición)
• Edáficos (suelo)
ECOSFERA=TIERRA
Conjunto de todos los ecosistemas de la Tierra
definición
biotopo Biosfera= biocenosis
Conjunto de todos los seres vivos de la Tierra
definición
Formado por
ECOSFERA
RadiaciónInfrarroja
(calor)
Radiaciónreflejada
SISTEMA CERRADO
(Se desprecia la masade los meteoritos
dada su poca masarelativa)
Radiación electromagnéticasolar (luz visible
mayoritariamente)
ABIERTO PARA LA ENERGÍA Y CERRADO PARA LA MATERIAABIERTO PARA LA ENERGÍA Y CERRADO PARA LA MATERIA
Un sistema no es un simple Un sistema no es un simple conjunto, sino que todas sus conjunto, sino que todas sus partes se relacionan entre si, partes se relacionan entre si, funcionando como un “todo”, funcionando como un “todo”,
una única unidad.una única unidad.
RELACIONES TRÓFICAS “mecanismo de transferencia de energía y materia de
unos organismos a otros en forma de alimento”
Los niveles tróficosLos niveles tróficos
ProductoreProductoress
Consumidores Consumidores II
Consumidores Consumidores IIII
Consumidores Consumidores IIIIII
DescomponedorDescomponedor
eses
RELACIONES TRÓFICAS
Las cadenas tróficasLas cadenas tróficas
RELACIONES TRÓFICAS
CADENAS TRÓFICAS están formada por una serie de organismos de un ecosistema ordenados linealmente y en la cual, cada individuo come al que le precede.
¿Qué cadena trófica podemos obtener observando la figura?
PLANTA ACUÁTICA
SALTAMONTES
RANA
ZORRO
RELACIONES TRÓFICAS
PRODUCTORES: Son autótrofos (capaces de convertir materia inorgánica en orgánica)
CONSUMIDOR PRIMARIO
CONSUMIDOR SECUNDARIO
DESCOMPONEDORES: Son heterótrofos que descomponen restos orgánicos hasta materia útil para los productores
CONSUMIDORES: Heterótrofos (utilizan la materia orgánica producida por los autótrofos)
NIVELES TRÓFICOS
Las redes tróficasLas redes tróficas
RELACIONES TRÓFICAS
Redes tróficas de un bosque del Hemisferio Norte
Red trófica de una prado de siega de Cantabria.
Red trófica de una prado de siega de Cantabria.
FLORA HERBACEA:
PRODUCTORES:
Lolium perenne
Holcus lanatus
Festuca arundinacea
Dactilis glomerata
Taxacum officinale. (Diente de león)
Primula vulgaris
Trifolium pratense (Trébol rojo)
Trifolium repens (Trébol blanco)
CONSUMIDORES 1º
Microtus agrestes (ratilla agreste)
Lepus europaeus (liebre)
Mus domesticus (ratón común)
Coturnix coturnix (Codorniz)
Insectos
Carduelos carduelos (Jilguero)
CONSUMIDORES 2º
Hirundo rustica (golondrina común) (es insectivora)
Lacerta muralis (lagartija)
Chalcides chalcides (eslizón)
Vipera seoanei (víbora europea)
PRODUCTORES
(primer niveltrófico)
AUTÓTROFOSFOTOSINTÉTICOS
QUIMIOSINTÉTICOS
¿QUIÉNES SON?
ORGANISMOS
CO2 + H2O + SALES MINERALES ===>MATERIA ORGÁNICA + O2
LUZ
•Reino monera (bacterias y cianobacterias).•Algas (unicelulares y pluricelulares)•Plantas superiores
FASES:
FASES
1ª SUSTANCIA INORGÁNICA A SUSTANCIA INORGÁNICA B + ATP.2ª BIOSÍNTESIS ORGÁNICA (SIMILAR AL CICLO DE CALVÍN).BACTERIAS INCOLORAS DEL AZUFRE:1ª Fase: H2S + ½ O2 S + H2O + energía (ATP)2ª Fase: CO2 + Energía CH2O Ecuación global :CO2+ O2 + 4 H2S CH2O + 4S + 3 H2O
Reino monera (ej. BACTERIASINCOLORAS DEL
AZUFRE, que viven junto a los volcanessubmarios, utilizan H2S;
BACTERIAS NITRIFICANTES; BACETIAS DEL HIERRO;
BACTERIAS DEL HIDRÓGENO Y METANO)
Plantas terrestres
fitoplancton
OXIDACIÓN
QUIMIOSINTÉTICOSQUIMIOAUTÓTROFOSQUIMIOLITOTROFOS
PRODUCTORES
¿Para qué sirve la materiaorgánica producida en la fotosíntesis?
RespiraciónProducir materia
(parte de las moléculas orgánicas elaboradas en la fotosíntesis, sirve de materia prima para la construcción de macromoléculas,
con las que los productores se reproducen y crecen )
MATERIA ORGÁNICA + O2 ==> ATP + CO2 + H2O + calor
Se almacena. Se formantejidos vegetales,
pudiendo ser transferidaen forma de
alimento al resto de los niveles tróficos
consumidores y descomponedores)
Participan en el mantenimiento de los ciclos de materia: de oxígeno, de carbono,
de nitrógeno, etc., siendo importantes sumideros de CO2
y emisores de O2.
Se almacena en los tejidos vegetales y puede ser
transferida al resto de niveles tróficos
RELACIONES TRÓFICAS
NIVELES TRÓFICOS Productores
Se usa para
Usarla por los fotosintéticos en la respiración
PRODUCTORES
Herbívoros o CONSUMIDORES PRIMARIOSCONSUMIDORES PRIMARIOS (se alimentan directamente de los productores)
Carnívoros o CONSUMIDORES SECUNDARIOSCONSUMIDORES SECUNDARIOS
Carnívoros finales o CONSUMIDORES TERCIARIOSCONSUMIDORES TERCIARIOS
CONSUMIDORES
CONSUMIDORES
Todos son heterótrofos
• En cada nivel puede tener ramificaciones:- OmnívorosOmnívoros: son los que se alimentan tanto de productores como
de consumidores.- Carroñeros o necrófagosCarroñeros o necrófagos: se alimentan de cadáveres, como
buitres y chacales.- DetritívorosDetritívoros: consumen fragmentos de materia orgánica, como
son las lombrices del suelo.
CONSUMIDORES
La función de los consumidores es La función de los consumidores es contribuir a la circulación de energía y de materia contribuir a la circulación de energía y de materia
a través del ecosistemaa través del ecosistema
RELACIONES TRÓFICAS
NIVELES TRÓFICOS Consumidores
Heterótrofos que usan la materia orgánica producida por los autótrofos, de forma
directa o indirecta para realizar sus funciones vitales por mecanismos
respiratorios
Consumidores primarios o herbívoros: Se alimentan de los productores y son el 2º nivel trófico
Consumidores primarios o herbívoros: Se alimentan de los productores y son el 2º nivel trófico
Consumidores secundarios o carnívoros: Son el tercer nivel trófico y se alimentan de herbívoros
Consumidores secundarios o carnívoros: Son el tercer nivel trófico y se alimentan de herbívoros
Carnívoros finales: Se alimentan de los carnívoros y constituyen el 4º nivelCarnívoros finales: Se alimentan de los carnívoros y constituyen el 4º nivel
RELACIONES TRÓFICAS
NIVELES TRÓFICOS Consumidores
Una RED TRÓFICA es el conjunto de cadenas
tróficas interconectadas que pueden establecerse
en el ecosistema.
Por lo general cada organismo de un
ecosistema se alimenta de diversas fuentes.
Omnívoros: Se alimentan de más de un nivel trófico y es un carácter adaptativo que garantiza la supervivenciaOmnívoros: Se alimentan de más de un nivel trófico y es un carácter adaptativo que garantiza la supervivenciaCarroñeros o necrófagos: Se alimentan de cadáveresCarroñeros o necrófagos: Se alimentan de cadáveresSaprofitos o detritívoros: Consumen todo tipo de detritusSaprofitos o detritívoros: Consumen todo tipo de detritus
DESCOMPONEDORES
Transforman la materia orgánica en materia
inorgánica
FUNCIÓN
Cierran el ciclo de materia (reciclan la
materia orgánica)
Todos los seres vivosal respirar liberan H2O y
CO2 que son necesarios para la vidavegetal pero no reciclamos todas las
moléculas necesarias, como las sales minerales.
¿De dónde proviene lamateria orgánica que
descomponen?
•Desechos (orina, sudor, heces).•Organismos muertos
Tipos
TRANSFORMANTES MINERALIZADORES
transformadores
•Heterótrofos•Saprófitos
Utilizan materiaorgánica muerta
Materia orgánica muerta Materia orgánica muerta moléculas sencillas (orgánica e inorgánicas) moléculas sencillas (orgánica e inorgánicas)
•Bacterias del suelo y de los fondos oceánicos.•Hongos
mineralizadores
Autótrofasquimiosintéticasquimiosintéticas
Utilizan materiainorgánica (que está
todavía reducida)
materia inorgánica (NHmateria inorgánica (NH33 ) ) Energía (ATP) + materiaEnergía (ATP) + materia
inorgánicainorgánica
Bacterias
oxidación
COCO22 + SALES + SALES MATERIA ORGÁNICA MATERIA ORGÁNICA
(materia inorgánica)(materia inorgánica)
Energía (ATP)
función
•Elaboran materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. Son PRODUCTORES.•Liberan materia inorgánica oxidada (alimento de los organismos fotosintéticos) => cierran el ciclo de materia.
RELACIONES TRÓFICAS
NIVELES TRÓFICOS Descomponedores
Heterótrofos de un tipo especial de detritívoros que transforman la materia orgánica en
inorgánica útil para los productores
DESCOMPONEDORESPRODUCTORES
Materia orgánic
a
Materia orgánic
a
Materia inorgánic
a
Materia inorgánic
a
CO2 + H2O + SALES MINERALES ===>MATERIA ORGÁNICA + O2
Autótrofos fotosintéticos
luz
PRODUCTORES
CONSUMIDORES
Heterótrofos (toman materiaorgánica elaborada)
Materia orgánica muerta Materia orgánica muerta moléculas sencillas moléculas sencillas (orgánica e inorgánicas)(orgánica e inorgánicas)
DESCOMPONEDOREStransformadores
materia inorgánica (NHmateria inorgánica (NH33 ) ) Energía (ATP) + materiaEnergía (ATP) + materia
inorgánicainorgánica
oxidación
COCO22 + SALES + SALES MATERIA ORGÁNICA MATERIA ORGÁNICA
(materia inorgánica)(materia inorgánica)
Autótrofos quimiosintéticos
Energía (ATP)
DESCOMPONEDORESmineralizadores
LA MATERIA Y LA ENERGÍA EN EL ECOSISTEMA
La La materia materia ““circulcircul
a”a”
La La energíenergí
a a ““fluyefluye
””
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
EcosistemasSiguen principios de
SOSTENIBILIDAD NATURAL
Reciclan la materia al máximo obteniendo nutrientes que no se escapen y sin producir desechos no utilizablesReciclan la materia al máximo obteniendo nutrientes que no se escapen y sin producir desechos no utilizables
Usan la luz solar como fuente de energíaUsan la luz solar como fuente de energía
La materia y la energía en el ecosistema
La La materia materia ““circulcircul
a”a”“El ciclo de materiatiende
a ser CERRADO”
El ciclo de materia tiendea ser cerrado
Gasificación (atmósfera)
lixiviadoQuedan enterrados
en condicionesanaeróbicas
(millones de años)
Combustiblesfósiles
•Carbón•Petróleo•Gas natural
Porque se pierde por
Se convierten en
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
El reciclado de la materia (cerrado)
DESCOMPONEDORES
Materia orgánic
a
Materia orgánic
a
Materia inorgánic
a
Materia inorgánic
a
Es BIODEGRADABLE
Vuelve a ser utilizada por los productoresVuelve a ser utilizada por los productores
Se recicla y no se pierdeSe recicla y no se pierde
Vía aerobia
Vía anaerobia
Lo pueden hacer por
La materia y la energía en el ecosistema
La La energíenergí
a a ““fluyefluye
””
Energía Energía luminosaluminosa CalorCalor
CalorCalor
CalorCalor
“El flujode energía
es ABIERTO”
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
Flujo de energía (abierto)
La energía solar entra mediante fotosíntesis en las cadenas tróficasLa energía solar entra mediante fotosíntesis en las cadenas tróficas
Pasa de unos eslabones a otros mediante el alimentoPasa de unos eslabones a otros mediante el alimento
Sale en forma de calorSale en forma de calor
El flujo de energía es abierto Flujo abierto y unidireccional
El flujo de energía es abierto
La transferencia de energía
es UNIDIRECCIONAL
La energíadisminuye desde
los productores hasta losúltimos niveles
1er Principio de la Termodinámica:
“la energía no se pierdese transforma”
Disminuye el flujoporque parte se pierde en la respiración y como
calor (trasser utilizada para el
mantenimiento de las funciones vitales
Energía entranteEnergía entrante =Energía acumulada(= materia orgánica)
+calor
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
Flujo de energía (abierto)
Regla del 10%: La energía que pasa de un nivel trófico es aproximadamente el 10% de la
acumulada en el
Se cumple la primera ley de la termodinámica: La energía entrante en la cadena trófica = Energía acumulada en cada nivel en forma de biomasa + Calor desprendido
La disminución del flujo de energía hace que el nº de eslabones tróficos sea reducido (no más de 5)
PARÁMETROS TRÓFICOS
Los parámetros tróficos describen cómo se produce el flujo de energía y el ciclo de la materia a través de los componentes de un
ecosistema .su análisis nos ayuda a comprender las relaciones que se establecen entre los diferentes seres vivos.
Los parámetro tróficos permiten
seguir la pista a la energía y la materia en su transcurrir por
los seres vivos
PARÁMETROS TRÓFICOS
BIOMASA.
PRODUCCIÓN.
PRODUCTIVIDAD.
TIEMPO DE RENOVACIÓN.
EFICIENCIA.
PARÁMETROS TRÓFICOS I
• BIOMASA Cantidad de peso seco de materia orgánica viva o muerta (necromasa) de cualquier nivel trófico o ecosistema.
Es la forma que tienen los ecosistemas de almacenarla energía. Constituye la reserva momentánea de cada nivel trófico.
La Biomasa se mide en Kilogramos , gramos , miligramos o mas frecuentemente en cantidad de Carbono por unidad de área o volumen . gC/cm2; KgC/m2.
Poca materia orgánica en los tejidos vivos , la mayoría está en
depósitos bajo tierra como el carbón o el petróleo )
PARÁMETROS TRÓFICOS I• BIOMASA Cantidad de peso seco de materia orgánica
viva o muerta de cualquier nivel trófico. gC/cm2; KgC/m2
• PRODUCCIÓN Cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. gC/cm2. día; Kcal/ha.año.(1 Julio=0,24 cal).– Producción primaria: energía fijada autótrofos.– Producción secundaria: energía fijada resto niveles
tróficos.– Producción bruta: cantidad de energía fijadafijada por
unidad de tiempo .– Producción neta: energía almacenadaalmacenada en cada nivel
por cada unidad de tiempo.
PN= PB-R
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
Parámetros tróficos
Producción (P)
ProductoresPPb
Energía solar
Calor
Respiración
PPnPb
de los herbívoros
Respiración
Energía no utilizada
Energía no asimilada
Pn Pb carnívoros
Respiración
E no utilizada E no asimiladaDescom-
ponedores
Pn
• PRODUCTIVIDAD O TASA DE RENOVACIÓN :Pn/B (intereses/capital) (velocidad en que se renueva los ecosistemas)
• TIEMPO DE RENOVACIÓN: B/Pn tiempo de renovación.• EFICIENCIA: salidas/entradas. (Pn/Pn del nivel
anterior).100.
PARÁMETROS TRÓFICOS II
“LA ENERGÍA QUE PASA DE UN ESLABÓN A OTRO ES APROXIMADAMENTELA ENERGÍA QUE PASA DE UN ESLABÓN A OTRO ES APROXIMADAMENTE EL 10% DE LA ACUMULADA EN ÉL”EL 10% DE LA ACUMULADA EN ÉL”
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
Parámetros tróficos
Eficiencia
Representa el rendimiento de un nivel trófico o de un sistema y se calcula con el cociente salidas/entradas
Eficiencia de los productores
Se valora desde deferentes tipos de vista
Energía asimilada/energía incidente
< 2% (corresponde a la producción bruta)
< 2% (corresponde a la producción bruta)
Pn/PbCantidad de energía incorporada respecto al total asimilado
10 – 40% en el fitoplacton >50% vegetación terrestre
10 – 40% en el fitoplacton >50% vegetación terrestre
En consumidores Pn/alimento total ingerido o engorde/alimento ingerido
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
Eficiencia ecológica
Fracción de la producción neta de un determinado nivel que se convierte en producción neta del nivel siguiente
(PN/PN del nivel anterior) · 100
Teniendo en cuenta la regla del 10 % es más rentable (eficiente) alimentarse del primer nivel ya que se aprovecha más la energía y se puede alimentar a un mayor número de
individuos. (Referencia al vegetarianismo como movimiento ecológico).
Parámetros tróficos
La regla del 10 %La regla del 10 %
Es más eficiente una alimentación
a partir del primer nivelya que se aprovecha la
energíay se podrá alimentar a
mayor nº de individuos
Alimento ingerido pero no asimilado = Pérdidas ( se elimina en las heces )
Alimento asimilado = PSBruta
Alimento asimilado una vez descontado los gastos por Respiración = PS Neta
( representa lo que que queda para el siguiente nivel trófico )
de media representa sólo el 10 % del alimento asimilado
Radiografía de la Producción Secundaria
Moraleja : Mucho no se consume , de lo consumido mucho no se aprovecha y de lo que se aprovecha , mucho se gasta en vivir
Alimento que queda sin comer por un herbívoro o un
carnívoro
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
Parámetros tróficosProducción (P)
Primer nivel.– Sólo entre un 2 y un 5 % de la energía solar incidente es aprovechada por la fotosíntesis y transformada en materia orgánica.
Resto de los niveles. Sólo el 10% de la energía acumulada por los productores en forma de biomasa se transfiere a los herbívoros. Se pierde energía en forma de calor y con las heces.
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
Parámetros tróficos
Observa el siguiente dibujo en el que se expresa el destino de la energía de los alimentos en kilocalorias en el caso de un herbívoro durante un día.
a) Calcula la producción bruta, la producción neta, la eficiencia y la productividad, teniendo en cuenta que la vaquita pesa 500 kg.b) Si “ al aumentar la produccion bruta de un individuo, aumenta su producción neta; al aumentar ésta, aumenta la biomasa; pero al aumentar la biomasa, aumenta la respiración; y al aumentar ésta última, disminuye la producción neta”. Dibuja y explica el diagrama causal y aplícalo al caso de esta vaquita.
Impactos ambientales
• Pesticidas, mercurio, residuos radiactivos etc => se introducen en las cadenas tróficas cuando:
Tasa de excreción < tasa de asimilación
Se acumula en los tejidos (más en los nivelestróficos superiores)
EFECTO DE CONCENTRACIÓN BIOLÓGICA
Impactos ambientales
• El estudio de las redes tróficas puede prevenir la desaparición o introducción de especies en los ecosistemas
Ejemplo: introducción en Terranova (1864) de liebresamericanas, o de ratones y conejos en Australia
Consecuencias: erosión y transmisores de enfermedadesa las poblaciones humanas
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
El problema ambiental de la bioacumulación
Productores Consumidores primarios
Consumidores secundarios
Consumidores terciarios
Materia inorgánica
Descomponedores
Energía solar
Los contaminantes del medio ingresan en las cadenas tróficas y se transfieren junto con la materia y la energía de unos a otros niveles
http://cienciassobrarbe.wordpress.com/2011/05/19/bioacumulacion/
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
El problema ambiental de la bioacumulación
Bioacumulación
Proceso de acumulación de sustancias tóxicas o decompuestos orgánicos sintéticos, en organismos vivos, en concentraciones cada vez mayores y superiores a las registradas en el medio ambiente.
Ocurre cuando las sustancias ingeridas no
pueden ser descompuestas ni excretadas
Se mide por el factor de bioconcentración: Relación entre la concentración en el organismo y el aire o agua circundante
La sustancia puede provenir del suelo, aire, agua o seres vivos
La vía de entrada puede ser digestiva, respiratoria o cutánea
Al no metabolizarse se acumula en grasas y órganos internos
Altas concentraciones causan lesiones o la muerte y la concentración se eleva al subir en la cadena trófica
CICLO DE MATERIA Y FLUJO DE ENERGÍA
El problema ambiental de la bioacumulación
A la vista del siguiente gráfico, calcular la concentración de PCBs (Policloruros de bifenilo) en las gambas y en las gaviotas del lago Ontario, teniendo en cuenta que se presentan los factores de bioconcentración de cada una de las especies en la cadena alimentaria.
Bioconcentración, bioacumulación y biomagnificación
• Bioconcentración: se debe al hecho de que determinados seres vivos pueden concentrar en su cuerpo los contaminantes, logrando concentraciones muy superiores a las que se encuentran en el medio ambiente externo.
• Bioacumulación: ocurre cuando el contaminante se va acumulando a medida que va pasando de un ser vivo a otro en la cadena alimenticia, de manera que en aquellas especies que se encuentran en los escalones altos de la pirámide alimentaria la concentración es muy superior como consecuencia de acumular la de organismos inferiores que consume en su alimentación.
• Biomagnificación: es cuando el factor de bioconcentración aumenta con la edad del organismo afectado.
FACTORES LIMITANTES DE LA FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIAPRODUCCIÓN PRIMARIA
FACTOR LIMITANTE: SI TODOS LOS FACTORES (LUZ, TEMPERATURA, HUMEDAD) Y ELEMENTOS (FOSFORO, NITRÓGENO, CALCIO, FOSFORO, ETC) ESTÁN EN CANTIDADES NECESARIAS. EXCEPTO UNO DE ELLOS ESTE ÚLTIMO SE DENOMINA FACTOR LIMITANTE.
•HUMEDAD.•TEMPERATURA.•FALTA DE NUTRIENTES.•AUSENCIA DE LUZ.
•APORTE DE ENERGÍA
ENERGÍA INTERNA: La cantidad de luz solar necesaria para la fotosíntesis (0.06-0.09%)
ENERGÍA EXTERNA: son de procedencia solar, mueven el ciclo del agua, vientos, mueven los nutrientes de los ecosistemas.
ENERGÍA DE APOYO O AUXILIARES: Aportadas por la especie humana para luchar contra los factores limitantes, uso de maquinaria para labrar la tierra, sistema de riego, instalación de invernaderos, abonos químicos.
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA
Producción primaria
Energía fijada por los organismos
autótrofos
Energía fijada por los organismos
autótrofos
Constituyen la base de las cadenas tróficas
Para conseguir más alimentos es necesario su incremento
Factores limitantes
Se puede aumentar controlando sus
Ley del mínimo de LIEBEG:El crecimiento de una especie vegetal se ve limitado por el único elemento que se encuentra en una cantidad inferior a la mínima necesaria y que actúa como factor limitante
Factor del medio (luz, Tª, humedad) o elemento (P,N,Ca, K,…) que escasea en el
medio, y que limita el crecimiento de los seres vivos
FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS
FASE OSCURA O CICLO DE FASE OSCURA O CICLO DE CALVÍNCALVÍN
Fases:
1.- Fijación o carboxilación
F. Fijación: Enzima RUBISCORUBISCO
2.- Reducción: ácido a aldehído F. Recuperación
3.- Recuperación: Compleja vía de las pentosas que regenera la
Ribulosa 1,5 diP
TEMPERATURA Y HUMEDADTEMPERATURA Y HUMEDAD
Eficiencia fotosintética
Eficiencia fotosintética
Tª y humedad
Tª
DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS (ENZIMA RUBISCO)
RUBISCORUBISCO
RUBISCO FOTOSÍNTESISFOTORRESPIRACIÓN
CO2
H2O
O2
FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS(+) [CO2] = 0,003 %
[O2 ] = 21%
FOTORRESPIRACIÓNFOTORRESPIRACIÓN(+) [CO2] < 0,003 %
[O2 ] > 21%.
Ocurre a la vez que la fotosíntesis.Consume O2 y se desprende CO2.
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA
Temperatura y humedad
Si bajan los niveles de CO2 y suben los niveles de O2
RuBisCo
O2
Fotorrespiración
Proceso parecido a la respiraciónOcurre en presencia de luz
a la vez que la fotosíntesis, que se ralentiza
No se forma materia orgánica
Se consume oxígeno y se desprende CO2
El proceso sigue hasta equilibrar los niveles de
ambos gases
Disminuye la eficiencia fotosintética
Se rebaja la producción de materia orgánica
TIPOS DE PLANTASTIPOS DE PLANTAS
• PLANTAS CPLANTAS C33::– Trigo, cebada, soja, Trigo, cebada, soja,
arroz, algodón, judías…arroz, algodón, judías…– Sequía => los estomas => Sequía => los estomas =>
se cierran => fotosíntesis se cierran => fotosíntesis
=> => ↑ [ O2] y↓↓ [ CO2] en elen el interior => (+) fotorrespiración =>
↓↓eficiencia fotosintéticaeficiencia fotosintética
• PLANTAS CPLANTAS C44::– Maíz, caña de azúcar, Maíz, caña de azúcar,
sorgo, mijo…sorgo, mijo…
– Captan el [ CO2] por un mecanismo especial que (-) fotorrespiración => ↑eficiencia fotosintética.eficiencia fotosintética.
Plantas CPlantas C4 4 de zonas desérticasde zonas desérticas
– “MECANISMO CAM (=METABOLISMO ÁCIDO DE LAS CRASÚLACEAS)”
– FIJAN EL CO2 DURANTE LA NOCHE.
– CIERRAN ESTOMAS POR EL DÍA
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA
Según ocurran los procesos de fotosíntesis
y fotorrespiración las plantas de dividen
Según ocurran los procesos de fotosíntesis
y fotorrespiración las plantas de dividen
PLANTAS C3
PLANTAS C4
Según el nº de C que contiene el primer compuesto sintetizado en su proceso fotosintético
Temperatura y humedad
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA
Temperatura y humedad
PLANTAS C3
Pierden mucho agua a través de los estomas
Ningún problema en climas húmedos
SEQUÍASe cierran
los estomas
Aumenta el oxígenoDisminuye el CO2
Fotorrespiración
Se reduce la eficiencia fotosintética
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA
Temperatura y humedad
PLANTAS C4
Mecanismo que les permite bombear el CO2
y acumularlo en sus hojas
Evitan la fotorrespiración
Mayor producción de materia orgánica
Cactus y plantas del desierto
Adaptacionesmorfológicas
Mecanismo CAM
Cierran los estomas durante el díaFijan el CO2 durante la noche
Fotosíntesis con el almacenado durante el día
1ER factor limitante de la PBP: FÓSFORO. 2º factor limitante de la PBP: NITRÓGENO 3ER factor limitante de la PBP: necesidad de energías
externas:
Productores: materia inorgánica => materia orgánica. Descomponedores: materia orgánica => materia inorgánica.
“ A veces el recicladoreciclado puede ser dificultado por la distancia distancia existente entre los productores y descomponedores=> necesidad de energías externasenergías externas ”
FALTA DE NUTRIENTESFALTA DE NUTRIENTES
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA
Falta de nutrientes
La eficiencia fotosintética depende de la presencia de ciertos nutrientesSu presencia depende de los mecanismos de reciclado,
que dependen de las energías externas
El CO2
no lo es
El N le sigue
en importancia
El P es el principal
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA
Falta de nutrientesProductores descomponedores
A mayor distancia más energías externas
Zonas de afloramientoZonas de afloramiento
En ecosistemas marinos
En ecosistemas terrestresDistancia entre productores y descomponedores menoresDistancia entre productores y descomponedores menores
• CLOROPLASTOS => CAPTAN LA LUZ : FOTOSISTEMAS:– DIFERENTES PIGMENTOS
FOTOSINTÉTICOS.– UN CENTRO DE REACCIÓN.
“Un ↑ intensidad lumínica => inicialmente↑ PBP
=> ↓PBP se ha producido “Saturación” => ↓eficiencia fotosintética”
LUZ Y DISPOSICIÓN UNIDADES LUZ Y DISPOSICIÓN UNIDADES FOTOSINTÉTICASFOTOSINTÉTICAS
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA
Luz y disposición de las unidades fotosintéticas
Salvo en las profundidades oceánicas, no es muycomún que la falta de luz sea un factor limitante, pero lapropia estructura del aparato fotosintético de loscloroplastos es un factor limitante.
Los fotosistemas (sistemas de captación) se hacen sombra
Los fotosistemas tiene varias unidades de captación
(clorofilas y carotenos) pero solo un centro de reacción
Al aumentar la intensidad lumínica aumenta la
producción primaria, pero a un determinado nivel se satura ya que el centro de reacción actúa
a modo de cuello de botella
LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
Representan relaciones numéricas entre niveles tróficos consecutivos de una comunidad.
PIRAMIDES DE PRODUCTIVIDAD. Representan el flujo energético de cada nivel.
Pirámides de productividad reales.
PIRÁMIDES DE BIOMASA. Cantidad de biomasa acumulada en cada nivel.
Pirámides de biomasa reales. Pirámides de biomasa invertida.
PIRÁMIDES DE NÚMEROS. Recuento del número total de individuos que constituyen cada nivel.
Pirámides de números reales. Pirámides de números invertida.
LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
productores
Representan gráficamente como varía una característica entre los diferentes niveles tróficos
Cada nivel se representa por un piso de la pirámideCada nivel se representa por un piso de la pirámide
La base es el nivel de los productores y encima están por orden los demás niveles
La base es el nivel de los productores y encima están por orden los demás niveles
consumidores primarios
consumidores secundarios
consumidores terciarios
La altura de los pisos es igual y la anchura es proporcional a la característica que se representa (energía acumulada, biomasa o nº de individuos)
La altura de los pisos es igual y la anchura es proporcional a la característica que se representa (energía acumulada, biomasa o nº de individuos)
Pirámides de Productividad ( Energía )Pirámides de Productividad ( Energía )
Representan el flujo de energía de unos niveles a otros . En cada eslabón se muestra la producción neta de cada nivel trófico .
Nunca podrán estar invertidas , ya que la energía almacenada en un nivel siempre es superior a la que se almacena en el
siguiente.
Muestran la cantidad de Biomasa en un momento determinado ( es decir la Reserva en un momento determinado ) pero no está representado el factor
tiempo , no indican Producción ni Productividad
Algunos ecosistemas acuáticos presentan pirámides de Biomasa invertidas . Debido a la elevada tasa de reproducción del fitoplacton
Suelen tener formas muy estrechas con una base muy ancha , ya que generalmente la Biomasa de los
productores es muy superior a la de los consumidores
Pirámide de biomasaPirámide de biomasa
PIRÁMIDE DE BIOMASA INVERTIDA PIRÁMIDE DE BIOMASA INVERTIDA
Pirámides de númerosPirámides de números
Representan el número de individuos que hay en cada nivel trófico . Se utilizan poco ya que muestran una información muy fragmentaria de la
estructura trófica del ecosistema
Gran cantidad de consumidores primarios de pequeño tamaño se alimentan de productores de gran
tamaño
1. El número de organismos de cada nivel trófico está representado por la longitud (o el área de un rectángulo)
2. Generalmente, según se asciende en la pirámide disminuye le número de organismos, pero aumenta el tamaño de cada individuo
Comenta la siguiente pirámide
¿ Podría ser invertida ?
Por supuesto que NO
Representan la tasa de “reposición ” de la Biomasa y no la reserva momentánea ( Pirámide de Biomasa )
LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS
Bibliografía TOXICOLOGÍA AMBIENTAL. Estrella Cortés, José Luis Martínez-Guitarte, Gloria Morcillo.
2008. Editorial UNED.
CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIOAMBIENTALES. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora,
MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana.
CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA,
Máximo, ALONSO DEL VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando, MILICUA
ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO, Carlota, PÉREZ
PINTO, Trinidad.
FLORA Y FAUNA. ORTEGA Francisco; PLANELLÓ Rosario. 2008. Editorial UNED.
I.E.S. Cardenal Cisneros de Alcalá de Henares, Madrid. HERNÁNDEZ, ALBERTO.
http://cienciassobrarbe.wordpress.com/2011/05/19/bioacumulacion/