Unidad 3 ecosfera II 2017

IIII Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º Bachil lerato.

Belén RuizIES Santa Clara.

CTMA 2º BACHILLERDpto Biología y Geología

UNIDAD 3: DINÁMICA DE LA BIOSFERA. PROBLEMÁTICA Y

GESTIÓN SOSTENIBLE II.

http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/ctma/

LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOSCamino que sigue la materia que escapa

de la biosfera hacia otros subsistemas terrestres (A, H, L) antes de retornar a la B.

El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos subsistemas es

muy variable.Se llama reserva o almacén al lugar donde la permanencia es máxima.

Los ciclos tienden a ser cerrados.

Las actividades humanas ocasionan apertura y aceleración de los ciclos contraviniendo el principio de

sostenibilidad de reciclar al máximo la materia.

Esto origina que se escapen nutrientes y se produzcan desechos

El carbono se encuentra:– Atmósfera: CO2 (367ppm), CO (0,1 ppm), CH4

(1,6 ppm)– Litosfera: Rocas carbonatadas, rocas

silicatadas.

– Hidrosfera: bicarbonatos (HCO3-).

– Biosfera: materia orgánica + caparazones + esqueletos

CICLO DEL CARBONO I

EL CICLO DEL CARBONO I El principal depósito es la atmósfera El ciclo biológico del C es la propia Biosfera quien controla los

intercambios de este elemento con la atmósfera … Se fija por la fotosíntesis y el intercambio por difusión directa con la hidrosfera Se devuelve a la atmósfera por la respiración de seres vivos

El ciclo biológico moviliza cada año el 5 % del CO2 atmosférico en 20 años se renueva totalmente.

Sumideros fósiles: Almacén de Carbono La materia orgánica sepultada y en ausencia de oxígeno

fermentaciones bacterianas que la transforman en carbones y petróleos Esto supone una rebaja importante de los niveles de dióxido de C en la

atmósfera

El retorno del CO2 almacenado durante millones de años por erupciones volcánicas, a la atmósfera.

A) CICLO BIOLÓGICO:

A) CICLO BIOGEOQUÍMICO: CONTROLA LA TRANSFERENCIA ENTRE LA BIOSFERA Y DEMÁS SUBSISTEMAS.

CICLO DEL CARBONO II

FOTOSÍNTESIS RETIENE CO2

RESPIRACIÓN YDESCOMPOSICIÓN LIBERACIÓN CO2

• CICLO BIOGEOQUÍMICO:

a. CO2 DE LA ATMÓSFERA A LA LITOSFERA

b. CO2 DE LA LITOSFERA A LA ATMÓSFERA.

c. SUMIDEROS – FÓSILES– FORMACIÓN ROCAS CALIZAS.

CICLO DEL CARBONO III

atmósfera => hidrosfera =>litosfera

a. CO2 DE LA ATMÓSFERA A LA LITOSFERA

atmósfera => hidrosfera =>litosfera

• Rocas carbonatadas:

H2O + CO2 => H2CO3 (ácido carbónico)

H2CO3 + CaCO3 (carbonato de calcio) => Ca(HCO3)2

(hidrogenocarbonato de calcio).

Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2

CICLO DEL CARBONO IV

ESQUELETO CÁLCICOS DE LOS ANIMALES MARINOS

ACABARÁ EN LOS SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE: CALIZAS: SUMIDERO

ATMÓSFERA

No presenta perdida neta de CO2 atmosférico

CICLO DEL CARBONO V

• Rocas silicatadas:

2H2O + 2CO2 =>2 H2CO3 (ácido carbónico)

2H2CO3 + CaSiO3 (silicato de calcio) => Ca(HCO3)2

(hidrogenocarbonato de calcio) + SiO2.

Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2

ESQUELETO CÁLCICOS DE LOS ANIMALES MARINOS

ACABARA EN LOS SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE: CALIZAS: SUMIDERO

ATMÓSFERA

Se han requerido2 moléculas

de CO2 atmosféricoy se ha devuelto

sólo 1.Actúa comoSUMIDERO

b. CO2 DE LA LITOSFERA A LA ATMÓSFERA.

Enterramiento rocas => libera CO2(erupciones volcánicas).

c. Sumideros.

CICLO DEL CARBONO VI

CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2

Materia orgánica => carbón y petróleo

Esqueleto de CaCO3 CALIZAS

Ingentes cantidades de C fueron retiradas de la atmósfera mediante

este último proceso, lo que explica que descendiese el CO2 atmosférico

EL CICLO DEL CARBONO VIROCAS CARBONATADAS

COCO22 + HH22OO + CaCOCaCO33 CaCa2+2+ + 2HCO2HCO33-- 1

ROCAS SILICATADAS

2CO2CO22 + HH22OO CaSiOCaSiO33+ 2HCO2HCO33--CaCa2+2+ + + SiOSiO22

2

En el mar, los animales marinos transforman el bicarbonato y los iones de Calcio en carbonato que incorporan en sus tejidos endurecidos

2HCO2HCO33-- + CaCa2+2+ CaCOCaCO33 + COCO22 + HH22OO 3

Balances1 + 3

El carbonato formará parte de los sedimentosNo hay pérdidas netas del dióxido atmosférico

2 + 3 Sólo devuelven a la atmósfera 1 CO2 sumideros

DESAJUSTA EL EFECTO INVERNADERO:

• LIBERA CO2 COMO RESULTADO DE LA COMBUSTIÓN DEL CARBÓN, PETRÓLEO Y GAS NATURAL (5.5 GtC) (20% del gas natural, 40% combustión del carbón, y 40% del petróleo.

• 1,6 GtC de la deforestación.

TOTAL 7.1 GtC al año de CO2 entra a la atmósfera => sólo un 2.4- 3.2 GtC permanece en la atmósfera. El resto es utilizado por los seres vivos=>

– Difunde a los océanos y allí es absorbido por el fitoplancton (2.4 GtC/año)

– El crecimiento de los arboles fija 0.5 GtC al año.

Entre un 1-1.8 GtC/año debido a la complejidad del ciclo no se sabe dónde se encuentra.

La cantidad de carbono en GTC en otras reservas son: Atmósfera: 750 Biomasa: 650 Suelo: 1,500 Océanos: 1,750

CICLO DEL CARBONO: INTERVENCIÓN HUMANA

Desde la época preindustrial los humanos hemos añadido

200 GTC a la atmósfera

http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp?ID=000777721d4f838996e8a

La cantidad de carbono en la Tierra

es una cantidad finita aunque se tiene una idea aproximada de adónde va. El

diagrama muestra los almacenes de carbono y su flujo en gigagtoneladas de carbono (GtC).

1 GtC = 109 toneladas

EL CICLO DEL CARBONO VIII

CO2 atmosférico

FotosíntesisProductores

Difusión directa: paso a la hidrosfera

Consumidores

Respiración

Restos orgánicos

DescomponedoresCombustibles fósiles Enterramiento

geológico

Extracción

Combustión CO2 disuelto

Ecosistemas acuáticos

Rocas calizas carbonatadas

y silicatos cálcicos

Ciclo de la rocas

Erupciones volcánicas

CICLO DEL CARBONO VIII

CO2 ATMÓSFERA

BIOSFERA

FOTOSÍNTESIS

RESPIRACIÓN

RESTOS DE MATERIA ÓRGANICA

DESCOMPOSICIÓN

SUMIDEROCOMBUSTIBLES FÓSILES

ANAERÓBICAS

LITOSFERA

CaCO3 + SiO2 => CaSiO3 + CO2

ERUPCIONES VOLCÁNICAS

X el proceso de

Se acumula en la

desprendenHIDROSFERA

Enterramiento rocas

combustión

ESQUELETO CÁLCICOORGANISMO MARINOS

SUMIDERO: CALIZA

CICLO DEL CARBONO IX

INDICADOR CO2 CO CH4 N2O CFC

Tiempo de vida en la atmósfera

20(años)

1-2 meses

10(años)150

(años)130

(años)

Fuente: Grupo intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC): Tercer Informe de Evaluación 2001.

El nitrógeno se encuentra:

– Atmósfera: • N2 (78%);• NH3 : erupciones volcánicas. Putrefacción de la

materia orgánica.• Óxidos de Nitrógeno: NO, N2O, NO2 : tormentas

eléctricas (a partir de N2); erupciones volcánicas.

– Litosfera (Suelo): Nitratos, Nitritos.

– Hidrosfera: ácido nítrico.

– Biosfera: materia orgánica (esencial en proteínas, ácidos nucleídos (ADN y ARN) y nucleótidos).

CICLO DEL NITRÓGENO

Reservas de Nitrógeno (almacén y sumidero)

Flujo de nitrógeno

Biomasa (organismos)

Suelo. Combustibles

fósiles. Atmósfera Hidrosfera

Fijación del Nitrógeno (atmosférica y biológica)

Nitrificación. Desnitrificación. Alimentación (absorción, asimilación,

consumo) Excreción. Muerte y descomposición

En la atmósfera existe un 78% de N2 (es el gas más abundante, es inerte por lo que no está disponible para casi todos los seres vivos (animales y plantas) solamente los microorganismos fijadores del N2 atmosférico

pueden utilizarlo.Para que las plantas aprovechen el nitrógeno del suelo, este tiene que

estar en forma de nitratos (NO3-) y de ión amonio (NH4

+). Cuando las plantas lo asimilan pasa el nitrógeno a las plantas que lo absorben y

con ello se transfiere a los demás seres vivos en forma de aminoácidos (aa) y nucleótidos)

CICLO DEL NITRÓGENOFIJACIÓN DEL NITRÓGENO ATMOSFÉRICO

a) Atmósfera:

b) Atmósfera-Biosfera:

N2 (inerte) + O2 NOX (ÓXIDOS DE NITRÓGENO) descargas eléctricas (tormentas)

NOX (ÓXIDOS DE NITRÓGENO) + H2O (VAPOR DE AGUA) ÁCIDO NÍTRICO

N2 ATMOSFÉRICO NITRATOS NO-3

FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITRÓGENO

PLANTAS

1. BACTERIAS VIDA LIBRE EN EL SUELO: Azotobacter (SUELO). 2. BACTERIAS SIMBIÓTICAS CON LAS RAÍCES LEGUMINOSAS: Rhizobium. (Las plantas

proporcionan azúcar de la fotosíntesis y la bacteria le proporciona los nitratos)3. CIANOBACTERIAS (Nostoc, antes llamadas algas verde azules) (que viven en el suelo o el agua. Son las que causan la gran productividad de los campos de arroz en Asia, mucho ha sidoproducido durante siglos e incluso miles de años por ellas sin necesidad de el nitrógeno de los Fertilizantes.4. HONGOS: Frankia, FORMA NÓDULOS RADICULARES CON EL ALISO, ÁRBOL DEL PARAISO,

FIJACIÓN ATMOSFÉRICA DEL NITRÓGENO

Sales minerales(nutrientes vegetales)

NITRATOS Simbiosis entre leguminosa y Rhizobium

http://web.uconn.edu/mcbstaff/benson/Frankia/FrankiaTaxonomy.htm

b) Atmósfera-Litosfera- Biosfera:

c) Biosfera – Litosfera-Biosfera:

NH3 NO-2 (NITRITOS) NO-

3 (NITRATOS)

NITROSOMAS NITROBACTER

PLANTAS

b) NITRIFICACIÓN: OXIDACIÓN. DESCOMPONEDORES

ÁCIDO NÍTRICO NO-3 (NITRATOS) PLANTAS

a) FORMACIÓN DE NITRATOS A PARTIR DE ÁCIDO NÍTRICO


nitrosación nitración

N2 (ATMÓSFERA)Pseudomonas desnitrificantes

Condiciones anaeróbicas o en terrenos anegados

c) DESNITRIFICACIÓN:perdida

d) DESCOMPOSICIÓN: (proporciona más nitratos que los procesos de fijación) (organismos descomponedores (bacterias y hongos)

NITROSOMASNITROBACTER

PLANTAS


e) ASIMILACIÓN: por las productores que asimilan el nitrógeno para producirBiomoléculas orgánicas (aa, bases nitrogenadas que forman los

Nucleótidos y los ácidos nucleicos (ADN y ARN)

RESTOS ORGÁNICOS NH3

NITRITOS

NO2-

NITRATOSNO3

-

N2 (78%)ATMOSFERA

NITROSOMAS

NITRATOSNO3

-RESTOS ORGÁNICOS

DESCOMPONEDORES

BACTERIAS DESNITRIFICANTES

CICLO DEL NITRÓGENO IV

NH3, NO, nitritos

DESCOMPONEDORES

NOx (NO,NO2, N2O)Fijación atmosférica (tormentas eléctricas)

NOX + H2O Ácido nítrico

volcanes

Fijación biológica(Bacterias =azotobacter, cianobacterias, rhizobium; Hongos = Frankia)

NH3 NO2

- NITROBACTER

ABONO

EL CICLO DEL NITRÓGENO IV

N2 atmosférico Fijación

Industrial

NITRATOS

atmosféricaBiológica

ProductoresConsumidores

Descomponedores

Disolución y transporte

Medio acuático

Procesos de putrefacción de la materia orgánica muerta

NH3

Bacterias nitrificantes

Bacterias desnitrificantes

Erupciones volcánicas

– AÑADIR NITRÓGENO AL CICLO POR:

FIJACIÓN INDUSTRIAL (HABER): N2 ATMOSFÉRICA => NH3 + NITRATOS .

FIJACIÓN BIOLÓGICA: plantaciones de leguminosas que contienen en los nódulos (raíces) bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico. Cuando estas plantas se descomponen enriquecen el suelo de nitratos.

– RETIRADA DE LOS ANIMALES Y PLANTAS PARA ALIMENTARSE, se extrae el nitrógeno del ciclo, y puede terminar en las aguas residuales.

– COMBUSTIÓN ALTAS TEMPERATURAS: CÁMARAS COMBUSTIÓN MOTORES: AIRE CON O2 + N2 => NO2 (VA A LA ATMÓSFERA) + VAPOR AGUA => ÁCIDO NÍTRICO (LLUVIA ÁCIDA) => SUELO => NITRATOS SUELO.

– SUELO ANEGADO: actúan las bacterias desnitrificantes empobreciendo el suelo de nitratos y liberando el nitrógeno a la atmósfera.

– SUELO PERMEABLE (SUELO ARENOSO): se produce la lixiviación de los nitratos hacia los ríos, lagos y mares, produciendo eutrofización.

– ABONADO EXCESIVO: LIBERACIÓN EXCESIVA DE N2O=> EFECTO INVERNADERO.

EXCESIVA FERTILIZACIÓN SUELO: FERTILIDAD (ESCASEAN OTROS NUTRIENTES ESENCIALES)

LOS NITRATOS VAN A LAS AGUAS => EUTROFIZACIÓN. NITRATOS => TUBO DIGESTIVO NITRITOS =>GASTROENTERITIS, DIARREAS,

COLOR AZULADO EN LOS BEBES.

CICLO DEL NITRÓGENO V.INTERVENCIÓN HUMANA

EL CICLO DEL NITRÓGENO

Procesos de combustión

a altas temperaturas

motoresReacción de N2 y O2

NO2

+ vapor de agua

Ácido nítricoLluvia ácidaNitratos Suelo

Fijación industrial y

abonado excesivo

Liberación de N2O a la

atmósfera

Liberación de N2O a la

atmósfera

Potente gas de efecto

invernadero

Fertilización excesiva

Aumenta el crecimiento vegetalEscasez de otros nutrientes:

calcio, magnesio, etc

Eutrofización del medio acuático

N2

FIJACIÓN

BIOLÓGICA ATMOSFÉRICA INDUSTRIAL

VOLCANESABONO

SIMBIOSIS MICROORGANISMOS

NITRATOS

RESTOS ORGÁNICOS

DESCOMPONEDORES

DISOLUCIÓN Y TRANSPORTE

BACTERIAS DESNITRIFICANTES

CICLO DEL NITRÓGENO V

ABONADO EXCESIVOLOS NITRATOS• Paco y Sara son un matrimonio que viven en un pueblo de la costa mediterránea cuyas aguas

presentan un índice de nitratos elevado. Tienen una niña que no se encuentra bien y además presenta un aspecto ligeramente amoratado.

• El médico, tras reconocer al bebe, le hace unos análisis de sangre y comprueba lo que esperaba.• Sara: ¿Es grave doctor?• Doctor: No, después de inyectarle un mg de azul de metileno, desaparecerá el problema.• Paco: Pero... ¿Qué es lo que le ocurre a la niña?.• Doctor : ¿Le han dado a la niña agua del grifo?.• Sara: Le preparo el biberón con agua del grifo, pero antes la hiervo unos minutos.• Doctor: la niña presenta deficiencia de oxígeno en los músculos, por eso tiene ese aspecto

levemente amoratado. Esto posiblemente sea por ingerir agua del grifo que posee un elevado contenido en nitratos, lo que provoca una disfunción en la hemoglobina, que es la encargada de llevar el oxígeno a las células; y los nitratos no desaparecen hirviendo el agua.

• Paco: ¿Cómo es que el agua de esta zona tiene tantos nitratos?.• Doctor: Porque los agricultores abonan sus cultivos con estos compuestos, que son esenciales

para las plantas. Lo que ocurre es que las plantas no absorben todos los nitratos de golpe, siendo arrastrado el sobrante por el agua de riego o de lluvia hacia el subsuelo, donde se acumula en las aguas subterráneas.

• Paco: Y claro ésta, el agua que se abastece esta ciudad, se extrae mediante pozos del subsuelo, por eso presenta nitratos.

• Doctor: Usted lo ha dicho. Así que a partir de ahora, no tomen agua del grifo, ni para beber, ni para cocinar.

• Sara: ¿Y por qué a nosotros no nos ha pasado nada?.• Doctor: Porque esta enfermedad son susceptibles de padecerla los lactantes, siendo más rara en

los adultos.

1. Metahemoglobulinemia: los nitritos pasan a la sangre,

impidiendo a los glóbulos rojos captar el oxígeno.

LIBERAN EN EL AGUA NITRATOS Y FOSFATOS QUELIBERAN EN EL AGUA NITRATOS Y FOSFATOS QUELLEGAN A LOS SERES VIVOS PRODUCIENDOLLEGAN A LOS SERES VIVOS PRODUCIENDO

2. Déficit de vitamina A3. Perturbaciones del

tiroides.4. Problemas reproductivos

e incluso abortos.5. Los nitritos en el interior

del cuerpo humano se convierten en nitrosamina que es un agente cancerígeno.

Disminución de la biodiversidad

6. Eutrofización: las algas crecen en exceso => no dejan pasar la luz => no hay fotosíntesis => no hay O2 => muerte de los seres vivos del fondo de los lagos.

FOSFATOS-RESTOS ORGÁNICOS

DESCOMPONEDORES

HIDROSFERA

CICLO DEL FOSFATO

EXCESO DE ABONO

Liberado por meteorización química y física

disuelto LITOSFERA ROCAS FOSFATADAS

ENTERRADO EN LOS SEDIMENTOS

ROCAS SEDIMENTARIAS

FOSFATADAS

ACTÚA COMOSUMIDERO

Devueltos a los

continentes por las aves en

forma de GUANO

EUTROFIZACIÓN

EL CICLO DEL FÓSFORO

Sedimentos y rocas sedimentarias FOSFATOS


Descomponedores

Ecosistemas acuáticos

Retorno a tierraColonias de aves marinas

en la costa pacífica de Sudamérica

GUANOExcrementos

Abono fosfatado en agricultura

CICLO DEL FOSFATO

• PRINCIPAL FACTOR LIMITANTE DE LA PRODUCCIÓN CONTINENTAL, DONDE SON ESCASAS LAS ROCAS FOSFATADAS. SU EXPLOTACIÓN Y LAS PÉRDIDAS LATERALES HACEN QUE SE VAYA HACIENDO UN ELEMENTO CADA VEZ MÁS ESCASO.

• RECURSO NO RENOVABLE (SE CREE QUE SUS RESERVAS DURARÁN UNOS 100 AÑOS).

• DEPENDE DEL CICLO GEOLÓGICO TARDA EN LIBERARSE 105 – 108 AÑOS.

EL CICLO DEL FÓSFORO El P no se presenta en forma gaseosa, no puede tomarse del aire. La mayoría está inmovilizado en los sedimentos oceánicos. Se libera muy lentamente, por meteorización de rocas fosfatadas. Principal factor limitante recurso no renovable. Fosfatos liberados por rocas fosfatadas y cenizas volcánicas son

transportadas por aguas corrientes hasta lagos o el mar precipitan y forman los almacenes sedimentarios.

Tiempo de permanencia en ecosistemas terrestres: 100 a 10.000 años.

Tiempo de permanencia en los ecosistemas acuáticos: 1 a 10 años El hombre elabora abonos utilizando las reservas minerales en rocas

sedimentarias. El P es poco abundante en los seres vivos (1 % en animales y 0’2 %

en vegetales) pero importante: Huesos, caparazones ATP, ADN y ARN, NADP, NADPH

• El azufre se encuentra:– Atmósfera:

• H2S; SO2; SO; H2SO4;

– Litosfera: Sulfatos.

– Hidrosfera: Sulfatos, H2S.

– Biosfera: materia orgánica.

CICLO DEL AZUFRE I

CH3

CH3 –s+ – CH2 – CH2 – COO- DMSP

CH3 –s – CH3

DMS

VOLCANES

H2S

SO2 SO3 H2SO4

LLUVIA ÁCIDA

SO4

2-

H2S

DESCOMPONEDORES:TRANSFORMANTES

O2O2 H2O

DESCOMPONEDORES:MINERALIZADORES

LIXIVIACIÓNSO4

2-

SULFATOS (ROCAS)

PRECIPITACIÓN

CICLO DEL AZUFRE II

Sulfuro de hierro: pirita Carbón

petróleo

SO4

2-

H2S gaseoso

EL CICLO DEL AZUFRE

Sulfatos: SO42-

precipitación

Yesos

Suelos: SO42-


H2S

Bacterias sulfatorreductoras

Sulfuros de FeCarbones y petróleos

Pizarras y otras rocas con sulfuros

Erupciones volcánicas H2S a la atmósfera

SO2 a la atmósferaQuema de

combustibles fósilesSO3

H2SO4

Lluvia ácida

Algas

DM

S

EL CICLO DEL AZUFRE El principal almacén de sulfatos es la hidrosfera. La transferencia entre la tierra y el océano es bastante lenta. Por evaporación de lagos y mares poco profundos los sulfatos se depositan

formando yesos. Los sulfatos son abundantes en los suelos, se pierden por lixiviado, pero son

repuestos por las lluvias. Sólo plantas, bacterias y hongos incorporan directamente el sulfato.

SO42- SO3 H2S utilizable en la biosíntesis vegetal

Al morir los seres vivos liberan el sulfuro de hidrógeno a los demás subsistemas terrestres.

En océanos profundos y lugares pantanosos el sulfato, en ausencia de oxígeno, se reduce a H2S liberando oxígeno para la respiración de otros seres vivos.

El sulfuro puede alcanzar lugares oxigenados donde forma de nuevo sultato, mediante proceso fotosintético o quimiosintético, en presencia o ausencia de luz y por la acción de bacterias quimiosintéticas.

Los sulfuros pueden precipitar en forma de piritas. Pueden ser atrapados en sedimentos arcillosos, carbones y petróleos.

AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA

ECOSISTEMA MODELO => CERRADO (MATERIA)

ABIERTO (ENERGÍA)

HERBÍVOROS CARNÍVOROSPRODUCTORES - -

+ +

- -

CalorRadiación solar

+

DESCOMPONEDORES+

+ ++

+

AUTORREGULACIÓN


• Un ecosistema modelo es:

Cerrado para la materia y abierto para la energía,

Siendo capaz de autorregularse y permanecer en equilibrio dinámico durante largo tiempo.

Los humanos rompen el autocontrol de los ecosistemas para imponer el suyo propio.

Los ecosistemas naturales se equilibran porque hay una

amplia gama de relaciones que los regulan.


Imagina un ecosistema cerrado: el acuario

Tres eslabones: productores, herbívoros y

carnívoros

Bacterias descomponedoras

reciclan los nutrientes

Los bucles de realimentación negativa estabilizan el sistema

Si sólo existieran algas

Crecimiento exponencialde la población

Escasez de nutrientes Factores limitantes

Extinción

El papel de los herbívoros

Evitan el crecimiento exponencial del alga

Rejuvenecen la poblaciónde algas al incrementarsu tasa de renovación Enriquecen el medio

en nutrientes, a través del bucle de

descomponedores

El ecosistema es capaz de

autorregularse y permanecer en

equilibrio dinámico a lo largo del

tiempo

Si introducimos un pez rompemos el equilibrio,

habría que añadir comida y oxígeno


ECOSISTEMA MODELO + PEZ =>

HERBÍVOROS CARNÍVOROSPRODUCTORES - -

+ +

- -

CalorRadiación solar

+

DESCOMPONEDORES+

+ ++

+

NO AUTORREGULACIÓN

O2COMIDA

• BIOCENOSIS O COMUNIDADBIOCENOSIS O COMUNIDAD: CONJUNTO DE POBLACIONESPOBLACIONES INTERRELACIONADAS.

AUTORREGULACIÓN DE LA

POBLACIÓN I

CONJUNTO DE INDIVIDUOS MISMA ESPECIECONJUNTO DE INDIVIDUOS MISMA ESPECIEQUE VIVEN EN UN ÁREA Y TIEMPO DETERMINADOQUE VIVEN EN UN ÁREA Y TIEMPO DETERMINADO

Límite de carga (k)

Tiempo

Nº individuos

(N)Crecimiento exponencial

Crecimientologístico

Resistencia ambiental

AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN

El estado estacionario es un equilibrio dinámico que se manifiesta por fluctuaciones en el nº de individuos en torno al límite de carga

Cuando el potencial biótico ( r= TN – TM) es máximo, el crecimiento es exponencial

Con el tiempo el crecimiento se ve limitado por la resistencia ambiental que refuerza el bucle de realimentación negativa de las defunciones, dando lugar a curvas logísticas

Los factores que condicionan el tamaño de la población son el potencial

biótico r = (TN-TM),y la resistencia ambiental.

¿ Qué puede pasar cuando una población sobrepasa su capacidad de carga ?


La RESISTENCIA AMBIENTAL viene marcada por un conjunto de factores que impiden que una población alcance su máximo potencial biótico

Factores externos:Bióticos: depredadores, parásitos, enfermedades, competidoresAbióticos: escasez, clima, catástrofes, hábitats, …

Factores internos:El aumento de la densidad de población afecta negativamente a los hábitos de reproducción

Pueden ser

• Territorio sin explorar r TN

• Resistencia ambientalResistencia ambiental r TM


POBLACIÓN II

Potencial biótico Potencial biótico r= TN-TMr= TN-TM

Crecimiento Explosivo. Curva en J

Crecimiento Logístico . Curva en S

Conjunto factores que impiden que una población alcance su máximo

potencial biótico

Factores externos

Factores internos

Bióticos: depredadoresparásitos..Abióticos: cambio clima,escasez alimentos,catástrofes, gases….

Aumento densidad depoblación => problemas reproducción


r

+

TN+TM -

RA

+

-+

- -

POBLACIÓN

Por la resistencia ambiental se producen dos bucles de retroalimentación negativa

que afectan al potencial biótico y controlan el nº de individuos

de la población

La resilencia es una medida de como el sistema responde a una perturbación. Es la habilidad del sistema a retornar a su estado inicial después de una perturbación. Si la resilencia es baja se entrará en un nuevo estado.

Cuanto mayor es la resilencia del sistema mayor perturbación puede afrontar el sistema. La resilencia en general es considerada

como positiva. Ejemplo los bosques de Eucalipto en Australia que tienen una alta resilencia porque después de un fuego sus troncos crean brotes y como las demás especies han sido destruidas no presentan competencia.

La resilencia también puede ser considerada negativa, por ejemplo con las bacteria patógenas resistentes a antibióticos.

RESILENCIA DEL SISTEMA

Factores que afectan la resilencia de un ecosistema

http://www.gerrymarten.com/ecologia-humana/capitulo11.html

Mayor resilencia:Cuanto mayor diverso y complejo es un ecosistema la resilencia aumenta puesto que hay más interacciones entre las diversas especies.Cuanto mayor diversidad genética en una especie.Especies con una amplitud geográfica grande.Cuanto más grande es el ecosistema, porque los animales pueden encontrase entre ellos y hay menos efecto borde.El clima tropical aumenta la resilencia porque la luz, la temperatura y el agua no están limitados por lo que la tasa de crecimiento es alta, mientras que en el Ártico el crecimiento de las plantas es bajo porque la fotosíntesis es baja.La rapidez de reproducción. “r estrategas cuya reproducción es rápida pueden recolonizar el sistema mejor que los k estrategas”.Los humanos pueden eliminar o mitigar las amenazas del sistema (eliminar la contaminación, reducir las especies invasoras) y esto produce como resultado mayor resilencia.

BIOCENOSIS ó COMUNIDAD factores bióticos del

ecosistemaAdaptaciones: Para ocupar un nicho

ecológico en un hábitat determinado

BIOCENOSIS ó COMUNIDAD factores bióticos del ecosistema

Las adaptaciones optimizan los factores limitantes disponibles

Los factores Los factores limitantes: limitantes: Son Son aquellos factores aquellos factores bióticos o abióticos bióticos o abióticos que se encuentran en que se encuentran en un valor crítico, un valor crítico, determinando el determinando el máximo desarrollo máximo desarrollo que alcanza una que alcanza una población.población.



Veamos algunos ejemplos:Factor limitante Adaptación

Sales minerales(nutrientes vegetales)

NITRATOS

Simbiosis entre leguminosa y Rhizobium




Presas

Camuflaje




Luz

Plantastrepadoras



Veamos algunos ejemplos:

Factor limitante Adaptación

Temperatura

Orejas de zorro

• Resistencia ambientalResistencia ambiental r TM


POBLACIÓN III

Crecimiento Logístico . Curva en S

TN TMr

P

RA

--

+

++

+

-

-


En cuanto a los valores del potencial biótico,

hay dos estrategias de reproducción

r estrategas

• Poseen un potencial biótico muy elevado (alta TN)

• Tienen muchas crías que reciben pocos cuidados

• Poca supervivencia.

k estrategas

• Poseen un potencial biótico bajo (menor TN)

• Tienen pocas crías que reciben muchos cuidados

• Elevada supervivencia.

• ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN:– r estrategasr estrategas: r => TN => abandono => TM => insectos, peces– k estrategask estrategas: : TN => abandono => TM => mamíferos, encina. peces

AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN IV

r k


r estrategasr estrategasEspecies que presentan elevada fertilidad, su tasa de natalidad es muy elevada (gran potencial biótico) aunque su supervivencia sea baja.

Son propias de ambientes cambiantes o inestables, sometidas a elevados índices de mortalidad, que compensan con crecimientos explosivos en períodos favorables.

Son especies oportunistas, pioneras o colonizadoras que basan su éxito en producir un gran número de esporas, huevos, larvas o juveniles aunque su mortalidad sea muy elevada.

Nº

ind

ivid

uo

sTiempo

SupervivenciaSupervivencia

FecundidadFecundidad


k estrategask estrategasEspecies que sitúan el número de individuos por debajo de la capacidad de carga K.

Priman la supervivencia por encima de la fertilidad.

Son especies propias de ambientes estables, muy adaptadas a ellos, en general grandes y longevas.

Son especies muy territoriales, con marcada organización social.

Nº

indi

vidu

os

Tiempo

SupervivenciaSupervivencia

FecundidadFecundidad

o Son muy EFICIENTES (Buenos resultados con poco gasto energético)

Presentan mecanismos de regulación social: no todos los individuos se reproducen, son muy sensibles a cambios ambientales, etc.

AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN V

• Especies amenazadasEspecies amenazadas: nº de individuos se han reducido hasta alcanzar un número crítico => peligro de extinción

• Valencia ecológicaValencia ecológica: intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera del medio (luz, temperatura, humedad…) que actúa como factor limitante.

– Especies eurioicasEspecies eurioicas: con valencia ecológicas de gran amplitud de tolerancia. Especies r estrategas => generalitas.

– Especies estenoicasEspecies estenoicas: con valencia ecológica de pequeña amplitud de tolerancia. Especies k estrategas => especialistas.

Nº individuos

Especie esteoica

Especieeurinoica

Especie amenazada es aquella cuyo nº de individuos se reduce drásticamente

hasta llegar a una cifra crítica que las pone en peligro de extinción


Un incremento drástico de la RESISTENCIA AMBIENTAL

Causas naturales:

Cambio climático, etcCausas artific

iales:

Intervención humana

Amenaza para la supervivencia de una especie


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 son los factores limitantes. Cada especie tiene sus factores limitantes (climáticos, del suelo, de composición de las aguas….)


VALENCIA ECOLÓGICA es el intervalo de tolerancia de una especie respecto de un factor

del medio que actúa como factor limitante

FACTORES:Temperatura,

humedad, nutrientes, pH, …

EstenoicasEstenoicasEurioicasEurioicas


Poseen valencias ecológicas de gran amplitud

para un determinado factor

Presentan límites de tolerancia estrechos para un determinado factor

Nº

ind

ivid

uo

sValor del factor

limitante

Valencia ecológica

EstenoicaEstenoica

EuroicaEuroica

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

Actividad 3: Insecticida genérico en Borneo (1985) contra el Anopheles, para combatir la malaria.

Mató otros muchos insectos:Moscas y cucarachas murieron envenenados los lagartos y los gatos que se los comían aumentó la población de ratas apareció la peste.Avispas aumentó la población de orugas se comieron las hojas de los techos de las casas, que se cayeron.a) Explicar la relación entre todos los seres vivos participantes. ¿De

qué dependía el tamaño de cada una de las poblaciones?

Dieldrín cucarachas lagartos gatos ratas pulgas peste avispas orugas tejados de las casas

Es un caso de efecto dominó: el número de individuos dependía de otras poblaciones, que lo controlaban con bucles negativos.

a) Explicar la relación entre todos los seres vivos

participantes. ¿De qué dependía el tamaño de cada

una de las poblaciones?

Es un caso de efecto dominó: el número de individuos dependía de otras poblaciones, que lo controlaban con

bucles negativos.

b) ¿Qué factores provocaron el aumento de la resistencia ambiental que hizo desaparecer algunas especies?

La pulverización con dieldrín, que hizo desaparecer a todas las especies menos las ratas (que no tenían depredadores naturales).

c) ¿Qué factores de la resistencia ambiental limitaban el tamaño de las poblaciones?

La existencia de depredadores. Al desaparecer los depredadores (por falta de presas, los insectos), las ratas aumentaron su número de individuos exponencialmente.

d) ¿Qué nuevos problemas aparecieron por la intervención humana?

La peste y la caída de los techos de las casas.

FACTORES LIMITANTES BIÓTICOS

• DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIADE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA:: plagas y parásitos.• DE LA PRODUCCIÓN SECUNDARIADE LA PRODUCCIÓN SECUNDARIA::

– INTERACCIONES INTRAESPECÍFICAS:INTERACCIONES INTRAESPECÍFICAS: • Por el alimentos, el territorio o la pareja, contribuyen a la selección

natural => se reproducen los ejemplares más dotados.• Hacinamiento desencadena procesos hormonales que disminuye la

tasa de natalidad.• Migraciones intervienen en la regulación de la población.

– INTERACCIONES INTERESPECÍFICAS:INTERACCIONES INTERESPECÍFICAS: el factor que controla el crecimiento de las poblaciones es la disponibilidad de Producción Neta => organismos que sirven de alimentos.

• Depredación.• Parasitismo.• Competencia interespecífica y nicho ecológico.

Relaciones intraespecíficas I

Entre individuos de la misma especie

Asociación familiar Asociación gregaria Asociación colonial Asociación estatal

Son las que se establecen entre individuos de la misma especie . Pueden ser perennes , si la asociación dura toda la vida , o temporales si se mantienen durante un cierto

periodo de tiempo .

Estas relaciones pueden ser beneficiosas para los individuos , si éstos obtienen alguna ventaja o perjudiciales , si origina competencia por un determinado recurso como la luz,

espacio o el alimento.

Relaciones intraespecíficas II

Asociación familiar: Fines reproductivos

Relaciones intraespecíficas III

Asociación gregaria: Fines variados; defensa, alimentación, migración,..

Relaciones intraespecíficas IV

Asociación colonial: Unidos físicamente

esponjas

corales

Relaciones intraespecíficas V

Asociación estatal: jerarquía y reparto del trabajo

Relaciones intraespecíficas VI

Competencia: por los alimentos, las hembras, el rango dentro del grupo.., permite la selección de los más aptos y el fortalecimiento de la especie

RelacionesInterespecíficas I

Entre individuos de especies diferentes

Depredación: (+,-) Parasitismo: (+,-) Competencia: (-,-) Comensalismo: (+,o) Inquilinismo: (+,o) Mutualismo: (+,+)

Mutualismo Simbiosis Competencia Parasitismo

Depredación Comensalismo Inquilinismo Amensalismo

+

─

+

+

++ ─

──

+

+

0

0+

─

0

AUTORREGULACIÓN DE LA COMUNIDAD

Parasitismo

Una especie, el parásito (A), se beneficia de otra especie, el huésped (B),

que sale perjudicado.

Beneficioso para A. Perjudicial para B.

Los virus son parásitos

intracelulares obligados.

Piojos, garrapatas, pulgas en el exterior

del organismo (ectoparasitismo).

Lombrices y tenía en el interior del organismo

(endoparasitismo).

Depredación

Una especie, el depredador (A), se alimenta de otra, la

presa (B).

Beneficioso para A. Perjudicial para B.

Carnívoros y sus presas.

Herbívoros y su alimento vegetal.

Inquilinismo

Una especie (A) se beneficia aprovechando

el espacio que le proporciona otra especie

(B) sin causarle perjuicio.

Beneficioso para A. Indiferente para B.Pájaro que hace su

nido en un árbol

RELACIONES INTERESPECÍFICAS


RELACIONES INTERESPECÍFICAS

Simbiosis

Ambas especies se benefician mutuamente pero no pueden vivir aisladas.

Beneficioso. Beneficioso.

Líquenes: alga + hongo.

Bacterias del intestino humano y de otros mamíferos.

Comensalismo

Una especie (A) se ve beneficiada aprovechándose de la comida sobrante de la otra (B) sin ocasionarle perjuicio ni beneficio.

Obligatorio para A. Indiferente para B.Pez rémora y tiburón.

RelacionesInterespecíficas II

Depredación: (+,-)

Modelo depredador – presa (+ -)

PRESA DEPREDADOR+

--

El bucle de realimentación negativo es estabilizador

La compañía peletera canadiense Hudson’s Bay Company durante décadas registraron las poblaciones de lince y liebre de las nieves

Crece la presa

Crece el depredador

Se inicia el descenso de la población de presas

No hay suficientes presas, disminuyen depredadores

La población de presas se recupera al disminuir los depredadores

Las fluctuaciones se observan con una diferencia temporal

Lockta y Volterra

RelacionesInterespecíficas III

presa depredadorencuentros

nacimientos nacimientos

defuncionesdefunciones

+

-

+

-

Depredador-presa: (+,-)

+ +

+

+

+

++

+

- -

RelacionesInterespecíficas IV

presa depredador

Depredador-presa: (+,-)

+

-

-

presa

depredador

Densidad población

tiempo

RelacionesInterespecíficas V

Parasitismo: (+,-) Endo y ectoparásitos

RelacionesInterespecíficas VI

Hospedante Parásitoencuentros


defunciones defunciones

+

-

+

-

Parasitismo: (+,-)

--+

+

+

++ +

++

RelacionesInterespecíficas VII

Competencia: (-,-): Por un nicho ecológico

Buitre leonado Quebrantahuesos

Resuelta

Buitre leonado Y Buitre negro

Sin resolver


Competencia (C) y nicho CompetenciaInterespecífica

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

Competencia (C) y nicho

Mismo nicho ecológico, distinto hábitat. Mismo hábitat, distinto nicho ecológico.

RelacionesInterespecíficas VIII

Encuentros 1 Encuentros 2

Presa

depredador 2 depredador 1

defunciones

+

-

+

-

Competencia y Nicho: (-,-)

+

-+

+

+

++

+

+

+


+

nacimientos

++

defuncionesdefunciones

+

-

--+

-

+

Sumo 2 bucles negativosBucle + que provoca la desaparición del

depredador peor adaptado

RelacionesInterespecíficas IX

Comensalismo: (+,o)

RÉMORA TIBURÓN


Comensalismo (+ o)

Ejemplo: Comensalismo de buitres y grandes carnívoros.Hay implicados 3 individuos. La relación entre el león y la gacela es de depredación.Al buitre le afectan los encuentros entre la gacela y el león. No caza, sino que se lo encuentra ya cazado.El león es depredador de la gacela, es decir, controla su población (afecta a su tasa de mortalidad). El buitre no controla la población de gacelas.El buitre sale beneficiado de la relación entre el león y el buitre, y para el león es indiferente.

RelacionesInterespecíficas X

Inquinilismo: (+,o)

Anémona ( o )

Pez payaso (+) (“ Nemo ”)

RelacionesInterespecíficas XI

Mutualismo: (+,+) : Cuando la relación es obligada se denomina simbiosis, este es el caso de los líquenes; simbiosis entre alga unicelular y hongo.

liquen ermitaño + anémona

Simbiosis entre leguminosa y Rhizobium

Rhizobium (bacteria) vive en los nódulos de las

raíces de las leguminosas. Absorbenel nitrógeno atmosférico

para transformarlo en nitratos para

la planta. Laplanta a la bacteria el azúcar obtenido

durante la fotosíntesis.

Micorrizas hongos vive en las

raíces de losÁrboles. Aportan a la planta

fosfatos. Laplanta al hongo el azúcar

obtenido durante la fotosíntesis.

http://2.bp.blogspot.com/_RYqu7DyUOuM/SagiKyeQuNI/AAAAAAAAACM/jk_KdkkGfQw/S1600-R/micorriza.jpg

Las anémonas y el pez payaso.

Los tentáculos de las anémonas protegen al pez de

los depredadores, y el pez proporciona alimento a la anémona a través de sus

heces.

http://ciberdroide.com/AcuBioMed/wp-content/uploads/2012/01/Nemo.jpg


Mutualismo (+ +)

Ejemplo de mutualismo: garcilla y rinoceronte.Participan 3 organismos: las garcillas se comen los ácaros que

molestan al rinoceronte. La relación entre los ácaros y el rinoceronte es parasitismo. La relación entre la garcilla y los

ácaros es de depredación.

RelacionesInterespecíficas XII

• SIMBIOSIS (+,+):

ALGA HONGO

NACIMIENTOS NACIMIENTOS

DEFUNCIONES DEFUNCIONES

++ +

+

+

+ +-- --


Actividad 9: gráfica con oscilaciones en la vegetación, la población de liebres, de perdices y de

linces.

a) ¿Por qué hay tiempo entre las oscilaciones de productores y del resto de niveles?

Es el tiempo de respuesta: tras el aumento de la población presa, para que aumente la población del depredador debe pasar un tiempo de reproducción.



linces.

b) Análisis de las relaciones causales: • Perdiz-liebre:

• Liebre-lince:

Competencia, si escasea el alimento.

Depredación.



linces.

c) ¿Qué ocurre si se caza el lince hasta extinguirlo?

Aumentarían exponencialmente las poblaciones de perdiz y de liebre, hasta alcanzar un nuevo límite de carga marcado por la vegetación.



linces.

d) ¿Cuáles serían las consecuencias de introducir conejos en el territorio?Competirán con las liebres: son más voraces y más prolíficos (su r es mayor). Acabarían con la hierba y desaparecerían los otros herbívoros. El lince comería sólo conejos.

CONCEPTO DE ESPECIEGrupo de organismos capaces de reproducirse entre sí produciendo

una descendencia fértil

Especies amenazadasEspecies amenazadas: nº de individuos se han reducido hasta alcanzar un número crítico => peligro de extinción

Valencia ecológicaValencia ecológica: intervalo de tolerancia de una especie respecto a un factor cualquiera del medio (luz, temperatura, humedad…) que actúa como factor limitante. Especies eurioicasEspecies eurioicas: con

valencia ecológicas de gran amplitud de tolerancia. Especies r estrategas => generalitas.

Especies estenoicasEspecies estenoicas: con valencia ecológica de pequeña amplitud de tolerancia. Especies k estrategas => especialistas.

Especie estenoicaNº

individuos

Especieeurioica

curva de Gauss

Para cada factor limitante , cada especie presenta una zona o rango de tolerancia definida por unos límites de tolerancia a partir de los cuales los individuos mueren y una zona óptima

donde su crecimiento es máximo.

Las especies eurioicas toleran un rango muy amplio de valores para un factor ambiental , mientras que las especies

estenoicas admiten variaciones muy limitadas.

HÁBITAT Y NICHO ECOLÓGICO

Hábitat: “domicilio” lugar donde una especie, desarrolla su actividad.

El hábitat de una especie (no es lo mismo que biotopo pues éste se refiere a una comunidad)

Es el lugar físico que ocupa en el ecosistema y que reúne las condiciones necesarias para que pueda vivir él .

El hábitat del abedul son zonas frías y húmedas El hábitat de la carpa son lagunas o zonas del río de corriente débil , fondo poco profundo y

abundantes algas


Nicho ecológico: “oficio” de una especie, dentro del ecosistema. Recursos que explota. Forma de obtener la materia y energía de la especie.

“Conjunto de circunstancias, Conjunto de circunstancias, relaciones con el ambiente, relaciones con el ambiente, conexiones tróficas y conexiones tróficas y funciones ecológicas que funciones ecológicas que definen el papel definen el papel desempeñado por una desempeñado por una especie de un ecosistemaespecie de un ecosistema””

Algunas poblaciones pueden compartir hábitat pero no nicho ecológico.


Garzas:Garzas: Hábitat: pantano Nicho ecológico: tipo

de vivienda, lugar de anidación, época de celo, formas de alimentación, etc… “cada especie de garza cada especie de garza

tiene un nicho tiene un nicho ecológico diferente del ecológico diferente del resto de garzas con las resto de garzas con las que comparte el que comparte el hábitathábitat””

NICHO ECOLÓGICO: Parte del hábitat ocupada por una especie y los recursos existentes en ella. El nicho ecológico de un organismo no solo depende de dónde viva sino también de la función que cumple en el

ecosistema.


Nicho potencial (ideal o fisiológico, fundamental): satisface todas las necesidades de una determinada especie. Es prácticamente inalcanzable en ambientes naturales.

Nicho ecológico, efectivo (real): el ocupado por una especie en condiciones naturales.

Especies vicarias: cuando dos especies que comparten el mismo nicho ecológico viven en zonas geográficas muy alejadas. Ejemplo: vaca, canguro, bisonte.

NICHO POTENCIAL Y NICHO REAL

El grado de solapamiento de nichos dentro de una comunidad nos da información sobre el grado de competencia por un

recurso

NICHO POTENCIAL Y NICHO REAL

Las interacciones entre los individuos de una comunidad determina que se distinga entre el nicho potencial y el nicho real

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Biodiversidad

• Riqueza o variedad de las especies de un ecosistema y la abundancia relativa de los individuos de cada especie.

• Actualmente el termino engloba tres conceptos:– Variedad de especies que existen en la tierra: variedad y

cantidad.– Diversidad de ecosistemas en nuestro planeta.– Diversidad genética.

“ A lo largo de la historia de la vida, han existido cinco extinciones masivas, que han provocado bruscas caídas de la biodiversidad: las especies k estrategas se extinguieron, sólo las r estrategas sobrevivieron”

Importa tanto la variedad como la cantidad de

individuos de cada especieBiodiversidad (Río de

Janeiro, 1992)

Variedad de especies que hay en la Tierra

Diversidad de ecosistema del planeta

Ecosistemas terrestres y acuáticos

Diversidad genéticaLos genes de los individuos

permiten la evolución, se enriquecen por cruzamiento y

permiten su adaptación

BIODIVERSIDAD

biodiversidad

• Importancia:

especies => relaciones => autorregulación => estabilidad

““ Ventaja:Ventaja: ante una perturbación ( introducción nueva especie o ante una perturbación ( introducción nueva especie o

extinción de una especie) el ecosistema con mayor diversidad => másextinción de una especie) el ecosistema con mayor diversidad => más

posibilidad de amortiguar los efectos de la perturbación y alcanzar el posibilidad de amortiguar los efectos de la perturbación y alcanzar el

equilibrioequilibrio””

Cada especie es el resultado de millones de años de evolución y cada una Cada especie es el resultado de millones de años de evolución y cada una

es única e irrepetible, posee un bagaje genético que le permite ocupar un es única e irrepetible, posee un bagaje genético que le permite ocupar un nicho ecológico determinadonicho ecológico determinado

La diversidad biológica da estabilidad al ecosistema, debido al alto nº de relaciones causales que se dan entre las especies

Las especies raras son importantes, ante la variación de condiciones ambientales podrían ampliar su nicho ante la extinción de especies dominantes aumento de la estabilidad del ecosistema

BIODIVERSIDAD

Cambios en las condiciones medioambientalesExtinción de especies

Sobre todo k estrategas

5 extinciones masivas5 extinciones masivas

Finales del Ordovícico: trilobites y otrosFinales del Ordovícico: trilobites y otros

Finales del Devónico: trilobites y otros Finales del Devónico: trilobites y otros

Finales del Paleozoico: casi todas las especies Finales del Paleozoico: casi todas las especies

Finales del Triásico: reptilesFinales del Triásico: reptiles

Finales del Cretácico: dinosauriosFinales del Cretácico: dinosaurios

Índice de extinción

Una especie cada 500 – 1000 años

BIODIVERSIDAD

Aumento de la población

Aumento de la población

PROBLEMA de la pérdida de la

BIODIVERSIDADProvocan

Incremento del uso de recursos

Incremento del uso de recursos

Cuyas causas se resumen en

SobreexplotaciónSobreexplotación Alteración ydestrucción de

hábitats

Alteración y destrucción de

hábitatsDeforestación con fines

madereros, sobrepastoreo, caza y pesca, coleccionismo y

comercio ilegal de especies protegidas

Introducción y sustitución de

especies

Introducción y sustitución de

especies

Cambios en el uso del suelo, extracción masiva del agua, fragmentación

de hábitats naturales, construcción de obras

públicas, contaminación del agua y el aire, cambio

climático e incendios

Introducción de especies foráneas y

sustitución de especies naturales por otras

obtenidas por selección artificial

BIODIVERSIDAD

Medidas para evitar la pérdida de biodiversidad.

Proteger las áreas geográficas de especies amenazadas: crear espacios protegidos.

Realizar estudios sobre el estado de los ecosistemas. Como los indicadores PER (Presión, estado, respuesta): la Huella ecológica y el Índice del Planeta Viviente.

Decretar y respetar las leyes promulgadas para la preservación de especies y ecosistemas (Convenio CITES).

Crear bancos de genes y de semillas de las especies amenazadas.

Fomentar el turismo ecológico y la educación ambiental.

Principales amenazas para la biodiversidad

1. Destrucción y fragmentación del hábitat.La Unión Mundial para la Conservación de la Naturaleza (IUCN) estima que alrededor del 85% de las especies en

peligro están en esta condición debido a la pérdida de su hábitat.

Conversión a la agricultura

Casi todas las prácticas agrícolas requieren la eliminación de la vegetación original y su reemplazo por cultivos y animales domesticados.

Prácticas forestales

Desde hace siglos, los bosques han sido eliminados para obtener combustible, materiales de construcción, para despejar el terreno para la agricultura, etc. Estas prácticas se conocen como deforestación, concepto que se refiere a la destrucción de gran parte de la tierra boscosa. Por otro lado, además de servir como cobijo a animales y plantas, los bosques proporcionan muchos otros servicios al ecosistema, modificando el clima, reduciendo la incidencia de inundaciones y protegiendo al suelo de la erosión. Las plantas mantienen también el agua en las superficies, por lo que reducen el índice de desbordamientos. Al disminuir, una mayor cantidad de agua penetra en el suelo, recargando los acuíferos.

Pastizales y prácticas de pastoreo

Eliminan específicamente ciertas especies de plantas, bien por ser venenosas o bien por no servir de alimento para los animales. En otros casos, se producen persecuciones y matanzas de la fauna nativa, si ésta representa una amenaza para el ganado; es el caso de predadores o de otras especies que pueden transmitir enfermedades al ganado.

Pérdida del hábitat en los ecosistemas acuáticosEl método más utilizado para recolectar peces y mariscos que viven en profundidad es el que utiliza las redes de

arrastre, produciendo una pérdida total de l ecosistema. Los lagos y ríos son modificados para la navegación, irrigación, control de inundaciones, generación de energía y para la práctica de deportes acuáticos, lo que altera la cantidad y especies de organismos acuáticos presentes en una zona.

Principales amenazas para la biodiversidad

Conversión del territorio a urbano y uso industrial

Una gran proporción de áreas urbanas está cubierta por superficies impermeables que impiden el crecimiento de las plantas y desvían el agua de las lluvias a corrientes locales.

2.Sobreexplotación de especies.El ser humano, como especie omnívora, utiliza especies de lo más variadas para su alimentación, aunque en muchas ocasiones son utilizados con otros los fines. Es el caso de muchas plantas y animales, que se usan como decoración, flores que son cortadas, pieles de animales que son utilizadas como vestidos; incluso algunas partes de animales son utilizadas por sus supuestas cualidades afrodisíacas.

Entre las actividades que provocan un mayor impacto a la biodiversidad se encuentran la pesca excesiva e incontrolada por parte de las industrias pesqueras, la recolección no sostenible de especies marinas y dulceacuícolas, y la captura para el comercio de la acuariofilia.

3.Introducción de especies exóticas y enfermedades.Muchas especies llegan de manera accidental, como polizones en materiales importados, otras directamente son introducidas por el hombre. Aunque muchas especies exóticas no prosperan en las nuevas áreas, algunas lo han hecho a costa de las especies autóctonas, compitiendo con ellas por los recursos alimenticios, cazándolas, o introduciendo parásitos que provocan enfermedades a las que éstas no pueden hacer frente.

La introducción de especies exóticas es especialmente dañina en los ecosistemas insulares, ya de por sí muy frágiles. Es el caso de las ratas, que han provocado en muchas islas un impacto importante sobre la anidación de las aves, ya que se comen sus huevos y matan a sus crías.

Los ecosistemas de agua dulce también se han visto afectados de manera radical por las introducciones accidentales de especies como el mejillón cebra o el cangrejo americano. En el caso del mejillón su presencia tiene tres impactos principales, ya que atasca las tuberías de las plantas de tratamiento de aguas, establece sus colonias sobre las de los mejillones nativos, ocasionándoles la muerte, y altera los ecosistemas al filtrar demasiado plancton y permitir que crezcan más plantas acuáticas.

CASO

ESPAÑOL

• Funciones:– Contribución a mantener los niveles de gases

en la atmósfera y el equilibrio de los ciclos biogeoquímicos.

– Influencia en el establecimiento del flujo de energía y reciclado de la materia (formación de suelos).

– Intervención en la regulación de los climas.– Factor fundamental en el equilibrio y

estabilidad de los ecosistemas.

biodiversidad

SUCESIÓN ECOLÓGICA

• Cambios producidos en los ecosistemas a Cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del tiempo.lo largo del tiempo.

arena Bacterias, hongos,Musgos, líquenes

Suelo formadoHierbas anuales

Suelo formadoHierbas anuales

Hierbas perennes

ArbustosÁrboles

Proceso dinámico Interacciones entre factores bióticos y abióticos Se produce a lo largo del tiempo Da lugar a formación de ecosistemas complejos y estables

SUCESIÓN ECOLÓGICA

Sucesión ecológica

Tipos:• Sucesiones primariasSucesiones primarias: parten de un terreno

virgen:– Rocas.– Dunas.– Islas volcánicas.

• Sucesiones secundariasSucesiones secundarias: cuando se conserva parcialmente o totalmente el suelo.– Erupción volcánica.– Incendio.– Catástrofes provocadas por el hombre.


• REGRESIÓN: proceso inverso a la sucesión:

Causas naturales (erupción volcánica o un cambio climático)

Causas provocadas por el hombre

ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD

Explotación de los ecosistemas por el ser humano

Explotación de los ecosistemas por el ser humano

Sobrestima su capacidad de

autorregulación

ProblemasProblemas

Deforestación Incendios forestales

Introducción de nuevas especies


Deforestación

Tras abandonar un cultivo, la recuperación es más fácil si había vegetación autóctona en los lindes (como en la agricultura tradicional).

Es más fácil la recuperación (tras una tala masiva) de un bosque templado que de una selva tropical, pues en el caso de la selva casi no hay materia orgánica en el suelo pues la descomposición es muy rápida. Tras la tala se forman lateritas (costras rojas).

En el caso de un bosque templado hay más materia orgánica en el suelo, pues se descompone más lentamente, con lo que el suelo sigue fértil y es más fácil recuperar el bosque.


Incendios forestales

Son beneficiosos si son naturales, pues rejuvenecen el bosque, controlan el crecimiento de la vegetación e impiden otros incendios mayores.

Muchos incendios repetidos destruyen el humus (capa superior del suelo, rica en materia orgánica), con lo que se puede perder el suelo por erosión.

Hay especies pirófilas, que se ven favorecidas por los incendios, pues son las primeras en colonizar las cenizas (pinos, jaras).

La longitud de la sucesión secundaria depende de:

la magnitud del incendio el estado del suelo la existencia de semillas

resistentes en el suelo.



Desplazan a las autóctonas y alteran el ecosistema.

Caulerpa taxifolia. Alga invasora en el Mediterráneo procedente de un acuario de Mónaco.

Desplaza a todas las plantas y algas autóctonas, y no sirve de cobijo ni alimento a ninguna otra especie, pues es tóxica.



Las autoridades australianas ya no saben qué hacer con ellos para evitar la competencia que le hacen a los marsupiales como los bandicuts y ualabíes, algunas de cuyas especies ya están cercanas a la

extinción.

Los conejos son una plaga especialmente dañina en Australia, donde son cientos de miles, y siguen aumentando al no tener depredadores naturales. Todos descienden de unas pocas parejas liberadas a finales del siglo XIX en el sureste de la isla.


La introducción del zorro rojo se convirtió en un nuevo problema porque este animal se ha inclinado por cazar los marsupiales, más lentos, en lugar de los conejos.

El desarrollo artificial de la mixomatosis se ha convertido en una catástrofe para las poblaciones de conejos de otros lugares donde no son una plaga, especialmente en Europa, lo que ha afectado a la cadena trófica.

En Australia se ha llegado a sugerir la importación del diablo de Tasmania, hoy extinto fuera de su isla, para combatirlos. De momento continúan las batidas.



El cercado tiene 1,80m de altura y se introduce otros 30 cm en el terreno. Fue construida en 1880 con el objetivo de controlar las poblaciones de conejos pero, resultó inútil.

En 1914, fue adaptada para ser "a prueba de dingos" (una especie de perros salvajes). Su objetivo es proteger los rebaños de ovejas del sur de Queensland.

The Dog Fence.


Ganado doméstico en Australia.

No había descomponedores para sus heces, que estropeaban los prados. Introdujeron escarabajos coprófagos.

Eucaliptos introducidos en otras partes del planeta.

No hay bacterias que degraden sus hojas, que se acumulan sin descomponerse e impiden el crecimiento de otras plantas.


Cangrejo americano (Procambarus clarkii) El cangrejo americano ha puesto en grave riesgo al cangrejo autóctono, pero además afecta a otras especies, como anfibios y peces, así como daños en los cultivos. Se introdujo en Europa en los años treinta del siglo XX para consumo humano. A España, llegó en 1974 con el mismo fin. Escapó y su expansión ha sido imparable.


Mejillón cebra (Dreissena polymorpha) Recibe este nombre por sus rayas oscuras y blancas. Es natural de los mares Negro y Caspio. Se detectó por primera vez en 2001, en Cataluña, en el bajo Ebro, pero ya se ha extendido de forma rápida a otras comunidades. Provoca la disminución de la diversidad biológica en los ecosistemas que invade y daña todo tipo de construcciones hidráulicas. En Estados Unidos, ha causado, en diez años, pérdidas por valor de 1.600 millones de euros.

Actividad : Tala total o parcial (quema de pequeñas áreas) de selva tropical.

a) ¿Qué regresión es mayor?

En la tala total se arrasa totalmente el suelo, que pierde la materia orgánica y se erosiona. Cuesta mucho volver a recuperarlo.

Actividad 12: Tala total o parcial (quema de pequeñas áreas) de selva tropical.

Selva tropical Bosque templado

Materia orgánica en el suelo

Muy escasa Muy abundante

Descomposición de la materia orgánica

Rápida (favorecida por las altas tª y humedad)

Lenta (dificultada por las bajas tª y poca humedad)

Efecto de la tala sobre el suelo

Empobrecimiento total, se forman costras rojas

El suelo sigue fértil años después de talar

Necromasa Poca Mucha

Nutrientes Están en la vegetación principalmente

Están en el suelo principalmente

b) Comparación entre selva tropical y bosque templado.

Sucesión ecológica• Cambios observados en los ecosistemasCambios observados en los ecosistemas:

– La biodiversidad : comunidad clímax (máximo número de especies).

– La estabilidad : relaciones entre especies muy fuertes.– Se pasa de especies “r estrategas” (oportunistas) a “k estrategas”

(especialistas).– Nº nichos : las especies “r” son expulsadas por las “k”=>

aparece una especie para cada nicho.– La productividad : en una comunidad clímax (máximo número de

especies) estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación.

– Desarrollo del suelo maduro (con todos los horizontes y cada vez más fértil).

Selva tropical: – comunidad clímax– Ecosistema cerrado : la materia se recicla con rapidez (por los

descomponedores y se almacena en forma de biomasa)

Evolución de parámetros tróficos

La productividad disminuyeMáxima biomasa. Reglas generales

de las sucesiones

La diversidad aumentaComunidad clímax con un gran nº de

especies

La estabilidad aumentaRelaciones múltiples y fuertes

en la biocenosis.Se crean Suelos maduros

Cambio de unas especies por otrasDe especies pioneras oportunistas

colonizadoras (r estrategas)

A especies más exigentes y especialistas (k estrategas)

El nº de nichos aumentaEspecies r sustituidas por las k

Al final una especie por cada nicho y mayor nº de nichos

Sucesión ecológica• Producción Neta del Ecosistema (PNE).

PNE = PPB - (Ra + Rh).

• Si la PNE >0 (sobran intereses)=> ecosistema etapa juvenil => sobra producción => se admiten nuevas especies.

Etapas juveniles => diversidad de especies => la diversidad de relaciones, hábitats, nichos, así como

la estabilidad del ecosistema. la dinámica general es el aumento de la biodiversidad.la dinámica general es el aumento de la biodiversidad.

Como la tasa fotosintética es mayor que la de respiración, la cantidad de dióxido de carbono absorbido es mayor que la emitida; estos ecosistemas funcionan como sumideros de

dióxido de carbono.

Sucesión ecológica Si la PNE = 0 (no sobran intereses)=> ecosistema en fase de

madurez o clímax. No sobra producción => se detiene el crecimiento de biomasa de

las poblaciones (alcanzan su capacidad de carga) y el incremento de diversidad. Alcanza su capacidad de carga global y la máxima biodiversidad y estabilidad.

A pesar de alcanzar su máxima capacidad => la dinámica del ecosistema no se detiene => las poblaciones pueden experimentar fluctuaciones => nuevas especies pueden entrar en el ecosistema => ocurre la extinción de alguna anterior.

El equilibrio dinámico => la totalidad de la producción es consumida, no hay ahorro, y los intereses se gastan en su totalidad. De esta forma el ecosistema se autorregula.

La fotosíntesis se iguala a la respiración y el dióxido de carbono fijado La fotosíntesis se iguala a la respiración y el dióxido de carbono fijado viene a ser igual al expulsado, por lo que estos ecosistemas no actúan viene a ser igual al expulsado, por lo que estos ecosistemas no actúan

como sumideros de la contaminación por este gascomo sumideros de la contaminación por este gas.


Si la PNE < 0 (no solamente se consumen los intereses, sino también el capital) => ecosistema en regresión.

El ecosistema se perturba fuertemente( intervención humana) => consumo > PPB => biomasa => desaparecen especies (pérdida de biodiversidad) => relaciones, hábitats y nichos => ecosistema disminuye su capacidad de carga global y se vuelve cada vez más frágil => erial.

Un ejemplo de degradación lo constituye el excesivo pastoreo como está ocurriendo actualmente en los países africanos del Sahel, donde el bosque y la sabana están transformándose en ecosistemas áridos o desérticos. Así mismo, algunos parques nacionales africanos, desregulados por la acción humana, han sido arrasados por poblaciones de elefantes que han sobrepasado la capacidad de carga de dichos parques.

En esta etapa de degradación la respiración supera a la fotosíntesis y se En esta etapa de degradación la respiración supera a la fotosíntesis y se emite más dióxido del que se absorbeemite más dióxido del que se absorbe.

Bibliografía

CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIOAMBIENTALES. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora, MOLINA,

Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana.

CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIAMBIENTALES 2º Bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio,

ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana.

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/.

Education

Unidad 3 ecosfera II 2017