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BIOSFERA I: LOS ECOSISTEMAS I.E.S IZPISÚA BELMONTE CTMA 2º Bachillerato.

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Presentación del tema: "BIOSFERA I: LOS ECOSISTEMAS I.E.S IZPISÚA BELMONTE CTMA 2º Bachillerato."— Transcripción de la presentación:

1 BIOSFERA I: LOS ECOSISTEMAS I.E.S IZPISÚA BELMONTE CTMA 2º Bachillerato

2 DEFINICIONES La BIOSFERA es el conjunto de todos los seres vivos que habitan el planeta Tierra. Es un sistema abierto pues intercambio materia y energía con el entorno

3 DEFINICIONES Un ECOSISTEMA es el conjunto de seres vivos que habitan en un determinado lugar, el medio físico en que viven y las relaciones que establecen entre sí y con el medio.

4 Componentes del ecosistema La parte viva de un ecosistema es la BIOCENOSIS O COMUNIDAD. La parte abiótica no viva es el BIOTOPO: Parámetros físico-químicos: humedad, tª, pH del agua, salinidad, …etc Características del suelo El biotopo limita la existencia de la biocenosis

5 Ecosistemas= Biotopo+Biocenosis

6 DEFINICIONES La ECOSFERA es el conjunto de todos los ecosistemas que constituyen la Tierra, es decir, el gran ecosistema planetario. La biosfera sería la biocenosis de este gran ecosistema Es un sistema cerrado: abierto para la energía pues entra energía solar y sale calor, y cerrado para la materia que se recicla a través de los ciclos biogeoquímicos

7 Un BIOMA es cada uno de los ecosistemas terrestres. Ejemplos: la selva ecuatorial, la sabana, el desierto, bosque templado-húmedo taiga, tundra. Cada bioma posee una flora adaptada a las condiciones ambientales y una fauna asociada característica

8 RELACIONES TRÓFICAS Mecanismos de transferencia de energía de unos organismos a otros en forma de alimento Son relaciones muy importantes dentro del ecosistema Se suelen representar en cadenas tróficas.

9 NIVELES TRÓFICOS Las especies se agrupan en distintos niveles tróficos según la función ecológica que cumplan en el ecosistema: PRODUCTORES CONSUMIDORES Primarios Secundarios Terciarios Cuaternarios DESCOMPONEDORES Omnívoros

10 PRODUCTORES Organismos autótrofos, capaces de sintetizar materia orgánica a partir de inorgánica. Destacan los fotosintéticos: convierten la energía lumínica en energía química Ecuación general de la fotosíntesis 6 CO H glucosa( C 6 H 12 O 6 ) + 6 O 2 Radiación solar + Pigmentos fotosintéticos Organismos fotosintéticos: Plantas, algas, cianobacterias y otras bacterias fotosintéticas

11 PRODUCTORES Las plantas superiores son los principales productores en los ecosistemas terrestres mientras que el fitoplancton lo es en el ecosistema marino. El fitoplancton está formado por un conjunto de algas microscópicas y cianobacterias que viven flotando en la zona fótica marina.

12 PRODUCTORES La materia orgánica sintetizada por los productores tiene dos destinos: MATERIA ORGÁNICA CONSUMIDA EN LA RESPIRACIÓN CALOR ALMACENADA EN LOS TEJIDOS DEL PRODUCTOR ALIMENTO RESPIRACIÓN Azúcar + O 2 CO 2+ H 2 0

13 PRODUCTORES Organismos quimiosintéticos: Bacterias que obtienen la energía de la oxidación de sustancias inorgánicas para fabricar su propia materia orgánica, como las bacterias oxidadoras del azufre que viven junto a volcanes submarinos o manantiales ricos en H 2 S CIANOBACTERIAS

14 CONSUMIDORES Organismos heterótrofos que toman materia orgánica ya sintetizada como alimento para llevar a cabo sus funciones vitales mediante mecanismos respiratorios. Existen distintos tipos: CONSUMIDORES PRIMARIOS O HERBÍVOROS CONSUMIDORES SECUNDARIOS O CARNÍVOROS CONSUMIDORES TERCIARIOS

15 CONSUMIDORES Los consumidores primarios son los HERBÍVOROS, que se alimentan directamente de los productores y constituyen el 2º nivel trófico.

16 CONSUMIDORES Los consumidores secundarios son los CARNÍVOROS, que se alimentan de los herbívoros, y constituyen el tercer nivel trófico.

17 CONSUMIDORES Los consumidores terciarios son los CARNÍVOROS FINALES O SUPERDEPREDADORES, que se alimentan de los carnívoros secundarios, y constituyen el cuarto nivel trófico.

18 DESCOMPONEDORES Son un tipo especial de organismos detritívoros ( grupos de hongos y bacterias) que transforman la materia orgánica en inorgánica(sales minerales) dejándola disponible de nuevo para los productores. Cumplen una función esencial en los ecosistemas: cerrar el ciclo de la materia La transformación ocurre tanto por vía aerobia como anaerobia (respiración o fermentación)

19 CADENAS Y REDES TRÓFICAS Las relaciones tróficas son complejas en la realidad, por eso se reflejan mejor en redes tróficas: de cada nivel surgen ramificaciones, pues una misma especie puede servir de alimento a organismos de varios niveles tróficos o viceversa. P. ej. Omnívoros, saprófitos y necrófagos.

20 CADENAS Y REDES TRÓFICAS OMNÍVOROS: Se alimentan de más de un nivel trófico, carácter adaptativo que garantiza su supervivencia (ej: hombre, oso) CARROÑEROS O NECRÓFAGOS:Se alimentan de cadáveres (ej. buitres, chacales) SAPRÓFITOS O DETRITÍVOROS: Se alimentan de todo tipo de detritros (restos orgánicos como hojas, ramas, heces animales u otros), de composición progresivamente más simple. (ej. Lombriz de tierra, Tubifex, cangrejos,…)

21 CADENAS Y REDES TRÓFICAS OMNÍVOROS: Se alimentan de más de un nivel trófico, carácter adaptativo que garantiza su supervivencia (ej: hombre, oso) CARROÑEROS O NECRÓFAGOS:Se alimentan de cadáveres (ej. buitres, chacales) SAPRÓFITOS O DETRITÍVOROS: Se alimentan de todo tipo de detritros (restos orgánicos como hojas, ramas, heces animales u otros), de composición progresivamente más simple. (ej. Lombriz de tierra, Tubifex, cangrejos,…)

22 CADENAS Y REDES TRÓFICAS Las redes tróficas son representaciones las interacciones tróficas que se dan entre los individuos de una comunidad

23 CADENAS Y REDES TRÓFICAS

24 Red trófica antártica 1. Fitoplancton 2.Zooplancton 3.Petrel 4.Pingüino Adelia 5.Eskúa 6.Calamar 7.Pez 8.Pingüino emperador 9.Foca de Weddell 10.Foca de Ross 11.Pez 12.Foca cangrejera 13.Ballena azul 14.Leopardo marino 15.Orca

25 Flujo de materia y energía en los ecosistemas Los ecosistemas siguen el principio de SOSTENIBILIDAD NATURAL: Reciclar al máximo la materia de forma que se obtengan nutrientes que no escapen y desechos biodegradables (utilizables) Usar una energía renovable como fuente: la luz solar

26 Flujo de energía en los ecosistemas Es un flujo ABIERTO Y UNIDIRECCIONAL Luz solar Fotosíntesis PRODUCTORES Energía química ALIMENTO Resto de niveles tróficos Pérdida en forma de calor (respiración) Alimento

27 Flujo de energía en los ecosistemas

28 La cantidad de energía que pasa de un nivel trófico al siguiente va disminuyendo, pues en cada eslabón parte de la energía entrante se gasta en el mantenimiento de las funciones vitales y se pierde en forma de calor. Solo pasa al siguiente la acumulada en forma de materia orgánica en los tejidos vivos mediante las relaciones tróficas.

29 Flujo de energía en los ecosistemas Regla del 10%: La energía que pasa de un eslabón a otro de la cadena trófica es aproximadamente el 10% de la acumulada en él Aunque en los últimos eslabones aumenta el valor, el nº de eslabones de la cadena es por tanto limitado, como mucho cinco. La entrada de energía solar ha de ser constante para que el ecosistema funcione.

30 Flujo de energía en los ecosistemas

31 Flujo de la materia en los ecosistemas La materia sigue un flujo cíclico donde materia inorgánica se transforma en orgánica, y finalmente ésta de nuevo en inorgánica gracias a los organismos descomponedores. El papel de estos hongos y bacterias es fundamental, pues cierran el ciclo de la materia. Hacen a la materia orgánica biodegradable

32 Flujo de la materia en los ecosistemas El ciclo de la materia es cerrado, aunque con algunas excepciones: Escape de ciertos nutrientes gaseosos a la atmósfera Lixiviados disueltos en agua que son arrastrados lejos del lugar de origen Restos orgánicos que escapan del reciclaje de los descomponedores, quedan enterrados y sufren fermentaciones anaerobias durante millones de años hasta transformarse en combustibles fósiles, almacenados en la litosfera.

33 PARÁMETROS TRÓFICOS Medidas usadas para valorar la rentabilidad de cada nivel trófico así como del ecosistema complejo. Algunos son: BIOMASA (B) PRODUCCIÓN(P) PRODUCTIVIDAD O TASA DE RENOVACIÓN (p) TIEMPO DE RENOVACIÓN (tr) EFICIENCIA ECOLÓGICA (ef)

34 BIOMASA Cantidad en peso de materia orgánica viva o muerta (necromasa) de cualquier nivel trófico del ecosistema. Manera en que la biosfera almacena la energía solar Unidades de medida: De masa (kg, g, mg,…) Masa /superficie: g/cm2, t/ha, kg/m2, etc (+frecuente) Masa/volumen: Kg/m3, g/l, …(ecosistemas acuáticos) En unidades de energía (1g de materia orgánica= 4 o 5 Kcal)

35 PRODUCCIÓN Cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico Unidades de medida: g/m2.día, kcal/ha.año, J, vatios o J/s,…etc Tipos: Producción primaria (fijada por los productores) Producción secundaria (fijada por los demás niveles) Producción bruta (Pb): Cantidad de energía fijada por unidad de tiempo. Producción neta (Pn): Cantidad de energía acumulada por unidad de tiempo

36 PRODUCCIÓN Productores: lo fotosintetizado/día año Consumidores: Cantidad de alimento asimilado respecto al total ingerido Producción bruta Aumento de biomasa por unidad de tiempo Pn= Pb-R, R= respiración Producción neta

37 PRODUCTIVIDAD Es la relación entre la cantidad de energía almacenada por unidad de tiempo y la biomasa total. Representa la velocidad con la que se renueva la biomasa del ecosistema, por eso se llama también tasa de renovación. Se calcula: p= Pn/B Pn= producción neta B=biomasa Suele expresarse en %

38 TIEMPO DE RENOVACIÓN Periodo de tiempo que tarda en renovarse un nivel trófico o un sistema. Es la relación inversa a la tasa de renovación. Se calcula : tr= B/Pn Se expresa en unidades de tiempo

39 EFICIENCIA ECOLÓGICA Indica el rendimiento energético de un nivel trófico o del ecosistema Es la cantidad de biomasa o de energía transferida de un nivel trófico al siguiente. Se calcula mediante el cociente Salidas/entradas. Desde el punto de vista energético es: Pn/Pn nivel anterior x 100 Alimentarse del primer nivel supone un aumento en la eficiencia en la producción de alimentos: más energía, mayor nº de individuos puede mantener. La eficiencia de la explotación de recursos naturales debe tener en cuenta los costes ocultos o insumos

40 PIRÁMIDES TRÓFICAS Las pirámides tróficas o ecológicas son representaciones gráficas de las relaciones tróficas entre la comunidad de un ecosistema.

41 PIRÁMIDES TRÓFICAS La pirámide se divide en escalones de altura constante y longitud variable que corresponde a cada nivel trófico. La longitud de cada escalón es proporcional al parámetro medido.

42 PIRÁMIDES TRÓFICAS Existen tres tipos de pirámides ecológicas: De energía De biomasa De números Los Descomponedores no suelen salir en las pirámides tróficas pues son organismos muy difíciles de observar, contar y cuantificar, y con ciclo reproductor muy rápido.

43 PIRÁMIDES DE ENERGÍA Representan el contenido energético de cada nivel. Siempre tiene forma de verdadera pirámide, pues sigue la regla del 10% Unidades: KJ/m 2 Kcal/m 2.año etc

44 PIRÁMIDES DE ENERGÍA

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47 PIRÁMIDES DE BIOMASA Se elaboran en función de la biomasa acumulada en cada nivel. Suele tener forma de pirámide normal, pero también pueden darse pirámides invertidas.

48 PIRÁMIDES DE BIOMASA En los ecosistemas terrestres la diferencia entre los dos primeros escalones suele ser muy grande La pirámide invertida presenta un escalón superior mayor que el inferior

49 PIRÁMIDES DE BIOMASA

50 PIRÁMIDES DE NÚMEROS Se elaboran mediante el recuento del nº total de individuos de cada nivel. Su forma invertida puede inducir a error al dar excesiva importancia a los organismos pequeños. No son útiles para comparar ecosistemas.

51 FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA Ley del mínimo: Cualquier proceso que depende de varios factores está controlado por el factor que más se aproxima al valor para el cual dicho proceso se detiene La producción primaria se basa en la fotosíntesis. Los factores que limiten la fotosíntesis serán los que limiten el crecimiento del vegetal y por tanto la producción primaria.

52 FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA El factor que se encuentre en la cantidad mínima a la necesaria será el factor limitante. Los principales factores limitantes de la producción primaria son : Humedad Temperatura Escasez de sales minerales Ausencia de luz

53 TEMPERATURA Y HUMEDAD Son factores limitantes en los ecosistemas continentales En general al aumentar Tª y humedad aumenta la eficiencia fotosintética, pero existen limitaciones: Incremento brusco de la Tª = Disminución brusca de la P.primaria= Desnaturalización de las enzimas fotosintéticas Altas temperaturas no extremas (clima cálido, tropical o desértico) también provocan descensos de la P.primaria = Incremento de la fotorrespiración

54 RuBisCO (Ribulosa 1,5 bifosfato carboxilasa- oxigenasa) es la enzima que cataliza la fijación del CO2 en la primera reacción de la fase oscura de la fotosíntesis (Ciclo de Calvin). Esta función carboxilasa lleva a la producción de materia orgánica. Pero también puede catalizar la unión de oxígeno, en una vía alternativa que no conduce ni a la fabricación de materia orgánica ni de energía: la fotorrespiración.

55 RuBisCO en su función carboxilasa

56 RuBisCO en su función carboxilasa (arriba) y oxigenasa (abajo)

57 La fotorrespiración supone una disminución en la eficiencia fotosintética y una bajada en la producción primaria de un 30 a un 50%. El que RuBisCO elija uno u otro camino depende de la concentración de O 2 y CO 2 que haya en el interior de la célula fotosintética: Si la concentración es similar a la atmosférica, la normal(21% de oxígeno, 0.003% de CO2, la enzima sigue la vía fotosintética Si la concentración de O2 es superior al 21% y/o la de CO2 desciende por debajo de 0.003% se induce el camino anormal de la fotorrespiración.

58 Las plantas toman el CO2 y liberan el O2 a través de los estomas de las hojas. En condiciones de altas Tª pierden mucho vapor de agua y deben cerrarlos, de modo que las concentraciones normales de los gases se alteran y la fotorrespiración se dispara, disminuyendo notablemente la eficiencia fotosintética. Rutas metabólicas de las plantas Plantas C3 Mayoría de las plantas 85% Plantas C4 Climas secos y calurosos 14% Plantas C4 y CAM Climas desérticos 1%

59 Las plantas C4 (maíz, sorgo, mijo….)presentan una adaptación para evitar el problema de la fotorrespiración : una vía alternativa de fijación del CO2 con otro enzima (PEPcarboxilasa), que une el gas al PEP que pasa a la célula fotosintética donde continua el proceso fotosintético. Son plantas muy interesantes desde el punto de vista de la agricultura (Pmáxima = t/ha.año, frente a las C t/ ha.año)

60 Las plantas de los desiertos, cactus o crasuláceas, además de ser C4 presentan un ciclo metabólico en el que fijan el CO2 por la noche, y cierran los estomas por el día (CAM o metabolismo ácido de las crasuláceas). Además presentan adaptaciones morfológicas para evitar la pérdida de agua: hojas reducidas, tallos carnosos,…

61 TEMPERATURA Y HUMEDAD Si las temperaturas son muy bajas durante una época del año, las adaptaciones más frecuentes consisten en: Ciclos biológicos anuales Desarrollo de estructuras hibernantes (bulbos, tubérculos, rizomas) Alternancia de periodos de máximo desarrollo de hojas y flores con épocas de mínima actividad metabólica o periodo latente

62 NUTRIENTES La presencia de éstos está supeditada a sus ciclos de reciclado, y por tanto a energías externas. CO 2 : muy abundante en atmósfera y disuelto en agua Nitratos: Muy abundante en la atmósfera; los organismos fijadores de N 2 aseguran la presencia de sus sales en suelo y agua Fósforo: Las sales de fósforo suelen ser el principal factor limitante pues a pesar de su abundancia la mayor parte está inmovilizada en la litosfera

63 NUTRIENTES Gran distancia entre productores y descomponedores. Alto gasto de energía exosomática: Zonas de afloramiento y plataformas continentales Ecosistemas marinos Distancia mínima entre productores y descomponedores Bajo gasto de energía exosomática en el reciclaje Ecosistemas terrestres

64 LUZ: DISPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS FOTOSISTEMAS Al aumentar la luminosidad incidente, en ausencia de otro factor limitante, la actividad fotosintética también aumenta, pero pronto se satura. La disposición de las unidades fotosintéticas en los cloroplastos hacen que se den sombra unas a otras respecto a la luz incidente; idem con las hojas de una planta. La estructura de las unidades o fotosistemas, que contienen no solo clorofila (molécula responsable de la transformación de la energía luminosa en química) sino otros pigmentos fotosintéticos en proporción 300/1.

65 LUZ: DISPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS FOTOSISTEMAS A partir de una determinada intensidad luminosa los fotosistemas se saturan pues la clorofila o centro de reacción actua como cuello de botella.

66 LUZ: DISPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS FOTOSISTEMAS La naturaleza ha diseñado la conversión de la energía luminosa en química para que haya el mínimo indispensable para mantener los ecosistemas, no más. El uso de plaguicidas, abonos, más agua, etc, en los cultivos no aumentará la producción primaria más allá de su máximo natural. Pueden mantenerse condiciones óptimas en invernaderos.


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