DINÀMICA DELS COSISTEMES BIOLOGIA II DINÀMICA DELS COSISTEMES

ESTRUCTURA I DINÀMICA DELS ECOSISTEMES Interpretació i relació dels conceptes d’ecosistema, biòtop, biocenosi i població. Interpretació de la selecció natural i l’adaptació com a resultat del procés de relació entre biòtops i biocenosi (concepte general). Relacions intraespecífiquers i interespecífiques (depredació, parasitisme, competència, mutualisme i simbiosi). Cicle de matèria i del flux d’energia com a motor dels ecosistemes. Anàlisi de la producció primària i secundària. Importància de la producció primària en el manteniment dels ecosistemes. Representació i discussió de xarxes tròfiques en el context d’ecosistemes terrestres i aquàtics. Interpretació i relació dels conceptes de nínxol ecològic, nivell tròfic i biomassa. Identificació i explicació de les relacions tròfiques que s'estableixen entre els seus components. 9. Anàlisi i valoració del rol dels bacteris i fongs en el cicle de la matèria. 10. Reconeixement del caràcter de la biosfera com macroecosistema. L’ESTRUCTURA DELS ECOSISTEMES

L’Ecologia Relacions abiòtiques BIOTOP Medi Substrat Factors fq. Relacions biòtiques BIOCENOSI Poblacions Comunitat L’ECOLOGIA és la ciència que estudia les relacions entre els èssers vius i el lloc on viuen. ECOSISTEMA ( oikos (lloc) sistema (organització): Conjunt de diferents espècies que viuen en un entorn físic comú, les funcions de les quals es complementen en un grau variable

LA BIOSFERA Tots els ecosistemes terrestres intercanvien matèria i energia, així doncs en últim terme: L’Ecosistema més gran de la Terra és la biosfera: Capa terrestre intengrada per tots els éssers vius i les seves relacions entre ells i amb el seu medi. Ocupa la parte superficial de la litosfera, la hidrosfera i la partei inferior de l’Atmosfera

La biosfera modifica el seu entorn per fer-lo adequat a si mateixa “Lovelock afirmaba la existencia de un sistema de control de la temperatura, composición atmosférica y salinidad oceánica debido a que la temperatura global de la Tierra ha permanecido constante a pesar de la energía proporcionada por el Sol; la composición atmosférica se mantiene constante, al igual que la salinidad de los océanos. Para él, la amenaza real consiste en que se alteren las zonas donde residen los circuitos primarios del control planetario, es decir, el cinturón de las selvas tropicales y las plataformas continentales.”

Concepte de nínxol ecològic i hàbitat Conjunt d’estratègies que realitza per nodrir-se, reproduir-se i relacionar-se, i els límits de tolerància per tots els factors d’una èspecie: és l’ofici que realitz<a l’espècie a l’ecosistema NÍNXOL ECOLÒGIC Mateix ninxol: COMPETÈNCIA

Concepte de nínxol ecològic i hàbitat Conjunt de llocs on a causa de les condicions fisicoquímiques ambientals viu o pot viure una espècie HÀBITAT Hàbitat del Tigre

Espècies vicàries o vicariants Viuen en hàbitats semblants, pertanyen al mateix nínxol, però estan separades geogràficament En los islotes de la Reserva Natural (Pitiuses) hay unas densidades de lagartijas «extraordinarias» si se comparan con las del resto del Mediterráneo

Nivell tròfic El nivell tròfic està marcat pel tipus de nutrició i d’alimentació d’una espècie PRODUCTORS Plantes, protoctistes i bacteris quimio i fotosintètics. Transformen la MI en MO CONSUMIDORS Organismes heteròtrofs ( primaris, secundàris superdepredadors). Organismes sapròfits que s’alimenten de restes i cadàvers i transformen la MO en MO més senzilla. Bacteris, fongs DESCOMPONEDORS Organismes que transformen la MO senzilla en MI. TRANSFORMADORS

CICLE DE LA MATÈRIA PRODUCTORS CONSUMIDORS DESCOMPONEDORS TRANSFORMADORS

Cadena tròfica o alimentària Seqüència d’organismes d’un ecosistema, cadascun d’un nivell tròfic diferent, que s’alimenten els uns dels altres

Xarxa tròfica o alimentària Sistema format per 2 o més cadenes tròfiques interconnectades.

La xarxa tròfica següent mostra les principals relacions alimentàries que es donen en una llacuna europea 1. Completeu la taula següent, indicant els nivells tròfics presents en la xarxa i els noms dels organismes de cada nivell. 2. Suposeu que una epidèmia elimina la població de crancs de riu de la llacuna. [1 punt]   a) Com espereu que variï, a curt termini, la població d’algues de la llacuna? I la de bernats pescaires? Justifiqueu la resposta. b) A llarg termini no és possible saber si la població de carpes augmentarà o disminuirà com a conseqüència d’aquesta epidèmia. Expliqueu per què. 3. Com s'anomenen els organismes que tanquen el cicle de la matèria en qualsevol ecosistema? A quins regnes pertanyen? 

Cicle de la matèria i flux de l’energia E.Química E. Calorífica E. LLuminosa En un Ecosistema no entra ni surt matèria, pero entra i surt l’energia

Paràmetres per l’estudi de la dinàmica dels ecosistemes Paràmetres que s’utilitzen per quantificar com és el cicle de la matèria i el flux d’energia en un ecosistema. Massa total d’organismes, a nivell d’ecosistema, de nivell tròfic… g(pes sec)/unitat de S o V. ( també gC o Cal /S oV) BIOMASSA Augment de la Biomassa per un itat de T (g/m2.dia, Kg/ha.any) Els organismes tenen una producció bruta i una producció neta després del que s’ha gastat amb la respiració o fermentació. És el que queda disponible pel següent nivell tròfic. PRODUCCIÓ

Paràmetres per l’estudi de la dinàmica dels ecosistemes Paràmetres que s’utilitzen per quantificar com és el cicle de la matèria i el flux d’energia en un ecosistema. Relació entre la producció i la biomassa. És el valor de la velocitat de renovació de la biomassa (taxa de renovació) o sigui, la proporció de biomassa que es renova per unitat de temps. Permet saber la proporció de biomassa que es pot retirar sense perill per l’ecosistema ( grau d’explotació) Producció= PRODUCTIVITAT O TAXA DE RENOVACIÓ Producció Biomassa Temps necessari per que es renovi la BM, per que la producció iguali la BM. Temps de renovació= TEMPS DE RENOVACIÓ Biomassa Producció

Paràmetres per l’estudi de la dinàmica dels ecosistemes Paràmetres que s’utilitzen per quantificar com és el cicle de la matèria i el flux d’energia en un ecosistema. Relació entre el que ha produït un organisme i el que hi ha entrat. S’expressa en % Eficiència en animals= EFICIÈNCIA Δ de BM corporal x 100 BM d’aliment ingerit

Ecosistemes equilibrats PRODUCCIÓ = EXPLOTACIÓ o COMSUM del nivell tròfic següent L’equilibri d’un ecosistema depèn de les produccions dels diferents nivells tròfics, l’equilibri es dóna quan a cada parella de nivells tròfics la producció d’un és aproximadament igual al consum de la següent. Per norma general la producció d’un nivell tròfic és del 10% de la producció del nivell anterior, que li serveix d’aliment. REGLA del 10%

Observeu la següent figura, que mostra el flux d'energia en un ecosistema terrestre (energia expressada en kcal.m-2.dia) 1) Compareu els valors de la producció primària  neta amb els de la producció secundària neta. Justifiqueu les diferències.       Al llarg dels diferents nivells tròfics d'un ecosistema es produeixen pèrdues d'energia per respiració i  també pèrdues  en forma de  biomassa  no assimilada o no utilitzada. Aquestes pèrdues es produeixen sempre en qualsevol ecosistema i determinen que hagi una important diferència  entre els valors de producció neta  primària i els de secundària. Aquesta diferència entre un i altre nivell és d'un 10%. Segons la  regla del 10%  l'energia que passa d'un nivell tròfic a un altre és aproximadament un 10% de l'energia acumulada en ell.     

2)  Justifiqueu, amb l'ajut de la informació de l'esquema, el fet que el nombre de  nivells tròfics de qualsevol  ecosistema sigui limitat.    Les importants  pèrdues que es produeixen en el trànsit d'energia d'un nivell a un altre en forma de processos respiratoris, matèria no utilitzada i matèria no assimilada, impedeixen  que hi hagi un número il·limitat de nivells tròfics, donat que s'arriba a una situació  en  què l'energia  emmagatzemada  en forma de producció neta no és  suficient per mantenir  individus de nivells tròfics superiors.  3) Comenteu quin camí seguirà a l'ecosistema  la  biomassa vegetal i la matèria continguda als excrements dels herbívors. Quins oganismes hi participen? Aquesta  matèria orgànica  serà transformada en diversos compostos inorgànics per l'acció dels organismes descomponedors (principalment bacteris i fongs,( copròfags, necròfags, detritívors)) de forma que podran ser aprofitats pels productors i retornar a les xarxes tròfiques.     .

Les fluctuacions de la producció

La producció i la Biomassa Diferència entre la producció de dos nivells consecutius 10% La biomassa d’un nivell tròfic no depèn de la BM del nivell inferior, sinó de la producció del nivell inferior. La biomassa de cada b¡nivell pot ser diferent, ja que depèn de la velocitat a la que es renova

Piràmides de producció, biomassa i nombres

Piràmide de producció Representació gràfica de la producció dels diferents nivells tròfics d’un ecosistema. L’amplada dels esglaons és proporcional a la producció. Es esglaons es situen ordenadament.

Piràmide de biomassa Representació gràfica de la biomassa dels diferents nivells tròfics. La forma pot no ser d’una piràmide

Piràmide de nombres Representació gràfica en forma de piràmide en la que es representen el nombre d’individus de cada nivell tròfic.

b) Indiqueu la importància dels bacteris en el cicle de la matèria. En l'ecosistema de l'esquema (modificat de la "Història dels Països Catalans") està representada una cadena tròfica marina.  a) Indiqueu quin nivell tròfic correspon a cada un dels grups d'organismes que es representen en aquesta cadena. GRUP D'ORGANISMES NIVELL TRÒFIC    fitoplàncton      zooplàncton    nècton    humans (pesca)    bacteris b) Indiqueu la importància dels bacteris en el cicle de la matèria. c) Aquesta gràfica representa la piràmide de biomassa d'aquest ecosistema. Indiqueu a la mateixa, les xifres de biomassa que corresponguin a cada nivell. Expliqueu com és possible la sostenibilitat d'aquest ecosistema.

Producció primària i secundària PP Producció dels organismes Productors Autòtrofs. PPN = PPB – Ra ( respiració ) PPN queda disponible pel següent esglaó.

Producció primària i secundària PS Producció dels organismes Consumidors, (descomponedors i transformadors) Augment de BM/temps dels nivells superiors.

Producció neta de l’ecosistema. PNE Diferència entre la PPB i el consum en respiració de productors Ra i Consumidors, (descomponedors i transformadors), Rh PNE = PPB – (Ra + Rh) PNE = 0 Ecosistema estable, és el que passa en els ecosistemes madurs. PNE > 0 Ecosistema que està creixent, augmenta la biodiversitat i la complexitat. Típic en ecosistemes joves. PNE < 0 Ecosistema que disminueix cap a menys diversitat i menys complexitat, Les espècies van desapareixent per manca d’aliment.

365 dies any/ 5 dies = 73 vegades es renova la població en un any. Uns estudiants fan una recerca sobre una bassa d’aigua que ha aparegut fa unes setmanes en un gran sot d’una pedrera abandonada. Han estudiat mostres de l’aigua i han observat que abunda una alga unicel·lular.   1. La biomassa de l’alga representa 0,2 g /m2 (pes sec). Sabent que la població sencera es renova per terme mig cada 5 dies (l’alga es reprodueix ràpidament), trobeu quina seria la producció neta anual El problema es basa en conèixer i saber aplicar el concepte de producció i taxa de renovació a partir de les dades: 365 dies any/ 5 dies =  73 vegades es renova la població en un any. Aleshores 73  · 0,2  g /m2 = 14,6 g/m2/any.

Flux de l’energia Constant Solar: quantitat constant de radiació que arriba a les capes altes de l’atmosfera: 2Cal/cm2.minut 9% 49% 42%

100% Refexió 10% de les capes altes de l’atmosfera Absorció 2% a la capa d’ozó Absorció 8% pel vapor d’aigua Reflexió 30-40% pel s núvols Absorció 5-20% pels núvols

Als mars i oceans escalfa l’aigua, l’evapora i alimenta el cicle de l’aigua Als continents augmenta la temperatura de les roques i retorna a l’atmosfera en forma de RIR. ( efecte hivernacle)

L’energia dels Productors Constitueixen el 99% de la BM Producció mitjana dels Ecosistemes terrestres és d’uns 300gC/m2.any 50gC/m2.any deserts 1.500gC/m2.any boscos 100gC/m2.any als oceans i varia entre 50 i 300gC/m2.any 0,1% transformat en energia química per la fotosíntesi

L’energia dels Consumidors Constitueixen 1% de tota la biomassa L’energia es tramet d’un nivell tròfic a l’altre complint la regla del 10% 10% PSN (creixement i reproducció) 100% d’aliment ingerit 70% gastat en respiració 20% producció d’excrements

L’energia dels Consumidors No tota la producció dels productors se la mengen els consumidors primaris No totes les estructures perduren durant la vida dels organismes ( mudes, canvi de plomes, pel... No totes les estructures consumides són assimilables pel nivells tròfic següent No tot el que s’assimila s’inverteix en producció (creixement i reproducció) una gran part es gasta en mantenir les estructures, creca d’aliment, manteniment de la temperatura....

L’energia dels Descomponedors Tota la BM que no ha estat menjada o assimilada DESCOMPONEDORS detritívors Necròfags o carronyaires

Els biomes Són grans comunitats ecològiques que s’estenen per àmplies zones Biomes Terrestres Hipervincle

Els biomes Biomes aquàtics Aigua dolça Aigua salada Zona fòtica Lenítics ( aigues quietes) Zona afòtica Lòtics ( aigues corrents)

El Niño Fenòmen climàtic cíclic que provoca desastres a nivell mundial sobre tot a les costes de sud amèrica Indonesia i Australia. Aques fenòmen passa per Nadal al Pacífic

Cicles Biogeoquímics La matèria descriu un cicle que passa d’un nivell a un altre

Cicle del Nitrogen El Nitrogen és un dels factors limitants més importants dels ecosistemes perquè és un dels bioelements essencials de la matèria viva (un dels quatre macrocomponents que representen aproximadament el 99 % de la massa de la majoria de les cèl·lules), però que a la natura es troba generalment en menys proporció que als ésser vius i de vegades en formes difícils d’utilitzar.  

Cicle del Fòsfor

Cicle del Sofre

Les successions ecològiques Una successió ecològica és un procès de substitució gradual d’unes poblacions per unes altres en el transcurs del temps

Successió primària i secundària S.Primària FASE MEDI FÍSIC ÉSSERS VIUS 1 Escàs sòl, molta roca nua. Instal·lació de plantes herbàcies, molses, líquens crustacis, gramínies i lleguminoses anuals. 2 Es va enriquint el sòl Existeix cada vegada més capa de matèria orgànica. Entre la pastura apareixen els primers matolls de petit port i baixa talla. 3 El sòl té una potent capa de humus. Amb el pas dels anys, la diversitat va en augment. S’instal·len ja matolls de gran port i s’inicia una colonització d’espècies arbòries. 4 La riquesa de matèria orgànica és màxima. També és màxima la diversitat. S’instal·len arbres de fulla caduca de diferents espècies, depenent del sòl. En els clars del bosc existeix una gran riquesa florística i abundant fauna. És la comunitat Clímax.

Estratègies de creixement

Successió primària i secundària S.Primària

Successió primària i secundària S.Secundària

Regularitats d’una successió Augment de la biomassa total i molt principalment de les porcions menys actives. Aquells organismes o parts d’organismes que tenen una taxa de renovació molt lenta i un metabolisme molt baix augmenten relativament més que uns altres. L’exemple més conspicu es troba en la vegetació, on la fracció representada per la fusta augmenta progressivament en el transcurs de la successió. Augment de la producció primària. Dintre de la piràmide de tràfic d’energia, els productors primaris són els quals més proliferen.

Regularitats d’una successió Disminució de la relació producció primària/biomassa total, o sigui, retard en la taxa de renovació del conjunt de l’ecosistema. L’estratègia de la k, a llarg termini , resulta sempre superior a la de la r, sempre que l’ambient sigui suficientment previsible o controlable. Estructura més complicada de les comunitats i major segregació entre espècies pròximes. Existeix un augment de diversitat. En el curs d’una successió desapareixen algunes espècies, però noves espècies s’afegeixen en major nombre. Desenvolupament de tota classe de mecanismes d’homeòstasis. Els sistemes més madurs ofereixen sempre una major constància de tots els seus paràmetres globals o macroscòpics a través del temps. Probablement tal qualitat es relacioni amb la seva capacitat d’organitzar l’espai. Els canvis de temperatura, d’humitat, etc., queden molt esmorteïts dintre d’un bosc. La concentració de nutrients en el mitjà fora dels organismes és molt baixa i regular en els ecosistemes madurs.

Webs i vídeos d’interés http://biologiaprofegustavo.blogspot.com.es/2011/04/ecosistema.html https://www.youtube.com/watch?v=1foD3428hsY#t=27 https://www.youtube.com/watch?v=CjsQ8vwuLOw