Clase Cadenas y tramas alimentarias. Ciclos biogeoquímicos PPTCTC024TC31-A16V1.

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1 Clase Cadenas y tramas alimentarias. Ciclos biogeoquímicos PPTCTC024TC31-A16V1

2 Resumen de la clase anterior Fotosíntesis Estructuras celulares Etapas Factores Factores internos Presencia de estomas Pigmentos ATP, NADPH y oxígeno Estroma Tilacoides Glucosa, ADP y NADP+ Factores externos Contenido de agua Intensidad de la luz Temperatura Concentración de CO 2 Cloroplastos Fase Luminosa Fase Oscura Produce

3 Aprendizajes esperados Clasificar organismos según obtención de energía y de nutrientes. Definir cadena y trama alimentaria. Describir los niveles tróficos. Explicar el concepto de ciclos de la materia. Deducir el papel de los descomponedores en el funcionamiento de los ciclos. Páginas del libro desde la página 256 a la 266.

4 Fitodegradación Fitoextracción Fitovolatilización Contaminante Fitoestimulación Fitoestabilización Plantas hiperacumuladoras de metales y fitorremediación El término fitorremediación se refiere a un conjunto de tecnologías que utilizan plantas vivas y los microorganismos asociados a su rizósfera para la remediación de suelos, lodos, sedimentos y aguas contaminados, a través de la remoción, degradación o estabilización de los contaminantes. Entre paréntesis se muestra el valor de referencia para plantas no acumuladoras. Helianthus annus  fitoextracción de plomo. Thlaspi caerulescens  fitoextracción de cadmio, níquel, plomo y zinc. Haumaniastrum katagense  fitoextracción de cobre. Para la fitoextracción son ideales algunas plantas, llamadas hiperacumuladoras, que tienen la capacidad de acumular concentraciones miles de veces mayores que otras especies, alcanzando de 1 a 5% del peso seco de la planta. Hoy se conocen alrededor de 400 especies. Una forma de fitorremediación es la fitoextracción, que consiste en el cultivo de plantas capaces de captar los contaminantes y movilizarlos hacia sus partes aéreas, desde donde son removidos por cosecha de las plantas.

5 Plantas hiperacumuladoras de metales y biorremediación ¿Cuál es la ventaja de la hiperacumulación para las plantas? No se sabe con certeza cuál es la ventaja evolutiva de esta característica para las plantas. Tolerar altos niveles de metales permite colonizar ambientes no ocupados por otras especie, pero ¿por qué acumular metales tóxicos? Una hipótesis es que constituye un mecanismo de defensa contra enemigos naturales, como herbívoros y patógenos. ¿Qué puede ocurrir si las plantas hiperacumuladoras usadas para descontaminar son consumidas por los herbívoros?

6 1.Conceptos básicos 2.Relaciones tróficas 3.Ciclos biogeoquímicos

7 1. Conceptos básicos Primera ley de la termodinámica: “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”. 1.1 Leyes de la termodinámica Segunda ley de la termodinámica: “Una parte de la energía que se encuentra disponible para realizar trabajo, se transforma en calor al pasar de una forma a otra. Esta energía escapa al ambiente, perdiéndose.”

8 1.2 Componentes del ecosistema 1. Conceptos básicos Es un sistema interactivo, constituido por los componentes físicos, químicos y biológicos del ambiente. Conjunto de factores abióticos o sin vida del ambiente. Conjunto de factores bióticos o con vida del ambiente ¿Qué es el ecosistema?

9 2.1 Niveles tróficos 2. Relaciones tróficas Los seres vivos de los ecosistemas se organizan en los llamados niveles tróficos. Esta organización se centra en cómo la energía fluye en los procesos alimenticios de cada individuo, organizándose en las llamadas cadenas tróficas o alimenticias.

10 2.1 Niveles tróficos 2. Relaciones tróficas 1° Nivel trófico: Productores (organismos autótrofos), son los encargados de ingresar la energía al ecosistema. 2° Nivel trófico: Consumidores primarios (organismos heterótrofos), se alimentan del productor, por lo tanto son herbívoros. ¿Cuál es la diferencia entre organismos autótrofos y heterótrofos?

11 2.1 Niveles tróficos 2. Relaciones tróficas 3° Nivel trófico: Consumidores secundarios (organismos heterótrofos), se alimentan del consumidor primario, por lo tanto son carnívoros. 4° Nivel trófico: Consumidores terciarios (organismos heterótrofos), se alimentan del consumidor secundario, por lo tanto son carnívoros.

12 Los organismos descomponedores actúan en cualquier nivel trófico permitiendo que algunos elementos químicos de la materia orgánica en descomposición, de la que se alimentan, vuelvan al ecosistema. Comprenden a hongos y bacterias. 2.1 Niveles tróficos 2. Relaciones tróficas

13 Los organismos detritívoros (también llamados saprófagos) son organismos que se alimentan de los desechos o detritos, de una comunidad (hojas, ramas y troncos de árboles muertos, heces fecales, exoesqueletos, etc.) incluyen a animales como buitres, el cóndor, los cangrejos, las lombrices de tierra, cochinillas de tierra, etc. Se pueden considerar consumidores que utilizan presas muertas en lugar de vivas. 2.1 Niveles tróficos 2. Relaciones tróficas

14 Los productores se encargan de captar energía lumínica para transformar materia inorgánica en orgánica (biomasa), por lo tanto sustentan al ecosistema. Los consumidores son heterótrofos, o sea obtienen sus alimentos a partir de la materia orgánica de otros organismos. Los quimiosintetizadores son organismos autótrofos. En relación con los niveles tróficos, es correcto afirmar que I) los consumidores son organismos heterótrofos, incluyendo a herbívoros, carnívoros y quimiosintetizadores. II) la cantidad de biomasa que puede sustentar un ecosistema es establecida por la energía captada por productores. III) los descomponedores son importantes, ya que permiten transformar la materia orgánica en inorgánica, permitiendo su flujo cíclico en el ecosistema. A) Solo I D) Solo II y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III Los descomponedores son los organismos recicladores del ecosistema. Ejercicio 2 “Guía del alumno” Ejercicio 2 “Guía del alumno” ALTERNATIVA CORRECTA D Comprensión MC 

15 Una cadena alimentaria (o cadena trófica) corresponde a la corriente de energía y nutrientes que se establece entre las distintas especies de un ecosistema en relación con su nutrición. 2.2 Cadenas alimentarias 2. Relaciones tróficas

16 Las cadenas tróficas no tienen más de 4 o 5 niveles tróficos, ya que se cumple la regla del 10% en el ecosistema. 2.2 Cadenas alimentarias 2. Relaciones tróficas ¿En qué consiste la regla del 10%?

17 En la naturaleza no existen cadenas tróficas como tal, en su concepto lineal. Existen conjuntos de cadenas superpuestas que interactúan entre sí, las llamadas tramas o redes alimentarias (o tróficas). 2.3 Redes alimentarias 2. Relaciones tróficas ¿Un organismo puede pertenecer a más de un nivel trófico al mismo tiempo?

18 La siguiente tabla muestra la cantidad de energía asimilada en cada nivel trófico de una cadena alimentaria y la energía disipada hacia el ambiente en la misma. Con respecto a la tabla, es correcto inferir que I) en esta cadena trófica se cumple la regla del 10%. II) si se añadiera un cuarto nivel trófico, la energía asimilada en él sería 28 kcal/m 2 por año. III) en el primer nivel trófico se utilizan 25300 kcal/m2 al año en respiración celular. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo I y II. D) solo II y III. E) I, II y III. Quedan 28 kcal disponibles para ser asimilada por un cuarto nivel. Ejercicio 1 “Guía del alumno” Ejercicio 1 “Guía del alumno” MTP La tabla muestra la energía total de cada nivel trófico, la porción que se pierde en forma de calor liberado al ambiente y la porción que pasa al siguiente nivel trófico. En el caso del fitoplancton, este fija 25300 kcal/m 2 por año, de las cuales 22590 kcal/m 2 por año son utilizados para realizar los procesos metabólicos de este nivel trófico o perdidos como desechos no asimilados por el siguiente nivel, liberándose esta energía al ambiente en forma de calor.  ALTERNATIVA CORRECTA C ASE 10,7% 11,25% 28 - El porcentaje de energía transmitida de cada nivel trófico al siguiente es aproximadamente de un 10%.

19 La pirámide ecológica es otra forma de representar las relaciones tróficas que se establecen en un ecosistema. Existen distintos tipos de pirámides. 2.4 Pirámides ecológicas 2. Relaciones tróficas Productores Herbívoros Carnívoros

20 2.4 Pirámides ecológicas 2. Relaciones tróficas Pirámide de Número Pirámide de Biomasa ¿Por qué la pirámide de número se invierte cuando el productor es un árbol? ¿Por qué la pirámide de biomasa se invierte al considerar el fitoplancton como el productor?

21 2.4 Pirámides ecológicas 2. Relaciones tróficas Pirámide de Energía ¿Puede invertirse esta pirámide?

22 El siguiente esquema representa la pirámide de número de una comunidad. A partir del análisis de la pirámide, es correcto afirmar que I) el número de productores es bajo, pero presenta alto rendimiento fotosintético. II) la comunidad representada podría ser un bosque con gran abundancia de vegetación. III) el número de consumidores es superior al número de productores. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III Ejercicio 12 “Guía del alumno” Ejercicio 12 “Guía del alumno” ALTERNATIVA CORRECTA D ASE MC El número de productores es bajo pero su rendimiento fotosintético es alto, pues permite el sustento del resto de los niveles tróficos. La cantidad de productores es baja cuando forman parte de la cadena trófica pequeños consumidores herbívoros, como los insectos y grandes productores, como árboles.  Muestra la abundancia de organismos en cada nivel.

23 2.5 Amplificación biológica 2. Relaciones tróficas Son sustancias potencialmente bioacumulables los metales pesados, los compuestos organoclorados (p.e. DDT y lindano), organometálicos (p.e. metilmercurio), los compuestos organofosforados, entre otros. Concentración creciente a medida que se avanza en los niveles tróficos. ¿Qué es la amplificación biológica? ¿Qué es la bioacumulación?

24 Una industria arrojó a las aguas de un lago una sustancia contaminante. Transcurridas dos semanas, se investigó el efecto de esta contaminación, obteniéndose los resultados de la tabla: ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s) a partir de los resultados? I) Los diferentes niveles de las tramas tróficas del lago fueron afectados de igual forma. II) El grado de contaminación aumenta a medida que transcurren los niveles tróficos. III) La sustancia contaminante se encuentra solo en los elementos bióticos del ecosistema. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III Ejercicio 8 “Guía del alumno” Ejercicio 8 “Guía del alumno” ALTERNATIVA CORRECTA B ASE MC Se encuentra presente también en elementos del biotopo.  La cantidad de contaminante es diferente en los tres niveles tróficos que aparecen en la tabla. 3°nivel 1°nivel 2°nivel 

25 Los ciclos biogeoquímicos presentan reservas en las que se almacenan los elementos. Estas reservas son generalmente factores abióticos, por lo que se clasifican en: 3.1 Clasificación 3. Ciclos biogeoquímicos Ciclo gaseoso: Los elementos circulan principalmente, entre la atmósfera y los organismos. Ciclo sedimentario: Los elementos circulan entre la litósfera, la hidrósfera y los seres vivos, con una muy lenta velocidad de reciclaje. Ciclo hidrológico: El ciclo del agua, presenta gran estabilidad molecular, donde el agua interactúa con los otros tipos de ciclos.

26 3.2 Ciclo del carbono y del oxígeno 3. Ciclos biogeoquímicos ¿Cuál es la relación entre la fotosíntesis y la respiración? ¿Qué tipo de ciclo es?

27 3.3 Ciclo del nitrógeno 3. Ciclos biogeoquímicos ¿Qué tipo de ciclo es?

28 3.4 Ciclo del fósforo 3. Ciclos biogeoquímicos ¿Qué tipo de ciclo es?

29 3.5 Ciclo del agua 3. Ciclos biogeoquímicos ¿Qué tipo de ciclo es?

30 Con respecto a los ciclos biogeoquímicos, es correcto afirmar que A) son ciclos de los nutrientes dentro del ambiente no vivo (depósitos en la atmósfera, la hidrósfera y la corteza de la tierra). B) se refieren al estudio del intercambio de sustancias químicas entre formas bióticas. C) son movimientos de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, y otros elementos, entre los componentes vivientes y no vivientes del ambiente. D) son movimientos de los componentes inorgánicos de flujo lento y de poco uso en los organismos vivos. E) se refieren al intercambio de los componentes más pequeños que se desplazan entre los organismos vivos. Ejercicio 16 “Guía del alumno” Ejercicio 16 “Guía del alumno” ALTERNATIVA CORRECTA C Reconocimiento MC Los ciclos biogeoquímicos contemplan los intercambios que se producen, entre formas vivas y no vivas, de los distintos elementos químicos que forman parte de la biósfera.    

31 Ejercicio HPC Nº7 La productividad primaria bruta (PPB) de un ecosistema se refiere a la cantidad de energía química que fijan sus productores (organismos autótrofos) durante un cierto tiempo y en un área determinada. La fórmula para determinar la PPB es la siguiente: Si quisiéramos calcular la PPB de un campo de trigo de 3000 m 2 que produce 9.000.000 de Kcal al año, esta sería A) PPB = 6000 Kcal/m 2 al año. B) PPB = 3500 Kcal/m 2 al año. C) PPB = 3000 Kcal/m 2 al año. D) PPB = 2000 Kcal/m 2 al año. E) PPB = 1500 Kcal/m 2 al año. ALTERNATIVA CORRECTA C Aplicación Habilidad de pensamiento científico: Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos. Datos: Energía = 3000 m 2 Área = 9.000.000 Kcal Tiempo = 1 año Datos: Energía = 3000 m 2 Área = 9.000.000 Kcal Tiempo = 1 año

32 Pregunta oficial PSU ALTERNATIVA CORRECTA A Comprensión En el siguiente diagrama se muestran diferentes cadenas alimentarias que comienzan en el productor primario y terminan en el hombre: ¿En cuál de estas cadenas el hombre recibe del productor primario la mayor cantidad de energía? A) En la cadena 5. B) En la cadena 4. C) En la cadena 3. D) En la cadena 2. E) En la cadena 1. Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Admisión PSU 2011.

33 Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 1 C Ecosistema ASE 2 D Ecosistema Comprensión 3 E Ecosistema Comprensión 4 D Ecosistema Comprensión 5 E Ecosistema ASE 6 D Ecosistema Comprensión 7 C Ecosistema Aplicación 8 B Ecosistema ASE 9 D Ecosistema Comprensión 10 E Ecosistema Comprensión

34 Tabla de corrección ÍtemAlternativa Unidad temáticaHabilidad 11E Ecosistema ASE 12D Ecosistema ASE 13D Ecosistema Reconocimiento 14D Ecosistema ASE 15B Ecosistema Reconocimiento 16C Ecosistema Reconocimiento 17D Ecosistema ASE 18B Ecosistema Comprensión 19A Ecosistema ASE 20E Ecosistema Comprensión

35 Síntesis de la clase organizados en… ECOSISTEMA formado por organismos… Productores Consumidores Descomponedores Productores Consumidores Descomponedores depende del aporte de… Energía se comporta según las… Materia se comporta… Cíclicamente La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma En cada traspaso energético parte de la energía se pierde como calor Cadenas y tramas alimentarias Leyes de la termodinámica Pirámides ecológicas de número de energía de biomasa formando… Agua Carbono y oxígeno Nitrógeno Fósforo

36 Prepara tu próxima clase En la próxima sesión, realizaremos Población y comunidad

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