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Pedro Astudillo Webster

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Presentación del tema: "Pedro Astudillo Webster"— Transcripción de la presentación:

1 Pedro Astudillo Webster
Ecología General Pedro Astudillo Webster

2 Historia Natural y Medio
Ecosistemas Es el conjunto de sistemas bioticos (organismos) y abioticos (elementos) Todos estos elementos están interactuando entre si

3 Historia Natural y Medio
Ecosistemas La línea que separa los ecosistemas es muy fina Los cambios se van haciendo gradualmente Todos los ecosistemas actúan recíprocamente con otros ecosistemas. Las semillas se dispersan, los animales migran, y el agua y el aire fluyen llevando organismos, sus productos, y residuos de un lugar a otro

4 Historia Natural y Medio
Niveles de organización Biosfera

5 Historia Natural y Medio
Ecosistema

6 Historia Natural y Medio
Comunidad

7 Historia Natural y Medio
Población

8 Historia Natural y Medio
Individuo

9 Historia Natural y Medio
Ecosistemas Todos estos elementos interactúan entre si Recirculación (los materiales del ambiente abiótico) Flujo unidireccional (autótrofos) Herbívora Predación Reciclamiento depende de organismos

10 Historia Natural y Medio
Ecosistemas Esta combinación entre elementos bióticos y abióticos, por donde fluye la energía y circulan materiales se conoce cómo sistema ecológico (ecosistema) ¿La tierra podría verse como un ecosistema único?

11 Historia Natural y Medio
Ecosistemas Eventualmente podría La escala a valorar Ejemplo: Estudio de elementos de circulación “universal” CO2; O2; H2O Depende del enfoque

12 Historia Natural y Medio
Ecosistemas ¿Un acuario un terrario podría considerarse un ecosistema?

13 Historia Natural y Medio
Ecosistemas Eventualmente podría La escala a valorar Estos ensayos representan “modelos” que sirven para valorar ciertos procesos ecológicos. Ej: Bioacumulación Depende del enfoque

14 Historia Natural y Medio
Ecosistemas Una buena parte de los estudios se han hecho sobre unidades naturales

15 Historia Natural y Medio
¿Cómo funcionan los ecosistemas? Proceso en investigación y conocimiento (escala pequeña) Todos los ecosistemas están influenciados por los factores ambientales ENERGÍA SOLAR. LA ATMÓSFERA. VIENTO. CONDICIONES METEREOLÓGICAS.

16 Historia Natural y Medio
La vida de la tierra depende del SOL Ej Meteorología Los patrones de viento 1,94 caloría por cm2 por minuto cantidad de energía calorífica necesaria para elevar un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua pura, a una atmósfera de presión Una caloría (cal) equivale exactamente a 4,1868 julios (J)

17 Historia Natural y Medio
Es una pequeña fracción de energía de la generada por el sol Gracias a la atmósfera una pequeña fracción aún está a disposición de los organismos

18 Historia Natural y Medio
La influencia de la atmósfera

19 Historia Natural y Medio

20 Historia Natural y Medio
Flujo de energía Es el factor más importante en la organización de los ecosistemas Una fracción muy pequeña (3% del 0.1%) es usado para la fotosíntesis Da como resultado varias millares de materia orgánica (CO2, H20 y minerales) 120 mil millones de toneladas métricas de materia orgánica por año en el mundo

21 Historia Natural y Medio
Niveles tróficos El paso de energía de un organismo a otro ocurre a la largo de una cadena trófica (alimentaria) Secuencia de organismos relacionados unos con otros Determina los niveles tróficos (alimentarios)

22 Historia Natural y Medio
Niveles tróficos En los ecosistemas estas cadenas o niveles presentan muchas interconexiones Así un nivel puede estar representado por la base de organismos asociados a muchos otros

23 Historia Natural y Medio
Niveles tróficos La relación de cada especie con otra es esta trama de interconexiones define la dimensión del nicho ecológico Nicho ecológico = El papel o el rol que cumple una especie en un hábitat determinado

24 Historia Natural y Medio
El ingreso de energía - Productores En la tierra ingresan 1.5 millones de Calorías (forma de luz) por año 3000

25 Historia Natural y Medio
280 calorías (aprox.) 70 – 80 calorías (aprox.)

26 Historia Natural y Medio
10 km/h 15 min. 183 calorías

27 Historia Natural y Medio
El ingreso de energía - Productores El 30% la atmósfera se encarga de reflejarlo al espacio Otro 20% es absorbido y es irradiado en forma de calor La diferencia llega a la corteza terrestre y es mayormente absorbida por rocas, suelo y agua

28 Historia Natural y Medio
El ingreso de energía - Productores Únicamente 1 – 2% de la energía solar que llega ingresa a los ecosistemas 60 Big Macs por metro cuadrado y por año

29 Historia Natural y Medio
El ingreso de energía - Productores Las regiones tropicales, cercanas al Ecuador reciben 2.5 veces más luz que la de los polos Los patrones de luz en el ecuador son más regulares que en los polos

30 Historia Natural y Medio
El ingreso de energía - Productores La energía solar ingresa a los ecosistemas por medio de la FOTOSÍNTESIS PRODUCTORES

31 Historia Natural y Medio
Energía fluye - Productores DOS GRANDES GRUPOS Heterótrofos Hetero= Otro Trofo= nutrir Autótrofos Auto= de si mismo Trofo= nutrir Productores primarios Consumidores

32 Historia Natural y Medio
Productores primarios El primer nivel trófico (siempre la base) Ecosistemas terrestres Ecosistemas acuáticos Plantas Algas Organismos fotosintéticos usan el sol para hacer carbohidratos Energía Química

33 Historia Natural y Medio
Productores primarios Los productores primarios sobrepasan en peso a los consumidores El 99% de toda la materia orgánica del mundo está constituida por plantas y algas ¿Cuál es la energía disponible a partir de los productores?

34 Historia Natural y Medio
Productores primarios Productividad bruta Productividad neta La cantidad de energía que los organismos asimilan en un nivel trófico (tasa) La cantidad de energía que los organismos asimilan en un nivel trófico (tasa) Menos la cantidad de energía utilizada para el metabolismo (sustento) MENOS DISPONIBLE

35 Historia Natural y Medio
El diagrama anterior muestra el flujo unidireccional de energía y el reciclado de materiales. PG = producción bruta; PN = producción neta; P = producción heterotrófica; R = respiración.

36 Historia Natural y Medio
Productores primarios BIOMASA El Peso seco total de los organismos, en un nivel trófico, en un momento dado Materia total de los seres que viven en un lugar determinado, expresada en peso por unidad de área o de volumen. Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.

37 Historia Natural y Medio
Productores primarios ¿La aplicación de la biomasa? PESO Productividad primaria neta Comparaciones a escala de ecosistema (productividad) ecosistemas conservados mayor productividad sostenida en el tiempo

38 Historia Natural y Medio
Ecosistemas terrestres Ecosistemas acuáticos Factores que influyen la productividad Factores que influyen la productividad Intensidad y duración de la luz. Temperatura. Precipitación. + Disponibilidad de elementos esenciales

39 Historia Natural y Medio
Heterótrofos Aquellos organismos que no producen alimento Consumidores Descomponedores Consumen organismos muertos Consumen otros organismos

40 Historia Natural y Medio
Heterótrofos Descomponedores Carroñeros Saprofitos Animales en los primeros estados de putrefacción Organismos en alto grado de descomposición Sapro = putrefacto; fito= planta

41 Historia Natural y Medio
Heterótrofos Consumidores Consumidores Primarios Consumidores Secundarios, Terciaros…. Predadores…. Son divididos en función de su especialización

42 Historia Natural y Medio

43 Historia Natural y Medio

44 Historia Natural y Medio

45 Historia Natural y Medio

46 Historia Natural y Medio

47 Historia Natural y Medio

48 Historia Natural y Medio
TODA ESTA MALLA DE ORGANISMOS QUE CONSUMEN A OTROS Cadena Alimenticia Cadena Trófica Los organismo son enormemente flexibles acerca de lo que ellos pueden comer Puede existir enorme diversificación de enlaces entre organismos

49 Historia Natural y Medio
Colector-Excavadores Trituradores Colector-Recolector Colector-Filtradores Carnívoros

50 Historia Natural y Medio
Heterótrofos Ecólogos asignan a los organismos en la cadena alimenticia Diferentes niveles tróficos La posición en dónde obtienen alimento Sin embargo casi todas las especies no tienen una dieta estricta / exclusiva

51 Historia Natural y Medio
Heterótrofos Estas variaciones podrían deberse a: La estación climática Disponibilidad de alimentos Oportunismo de la especie El tamaño, edad e incluso el sexo Es asignado a un nivel trófico por el % de dónde obtiene energía

52

53 Historia Natural y Medio
Heterótrofos OMNÍVOROS Especies que obtienen el alimento de diferentes niveles Dependen de la disponibilidad de alimentos En lugares con baja disponibilidad de recursos se puede encontrar cerca del 80% de omnívoros (desiertos) OPORTUNISTAS

54 Historia Natural y Medio
Cada ecosistema tiene muchas interconexiones en cadenas alimenticias El conjunto de todas las cadenas alimenticias en un ecosistema se conoce como red alimentaria Esta define el desempeño de un ecosistema

55 Historia Natural y Medio
La energía (expresada en recurso de alimento) es dinámica y cambia en el tiempo En un año podrían existir pocos niveles tróficos En otro la explosión de recursos podría evidenciar una diversificación de niveles

56 Historia Natural y Medio
Eficiencia ecológica La cantidad de recursos convertible en biomasa Esta depende principalmente de la eficiencia de asimilación Proporción de energía consumida que se asimila Eficiencia de producción neta Energía asimilada utilizada en crecimiento, almacenamiento y reproducción

57 Historia Natural y Medio
Eficiencia ecológica En las plantas la eficiencia está definida por la relación Productividad neta vs. Productividad bruta 75 – 85% 40 – 60% Mayor temperatura, mayor pérdida por respiración

58 Biomasa sobre le nivel del suelo
Biomasa en pastizales

59 Historia Natural y Medio
Eficiencia ecológica, consumo Los consumidores primarios hasta un 80% de energía de las semillas Herbívoros 60-70% de la vegetación joven Herbívoros 30-40% de la vegetación regular Descomponedores alrededor del 15% El alimento de origen animal es más digerible que el vegetal (PREDADORES alrededor del 90%)

60 Historia Natural y Medio

61 Historia Natural y Medio
Transferencia de energía, estructura del ecosistema Definen estructura del ecosistema Las relaciones energéticas entre los niveles tróficos Determinado en función de la cantidad de organismos y biomasa presente

62 Historia Natural y Medio
Gran biomasa en los productores (Ecosistemas terrestres)

63 Historia Natural y Medio

64 Historia Natural y Medio
Mayor biomasa en niveles medio (Ecosistemas acuáticos) La pirámide es invertida solo cuando hay grandes tasas de reproducción

65 Historia Natural y Medio

66 Historia Natural y Medio
Mayor Biomasa

67 Historia Natural y Medio
Tiempo de residencia Tiempo residencia (años) = Biomasa / Productividad neta 20 días 23 años Tasa de reproducción permite el reemplazo de individuos= Menor biomasa

68 Historia Natural y Medio
Reciclamiento de materiales en los ecosistemas Es habitual que algo de la energía de la biosfera escape hacia el espacio Calor Luz Humedad relativa

69 Historia Natural y Medio
Reciclamiento de materiales en los ecosistemas Los nutrientes están moviéndose de un nivel trófico hacia otro Van cambiando de forma A diferencia de la energía, estos nutrientes rara vez escapan de la biosfera

70 Historia Natural y Medio
Reciclamiento de materiales en los ecosistemas Algunas integran Algunas integran

71 Historia Natural y Medio
Reciclamiento de materiales en los ecosistemas Integrando Un átomo de carbón Pudo haber sido parte de muchos otros elementos El paso de estos materiales entre elementos bióticos y abióticos se conoce como CICLO BIOGEOQUÍMICO

72 Historia Natural y Medio

73 Historia Natural y Medio
Reciclamiento de materiales en los ecosistemas Oxígeno Nitrógeno Fósforo Reciclan por medio de procesos biogeoquímicos

74 Historia Natural y Medio
Reciclamiento de materiales en los ecosistemas Elemento % en la atmósfera Nitrógeno 78 Oxígeno 21 Argón 0.934 Agua 0.10 – 1.0 Dióxido de Carbono 0.035 Neón Trazas Helio Metano

75 Historia Natural y Medio
Ciclo carbono El CO2 se mueve desde las plantas hacia los consumidores , agua y aire. Regresa hacia las plantas y otros productores El proceso libera Oxígeno Fotosíntesis integra el carbono a los productores Consumidores usan el oxígeno para quemar Carbono Cambia al integrar azúcares Liberar oxígeno de nuevo

76 Historia Natural y Medio
Ciclo carbono Locación Billones toneladas Petróleo (60%) Depósitos sedimentos (39%) Océanos (0.07%) Organismo vivos (0.007%) Atmósfera 635 (0.0015%) Humanos liberan por década 80

77 Historia Natural y Medio
Precipitación en el océano Ciclo del agua Precipitación en continentes Evaporación Deshielo Flujo en el suelo Transpiración

78 Historia Natural y Medio
Ciclo del agua El agua está íntimamente conectada con la vida Los vertebrados son 50 a 60 % agua La plantas incluso más Las plantas utilizan 500 g de agua por cada gramo de biomasa producida

79 Historia Natural y Medio
Ciclo del agua Parte de esta agua es utilizada para la formación de azúcares La mayoría pasa sin sufrir mayores cambios Transporte de nutrientes Turgencia El agua corre a través de los ecosistemas acarreando minerales, sustancia orgánicas, organismos y desperdicios El agua sale por la transpiración

80 Historia Natural y Medio
Ciclo del agua El agua % Océanos 97 Agua dulce 3 Glaciares 97 (del agua dulce) Freáticas 29 (del agua dulce) Agua superficial 1% (del agua dulce)

81 Historia Natural y Medio
Ciclo del nitrógeno Fijación Nitrógeno en el aire Bacterias desnitrificantes Bacterias nitrificantes Bacterias nitrificantes Asimilación por plantas

82 Historia Natural y Medio
Termodinámica La materia está constituida por un conjunto de átomos (definen moléculas)

83 Historia Natural y Medio
Termodinámica Estados de la materia Distancia y orientación fijas Sólido Distancia fijas, orientación variable Distancia enormes y mayores al tamaño molecular, altas variaciones Líquido Gaseoso

84 Historia Natural y Medio
Termodinámica Gases Difíciles de describir VOLUMEN PRESIÓN COLISIONAR TEMPERATURA

85 Historia Natural y Medio
Termodinámica GASES Intenta describir el comportamiento del sistema no de la partícula individual SISTEMA ECOLÓGICO Descripción macroscópica Sistema en conjunto

86 Historia Natural y Medio
Llevar un estado inicial a otro final, por medio de una sucesión de estados de equilibrio Estado de equilibrio Concepto básico Presión Volumen Temperatura (no cambian)

87 Historia Natural y Medio
Concepto básico La Energía del Sistema PARTÍCULA = ORGANISMO (especies) Sumatoria de las energías de todas sus partículas Las partículas presentan energía cinética (movimiento, transferencia)

88 Historia Natural y Medio
Concepto básico La Energía del Sistema Incrementa el volumen Disminuye el volumen Disminuye la energía Aumenta la energía (interna) El sistema realiza trabajo Hay un trabajo sobre el sistema

89 Historia Natural y Medio
El sistema realiza trabajo Hay un trabajo sobre el sistema

90 Historia Natural y Medio
Concepto básico El calor Transferencia de energía, intervienen muchas partículas Energía intercambiada entre el sistema y el medio (choque de moléculas) El calor no es energía interna. Una sustancia tiene energía debido a su T°C (microscópica – molecular)

91 Historia Natural y Medio
Concepto básico Calor positivo = Fluye al sistema (incrementa energía) Calor negativo = Fluye desde el sistema (disminuye energía)

92 Historia Natural y Medio
Primera ley de la termodinámica El principio de conservación de energía A cada sistema le corresponde una energía interna A - B Incremento de volumen (biomasa) Trabajo

93 Historia Natural y Medio
Primera ley de la termodinámica El principio de conservación de energía Transformación cíclica Cambio de energía es 0 Diferentes tasas de luz, migraciones, patrones de disturbio, humedad, T°C Complicado llegar al estado de equilibrio

94 Historia Natural y Medio
Segunda ley de la termodinámica Principio general que impone restricciones a la dirección en la transferencias de calor Va “más allá” que la primera ley

95 Historia Natural y Medio
Segunda ley de la termodinámica Motores térmicos No es posible que una cantidad de calor que salga de un sistema pueda ser usada en su totalidad en su trabajo Productividad neta La energía que ingresa vs la disponible (menos el procesos de mantenimiento) Biomasa

96 Historia Natural y Medio
Segunda ley de la termodinámica Refrigeradores Es imposible que el calor fluya desde un cuerpo frío hacia una más caliente, sin necesidad de trabajo Nutrientes TRABAJO DEL SISTEMA = ORGANISMOS Sitios de menores locaciones hacia mayores Ciclos Biogeoquímicos

97 Historia Natural y Medio
Segunda ley de la termodinámica Entropía Procesos cíclicos la entropía aumenta o permanece igual Entropía Medida del desorden / multiplicidad del sistema Energía no disponible para realizar el trabajo

98 Historia Natural y Medio
Segunda ley de la termodinámica Entropía Sistemas evolucionan de forma natural del orden al desorden Orden Trabajo

99 Historia Natural y Medio
Segunda ley de la termodinámica Entropía Los sistemas naturales muestran orden, ¿Aplica la segunda ley? Agua y Carbono (desorden) Glucosa (orden)

100 Historia Natural y Medio
Segunda ley de la termodinámica Entropía Termodinámica funcionamiento del sistema, no en específico sobre las partículas (macro)

101 Historia Natural y Medio
Segunda ley de la termodinámica Estación climática Los organismos son muy flexibles en donde conseguir el alimento (energía) Luz Tamaño, edad, sexo


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