Unidad 3 ecosfera i2017

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 I.

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

Definiciones

Ecología: Ciencia que estudia los ecosistemas.

Ecologismo: Ideología sociopolítica que propugna la defensa de la naturaleza y la armonía entre ésta y el progreso.

ECOSISTEMA

ECOSISTEMA

BIOTOPOBIOCENOSIS

O COMUNIDAD

HUMEDAD, TEMPERATURA, GASES, NUTRIENTES

SALINIDAD Y TIPO DE GASES

CONJUNTO DE POBLACIONES INTERRELACIONADAS

conjuntos de individuos de lamisma especie que viven en un

área y tiempo determinado

BIOTOPO ó factores abióticos del ecosistema

• Factores topográficos (pendiente, relieve,..)

• Climáticos ( Tª, precipitaciones, humedad,…)

• Químicos (composición)

• Edáficos (suelo)

ECOSFERA=TIERRA

Conjunto de todos los ecosistemas de la Tierra

definición

biotopo Biosfera= biocenosis

Conjunto de todos los seres vivos de la Tierra

definición

Formado por

ECOSFERA

RadiaciónInfrarroja

(calor)

Radiaciónreflejada

SISTEMA CERRADO

(Se desprecia la masade los meteoritos

dada su poca masarelativa)

Radiación electromagnéticasolar (luz visible

mayoritariamente)

ABIERTO PARA LA ENERGÍA Y CERRADO PARA LA MATERIAABIERTO PARA LA ENERGÍA Y CERRADO PARA LA MATERIA

Un sistema no es un simple conjunto, Un sistema no es un simple conjunto, sino que todas sus partes se sino que todas sus partes se

relacionan entre si, funcionando como relacionan entre si, funcionando como un un ““todotodo””, una única unidad., una única unidad.

RELACIONES TRÓFICAS “mecanismo de transferencia de energía y materia de

unos organismos a otros en forma de alimento”

Los niveles tróficosLos niveles tróficos

ProductoresProductores

Consumidores IConsumidores I

Consumidores IIConsumidores II

Consumidores IIIConsumidores III

DescomponedoresDescomponedores

RELACIONES TRÓFICAS

Las CADENAS TRÓFICAS, representa un conjunto de seres vivos ordenados de modo que cada uno constituye el alimento del siguiente, y unidos mediante flechas que indican el sentido en el que la energía y la materia fluyen a través de la cadena. INDICA LA DIRECCIÓN DE TRANSFERENCIA DE LA BIOMASA (Y ENERGÍA).

La estructura trófica de un ecosistema refleja la forma en que los seres vivos acceden a los nutrientes .


Las cadenas tróficasLas cadenas tróficas


CADENAS TRÓFICAS están formada por una serie de organismos de un ecosistema ordenados linealmente y en la cual, cada individuo come al que le precede.

¿Qué cadena trófica podemos obtener observando la figura?

PLANTA ACUÁTICA

SALTAMONTES

RANA

ZORRO


PRODUCTORES: Son autótrofos (capaces de convertir materia inorgánica en orgánica)

CONSUMIDOR PRIMARIO

CONSUMIDOR SECUNDARIO

DESCOMPONEDORES: Son heterótrofos que descomponen restos orgánicos hasta materia útil para los productores

CONSUMIDORES: Heterótrofos (utilizan la materia orgánica producida por los autótrofos)

NIVELES TRÓFICOS

Las redes tróficasLas redes tróficas


¡una especie puede ocupar varios niveles tróficos en un ecosistema!

RED TRÓFICA EN EL OCÉANO ANTÁRTICO

RED TRÓFICA DE UNA PRADERA

REDES TRÓFICAS DE UN BOSQUE DEL HEMISFERIO NORTE

RED TRÓFICA DE UNA PRADO DE SIEGA DE CANTABRIA.

Red trófica de una prado de siega de Cantabria.

FLORA HERBACEA:

PRODUCTORES:

Lolium perenne

Holcus lanatus

Festuca arundinacea

Dactilis glomerata

Taxacum officinale. (Diente de león)

Primula vulgaris

Trifolium pratense (Trébol rojo)

Trifolium repens (Trébol blanco)

CONSUMIDORES 1º

Microtus agrestes (ratilla agreste)

Lepus europaeus (liebre)

Mus domesticus (ratón común)

Coturnix coturnix (Codorniz)

Insectos

Carduelos carduelos (Jilguero)

CONSUMIDORES 2º

Hirundo rustica (golondrina común) (es insectivora)

Lacerta muralis (lagartija)

Chalcides chalcides (eslizón)

Vipera seoanei (víbora europea)

EJEMPLOS DE CADENAS TRÓFICAS

ACUÁTICAS Y TERRESTRES

PRODUCTORES

(primer niveltrófico)

AUTÓTROFOSFOTOSINTÉTICOS

QUIMIOSINTÉTICOS

¿QUIÉNES SON?

ORGANISMOS

CO2 + H2O + SALES MINERALES ===>MATERIA ORGÁNICA + O2

LUZ

•Reino monera (bacterias y cianobacterias).•Algas (unicelulares y pluricelulares)•Plantas superiores

FASES:

FASES

1ª SUSTANCIA INORGÁNICA A SUSTANCIA INORGÁNICA B + ATP.2ª BIOSÍNTESIS ORGÁNICA (SIMILAR AL CICLO DE CALVÍN).BACTERIAS INCOLORAS DEL AZUFRE:1ª Fase: H2S + ½ O2 S + H2O + energía (ATP)2ª Fase: CO2 + Energía CH2O Ecuación global :CO2+ O2 + 4 H2S CH2O + 4S + 3 H2O

Reino monera (ej. BACTERIASINCOLORAS DEL

AZUFRE, que viven junto a los volcanessubmarios, utilizan H2S;

BACTERIAS NITRIFICANTES; BACETIAS DEL HIERRO;

BACTERIAS DEL HIDRÓGENO Y METANO)

Plantas terrestres

fitoplancton

OXIDACIÓN

QUIMIOSINTÉTICOSQUIMIOAUTÓTROFOSQUIMIOLITOTROFOS

PRODUCTORES

¿Para qué sirve la materiaorgánica producida en la fotosíntesis?

RespiraciónProducir materia

(parte de las moléculas orgánicas elaboradas en la fotosíntesis, sirve de materia prima para la construcción de macromoléculas,

con las que los productores se reproducen y crecen )

MATERIA ORGÁNICA + O2 ==> ATP + CO2 + H2O + calor

Se almacena. Se formantejidos vegetales,

pudiendo ser transferidaen forma de

alimento al resto de los niveles tróficos

consumidores y descomponedores)

Participan en el mantenimiento de los ciclos de materia: de oxígeno, de carbono,

de nitrógeno, etc., siendo importantes sumideros de CO2

y emisores de O2.

Se almacena en los tejidos vegetales y puede ser

transferida al resto de niveles tróficos


NIVELES TRÓFICOS Productores

Se usa para

Usarla por los fotosintéticos en la respiración

PRODUCTORES

Herbívoros o CONSUMIDORES PRIMARIOSCONSUMIDORES PRIMARIOS (se alimentan directamente de los productores). Insectos, mamíferos herbívoros, zooplancton.

Carnívoros o depredadores o CONSUMIDORES SECUNDARIOS.Ejemplo: Lobo, serpiente, lagartija, etc

Carnívoros finales (supedepredadores) o CONSUMIDORES TERCIARIOS.Ejemplo: águila culebrera (se alimenta de serpientes y lagartijas)

CONSUMIDORES

CONSUMIDORES

Todos son heterótrofos

• En cada nivel puede tener ramificaciones:- OmnívorosOmnívoros: son los que se alimentan tanto de productores como

de consumidores.- Carroñeros o necrófagosCarroñeros o necrófagos: se alimentan de cadáveres, como

buitres y chacales.- DetritívorosDetritívoros: consumen fragmentos de materia orgánica, como

son las lombrices del suelo.

CONSUMIDORES

La función de los consumidores es contribuir a la circulación de energía y de materia

a través del ecosistema


NIVELES TRÓFICOS Consumidores

Heterótrofos que usan la materia orgánica producida por los autótrofos, de forma

directa o indirecta para realizar sus funciones vitales por mecanismos

respiratorios

Consumidores primarios o herbívoros: Se alimentan de los productores y son el 2º nivel trófico

Consumidores primarios o herbívoros: Se alimentan de los productores y son el 2º nivel trófico

Consumidores secundarios o carnívoros: Son el tercer nivel trófico y se alimentan de herbívoros

Consumidores secundarios o carnívoros: Son el tercer nivel trófico y se alimentan de herbívoros

Carnívoros finales: Se alimentan de los carnívoros y constituyen el 4º nivelCarnívoros finales: Se alimentan de los carnívoros y constituyen el 4º nivel


NIVELES TRÓFICOS Consumidores

Una RED TRÓFICA es el conjunto de cadenas

tróficas interconectadas que pueden establecerse

en el ecosistema.

Por lo general cada organismo de un

ecosistema se alimenta de diversas fuentes.

Omnívoros: Se alimentan de más de un nivel trófico y es un carácter adaptativo que garantiza la supervivenciaOmnívoros: Se alimentan de más de un nivel trófico y es un carácter adaptativo que garantiza la supervivenciaCarroñeros o necrófagos: Se alimentan de cadáveresCarroñeros o necrófagos: Se alimentan de cadáveresSaprofitos o detritívoros: Consumen todo tipo de detritusSaprofitos o detritívoros: Consumen todo tipo de detritus

DESCOMPONEDORES

Transforman la materia orgánica en materia

inorgánica

FUNCIÓN

Cierran el ciclo de materia (reciclan la

materia orgánica)

Todos los seres vivosal respirar liberan H2O y

CO2 que son necesarios para la vidavegetal pero no reciclamos todas las

moléculas necesarias, como las sales minerales.

¿De dónde proviene lamateria orgánica que

descomponen?

•Desechos (orina, sudor, heces).•Organismos muertos

Tipos

TRANSFORMANTES MINERALIZADORES

transformadores

•Heterótrofos•Saprófitos

Utilizan materiaorgánica muerta

Materia orgánica muerta Materia orgánica muerta moléculas sencillas (orgánica e inorgánicas) moléculas sencillas (orgánica e inorgánicas)

•Bacterias del suelo y de los fondos oceánicos.•Hongos

mineralizadores

Autótrofasquimiosintéticasquimiosintéticas

Utilizan materiainorgánica (que está

todavía reducida)

materia inorgánica (NHmateria inorgánica (NH33 ) ) Energía (ATP) + materiaEnergía (ATP) + materia

inorgánicainorgánica

Bacterias

oxidación

COCO22 + SALES + SALES MATERIA ORGÁNICA MATERIA ORGÁNICA

(materia inorgánica)(materia inorgánica)

Energía (ATP)

función

•Elaboran materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. Son PRODUCTORES.•Liberan materia inorgánica oxidada (alimento de los organismos fotosintéticos) => cierran el ciclo de materia.


NIVELES TRÓFICOS Descomponedores

Heterótrofos de un tipo especial de detritívoros que transforman la materia orgánica en

inorgánica útil para los productores

DESCOMPONEDORESPRODUCTORES

Materia orgánic

a

Materia orgánic

a

Materia inorgánic

a

Materia inorgánic

a

RESPIRACIÓN (Proceso catabólico)

¿RESPIRAN TODOS LOS SERES VIVOS?

SÍ

¿QUÉ FINALIDAD TIENE LA RESPIRACIÓN?

OBTENER ENERGÍA BIOQUÍMICA (ATP)

¿CÓMO UTILIZA EL SER VIVO ESTE ATP?

REALIZA LAS FUNCIONES VITALES Y ADEMÁS LO UTILIZA EN CREAR SU

PROPIA MATERIA ORGÁNICA (ANABOLISMO)

La respiración es la conversión de materia orgánica en dióxido de carbono y agua que tiene lugar en todos los seres vivos y que conlleva la liberación de energía. La respiración aeróbica se puede representar mediante la siguiente ecuación de términos.

Glucosa + oxígeno => dióxido de carbono + agua

Durante la respiración se disipan grandes cantidades de energía en forma de calor, con lo que aumenta la entropía en el ecosistema, lo que permite a los organismos mantener una entropía relativamente baja y, de este modo, un alto grado de

organización.

¿EN QUÉ LUGAR SE PRODUCE?

EN TODAS LAS

CÉLULAS

¿TIPOS?

ANAERÓBICA (En ausencia de oxígeno). Bacterias que viven en ausencia de oxígeno.AERÓBICA (En presencia de oxígeno). Todos los seres vivos, incluidas bacterias que vivan en presencia de oxígeno

RESPIRACIÓN (Proceso catabólico)

Durante la respiración se disipan grandes cantidades de energía en forma de calor, con lo que aumenta la entropía

en el ecosistema, lo que permite a los organismos mantener una entropía relativamente baja y, de este

modo, un alto grado de organización.

BAJA ENTROPÍA

CALOR

CO2

VAPORDE AGUA

MANTIENENSU

BAJA ENTROPÍAINTERIOR

LIBERANDO AL ENTORNO

ALRESPIRAR

CO2

YVAPOR DE

AGUA (MOLÉCULAS

DE ALTA ENTROPIA)

SERES VIVOS SON:

SISTEMASORDENADOS

SISTEMASABIERTOS

¿Cómo cumplen el 2º Principio de la Termodinámica?

FOTOSÍNTESIS

El oxígeno es el producto de desecho de la fotosíntesis. Este oxígeno es utilizado en la respiración.

El CO2 producido en la respiración es agotado para la fotosíntesis, las tasas de los dos procesos son iguales y no hay liberación neta de O2 ni de CO2. Esto ocurre en oscuridad

o al amanecer cuando la intensidad de la luz no es muy alta. Recibe el nombre de “punto de compensación de una planta”, ni añade biomasa ni la agota para

permanecer vivo en este punto

CO2 + H2O + SALES MINERALES ===>MATERIA ORGÁNICA + O2

Autótrofos fotosintéticos

luz

PRODUCTORES

CONSUMIDORES

Heterótrofos (toman materiaorgánica elaborada)

Materia orgánica muerta Materia orgánica muerta moléculas sencillas moléculas sencillas (orgánica e inorgánicas)(orgánica e inorgánicas)

DESCOMPONEDOREStransformadores

materia inorgánica (NH3 ) Energía (ATP) + materia inorgánica

oxidación

CO2 + SALES MATERIA ORGÁNICA

(materia inorgánica)

Autótrofos quimiosintéticos

Energía (ATP)

DESCOMPONEDORESmineralizadores

Relaciones tróficas en una marisma

LA MATERIA Y LA ENERGÍA EN EL ECOSISTEMA

La La materia materia ““circulacircula””

La La energía energía ““fluyefluye””

EcosistemasSiguen principios de

SOSTENIBILIDAD NATURAL

Reciclan la materia al máximo obteniendo nutrientes que no se escapen y sin producir desechos no utilizablesReciclan la materia al máximo obteniendo nutrientes que no se escapen y sin producir desechos no utilizables

Usan la luz solar como fuente de energíaUsan la luz solar como fuente de energía

La materia y la energía en el ecosistema

La La materia materia ““circulacircula””“El ciclo de

materiatiende

a ser CERRADO”

El ciclo de materia tiendea ser cerrado

Gasificación (atmósfera)

lixiviadoQuedan enterrados

en condicionesanaeróbicas

(millones de años)

Combustiblesfósiles

•Carbón•Petróleo•Gas natural

Porque se pierde por

Se convierten en

El reciclado de la materia (cerrado)

DESCOMPONEDORES

Materia orgánic

a

Materia orgánic

a

Materia inorgánic

a

Materia inorgánic

a

Es BIODEGRADABLE

Vuelve a ser utilizada por los productoresVuelve a ser utilizada por los productores

Se recicla y no se pierdeSe recicla y no se pierde

Vía aerobia

Vía anaerobia

Lo pueden hacer por

La materia y la energía en el ecosistema

La La energía energía ““fluyefluye””

Energía Energía luminosaluminosa CalorCalor

CalorCalor

CalorCalor

“El flujode energía

es ABIERTO”

Flujo de energía (abierto)

La energía solar entra mediante fotosíntesis en las cadenas tróficasLa energía solar entra mediante fotosíntesis en las cadenas tróficas

Pasa de unos eslabones a otros mediante el alimentoPasa de unos eslabones a otros mediante el alimento

Sale en forma de calorSale en forma de calor

El flujo de energía es abierto Flujo abierto y unidireccional

El flujo de energía es abierto

La transferencia de energía

es UNIDIRECCIONAL

La energíadisminuye desde

los productores hasta losúltimos niveles

1er Principio de la Termodinámica:

“la energía no se pierdese transforma”

Disminuye el flujoporque parte se pierde en la respiración y como

calor (trasser utilizada para el

mantenimiento de las funciones vitales

Energía entranteEnergía entrante =Energía acumulada(= materia orgánica)

+calor

PARÁMETROS TRÓFICOS

Los parámetros tróficos describen cómo se produce el flujo de energía y el ciclo de la materia a través de los componentes de un ecosistema

.su análisis nos ayuda a comprender las relaciones que se establecen entre los diferentes seres vivos.

Los parámetro tróficos permiten

seguir la pista a la energía y la materia en su transcurrir por

los seres vivos

PARÁMETROS TRÓFICOS

BIOMASA.

PRODUCCIÓN.

PRODUCTIVIDAD.

TIEMPO DE RENOVACIÓN.

EFICIENCIA.

PARÁMETROS TRÓFICOS I

• BIOMASA Cantidad de peso seco de materia orgánica viva o muerta (necromasa) de cualquier nivel trófico o ecosistema.

Es la forma que tienen los ecosistemas de almacenarla energía. Constituye la reserva momentánea de cada nivel trófico.

La Biomasa se mide en Kilogramos , gramos , miligramos o mas frecuentemente en cantidad de Carbono por unidad de área o volumen . gC/cm2; KgC/m2.

Poca materia orgánica en los tejidos vivos , la mayoría está en depósitos

bajo tierra como el carbón o el petróleo )

Sólo el 0,2 % de la energía del Sol que llega a la Tierra es aprovechada por los productores ¿ En qué se pierde ?

Parece poco , pero es mucha energía ysobre todo es la energía que hace posible

la vida

PRODUCTIVIDAD PRIMARIA BRUTA es lo se produce mediante la fotosíntesis , pero a eso hay que restar los gastos de vivir ( la respiración )

A lo que queda ,es decir los vegetales que vemos en el campo se le llama PRODUCTIVIDAD PRIMARIA NETA

PARÁMETROS TRÓFICOS I

• PRODUCCIÓN Cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. gC/cm2. día; Kcal/ha.año.(1 Julio=0,24 cal).– Producción primaria: energía fijada autótrofos.– Producción secundaria: energía fijada resto niveles

tróficos.

– Producción bruta: cantidad de energía fijadafijada por unidad de tiempo .

– Producción neta: energía almacenadaalmacenada en cada nivel por cada unidad de tiempo.

PN= PB-R

PRODUCTIVIDAD PRIMARIA NETA (PPN) => es útil para medir la productividad de las plantas.

La glucosa producida en la fotosíntesis tiene dos destinos principales => Parte es utilizado en la respiración para obtener ATP (energía bioquímica) proceso

que implica perdidas en forma de calor. Esta energía es utilizada para que el organismo realice sus funciones vitales (nutrirse, relacionarse, reproducirse) .

El resto es depositado en las células en forma de materia y representa la masa seca almacenada (este almacén es potencialmente comida para los consumidores del ecosistema)

PPN=PPB-R (representa la tasa de producción de materia orgánica a partir de la fotosíntesis menos la tasa de respiración)

Proporciona una medida sobre la producción y la utilización de los recursos

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

La cantidad total de materia en las plantas, es la cantidad máxima de energía que está disponible para todos los

animales (herbívoros y carnívoros)

La materia de las plantas tiene dos destinos principales => Parte se pierde (cuando muere el organismo o cuando es descompuesto) Parte es comido por los herbívoros lo cual significa que se moviliza la PP.

La cantidad de biomasa producida sufre variaciones:–Espacialmente: algunos biomas tienen mucho diferente PPN que otros.

Ejemplo: la selva tropical en relación con la tundra.–Temporalmente: muchas especies tienen patrones de estacionalidad de

productividad vinculados a cambios en la disponibilidad de recursos básicos (luz, agua y calor)

Hay que distinguir entre reservas de energía

ilustrada mediante casillas en los diagramas de flujo de

energía (que representan los distintos niveles

tróficos) y los flujos de energía o productividad

representados frecuentemente como

flechas (a veces de anchuras variables). Las

primeras se miden como la cantidad de energía o

biomasa por unidad de superficie y los últimos se indican como tasas (por

ejemplo, J m-2 a-1).

Pongámosle cifras a todo

esto

Veamos una imagen sobre el flujo de energía que circula por

un ecosistema y veamos lo que ocurre con los productores

¿ Qué porcentaje de la energía del sol utiliza la

planta ?

¿ Cual es la productividad

primaria Bruta?

¿ Cual es la productividad

primaria neta ?

Parámetros tróficos

Producción (P)

ProductoresPPb

Energía solar

Calor

Respiración

PPnPb

de los herbívoros

Respiración

Energía no utilizada

Energía no asimilada

Pn Pb carnívoros

Respiración

E no utilizada E no asimiladaDescom-

ponedores

Pn

PRODUCTIVIDAD Secundaria : Biomasa fabricada por los consumidores (herbívoros y carnívoros )PRODUCTIVIDAD SECUNDARIA BRUTA ( PSB ): Es el alimento ingerido y asimilado . Mucho del alimento consumido es indigerible y otra parte no se asimila siendo eliminados ambas partes por las heces.

Los herbívoros desechan mayor % alimento en las heces que los carnívoros . ¿ sabes por qué ?

PRODUCCIÓN SECUNDARIA NETA ( PSN ): Es el alimento asimilado una vez que descontamos las pérdidas por respiración ( requerimientos metabólicos , movimiento , desprendimiento de calor )

¿ Quien tiene mayores pérdidas en la Respiración los Productores o los Consumidores ?

PSB= alimento ingerido –pérdidas fecales

PSN= PSB-R

PRODUCTIVIDAD SECUNDARÍA NETA (PSN) => no toda la energía que llega a los herbívoros está disponible para crear biomasa.

La energía tiene dos posibilidades=> Se absorbe la parte digerida del alimento y parte se utiliza para los

procesos vitales: Parte de los nutrientes asimilados son utilizados en la respiración

celular para obtener energía para los procesos vitales. Parte después de ser absorbidos es eliminado como residuo

nitrogenado en la orina (en la mayoría de los animales). El resto es asimilado en forma de materia en los tejidos del cuerpo.

El alimento no digerido junto a los nutrientes no absorbidos son eliminados directamente a través de las heces (egestión).

PSN = energía en la comida ingerida- la energía perdida en las heces (egestión) – energía usada en la respiración

PPN=PPB-R (representa la tasa de producción de materia orgánica a partir de la fotosíntesis menos la tasa de respiración)

Proporciona una medida sobre la producción y la utilización de los recursos

Carnívoros Herbívoros

Asimilan el 80% de lo ingerido.

Su egestión representa menos del 20%.

Ellos tienen que perseguir a los animales, por lo que durante la caza aumenta la tasa de respiración.

La biomasa está en toda la presa (esqueleto, huesos, cuernos, plumas) pero solo una parte se digiere y se asimila de la parte digerible.

Asimilan el 40% de lo ingerido. Su egestión es un 60% Se alimentan de plantas

estáticas

• PRODUCTIVIDAD O TASA DE RENOVACIÓN :Pn/B (intereses/capital) (velocidad en que se renueva la biomasa)

• TIEMPO DE RENOVACIÓN: B/Pn tiempo de renovación. (es el periodo que tarda en renovarse un nivel trófico o un sistema)

• EFICIENCIA: salidas/entradas. (Pn/Pn del nivel anterior).100.

PARÁMETROS TRÓFICOS II

““LA ENERGÍA QUE PASA DE UN ESLABÓN A OTRO ES APROXIMADAMENTELA ENERGÍA QUE PASA DE UN ESLABÓN A OTRO ES APROXIMADAMENTE EL 10% DE LA ACUMULADA EN ÉLEL 10% DE LA ACUMULADA EN ÉL””


Eficiencia

Representa el rendimiento de un nivel trófico o de un sistema y se calcula con el cociente

salidas/entradas

Eficiencia de los productores

Se valora desde deferentes tipos de vista

Energía asimilada/energía incidente

< 2% (corresponde a la producción bruta)< 2% (corresponde a la producción bruta)

Pn/PbCantidad de energía incorporada respecto al total asimilado

10 – 40% en el fitoplacton >50% vegetación terrestre10 – 40% en el fitoplacton >50% vegetación terrestre

En consumidores Pn/alimento total ingerido o engorde/alimento ingerido

Eficiencia ecológica

Fracción de la producción neta de un determinado nivel que se convierte en

producción neta del nivel siguiente

(PN/PN del nivel anterior) · 100

Teniendo en cuenta la regla del 10 % es más rentable (eficiente) alimentarse del primer nivel ya que se aprovecha más la energía y se puede alimentar a un mayor número de

individuos. (Referencia al vegetarianismo como movimiento ecológico).


La regla del 10 %La regla del 10 %

Es más eficiente una alimentación

a partir del primer nivelya que se aprovecha la

energíay se podrá alimentar a mayor

nº de individuos

Flujo de energía (abierto)

Regla del 10%: La energía que pasa de un nivel trófico es aproximadamente el 10% de la

acumulada en el

Se cumple la primera ley de la termodinámica: La energía entrante en la cadena trófica = Energía

acumulada en cada nivel en forma de biomasa + Calor desprendido

La disminución del flujo de energía hace que el nº de eslabones tróficos sea reducido (no más de 5)

Alimento ingerido pero no asimilado = Pérdidas ( se elimina en las heces )

Alimento asimilado = PSBruta

Alimento asimilado una vez descontado los gastos por Respiración = PS Neta

( representa lo que que queda para el siguiente nivel trófico )

de media representa sólo el 10 % del alimento asimilado

Radiografía de la Producción Secundaria

Moraleja : Mucho no se consume , de lo consumido mucho no se aprovecha y de lo que se aprovecha , mucho se gasta en vivir

Alimento que queda sin comer por un herbívoro o un

carnívoro


Producción (P)

Primer nivel.– Sólo entre un 2 y un 5 % de la energía solar incidente es aprovechada por la fotosíntesis y transformada en materia orgánica.

Resto de los niveles. Sólo el 10% de la energía acumulada por los productores en forma de biomasa se transfiere a los herbívoros. Se pierde energía en forma de calor y con las heces.


Observa el siguiente dibujo en el que se expresa el destino de la energía de los alimentos en kilocalorias en el caso de un herbívoro durante un día.

a) Calcula la producción bruta, la producción neta, la eficiencia y la productividad, teniendo en cuenta que la vaquita pesa 500 kg.b) Si “ al aumentar la produccion bruta de un individuo, aumenta su producción neta; al aumentar ésta, aumenta la biomasa; pero al aumentar la biomasa, aumenta la respiración; y al aumentar ésta última, disminuye la producción neta”. Dibuja y explica el diagrama causal y aplícalo al caso de esta vaquita.

Impactos ambientales

Pesticidas, mercurio, residuos radiactivos etc => se introducen en las cadenas tróficas

cuando:

Tasa de excreción < tasa de asimilación

Se acumula en los tejidos (más en los nivelestróficos superiores)

EFECTO DE CONCENTRACIÓN BIOLÓGICA

Impactos ambientales

El estudio de las redes tróficas puede prevenir la desaparición o introducción de

especies en los ecosistemas

Ejemplo: introducción en Terranova (1864) de liebresamericanas, o de ratones y conejos en Australia

Consecuencias: erosión y transmisores de enfermedadesa las poblaciones humanas

El problema ambiental de la bioacumulación

Productores Consumidores primarios

Consumidores secundarios

Consumidores terciarios

Materia inorgánica

Descomponedores

Energía solar

Los contaminantes del medio ingresan en las cadenas tróficas y se transfieren junto con la materia y la energía de unos a otros niveles

http://cienciassobrarbe.wordpress.com/2011/05/19/bioacumulacion/


El problema ambiental de la bioacumulación

Bioacumulación

Proceso de acumulación de sustancias tóxicas o decompuestos orgánicos sintéticos, en organismos vivos, en concentraciones cada vez mayores y superiores a las registradas en el medio ambiente.

Ocurre cuando las sustancias ingeridas no

pueden ser descompuestas ni excretadas

Se mide por el factor de bioconcentración: Relación entre la concentración en el organismo y el aire o agua circundante

La sustancia puede provenir del suelo, aire, agua o seres vivos

La vía de entrada puede ser digestiva, respiratoria o cutánea

Al no metabolizarse se acumula en grasas y órganos internos

Altas concentraciones causan lesiones o la muerte y la concentración se eleva al subir en la cadena trófica

Bioconcentración, bioacumulación y biomagnificación

• Bioconcentración: se debe al hecho de que determinados seres vivos pueden concentrar en su cuerpo los contaminantes, logrando concentraciones muy superiores a las que se encuentran en el medio ambiente externo. Relación existente entre las concentraciones del organismos y el agua o aire circudante.

• Bioacumulación: ocurre cuando el contaminante se va acumulando a medida que va pasando de un ser vivo a otro en la cadena alimenticia, de manera que en aquellas especies que se encuentran en los escalones altos de la pirámide alimentaria la concentración es muy superior como consecuencia de acumular la de organismos inferiores que consume en su alimentación.

• Biomagnificación: es cuando el factor de bioconcentración aumenta con la edad del organismo afectado.

A la vista del siguiente gráfico, calcular la concentración de PCBs (Policloruros de bifenilo) en las gambas y en las gaviotas del lago Ontario, teniendo en cuenta que se presentan los factores de bioconcentración de

cada una de las especies en la cadena alimentaria.

LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS

Representan relaciones numéricas entre niveles tróficos consecutivos de una comunidad.

PIRAMIDES DE PRODUCTIVIDAD. Representan el flujo energético de cada nivel.

Pirámides de productividad reales.

PIRÁMIDES DE BIOMASA. Cantidad de biomasa acumulada en cada nivel.

Pirámides de biomasa reales. Pirámides de biomasa invertida.

PIRÁMIDES DE NÚMEROS. Recuento del número total de individuos que constituyen cada nivel.

Pirámides de números reales. Pirámides de números invertida.


productores

Representan gráficamente como varía una característica entre los diferentes niveles tróficos

Cada nivel se representa por un piso de la pirámideCada nivel se representa por un piso de la pirámide

La base es el nivel de los productores y encima están por orden los demás niveles

La base es el nivel de los productores y encima están por orden los demás niveles

consumidores primarios

consumidores secundarios

consumidores terciarios

La altura de los pisos es igual y la anchura es proporcional a la característica que se representa (energía acumulada, biomasa o nº de individuos)

La altura de los pisos es igual y la anchura es proporcional a la característica que se representa (energía acumulada, biomasa o nº de individuos)

Muestran la cantidad de Biomasa en un momento determinado ( es decir la Reserva en un momento determinado ) pero no está representado el factor

tiempo , no indican Producción ni Productividad

Algunos ecosistemas acuáticos presentan pirámides de Biomasa invertidas . Debido a la elevada tasa de reproducción del fitoplacton

Suelen tener formas muy estrechas con una base muy ancha , ya que generalmente la Biomasa de los

productores es muy superior a la de los consumidores

Pirámide de biomasaPirámide de biomasa

Una pirámide de biomasa representa las existencias permanentes o reserva de cada nivel trófico, medida en unidades como gramos de biomasa por metro cuadrado (g m-2) o Julios por metro cuadrado (J

m-2) (unidades de biomasa o energía). Las pirámides de biomasa pueden presentar mayores cantidades a niveles tróficos más elevados debido

a que representan la biomasa presente en un momento fijo, a pesar de lo cual las variaciones estacionales pueden ser significativas.


El fitoplancton se reproduce muy rápidamente pero su biomasa es

pequeña. Como una pirámide representa la biomasa a la vez. Ejemplo en invierno la barra de fitoplancton puede ser mucho menos que la del zooplancton

(consumidor primario)

DESVENTAJAS=> Sólo usa ejemplos desde poblaciones, así que es imposible medir la biomasa exactamente.Los organismos deben estar muertos para medir la biomasa.El tiempo en el que se mide la biomasa afecta a los resultados. En el caso de las algas la biomasa cambia a lo largo del año por consiguiente la forma de la pirámide también cambia con la época del año. Las secuoyas gigantes de California han acumulado su biomasa a lo largo de los años, en el mismo nivel trófico las algas de un lago han necesitado unos pocos días para acumular la misma cantidad de biomasa. Estas pirámides no muestran estas diferencias.Pirámides con la misma biomasa no significa que contengan la misma energía. Ejemplo, un lirón almacena gran cantidad de biomasa en forma de ácidos grasos, alrededor de 37 kJ g-1 de energía química potencial pero un carnívoro almacena carbohidratos y proteínas, alrededor de 17 KJ g-1 de energía química potencial. Algunos organismos contienen una alta proporción de partes no digeribles tales como el exoesqueleto de los crustáceos.

PIRÁMIDE DE BIOMASA PIRÁMIDE DE BIOMASA INVERTIDA INVERTIDA

Pirámides de númerosPirámides de números

Representan el número de individuos que hay en cada nivel trófico . Se utilizan poco ya que muestran una información muy fragmentaria de la

estructura trófica del ecosistema

Gran cantidad de consumidores primarios de pequeño tamaño se alimentan de productores de gran

tamaño

1. El número de organismos de cada nivel trófico está representado por la longitud (o el área de un rectángulo)

2. Generalmente, según se asciende en la pirámide disminuye le número de organismos, pero aumenta el tamaño de cada individuo

VENTAJAS=> es un método simple para dar una visión de conjunto. Es un buen método para comparar los cambios en el número de la población con el tiempo o con la estación. DESVENTAJAS=> Todos los organismos son incluidos independientemente de su talla, así un árbol (roble) puede mantener con un pequeño fondo a un gran número de organismos del nivel superior).No refleja las formas inmaduras o las juveniles.Los números pueden ser demasiado grandes para ser representadas con precisión.


Las pirámides de números y de biomasa son instantáneas en un momento y lugar. Dependiendo de la estación y del año varían en el mismo ecosistema. En el verano puede haber

más productores y en otoño quizá más consumidores viviendo de los productores. Ambas pueden estar invertidas.

Pirámides de Productividad ( Energía )Pirámides de Productividad ( Energía )

Representan el flujo de energía de unos niveles a otros . En cada eslabón se muestra la producción neta de cada nivel trófico .

Nunca podrán estar invertidas , ya que la energía almacenada en un nivel siempre es superior a la que se almacena en el siguiente. Cumplen el 2º principio de la termodinámica.

Las pirámides de productividad se refieren al flujo de energía a través de un nivel trófico, lo que indica la tasa a la cual se están generando las existencias o la reserva.

Las pirámides de productividad para ecosistemas enteros a lo largo de un año siempre muestran una disminución a lo largo de la cadena trófica.

Muestran el flujo de energía a lo largo del tiempo. Se mide en unidades de Jm-2año-1.

Los valores de la productividad indican los valores del flujo de energía mientras que los de biomasa son el almacenaje existente

en un momento determinado.

Comenta la siguiente pirámide

¿ Podría ser invertida ?

Por supuesto que NO

Representan la tasa de “reposición ” de la Biomasa y no la reserva momentánea ( Pirámide de Biomasa )

FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIAPRIMARIA

FACTOR LIMITANTE: SI TODOS LOS FACTORES (LUZ, TEMPERATURA, HUMEDAD) Y ELEMENTOS (FOSFORO, NITRÓGENO, CALCIO, FOSFORO, ETC) ESTÁN EN CANTIDADES NECESARIAS. EXCEPTO UNO DE ELLOS ESTE ÚLTIMO SE DENOMINA FACTOR LIMITANTE.

•HUMEDAD.•TEMPERATURA.•FALTA DE NUTRIENTES.•AUSENCIA DE LUZ.

•APORTE DE ENERGÍA

ENERGÍA INTERNA: La cantidad de luz solar necesaria para la fotosíntesis (0.06-0.09%)ENERGÍA EXTERNA: son de procedencia solar, mueven el ciclo del agua, vientos, mueven los nutrientes de los ecosistemas.ENERGÍA DE APOYO O AUXILIARES: Aportadas por la especie humana para luchar contra los factores limitantes, uso de maquinaria para labrar la tierra, sistema de riego, instalación de invernaderos, abonos químicos.

FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA

Producción primaria

Energía fijada por los organismos

autótrofos

Energía fijada por los organismos

autótrofos

Constituyen la base de las cadenas tróficas

Para conseguir más alimentos es necesario su incremento

Factores limitantes

Se puede aumentar controlando sus

Ley del mínimo de LIEBEG:El crecimiento de una especie vegetal se ve limitado por el único elemento que se encuentra en una cantidad inferior a la mínima necesaria y que actúa como factor limitante

Factor del medio (luz, Tª, humedad) o elemento (P,N,Ca, K,…) que escasea en el

medio, y que limita el crecimiento de los seres vivos

FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS

FASE OSCURA O CICLO DE FASE OSCURA O CICLO DE CALVÍNCALVÍN

Fases:

1.- Fijación o carboxilación

F. Fijación: Enzima RUBISCORUBISCO

2.- Reducción: ácido a aldehído F. Recuperación

3.- Recuperación: Compleja vía de las pentosas que regenera la

Ribulosa 1,5 diP

TEMPERATURA Y HUMEDADTEMPERATURA Y HUMEDAD

Eficiencia fotosintética

Eficiencia fotosintética

Tª y humedad

Tª

DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS (ENZIMA RUBISCO)

RUBISCORUBISCO

RUBISCO FOTOSÍNTESISFOTORRESPIRACIÓN

CO2

H2O

O2

FOTOSÍNTESISFOTOSÍNTESIS

(+) [CO2] = 0,003 %

[O2 ] = 21%

FOTORRESPIRACIÓNFOTORRESPIRACIÓN

(+) [CO2] < 0,003 %

[O2 ] > 21%.

Ocurre a la vez que la fotosíntesis.Consume O2 y se desprende CO2.


Temperatura y humedad

Si bajan los niveles de CO2 y suben los niveles de O2

RuBisCo

O2

Fotorrespiración

Proceso parecido a la respiraciónOcurre en presencia de luz

a la vez que la fotosíntesis, que se ralentiza

No se forma materia orgánica

Se consume oxígeno y se desprende CO2

El proceso sigue hasta equilibrar los niveles de

ambos gases

Disminuye la eficiencia fotosintética

Se rebaja la producción de materia orgánica

TIPOS DE PLANTASTIPOS DE PLANTAS

• PLANTAS CPLANTAS C33::– Trigo, cebada, soja, Trigo, cebada, soja,

arroz, algodón, judías…arroz, algodón, judías…– Sequía => los estomas => Sequía => los estomas =>

se cierran => fotosíntesis se cierran => fotosíntesis

=> => ↑ [ O2] y↓↓ [ CO2] en elen el interior => (+) fotorrespiración =>

↓↓eficiencia fotosintéticaeficiencia fotosintética

• PLANTAS CPLANTAS C44::– Maíz, caña de azúcar, Maíz, caña de azúcar,

sorgo, mijo…sorgo, mijo…

– Captan el [ CO2] por un mecanismo especial que (-) fotorrespiración => ↑eficiencia fotosintética.eficiencia fotosintética.

Plantas CPlantas C4 4 de zonas desérticasde zonas desérticas

– “MECANISMO CAM (=METABOLISMO ÁCIDO DE LAS CRASÚLACEAS)”

– FIJAN EL CO2 DURANTE LA NOCHE.

– CIERRAN ESTOMAS POR EL DÍA


Según ocurran los procesos de fotosíntesis

y fotorrespiración las plantas de dividen

Según ocurran los procesos de fotosíntesis

y fotorrespiración las plantas de dividen

PLANTAS C3

PLANTAS C4

Según el nº de C que contiene el primer compuesto sintetizado en su proceso fotosintético




PLANTAS C3

Pierden mucho agua a través de los estomas

Ningún problema en climas húmedos

SEQUÍASe cierran

los estomas

Aumenta el oxígenoDisminuye el CO2

Fotorrespiración

Se reduce la eficiencia fotosintética



PLANTAS C4

Mecanismo que les permite bombear el CO2

y acumularlo en sus hojas

Evitan la fotorrespiración

Mayor producción de materia orgánica

Cactus y plantas del desierto

Adaptacionesmorfológicas

Mecanismo CAM

Cierran los estomas durante el díaFijan el CO2 durante la noche

Fotosíntesis con el almacenado durante el día

http://books.google.es/books?id=7QIbYg-OC5AC&pg=PA297&lpg=PA297&dq=Mecanismo+CAM&source=web&ots=ngoOX-5wyg&sig=UE8KRg0qYQ0iu7LO5-8BJMhHa98&hl=es&sa=X&oi=book_result&resnum=2&ct=result

1ER factor limitante de la PBP: FÓSFORO. 2º factor limitante de la PBP: NITRÓGENO 3ER factor limitante de la PBP: necesidad de energías

externas:

Productores: materia inorgánica => materia orgánica. Descomponedores: materia orgánica => materia inorgánica.“ A veces el recicladoreciclado puede ser dificultado por la distancia distancia

existente entre los productores y descomponedores=> necesidad de energías externasenergías externas ”

FALTA DE NUTRIENTESFALTA DE NUTRIENTES


Falta de nutrientes

La eficiencia fotosintética depende de la presencia de ciertos nutrientesSu presencia depende de los mecanismos de reciclado,

que dependen de las energías externas

El CO2

no lo es

El N le sigue

en importancia

El P es el principal


Falta de nutrientesProductores descomponedores

A mayor distancia más energías externas

Zonas de afloramientoZonas de afloramiento

En ecosistemas marinos

En ecosistemas terrestresDistancia entre productores y descomponedores menoresDistancia entre productores y descomponedores menores

• CLOROPLASTOS => CAPTAN LA LUZ : FOTOSISTEMAS:– DIFERENTES PIGMENTOS

FOTOSINTÉTICOS.– UN CENTRO DE REACCIÓN.

“Un ↑ intensidad lumínica => inicialmente↑ PBP

=> ↓PBP se ha producido “Saturación” => ↓eficiencia fotosintética”

LUZ Y DISPOSICIÓN UNIDADES LUZ Y DISPOSICIÓN UNIDADES FOTOSINTÉTICASFOTOSINTÉTICAS


Luz y disposición de las unidades fotosintéticas

Salvo en las profundidades oceánicas, no es muycomún que la falta de luz sea un factor limitante, pero lapropia estructura del aparato fotosintético de loscloroplastos es un factor limitante.

Los fotosistemas (sistemas de captación) se hacen sombra

Los fotosistemas tiene varias unidades de captación

(clorofilas y carotenos) pero solo un centro de reacción

Al aumentar la intensidad lumínica aumenta la

producción primaria, pero a un determinado nivel se satura ya que el centro de reacción actúa

a modo de cuello de botella

Bibliografía TOXICOLOGÍA AMBIENTAL. Estrella Cortés, José Luis Martínez-Guitarte, Gloria Morcillo.

2008. Editorial UNED.

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

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

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.



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