Comunidades y ecosistemas
ECOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
•
El ambiente es un término amplio que incluye todas las condiciones y factores
externos (vivientes y no vivientes) que le afectan a cualquier organismo o forma de
vida.
•
La ecología analiza las interrelaciones de los organismos con su medio ambiente
físico y biótico. Es el estudio de organismos en su hábitat. Intenta explicar dónde se
encuentran los organismos, cuántos hay y por qué. Busca entender de que manera
actúa un organismo sobre su ambiente y cómo éste ambiente actúa sobre el
organismo.
Es una ciencia de síntesis, pues para comprender la compleja trama de relaciones que
existen en un ecosistema toma conocimiento de botánica, zoología, fisiología,
genética y otras disciplinas como la física y la geología.
Organización de la materia
Existen distintos niveles de organización de la materia de acuerdo al tamaño y a la función.
Éste es un modo en que los científicos clasifican los patrones de la materia que se
encuentran en la naturaleza:
Biósfera: Es el conjunto de
organismos del planeta. El
ecosistema gigante.
Universo
Galaxias
Sistemas solares
Ecosistemas: sistema
funcional formado por una
comunidad integrada en su
medio.
Planetas
Tierra
Biósfera
Ecosistemas
Comunidades
Poblaciones
Organismos
Sistemas de órganos
Órganos
Tejidos
Células
Protoplásma
Moléculas
Átomos
Partículas subatómicas
Ámbito de la
ECOLOGÍA
Comunidades: grupos de
poblaciones de distintas
especies que coexisten o
cohabitan en tiempo y
espacio. .
Poblaciones: conjunto de
organismos de la misma
especie que conviven en
tiempo y espacio.
Organismo: unidad
funcional, con un genotipo
distinto que le da
propiedades y
características distintas.
ECOSISTEMA
COMUNIDAD
METAPOBLACION
INDIVIDUO
POBLACION
FLUJO GENETICO
POBLACION
POBLACION
¿Qué es un ecosistema?

Cualquier comunidad biótica más o menos delimitada que
vive en cierto ambiente.

Es el conjunto formado por un sustrato físico (biotopo) y
una parte viva (biocenosis).
Son ejemplos de ecosistema un lago, un desierto, una zona
litoral, un estuario, un área de bosque amazónico, etc.
Puesto que ningún organismo puede vivir
fuera de su ambiente o sin relacionarse
con otras especies, es la unidad funcional
de la vida sostenible en la tierra.
Los ecosistemas
Un ecosistema está formado por un lugar y los seres vivos que habitan en el
mismo.
En un ecosistema podemos diferenciar dos tipos de elementos: los seres vivos y
las condiciones físicas, que se influyen mutuamente.
LOS COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA
Seres vivos
Animales, plantas, ...
Condiciones físicas
Aire, agua, luz, ...
Las relaciones más importantes entre los seres vivos son las que se establecen
por la alimentación.
Todos los seres vivos que se alimentan unos de otros, forman una cadena
alimentaria, que empieza siempre con una planta, sigue con un herbívoro
que se la come y continúa con un carnívoro que se come al herbívoro.
Ecosistema
Componentes de un ecosistema
Ecosistema y ecotono
Ecosistema terrestre
Ecosistema de transición
Ecosistema acuático
Ecosistema 1
Ecotono (pantano)
Ecosistema 2
El ecotono conforma un hábitat característico que alberga especies que
no se encuentran en los ecosistemas que lo rodean.
•
Recordemos que los ecosistemas se agrupan cuando son
similares en clases mayores llamadas biomas y, que si
agrupamos todos los ecosistemas o biomas en uno solo,
formamos la biosfera.
Entonces reflexionemos
¿Hasta que grado podemos afectar, trastornar o destruir
un ecosistema y no afectar a la biosfera?
¿Y en que medida es posible alterar parámetros globales
como la atmósfera o la temperatura antes de influir en
todos los ecosistemas de la tierra ?
FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS
Hay 2 aspectos fundamentales en cualquier ecosistema:
LA ESTRUCTURA BIÓTICA
LOS FACTORES AMBIENTALES
ABIÓTICOS
Basada en las relaciones de
alimentación
Agentes físicos y químicos.
3 categorías de organismo:
Productores: elaboran su propio
alimento. Principalmente plantas
verdes. Son los que con la energía de
la luz convierten las sustancias
inorgánicas en orgánicas.

Consumidores: se alimentan de los
productores o de otros consumidores.

Saprofitos y descomponedores: se
alimentan de materia orgánica
muerta.

Principales:
Régimen de lluvias: monto y
distribución anual y humedad del
suelo.
 Temperatura: extremos de frio y
calor, promedio.
 Luz
 Viento
 Nutrientes químicos
 PH (acidez)
 Salinidad
 Incendios

Los ciclos de los nutrientes.
Los productos y subproductos de cada grupo de organismo
(productores, consumidores, saprofitos y descomponedores) son
la comida y los nutrientes esenciales del otro.
Autótofos: elaboran
su propia materia
orgánica
Heterótrofos:
se alimentan de materia orgánica para obtener energía
Productores
Consumidores
Saprófitos y
descomponedores
Plantas verdes, bacterias
fotosintéticas y bacterias
quimiosintéticas
Primaros (herbívoros), Omnívoros (herbívoros o
carnívoros), Secundarios (se alimentan de los primarios),
de Orden superior (se alimentan de otros carnívoros) y
Parásitos (toman como huésped a otra planta o animal)
Descomponedores (se alimentan
de putrefacción) Saprófitos
primarios (se alimentan de
detritos) y Saprófitos
secundarios
La materia orgánica y el oxígeno que producen las plantas verdes son los
alimentos y el oxigeno que necesitan los heterótrofos. Y el dióxido de carbono y
otros desechos que éstos generan son exactamente los nutrientes que necesitan las
plantas.
La energía en el ecosistema
Relaciones alimentarias
Niveles tróficos: Productores, consumidores, descomponedores
El ecosistema concebido como un flujo de materia y energía
Parte del flujo de materia y energía se plasma en las relaciones tróficas
entre los niveles tróficos
PRODUCTORES
CARNÍVOROS II
Autótrofos
fotosintéticos que
utilizan luz como
fuente de energía y
CO2 como fuente de
C
Heterótrofos Se
nutren de los
carnívoros I
HERBÍVOROS
Heterótrofos que se
nutren de la materia
orgánica fabricada
por los Productores
DETRITÍVOROS
DESCOMPONEDORES
Heterótrofos – Se nutren de
detritos (hongos, bacterias)
CARNÍVOROS I
Heterótrofos - Se nutren de los herbívoros
La energía en el ecosistema
Relaciones alimentarias
Cadenas y redes tróficas (I)
NIVELES TRÓFICOS
PRODUCTORES
HERBÍVOROS
CARNÍVOROS I
CARNÍVOROS II
Consumidores
primarios
Consumidores
secundarios
Consumidores
terciarios
Cadenas Alimentarias
En las cadenas alimentarias, el representante del nivel
trófico superior se come al representante del nivel
trófico inferior, originando una relación lineal de la
energía.
Las comunidades rara vez muestran cadenas
alimentarias con consumidores primarios secundarios y
terciarios.
Normalmente forman redes o tramas alimentarias
donde muchas cadenas se interrelacionan.
Muchas veces los animales que comen de todo y el
hombre ( omnívoro) actúa en diferentes momentos como
consumidor primario , secundario o terciario.
La energía en la cadena alimentaria
En los seres vivos la energía fluye a lo largo de las
comunidades.
Cada categoría de organismo se llama nivel trófico ( que
significa nivel de alimentación).
Los productores, desde las bacterias hasta los árboles
más grandes como el alerce, obtienen su energía
directamente de la luz solar.
Los consumidores forman varios niveles tróficos y
algunos, incluso, cambian de niveles al comer
organismos de diferentes niveles.
Así por ejemplo, los gorriones comen semillas o insectos
La energía en el ecosistema
Transferencia de energía en una cadena trófica
Pérdidas por calor en
respiración
Energía luminosa
Energía química
(glucosa)
1% de energía
luminosa
Restos no aprovechables
por el nivel trófico
siguiente
Incremento biomasa
aprovechable por
herbívoros (10%)
La energía en el ecosistema
Flujo de materia y energía en el ecosistema (I)
Pérdida de energía
10%
10%
10%
Na, K, Mg, Ca,
Sulfatos, nitratos,
fosfatos
Humus edáfico
Flujo de materia: cerrado •••••• Flujo de energía: abierto
La energía en el ecosistema
Flujo de materia y energía en el ecosistema (II)
Pérdida de energía por reflexión e
ineficacia fotosintética
Pérdidas de energía por
respiración
Pérdidas de energía
y de materia hacia
los
descomponedores
¿Son todas las flechas
del mismo ancho?
Flujo de energía en la biocenosis. Tamaños de los recuadros, anchura de flechas y cifras de unidades de energía (u.
e.) sugieren el modelo general de flujo energético.
Niveles Tróficos
FUNCIONES DE LOS ORGANISMOS EN
CADA COMUNIDAD
Los organismos fotosintéticos se llaman productores,
porque producen alimento para ellos mismos.
Además, en forma indirecta, producen alimento para
casi todas las otras formas de vida
Los organismos que no pueden fotosintetizar, no
producen alimento por sí mismos, sino que deben
adquirir la energía que se encuentra en las moléculas de
los cuerpos de otros organismos.
Estos organismos se llaman consumidores
Pirámide
Alimentaria
DEPREDADORES
CARNÍVOROS
En una pirámide
se
aprecia la estructura alimentaria
de un ecosistema en donde
conviven
productores,
consumidores y descomponedores.
Los vegetales elaboran materia
orgánica a través de la fotosíntesis.
HERBÍVOROS
PRODUCTORES
DESCOMPONEDORES
Los herbívoros se alimentan de
ellos, y a su vez son comidos por
predadores o carnívoros.
Cuando estos organismos van
muriendo,
sus
restos
son
transformados
en
sustancias
asimilables por la plantas, proceso
en el que intervienen los
organismos descomponedores
Pirámide alimenticia
•No basta que una cadena alimenticia
esté integrada por productores,
consumidores de primer y segundo
orden, y descomponedores.
Además, es indispensable que el
número de seres vivos que son parte
de cada uno de estos niveles sea
diferente, de acuerdo a su posición en
la cadena.
Así, deberá haber un número mayor
de productores que de consumidores
primarios, y más consumidores
primarios que secundarios.
Esta relación entre el número de
organismos y el lugar que ocupa en la
cadena alimentaria, se conoce como
pirámide alimenticia.
La energía en el ecosistema
Pirámides ecológicas
Son esquemas que se utilizan para representar cuantitativamente las
relaciones tróficas entre los distintos niveles de un ecosistema.
Se utilizan barras superpuestas que suelen tener una altura constante y
una longitud proporcional al parámetro elegido, de manera que el área
representada es proporcional al valor del parámetro que se mide.
El nivel DESCOMPONEDORES no se suele representar, ya que es
difícil de cuantificar.
Se suelen usar tres tipos de pirámides:
1. Pirámides de energía,
2. Pirámides de biomasa
3. Pirámides de números.
La energía en el ecosistema
Pirámides ecológicas
• Forma de representación de cada uno de los niveles tróficos en función de
la variable estudiada (producción, biomasa, números)
Los
descomponedores, a
veces, se representan
mediante un
rectángulo
perpendicular al de
los productores y
apoyado en éste
Cada nivel trófico está representado por un rectángulo (o
paralelepípedo, si 3D)
El resto de los pisos
representa al resto de
los niveles tróficos
Todas las alturas de
los rectángulos son
iguales
En la base se sitúan los
productores
El ancho del
rectángulo es
proporcional al valor
de la variable
estudiada (en este
caso, biomasa)
Pirámide de biomasa en los Silver Springs (Florida), surgencias
de agua templada de temperatura constante
La energía en el ecosistema
Pirámides ecológicas
El rectángulo que representa a los productores es siempre el
mayor, indicando la cantidad de energía necesaria para
sostener el resto de la biocenosis
Pirámide de energía
Las pirámides de biomasa o números pueden ser invertidas cuando los
productores representan poca masa, pero tienen altas tasas de renovación
de sus poblaciones, lo que garantiza un rendimiento fotosintético
asegurado para el siguiente nivel trófico
Pirámides de
biomasa
Productores con muy poca biomasa, pero altas
tasas de renovación de sus poblaciones
Las especies herbáceas son más
pequeñas, pero mas numerosas
Pirámides de números
Muchos herbívoros,
pero pocas encinas
Ecosistema acuático
En un ecosistema acuático la biodiversidad, o número de especies vegetales y
animales que habitan en él, es menor que en uno terrestre. La base nutritiva está
en el fitoplancton y en el zooplancton.
La escala va en ascenso desde los peces y batracios hasta las aves acuáticas como
el pato, y aéreas como el águila.
La energía en el ecosistema
Relaciones alimentarias
Cadenas y redes tróficas (II)
CIII
CIII
CII
CII
X
CI
X
CII
CI
CII
CI
P
P
La red Trófica del mar
Ecosistema de una laguna
Ecosistema de la sabana africana
Animales
depredadores
Animales
carnívoros
Animales
herbívoros
Ecosistema de un bosque
1. ¿Qué sucedería en el ecosistema si se suprimiera el grupo de los descomponedores?
2. ¿Qué sucedería si se destruyera el grupo de organismos productores?. Fundamenta tu
respuesta.
3. La estabilidad de un ecosistema es mayor mientras más grande sea la complejidad de sus
relaciones. ¿Te parece acertada esta afirmación? Fundamenta tu respuesta.
La energía en el ecosistema
¿Cómo se mide la energía en el ecosistema?
•
BIOMASA
– Cantidad de materia orgánica que compone un ser vivo, una población, un nivel trófico o una
biocenosis
– Expresable como kg/m2, t/ha, kj/m2, kcal/m2, g de C/L, etc. (1 j = 0,24 cal)
•
PRODUCCIÓN
– Incremento de biomasa por unidad de tiempo en un ser vivo, una población, un nivel trófico o
una biocenosis
– Expresable como kg/m2/año, kj/m2/año, kcal/m2/año, g de C/L/año
• Producción Primaria Bruta (PPB): Incremento de biomasa (nuevas hojas, más raíces, flores, etc.) en
los productores debida a la fotosíntesis
• Producción Primaria Neta (PPN): Incremento de biomasa en productores en un determinado tiempo,
resultante de restar a la PPB lo consumido por los propios productores en respiración (R) (parte de la
glucosa sintetizada se consume): PPB – R = PPN
• Producción Secundaria Neta (PSN): Incremento de biomasa en un determinado tiempo en los
diferentes niveles de consumidores. Resultante de restar a la biomasa ingerida (la disponible como
PPN del nivel trófico anterior) la consumida por respiración (glucolisis u otros procesos) y la no
aprovechada (desechos)
• Producción neta de un ecosistema (PNE): Incremento de biomasa que ha tenido lugar en un
ecosistema en un determinado tiempo debida a la fotosíntesis tras restarle todo lo consumido por la
respiración de todos los niveles tróficos
Productividad
Es la relación entre la producción y la biomasa.
p= P/ B
La productividad bruta será :
pB = PB / B
La productividad neta (o tasa de renovación):
pN = r = PN / B
La tasa de renovación varía entre 0 y 1, e indica la producción de nueva
biomasa en cada nivel trófico en relación con la existente.
La energía en el ecosistema
¿Cómo se mide la energía en el ecosistema?
•
•
•
En la siguiente tabla aparecen datos de la producción de dos ecosistemas: un campo de cultivo
(baja diversidad específica y alto estrés) y un bosque ecuatorial (alta diversidad específica,
bajo estrés)
A) Compáralos y justifica las diferencias
B) ¿Qué pasaría si en un ecosistema la PNE fuese negativa?
Campo de cultivo (kcal/m2/año)
Bosque ecuatorial (kcal/m2/año)
PPB (producción primaria bruta)
54,2
100
RA (respiración de los productores)
20,1
71,1
PPN (producción primaria neta)
34
28,8
RH (respiración resto niveles tróficos)
1,8
28,8
PNE (producción neta del ecosistema)
32,2
0
RH = Respiración
de heterótrofos
RA = Respiración
de autótrofos
PPN = PPB - RA
PNE = PPN - RH
Productividad y tiempo de renovación
La tasa de renovación es en muchos casos un parámetro mucho
mejor que la producción neta para valorar el flujo de energía de
un ecosistema.
Por ejemplo: El plancton tiene una producción menor que los
vegetales terrestres, sin embargo tienen una mayor
productividad por que su tasa de reproducción es muy alta y se
renuevan muy rápidamente.
Por este motivo la biomasa que habitualmente es menor a
medida que subimos en los escalones de la pirámide trófica, en
este caso es al revés y la biomasa es mayor en los herbívoros
que en los productores.
Cuando se empieza a colonizar un territorio la productividad es muy alta, a
medida que el territorio se va colonizando y se alcanza la estabilidad la
biomasa alcanza un valor máximo y la productividad es mínima.
• En un cultivo agrícola la tasa de renovación sería próxima a 1.
• En un pastizal sería entre 0 y 1.
• En un bosque maduro sería cercana al 0.
Un ecosistema estable y muy organizado, tiene una gran cantidad de
biomasa y una gran biodiversidad, pero su productividad es baja y
disminuye el flujo de energía: entra mucha energía pero se gasta
manteniendo una gran cantidad de biomasa.
•
•
La selva tropical tiene una producción muy alta pero una productividad
cercana al 0
En las explotaciones agrícolas, el ser humano extrae del ecosistema una
gran parte o la totalidad de la biomasa al final de la temporada. Esto
disminuye los gastos por respiración y un aumento de la productividad.
Sin embargo debe reponerse al suelo la materia extraída.
Tiempo de renovación
Es el tiempo que tarda un nivel trófico, o un ecosistema completo, en renovar
su biomasa.
tr = B / PN
Mide el tiempo de permanencia de los elementos químicos dentro de las
estructuras biológicas del ecosistema.
Los productores pueden presentas dos estrategias en relación a su tr:
1. Especies rápidas. Son pequeños, de estructura y morfología simple,
y con una tasa de reproducción alta. Fitoplancton
2. Especies lentas. Son de gran tamaño, estructura y morfología
compleja, y una tasa de reproducción muy baja. Bosques de encinas.
En los ecosistemas suelen estar presentes ambos tipos para asegurar un aporte
energético suficiente al ecosistema. En un lago suele haber fitoplancton y
algas más lentas. En un encinar hay también un estrato herbáceo
Los ecosistemas naturales de mayor
producción son los arrecifes de coral, los
estuarios, las zonas costeras, los bosques
ecuatoriales y las zonas húmedas de los
continentes.
Los menos productivos son los desiertos y
las zonas centrales de los océanos.
Ciclos biogeoquímicos
Los elementos más importantes que forman parte de la materia viva
están presentes en la atmósfera, hidrosfera y geosfera y son
incorporados por los seres vivos a sus tejidos.
De esta manera, siguen un ciclo biogeoquímico que tiene una zona
abiótica y una zona biótica.
 La primera suele contener grandes cantidades de elementos
biogeoquímicos pero el flujo de los mismos es lento, tienen
largos tiempos de residencia.
 En la parte biótica del ciclo, el flujo es rápido pero hay poca
cantidad de tales sustancias formando parte de los seres vivos.
Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o
el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta
que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
GASEOSOS
atmósfera – océanos
SEDIMENTARIOS
suelo-rocas-minerales
La energía en el ecosistema
Ciclos biogeoquímicos
El ciclo del carbono
Fermentación
Plancton
Ciclo
petrogenético
La energía en el ecosistema
Ciclos biogeoquímicos
El ciclo del nitrógeno
Rhizobium
NO3-
Ciclo del Nitrógeno
Nitrógeno
Componente esencial de las
proteínas y de la atmósfera
Estado gaseoso(N2)
Debe fijarse para su utilización
Acción química de
alta energía
Radiación cósmica
Relámpagos y rayos
Biológico
Bacterias
fijadoras de
nitrógeno
La energía en el ecosistema
Ciclos biogeoquímicos
El ciclo del fosforo
Completamente
sedimentario
Desconocido en la
atmósfera
Reservorios en rocas y
depósitos naturales de
fosfatos
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