Cadenas tróficas. Niveles tróficos. Ejemplo de cadena trófica. Ejemplo de cadenas tróficas terrestres y marinas.


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1 1. Introducción 2. Conceptos básicos: ecosistema, población, comunidad, biocenosis, biotopo, nicho ecológico. 3. Relaciones intraespecíficas e interespecíficas. 4. Adaptaciones 5. Los grandes biomas. 6. Ecosistemas naturales y modificados de España. 7. Dinámica de los ecosistemas: materia y energía. 8. Flujo de energía en los ecosistemas. 9. Ciclo de la materia: ciclos biogeoquímicos. 10. Productividad de los ecosistemas. 11. Cambios en los ecosistemas. Sucesiones ecológicas. Cadenas tróficas Las diferentes poblaciones de un ecosistema establecen relaciones muy variadas, pero entre ellas destacan las relaciones tróficas o de alimentación. A menudo en los ecosistemas se establecen cadenas tróficas en las que determinadas poblaciones se alimentan de otras de distintas especies, aunque en realidad en los ecosistemas lo que existen son redes tróficas porque un ser vivo se puede alimentar de distintas especies (nosotros nos alimentamos tanto de especies animales como vegetales), pero para simplificar las relaciones tróficas se suelen representar en forma de cadena, en las que distinguimos niveles tróficos. Niveles tróficos 1. Productores. Son los vegetales autótrofos capaces de fijar el CO 2 atmosférico y transformar la materia inorgánica en orgánica. Recordemos la ecuación global de la fotosíntesis: 6 CO H 2 O + energía solar C 6 H 12 O O 2 dióxido agua Glucosa de carbono 2. Consumidores. Son heterótrofos y se alimentan de vegetales o de otras especies animales. Podemos distinguir varios tipos de consumidores: Consumidores primarios. Son los animales herbívoros, se alimentan de vegetales. Consumidores secundarios. Son los animales carnívoros o depredadores que se alimentan de consumidores primarios. Consumidores terciarios. Son los superdepredadores, que se alimentan de consumidores secundarios. 3. Descomponedores. Son los que transforman la materia orgánica en materia inorgánica al degradar cadáveres y restos de seres vivos. Esta función la realizan principalmente los hongos y las bacterias. Productores: pinares de Pinus sylvestris (pino albar), hayedo (Fagus sylvatica) y praderas de cereales. Valle de Belabarce (Na) Consumidor secundario: El oso "Neré", el 29 de mayo 2009 en los montes de Isaba. G.N. Ejemplo de cadena trófica Consumidores primarios: vacas en el Valle de Belabarce (Na) y ovejas en Olcoz (Na) Consumidores terciarios: buitres Descomponedores: Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus termophyllus (bacterias del yogur) Construye una cadena trófica con los siguientes grupos de organismos, rellenando el cuadro de la parte inferior: -Maíz, ratón y serpiente - León cebra, hierba, bacterias, buitres. - Buitre, jabalí, hongos, lobo, castaño. Ejemplo de cadenas tróficas terrestres y marinas. Productores Consumidores primarios (herbívoros) Consumidores secundarios (depredadores carnívoros) Consumidores terciarios (superdepredadores) Descomponedores

2 En realidad en la naturaleza existen más bien redes tróficas, en las que se entremezclan distintas cadenas tróficas. Red trófica en un hábitat marino Red trófica en un hábitat terrestre 1. Introducción 2. Conceptos básicos: ecosistema, población, comunidad, biocenosis, biotopo, nicho ecológico. 3. Relaciones intraespecíficas e interespecíficas. 4. Adaptaciones 5. Los grandes biomas. 6. Ecosistemas naturales y modificados de España. 7. Dinámica de los ecosistemas: materia y energía. 8. Flujo de energía en los ecosistemas. 9. Ciclo de la materia: ciclos biogeoquímicos. 10. Productividad de los ecosistemas. 11. Cambios en los ecosistemas. Sucesiones ecológicas. Origen de la energía de los ecosistemas: fotosíntesis Los seres vivos utilizan la energía luminosa o la energía química contenida en moléculas. La incorporación de la energía al ecosistema se hace gracias a la fotosíntesis, proceso por cual los organismos autótrofos fotosintéticos transforman la energía solar en energía química, que primero se almacena en forma de ATP. Mas tarde ese ATP es empleado para fijar y reducir el CO 2 atmosférico y transformarlo en glucosa según la siguiente reacción: 6 CO H 2 O + energía solar C 6 H 12 O O 2 Reacción global de la fotosíntesis dióxido agua glucosa oxígeno o función clorofílica. de carbono La glucosa será polimerizada a almidón. La fotosíntesis la realizan las plantas superiores y las algas. Se realiza en los cloroplastos de las células vegetales. En ellos se encuentra un pigmento llamado clorofila que capta la energía solar. De esta manera la energía solar queda almacenada en los seres vivos en forma de energía química. Además, como sabemos, tanto los organismos autótrofos como los heterótrofos oxidan la materia orgánica para obtener energía. En los seres vivos aerobios (que utilizan el oxígeno del aire) se produce la siguiente reacción: C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + energía química (32 moléculas de ATP). glucosa oxígeno dióxido agua Reacción de la respiración. de carbono La reacción de la respiración se realiza entre el citoplasma y las mitocondrias, orgánulos que existen tanto en células animales como en células vegetales. Por lo tanto las plantas también realizan la respiración por la noche.

3 Aprovechamiento energético en el ecosistema En resumen, la energía entra en los ecosistemas como energía luminosa y es transformada en energía química por los vegetales (productores). Los consumidores primarios (herbívoros) al comer vegetales emplean parte de esa energía química en sus procesos vitales y otra parte la asimilan y queda incorporada como materia orgánica. De ahí pasa a los consumidores secundarios (depredadores) o terciarios (superdepredadores). Por último, los descomponedores devuelven al ecosistema parte de la energía contenida en los excrementos y restos de cadáveres. La energía queda en parte incorporada a la materia y en parte se disipa en forma de calor. Una gran parte de la energía que llega al ecosistema se va perdiendo en parte por la actividad propia de los seres vivos (respiración) y en parte en forma de calor. Esto hace que cada nivel trófico aproveche solo una parte de la energía del nivel trófico anterior. Este flujo de energía se puede representar mediante una pirámide energética, en la que en cada nivel se representa el aprovechamiento energético: Se forma una pirámide porque cada nivel trófico de la sucesión alimentaria almacena en sus tejidos una pequeña parte de la energía que ha consumido en forma de alimento del nivel anterior, utilizando el resto en sus actividades vitales (moverse, reproducirse, crecer). Sólo esta pequeña parte de la energía almacenada en forma de tejido, podrá ser consumida en el nivel trófico siguiente. Esto hace que la energía disponible en cada nivel sea cada vez menor y como consecuencia el número de individuos y la biomasa irá disminuyendo en cada escalón. 1. Introducción 2. Conceptos básicos: ecosistema, población, comunidad, biocenosis, biotopo, nicho ecológico. 3. Relaciones intraespecíficas e interespecíficas. 4. Adaptaciones 5. Los grandes biomas. 6. Ecosistemas naturales y modificados de España. 7. Dinámica de los ecosistemas: materia y energía. 8. Flujo de energía en los ecosistemas. 9. Ciclo de la materia: ciclos biogeoquímicos. 10. Productividad de los ecosistemas. 11. Cambios en los ecosistemas. Sucesiones ecológicas. Circulación de la materia. Ciclos biogeoquímicos Cualquier átomo o molécula de una sustancia dada (N, C, H 2 O) puede circular muchas veces entre los seres vivos y muertos. Es decir, cualquier átomo o molécula puede ser usado repetidamente. En las transformaciones que experimenta la materia inorgánica para ser utilizada cíclicamente, no sólo intervienen los seres vivos, sino también procesos geológicos, por lo que se producen los llamados ciclos biogeoquímicos. Los componentes geológicos son: la atmósfera, la corteza sólida de la Tierra y los océanos, lagos y ríos. Los componentes biológicos de los ciclos son los productores, los consumidores, los descomponedores y los transformadores. Son fundamentales los productores que transforman la materia inorgánica en orgánica y los descomponedores y transformadores que convierten la materia orgánica en inorgánica, que vuelve al suelo o al agua, desde donde es captada por los productores y reanudar así el ciclo. Los ciclos biogeoquímicos más importantes son los del agua, carbono y nitrógeno (también los del azufre y fósforo), ya que en ellos intervienen los componentes fundamentales de los seres vivos C, N, H y O. Ciclo del Oxígeno El O 2 atmosférico se incorpora a los seres vivos en forma de gas, necesario para la respiración. Al final de los procesos respiratorios el O 2 acepta los protones procedentes de la oxidación de los compuestos orgánicos y se forma agua. El agua así formada puede tener tres destinos: - Puede ser excretada inmediatamente, incrementando así el contenido de agua del ambiente. - Puede emplearse como materia prima para la formación de materia orgánica por procesos distintos al de la fotosíntesis. En este caso el agua es fuente de los elementos O 2 e H 2. - Puede emplearse como materia prima para la fotosíntesis. En este caso se incorpora solo el H 2, mientras que el O 2 regresa de nuevo a la atmósfera. Como podemos observar el O 2 atmosférico se incorpora al metabolismo de los seres vivos sólo mediante la respiración. De igual manera, sólo regresa a la atmósfera mediante la fotosíntesis. En las fases intermedias el O 2 es incorporado al agua con lo que puede enlazarse con el ciclo del agua o, indirectamente con el ciclo del C.

4 Ciclo del Agua El agua es indispensable para todos los seres vivos, no solo como componente estructural sino como medio en el que tienen lugar todas las reacciones químicas de los seres vivos. El agua puede estar en estado líquido (mares, ríos y lagos), sólido (nieve y hielo) o gaseoso (vapor de agua de la atmósfera). El intercambio de agua que tiene lugar entre la atmósfera y la superficie terrestre se hace a través de la evaporación y la precipitación. En estos intercambios intervienen los seres vivos: de una parte una fracción del agua que cae en la superficie terrestre es tomada por los animales al beber o por los vegetales que la absorben directamente del suelo a través de sus raíces. El agua incorporada por los organismos no se pierde, sino que es devuelta en parte al medio. Los animales eliminan agua en forma de vapor mediante la respiración, o en forma líquida por las heces, orina y sudor. Los vegetales la devuelven por medio de la transpiración de sus hojas (evapotranspiración). Ciclo del Carbono El C es un componente fundamental de las moléculas orgánicas de los seres vivos. Se encuentra en la atmósfera en forma de CO 2 y en la biosfera en forma de materia orgánica (glúcidos, lípidos, proteínas y ác. nucleicos). El CO 2 atmosférico es la única fuente de C para los seres vivos. El gas se incorpora a los seres vivos mediante la fotosíntesis (y quimiosíntesis) que realizan los organismos autótrofos o productores, en la que actúa como materia prima fundamental. Con este CO 2 atmosférico se forma materia orgánica con dos funciones principales: - Elaboración de materia viva, lo que permite que el C y el O suministrados por el CO 2 atmosférico permanezcan en la materia viva hasta su muerte. La descomposición devuelve el CO 2 a la atmósfera, cerrádose así un nuevo ciclo del C. - Se emplea como combustible para la respiración, para la obtención de energía en forma de ATP. En este caso se desprende CO 2 como subproducto, que puede volver a la atmósfera y ser empleado de nuevo para la fotosíntesis, completandose de nuevo el ciclo. También una parte de los compuestos orgánicos puede pasar a formar parte de los sedimentos orgánicos, que con el tiempo se transformarán en combustibles fósiles, carbón y petróleo (recordad que son rocas sedimentarias). El hombre, cuando explota éstos yacimientos y los utiliza quemándolos, hace que se recupere de nuevo el CO 2, que pasa de nuevo a la atmósfera. Como vemos, el ciclo del O 2 coincide casi completamente con el del C (excepto el del O ligado al agua), pero de forma antagónica, ya que el O 2 es incorporado mediante la respiración y eliminado a la atmósfera mediante la fotosíntesis. Decay organisms: degradación de la materia orgánica. Dead organims and waste products: organismos muertos y productos de desecho. Root respiration: respiración en las raíces. Auto and factory emissions: emisiones de automóviles y fábricas Ciclo del Nitrógeno Como sabemos, las proteínas son moléculas muy importantes para los seres vivos. En la composición de las proteínas entra a formar parte de una manera fundamental el N 2 (recordad que están formadas por aminoácidos). El N 2 también forma parte de las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. El nitrógeno se encuentra en la atmósfera en forma de gas (N 2 ), pero no puede ser usado como tal por la mayoría de los seres vivos. Únicamente existen algunas bacterias que viven libres en el suelo o en simbiosis con las raíces de las Leguminosas (Gro. Rizobium) que pueden fijar el N 2 atmósferico y transformarlo en nitratos (NO3 - ). También las algas cianofíceas o cianobacterias (procariotas) son capaces de incorporar el N 2 atmosférico y transformarlo en a.a y proteínas. Las plantas incorporan el ión nitrato que se encuentra en el suelo en disolución y lo incorporan a los a.a., o bien en otros compuestos orgánicos que contienen N 2. Este N 2 permanece en la planta hasta su muerte. Los animales, al consumir proteínas vegetales incorporan también el N 2 a los a.a que luego utilizaran para fabricar sus propias proteínas animales. Al morir, tanto los vegetales como los animales son descompuestos por las llamadas bacterias de la putrefacción, que transforman todo el N 2 de las proteínas en amoniaco (NH 3 ). Este no puede ser utilizado por los vegetales, pero será el punto de partida de la acción sucesiva de dos tipos de bacterias (bacterias nitrificantes): Nitritobacterias (o nitrosobacterias). Oxidan el NH 3 a NO2 - (ión nitrito), que es excretado al ambiente y puede ser usado por las nitrobacterias. Nitrobacterias (bacterias nitrificantes). Oxidan el NO 2- (nitrito) a NO - 3 (ión nitrato), que es igualmente excretado, con lo que se cierra el ciclo. De otra parte, si no fuera devuelto el N 2 a la atmósfera, este se iría acumulando en el suelo, disminuyendo cada vez más la cantidad de N 2 atmosférico. Ésto no ocurre, porque existen unas bacterias llamadas bacterias desnitrificantes que transforman parte de los nitratos del suelo en N atmosférico.

5 Clay minerals: minerales arcillosos Leaching: lixiviación, en este caso transformación de nitritos en nitratos en el suelo, sin que intervengan bacterias. Nódulos de Rhizobium, bacteria simbiótica con las raíces de una planta de guisante. Las células intensamente teñidas contienen Rhizobium. Rhizobium leguminosarum

6 Añadir ciclo del fósforo 1. Introducción 2. Conceptos básicos: ecosistema, población, comunidad, biocenosis, biotopo, nicho ecológico. 3. Relaciones intraespecíficas e interespecíficas. 4. Adaptaciones 5. Los grandes biomas. 6. Ecosistemas naturales y modificados de España. 7. Dinámica de los ecosistemas: materia y energía. 8. Flujo de energía en los ecosistemas. 9. Ciclo de la materia: ciclos biogeoquímicos. 10. Productividad de los ecosistemas. 11. Cambios en los ecosistemas. Sucesiones ecológicas. Productividad de los ecosistemas Para definir producción y productividad es necesario conocer previamente algunos conceptos. Biomasa: masa de seres vivos que constituyen todo el ecosistema o más frecuentemente alguno de sus niveles tróficos. Se puede cuantificar de varias maneras: - Directamente. Masa/superficie en ecosistemas terrestres (Por ej Kg/m 2 ) o masa/volumen en ecosistemas acuáticos (Kg/m 3 ). En este caso se pesan los ejemplares o individuos de una determinada superficie o volumen. - Indirectamente, midiendo la respiración o la fotosíntesis de los individuos de la zona estudiada. Producción: es el aumento de la biomasa por unidad de tiempo. Biomasa/tiempo Se puede medir en g/m 2 /día o en Kg/Km 2 /año Productividad: es la relación entre la producción y la biomasa. Es una medida de lo que produce una unidad de biomasa. Producción/biomasa 1. Introducción 2. Conceptos básicos: ecosistema, población, comunidad, biocenosis, biotopo, nicho ecológico. 3. Relaciones intraespecíficas e interespecíficas. 4. Adaptaciones 5. Los grandes biomas. 6. Ecosistemas naturales y modificados de España. 7. Dinámica de los ecosistemas: materia y energía. 8. Flujo de energía en los ecosistemas. 9. Ciclo de la materia: ciclos biogeoquímicos. 10. Productividad de los ecosistemas. 11. Cambios en los ecosistemas. Sucesiones ecológicas. CAMBIOS EN LAS ESPECIES

7 Pingüino de las Galápagos Pingüino del Norte, pájaro niño Pingüino de Magallanes Pingüino rey CAMBIOS EN LAS POBLACIONES Pingüino emperador En realidad en la Antártida y Chile viven pingüinos de varias tallas: pingüino emperador (115 cm), de Barbijo (15 cm), papua (76 cm), de adelia (70 cm), pingüino de penacho amarillo (60 cm) incluso el pingüino enano de Nueva Zelanda ha parecido en Chile.

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10 !!!! CAMBIOS EN LOS ECOSISTEMAS

11 La acción humana puede ser respetuosa con el medio ambiental y un ecosistema humanizado, como esta pradera de montaña pude ser compatible con un ecosistema natural. Hayedo en el Valle de Belabarce (Navarra). Ecosistema natural humanizado. Karst de Larra (Navarra). Fotografía: Geni Álvarez Ecosistema natural humanizado. Karst de Larra (Navarra). Fotografía: Geni Álvarez Ecosistema natural humanizado. Karst de Larra (Navarra). Fotografía: Geni Álvarez Lo que predomina en la mayoría de las veces son los ecosistemas humanizados agrícolas, mezclados con ecosistemas naturales, que a veces se ven amenazados por la acción del hombre. Alongos (ribera del Miño, Orense). Fotografía: Geni Álvarez Fotografía: Geni Álvarez Lo que predomina en la mayoría de las veces son los ecosistemas humanizados agrícolas, mezclados con ecosistemas naturales, que a veces se ven amenazados por la acción del hombre. Alongos (ribera del Miño, Orense). Fotografía: Geni Álvarez

12 Fotografía: Geni Álvarez Fluctuaciones debidas a la depredación. Charles Elton estudió los registros de pieles comercializados por la Hudson s Bay Company durante muchos años. La cantidad de pieles (animales cazados por tramperos) lógicamente son un indicador indirecto de la cantidad de animales vivos. Las pieles eran de linces (lince del Canadá Lynx canadensis) y de liebres (liebre americana Lepus americanus). Estos son los resultados de los estudios:

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