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3 · Los
ecosistemas
Formula
VAMOS A CONOCER…
El ecosistema
Los factores limitantes
del medio
• Área de distribución
de las especies
Las adaptaciones de los seres
vivos al entorno
• Adaptaciones relacionadas
con la temperatura
• Adaptaciones relacionadas
con la luminosidad
• Adaptaciones relacionadas
con la humedad
La circulación de materia
y energía en el ecosistema
• Reciclado de la materia:
los ciclos biogeoquímicos
• Los niveles tróficos
del ecosistema
• Cadenas alimentarias
• Rendimiento energético
en el ecosistema
Biodiversidad
en los ecosistemas
¿QUÉ SABES DE ESTO?
1. ¿Qué es un ecosistema?
¿QUÉ SABES DE ESTO?
2. ¿Por qué cada especie tiene un área de distribución concreta y no encontramos especies que se distribuyan por todo el planeta?
3. ¿Cómo fluyen la energía y la materia entre los organismos de un ecosistema?
4. ¿Qué beneficios aporta la biodiversidad o riqueza de especies de un ecosistema?
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La vida en la Tierra se desarrolla en armonía con los espacios que ocupa en el planeta, ya que los seres vivos y el medio se influyen recíprocamente.
La humanidad ha talado selvas, ha secado humedales y ha
ganado tierras para la agricultura. Pero ahora hay un deseo
creciente de recuperar parte de lo que se ha perdido y que
se considera necesario. Para que las recuperaciones tengan
éxito se requiere la ayuda de la ciencia ecológica, el conocimiento de la biología de las poblaciones, de la competencia entre especies, y de la variabilidad y estabilidad de
los ecosistemas.
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Biología y Geología
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1. El ecosistema
En la fotografía aparece el bosque de ribera, un bosque alineado con el margen de los ríos. Este paisaje, que presenta unas condiciones ambientales singulares, adquiere una fisonomía semejante en todos los continentes y está
formado por plantas y animales que, aunque no son idénticos, tienen una
organización muy parecida, relacionada con los factores del medio.
La ecología es la ciencia que busca regularidades en la aparente complejidad
de la naturaleza. Esta ciencia describe la naturaleza en términos de materia,
energía y organización. El nivel de estudio de la ecología es el ecosistema,
una entidad que engloba la diversidad de organismos que habitan en el seno
de un ambiente físico.
Biocenosis y biotopo
El conjunto de seres vivos que integran
el ecosistema constituyen la biocenosis o comunidad biológica del ecosistema, y las condiciones fisicoquímicas del
ambiente donde habitan, el biotopo.
El ecosistema es una unidad funcional formada por la comunidad de seres
vivos de igual o distinta especie que interactúan entre sí y con los factores
fisico-químicos del medio en que habitan.
Entre todos los componentes del ecosistema se establece una relación de
interdependencia dinámica, que es cambiante y le hace capaz de responder
a los cambios ambientales que pueden producirse sobre el ecosistema.
El tamaño del ecosistema es variable, puede ser el océano, una charca, un
bosque tropical o un simple árbol caído en el bosque.
ACTIVIDADES
1. De los elementos que aparecen en la fotografía, cuáles son constituyentes de la
biocenosis y cuáles lo son del biotopo.
2. Cita ejemplos de interdependencia entre elementos de la biocenosis y del biotipo
de la fotografía.
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2. Los factores limitantes del medio
El arrecife coralino de las fotografías corresponde a una zona costera cálida,
bien iluminada, con alto contenido en oxígeno. Estas condiciones son óptimas para que los corales y numerosas especies de peces crezcan y se reproduzcan eficazmente. A medida que nos alejamos de la costa, hacia aguas más
frías y menos luminosas, estos organismos comienzan a escasear y finalmente
desaparecen.
a Arrecifes
coralinos.
Los corales y todas las especies del planeta se desarrollan y se reproducen dentro
de unos valores físico-químicos del medio, denominados intervalo de tolerancia. Los márgenes del intervalo representan los límites de tolerancia, mas allá de
los cuales la especie ya no puede sobrevivir. Entre esos límites hay unos valores
óptimos para el crecimiento de la especie. A medida que la especie se aleja de
esos valores, su supervivencia se hace más difícil, hasta llegar a ser imposible.
El factor ambiental que impide, por exceso o por carencia, la presencia de un
organismo en un determinado lugar se denomina factor limitante.
valores óptimos
zona de
intolerancia
ausencia
de la especie
zona de estrés
fisiológico
abundancia de la especie
presencia
infrecuente
de la especie
límite de tolerancia
por un valor demasiado bajo
ÓPTIMO
FACTORES AMBIENTALES
zona de
zona de estrés intolerancia
fisiológico
ausencia
presencia
de la especie
infrecuente
de la especie
límite de tolerancia
por un valor demasiado alto
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2.1. Área de distribución de las especies
Los factores limitantes determinan el área de distribución de las especies.
Los principales factores limitantes son la disponibilidad de agua, la luminosidad,
los nutrientes y la temperatura. El periodo de reproducción suele ser un momento
crítico en que los factores ambientales pueden actuar como limitantes.
Diversidad
Baja
a Distribución
Alta
mundial de los arrecifes de coral.
Para expresar el grado de tolerancia de las especies a un determinado factor
se emplean los prefijos euri, que indica un amplio margen de tolerancia a un
factor ambiental, y esteno, un estrecho margen de tolerancia.
Los organismos euri cuentan con más posibilidades de tener áreas de distribución amplias, mientras que las especies esteno están muy localizadas y suelen ser una forma de especialización a un medio concreto.
Tipo de
peces
Valores
límite de
Hábitat
tolerancia a la
temperatura
A. Pez
disco
25 ºC - 28 ºC
Arrecife
de coral
B. Pez
arco-iris
20 ºC - 30 ºC
Norte de
Australia
C.
4 ºC - 28 ºC
Gambusia
Mediterráneo
D. Perca
Centroeuropa
4 ºC - 19 ºC
A
B
C
D
ACTIVIDADES
3. Ordena los peces de la tabla de mayor a menor amplitud de tolerancia a la temperatura. ¿Cuál de estos peces será euritermo? ¿Y estenotermo? ¿Cuál tendrá una
mayor área de distribución?
4. La trucha vive solo en las aguas frías de ríos bien oxigenados; el salmón vive en
el mar y se introduce en los ríos fríos y bien oxigenados para desovar. Desde el
punto de vista de la temperatura y del contenido en sales del agua, ¿cómo es
cada uno de estos peces?
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3. Las adaptaciones de los seres vivos
al entorno
Las adaptaciones son las respuestas morfológicas o de comportamiento de
los organismos para aprovechar las condiciones más favorables del medio.
3.1. Adaptaciones relacionadas con la temperatura
La vida puede existir solo dentro de unos márgenes de temperatura, entre
0 °C y 50 °C; ya que cuando esta es muy baja, no pueden darse las reacciones
biológicas del organismo, y cuando es alta destruye las moléculas que son
esenciales para la vida.
Los animales buscan ambientes con temperaturas adecuadas o bien crean
ambientes internos adecuados. El mantenimiento de una temperatura constante depende del equilibrio entre la ganancia y la pérdida de calor. Según la
fuente generadora de calor, que puede ser externa o encontrarse dentro del
organismo, los animales pueden ser:
• Ectotermos: reciben el calor del exterior, por lo que su actividad vital
depende de los cambios de temperatura del ambiente. La mayoría de los
ectotermos acuáticos no pueden regular su temperatura y mantienen una
temperatura corporal igual a la temperatura del medio acuoso externo; en
ese caso, se los considera poiquilotermos?.
Los ectotermos terrestres, como los reptiles, regulan su temperatura corporal controlando la cantidad de calor que captan del exterior o reduciendo su actividad en vida latente, hasta la estación cálida.
• Endotermos: generan calor interno mediante la oxidación de moléculas,
lo que les permite la regulación precisa de la temperatura corporal a pesar
de las fluctuaciones de la temperatura del ambiente, por lo que las condiciones climáticas modifican poco su actividad. Esa es la razón por la que
son buenos homeotermos?.
a Los
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Temperatura
de los reptiles
Los reptiles son capaces de mantener
su temperatura corporal estable
utilizando estrategias como: orientar
su cuerpo exponiendo la máxima superficie a la radiación solar, de modo
que adquieren calor rápidamente;
cambiar frecuentemente de posición y
levantar su cuerpo para que el aire circule por debajo y se enfríe; ocultarse
para protegerse de los predadores
cuando no están expuestos al Sol y su
metabolismo desciende.
QUÉ SIGNIFICA…
?
Poiquilotermos: animales con temperatura corporal variable con el
ambiente.
Homeotermos: animales que mantienen la temperatura corporal constante e independiente de las fluctuaciones de la temperatura ambiental.
vegetales también se adaptan a los cambios de temperatura. Evitan la pérdida de calor, en la época fría, perdiendo las hojas y reduciendo su actividad, y recuperan esta en la época cálida creciendo y floreciendo. Las imágenes muestran los cambios morfológicos en el haya para adecuarse a las estaciones climáticas.
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3.2. Adaptaciones relacionadas con la luminosidad
?
La luz proporciona la energía que utilizan las plantas para la fotosíntesis. Los
animales dependen del alimento producido por las plantas en este proceso,
por lo que la luz no solo es un factor vital sino también un factor limitante.
QUÉ SIGNIFICA…
Fotoperiodo: número de horas de luz
al día.
Estrategia adaptativa: estructuras
morfológicas o de comportamiento
que presentan los organismos que les
pemiten aprovechar las condiciones
del medio más favorables.
El fotoperiodo? o número de horas de luz al día, influye en la actividad vital
y en el comportamiento de los organismos. Determina el inicio de la migración o la época de celo en los animales y la floración en los vegetales.
Los animales diurnos, nocturnos o crepusculares presentan diferentes estrategias adaptativas?. Así, las aves y mamíferos de vida nocturna tienen ojos
capaces de diferenciar nítidamente las formas de los objetos pero no los colores, mientras que en los de vida diurna ocurre lo contrario.
En el mar, la luz disminuye con la profundidad, de modo que pueden diferenciarse las siguientes zonas en función de la iluminación:
• Zona fótica. Es la zona iluminada que llega hasta los 200 m de profundidad, y en ella viven los organismos marinos. En toda esta zona hay luz, pero
a partir de los 100 m de profundidad la luz es ya muy escasa y no es suficiente para que las algas y otros seres vivos realicen la fotosíntesis.
• Zona oligofótica. Entre 100 y 500 m de profundidad, la luz es muy escasa.
• Zona afótica. Se encuentra por debajo de los 500 m, hay oscuridad total y
únicamente contiene organismos heterótrofos.
Distribución de la vida en el mar abierto
Algunos de los organismos que se localizan en la zona de luz o fótica son
el fitoplancton, el zooplancton, el tiburón blanco, el delfín mular, el pez
erizo, la tortuga boba y la estrella de mar; en la zona de penumbra o oligofótica se encuentra el cachalote, y en la zona de medianoche o afótica,
el pez víbora, el pez pelícano y el rape de profundidad.
Practicando el submarinismo se pueden
observar y fotografiar los fondos marinos más
vistosos y con mayor diversidad de especies
animales (invertebrados y peces) y vegetales
(algas y fanerógamas marinas que se encuentran sobre la plataforma continental marina, en
los primeros 50 metros de profundidad.
Sol
Aguas neríticas
a
Supra
Litoral Meso
Litoral
Infra
Litoral
Fótica
200
Afótica
2.000
Talud continental
4.000
6.000
9.000
a Zonas
en función de la iluminación en el mar.
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3.3. Adaptaciones relacionadas con la humedad
El agua es una necesidad fisiológica para todos los seres vivos y, por tanto, un
factor que limita la vida en el medio terrestre.
En las regiones áridas, la estrategia adaptativa de los organismos consiste en
asimilar toda el agua posible cuando llueve y no perderla por transpiración.
Las plantas adquieren el agua mediante largas raíces que llegan hasta los acuíferos profundos o reteniendo las gotas del rocío entre los pelos rígidos de las
hojas. Disminuyen la transpiración cubriendo sus tallos y hojas con una
gruesa capa de cera o reduciendo sus hojas a espinas.
Ecosistemas
h
En tu CD Selección de Encarta de Microsoft, en la carpeta medio ambiente, encontrarás información y elementos multimedia sobre los contenidos de esta
unidad.
Los animales evitan la deshidratación mediante tegumentos más o menos
gruesos que impiden la pérdida de agua, se vuelven nocturnos y permanecen
escondidos o enterrados durante el día.
En las regiones húmedas, la estrategia consiste en desarrollar mecanismos
que eliminen el exceso de agua.
Las plantas eliminan el exceso de agua a través de los finos pelos y tegumentos de las hojas donde la transpiración es muy activa.
a A través de los suaves pelos de las hojas del haya se produce una activa transpiración.
a Entre los rígidos pelos de la viborera quedan atrapadas las gotas del rocío al
amanecer.
ACTIVIDADES
5. Establece las semejanzas y diferencias entre poiquilotermo y ectotermo, y entre
endodermo y homeotermo.
6. ¿De qué manera influye el fotoperiodo en el comportamiento de plantas y
animales?
7. ¿Qué estrategias adaptativas desarrollan las plantas en los medios húmedos y
áridos?
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?
QUÉ SIGNIFICA…
Organismos autótrofos: organismos
que usan como fuente de materia moléculas inorgánicas.
Organismos heterótrofos: organismos que usan como fuente de materia
moléculas orgánicas.
Organismos fotosintéticos: organismos que usan como fuente de energía
la luz solar.
Organismos quimiosintéticos: organismos que usan como fuente de energía sustancias orgánicas o inorgánicas.
Y
4. La circulación de materia y energía
en el ecosistema
La vida está organizada sobre un progreso de cambios de materia en los que
la energía se transfiere, se degrada y no es recuperable.
La energía que es usada directamente en las actividades vitales, llega al planeta en forma de radiaciones luminosas procedentes del Sol. Por medio de la
fotosíntesis, entra en los organismos autótrofos? y se transforma en energía
química que se transfiere y circula, a través de los organismos heterótrofos?,
asociada a los compuestos químicos de los alimentos que ingieren.
En cada transferencia de energía hay una degradación de esta a calor, que se
disipa y agrega al ambiente y no se puede recuperar. La energía fluye por el
ecosistema en un flujo abierto.
La materia orgánica que elaboran los organismos autótrofos pasa a los herbívoros y de estos a los carnívoros y a los detrívoros (descomponedores y transformadores), que la devuelven al medio degradada y mineralizada en
moléculas inorgánicas para ser reutilizada de nuevo por las plantas.
La materia circula dentro del ecosistema siguiendo un ciclo cerrado.
En el ecosistema, la circulación del flujo abierto de la energía impulsa el
ciclo cerrado de la materia.
Por tanto, la vida en la Tierra depende en gran medida de dos procesos: el
flujo de energía y el reciclado de materia.
Radiación
solar
CO2
C-C-C-....
Energía química
(fotosíntesis)
Calor
Calor
disipado
disipado
Calor
Calor
disipado
disipado
C-C-C-....
Energía química
(alimentos)
VEGETALES
HERBÍVOROS
CARNÍVOROS
Productores
Consumidores
primarios
Consumidores
secundarios
Energía química
(materia
orgánica
descompuesta)
BACTERIAS,
HONGOS, ETC.
Sales
minerales
Calor
Calor
disipado
disipado
a Esquema
C-C-C-....
Energía química
(alimentos)
de la circulación de materia y energía en el ecosistema.
Descomponedores
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4.1. Reciclado de la materia: los ciclos biogeoquímicos
Los ciclos biogeoquímicos expresan los caminos por los que circulan los
nutrientes desde el ambiente no vivo (atmósfera, hidrosfera o corteza terrestre) hasta los organismos vivos, y de vuelta al ambiente no vivo. Un elemento
químico, que en un momento concreto forma parte de un ser vivo, en otro
momento es un constituyente del medio en el que vive el organismo.
Estos ciclos, que están activados directa o indirectamente por la energía que
proviene del Sol, son, entre otros, los del carbono y del nitrógeno.
Ciclo del carbono
Atmósfera (CO2)
El carbono forma parte de las moléculas que
constituyen los seres vivos.
El nitrógeno regresa al suelo, en forma de amoníaco, con los productos de desecho de organismos vivos y de los cadáveres. En el suelo, de
nuevo es transformado por las bacterias quimiosintéticas en nitratos, que son reutilizados
por los seres autótrofos o incorporados a la
atmósfera por las bacterias desnitrificantes que
los transforman en N2.
Combustibles
fósiles
Rocas
calcáreas
a Esquema
Consumidores
secundarios
del ciclo del carbono.
ATMÓSFERA
de
sc
om
po
sic
ió
n
Absorción
excreción
El NH3 es transformado en nitratos (NO3-) por
la acción quimiosintética de las bacterias nitrificantes, y así puede ser utilizado por las plantas
para formar los compuestos nitrogenados, proteínas y ácidos nucleicos.
Consumidores
primarios
Descomponedores
bacterias nitrificantes
NO3
nitratos
a Esquema
del ciclo del nitrógeno.
NO2
nitritos
fijación por bacterias (proceso quimiosintético)
El nitrógeno está presente en la atmósfera, como
moléculas de N2, pero en esta forma solo puede
ser aprovechado por ciertas bacterias (del género
Clostridium, Rhizobium y Azotobacter) y algunas
cianofíceas (Anabaena y Nostoc), ya que estos
microorganismos son capaces de fijar el N2
atmosférico y transformarlo en amoníaco, NH3.
Respiración
descomposición
Ciclo del nitrógeno
Emisión
Productores
Alimentación
Mineralización
Parte del carbono es retenido en la Tierra,
durante largos periodos de tiempo, en los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) hasta ser liberado a la atmósfera como
CO2, cuando estos combustibles son extraídos
y quemados.
Combustión
bacterias desnitrificantes
Los vegetales absorben CO2 de la atmósfera o
del agua, y mediante la fotosíntesis lo convierten en moléculas orgánicas, como la glucosa. El
CO2 fijado por los seres autótrofos pasa a los
organismos heterótrofos y a los descomponedores a través de su alimentación, y regresa al agua
o a la atmósfera por medio de su respiración.
Fotosíntesis
NH3
amoníaco
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4.2. Los niveles tróficos del ecosistema
Todos los organismos de un ecosistema, muertos o vivos, son fuente
potencial de alimento para otros. La transferencia de energía alimenticia a través de una serie de organismos, en el que cada uno se alimenta del precedente y es alimento del siguiente, se denomina
cadena trófica.
A cada organismo de la cadena se le asigna un nivel trófico o de
alimentación dependiendo de lo que produce, come o descompone.
La cadena trófica se compone de los siguientes niveles tróficos:
En las costas, la garza real captura
peces serranos que viven entre rocas
y vegetación
Entre la vegetación acática
sumergida viven los alevines
y jóvenes anchoas
que son capturados
por los serranos
• Productores. Primer nivel. Son los organismos autótrofos
fotosintéticos, que utilizan la energía solar para sintetizar sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas que toman
del aire y del suelo. Son las cianobacterias, el fitoplancton y
las plantas.
• Consumidores primarios. Segundo nivel. Seres que se alimentan de los productores primarios. Son los herbívoros.
• Consumidores secundarios. Tercer nivel. Son los organismos
carnívoros que se alimentan de los consumidores primarios.
Las anchoas se alimentan
de zooplancton (larvas de
crustáceos) que a su vez
se alimenta de
fitoplancton (algas
microscópicas)
a Cadena
• Consumidores terciarios. Son los animales que se alimentan de
los consumidores secundarios. Los consumidores secundarios y
terciarios son los animales que cazan sus presas o bien son parásitos que sin matar a su hospedador se alimentan de él.
• Descomponedores y transformadores. Son los organismos que
llevan a cabo el reciclaje de la materia, al descomponer la materia orgánica de los organismos muertos de cada nivel transformándola en materia inorgánica que será utilizada nuevamente
por los organismos autótrofos. Los descomponedores, bacterias
y hongos, se alimentan de cadáveres, excrementos y residuos que
transforman en compuestos inorgánicos; los transformadores,
bacterias quimiosintéticas, obtienen la energía oxidando las
moléculas inorgánicas que resultan de la actividad de los descomponedores.
trófica-acuática.
Red trófica
La mayoría de los consumidores se alimentan de más de un tipo de organismos, y a su vez son fuente de alimento
de otros tantos niveles tróficos diferentes. Esto hace que la estructura trófica
de los ecosistemas sea una red compleja de relaciones alimentarias, denominada red trófica.
a Red
trófica-marina.
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4.3. Cadenas alimentarias
Las cadenas alimentarias describen de modo sencillo las relaciones tróficas
(de alimentación) entre las distintas especies que forman un ecosistema y
reflejan el sentido del flujo de materia y energía que atraviesa el ecosistema.
En la mayoría de los ecosistemas es posible distinguir dos tipos de cadenas:
• Cadena de herbívoros: formada por productores (cianobacterias, fitoplancton, vegetales), consumidores primarios (herbívoros) y consumidores
secundarios (carnívoros).
c Cadenas
de herbívoros en un robledal.
• Cadena saprofítica o de detritus: compuesta por descomponedores (seres
que se nutren de materia orgánica muerta, cadáveres, excrementos) y
transformadores (bacterias que oxidan las moléculas inorgánicas resultantes de la actividad de los descomponedores).
Hojas de roble
caídas en otoño
c Cadena
Hoja
de roble
Bellota
saprofítica en el suelo de un robledal.
Materia orgánica
muerta
Descomponedores
Hongos
Materia mineral
Bacterias
Depredadores
Transformadores
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4.4. Rendimiento energético en el ecosistema
La acción recíproca entre los individuos de cada nivel trófico se traduce en
una estructura trófica definida y característica de cada ecosistema que se
puede expresar, en forma gráfica, mediante pirámides ecológicas que sitúan
en la base el nivel de los productores. Los niveles sucesivos (consumidores
primarios, secundarios, etc.) son los demás escalones hasta el ápice.
?
Cada población pierde en su respiración una fracción importante de la energía que recibe, de forma que la energía que fluye por un nivel trófico es la
décima parte de la que fluye por el nivel precedente.
QUÉ SIGNIFICA…
Biomasa: cantidad de materia orgánica que constituye un organismo, un nivel trófico o el ecosistema. Se mide en
gramos de materia viva por unidad de
superficie o volumen.
Producción: incremento de biomasa
por unidad de tiempo (kg/m2/año).
Productividad: cantidad de energía
producida en un nivel trófico o en el
ecosistema (producción/biomasa).
Esto quiere decir que la energía que atraviesa un ecosistema se divide por diez en
cada paso de nivel trófico, o lo que es lo mismo, en cada paso de nivel trófico se
pierde cerca del 90% de la energía utilizable. Por esta condición del flujo de energía, la longitud de una cadena alimentaria no va más allá de cinco eslabones.
Para caracterizar cada nivel trófico se utiliza la biomasa? expresada en gramos
de materia viva por unidad de superficie o volumen.
La producción? de cada nivel trófico expresa el aumento de biomasa por unidad de superficie o volumen y unidad de tiempo (g/m2 /año).
La productividad? se utiliza para expresar la relación entre producción y biomasa y mide la cantidad de energía producida en un ecosistema, nivel trófico
o población en un momento dado.
La importancia de cada nivel trófico en el ecosistema puede evaluarse en términos de biomasa, número de individuos o productividad. Estos valores pueden expresarse en forma de pirámides ecológicas.
2 consumidores
terciarios
120.000
consumidores
secundarios
B Invierno
C2 - 3
C1 - 10
P-2
C3 - 21
C2 - 383
200
productores
150.000
consumidores
primarios
Individuos por 0,1 ha
en un bosque templado
a Pirámide
de números. Expresa el número
total de individuos que constituyen cada nivel.
C1 - 3 368
P - 20 810
A Primavera
Pirámide de energía. Representa el contenido
energético de cada nivel.
a
ACTIVIDADES
8. ¿De qué manera interviene el ser humano en el ciclo del carbono?
9. ¿Qué ocurriría en el mar si por efecto de la contaminación desapareciera el fitoplancton?
10. ¿Qué papel desempeñan en las cadenas tróficas los descomponedores?
11. Razona cuál de las cadenas de alimentación es menos eficiente desde el punto
de vista energético:
a) alfalfa _ ternera _ niño
b) fitoplancton _ zooplancton _ sardinas _ bonito _ niño
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Biodiversidad significa riqueza de especies. Refleja el número de especies
diferentes que viven en los ecosistemas.
La biodiversidad se manifiesta en distintas escalas de la vida, la diversidad
genética, la variedad de especies y la cantidad de individuos por especie, así
como la complejidad interna de los ecosistemas y la diversidad de los ecosistemas.
Desde hace 600 millones de años, el número de especies ha ido aumentando
en nuestro planeta, aunque no de forma constante sino intercalado con masivas desapariciones de especies en cortos periodos de tiempo.
Diversidad de géneros
5. Biodiversidad en los ecosistemas
Millones de años
a
En la actualidad hay descritas cerca del millón y medio de especies, aunque
se estima que podrían llegar hasta los 100 millones.
¿Por qué se pierde biodiversidad en el planeta?
El ser humano, con sus acciones, ejerce una gran
influencia sobre los ecosistemas al provocar desajustes
en sus componentes abióticos o bióticos, que le hacen
perder su capacidad de autorregulación y su estabilidad.
La biodiversidad se pierde al alterar, fragmentar o destruir hábitats, por medio de la agricultura, la industria,
el urbanismo o la contaminación; por sobreexplotación de especies a causa de la caza, el coleccionismo, el
sobrepastoreo, la sobrepesca o el comercio de especies
protegidas; o al introducir especies procedentes de otros
ecosistemas que desplazan o depredan a las especies
autóctonas.
El valor ecológico de la biodiversidad
La biodiversidad es una de las mayores riquezas que posee
el planeta. Influye en la composición atmosférica y la
estabilidad del clima, en la circulación de elementos químicos, en la formación de suelos y es una fuente de recursos energéticos, alimenticios y de materias primas para la
industria farmacéutica y química. La variedad de ecosistemas en el planeta y la diversidad de genes han posibilitado y posibilitarán la evolución de las especies.
Cuanto mayor es el número de interacciones que se
establecen en los ecosistemas, es decir, cuanto mayor es
su diversidad, más estables permanecen en el tiempo.
Por ese motivo la conservación de la diversidad biológica se ha convertido en una preocupación global.
ACTIVIDADES
12. ¿De qué manera están contribuyendo las actividades humanas a la desaparición de especies en el planeta?
c
d
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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
Estudio de la calidad del agua de un río
La actividad que proponemos tiene como objetivo que te inicies en la metodología del trabajo científico.
El río es una corriente natural de agua que fluye por la superficie de forma continua y alberga ecosistemas, estrechamente ligados a los ecosistemas terrestres
adyacentes. El río recibe los vertidos de los campos y ciudades que atraviesa. Estos
vertidos cargan el agua de sustancias que afectan al ecosistema acuático,
haciendo que algunos organismos desaparezcan y otros sean más abundantes.
Hipótesis de trabajo inicial
El trabajo que proponemos va encaminado a conocer el estado de salud de un
río próximo a nuestra localidad. Partimos de la hipótesis inicial de que la calidad
del agua del río empeora, como consecuencia de los vertidos de las zonas urbanas. El río sería eficiente para autodepurar sus aguas de forma natural con una
depuración previa de los vertidos.
Diseño de la experiencia
Para analizar el tipo de vertidos que recibe el río y los efectos que causan sobre
la vida del ecosistema acuático analizaremos qué cambios físicos y químicos producen los vertidos en diferentes tramos del río y qué efectos ocasionan sobre los
organismos del ecosistema fluvial.
1. Planificación del muestreo
Los puntos de muestreo deben situarse en el tramo alto del río (para conocer las
condiciones iniciales del agua), después de atravesar pequeñas poblaciones urbanas y zonas agrícolas, y después de discurrir por una gran ciudad.
1. Primer punto
de muestreo:
tramo alto del río
1
2. Segundo punto de muestreo:
tramo medio, zonas agrícolas
y poblaciones rurales
3. Tercer punto de muestreo:
salida de grandes poblaciones urbanas
2
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2. Toma de muestras y análisis físico-químico del agua
Material necesario: botas tipo pescador, conductímetro, termómetro y pHmetro
digital, y kits de análisis rápido de aguas.
En cada punto de muestreo se realizarán las siguientes mediciones:
• Medida de la conductividad, pH, temperatura y transparencia: para anotar estas medidas hay que introducirse en el agua con botas de pescador y utilizar un
conductímetro, un phmetro y un termómetro digital. La temperatura debe medirse primero en el aire y después en el agua. Además debe anotarse la hora
exacta de la medición.
• Medida del contenido en oxígeno disuelto, amonio, nitratos y fosfatos del agua del
río. Se mide con los kits de reactivos químicos específicos de análisis rápidos de aguas.
3. Uso de bioindicadores para determinar la calidad del agua del río
Existen determinados macroinvertebrados estenoicos cuya presencia o ausencia en los
ríos permite reconocer la calidad de sus aguas.
Material necesario: tamiz de nailon de 90 x 100 cm de diámetro (con malla de 2 mm),
bandeja de plástico blanca, lupa de mano y malla de nailon con mango.
Puntos de muestreo: en cada punto de muestreo se toman muestras en las zonas del
río más representativas (zona con vegetación acuática, zona de fondo rocoso).
Toma de muestras: se lleva a cabo entre dos personas. Una se sitúa corriente arriba
para remover del fondo piedras, arenas y raspar los lados ocultos de las rocas. La
otra persona se sitúa a un metro aguas abajo, y con un tamiz o una red recoge los
organismos y los vuelca en una bandeja blanca de plástico para su identificación y
recuento.
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4. Determinación del índice de diversidad de especies del ecosistema
AGUAS CLARAS Y FRESCAS
Número de especies diferentes encontradas
ID = ——————————————————————
Número total de individuos encontrados
INVERTEBRADOS
Ninfa
de efémera
5. Determinación del índice biótico
Es una nota de 0 a 10 que caracteriza la calidad del agua de un río.
Ninfa
de perlas
Gammarus
Para determinarlo se identifican los bioindicadores ecológicos y se
utiliza la tabla 1.
OTROS SERES VIVOS
TABLA 1
Plancton:
1
2-5
6-10
11-15
>16
Perlas
6
7
8
9
10
Efémeras
5
6
7
8
9
Tricópteros
(Frigáneas)
-
5
6
7
8
Gammarus
3
4
5
6
7
Asellus
Sanguijuela
2
3
5
-
Tubifex
1
2
3
-
Eristalis
0
1
1
-
Trucha
Oedogonium
Dinobrio
Navicula
AGUAS TURBIAS Y CONTAMINADAS
INVERTEBRADOS
Quironómido
Número total de unidades
de cada grupo faunístico por toma
Índice biótico
Grupos
faunísticos
Quironómidos
Sanguijuela
Asellus
Larva
de frigánea
OTROS SERES VIVOS
Aguas limpias
-
Aguas contaminadas
Plancton:
TABLA 2
Grupos
faunísticos
Barbo
Beggiatoa
Paramecio
Número de individuos
de cada grupo faunístico
Zona del río
Stentor
AGUAS MUY CONTAMINADAS
CON OLORES Y CIENO FLOTANTES
INVERTEBRADOS
Eristalis
Tubifex
6. Resultados y conclusiones
Los valores obtenidos para cada punto de muestreo se expresan en
OTROS SERES VIVOS
tablas, gráficos, dibujos, esquemas, etc., siguiendo los modelos de las
tablas 1 y 2.
Plancton:
Esfaerótilo
Relacionando los valores obtenidos con las características de los luga-
Ningún pez
res de muestreo se extraen las conclusiones para confirmar o rechaOscillatoria
Melosira
zar la hipótesis de trabajo inicial.
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Parámetros
físico-químicos
del agua
Valores de buena
calidad del agua
Valores de agua
contaminada
pH
Entre 6,5 - 8,5
< 5,5; > 9,5
Sulfatos (pH ácidos)
Indica la alcalinidad o acidez de las aguas. La escala
del pH es logarítmica. Así el agua con pH 5 es diez veces más
ácida que el agua con pH 6. La mayoría de peces, insectos y
anfibios no pueden vivir con pH inferior a 4.
Transparencia
> 1,5 m
<1m
La transparencia disminuye al aumentar el contenido de algas
(eutrofización), los vertidos químicos (fertilizantes, detergentes,
productos de limpieza) y los sólidos en suspensión.
Temperatura
< 20 ºC
25 – 30 ºC
Un incremento de la temperatura aumenta la solubilidad de las
sales y disminuye la solubilidad de los gases como el oxígeno,
por lo que se reduce la biodiversidad del ecosistema acuático.
Conductividad
< 1.500
microSiemens/cm
< 1.000-2.000 ppm
> 1.500
microSiemens/cm
> 1.000 – 2.000 ppm
Indica la capacidad de transmitir la corriente eléctrica,
lo cual depende de la cantidad de sales disueltas en el agua.
Contenido
de oxígeno
disuelto
5 – 7 mg/L
< 5 mg/L
A concentraciones menores de 5 ppm hay muchos organismos
que desaparecen de los ríos. El oxígeno es consumido por
los organismos acuáticos y por bacterias aerobias que
descomponen la materia orgánica. Las corrientes turbulentas
aumentan la cantidad de oxígeno del agua.
Contenido
de amonio,
nitrato y
fosfatos
< 400 mg/L
1 – 10 mg/L
0,1 – 0,5 mg/L
Ausencia
> 400 mg/L
> 10 mg/L
2 – 8 mg/L
Presencia
Los vertidos domésticos, industriales y ganaderos llevan gran
cantidad de nitrógeno y fósforo. Los nitratos y fosfatos indican
escorrentía de fertilizantes de zonas agrícolas, y producen
eutrofización de las aguas. La presencia de amonio indica
contaminación por vertidos urbanos.
Efectos sobre el ecosistema acuático
7. Elaboración de una memoria del trabajo realizado siguiendo los apartados que se
indican.
Introducción
Hipótesis de trabajo
• Objetivos que pretende el trabajo.
• Delimitar el problema ambiental.
• Seleccionar las cuestiones que
han de ser investigadas.
• Supuesto que se establece como base para la investigación.
Metodología
• El diseño de la experiencia propuesto para demostrar la certeza o error
de la hipótesis de trabajo inicial.
• Los materiales y procedimientos utilizados para llevar a cabo la experiencia.
Resultados
• Exposición de los valores obtenidos
en tablas, gráficos y esquemas.
• Realización de medias, porcentajes e
índices numéricos.
• Representación cartográfica de los
valores obtenidos en cada punto
muestreado.
Discusión y conclusiones
• Llevar a cabo el análisis y evaluación
de los datos obtenidos según la
influencia de cada parámetro en la
calidad y contaminación del agua.
• Analizar las posibles causas de los
valores encontrados que nos lleven
a confirmar o rechazar la hipótesis
inicial.
Referencias bibliográficas
• Indicar los trabajos y páginas web consultados.
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ACTIVIDADES FINALES
1. El esquema de la izquierda representa una red trófica marina. Indica dos cadenas tróficas que tengan un eslabón común. ¿Qué especies intervienen en más cadenas tróficas?
2. La tabla muestra los intervalos de tolerancia a la acidez del suelo (pH) de distintas
plantas. ¿Qué especies podrán plantarse en un mayor número de zonas diferentes?
¿Qué especies son más exigentes con las condiciones de cultivo? ¿Por qué?
Acidez del suelo (pH)
7.5
7
6.5
6
5.5
5
4.5
Alfalfa
Remolacha
Cebada
Trigo
Trébol
Nabo
Avena
Centeno
Presencia frecuente
y buenos rendimientos
Rendimientos
pobres
Presencia
poco común
3. Los filodendros son plantas de interior procedentes de América Central. Son delicadas; en invierno, una corriente de aire puede hacer que sus hojas amarilleen y
aparezcan manchas oscuras, se caigan y la planta deje de crecer y pueda llegar a
morir. Los geranios son plantas de exterior que embellecen los balcones durante
todo el año. ¿Cómo son los límites de tolerancia respecto de la temperatura de cada
planta? ¿Cuál tendrá mayor área de distribución?
Hora
Temperatura
del aire
Temperatura
del agua
8
12 ºC
15 ºC
14
21 ºC
16 ºC
18
15 ºC
15 ºC
Actividad de
la lagartija (%)
Temperatura
interna (°C)
120
35
100
30
25
80
20
60
4. En la tabla de la izquierda se recogen las temperaturas registradas en horas diferentes de un día de otoño, en el agua de una laguna y en su entorno terrestre inmediato. Realiza un gráfico de las temperaturas del aire y del agua. ¿En qué medio
ha oscilado más? ¿Por qué? ¿Qué organismos presentarán mayores adaptaciones a
las oscilaciones térmicas, los terrestres o los acuáticos?
15
40
10
20
5
0
0
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Horas del día
Temp. interna de la lagartija
Actividad de la lagartija
5. El gráfico de la izquierda recoge la actividad (expresada en porcentaje) que realiza
una lagartija a diferentes horas de un día soleado. ¿En qué momentos del día tiene
más actividad? ¿Con qué coincide? ¿Puedes establecer una relación entre un factor ambiental y la actividad de la lagartija? Según su temperatura, ¿qué tipo de organismo es?
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6. Extrae del texto la argumentación de un hecho biológico: «En el robledal la caída
de hojas otoñales supone un suministro de materia orgánica de la que pueden disponer los organismos del suelo».
En el suelo, las hojas se embeben de agua y son invadidas por enormes cantidades de microorganismos (hongos y bacterias).
Los filamentos de los hongos penetran en el interior de las hojas a través de los
poros y digieren parcialmente la pared y el contenido de sus células, facilitando
así una posterior entrada de animales detrívoros (colémbolos y lombrices de tierra) que fragmentarán, cada vez más, las hojas parcialmente descompuestas, al
final del invierno.
En sus excrementos, los restos vegetales, parcialmente digeridos, servirán de
alimento a organismos más pequeños que, a su vez, realizarán una fragmentación más fina, favoreciendo la acción final de las bacterias transformadoras o
mineralizadoras. Los predadores del suelo (ácaros, arácnidos, nematodos, insectos) se encargan de mantener las poblaciones de detrívoros al alimentarse de
ellos.
• Después de leer el texto argumenta la frase: «el reciclaje de la materia orgánica
es el resultado de un trabajo en cadena».
• Realiza una red trófica saprofítica del suelo del robledal.
7. La gráfica de la derecha representa el porcentaje de especies marinas en relación con
la profundidad y distancia a la costa. ¿Dónde hay mayor diversidad de especies?
¿Qué factores determinarán el diferente porcentaje de especies en las distintas zonas del mar?
8. Si en un ecosistema se dan los valores de biomasa expresados en la tabla de la derecha:
• ¿Cuál de los niveles tróficos tendrá mayor producción?
¿Y productividad?
• ¿Qué cantidad de energía pasa del nivel de plantas al
de herbívoros? ¿Y de carnívoros I a carnívoros II? ¿Qué
paso es más eficiente desde el punto de vista de energía? ¿Por qué?
9. En el cuadro de la derecha aparecen algunas de las especies amenazadas de extinción en nuestro país:
• ¿Cómo es la tendencia (positiva o negativa) de cada especie amenazada?
• Propón dos medidas que permitan evitar la pérdida de
biodiversidad y dos razones por las que especies como
el lince ibérico o el urogallo están en peligro.
• ¿Cómo podría afectar la introducción de especies alóctonas (procedentes de otros lugares) de mamíferos carnívoros en los ecosistemas donde habita el lince?
Niveles tróficos
del ecosistema
Plantas
% de especies
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
200
Biomasa (mg C/m2)
de renovación
300
400
Profundidad (m)
Tiempo medio
de la biomasa (días)
50.000
50
5.000
100
Carnívoros I
300
300
Carnívoros II
40
2.000
Herbívoros
Especies
amenazadas
Número de
individuos en la
década de 1990
Número de
individuos
en 2002
Lince ibérico
1.200
200
70
95
40 parejas
9.580 parejas
1.000 parejas
1.400 parejas
Urogallo
300 machos
180 machos
Águila imperial
126 parejas
175 parejas
Avetoro
30 machos
25 machos
Oso pardo
Quebrantahuesos
Buitre negro
Tendencia
(+ / -)
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PANORAMA CIENTÍFICO
Los servicios de los ecosistemas
«La biodiversidad es una de las mayores riquezas del planeta y la menos reconocida como tal». Para muchos economistas, lo que no tiene precio no tiene valor. Numerosos científicos tratan de cuantificar los servicios objetivos que prestan los ecosistemas y así demostrar las ventajas económicas que comportan.
Los recursos naturales que generan los ecosistemas, tales como alimentos, agua,
madera, minerales o petróleo, hasta cierto punto son reconocidos dentro del mercado con un valor financiero.
Los servicios de los ecosistemas, al contrario, no están reconocidos por el mercado aunque tengan un valor superior a los recursos. Estos servicios incluyen, entre
otros, la producción de aire limpio y agua pura, la estabilización del clima, la formación del suelo renovando su fertilidad, la polinización de los cultivos y la disa La
tercera parte de los alimentos que se
producen en el planeta proviene de plantas polinizadas por polinizadores silvestres:
abejas, aves y mariposas proporcionan
servicios de polinización gratis.
persión de semillas, la movilización de los nutrientes y la detoxificación y descomposición de los residuos, etc.
La salud y el bienestar de las poblaciones humanas dependen de estos «servicios»,
que se realizan aparentemente «gratis».
No es posible dar un valor monetario exacto a los servicios que prestan los ecosistemas, pero podemos calcular su valor financiero a partir de lo que proporcionan
o de los gastos que ocasiona no contar con ellos.
Exposición de un trabajo sobre los servicios de los ecosistemas
1. En Internet encontrarás páginas con información sobre este tema. Utiliza como buscadores «servicios de ecosistemas» o «mercado de servicios de ecosistemas».
Algunas páginas interesantes son:
• http://www.actionbioscience.org/esp/environment/ ESA.html
• http://www.forest-trends.org/documents/press/spanish/expansion-3-10-05.pdf
2. Te será más fácil si ordenas la información que vas obteniendo. Completa un cuadro como el siguiente:
3. Describe casos concretos en los que se visualice cómo las investigaciones ecológicas están pasando de ser una disciplina académica a una ciencia práctica, y se aplican tanto a la recuperación de ecosistemas como a la evaluación del valor de esas
Las lombrices de tierra mueven anualmente tondeladas de suelo movilizando
nutrientes.
a
recuperaciones.
4. Confecciona diapositivas en PowerPoint que expliquen los conceptos analizados y
su aplicación actual en casos concretos.
EL VALOR DE LOS ECOSISTEMAS
Recursos que proveen
los ecosistemas
Servicios que prestan
los ecosistemas
Ejemplo
Valor estimado
del servicio
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EN RESUMEN
EL ECOSISTEMA
se compone
Biocenosis
Biotipo
Flujo de energía
Reciclaje de materia
determina
Biodiversidad
Redes tróficas
Factores
limitantes
Ciclos biogeoquímicos
condiciona
Adaptaciones
especies
Área distribución
especies
AMPLÍA CON…
• http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2ESO/Energia_
ecosistemas/actividad2.htm. Actividad que consiste en describir las características de un biotopo determinado a partir de
una fotografía.
• http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2ESO/
11_ecologia/INDICE.htm
• http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2ESO/Energia_
ecosistemas/index.htm. Contiene: transferencia de energía en
los ecosistemas y juego de memoria para trabajar las relaciones alimentarias en un ecosistema.
• http://www.portaldelmedioambiente.com/html/gestor_
biodiversidad/biodiversidad.asp. Incluye noticias actuales
sobre medioambiente.
• Selección de Encarta de Microsoft.
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