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TEMA 5
ORGANIZACIÓN Y DIVERSIDAD DE
LA BIOSFERA
EL MEDIO AMBIENTE
“ El conjunto de todas las fuerzas o condiciones externas, incluyendo
factores físico-químicos, climáticos y bióticos, que actúan sobre un
organismo, una población o una comunidad”.
EL ECOSISTEMA
• Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de
organismos vivos (biocenosis) y el medio físico donde se relacionan
(biotopo).
• Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes
que comparten el mismo hábitat.
• Los ecosistemas suelen formar una serie de cadenas que muestran la
interdependencia de los organismos dentro del sistema.
• Todas las interacciones están impulsadas directa o indirectamente por la
energía solar.
FACTORES BIÓTICOS
FACTORES ABIÓTICOS
Factores Físicos
Factores Químicos
• Temperatura
• Cantidad de aire y
• Precipitaciones
agua en el suelo.
• Radiación solar
• Salinidad
• Humedad
• Concentración y tipo
• Presión atmosférica
• Viento
• Altitud/Latitud
• Suelo
• Características del agua
de nutrientes.
• Concentración de
oxígeno.
• Sustancias tóxicas.
EL MEDIO Y LOS
ORGANISMOS
•
Los factores físicos pueden ser descompuestos desde el punto de vista de
los organismos en:
•Condiciones: factores que influyen en los organismos pero que no son
consumidos por ellos. Ej. pH, tª, etc.
•Recursos: factores que son consumidos por los organismos (no
necesariamente ingestión). Pueden ser físicos (luz, CO2, H2O) como
biológicos (biomoléculas, otros organismos etc..).
EL NICHO
•
Para cada condición o recurso la especie
solo puede sobrevivir, reproducirse o
desarrollar una población viable dentro de
unos límites. Este conjunto de
condiciones y/o recursos constituyen el
nicho de la especie.
•
El nicho se representa como un
hipervolumen de n-dimensiones (poco
práctico)
•
Es conveniente dividir el espacio
multivariado en dimensiones simples,
como alimento (nicho trófico), espacio
(nicho espacial), tiempo (nicho temporal)
etc…
VALENCIA ECOLÓGICA
de una especie con respecto a un factor ecológico determinado es la
posibilidad que tiene esta especie para vivir en un medio que se
caracterice por variaciones más o menos fuertes de este factor.
Un especie que tenga una valencia ecológica pequeña con respecto a
un determinado factor, es una especie estenoica. una especie de
valencia ecológica amplia es eurioica.
Clasificación según la amplitud de la valencia ecológica:
EURIOICAS
Poseen valencias ecológicas
de gran amplitud
para un determinado factor
El nº máximo de individuos
no suele ser muy elevado
Son generalistas  tolerantes
con las variaciones del medio
Suelen ser estrategas de la r
ESTENOICAS
Presentan límites de tolerancia
estrechos para un determinado factor
Son muy exigentes con los valores de
un determinado factor
En condiciones óptimas, el nº de
individuos llega a ser muy elevado
Suelen ser k estrategas
Muy especialistas  responden de un
modo muy eficaz ante las condiciones
que le son propicias
Debido a las interacciones existentes entre los diferentes individuos de una
comunidad, los nichos ecológicos de las diferentes especies no tienen unas
fronteras claras, por lo que se distingue entre:
•
Nicho fundamental o potencial: aquel nicho que presentaría una
especie de no ser por la interacción con las otras
•
Nicho real: nicho ocupado por una especie en condiciones
naturales.
El área naranja representa el nicho real de
esta especie, el resto de la elipse
constituyen áreas de solapamiento con los
nichos fundamentales de otras especies
(restos de especies).
FACTORES BIÓTICOS
ESPECIE: conjunto de organismos que
se reproducen entre sí y tienen
descendencia fértil
ORGANISMOS: sistemas abiertos que
intercambian constantemente materia y
energía con el medio y requieren unas
condiciones adecuadas para su
supervivencia.
El entorno físico donde se desenvuelve
un individuo y al que está adaptado es
su HÁBITAT.
DINÁMICA POBLACIONAL
La variación temporal de la población depende de:
•
•
•
•
N = tamaño de la población.
t = tiempo.
na = número de nacimientos.
m = número de muertes.
Si la población no está sometida a ninguna limitación, crecimiento que es
denominado de tipo exponencial o geométrico
Ecuación logística de crecimiento poblacional
•
Es un modelo más realista.
•
Se asume que en el ecosistema existe una capacidad de carga K.
Capacidad de carga K representa el
número máximo de individuos que el
ecosistema puede soportar.
Tasa intrínseca de crecimiento r: su
valor máximo es el potencial biótico de esa
población
Resistencia ambiental: conjunto de
factores que impiden que una población
alcance su potencial biótico:
• Factores externos: bióticos (depredadores, parásitos, competidores), abióticos (cambios
clima, catástrofes, escasez alimentos agua etc.)
• Factores internos: densidad elevada provoca un descenso de la reproducción (competencia,
emigración
PIRÁMIDES DE VIDA
La población presenta una alta
tasa de natalidad. Presentan
individuos muy jóvenes y pocos
individuos de edad
postrreproductiva. Es una
población que está en
crecimiento
La población presenta una tasa
de natalidad muy baja.
Representa una población en
regresión
La población presenta una alta
tasa de natalidad y
prácticamente el mismo número
de individuos en edad
prerreproductiva y reproductiva.
Representa una población
estabilizada.
CURVAS DE
SUPERVIVENCIA
Tipo I: muestra una elevada
supervivencia en todas las
edades, salvo al final, con la
mortalidad concentrada en esa
etapa. Ej población humana
Tipo II: caracteriza especies con
una mortalidad constante a lo
largo de todo su ciclo vital. Ej las
aves
Tipo III: fuerte mortandad infantil
con alta tasa de supervivencia en
el resto de las edades. Ej peces
como el bacalao.
ESTRATEGIAS DE REPRODUCCIÓN
Existen
dos estrategias de reproducción en función del potencial biótico:
r estrategas: Tienen un potencial biótico muy elevado (TN elevada), invierten en un
número elevado de crías, de las que pocas llegarán a adultas.Ej: reptiles (tortugas
marinas), insectos y roedores. Las malas hierbas de los cultivos.
- Son especies con elevada tasa de mortalidad. Curvas tipo III.
- Son organismos propios de ambientes inestables
- Son especies oportunistas que intervienen como pioneras en la colonización de
nuevos territorios.
K estrategas: Tienen un potencial biótico menor en poblaciones pequeñas.
- Son especies de baja tasa de natalidad, pocos descendientes pero también una
baja tasa de mortalidad.
- Son especies especialistas, que utilizan con gran eficacia los recursos.
- Curvas de supervivencia tipo I.
Ej: plantas leñosas (árboles y arbustos), mamíferos de gran tamaño ( elefantes,
hipopótamos, leones, águilas, etc.)
•
•
•
¿En cual de los dos grupos de especies incluirías a estas especies?
r-estrategas: mariposa, boquerón, conejo, encina, cucaracha.
k-estrategas: tiburón, mono
FACTORES BIÓTICOS
COMUNIDAD: conjunto de poblaciones
que comparten un territorio y entre las
que se establece algún tipo de relación.
Las interacciones entre poblaciones
actúan como factores limitantes bióticos
y contribuyen a dar estabilidad al
conjunto. Pueden ser:
• Relaciones interespecíficas:
Interacciones entre poblaciones de
especias diferentes. Las principales
son: depredación, parasitismo,
competencia, mutualismo,
comensalismo y simbiosis.
• Relaciones intraespecíficas: Son
las interacciones que ocurren entre
individuos de la misma especie. La
competencia.
RELACIONES INTERESPECÍFICAS
ESPECIES
A
B
INTERACCIÓN
NATURALEZA DE LA INTERACCIÓN
Depredación
+
-
A mata y se come a B
Parasitismo
+
-
A se alimenta de B sin matarlo pero con
perjuicio para B
Comensalismo
+
0
A se aprovecha de B pero a B le es
indiferente
Mutualismo,
simbiosis
+
+
A y B se benefician de la interacción entre
ambos
Competencia
-
-
A y B se inhiben mutuamente cuando utilizan
el mismo recurso
MODELO DEPREDADOR-PRESA
Para las presas (x):
1. La velocidad con que varía la población de presas x es proporcional a la
población existente en el momento t.
2. La velocidad con que varía la población de presas x es proporcional al número
de encuentros con los predadores y.
Para los predadores (y):
1. La velocidad de variación de la población será proporcional al número de
predadores (y) en el momento t.
2. La velocidad de variación de la población será proporcional al número de
encuentros presa (x) predador (y), v.g. Proporcional tanto a la población de
presas como de predadores en el momento t.
MODELO DEPREDADOR-PRESA
Puede verse que:
1. En ausencia de depredadores, la
presa crece en forma exponencial.
xo
2. En ausencia de presas, los
depredadores se extinguen en
forma exponencial.
yo
MODELO DEPREDADOR-PRESA
La relación entre presas y depredadores expresada de forma gráfica
tiene la siguiente forma:
MODELO DEPREDADOR-PRESA
SOLO HAY DOS EXCEPCIONES A ESTE MODELO, VERIFICADAS AD
INFINITUM A LO LARGO DEL TIEMPO:
Coyotis Hambrientus
SIMBIOSIS: (Anton de Bary, 1873): «la vida en conjunción de dos organismos disimilares,
normalmente en íntima asociación, y por lo general con efectos benéficos para al menos uno de
ellos». La definición de simbiosis se encuentra sometida a debate, y el término ha sido aplicado
a un amplio rango de interacciones biológicas. Otras fuentes la definen de forma más estrecha,
como aquellas relaciones persistentes en las cuales ambos organismos obtienen beneficios, en
cuyo caso sería sinónimo de MUTUALISMO.
COMENSALISMO: relación por la cual una especie se beneficia de otra sin causarle perjuicio
ni beneficio alguno. El beneficio puede ser trófico como ejemplo las aves carroñeras que se
alimentan de los restos que dejan los depredadores, o bien el beneficio es el desplazamiento
como por ejemplo los peces rémoras que se adhieren a la superficie de peces más grandes
para ser transportados sin esfuerzo por su parte. Si el beneficio es cobijo o protección
entonces hablamos de inquilinismo
PARASITISMO es una interacción biológica entre dos organismos, en la que uno de los
organismos (el parásito) consigue la mayor parte del beneficio de una relación estrecha con
otro, que es el huésped u hospedador.
El parasitismo puede ser considerado un caso particular de predación o, por usar un término
menos equívoco, de consumo.
Los parásitos que viven dentro del organismo hospedador se llaman endoparásitos y
aquellos que viven fuera, reciben el nombre de ectoparásitos. Un parásito que mata al
organismo donde se hospeda es llamado parasitoide.
Algunos parásitos son parásitos sociales, obteniendo ventaja de interacciones con miembros
de una especie social, como son los áfidos, las hormigas o las termitas.
COMPETENCIA
• Relación entre individuos que al utilizar el mismo
recurso no pueden coexistir. Terminan por
separarse en el espacio o en el tiempo.
• Puede ser interespecífica o intraespecífica, en
este caso actúa como mecanismo para la
selección natural.
El solapamiento de nichos describe la
situación en la cual los miembros de más de
una especie utilizan el mismo recurso
escaso. En las comunidades en las cuales
ocurre solapamiento en nichos, la selección
natural puede dar como resultado un
aumento de las diferencias entre las especies
que compiten, un fenómeno conocido como
desplazamiento de caracteres.
Uno de los ejemplos de desplazamiento de
caracteres citado con más frecuencia es el
del pico de los pinzones de Darwin
PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN COMPETITIVA
Si dos especies compiten por un
mismo recurso que sea limitado,
una será más eficiente que la
otra en utilizar o controlar el
acceso a dicho recurso y
eliminará a la otra en aquellas
situaciones en las que puedan
aparecer juntas. (G.F. Gause)
Las áreas coloreadas en el árbol
indican en qué lugar cada especie
pasa, al menos, la mitad de su tiempo
de alimentación. Esta distribución de
recursos permite que las cinco
especies se alimenten en los mismos
árboles
AUTORREGULACIÓN DEL ECOSISTEMA
•
•
Un ecosistema es un
sistema formado por la
interacción entre una
biocenosis y unos factores
físicos del medio.
Los ecosistemas son
normalmente cerrados
para la materia, aunque
abiertos para la energía,
son capaces de
autorregularse y
permanecer en equilibrio
dinámico a lo largo del
tiempo.
Si introducimos un pez
rompemos el equilibrio,
habría que añadir comida
y oxígeno
Los bucles de
realimentación negativa
estabilizan el sistema
Si sólo existieran algas
•
•
•
•
•
Crecimiento exponencial
de la población
escasez de nutrientes
factores limitantes
extinción
El papel de los herbívoros
•
•
•
•
•
•
•
•
Evitan el crecimiento exponencial del alga
Rejuvenecen la población
de algas al incrementar
su tasa de renovación
enriquecen el medio
en nutrientes,
a través del bucle de
descomponedores
Bacterias descomponedoras
reciclan los nutrientes
BIODIVERSIDAD
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Definición:
Tradicional: Riqueza de especies de un ecosistema y abundancia relativa de
individuos de cada especie.
Conferencia de Río: 3 conceptos:
1º Variedad de especies que hay en la tierra.
2º Diversidad de ecosistemas en nuestro planeta.
3º Diversidad genética.
Actualmente la biodiversidad se encuentra en un punto máximo.
La biodiversidad varia latitudinalmente, siendo máxima en los trópicos
y mínima en los polos.
Es un recurso muy valioso, aprovechable para el descubrimiento de
nuevas sustancias farmacéuticas y también como riqueza genética de
“genes silvestres”.
Índice de extinción
Se ha extinguido una especie cada 500-1000 años.
ÍNDICE DE PLANETA VIVIENTE
•
Es un indicador de presión ambiental establecido por el PNUMA y el
WWF. Mide el grado de pérdida de biodiversidad.
•
Elaborado a partir de las tasas de extinción de determinadas especies
en tres ecosistemas representativos terrestres. La tendencia es
descendente.
12%
50%
35%
Especies de vertebrados amenazadas mundialmente, por región
Mamíferos
Aves
Reptiles
Anfibios
Peces
Total
África
294
217
47
17
148
723
Asia y el
Pacífico
526
523
106
67
247
1 469
Europa
82
54
31
10
83
260
América
Latina y el
Caribe
275
361
77
28
132
873
América de
Norte
51
50
27
24
117
269
Asia
Occidental
0
24
30
8
9
71
Polar
0
6
7
0
1
14
Nota: Entre las ‘Especies Amenazadas’ se incluyen las clasificadas por la UICN en 2000 como en
peligro crítico, en peligro, y vulnerables (Hilton-Taylor 2000).La suma de los totales de cada región no
da el total global porque una especie puede estar amenazada en más de una región.
Fuente: recopilación a partir de la base de datos Lista Roja de UICN (Hilton-Taylor 2000) y de la base
de datos sobre especies del PNUMA-WCMC (UNEP-WCMC 2001a).
Causas de la pérdida de biodiversidad
Los desencadenantes son el aumento de la población humana unido al
incremento de la cantidad de recursos naturales utilizados. Que se resumen
en 3 apartados:
•
•
•
Sobreexplotación.
Alteración y destrucción de hábitats.
Introducción y sustitución de especies.
Medidas para evitar la perdida de biodiversidad.
La preservación de la biodiversidad es imprescindible para la consecución del
desarrollo sostenible.
MEDIDAS:
•
•
•
•
•
Establecer espacios protegidos.
Estudios sobre el estado de los ecosistemas (indicadores PER, Huella
ecológica, Índice del Planeta Viviente).
Legislación sobre preservación (Convenio CITES, Libro Rojo).
Bancos de genes y semillas.
Fomento del ecoturismo.
SUCESIÓN ECOLÓGICA Y MADUREZ
•
Sucesión ecológica: cambios producidos en los ecosistemas a lo
largo del tiempo. La sucesión es un fenómeno de ocupación
progresiva del espacio, de acción y reacción incesantes
•
Madurez ecológica: estado en el que se encuentra un ecosistema
en un momento dado del proceso de sucesión ecológica.
Tipos de sucesiones
•
•
Sucesiones primarias: sucesiones que parten de un terreno virgen.
Sucesiones secundarias. Tienen su comienzo en lugares que han sufrido
una perturbación anterior.
Fase 1: Medio físico-químico: Escaso suelo, mucha roca
desnuda.
Seres vivos: Instalación de plantas herbáceas, musgos, líquenes
crustáceos, gramíneas y leguminosas anuales.
Fase 2: Medio físico-químico: Se va enriqueciendo el suelo.
Existe cada vez más capa de materia orgánica.
Seres vivos: Entre el pasto aparecen los primeros matorrales de
pequeño porte y baja talla.
Fase 3: Medio físico-químico: El suelo tiene una potente capa
de humus.
Seres vivos: con el paso de los años, la diversidad va en
aumento. Se instalan ya matorrales de gran porte y se inicia una
colonización de especies arbóreas.
Fase 4: Medio físico-químico: La riqueza de materia orgánica
es máxima.
Seres vivos: también es máxima la diversidad. Se instalan
árboles de hoja caduca de distintas especies, dependiendo del
suelo. En los claros del bosque existe una gran riqueza florística
y abundante fauna.
Es la comunidad Clímax
Reglas generales en las sucesiones
•
•
•
•
•
La diversidad aumenta: Alto número de especies.
La estabilidad aumenta: Relaciones entre especies muy fuertes, con muchos
circuitos y realimentaciones.
Cambio de unas especies por otras: Las especies oportunistas son
sustituidas por especialistas.
Aumento del número de nichos. La competencia provoca diversificación.
Evolución de parámetros tróficos: Productividad decrece con la madurez
(máxima biomasa y mínima tasa de renovación)
Regresiones provocadas por la humanidad
Regresión: Proceso inverso a la sucesión en que se da un
rejuvenecimiento o involución del ecosistema.
•
Deforestación: Provocada por la tala y la quema de árboles y por la
agricultura mecanizada.
•
Incendios forestales: El fuego ha sido un factor natural que rejuvenece
los bosques templados y los mediterráneos ricos en especies pirófilas.
•
Introducción de nuevas especies.
Tundra
• Se encuentra junto a las zonas de nieves perpetuas.
• Su suelo (permafrost)
• Las tª medias entre - 15ºC y 5ºC y las pp escasas: unos 300 mm al
año.
• Vegetación: líquenes, gramíneas y juncos.
Taiga
• La taiga es el bosque que se desarrolla al Sur de la tundra.
• Abundan las coníferas (Picea, abetos, alerces y pinos) que son
árboles que soportan las condiciones de vida -relativamente
frías y extremas- de esas latitudes y altitudes, mejor que los
árboles caducifolios.
Bosque caducifolio
• Se sitúa en zonas con climas más suaves que el bosque de
coníferas. También se encuentra en las zonas bajas de las regiones
montañosas de latitudes cálidas.
• El clima en las zonas templadas es muy variable, con las cuatro
estaciones del año bien marcadas y alternancia de lluvias, periodos
secos, tormentas, etc.
• Las precipitaciones varían entre 500 y 1000 mm al año. Las especies
de árboles que forman el bosque son muy numerosas. Hayas y robles,
junto a castaños, avellanos, arces, olmos, etc. son los más frecuentes
en la península Ibérica con un sotobosque formado por rosales,
zarzas, brezos, etc
Bosque esclerófilo
• Regiones de clima mediterráneo con veranos muy calurosos e inviernos
templados.
• Pp de alrededor de 500 mm anuales.
• Es típico de toda la franja que rodea al Mediterráneo y de algunos lugares
de California y Africa del Sur.
• Las especies arbóreas suelen ser de hoja perenne, pequeña y coriácea
para soportar mejor las sequías estivales.
Pradera
•
•
•
•
•
Se desarrollan en zonas con pp entre los 250 y 600 mm anuales..
Entre las de desiertos y las de bosques.
La forma de vegetación dominante son diversas gramíneas.
Suele haber distintas especies según la temperatura dominante
Se encuentra algo de matorral y árboles, sobre todo formando cinturones a
lo largo de los cursos de agua.
Estepa
El nombre de estepa se suele reservar a las praderas propias de regiones
templadas o frías en las que las temperaturas son muy extremas y las lluvias
escasas y mal repartidas en el tiempo.
Sabana
La sabana es una llanura ubicada en climas tropicales en la cual la
vegetación se encuentra formando un estrato herbáceo continuo por
gramíneas perennes, salpicada por algún árbol, arbusto o matorral
individual o en pequeños grupos de talla inferior a 10 m. Normalmente, las
sabanas son zonas de transición entre bosques y estepas
Desierto
• Se desarrolla en regiones con menos de 200 mm de lluvia anual. Lo
característico de estas zonas es:
• la escasez de agua y las lluvias muy irregulares que, cuando caen, lo
hacen torrencialmente. Además la evaporación es muy alta por lo que
la humedad desaparece muy pronto.
• Son poco productivos (menos de 50 g de C por m2 y año) y su
productividad depende proporcionalmente de la lluvia que cae.
Hielo
• En campos de hielo permanente se encuentran ecosistemas simples.
Sobre la nieve antigua se desarrollan algas, los nutrientes tienden a
concentrarse a medida que nieve y hielo se evaporan.
• Existen ecosistemas marinos activos en el hielo y en el agua; estos
sistemas utilizan luz solar que penetra en el hielo durante el verano, como
fuente de energía.
• Las aguas que fluyen por debajo del hielo también acarrean materia
orgánica producida en otros lugares, abasteciendo alimento para una
gran población de peces y mamíferos marinos.
En las zonas tropicales y ecuatoriales encontramos distintos tipos de bosques
La pluviselva o bosque tropical húmedo es típica de lugares con
precipitación abundante y está formada por plantas de hoja perenne,
ancha. La selva amazónica es el representante más extenso de este tipo
de bioma, aunque se encuentra también en Africa y Asia.
Bosque tropical de hoja caduca en lugares en los que las
estaciones son más marcadas, por ejemplo en zonas montañosas
del trópico.
El bosque tropical espinoso o seco crece en zonas tropicales con
poca pluviosidad (unos 400 mm). Está formado por plantas con
muchas espinas que pierden la hoja en la estación seca y que se
disponen en grupos rodeados por zonas carentes de arbolado