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Opción C
Ecología y conservación:
C.2 Comunidades y
ecosistemas
La energía fluye a través del
ecosistema
• La luz solar es el recurso inicial de energía para la
gran mayoría de comunidades, pues la base de la
cadena alimenticia son los organismos
productores que capturan esa energía por la
fotosíntesis.
• La energía fluye de un organismo a otro en la
cadena alimenticia.
• Solo la energía química puede ser usada por
organismos del siguiente nivel trófico.
Típicamente, solo puede usarse un 10 a 20% de la
energía proveniente del anterior nivel.
Red trófica
¿Hacia donde fluye la energía?
http://per8eocreview.wikispaces.com/
Cadenas tróficas
• Muchas especies ocupan distintos niveles
tróficos en distintas cadenas tróficas.
• Una red trófica intenta mostrar todas las
posibles cadenas alimenticias existentes en
una comunidad.
Pirámide energética
http://www.green-energy-2011.info/about/biomass-energy/pyramid-number-biomass-energy
Una pirámide de energía muestra dónde se encuentra la energía disponible
en un ecosistema. La mayor cantidad de energía se encuentra en las plantas
(productores); Las menores cantidades están en los niveles superiores de
consumidores, y por tanto las barras son más delgadas.
Pirámide de energía
• Las pirámides de energía son usadas para
mostrar qué tan rápido fluye la energía de un
nivel trófico al siguiente en una comunidad.
• Las unidades usadas son: energía por unidad
de área y por unidad de tiempo (kilojulios por
metro cuadrado por año)
• Ej: 400 KJ m-2 y-1
http://www.biologycorner.com/bio2/ecology/notes_chap3.h
tml
Energía y nutrientes
• En un ecosistema la energía entra como luz, es
convertida en energía química por los
productores y transferida a los consumidores en
varios niveles tróficos.
• La mayor parte de esa energía se “pierde” como
calor.
• Solo entre el 5 y 20% de la energía del sol es
atrapada por las plantas y transferida a los
consumidores primarios. Y se pierde igual energía
al pasar a los otros niveles tróficos.
La energía fluye a través del
ecosistema
• ¿Adónde es atrapada la energía del sol por la
planta?.....en los glúcidos y demás compuestos
orgánicos del vegetal.
• Del 80 al 95% de esa energía es usada por la
planta su mantenimiento, reproducción y
también se pierde como calor.
• Por eso solo del 5 al 20% es utilizado por los
consumidores.
• Eso puede explicar por qué una libra de maíz es
más barata que una libra de carne.
La energía fluye a través del ecosistema: el porcentaje
de la energía ingerida convertida en biomasa depende
de la tasa de respiración.
• El porcentaje de la energía ingerida convertida en
biomasa depende de la tasa de respiración.
• Producción bruta: cantidad total de energía atrapada
en la materia orgánica producida por las plantas por
área por tiempo en kilojulios.
• Producción neta: es la producción bruta menos la
energía perdida en la respiración.
• Biomasa: es el peso seco de los organismos medidos
en g m-2 año-1
• Calcule los valores de producción bruta y
producción neta usando la siguiente ecuación:
producción bruta – respiración= producción neta.
PB – R = PN
Pirámide de energía en una comunidad acuática. En
ocre, producción neta de cada nivel; en azul,
respiración; la suma, a la izquierda, es la energía
asimilada.
http://es.wikipedia.org/wiki/Cadena_tr%C3%B3fica
http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=133114
La productividad (biomasa) es más eficiente en los niveles
bajos de la pirámide
Índice de conversión de alimentos en biomasa.
• Los poiquilotermos son animales “de sangre fría”
(temperatura corporal variable, la regulan con el
medio ambiente). Son muy eficaces en la
producción de proteínas, y tienen un alto índice
de conversión de alimentos en biomasa.
• Los homeotermos son animales “de sangre
caliente” que regulan su propia temperatura
corporal, tienen un menor índice de conversión
de alimentos en biomasa.
Índice de conversión de alimentos en biomasa.
Aplicación en producción animal:
• Al constituir el alimento entre el 70 y 90 % de
los costos directos, la cantidad consumida por
kilogramo de producción ó eficiencia de
conversión alimenticia (ECA), es una de las
principales variables que determinan el
resultado económico en los engordes de
bovinos.
Aplicación: La relación de conversión en practicas sustentables de
producción de alimentos
Conversión de energía
Mide la productividad de diferentes métodos de producción de proteínas, esta
medida demuestra la cantidad de kilogramos necesarios para incrementar el
peso de un animal vivo en 1 kilo.
http://www.salmonchile.cl/es/sustentabilidad.php
Huella de carbono
Huella de Carbono
La huella de carbono mide las emisiones totales de gases de efecto invernadero
causadas directa o indirectamente por la producción de un producto. La huella de
carbono se mide en kilogramos ( kg ) de dióxido de carbono equivalente ( kgCO2e )
por kg parte comestible del producto.
Pirámides de biomasa
• Su forma es similar a
las pirámides de
energía.
• Los consumidores de
cada nivel tienen una
población menor.
• Los predadores son
menos y más grandes
que las presas
http://www.biologycorner.com/bio2/ec
ology/notes_chap3.html
Pirámides de biomasa
Estas pirámides reflejan la masa presente en un momento dado; de aquí, la relación
aparentemente paradójica entre el fitoplancton y el zooplancton. Dado que la tasa de
crecimiento de la población de fitoplancton es mucho más alta que la de la población de
zooplancton, una pequeña biomasa de fitoplancton puede suministrar alimento para
una biomasa mayor de zooplancton.
http://iescarin.educa.aragon.es/estatica/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%2
08/8%20-%20Capitulo%2054.htm
Discuta las dificultades de clasificar los
organismos en niveles tróficos.
http://ieshermanosbilingual.blogspot.com/2011/02/trophicdynamics.html
• Explique la reducida biomasa y bajo número
de organismos en los niveles tróficos
superiores.
• Construya una pirámide de energía a partir de
la información dada. Las unidades son kJ m–2
año–1.
nivel trófico
flujo de energía kJ m-2 año-1
productores
20,810
consumidores primarios
3368
consumidores secundarios
383
consumidores terciarios
21
Sucesión ecológica
• La sucesión ecológica es el cambio de los factores bióticos y
abióticos que se da en un ecosistema a través del tiempo.
• Distinga entre sucesión primaria y secundaria, usando un
ejemplo de cada tipo.
• Sucesión primaria: inicia cuando las plantas empiezan a crecer
en un área que ha sido devastada. Por ejemplo, después de
una erupción volcánica. Son plantas “pioneras” que van poco
a poco descomponiendo la roca y formando suelo. Luego
aparecen plantas que pueden germinar en ese suelo y
animales.
• La comunidad de una sucesión primaria suele ser de baja
biomasa y producción. Líquenes y musgos son plantas
pioneras.
• El tipo de ecosistema estable que emergerá en
un área puede predecirse en base al clima:
Principalmente por la temperatura y la
precipitación.
Sucesión ecológica
VIDEO:
https://www.youtube.com/watch?v=V49IovRSJDs&t=284s
Concepto de sucesión ecológica
• La sucesión ecológica es un proceso de cambio en
los ecosistemas que tiene lugar en el tiempo, y
que podemos observar tanto en el tiempo como
en el espacio.
• Supone la sustitución de unas comunidades de
especies por otras, de manera que con el
transcurso del tiempo el ecosistema se va
volviendo más complejo, aumentan los tipos de
interacciones, y también suele aumentar la
diversidad de organismos.
Sucesión primaria
• La sucesión primaria es aquella que comienza en un
hábitat totalmente inhóspito, sin suelo y sin banco de
semillas.
• El banco de semillas es el conjunto de semillas
acumuladas en el suelo en estado latente.
• Ejemplos de situaciones en las que se dan esas
condiciones inhóspitas son los hábitats de sustrato
enteramente rocoso, cuando un volcán submarino crea
una nueva isla, cuando una erupción volcánica
destruye todo lo que había previamente en un lugar y
deja roca al solidificarse la lava.
http://home.cogeco.ca/~parksidescienceq/SNC%202D/Ecology/?sortby=7
Sucesión primaria
Sucesión secundaria
• Sucesión secundaria: es cuando un nuevo
grupo de organismos sustituye a la comunidad
formada en la sucesión primaria, debido a un
evento natural o artificial (por ejemplo, un
incendio).
• Es una recolonización.
• Es más rápida, pues ya hay suelo formado.
sucesión secundaria
http://m.eb.com/assembly/125659
• Distinga entre bioma y biósfera.
• Biósfera: es el conjunto de organismos del
planeta.....todas las zonas donde viven se
consideran partes de la biósfera.
• Biomas: son las divisiones de la biósfera...cada
bioma se define por su vegetación y la
estructura de su comunidad.
• Las lluvias y las temperaturas afectan la
distribución de los biomas.
• Un climograma ilustra la interacción entre
estos dos factores.
Características de los 7 biomas
fundamentales.
• Limitar la descripción a la temperatura, la humedad y las
características de la vegetación. Climograma:
http://www.bcscience.com/bc10/pgs/quiz_section1.1.htm
Los 7 biomas
fundamentales
dependen
principalmente
de los factores
temperatura y
agua:
1. desierto
2. pradera
3. arbustos
(chaparral,
matorral)
4. bosque
templado
caducifolio
5. selva pluvial
6. tundra.
7. taiga (bosque
de coníferas)
http://podcasts.shelbyed.k12.al.us/a2weaver/files/2011/05/bio
me-color-sheet.jpg
Otras clasificaciones
http://es.wikipedia.org/wiki/Bioma
Esquema de clasificación de zonas de vida de Holdridge
La evapotranspiración potencial es la cantidad de evaporación que se
produciría si el agua no estuviera limitada.
http://es.wikipedia.org/wiki/Bioma
http://library.wur.nl/WebQuery/isric/26082
Zonas de vida de Holdridge en El Salvador
http://library.wur.nl/WebQ
uery/isric/26082
Características de los 7 biomas fundamentales.
Desierto
• Temperatura: muy caliente, suelo a más de 60
grados C en el día.
• Humedad: baja precipitación, menos de 30 cm
al año.
• Vegetación: cactos y malezas con tejidos
adaptados a almacenamiento de agua y
cutículas que reducen la pérdida de agua.
Desierto
http://co.kalipedia.com/ecologia/tema/biosferaecosistemas/desierto.html?x=20070418klpcnae
cl_22.Kes&ap=1
Bioma desierto
http://planetaconvida-mariuxi.blogspot.com/2011/02/ecosistema-del-desierto.html
Características de los 7 biomas fundamentales.
Pradera
• Temperaturas frías en invierno y calientes en
verano.
• Sequías estacionales, fuegos ocasionales,
humedad media.
• Pastos que retienen el suelo con raíces largas.
Praderas y chaparrales (grassland and shrubland)
http://www.pbs.org/earthonedge/ecosystems/grasslands1.html
Pradera
Características de los 7 biomas fundamentales.
Arbustos (chaparral, matorral, sabana)
• Temperaturas medias en invierno, y muy
calientes en verano.
• Inviernos lluviosos, y veranos secos.
• Matorrales leñosos que almacenan nutrientes
en raíces que son resistentes al fuego. Las
plantas rebrotan después de fuegos
periódicos, y las semillas germinan solo
después del fuego.
Arbustos (chaparral, matorral, sabana)
Sabana (Venezuela)
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:La_Gran_Sabana.jpg
Características de los 7 biomas fundamentales.
Bosque templado caducifolio
• Muy caliente en verano, muy frío en invierno.
• Alta precipitación durante el año. En invierno
puede congelarse por tiempos cortos.
• Árboles caducifolios como los robles. en años
calientes abundan las planta herbáceas
•
Bosque templado caducifolio
Bosque templado caducifolio
http://www.s-cool.co.uk/a-level/geography/ecosystems/revise-it/ecosystem-productivity
Características de los 7 biomas fundamentales.
Selva pluvial
• Muy caliente
• alta precipitación, mas de 250 cm por año.
• enorme diversidad de plantas. Bosque en
galerías.
Selva pluvial (rainforest)
http://rainforestheroes.com/about-rainforests/
Selva pluvial (rainforest)
Características de los 7 biomas fundamentales.
Tundra
• La tundra es un bioma que se caracteriza por
su subsuelo helado (permafrost), falta de
vegetación arbórea. Los suelos están cubiertos
de musgos y líquenes y son pantanosos con
turberas en muchos sitios. Hierbas y
matorrales de raíces superficiales (por el
permafrost)
• Poca precipitación
Tundra
Características de los 7 biomas fundamentales.
Taiga (bosque coníferas)
• Ligeramente más caliente que la tundra
• Poca precipitación, pero es húmedo debido a
la poca evaporación.
• Coníferas
Taiga
Taiga
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Taiga.png
Diagramas de Gersmehl
• El movimiento de nutrientes fue representada en
forma de diagrama de flujo en 1976 por P.F.
Gersmehl, y se conoce como el “Diagramas de
Gersmehl”
• Las flechas indican los materiales, transferencias,
entradas y salidas se representan en proporción.
Los círculos biomasa, hojarasca y suelo.
• El grosor de las flechas de transferencia es
proporcional a la cantidad de materiales
transferidos.
Diagramas de Gersmehl
Diagramas de Gersmehl
http://www.vicensvives.com/vvweb/view/webwidgets/ibextras/docs
/14_IB_Bio_001-075.pdf?ext=.pdf
http://www.slideshare.net/geographyalltheway/ib-geography-ecosystems-nutrient-cycling
http://www.powershow.com/view/3baeb5MDEzM/Model_of_the_Mineral_Nutrient_Cycle_developed_by_P_F_Gersmehl_in_1976_powerpoint_ppt_presentation
http://www.slideshare.net/geographyalltheway/ib-geography-ecosystems-nutrient-cycling
Perturbaciones medioambientales
• Las perturbaciones influyen en la estructura y
en la tasa de cambio dentro de los
ecosistemas.
• Investigar el efecto de una perturbación
medioambiental sobre un ecosistema:
contaminación de aguas en ríos.
Especies indicadoras e índices bióticos
• Especies indicadoras: son seres vivos muy
sensibles a cambios ambientales,
• Por ejemplo, los líquenes que viven sobre rocas y
árboles, son un indicador confiable de la calidad
del aire. Los líquenes son muy sensibles a la
contaminación del aire, y desaparecen de los
árboles de ciudades muy contaminadas.
• Otro grupo de especies indicadoras son
macroinvertebrados encontrados en cuerpos de
agua como ríos y arroyos.
Especies indicadoras e índices bióticos
• Organismos muy sensibles: planarias de agua,
larvas de efémeras, caracoles con branquias,
plecópteros (moscas de las piedras) y otros.
• Organismos medianamente sensibles:
camarones, larvas de libélulas (orden
Odonata) y otros.
http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S169046482008000200001&script=sci_arttext
http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S169046482008000200001&script=sci_arttext
Organismos tolerantes
Se incluyen en el grupo 3
En aguas contaminadas con materia orgánica existe una proliferación de
bacterias que degradan las biomoléculas con un enorme consumo de
oxígeno.
Animales que pueden vivir con poco oxígeno disuelto en el agua, son pues
organismos muy tolreantes, que sobreviven donde otros se asfixian.
Pertenecen a este grupo las larvas de ciertos mosquitos que tienen
sifones, gusanos como Tubifex y Limndrilus (que prolifera respirando aire
a través de un largo sifón). Por la misma razón, también los caracoles
pulmonados son tolerantes.
http://www.premiumorange.com/renard/travaux/TPE/Eu/bioticIndex/quality.htm
Culex
Tubifex
Dípteros de la fam. Chironomidae
Los Chironomidae son conocidos por su resistencia a la contaminación
con metales pesados al contrario de los Ephemeroptera, que son muy
sensibles.
Especies indicadoras e índices bióticos
• Índice biótico: es el número total de organismos
(taxones) colectados en una muestra, cada uno
multiplicado por un factor. Él número de
organismos sensibles encontrados se multiplica
por un factor mayor. Así, un índice biótico mayor
evidencia una mejor calidad del agua.
• Ejemplo de hoja para muestreo y determinación
del índice biótico:
http://www.niu.edu/~carter/courses/526/resour
ces/Simple_Stream.pdf
Índices bióticos: suelen ser específicos para un tipo de
contaminación y/o región geográfica, y se basan en el
concepto de organismo indicador. Permiten la valoración del
estado ecológico de un ecosistema acuático afectado por un
proceso de contaminación. Para ello a los grupos de
invertebrados de una muestra se les asigna un valor numérico
en función de su tolerancia a un tipo de contaminación, los
más tolerantes reciben un valor numérico menor y los más
sensibles un valor numérico mayor, la suma de todos estos
valores nos indica la calidad de ese ecosistema.
http://www.miliarium.com/prontuario/Indices/IndicesCalidadAgua.htm#Biol
ogicos
http://www.niu.edu/~carter/courses/526/resources/Sim
ple_Stream.pdf
Uso de bioindicadores para evaluar calidad del agua
en una cuenca
• Un caso de la vida real, en Chile:
Análisis comparativo de índices bióticos utilizados en la
evaluación de la calidad de las aguas en un río mediterráneo de
Chile: río Chillán, VIII Región
• Comparative analysis of biotic indexes used to evaluate water
quality in a Mediterranean river of Chile: Chillán River, VIII Region
•
• RICARDO FIGUEROA, ALEJANDRO PALMA, VICTOR RUIZ & XAVIER
NIELL
• Rev. chil. hist. nat. v.80 n.2 Santiago jun. 2007
• http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0716078X2007000200008
Diferentes índices utilizados en el estudio
Índices bióticos para definir calidad del agua
Existe una extensa lista de índices bióticos (IB), sin embargo, reconociendo que
muchos de ellos son modificaciones y/o adaptaciones, este estudio contempló la
aplicación de cuatro de ellos. El primero corresponde al índice Biótico Extendido (IBE)
el cual es una modificación del IB de Woodiwis (1978), adaptado a sistemas fluviales
italianos por Ghetti (1986) y que desde 1997 es aplicado como normativa por todas
las agencias de protección ambiental de Italia.
Fig. 2: Variación espacio temporal (valor medio y su desviación
estándar) de los índices bióticos adaptados para Chile central
(ChIBE, ChBMWP, ChSIGNAL y ChlBF), aplicados en el río Chillan (E1E8) y sus principales tributarios (T1-T10).
Índices bióticos
Una visión espacial y temporal de los resultados obtenidos mediante los
muéstreos directos (Fig. 2), muestran en general una tendencia a la
disminución de la calidad del agua a medida que se sigue el curso del río.
También es posible apreciar que el ChIBE, ChBMWP y el ChSIGNAL muestran
prácticamente las mismas clases de calidad, con un paso gradual de una muy
buena o buena calidad en la parte alta de la cuenca, una calidad regular en la
parte media de la cuenca y el empeoramiento aguas abajo y que se acentúa
después de la aglomeración urbana de la ciudad de Chillan.
FIN