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LA ECOLOGÍA ... tiene unas raíces complejas Origen UNIVERSO TIERRA Evolución Teorías DIVERSIDAD CAMBIOS SISTEMA INTERACCIONES Adaptaciones Seres vivos DINÁMICA Estructura ECOSISTEMA Clima Ecología de sistemas Ecología química Fisiología Genética Geología ECOLOGÍA Hidrología Bioquímica Ciencias de la atmósfera Comportamiento Ecología de poblaciones Ecología evolutiva Ecología del comportamiento Las interrelaciones de los organismos con su medio ambiente tanto orgánico como inorgánico Odum E. (1997) Haeckel, (1869) Es el estudio de la estructura y función de la naturaleza Estudio de las interacciones que determinan la distribución, abundancia, número y organización de los organismos en los ecosistemas. Smith,R. y Smith, T. (2001) Es el estudio de la economía de la naturaleza Tercera década del siglo XX ECOLOGÍA Interacciones de los organismos tanto con el mundo físico como con los miembros de su misma especie y con los de las demás especies Es el estudio científico de las relaciones entre los organismos y el ambiente Incluye no solo las condiciones físicas, sino también las condiciones biológicas en que vive un organismo Los ecólogos tienen básicamente dos métodos de estudio... AUTOECOLOGÍA El estudio de especies individuales en sus múltiples relaciones con el medio ambiente SINECOLOGÍA El estudio de comunidades, es decir ambientes individuales y las relaciones entre las especies que viven allí. El concepto de ECOSISTEMA aparece con… Tansley (1935) Lindeman (1941) Lo concibe desde los intercambios de energía, atendiendo a la necesidad de conceptos que vinculen diversos organismos a sus ambientes físicos. ECOSISTEMA Es un sistema interactivo constituido por componentes físicos, químicos y biológicos del ambiente Los organismos que viven en un área particular junto con el ambiente físico con el que interactúan constituyen un ecosistema Los componentes básicos de un ecosistema son... Respiración Energía radiante CO2 CO2 O2 Caída de hojas Productores O2 Consumo H 2O H 2O Translocación Nutrientes Nutrientes Deposición Elementos abióticos consumidores Descomposición A escala global la TIERRA es un único ECOSISTEMA Los ecosistemas de la Tierra forman el ecosistema planetario o BIÓSFERA Reinos biogeográficos del mundo NEÁRTICO PALEOTROPICAL ETIÓPICO NEOTROPICAL ORIENTAL AUSTRALIANO Comunidad ecológica principal anivel regional Constituidos por una combinación característica de plantas y animales en una comunidad climax Se identifican por sus climas distintivos y sus plantas dominantes Su distribución en la Tierra está muy influida por los patrones anuales de temperatura y precipitaciones Los Biomas en el Mundo... Tundra Bosque Boreal Bosques Templados Praderas Templadas Chaparral Desierto Sabana Tropical Bosques Tropicales Alpino B I O M A S A R G E N T I N O S Zonas climáticas de la Tierra EL CLIMA Elementos que lo determinan HUMEDAD TEMPERATURA PRESIÓN ATMOSFÉRICA PRECIPITACIONES Factores que determinan el clima LATITUD LOCALIZACIÓN ALTITUD Las condiciones climáticas reales en las que viven la mayoría de los organismos no corresponden exactamente a las del clima global Varían de forma considerable dentro de una misma área climática MICROCLIMAS Topografía Cobertura vegetal Exposición al sol o al viento ENERGIA TRABAJO CAPACIDAD QUE TIENEN LOS SISTEMAS PARA PRODUCIR TRANSFORMACIONES EN SI MISMO O EN OTROS SISTEMAS Se puede TRANSFERIR en forma de CALOR fenómenos de CONVECCIÓN RADIACIÓN CONDUCCIÓN Características de las radiaciones electromagnéticas Velocidad de transmisión en el vacío, c = 299 792 km/s Longitud de onda, l : variable entre kilómetros y milésimas de nanómetro Frecuencia: es inversamente proporcional a la longitud de onda. n = c/l Energía: E = h x n , siendo h la constante de Plank y cuyo valor es H = 63 x 10-34 RADIACION SOLAR Absorbida por la vegetación La cubierta vegetal intercepta una gran cantidad de luz La cantidad de luz que penetra en la vegetación y llega al suelo varía tanto con la cantidad como con la posición de las hojas La cantidad de luz que llega a cualquier altura de la cubierta vegetal depende del número de hojas que hay por encima DENSIDAD FOLIAR se expresa como un índice de superficie foliar ISF = superficie foliar por unidad de superficie del terreno (m2 de superficie foliar/ m2 de superficie de suelo) La luz que recibe una planta afecta su actividad fotosintética Punto de compensación de luz Punto de saturación de luz El nivel de iluminación en que la tasa de incorporación de dióxido de carbono en la fotosíntesis iguala a la tasa de producción de dióxido de carbono en la respiración. La fotosíntesis funciona lentamente. Si el nivel de iluminación sobrepasa el punto de compensación la tasa fotosintética aumenta Es el nivel de iluminación a partir del cual un mayor aumento de la intensidad de la luz no produce un incremento en la tasa fotosintética. (fotoinhibición) Adaptaciones Especies intolerantes a la sombra ACLIMATACIÓN (ambientes soleados) Especies tolerantes a la sombra (ambientes sombríos) Adaptación de los organismos al Ambiente Un cambio que permita a un organismo funcionar eficientemente Significa una ventaja para vivir en un hábitat concreto, en una época determinada, y compartiendo el ecosistema con otras especies. Pueden producirse a cualquier nivel, desde el molecular hasta el de organización social, desde la capacidad sensorial hasta las asociaciones simbióticas de especies que evolucionan juntas. El motor del proceso de adaptación es la selección natural Todos los organismos viven en un ambiente térmico, en un constante intercambio de energía con el medio Luz del sol reflejada Luz del sol directa Polvo atmosférico Evaporación Luz del sol reflejada radiación térmica del animal evaporación conducción convección radiación térmica radiación térmica de la vegetación Las plantas experimentan un amplio rango de temperaturas desde su raíz hasta la copa, y además cada una de sus partes está expuesta a una temperatura distinta a lo largo del día La temperatura interna de una planta está influida por la absorción del calor ambiental y por su pérdida hacia el medio Una parte de la radiación absorbida se utiliza en la fotosíntesis, el resto calienta las hojas de las plantas y el aire circundante La cantidad de energía que absorbe una planta depende: del índice de reflexión de las hojas y la corteza, La temperatura de las hojas influye en la actividad fotosintética Relación entre tasa fotosintética y temperatura 20 de la forma y tamaño de las mismas 15 deshidratación aislamiento térmico sustancias anticongelantes transpiración ACLIMATACIÓN Fotosíntesis de la orientación de sus hojas, Tº ópt -10 0 20 30 40 50 10 5 Tº 0mín -10 Tº máx 0 20 30 Temperatura (ºC) 40 50 Ts Músculos y grasa Para mantener constante la temperatura del interior del cuerpo, un animal debe equilibrar las pérdidas y las ganancias de calor con el medio en que vive Tc Capa superficial Cambios en la tasa metabólica Conducción térmica T Ambiente El núcleo corporal intercambia calor con la capa superficial por conducción. La capa superficial intercambia calor con el medio por convección, conducción, radiación y evaporación (según propiedades de la piel y del revestimiento corporal) Dependiendo del mecanismo que utilizan para regular su temperatura: Homeotermos Mantienen una temperatura corporal constante independiente de la ambiental (endotermia) Aves, mamíferos Poiquilotermos Heterotermos Su temperatura varía según la temperatura ambiental (ectotermia) Utilizan tanto la endotermia como la ectotermia según las situaciones ambientales y necesidades metabólicas Invertebrados, anfibios, peces, reptiles Murciélagos, colibríes, abejas El equilibrio hídrico de un organismo está estrechamente relacionado con su equilibrio térmico Ante un déficit hídrico las plantas reducen su pérdida de agua con el cierre de los estomas para reducir la transpiración Condiciones severas de sequía bajan la tasa de fotosíntesis Plantas de regiones áridas o semiáridas: sistema de raíces extensos adaptaciones en la hoja, tallo Plantas sometidas al anegamiento experimentan estrés y síntomas similares a la sequía alteraciones en su metabolismo cambios en el crecimiento de sus raíces Los animales mantienen su equilibrio hídrico aumento del etileno en las raíces Sistema excretor Horizonte A, es la más superficial, es rica en materia orgánica por contener microorganismos Horizonte B, es denominado también de “precipitación”, “de acumulación” o “subsuelo”, en él se acumulan las arcillas provenientes del arrastre de la capa superior. Los compuestos férricos y coloides húmicos le dan un color rojizo y parduzco. Horizonte C, contiene material como resultado de la meteorización, el mismo o distinto del que se cree que se ha formado el suelo. Horizonte D, se suele llamar “roca madre” u “horizonte D”. Corresponde a la última capa del suelo y esta formada por roca sin alteración física ni química. La vida en el suelo El interior del suelo posee unas condiciones ambientales drásticamente diferentes del ambiente sobre su superficie o por encima de ésta Posee propiedades relevantes: Es estructural y químicamente estable Actúa como refugio contra temperaturas, vientos, luz o sequedad extremas Los espacios porosos del suelo determinan el espacio vital, la humedad y las propiedades gaseosas del ambiente del suelo En el suelo se encuentran bacterias, hongos, protozoarios, ácaros, coleópteros, hormigas, nemátodos, miriápodos, colémbolos, rotíferos, larvas, lombrices y otros microorganismos que participan en fenómenos de increíble complejidad, dentro de redes tróficas, para la transformación de la materia orgánica e inorgánica. COMUNIDADES ORGANISMOS POBLACIONES Grupo de individuos que pueden (potencialmente) reproducirse entre sí, y que coexisten en el espacio y en el tiempo Pertenecen a una misma ESPECIE HABITAT El lugar real en que vive un organismo. Describe una localización, se puede definir a distintos niveles y escalas NICHO Modo en que el organismo utiliza su hábitat e incluye todas las variables físicas, químicas y biológicas a las que responde.(Hutchinson, 1958) Papel de una especie en su comunidad incluyendo actividades y relaciones. Generalistas Ocupan nichos amplios Especialistas ocupan nichos estrechos Nicho fundamental: rango total de las condiciones ambientales y recursos bajo los cuales una especie puede sobrevivir Nicho efectivo: porción de espacio del nicho fundamental que una especie realmente explota en presencia de competidores Dimensionalidad de un nicho H TEMPERATURA U M Unidimensional E D A D H TEMPERATURA U Bidimensional M E D A D Tamaño del alimento TEMPERATURA Tridimensional POBLACIONES Presentan características únicas Número de individuos por unidad de superficie tienen una estructura de edad Densidad absoluta una densidad presentan una tasa de natalidad, de mortalidad y de crecimiento una distribución en el espacio y el tiempo responden de manera propia frente a la competencia, la depredación y otras presiones Número de individuos por unidad de superficie aprovechable para vivir Densidad ecológica Aleatoriamente, uniformemente o en agregados Las poblaciones no crecen indefinidamente… Surgen interacciones entre los miembros de una población que tiende a regular su tamaño Relaciones intraespecíficas Las plantas pueden capturar y mantenerse en un espacio excluyendo individuos de igual o menor tamaño Interceptando la luz, la humedad y los nutrientes Excretando toxinas orgánicas COMPETENCIA Entre individuos de la misma especie por los recursos ambientales TERRITORIALIDAD Relaciones interespecíficas Competencia Cuando ambas poblaciones tienen algún tipo de efecto negativo una sobre la otra. Es especialmente acusada entre especies con estilos de vida y necesidades de recursos similares. Ej. escarabajos de la harina y el arroz. Cuando dos especies de un ecosistema tienen actividades o necesidades en común es frecuente que interactúen entre sí. Comensalismo. Se produce cuando una especie se beneficia y la otra no se ve afectada. Así, por ejemplo, algunas lapas que viven sobre las ballenas. Cooperación. Dos especies se benefician una a otra pero cualquiera de las dos puede sobrevivir por separado. Sería el caso de las esponjas que viven sobre la concha de moluscos marinos Tipo de relación en el que dos especies se benefician entre sí hasta el extremo de que su relación llega a ser necesaria para la supervivencia de ambas especies. Las abejas, por ejemplo, dependen de las flores para su alimentación y las flores de las abejas para su polinización. Parasitismo. Mutualismo. Pequeños organismos que viven dentro o sobre un ser vivo de mayor tamaño (hospedero), perjudicándole. Son ejemplo de esta relación las tenias, garrapatas, piojos, muérdago ORGANISMOS AMBIENTE Autótrofas Heterótrofas HÁBITATS Es un ensamblaje de organismos producido de manera natural que comparten un mismo ambiente y hábitats y que interactúan directa o indirectamente los unos con los otros COMUNIDAD Estructura biológica Dominancia Número de ejemplares Mayor biomasa Adelantan y acaparan el mayor espacio Mayor contribución al flujo de energía o ciclo de nutrientes Controlan o influyen sobre el resto Estructura física Diversidad • Número de especies, riqueza •Abundancia relativa, equitatividad Estructura vertical •Forma de las plantas Estructura horizontal •Forma parches Condiciones ambientales cambian en el espacio y en el tiempo... ESTRUCTURA DINÁMICA DE LAS COMUNIDADES Cambios en la estructura física y biológica a lo largo y ancho del paisaje ZONACIÓN Transiciones son graduales y difíciles de definir los límites entre comunidades Borde Ecotono Lugar donde se encuentran dos o mas comunidades Área de solapamiento de dos comunidades Cambio a través del tiempo en la estructura de la comunidad SUCESIÓN .especies tempranas .especies tardías Al ir avanzando la sucesión la comunidad se vuelve más estratificada, permitiendo que ocupen el área más especies de animales. Con el tiempo, los animales característicos de fases más avanzadas de la sucesión reemplazan a los propios de las primeras fases. Inicia procesos de sucesión PRIMARIA Perturbaciones SUCESIÓN Crea diversidad SECUNDARIA Con el tiempo, el ecosistema llega a un estado llamado CLIMAX (estado óptimo dadas las condiciones del medio), en el que todo cambio ulterior se produce muy lentamente, y el emplazamiento queda dominado por especies de larga vida y muy competitivas. Vegetación tolerante a las condiciones ambientales autoimpuestas existe un equilibrio entre producción primaria bruta y respiración total, entre energía capturada y energía liberada, entre captación de nutrientes y liberación de los mismos Comunidad con amplia diversidad de especies, una estructura espacial desarrollada y cadenas alimenticias complejas Cada individuo es reemplazado por otro del mismo tipo , la composición promedio de especies alcanza un equilibrio Los ecosistemas se mantienen en funcionamiento no sólo por el flujo de la energía sino también por la circulación de los materiales Materia y energía fluyen juntos a través del ecosistema en forma de materia orgánica El flujo de energía en los ecosistemas es el que sustenta la vida... ¿CÓMO SE FIJA LA ENERGÍA? PRODUCCIÓN PRIMARIA PRODUCCIÓN PRIMARIA BRUTA Cantidad total de energía fijada por las plantas B Herbívoros o descomponedores I O PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA M A PRODUCCIÓN SECUNDARIA S A MATERIA ORGÁNICA g/m2 Cantidad presente en un momento dado Cantidad de energía que queda después de ser cubiertas las necesidades respiratorias ¿QUÉ CAMINOS SIGUE LA ENERGÍA A TRAVÉS DEL ECOSISTEMA? CADENAS TRÓFICAS REDES TRÓFICAS Relaciones alimentarias N I V E L E S T R Ó F I C O S Pirámide Alimentaria Al final de la cadena aparecen los... DESCOMPONEDORES Se alimentan del cuerpo muerto de otros organismos o de sus productos de desecho Disipan energía y devuelven nutrientes al ecosistema para su reciclaje macrodescomponedores Colémbolos, ácaros, miriápodos, lombrices, babosas, moluscos, cangrejos... microdescomponedores Bacterias y Hongos CADENA TRÓFICA DE LOS HERBÍVOROS CADENA TRÓFICA DE LOS DETRITÍVOROS CARNÍVOROS CARNÍVOROS HERBÍVOROS DESCOMPONEDORES BIOMASA (PNP) DETRITOS ¿QUÉ SUCEDE CON LA ENERGÍA A TRAVÉS DE LAS TRAMAS TRÓFICAS? LA CANTIDAD DE ENERGÍA DECRECE EN CADA NIVEL TRÓFICO SUCESIVO PIRÁMIDES ECOLÓGICAS Energía Energía Energía Energía Energía Se construyen sumando toda la biomasa o energía contenida en cada nivel trófico La suma de toda la biomasa o energía contenida en cada nivel trófico Representación gráfica de la estructura trófica y función de un ecosistema PIRÁMIDES ECOLÓGICAS En todos los ecosistemas existe un movimiento continuo de los materiales... Los diferentes elementos químicos pasan del suelo, el agua o el aire a los organismos y de unos seres vivos a otros, hasta que vuelven, cerrándose el ciclo, al suelo o al agua o al aire. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS GASEOSOS atmósfera – océanos Energía SEDIMENTARIOS Energía Energía Energía suelo-rocas-minerales Ciclo del Carbono Atmósfera Biomasa vegetal y animal Detritos/materia orgánica del suelo Ciclo del Agua Ciclo del Nitrógeno Nitrógeno Componente esencial de las proteínas y de la atmósfera Estado gaseoso(N2) Debe fijarse para su utilización Acción química de alta energía Radiación cósmica Relámpagos y rayos Biológico Bacterias fijadoras de nitrógeno Ciclo del Fósforo Completamente sedimentario Desconocido en la atmósfera Reservorios en rocas y depósitos naturales de fosfatos Ciclo del azufre El azufre disuelto proviene del desgate de las rocas, de la erosión y de la descomposición de la materia orgánica El azufre gaseoso tiene como fuentes la descomposición de la materia orgánica, la emisión de DMS por algas de los océanos y las erupciones volcánicas El Dióxido de azufre(SO2)es un contaminante atmosférico La Taxonomía es la ciencia encargada de estructurar y organizar en grupos a los seres vivos. Cada grupo de organización recibe el nombre de taxón Los taxones se crean atendiendo a las semejanzas y diferencias existentes entre los individuos. REINO Filum (División) Clase Orden Familia Género Especie Taxonomía moderna fue creada en el siglo XVIII por el naturalista sueco Carolus Linnaeus (llamado también Carl von Linné), , que clasificó miles de especies, utilizando como criterio la anatomía y fisiología. Sistema Binomial de Nomenclatura Carl Woese 1977 DOMINIOS: Caracteres que los definen BACTERIA ARCHEA EUKARYA Células Procariotas Eucariota Núcleo con NO SI Membranas lipídicas enlaces eter, ramificado enlazados por ester, no ramificados enlazados por éster, no ramificados Organelas NO SI Ribosomas 70 S 80 S Clasificación tradicional: Reino ANIMALIA Reino PLANTAE Tres Reinos: Sistema de Haeckel (1894) Reino PROTISTAS Reino PLANTA Reino ANIMAL Whittaker: Cinco Reinos (1969) Reino MONERA Esquema de Margulis: dos dominios y 5 reinos (1988-1996) Dominio PROKARYA Reino BACTERIA Reino PROTISTA Dominio EUKARYA Reino PLANTAE Reino PROTOCTISTA Reino FUNGI Reino FUNGI Reino ANIMALIA Reino PLANTAE Reino ANIMALIA Se basan en la organización celular, complejidad estructural y modo de nutrición. DOMINIO, una categoría superior a reino:, se reconocen tres linajes evolutivos; Cuatro Subdominios (Mayr 1990) Dominio PROKARYOTA Subdominio Eubacteria Subdominio Archaebacteria Dominio EUKARYOTA Subdominio Protista Subdominio Metabionta Reino METAPHYTA (PLANTS) Reino FUNGI Reino ANIMALIA Suprareinos y Seis Reinos (CavalierSmith 1998) Superreino PROKARYOTA Reino BACTERIA Superreino EUKARYOTA Reino PROTOZOA Reino ANIMALIA Reino FUNGI Reino PLANTAE Reino CHROMISTA Una simple representación filogenético de los tres dominios de la vida Archaea, Bacteria (Eubacteria) y Eukaroyota (todos los grupos eucarióticos: Protista, Plantae, Fungi, y Animalia) CARACTERÍSTICAS DE LOS CINCO REINOS MONERA Tipo de células PROTOCTISTA Procariotas Eucariotas ADN Circular Lineal Nº de células Unicelulares Nutrición Energía que utilizan Reproducción HONGOS ANIMALES Eucariotas Eucariotas Lineal Lineal Lineal Unicelulares Pluricelulares Unicelulares Pluricelulares Pluricelulares Pluricelulares Autótrofos Heterótrofos Autótrofos Heterótrofos Heterótrofos Autótrofos Heterótrofos Química Luminosa Química Luminosa Química Luminosa Química Asexual Sexual Asexual Sexual Asexual Sexual Sexual Asexual Eucariotas PLANTAS Tejidos diferenciados No existen No existen No existen Existen Existen Existencia de pared celular Existe Existe / No existe Existe Existe No existe Movilidad Sí / No Sí / No Sí / No No Sí REINO MONERA Son procariotas, con tamaños que van desde 1 a 15 micras •Carecen de núcleo •El ADN es circular •El citoplasma no está compartimentado •Generalmente aparece, rodeando a la célula, una pared protectora. Los principales grupos dentro de este reino son: Bacterias Algas cianofíceas Espirilo Cocos Bacilo Vibrión REINO PROTOCTISTA Organismos unicelulares o pluricelulares, pero todos ellos están formados por células eucariotas Los protoctistas pluricelulares tienen sus células asociadas sin formar tejidos, son células sin especializar y pueden realizar cualquier función. Se pueden diferenciar: Algas pluricelulares Protozoos Algas unicelulares REINO HONGOS (FUNGI) Son organismos unicelulares o pluricelulares. Organizan sus células en filamentos largos llamados hifas. El conjunto de hifas constituye el cuerpo del hongo, al que se denomina micelio. Pared celular de quitina Reproducción asexual o sexual. Forman esporas Heterótrofos. Pueden ser saprófitos, parásitos o simbiontes. GRUPOS MÁS REPRESENTATIVOS DEL REINO HONGOS Deuteromicetes Zigomicetes Ascomicetes Basidiomicetes Muy ramificadas, sin septos, nucleadas Muy ramificadas, hifas septadas Muy ramificadas, hifas septadas, nucleadas Reproducción sexual No se conoce la reproducción sexual Sexual, por unión de gametangios. No forma gametos. Sexual, por gametos o unión de gametangios. El cuerpo fructífero es un ascocarpo Sexual, forman cuerpos fructíferos llamadosen los basidiocarpo Tipo de vida Parásita, saprófita, Parásita, saprófita, Parásita, saprófita, simbionte Parásita, saprófita, Tipo de hifas Generalmente, hifas septadas REINO PLANTAS (METAFITAS) •Organismos eucariotas, pluricelulares, fotosintéticos •Reproducción puede ser asexual o sexual. •Desarrollo de estructuras para fijarse al sustrato y absorber agua y sales minerales. CLASIFICACIÓN DE LAS PLANTAS Briofitas Pteridofitas Gimnospermas Angiospermas Raíz, tallo y hojas NO SI SI SI Tejidos Epidermis y Conductores Epidermis y Conductores Epidermis y Conductores Epidermis y Conductores Flores No No Sí Sí Semillas No No Sí Sí Frutos No No No Sí Fecundación Fecundación sólo en presencia de agua. Primitivo Fecundación sólo en presencia de agua. Primitivo No precisa de agua para la fecundación. No precisa de agua para la fecundación. REINO ANIMA LES •Organismos eucariotas, pluricelulares, heterótrofos, cuyas células no poseen pared y se agrupan formando tejidos. •Generalmente se forman por la unión de gametos. La fecundación del óvulo por el espermatozoide origina el cigoto que, mediante un desarrollo embrionario y postembrionario, origina el individuo adulto. Los animales se clasifican en dos grandes grupos que son los diblásticos y los triblásticos. Tienen un desarrollo embrionario sencillo y están formados por dos hojas de células embrionarias, llamadas ectodermo y endodermo Tienen un desarrollo más complejo y están formados por tres hojas de células embrionarias, que son ectodermo, endodermo y mesodermo •Protóstomos Platelmintos, Nematodos, Anélidos, Moluscos Artrópodos. Poríferos •Deuteróstomos. Equinodermos Cordados. El ecosistema urbano La ciudad es un ecosistema complejo establecido, por diversas razones, en un medio cuya topografía y red hidrográfica tienen implicaciones físicas y sociales importantes.
