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ÁREA ECOLOGÍA
GUIAS
DE CLASES TEÓRICAS
Eduardo Atilio de la Orden
GUÍA DE CLASES TEÓRICAS
AUTOR
Ing. Agr. Lic.rer.reg. Ms.Sc. Eduardo Atilio de la Orden
Serie Didáctica para alumnos de las carreras de Ingeniería Agronómica e Ingeniería de Paisaje
Facultad de Ciencias Agrarias – UNCa.
ÁREA ECOLOGÍA Editorial Científica Universitaria - Universidad Nacional de Catamarca
ISSN: 1852-3013
ÁREA ECOLOGÍA
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Eduardo Atilio de la Orden
GUÍA DE CLASES TEÓRICAS
TEMA 1: ECOLOGÍA
•
La Ecología es una ciencia ambiental que procura interpretar cada muestra del
paisaje en forma global, para comprender su funcionamiento como unidad.
•
Es una ciencia de reciente desarrollo, surge como una rama de la biología. En el
año 1869 Ernst Haeckel, biólogo alemán, acuña el término ecología y la define
como “todas las interacciones que tiene el organismo en el medio”.
•
Ecología deriva del griego “oikos” que significa casa y “logos” estudio,
etimológicamente ecología es el estudio de la casa.
•
En 1963 Eugene Odum define a la Ecología es la ciencia que estudia
•
la estructura y función de la naturaleza”
•
El objeto de estudio de la ecología es el ecosistema.
•
El ecosistema es un conjunto de elementos bióticos y abióticos que se
interrelacionan y cumplen una función.
•
Toda actividad agronómica se asienta sobre ecosistemas, los cuales tienen
distintos grados de intervención antrópica.
•
Ecositemas naturales, no subsidiados: impulsados por energía solar
(ecosistemas de altura o de alta montaña) Funcionan en un rango de 1.000-2.000 a
10.000 Kcal/m2/año. (1 kcal es la caloría que se necesita para elevar 1ºC a 1 lt. de
agua que se encuentra a 15ºC).
•
Ecosistemas naturales, subsidiados: también impulsados por energía solar
(10.000-20.000 a 40.000 kcal/m2/año) Son sistemas que reciben aportes extras,
por ejemplo los ecosistemas que se encuentran aguas debajo de una cuenca,
fondos de valles, reciben sedimentos de la cabecera de la cuenca.
•
Ecosistemas agrícolas subsidiados, impulsados por energía solar.
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•
Ecosistemas urbanos o industriales, impulsados por combustible. El gasto se
encuentra ente 100.000 – 200.000 hasta 3.000.000 kcal/m2/año, es el
requerimiento de energía de una ciudad, al considerar a la ciudad como
ecosistema, al momento de sacar la energía de la ciudad, ésta deja de funcionar
como ecosistema urbano.
•
¿Cuál es el campo de acción de la ecología?
Gráfico Nº1: Niveles de Organización
BIÓTICOS Genes-
Células -
Órganos
-
Organ.
-
Poblaciones
Comunidades
mas
ABIÓTICOS
MATERIA
ENERGÍA
igua
BIOSISTEMAS
•
Sistemas
genético
Sistemas
celulares
Sistemas de
órganos
Sistema de
organismos
Sistema de
poblaciones
Ecosistemas
El campo de acción de la ecología es desde el sistema de población en adelante, la
ecología no estudia un organismo aislado, sino desde el nivel de población hasta
comunidades que interactuando con la parte abiótica constituyen el ecosistema o
biogeocenosis .Bio = parte biótica; Geo = componente abiótico (tierra) ; Cenosis =
conjunto de comunidades
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•
Divisiones de la Ecología
1. Autoecología: estudia la relación que existe entre una población y su medio
abiótico. Por ejemplo: cuáles son los requerimientos nutricionales, los
umbrales térmicos.
2. Sinecología: estudia las relaciones que existen entre todos los integrantes
de las comunidades, relaciones bióticas, relaciones tróficas, etc.
•
Principios de la Ecología.
1. Principios de Niveles de Integración o Principio de Control Jerárquico
a medida que los componentes se combinan para dar nuevos componentes
funcionales más organizados, surgen nuevas propiedades. Este principio no
es más que “el todo es más que las partes”.
2. Mecanismos homeostáticos: son mecanismos de verificación y de
regulación interna en la naturaleza para amortiguar cualquier fenómeno que
ocurra en el sistema. Estos mecanismos se verifican a lo largo de todo el
sistema. Ejemplo: la tasa de fotosíntesis de un área boscosa es más o
menos constante. Si estudiamos la tasa de fotosíntesis de cada individuo es
variable; mientras que la tasa de fotosíntesis de la comunidad es constante.
•
Principio de ecología agraria: la tasa de explotación debe ser menor o igual a la
tasa de renovación para no degradar el ambiente (principio fundamental).
•
Concepto de Recurso: cualquier bien o elemento que sirve para satisfacer las
necesidades humanas.
•
Recurso Natural: cualquier elemento que proviene de la naturaleza y que
satisfaga una necesidad humana.
•
Recurso Natural Desapercibido: cualquier bien o elemento que existe en la
naturaleza al que aún no se le da, no se le conoce, un uso o fin determinado.
•
Recurso Natural Renovable: todo aquel que tiene la capacidad de renovarse a
una velocidad compatible con la de su utilización.
•
Recurso Natural no Renovable: la tasa de utilización no es compatible con la tasa
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de renovación.
TEMA 2: COMUNIDAD
•
En todo ecosistema es posible separar dos grandes subsistemas:
1. Comunidad biótica o biocenosis: se define como el conjunto de poblaciones
relacionadas por interacciones recíprocas que se encuentran en un área
determinada y en forma permanente (en ausencia de grandes
perturbaciones).
2. Ecotopo o soporte abiótico.
El estudio de las comunidades vegetales se conoce como fitosociología.
•
De acuerdo a la definición dada de comunidad, hay que tener en cuenta tres
propiedades fundamentales:
1. Es un grupo de poblaciones que se encuentra perfectamente localizado; es
la presencia conjunta de organismos de distintas especies en un área
determinada.
2. Las poblaciones recurren en el tiempo y espacio.
3. Cuando una comunidad es alterada tiende hacia una estabilidad dinámica.
Todos las poblaciones que constituyen una comunidad se encuentran en
equilibrio dinámico.
•
Características de la comunidad:
1. Unidad estructural: dada por el arreglo o disposición espacial de cada
organismo con respecto a todos los demás (estratificación, zonación, pisos).
Las bioformas nos permiten clasificar los vegetales de acuerdo a la posición
que se encuentran los renuevos, a las formas de crecimiento:
Nanofanerofitas, megafanerofitas, camefitas, geofitas, etc.
2. diversidad de especies (hace a la riqueza florística de la comunidad) es
mayor la diversidad en zonas cálidas y húmedas que en zonas templadas y
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secas.
3. Unidad funcional, es la resultante de las interacciones entre las
comunidades y su ambiente. Se reconoce una estructura trófica, que es la
forma de pasaje de energía dentro de las comunidades; periodicidad, etc.
•
Asociación Vegetal: está formada por lotes, que son unidades específicas de
vegetación observadas con una composición florística definida.
•
Límites de las comunidades: las asociaciones se mantienen en contacto. El límite
del contacto puede ser definido o difuso.
1. Definido: cuando es concreto y teniendo en cuenta que los lotes son
identificados. Por ejemplo, cuando hay cambios abruptos de sustrato.
2. El límite difuso, no es claro, no está bien definido. El de mosaico es el más
común, se mezclan las dos comunidades y forman un mosaico de
vegetación. Por Ej. de una comunidad de bosque pasa a un pastizal. En el
límite existe una situación intermedia donde se mezclan las dos
comunidades.
•
Lote o Stand: son unidades específicas de vegetación. Unidades estructurales con
límites definidos.
•
Continuum: la tendencia actual cuestiona que las comunidades se organizan por
lotes discontinuos, sino que la vegetación se organiza o distribuye a lo largo de un
gradiente ambiental. A lo largo del gradiente existen zonas de transición llamadas
“ecotono”. El ecotono no es más que la mezcla de comunidades. Con respecto a
diversidad, el ecotono es más rico.
•
Criterios a tener en cuenta para la delimitación de la comunidad.
1. Florístico: tiene en cuenta las relaciones taxonómicas, se conoce la
composición de especies.
2. Fisonómico: es el criterio que tiene que ver con las bioformas, con la fisonomía
vegetal (estepa arbustiva, estepa graminosa, bosque, etc.).
3. Fisiográfico: tiene que ver con la localización topográfica de las comunidades,
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donde está ubicada (ladera, piedemonte, llanura).
Se pueden usar criterios combinados, por ejemplo: fisonómico-florístico.
•
Criterios para denominar una comunidad: para denominar una comunidad se
puede usar el mismo criterio que se usó para delimitarla, por ejemplo, fisonómico –
florístico: bosque de Prosopis nigra y Aspidosperma quebracho blanco.
•
Concepto de Dominante Ecológico: es la especie que en virtud de su gran cantidad
de biomasa, alta densidad por unidad de superficie, tiene mayor éxito ecológico
dentro de la comunidad. Ejerce una influencia reguladora o de control sobre los
restantes miembro de la comunidad.
•
Parámetros o caracteres estructurales
1. Analíticos cualitativos.
2. Analíticos cuantitativos.
•
Caracteres analíticos cualitativos.
1. Composición florística, se determina taxonómicamente.
2. Bioformas o formas de vida: fisonomía bosque, arbustal, etc.
3. Estratificación. Establecido por la altura.
4. Tamaño de las hojas: microfilas (hojas pequeñas), latifoliadas (hojas
grandes), aciculares (forma de aguja), afilia (sin hojas), etc.
5. Periodicidad, estacionalidad de las especies, caducas o perennes.
6. Vitalidad de las especies: respuesta de las poblaciones a determinados
estímulos, se puede el estado fitosanitario de la población.
7. Sociabilidad: de acuerdo al tipo de dominancia se tiene:
•
Consociación: una sola especie dominante.
•
Asociación: dominantes son dos o más especies.
•
Faciación: es un caso especial de asociación, el área de la comunidad es
muy extensa se alternan los dominantes, no cambia la composición
florística. Ocurre en la provincia fitogeográfica del Monte, hay una faciación
de zigofiláceas, se alternan los dominantes.
•
Caracteres analíticos cuantitativos:
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1. abundancia: es el número de individuos que se encuentran en la comunidad.
Abundancia relativa: porcentaje con el que cada especie participa en la
comunidad
2. Densidad: número de individuos por unidad de superficie. Densidad absoluta:
es la densidad total de la comunidad. Densidad relativa: proporción de cada
población dentro de esa comunidad.
3. Altura: sirve para determinar estratificación.
4. Peso o biomasa: la cantidad de materia orgánica que se encuentra acumulada
en esa comunidad.
5. Frecuencia: número de veces que aparece una especie determinada en el
muestreo.
6. Cobertura aérea: es la proyección vertical del follaje en el suelo.
7. D.A.P.: diámetro a la altura de pecho.
• Técnicas de Muestreo: pueden ser sin parcelas y con parcelas
1. Sin parcelas: el muestreo puede ser:
• Transecta lineal. Se puede relevar frecuencia y cobertura de follaje.
• Cuartiles o método de los puntos. Se puede determinar densidad,
abundancia y DAP.
2. Con parcelas: las parcelas pueden ser redondas, cuadradas, rectangulares,
etc. pero se llaman “cuadrados”. En general se usa en estudios de pastizales.
• El cuadrado de cobertura sirve para estimar la cobertura de follaje en
pastizales.
• El cuadrado de corte sirve para determinar biomasa aérea.
• La transecta en faja no es más que un cuadrado grande. En la transecta en
faja se mide abundancia o densidad, altura de los individuos, DAP.
• La investigación ecológica
Fases de la Investigación Ecológica:
1. Exploración: en esta fase no se obtienen generalidades de la organización del paisaje.
Sólo una idea general (ríos, montañas, depresiones, etc.). En esta fase de exploración
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se usan escalas 1:10.000.000.
2.
Reconocimiento: siguen siendo para grandes áreas, escala 1:1.000.000 - 600.000.
Como resultado: formulación de hipótesis, determinación de áreas específicas,
variables que determinan la distribución de la vegetación, etc.
3.
Estudios detallados: escala 1:500.000, 1:50.000, 1:10.000. En esta fase se estudia
la distribución de la vegetación, composición florística, explicación a la distribución
del tapiz vegetal.
4.
Estudios experimentales: se realizan a campo a una escala 1:1 o catastral 1:500. Se
hacen seguimientos de ensayos, modificaciones, relación entre las distintas
especies, etc.
TEMA 3: POBLACIÓN
•
Concepto: Conjunto de individuos de la misma especie. Representa un nivel de
organización con propiedades particulares y exclusivas; posee una estructura
concreta y un funcionamiento ordenado.
•
Población local: es la unidad básica, o elemental que puede tener una población,
es un grupo de organismos de la misma especie que viven en un espacio y en un
tiempo determinado.
•
Análisis de la población:
1. Límites de esa población: Está en estrecha concordancia con la población
local. Hay que conocer los límites reales de la población.
2. Identificación de la población: Identificar cuáles individuos pertenecen a esa
población.
•
Parámetros o Caracteres estructurales.
1) Abundancia: número o peso de individuos de la población.
2) Densidad: número de individuos por unidad de superficie.
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3) Distribución espacial: reparto espacial que tienen los individuos de una
población, generalmente como respuesta a un conjunto de influencias
ambientales, modo de distribución, de dispersión, etc.
4) Proporción de edad: cantidad de individuos de cada edad o de cada
intervalo de edades.
5) Proporción de sexos: relación entre el número de individuos entre uno y otro
sexo en la población.
La distribución dela proporción de sexo y edades es una característica estructural de la
población que dan lugar a la construcción de las pirámides poblacionales.
•
Parámetros o caracteres dinámicos.
Medidas sucesivas de la densidad pueden informar acerca del patrón de crecimiento
•
Formas de crecimiento de las poblaciones.
1. Crecimiento exponencial, geométrico o en jota.
2. Crecimiento logístico o sigmoide.
Cada sistema ecológico presenta una determinada capacidad de carga la cual impone
una restricción al crecimiento de las poblaciones.
El crecimiento global de las poblaciones está determinado por la tasa de natalidad, tasa
de mortalidad y balance migratorio.
•
Tasa Natalidad: es el número de individuos que nacen por unidad de tiempo.
•
Índice o tasa de Natalidad Real o Ecológico: se refiere al aumento de una
población en condiciones ambientales reales.
•
Índice o tasa de Natalidad Potencial o Teórico: es el índice que se presentaría en
condiciones óptimas, sin condiciones ambientales limitantes.
•
Índice o tasa de Mortalidad: es el número de individuos que mueren por unidad de
tiempo.
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•
Índice de Mortalidad Ecológica o Real : es el índice que se manifiesta en la
naturaleza.
•
Índice de Mortalidad Mínima: depende de la capacidad fisiológica del organismo se
da en condiciones ideales.
•
Índice de Supervivencia: Porcentaje de individuos nacidos vivos que sobreviven en
distintas edades. Hay tres tipos de curvas típicas.
•
Tasa de crecimiento de una población o velocidad instantánea teórica de
reproducción.
Se acepta la teoría que todas las poblaciones evolucionan hacia un equilibrio dinámico y a
partir de este supuesto se realiza un análisis estadístico.
¿Cuándo y cómo va a crecer esa población? : dN / dt
dN / dt = r N
integrando la ecuación diferencial se obtiene:
Nt = No er.t
donde r = b – d
No es el tamaño de la población inicial
b: la tasa de natalidad
d: la tasa de mortalidad.
r : potencial biótico, representa la capacidad o intensidad de reproducción de la especie.
Capacidad innata de incremento de una población o índice intrínseco de incremento
natural o parámetro malthusiano. Es una propiedad estadística y depende las condiciones
naturales, fluctúa continuamente entre (+) y (-).
•
Causas que regulan el crecimiento de las poblaciones.
1. Dependiente de la densidad: a medida que aumenta la densidad, aumenta la
tasa de mortalidad, la tasa de mortalidad es directamente proporcional a la
densidad.
2. Independiente de la densidad: ocurre cuando el cambio o disminución de la
población son independientes de la densidad, (heladas, incendio, erupción
de un volcán, etc.)
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Las poblaciones alcanzan una estabilidad en el crecimiento cuando la tasa de natalidad
es igual a la tasa de mortalidad.
TEMA 4: PRODUCTIVIDAD
•
Un estudio del ecosistema puede ser realizado desde el punto de vista de la
comunidad, se pueden considerar tres enfoques:
1. El estudio de biomasa: es la cantidad o peso de los organismos. Es una medida
de la importancia dentro de la comunidad, es decir que grupo de organismos
tiene una mayor o menor importancia relativa, de acuerdo a la biomasa total
que tenga dentro de la comunidad.
2. El ciclo de la materia: considera a la comunidad como un superorganismo o
hiperorganismo, (ciclo del carbono, del fósforo, etc.).
3. El flujo de la energía: la diversidad de la naturaleza se reduce a calorías. Se
tienen en cuenta el 1º y 2º principio de la termodinámica.
El flujo de la energía tiene su punto de partida en la energía lumínica que es fijada por los
productores primarios a través de la fotosíntesis:
6 CO2 + 12 H2O + energía lumínica
H12C6O6 + 6 O2
en forma simultánea ocurre la respiración
H12 C6 O6 + O2
•
CO2 + H2 O + energía
Productividad: expresión cuantificable, síntesis de las interacciones entre los
organismos y su ambiente. Se refiere a la velocidad de producción de la materia
orgánica que va a depender de las circunstancias ambientales y su interacción con
las diversas relaciones funcionales de los organismos.
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•
Productividad Primaria Bruta: (PPB) es la acumulación total de energía o biomasa,
por parte de los productores, medida en un tiempo determinado (fotosíntesis bruta
o total).
•
Productividad Primaria Neta: (PPN) es la acumulación de biomasa o materia
orgánica remanente después que las plantas han realizado la respiración; o sea, la
cantidad de materia orgánica efectivamente incorporada al vegetal (descontadas
las pérdidas por respiración) en un tiempo y espacio dados.
•
Productividad Neta de la Comunidad: (PNC) cantidad final de materia orgánica
después de producido el consumo, en un tiempo y espacio determinados.
•
Productividad Secundaria: Velocidad de almacenamiento de la energía por parte de
los consumidores, sean estos herbívoros o carnívoros.
•
Factores que limitan o regulan la productividad:
1. Luz (intensidad o calidad de luz), agua, concentración de CO2 y temperatura.
2. Evapotranspiración (luz, temperatura, agua) puede servir para medir
productividad porque está influyendo directamente.
3. Tasa de Asimilación Neta.
4. IAF (índice de área foliar), etc.
•
Tasa de Renovación del Recurso: es la relación entre la Productividad y la
Biomasa: P / B, expresa la velocidad con que el recurso se está renovando.
•
Tiempo de renovación: es la inversa de la tasa de renovación: B / P.
•
Eficiencia de asimilación: es la relación que existe entre la energía fijada y la
energía utilizada.
•
¿Cómo se mide la productividad?: existen varios métodos, en ciencias agrarias el
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más utilizado es el de cosecha. Se obtiene la variación de la biomasa en un tiempo
determinado, generalmente el de una estación de crecimiento: ∆ B = B2 - B1 ; se
puede expresar en Kg. MS / ha / tiempo.
TEMA 5: INTERACCIONES BIOTICAS O COACCIONES
•
Acción: es la relación existente entre los elementos abióticos.
•
Reacción: es la relación existente entre un elemento abiótico y un elemento
biótico.
•
Interacciones Bióticas o Coacciones: es la relación que se establece entre los
elementos bióticos.
Las relaciones pueden ocurrir entre:
•
especies vegetales
•
entre animales y vegetales
•
especies animales.
Pueden ser de dos tipos:
1. Positivas: cuando uno o todos los organismos implicados en la relación reciben un
beneficio y ninguno es perjudicado. Pueden ser:
•
comensalismo
: (+), (0). Es la relación entre dos organismos donde uno
de ellos resulta beneficiado y ninguno perjudicado. Ej.: plantas epifitas –
árboles. Las plantas epifitas obtienen soporte.
•
mutualismo: (+), (+), la interacción es facultativa. Es la relación entre dos
organismos, donde se benefician ambos. El contacto es intermitente o se
produce únicamente por un corto intervalo de tiempo. Ej.: Pájaros –
rumiantes.
•
Simbiosis: (+), (+), la interacción es obligada. Es la relación entre dos
organismos donde se benefician ambos. La diferencia con el anterior radica
en que la interacción es cerrada, obligada y permanente. Ej.: Leguminosa –
bacteria (Rhizobium).
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2. Negativas: cuando por lo menos uno de los organismos que interactúan resulta
perjudicado.
•
Parasitismo: (+) (-): Es la relación entre dos organismos donde uno de ellos
se ve perjudicado. Según Odum (1994) el parásito es un organismo
pequeño que vive dentro o sobre del hospedante.
•
Competencia: (+) (-): Es la relación que existe entre dos poblaciones que
luchan por un mismo recurso que no está en cantidades suficientes para
ambos. La competencia puede ser:
1. Interespecífica: entre organismos de diferente especie. Es la
interacción entre especies estrechamente relacionadas,
adaptadas al mismo nicho o uno similar. Si la competencia es muy
severa, una especie puede ser eliminada por completo u obligada
a desplazarse.
2. Intraespecífica: entre organismos de la misma especie. Es mucho
más severa porque compiten por el mismo recurso en las mismas
condiciones. En esta competencia se produce la eliminación del
más débil o el desplazamiento a áreas marginales, regulándose
de esta forma la densidad poblacional.
•
Principio de exclusión competitiva: es la eliminación de una especie como
resultado de la competencia interespecífica. Fue demostrado en laboratorio
y no se da en una comunidad natural en equilibrio.
TEMA 6: LA SUCESIÓN ECOLÓGICA
•
Concepto: Es el desarrollo de la comunidad por acción de la vegetación que
origina el establecimiento de nuevas especies. Se identifica por un cambio
progresivo en la composición de especie.
•
Características sobresalientes:
1. Es un proceso ordenado de desarrollo de la comunidad que
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comprende cambios en la estructura de la misma y en los procesos.
Es razonablemente orientada en el tiempo y por consiguiente
predecible.
2. Resulta de la modificación del medio físico por la comunidad.
3. Culmina en un ecosistema estabilizado en el que se mantiene por
unidad de corriente de energía un grado máximo de biomasa y de
función simbiótica entre los organismos.
•
Comunidad clímax: es la comunidad final o estable que se encuentra en un
equilibrio dinámico con el clima y suelo de la región, resulta de una serie de
sucesiones.
•
Comunidad de clímax edáfico: comunidades que no están en equilibrio con los
factores regionales sino con factores locales del ecotopo.
•
Subclimax: la evolución de la sucesión puede ser detenida en una etapa
próxima al clímax, como consecuencia de la repetición de factores naturales
(inundaciones).
•
Disclimax: la evolución de la sucesión puede ser detenida en una etapa próxima
al clímax, como consecuencia de la repetición de factores de disturbación de
origen antrópico (fuego, tala, pastoreo).
TEMA 7: TENDENCIAS ESPERADAS EN EL CURSO DE LA SUCESIÓN
Cuando tiene lugar la sucesión ecológica existen tendencias o regularidades que
se manifiestan conforme se avanza hacia ecosistemas estabilizados. Estas regularidades
se pueden comprobar en los distintos atributos del ecosistema.
•
Atributos del Ecosistema.
1. ENERGÍA
• P.P.C. / respiración
• P.P.C. / biomasa
• Biomasa / unidad de corriente de energía
• P.N.C.
• Redes tróficas
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2.
ESTRUCTURA
• Materia orgánica total
• Elementos nutritivos inorgánicos
• Diversidad de las especies
• Diversidad bioquímica
• Heterogeneidad espacial
3.
HISTORIA BIOLÓGICA
•
Especialización de nicho
• Tamaño de los organismos
• Ciclos biológicos
4.
ALIMENTACIÓN
• Ciclos minerales
• Intensidad de intercambio (material)
• Regeneración de los nutrientes
5.
PRESIÓN DE SELECCIÓN
• Forma de crecimiento
• Producción
6.
•
•
•
•
•
HOMEOSTASIA CONJUNTA
Conservación de elementos nutritivos
Estabilidad
Entropía
Información
Interacciones bióticas
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