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COMUNIDADES.
Secuencia didáctica 4: Comunidad
• Estructura de la comunidad
• Flujos de energía (cadenas tróficas)
COMUNIDAD: Como todos los seres vivos requieren de otros seres vivos iguales a ellos o de otras especies,
surge la Comunidad o Biocenosis que corresponde al conjunto de poblaciones, animales y vegetales que se
relacionan entre sí en un lugar determinado.
La Sinecología es una rama de la ecología que se encarga de estudiar a las comunidades. Tipos de
comunidades
• Comunidades mayores: formadas por asociaciones altamente organizadas y autosuficientes.
• Comunidades menores: dependen de las mayores para subsistir.
Las comunidades se pueden estudiar en 3 aspectos:
a) Morfológico: describe cada una de las especies que la integran.
b) Funcional: describe las relaciones tróficas de las poblaciones.
c) Evolutivo: describe los cambios al modificarse los factores ambientales.
En toda biocenosis existe una estructura y una dinámica:
I) ESTRUCTURA DE UNA COMUNIDAD BIOLÓGICA.
Está determinada por la clase, número y distribución de los individuos que forman las poblaciones. En la
estructura de una comunidad biológica se distinguen tres aspectos fundamentales: composición,
estratificación y límites:
1) COMPOSICIÓN DE LAS COMUNIDADES: Dentro de ésta se debe tomar en cuenta las siguientes
características:
a) Abundancia: es el número de individuos que presenta una comunidad por unidad de superficie
o de volumen (densidad de la población).
b) Diversidad: se refiere a la variedad de especies que constituyen una comunidad. Tanto la
abundancia como la diversidad es pequeña en aquellas zonas de climas extremos como
desiertos, fondos de océanos etc.
c) Dominancia: se refiere a la especie que sobresale en una comunidad, ya sea por el número de
organismos, el tamaño, su capacidad defensiva, etc. La comunidad, por lo general, lleva el
nombre de la especie que domina, por ejemplo, un pinar, comunidad de espinos, banco de
ostras, etc.
d) Hábitat: Es un lugar que ocupa la especie dentro del espacio físico de la comunidad.
Es necesario considerar al estudiar el concepto de hábitat que los organismos reaccionan ante
una variedad de factores ambientales y sólo pueden ocupar un cierto hábitat, cuando los
valores de esos factores caen dentro del rango de tolerancia de la especie.
e) Nicho Ecológico: Corresponde al papel u ocupación que desempeña la especie dentro de la
comunidad; si es un productor, un herbívoro o bien un carnívoro. Es de hecho, el ambiente
total y también el modo de vida de todos los miembros de una especie determinada en la
población.
Los organismos con un amplio rango de tolerancia ocupan nichos extensos, se les llama
generalistas.
Los organismos con un rango estrecho de tolerancia ocupan un nicho más reducido y se les
llama especialistas, suelen ser empleados como indicadores ecológicos.
f) Indicador ecológico: es aquella especie que presenta estrechos límites de tolerancia a un
determinado factor físico. Muchas son las especies que desde hace siglos se han identificado y
utilizado como indicadores ecológicos, para detectar la existencia desubstancias tóxicas. A
estas especies se les ha dado el nombre genérico de bioindicadores. Por ejemplo los mineros
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utilizaban los canarios para detectar la presencia de gases letales antes de internarse en las
minas. En el caso de las grandes ciudades, uno de los indicadores más notables de la
contaminación del aire en las ciudades es la presencia de líquenes, que son especies
particularmente sensibles a concentraciones importantes de SO2 y otras impurezas
atmosféricas.
2) ESTRATIFICACIÓN DE LA BIOCENOSIS:
La estratificación es el acomodo de las poblaciones en una comunidad debido a sus requerimientos
energéticos y alimenticios (tróficos), y puede ser en sentido horizontal y vertical.
Las comunidades se pueden encontrar en estratos o capas horizontales o bien verticales. De igual manera
existen comunidades monoestratificadas, en donde su estratificación vertical es muy pequeña y sólo se
permite distinguir un estrato, tal es el caso de las zona rocosas o desérticas cuyos animales y plantas
(representadas especialmente por líquenes) forman una capa al mismo nivel. Como ejemplo de una
estratificación vertical podemos observar un bosque en el cual se encuentra el estrato subterráneo,
suelo, un estrato herbáceo, arbustivo y arbóreo.
Estratificación Horizontal:
Es la distribución lateral en las diferentes poblaciones (distribución por manchones o aislada), originando
una gran competencia intraespecífica por la luz, nutrientes, agua, territorio, etc.
Esta se encuentra más marcada en comunidades acuáticas como el mar o un lago.
Estratificación horizontal acuática.
1) Zona Nerítica o costera: Zona marítima o lacustre sobre la plataforma continental o a la orilla a
muy poca profundidad con bastante irradiación solar e intensa fotosíntesis. Se clasifican en:
A) Organismos Pelágicos: Son los organismos que viven en las grandes masas de agua
dulceacuícolas o marinas (saladas).
B) Organismos neustónicos o neuston: Pueden desplazarse sobre la superficie del agua como los
peces, insectos, etc.
C) Organismos bentónicos o bentos: Animales y vegetales que viven en contacto con el fondo del
mar o de un lago, estos su vez pueden ser:
Sésiles: Viven fijos en las rocas como las ostras, mejillones, ostiones, etc.
Vágiles: Pueden desplazarse sobre el fondo del mar o lago, ya sea rocoso o arenoso como
las langostas, estrellas y pepinos de mar, etc.
2) Zona oceánica o de mar abierto: Es todo el océano después de la plataforma continental o de la
orilla de un lago o sea en aguas abiertas con organismos nectónicos o libres nadadores.
Estratificación Vertical
Esta disposición se encuentra vinculada con el acceso a la luz, es común en los lagos profundos o en el
mar, así como en los bosques tropicales o selvas y de coníferas.
En el mar o un lago existen dos zonas:
1) Eufótica: En ella llega la luz solar de manera efectiva ocurriendo la fotosíntesis en los productores
principalmente algas. Su profundidad depende de la transparencia del agua, el fondo rocoso,
arenoso o lodoso, la dinámica del agua, la contaminación, etc.
2) Afótica: En ella no llega la luz y las poblaciones son detritófagas.
En el bosque tropical o selva encontramos los siguientes estratos:
1) Zona subterránea: Los nutrientes y humedad permiten el desarrollo de las raíces en grandes
árboles y arbustos, existe competencia intra e interespecífica entre comunidades de
desintegradores o detritófagos lombrices, hormigas, etc.
2) Suelo del bosque o zona mucinal: La actividad biológica se realiza con mayor intensidad
descomponiéndose la materia orgánica o humus (hojas y troncos de árboles muertos y desechos de
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cadáveres) por la acción de desintegradores (gusanos, insectos, bacterias, hongos y levaduras) y
también es habitado por herbívoros y carnívoros.
3) Zona herbácea: Se encuentran los hongos, musgos, plantas rastreras y todo tipo de hierbas.
4) Zona arbustiva: Son los árboles que llegan hasta 4 o 5 metros de altura.
5) Zona arbórea: En ella existen árboles de 25 a 30 metros y hasta 50 metros, entre ellos viven
plantas epífitas y trepadoras (orquídeas, enredaderas, lianas) y animales como insectos,
serpientes, aves, mamíferos, etc.
Estratificación temporal.
Las actividades vitales de los organismos están sujetas a ciertos periodos de tiempo como los ciclos o
ritmo circadianos (circa=hacia y dies=día).
Ciclos diurnos como las actividades de plantas (girasoles) y de animales como los loros, rumiantes (vacas,
búfalos, jirafas, etc.), ciclos nocturnos como los búhos, murciélagos, felinos, etc.) y ciclos estacionales
(caída de hojas de los árboles, la floración, la migración y la hibernación.
3) LÍMITES DE LA BIOCENOSIS: En ocasiones es difícil establecer con claridad los límites de una
comunidad. Esto resulta sencillo hacerlo en comunidades que ocupan biotopos muy concretos y
delimitados, como ocurre en una pequeña charca o bien en una isla. Cuando se trata de
individualizar biocenosis establecidas en biotopos como el océano resulta difícil delimitarlas pues
unas con otras se interfieren. En tales casos existen zonas de transición que pueden ser
intermedias y que se conocen con en nombre de ECOTONO. La frontera entre un bosque y una
pradera, o bien la orilla de un río son ejemplos de ecotonos.
II) DINÁMICA DE UNA COMUNIDAD BIOLÓGICA:
La estructura física y biológica no es una característica estática de la comunidad, ya que cambia temporal
y espacialmente.
La estructura vertical de la comunidad cambia con el tiempo, conforme los organismos que la forman
nacen, crecen y mueren. Las tasas de natalidad y mortalidad de las especies varia en respuesta a los
cambios ambientales, cambiando el patrón de diversidad y dominancia de las especies, lo que lleva a lo
largo del tiempo y en el espacio a un cambio en la estructura de la comunidad, tanto física como
biológica, este cambio en el patrón de la estructura de la comunidad es lo que se llama dinámica de
comunidades. Dentro de la dinámica podemos encontrar tres puntos fundamentales: las sucesiones
ecológicas, las fluctuaciones y las interacciones que se desarrollan entre las poblaciones.
1) SUCESIÓN ECOLÓGICA: Es un cambio estructural de una comunidad en el que un conjunto de
plantas y animales toman el lugar de otros, siguiendo orden predecible hasta cierto punto, aunque
son tan variados como los ambientes en los que se lleva a cabo la sucesión.
En cada caso, la sucesión comienza con unos pocos invasores fuertes llamados pioneros. Si no hay
perturbación la comunidad que se ha establecido, llegara a formar una comunidad climax, variada y
relativamente estable, que subsiste por si misma a lo largo del tiempo.
A) Etapas Serales o Sere: Es la sucesión de comunidades que se sustituyen unas a otras en una
determinada área.
B) Clímax: Corresponde a una comunidad final, estable, en homeostasis con el medio que se
presentan después de las etapas serales.
C) Sucesión primaria: Es el desarrollo de una especie en una zona que no ha sido ocupada por una
comunidad, ejemplo surgimiento de una isla y los helechos sobre las rocas.
D) Sucesión secundaria: Desarrollo en un área donde ya existió y fue eliminada otra comunidad,
ejemplo Tierras abandonadas, bosque talado, área devastada por un incendio.
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2) FLUCTUACIONES DE LAS POBLACIONES:
Son cambios en las poblaciones que debido a diversos factores ambientales, que afecta a veces
dependiendo de la densidad o bien en forma independiente de la diversidad.
Ninguna especie animal se halla uniformemente distribuida por toda la Tierra, sino que ocupa un área de
distribución.
La extensión completa en tierra o en el agua en que se presenta una especie se denomina distribución
geográfica; y la clase de ambiente en que vive su distribución ecológica.
La distribución geológica de una especie depende de su existencia en el pasado. El estudio de la
distribución de los animales y plantas y de los factores que sobre ellas influyen es el objeto de estudio de
la zoogeografía y fitogeografía. Las comunidades vegetales dominantes en su estado clímax tienen una
fisonomía distinta a la de otras comunidades de plantas, las cuales a su vez determinan el tipo de
comunidades de animales. Las condiciones edáficas, atmosféricas o hídricas especiales son las que
determinan una Zona de vida(clasificación de Holdridge que es válida sólo para los continentes) y cada
zona de vida posee un tipo distinto de comunidad, por tanto podemos deducir que las comunidades se
distribuyen en estas zonas de vida (desiertos, estepas, bosques, tundras y páramos con sus respectivas
variantes) y están adaptadas a las condiciones abióticas que imperan en ellas (esta clasificación no
incluye a los microclimas ni a otros casos excepcionales).
Los factores externos que limitan la distribución de denominan barreras. Entre éstas se hallan:
Barreras físicas, como la tierra para los animales acuáticos y el agua para la mayor parte de los
animales terrestres o la variación de las características del suelo y del agua.
Barreras climáticas, como la temperatura (media, estacional o extrema), la humedad (relativa,
media, anual o mensual), etc.
Barreras biológicas, como la ausencia del alimento apropiado o la presencia de competidores
eficaces, enemigos, enfermedades, etc.
Estas barreras de transición entre 2 o más comunidades diversas se denominan ecotonos, este límite es
una zona de unión que puede ser escasa o de una extensión lineal considerable, pero en todo caso es más
angosta que las áreas de las comunidades adyacentes. Un ecotono suele contener a los organismos de
cada una de las comunidades y además organismos que son característicos de la comunidad ecotonal, por
lo que se dice que estas comunidades son muy ricas en diversidad y que caracterizan a un lugar
determinado. La tendencia hacia una diversidad y densidad aumentada en las uniones de las comunidades
se denomina efecto de borde.
Cada especie de planta o animal tiene un límite de tolerancia -máximo o mínimo- a cada factor de su
ambiente. En las plantas la tolerancia a los venenos del suelo o del alimento puede ser estrecha, mientras
que a las diferentes longitudes de onda del espectro que utiliza para la fotosíntesis es amplia.
Los cambios de un factor más allá de los límites de tolerancia tienen como consecuencia la migración o la
muerte, o la sobrevivencia de sólo los individuos mejor adaptados (más tolerantes) a las condiciones
alteradas.
La distribución de las comunidades y el equilibrio de una población están sujetos en último término a la
ley del mínimo de Liebig, pues está limitada por el factor esencial que se presenta en cantidad menor o
por alguna fase o condición crítica para la cual la especie tiene poca latitud de adaptación. Las ostras,
por ejemplo, pueden vivir en aguas de distinta salinidad, pero solamente se reproducen sí la temperatura
pasa de un cierto mínimo.
FLUJO DE ENERGÍA.
Muchas formas de vida vienen acompañadas de cambios de energía, a pesar de que la energía no se crea
ni se destruye solo se transforma (Primera Ley de la Termodinámica).
A esta ley se le conoce como principio de la conservación de la energía.
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La energía que llega a la superficie de la tierra como luz, mantiene un balance con la energía que
proviene de la superficie, como radiación de calor visible. La esencia de la vida es la progresión de dichos
cambios, como: crecimiento, autorreplicación y síntesis de combinaciones complejas de la materia. Por
ejemplo, las algas azul-verde son los organismos más sencillos de nuestro planeta, e igualmente fueron
los primeros en habitarlo, desde hace millones de años. Transforman la energía solar en energía química
para realizar los distintos procesos vitales.
De tal manera que la Segunda Ley de la Termodinámica dice que cuando la energía se transforma, pasa
de una forma concentrada a una menos organizada y más dispersa.
Segunda Ley de la Termodinámica:
“Toda energía que se transforma debe ser transferida.” A esta ley se le conoce como ley de la entropía.
¿Qué significa esto?
Cuando la energía pasa de un organismo a otro en las
cadenas alimenticias, las transformaciones energéticas no
son 100 % eficaces. El flujo de energía en los ecosistemas
sigue una misma dirección, como resultado de la acción de
las leyes de la Termodinámica.
¿Y cómo llega esa energía a nuestro planeta?
La energía solar proviene de la transformación de
hidrógeno en helio en donde se desprende energía a través
de una reacción de fusión nuclear y ésta energía es
aprovechada.
El diagrama anterior muestra cómo la
energía (flechas gruesas) y los nutrientes
inorgánicos (flechas delgadas) fluyen a
través del ecosistema. Debemos,
primeramente, aclarar algunos
conceptos. La energía "fluye" a través del
ecosistema como enlaces carbonocarbono. Cuando ocurre la respiración
celular, los enlaces carbono-carbono se
rompen y el carbono se combina con el
oxígeno para formar dióxido de carbono
(CO2). Este proceso libera energía, la que
es usada por el organismo (para mover
sus músculos, digerir alimento, excretar
desechos, pensar, etc.) o perdida en
forma de calor. Las flechas oscuras en el
diagrama representa el movimiento de
esta energía. Observe que toda la energía
proviene del sol y que el destino final de
toda la energía es perderse en forma de
calor. ¡La energía no se recicla en los
ecosistemas!
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CADENA TRÓFICA
Cadena trófica (del griego throphe, alimentación) es
el proceso de 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.
También conocida como cadena alimenticia, es la
corriente de energía y nutrientes que se establece
entre las distintas especies de un ecosistema en
relación con su nutrición.
1.- Cada cadena se inicia con un vegetal, productor u organismo autótrofo o sea un organismo que
"fabrica su propio alimento" sintetizando sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas que toma
del aire y del suelo, y energía solar (fotosíntesis).
2.- Los demás integrantes de la cadena se denominan consumidores. Aquél que se alimenta del
productor, será el consumidor primario, el que se alimenta de este último será el consumidor secundario
que sería un carnívoro y un terciario que sería un omnívoro o un supercarnivoro de alguna forma.
Son consumidores primarios, los herbívoros.
Son consumidores secundarios los carnívoros, terciario omnívoro y los cuaternarios necrófagos.
3.- Existe un último nivel en la cadena alimentaria que corresponde a los Descomponedores o
degradadores. Éstos actúan sobre los organismos muertos, degradan la materia orgánica y la transforman
nuevamente en materia inorgánica devolviéndola al suelo (nitratos, nitritos, agua) y a la atmósfera
(dióxido de carbono).
En una biocenosis o comunidad biológica existen:
1) Productores primarios, autótrofos, que utilizando la energía solar (fotosíntesis) o reacciones
químicas minerales (quimiosíntesis) obtienen la energía necesaria para fabricar materia orgánica a
partir de nutrientes inorgánicos.
2) Consumidores, heterótrofos, que producen sus componentes a partir de la materia orgánica
procedente de otros seres vivos. Si examinamos el nivel trófico más alto de entre los organismos
explotados por una especie, atribuiremos a ésta un orden en la cadena de transferencias, según el
número de términos que tengamos que contar desde el principio de la cadena:
a) Consumidores primarios, los fitófagos o herbívoros. Devoran a los organismos autótrofos,
principalmente plantas o algas, se alimentan de ellos de forma parásita, como hacen por
ejemplo los pulgones, son comensales o simbiontes de plantas, como las abejas, o se
especializan en devorar sus restos muertos, como los ácaros o los milpiés.
b) Consumidores secundarios, los zoófagos o carnívoros, que se alimentan directamente de
consumidores primarios, pero también los parásitos de los herbívoros, como por ejemplo el
ácaro Varroa, que es parasito de las abejas.
c) Consumidores terciarios, los organismos que incluyen de forma habitual consumidores
secundarios en su fuente de alimento. En este capítulo están los animales dominantes en los
ecosistemas, sobre los que influyen en una medida muy superior a su contribución, siempre
escasa, a la biomasa total.
En el caso de los grandes animales cazadores, que consumen incluso otros depredadores, les
corresponde ser llamados superpredadores (o superdepredadores). En ambientes terrestres
son, por ejemplo, las aves de presa y los grandes felinos y cánidos. Éstos siempre han sido
considerados como una amenaza para los seres humanos, por padecer directamente su
predación o por la competencia por los recursos de caza, y han sido exterminados de maneras
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a menudo sistemáticas y llevadas a la extinción en muchos casos. En este capítulo entrarían
también, además de los predadores, los parásitos y comensales de los carnívoros.
3) Las especies consumidoras pueden ser, si las clasificamos por la modalidad de explotación del
recurso:
a) Predadores y pecoreadores. Organismos que ingieren el cuerpo de sus presas, entero o en
parte. Esta actividad puede llamarse y se llama a veces predación, pero es más común ver
usado este término sólo para la actividad de los carnívoros, es decir, los consumidores de
segundo orden o superior.
b) Descomponedores y detritívoros. Los primeros son aquellos organismos saprótrofos, como
bacterias y hongos, que aprovechan los residuos por medio de digestión externa seguida de
absorción (osmotrofia).
Los detritívoros son algunos protistas y pequeños animales, que devoran (fagotrofia) los
residuos sólidos que encuentran en el suelo o en los sedimentos del fondo, así como animales
grandes que se alimentan de cadáveres, que es a los que se puede llamar propiamente
carroñeros.
c) Parásitos y comensales. Los parásitos pueden ser depredados, como lo son los pulgones de las
plantas o mariquitas, o los parásitos de los grandes herbívoros africanos, depredados por
picabueyes y otras aves. Los parásitos suelen a su vez tener sus propios parásitos, de manera
que cada parásito primario puede ser la base de una cadena trófica especial de parásitos de
distintos órdenes.
En realidad puede haber hasta seis o siete niveles tróficos de consumidores, rara vez más, formando como
hemos visto no sólo cadenas basadas en la predación o captura directa, sino en el parasitismo, el
mutualismo, el comensalismo o la descomposición.
Es importante conocer los entornos de las relaciones alimenticias que se desarrollan en las comunidades,
tomando en cuenta: Estructura(componentes); los niveles tróficos; la transferencia de energía y las
medidas de la complejidad (# de especies) de una comunidad sobre la base de las relaciones alimenticias.
1) Estructuras de las cadenas alimenticias: De acuerdo a un modelo generalizado de estructura
trófica, donde tenemos un sistema de pastoreo (a partir de vegetales) unidos a un sistema que se
alimenta del anterior que es el que se inicia con la Materia Orgánica Muerta (MOM) y se le conoce
como Sistema Descomponedores.
2) Nivel trófico: Número de etapas que separan a un organismo de los productores o de la MOM.
Los vegetales y la MOM ocupan el primer nivel trófico; los herbívoros ocupan el segundo y los
carnívoros ocupan más de un nivel trófico.
3) Transferencia de energía: Se refiere a la energía que llega a un nivel trófico, tomando en
cuenta la Eficiencia de consumo, de Asimilación y de Producción (lo que pasa al siguiente nivel
trófico), así como también se toma en cuenta la energía que se pierde por calor respiratorio.
Una cadena alimentaria en sentido estricto, tiene varias desventajas en caso de desaparecer un eslabón:
Desaparecerán con él todos los eslabones siguientes pues se quedarán sin alimento.
Se superpoblará el nivel inmediato anterior, pues ya no existe su predador.
Se desequilibrarán los niveles más bajos como consecuencia de lo mencionado en 1) y 2).
En realidad esto rara vez ocurre porque las cadenas alimentarias en sentido estricto no existen; cuando
desaparece un eslabón otros consumidores ocupan su lugar
ESLABONES
En una cadena trófica, cada eslabón (nivel trófico) obtiene la energía necesaria para la vida del nivel
inmediatamente anterior; y el productor la obtiene del sol. De este modo, la energía fluye a través de la
cadena de forma lineal.
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En este flujo de energía se produce una gran pérdida de la misma en cada traspaso de un eslabón a otro,
por lo cual un nivel de consumidor alto (ej: consumidor terciario) recibirá menos energía que uno bajo
(ej: consumidor primario).
Dada esta condición de flujo de energía, la longitud de una cadena no va más allá de consumidor terciario
o cuaternario.
RED TRÓFICA
La red trófica o alimenticia es el conjunto de cadenas tróficas que pueden establecerse en un ecosistema.
Son diagramas no lineales en los que se manifiestan las relaciones de depredación en un ecosistema,
aunque resulta muy complejo representar a todos los organismos presentes en dicho ecosistema. Esta
puede ser o muy simple o compleja ya sea su medio ambiente. En esta se hallan en primera instancia los
productores, consumidores primarios, secundarios y terciarios.
Es la sucesión ordenada de los organismos en el cual un individuo se alimenta del anterior y es comido por
el que sigue. Es por esto que se le dice cadena, ya que cada ser vivo constituye un eslabón que está unido
a otro por un vínculo, que es la alimentación. Las redes tróficas describen los hábitos alimentarios y de
las interacciones que se dan entre los individuos de una comunidad. Por ejemplo: (Alfalfa-conejoserpiente-halcón) (Algas marinas-peces-gaviota).
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LAS LEYES TERMODINÁMICAS
Ley Cero de la Termodinámica
A esta ley se le llama de "equilibrio térmico". El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el
cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura.
Esta ley dice "Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma temperatura que
un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura". Este concepto fundamental, aun
siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes.
De ahí que recibe la posición cero.
Como consecuencia de esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibrio térmico entre sí están a la
misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se encuentran en equilibrio térmico entre
sí. Un ejemplo de la aplicación de esta ley lo tenemos en los conocidos termómetros.
Primera Ley de la Termodinámica
Esta primera ley, y la más importante de todas, también conocida como principio de conservación de la
energía, dice: "La energía no puede ser creada ni destruida, sólo puede transformarse de un tipo de
energía en otro".
La primera ley de la termodinámica da una definición precisa del calor, y lo identifica como una forma de
energía. Puede convertirse en trabajo mecánico y almacenarse, pero no es una sustancia material.
Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías,
y el trabajo o energía, medidos en julios, eran completamente equivalentes. Una caloría equivale a 4,186
julios.
Segunda Ley de la Termodinámica (Principio de la Entropia)
La segunda ley dice que "solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo
con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura". Al respecto, siempre se observa que el
calor pasa espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos hasta quedar a la misma temperatura.
La primera ley nos dice que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en
que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto
caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés,
se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.
En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no. Para explicar esta falta de
reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinámica, que tiene dos enunciados equivalentes:
Enunciado de Kelvin - Planck: Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no
produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual
de trabajo.
Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia
continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.
La segunda ley de la termodinámica da, además, una definición precisa de una propiedad
llamada entropía (fracción de energía de un sistema que no es posible convertir en trabajo).
Para entenderla, la entropía puede considerarse como una medida de lo próximo o no que se halla un
sistema al equilibrio; también puede considerarse como una medida del desorden (espacial y térmico) del
sistema.
Pues bien, esta segunda ley afirma que "la entropía, o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca
puede decrecer. Por tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía, ya
no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio"
Como la entropía nunca puede disminuir, la naturaleza parece pues "preferir"’ el desorden y el caos.
Puede demostrarse que el segundo principio implica que, si no se realiza trabajo, es imposible transferir
calor desde una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta.
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Tercera Ley de la Termodinámica
La tercera ley tiene varios enunciados equivalentes:
"No se puede llegar al cero absoluto mediante una serie finita de procesos"
Es el calor que entra desde el "mundo exterior" lo que impide que en los experimentos se alcancen
temperaturas más bajas. El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por
la total ausencia de calor. Es la temperatura a la cual cesa el movimiento de las partículas. El cero
absoluto (0 K) corresponde aproximadamente a la temperatura de - 273,16ºC. Nunca se ha alcanzado tal
temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable.
"La entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a cero a medida que la
temperatura tiende a cero".
"La primera y la segunda ley de la termodinámica se pueden aplicar hasta el límite del cero absoluto,
siempre y cuando en este límite las variaciones de entropía sean nulas para todo proceso reversible".
El tercer principio de la termodinámica afirma que "el cero absoluto no puede alcanzarse por ningún
procedimiento que conste de un número finito de pasos. Es posible acercarse indefinidamente al cero
absoluto, pero nunca se puede llegar a él".
Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones
estadísticas, válidas siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel cuántico.
Asimismo, cabe destacar que el primer principio, el de conservación de la energía, es una de las más
sólidas y universales de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por la ciencia.
El cero absoluto implicaría falta total de movimiento atómico.
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ACTIVIDADES CORRESPONDIENTES AL TEMA DE COMUNIDADES
ACTIVIDAD #1 Después de leer la definición de comunidad y sus características en la página 1, redacta la
conceptualización de este nivel ecológico.
LA SINECOLOGÍA:
Es
estudia
da por
La Comunidad o Biocenosis corresponden
al conjunto de poblaciones, animales y
vegetales que se relacionan entre sí en un
lugar determinado.
aspectos
tipos
Morfológico:
Funcional:
Evolutivo
Mayores:
Menores:
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ACTIVIDAD # 2 Completa la siguiente tabla de resumen relacionada con la ESTRUCTURA de las
comunidades.
Abundancia
Diversidad o
biodiversidad
Dominancia o
Predominio
Hábitat
Nicho
ecológico
Organismos generalistas
Organismos especialistas
Indicador
Ecológico
Ecotono
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ACTIVIDAD # 3 Completa la siguiente tabla relacionada con la estratificación.
ESTRATIFICACIÓN:
Estratificación horizontal acuática
Zona nerítica o costera
Organismos pelágicos
Organismos neustónicos
o neuston.
Organismos bentónicos o
bentos
Organismos nectónicos o
necton
Zona oceánica o de mar
abierto
Estratificación vertical
En el mar o un lago
Zona Eufótica
Zona Afótica
En la selva o bosque tropical
Zona subterránea
Zona del bosque o
mucinal
Zona herbácea
Zona arbustiva.
Zona arbórea
Estratificación Temporal
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ACTIVIDAD # 5 Realiza lo que se te pide en los siguientes incisos.
A. Redacta el resumen o síntesis correspondiente a la dinámica de las comunidades biológicas
(páginas 3, 4).
B. Explica cómo influyen las dos primeras leyes de la Termodinámica en las comunidades ecológicas.
C. Utiliza la imagen de la página 5 ó el organizador gráfico de la página 14 y en base a los contenidos
de las páginas 5 y 6, y explica cada elemento componente de la cadena alimenticia ahí
representada
ACTIVIDAD # 6 Contesta los ejercicios relacionados con el “diezmo ecológico” de acuerdo a la siguiente
información.
Aplicando las dos leyes de la Termodinámica a la ecología se ha podido mostrar que la cantidad de
energía recibida por los organismos de un nivel, sólo puede ser aprovechada por ellos en un 90% por lo
tanto lo único aprovechable por los organismos del siguiente nivel es 10%. A esto se le llama Ley de 10% o
del Diezmo Ecológico. De acuerdo a lo anterior resuelve los siguientes ejercicios.
1.- Si un productor capta 1600 calorías, ¿cuánto le corresponde al carnívoro grande, si ocupa cuarto nivel
dentro de la cadena alimenticia?
R=
2.-Si un productor capta 2350 calorías, ¿cuánto le corresponde al carnívoro chico si ocupa tercer nivel
dentro de la cadena alimenticia?
R=
3.-Si un carnívoro chico considerado como consumidor secundario obtiene 17.5 calorías, ¿cuántas captó el
productor?
R=
ACTIVIDAD # 7 A partir de la siguiente red alimenticia de un bosque, identifica a los organismos y anota
el nivel trófico que corresponda en cada situación:
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a) Organismos que sólo ocupan el primer nivel
trófico
b) Organismos que sólo ocupan el segundo
nivel trófico
c) Organismos que sólo ocupan el tercer nivel
trófico
d) Organismos que sólo ocupan el cuarto nivel
trófico
e) Organismos que ocupan varios niveles
dentro de la red alimenticia:
ACTIVIDAD # 8 Coloca las palabras faltantes e identifica las cadenas alimenticias que están relacionadas:
Fitoplancton, Algas, Cangrejo de Río, Restos Orgánicos, Gambusia, Zooplancton, Bacterias, Carpa,
Garza, Moluscos
Gambusia
Fitoplancton
16
ACTIVIDAD # 9 Completa el siguiente organizador gráfico, si clasificamos a las especies consumidoras
por la modalidad de explotación del recurso:
PRIMARIOS, fitófagos o herbívoros:
CONSUMIDORES
SECUNDARIOS, zoófagos o carnívoros
TERCIARIOS u omnívoros
PRODUCTORES:
Predadores o pecoreadores:
DESCOMPONEDORES
Parásitos y comensales:
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ACTIVIDAD # 10 Elabora y contesta el cuadro comparativo de las leyes de la termodinámica considerando
los siguientes aspectos.
A.
B.
C.
D.
Nombre
Principio
Tesis o enunciados
Ejemplos
Ley Cero
NOMBRE
PRINCIPIO
ENUNCIADOS
EJEMPLOS
1ª Ley
2ª Ley
3ª Ley