Pero el comportamiento respecto de una y otra no es el mismo: La energía se consume La materia se recicla

Transcripción

1 Ecología trófica Flujo de energía y ciclo de la materia Como ya hemos visto, los ecosistemas se comportan como sistemas abiertos: intercambian materia y energía con el entorno Pero el comportamiento respecto de una y otra no es el mismo: La energía se consume La materia se recicla La vida en la biosfera se mantiene gracias a un consumo constante de energía, es decir, requiere un fluir permanente de energía. Si este flujo cesase, la vida desaparecería. Los ecosistemas se comportan como sumideros de energía

2 Flujo de energía y ciclo de la materia

3 Flujo de energía y ciclo de la materia Energía solar Clorofila Materia orgánica inorgánica Rica en energía Pobre química en energía

4 Flujo de energía y ciclo de la materia Esta energía así fijada es la que utilizamos todos los seres vivos y también el origen de los combustibles fósiles.

5 Flujo de energía y ciclo de la materia Aunque la mayoría de la energía que entra en los ecosistemas es la procedente del sol, hay ecosistemas que obtienen energía mediante procesos quimiosintéticos, como las ya nombradas chimeneas negras de los fondos oceánicos

6 Flujo de energía y ciclo de la materia Respecto de la materia los ecosistemas siguen un comportamiento radicalmente distinto: Se recicla. Los seres vivos utilizamos siempre la misma materia desde que la vida apareció sobre la tierra Estamos hechos de material de derribo!

7 Niveles tróficos De acuerdo al papel que juega en la gestión de la energía cada especie del ecosistema, podemos distinguir los siguientes niveles tróficos: PRODUCTORES CONSUMIDORES: primarios y secundarios DESCOMPONEDORES

8 Niveles tróficos PRODUCTORES Organismos autótrofos, fotosintéticos o quimiosintéticos CONSUMIDORES PRIMARIOS Organismos herbívoros o fitófagos Organismos carnívoros o zoofagos CONSUMIDORES SECUNDARIOS

9 Niveles tróficos DESCOMPONEDORES También llamados detritívoros. Son el nivel trófico más olvidado Obtienen la energía de restos de materia orgánica como animales o plantas muertos, restos orgánicos: pelos, plumas o productos de excreción como los coprófagos

10 Niveles tróficos Estas biocenosis de descomponedores del suelo se reparten, aproximadamente de la siguiente forma: 40% Bacterias 50% Hongos 5 a 9% Protozoos Microdescomponedores 0.4% (4000 indiv.) descomponedores macroscópicos: Colémbolos, ácaros, lombrices, nemátodos o gasterópodos Colémbolo Ácaro Nemátodo

11 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas Esto produce relaciones en forma de cadenas tróficas

12 Cadenas y redes tróficas Energía total obtenida Veamos como se gestiona la energía consumida por la oruga Eliminada Usada Almacenada

13 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas Regla del 10%

14 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas El zorro es una especie típicamente euritrófica

15 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas

16 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas El osos panda y el águila imperial son dos típicas especies estenotróficas

17 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas En los ecosistemas las cadenas tróficas son muy complejas y se entretejen entre si formando unas estructuras tipo red

18 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas Ejemplo de las interacciones en una red trófica marina para comprobar la disminución de las capturas de bacalao en la costa noroeste de EE.UU.

19 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas La mayor parte de las redes tróficas no representan los descomponedores Se representan las cadenas tróficas iniciadas en los productores y continuadas por los consumidores primarios Pero la mayor parte de la energía de los productores no es utilizada por los herbívoros sino por los descomponedores

20 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas Por ejemplo en un bosque templado El 50% de la energía bruta fijada es destinado al mantenimiento y la respiración. El 50% restante se distribuye: 13% se incorpora como nuevos tejidos 2% es consumido por los herbívoros 35% es utilizado por los descomponedores Mantenimiento y respiración Consumido por descomponedores Nuevos tejidos Consumido por herbívoros

21 Ecología trófica. Cadenas y redes tróficas Por tanto las cadenas tróficas son de dos tipos: las que se inician en los fitófagos y las de los descomponedores PRODUCTORES CONSUMIDORES PRIMARIOS DESCOMPONEDORES CONSUMIDORES SECUNDARIOS DETRITOS

22 Ecología trófica. Parámetros tróficos Los parámetros tróficos nos permiten cuantificar los flujos de energía entre niveles tróficos o comparar diferentes ecosistemas El parámetro básico es la BIOMASA o su equivalente en unidades energéticas BIOMASA: unidades de masa (Kg, g, Tm) muy frecuentemente referidas por unidad de superficie (m 2, a, ha o de volumen (l, m 3, hm 3 ) en ecosistemas acuaticos Si la expresamos como unidades de energía se puede hacer teniendo en cuenta que: 1 g de materia orgánica = 4-5 Kcal ó 1 Kcal = 4180 Julios

23 Ecología trófica. Parámetros tróficos La biomasa no es siempre un parámetro adecuado para entender el flujo energético, por esta razón se utiliza la PRODUCCIÓN. La PRODUCCIÓN se expresa como unidades de biomasa, o su equivalente energético, por unidades de superficie (o volumen) y tiempo. Por ejemplo: Kcal/m 2 año, Kg/Ha año, g/cm 3 día El parámetro más determinante de un ecosistema es la PRODUCCIÓN PRIMARIA, es decir la producción en el nivel de los productores, puesto que es la que condiciona al resto de los niveles tróficos. También podemos hablar de PRODUCCIÓN SECUNDARIA para referirnos a la producción en el nivel de los consumidores

24 Parámetros tróficos Por último, respecto a la producción debemos distinguir entre: PRODUCCIÓN BRUTA: total de la energía fijada, o consumida, por un nivel trófico por unidad de tiempo. PRODUCCIÓN NETA: la energía almacenada en un nivel trófico una vez descontados los gastos de respiración. PRODUCCIÓN NETA = PRODUCCIÓN BRUTA - RESPIRACIÓN La producción bruta es un parámetro que resulta difícil de estimar, en cambio, la P neta es más fácil de medir en unidades de Biomasa/tiempo

25 PRODUCCIÓN PRIMARIA NETA Y BIOMASA VEGETAL DE LOS ECOSISTEMAS TERRESTRES ECOSISTEMAS ÁREA 10 6 Km 2 Producción primaria neta g/m 2 año Producción primaria neta mundial 10 9 t/año Biomasa media por unidad de superficie Kg/m 2 Selva tropical Bosque tropical estacional Bosque perenne templado Bosque caducifolio templado Bosque boreal Sabana Tierras de cultivo Bosques y monte bajo Pastos templados Tundra y pastos alpinos Desiertos de matorrales Roca, hielo, arena Pantanos y marismas Lagos y cursos de agua Total ecosistemas continentales Arrecifes y lechos de algas Estuarios Zonas de afloramiento Plataforma continental Océano abierto Total ecosistemas marinos

26 Parámetros tróficos Vamos a definir un último grupo de parámetros tróficos: PRODUCTIVIDAD La PRODUCTIVIDAD (bruta o neta) es la relación entre Producción y Biomasa Productividad Bruta = Producción Bruta/ Biomasa Productividad Neta = Producción Neta/ Biomasa A la Productividad Neta también se le denomina TASA DE RENOVACIÓN y se expresa como %. Y a la inversa de la TASA de RENOVACIÓN Tiempo de renovación = Biomasa/ Producción neta

27 Eficiencia ecológica También se puede aplicar al nivel de los consumidores valorando el alimento ingerido y la biomasa de animal producida.

28 Ecología trófica. Factores limitantes de la producción primaria Luz Humedad Temperatura Disponibilidad de nutrientes

29 Ecología trófica. Factores limitantes de la producción primaria: la luz

30 Pirámides ecológicas Son representaciones de las relaciones tróficas en los ecosistemas Se dibujan unas superficies proporcionales al parámetro trófico representado para cada nivel trófico. Podemos encontrar pirámides de individuos, biomasa, producción neta Normalmente no aparecen los descomponedores. Son muy útiles para comparar ecosistemas, o comprobar la eficacia entre niveles tróficos.

31 Ecología trófica. Pirámides ecológicas CONSUMIDORES SECUNDARIOS CONSUMIDORES PRIMARIOS PRODUCTORES

32 PIRÁMIDES ECOLÓGICAS Zorros Conejos Hierbas Pirámide de números Pirámide de biomasa o energía Pirámide de producción neta

33 Ecología trófica. PIRÁMIDES ECOLÓGICAS Pirámide de producción neta y bruta de un ecosistema fluvial (Silver Springs, Florida) 10 3 Kcal/cm 2 año

34 Ecología trófica. PIRÁMIDES ECOLÓGICAS Pueden existir pirámides invertidas? Pirámide de biomasa Pirámide de producción neta Leones marinos Caballas Zooplancton Fitoplancton

35 Ecología trófica. Ciclo biogeoquímico del Carbono fotosíntesis C inorgánico CO 2 respiración C orgánico respiración respiración

36 Ecología trófica. Ciclo biogeoquímico del Carbono fotosíntesis C inorgánico CO 2 respiración C orgánico C fósil

37 Ciclo biogeoquímico del Carbono

38 Ciclo biogeoquímico del Nitrógeno N 2 Fijación fisico-química del nitrógeno: 10% Fijación biológica del nitrógeno: 90% Nitrógeno asimilable: NO - 3 y NH 3

39 Ciclo biogeoquímico del Nitrógeno N 2 Nitrógeno orgánico: aminoácidos, nucleótidos Nitrógeno asimilable: NO 3 - y NH 3

40 Ciclo biogeoquímico del Nitrógeno N 2 Nitrógeno orgánico: aminoácidos, nucleótidos Nitrógeno orgánico Amonificación: NH 3

41 Ciclo biogeoquímico del Nitrógeno N 2 Nitrógeno orgánico: aminoácidos, nucleótidos Nitrógeno orgánico Nitrobacter Nitrosomonas NO 3 - NO 2 - NH 3

42 Ciclo biogeoquímico del Nitrógeno N 2 Desnitrificación y Fijación de N Nitrógeno orgánico N Nitrógeno orgánico NO 3 - NO 2 - NH 3

43 Ciclo biogeoquímico del Fósforo

44 SUCESIÓN en una laguna de climas templados