Utilizando un Terrario Como Modelo Para Explicar el Funcionamiento de los Ecosistemas

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1 Utilizando un Terrario Como Modelo Para Explicar el Funcionamiento de los Ecosistemas Por Prof. Mario Tacher MSP21 Universidad Interamericana Recinto de Bayamón

2 Objetivos Construir un terrario y utilizarlo como modelo de ecosistema. Repasar conceptos ecológicos básicos. Identificar los componentes bióticos y abióticos dentro del terrario. Visualizar el flujo de energía y reciclaje de la materia en el terrario. Visualizar los procesos de fotosíntesis y respiración celular dentro del terrario.

3 Estándares e Indicadores Relevantes Estandar: Interacción y Energía ES B.CB1.IE.4 ES.A.CB1.IE.13 ES.A.CB1.IE.8 ES.A.CB1.IE.12 ES.A.CB1.IE.9

4 Estándares e Indicadores Relevantes Estandar: Conservación y Cambio ES.B.CB2.CC.3 ES.B.CB4.CC.3 Estandar: Diseño y Ingeniería ES.A.IT1.IT.3

5 Definición de Ecosistema Consiste de todos los organismos (factores bióticos) interaccionando en un área dada y de todos los componentes físicos y químicos (factores abióticos) de los que dependen.

6 Factores Bióticos Incluye todos los seres vivos y sus interacciones: Interacciones intra-específicas: relaciones entre organismos de la misma especie. Interacciones inter-específicas: relaciones entre organismos de diferentes especies.

7 Factores Abióticos Presentes en los Ecosistemas: Temperatura Agua Luz solar Viento Rocas y suelos (complejidad física, ph, minerales).

8 Bosque Tropical Ecosistema Terrestre

9 El Terrario Como Ecosistema Artificial Dibuje la composición de su terrario.

10 Dinámica de los Ecosistemas La dinámica de los ecosistemas envuelve dos vertientes claves para entender su funcionamiento: El flujo de energía El reciclaje de la materia.

11 Flujo de Energía en los Ecosistemas: Definición de energía: capacidad para realizar trabajo. Los seres vivos la utilizan para reproducción, desarrollo y para procesos metabólicos que los mantienen vivos. Sin energía, no habría vida.

12 Cómo Entra la Energía en los Ecosistemas? La energía entra en la mayoría de los ecosistemas en la forma de fotones de luz solar y es capturada por organismos fotoautótrofos. Fotoautótrofos: organismos que producen su propio alimento (i.e plantas, algas, procariótas fotosintéticos). Los fotoautótrofos transforman la energía del sol en energía química (carbohidratos) vía el proceso de fotosíntesis.

13 Photo by Nasim Mansurov ( Ecuación que Resume el Proceso de Fotosíntesis 6 CO H 2 O + Fotones C 6 H 12 O O H 2 O

14 Bio.miami.edu Fotosíntesis en los Cloroplastos

15 Flujo de Energía en los Ecosistemas: Una vez incorporada en la planta (enlaces químicos de los carbohidratos), la energía pasa a los organismos consumidores (heterótrofos) en forma de compuestos orgánicos en su alimento.

16 Flujo de Energía en los Ecosistemas: En las células de los heterótrofos se transforma la energía de los compuestos orgánicos en energía para llevar a cabo los procesos metabólicos (ATP) mediante el proceso de respiración celular en las mitocondrias. C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + Energía (ATP + calor).

17 Flujo de Energía en un Ecosistema Primera Ley de Termodinámica

18 Transferencia de Energía Entre los Niveles Tróficos: La transferencia de energía entre los niveles tróficos es usualmente poco eficiente. Nivel trófico: posición que ocupa un organismo en la cadena de alimento en un ecosistema.

19 Tet.jnlive.mobi Flujo de Energía

20 Transferencia de Energía Entre los Niveles Tróficos: Como resultado, se va perdiendo energía a la vez que esta fluye a través de los diferentes niveles tróficos en un ecosistema.

21 Reciclaje de la Materia en los Ecosistemas: La segunda vertiente clave en el funcionamiento de los ecosistemas es el reciclaje de materia o elementos químicos.

22 Cómo se Mueve la Materia en los Ecosistemas? Los elementos químicos (i.e. carbono, fósforo y nitrógeno) se mueven de forma cíclica entre los componentes bióticos y abióticos de un ecosistema. En los ecosistemas se puede aplicar la Ley de Conservación de Masa, que postula: La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma

23 Pasos del Reciclaje de la Materia en los Ecosistemas: 1- Los organismos fotosintéticos asimilan los elementos en forma inorgánica (i.e. nitratos, fosfatos) del suelo, aire y agua. 2-Procesos metabólicos transforman los elementos inorgánicos en compuestos orgánicos formando las diferentes estructuras de la planta (i.e hojas, tallos, frutos y semillas).

24 Pasos en el Reciclaje de la Materia: 3-Parte de estas estructuras son consumidas por animales herbívoros integrando esta materia orgánica en su cuerpo. 4-Otros animales se alimentan de los herbívoros. 5-Los desechos orgánicos de los animales son convertidos a materia inorgánica vía el proceso de descomposición bacterias y hongos). 6-Los elementos son devueltos en forma inorgánica al aire, suelo y agua para ser reutilizados por los autótrofos.

25 Niveles Tróficos

26 Diferencia entre Materia y Energía A diferencia de la materia, la energía no se recicla, por tanto se necesita una fuente de energía constante, en la mayoría de los casos, el sol. Por el otro lado, al reciclarse la materia, se mantiene constante. Fuera de meteoritos ocasionales, la materia que existe en nuestro planeta es prácticamente la misma desde su formación.

27 La Materia se Mueve en los Ecosistemas a través de Ciclos: La mayoría de los componentes químicos en un ser vivo están en un constante intercambio donde se asimilan nuevos nutrientes y se excretan una vez utilizados. Estos procesos pueden ser visualizados en ciclos. Ya que el reciclaje de los nutrientes envuelven componentes bióticos y abióticos, se les conoce como ciclos biogeoquímicos.

28 Ciclo del Agua Solar energy Transport over land Net movement of water vapor by wind Precipitation over ocean Evaporation from ocean Evapotranspiration from land Precipitation over land Runoff and groundwater Percolation through soil

29 Ciclo de Carbono

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